JPS60260168A - 半導体受光装置 - Google Patents
半導体受光装置Info
- Publication number
- JPS60260168A JPS60260168A JP59116009A JP11600984A JPS60260168A JP S60260168 A JPS60260168 A JP S60260168A JP 59116009 A JP59116009 A JP 59116009A JP 11600984 A JP11600984 A JP 11600984A JP S60260168 A JPS60260168 A JP S60260168A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- layer
- type
- carrier
- thickness
- multiplication
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- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10F—INORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
- H10F30/00—Individual radiation-sensitive semiconductor devices in which radiation controls the flow of current through the devices, e.g. photodetectors
- H10F30/20—Individual radiation-sensitive semiconductor devices in which radiation controls the flow of current through the devices, e.g. photodetectors the devices having potential barriers, e.g. phototransistors
- H10F30/21—Individual radiation-sensitive semiconductor devices in which radiation controls the flow of current through the devices, e.g. photodetectors the devices having potential barriers, e.g. phototransistors the devices being sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation
- H10F30/22—Individual radiation-sensitive semiconductor devices in which radiation controls the flow of current through the devices, e.g. photodetectors the devices having potential barriers, e.g. phototransistors the devices being sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation the devices having only one potential barrier, e.g. photodiodes
- H10F30/225—Individual radiation-sensitive semiconductor devices in which radiation controls the flow of current through the devices, e.g. photodetectors the devices having potential barriers, e.g. phototransistors the devices being sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation the devices having only one potential barrier, e.g. photodiodes the potential barrier working in avalanche mode, e.g. avalanche photodiodes
- H10F30/2255—Individual radiation-sensitive semiconductor devices in which radiation controls the flow of current through the devices, e.g. photodetectors the devices having potential barriers, e.g. phototransistors the devices being sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation the devices having only one potential barrier, e.g. photodiodes the potential barrier working in avalanche mode, e.g. avalanche photodiodes in which the active layers form heterostructures, e.g. SAM structures
Landscapes
- Light Receiving Elements (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は波長帯域１．０〜１．６５μｍの光通信に用い
られる半導体受光装置である雪崩型光グイオード（＾ｖ
ａｌａｎｃｈｅ Ｐｈｏｔｏｄｉｏｄｅ、以下ＡＰＤと
略記する）に係り、特に増倍雑音を低減できるＡＰＤの
構造に関する。
られる半導体受光装置である雪崩型光グイオード（＾ｖ
ａｌａｎｃｈｅ Ｐｈｏｔｏｄｉｏｄｅ、以下ＡＰＤと
略記する）に係り、特に増倍雑音を低減できるＡＰＤの
構造に関する。
第２図は従来の１μｍ帯光通信用ＡＰＤの構造を示す断
面図である。
面図である。
図において、１はｎ４型インジウム・燐（ＩｎＰ）基板
で、この上に光吸収層としてｎ型インジウム・ガリウム
・砒素（Ｉｎｏ、 ５ｉＧａｏ、 ４７八Ｓ）層２とｎ
型インジウム・ガリウム・砒素・燐（ＩｎＧａＡｓＰ）
層３を順次堆積する。つぎにキャリア増倍層としてｎ型
１ｒ＋Ｐ層４を堆積し、この層とこの上に堆積されるｐ
型ＩｎＰ層５により増倍層に高電界を印加するためのｐ
ｎ接合を形成する。
で、この上に光吸収層としてｎ型インジウム・ガリウム
・砒素（Ｉｎｏ、 ５ｉＧａｏ、 ４７八Ｓ）層２とｎ
型インジウム・ガリウム・砒素・燐（ＩｎＧａＡｓＰ）
層３を順次堆積する。つぎにキャリア増倍層としてｎ型
１ｒ＋Ｐ層４を堆積し、この層とこの上に堆積されるｐ
型ＩｎＰ層５により増倍層に高電界を印加するためのｐ
ｎ接合を形成する。
光吸収層にＩｎＧａＡｓＰ層３を挿入するのは、液相成
長時に下地の層の溶融を防止するためと、高周波特性を
良くするために挿入する。
長時に下地の層の溶融を防止するためと、高周波特性を
良くするために挿入する。
上記構造のＡＰＤの上部より入射された光は、禁制帯幅
の狭い光吸収層に吸収されて電子−正孔対を発生し、前
記ｐｎ接合により形成された電界により電子は基板方向
に、正孔は手中リア増倍層を経由してｐｎ接合に流れる
。このとき正孔はキャリア増倍層において増倍されるが
、これに伴って増倍雑音が発生する。
の狭い光吸収層に吸収されて電子−正孔対を発生し、前
記ｐｎ接合により形成された電界により電子は基板方向
に、正孔は手中リア増倍層を経由してｐｎ接合に流れる
。このとき正孔はキャリア増倍層において増倍されるが
、これに伴って増倍雑音が発生する。
増倍雑音はイオン化率比β／α（αは電子のイオン化率
、βは正孔のイオン化率）が大きい方が下がる。β／α
はキャリア増倍層に用いる半導体の禁制帯幅が大きい方
が大きく、また動作時の電界が小さい方が大きくなる。
、βは正孔のイオン化率）が大きい方が下がる。β／α
はキャリア増倍層に用いる半導体の禁制帯幅が大きい方
が大きく、また動作時の電界が小さい方が大きくなる。
従ってキャリア増倍層としてＩｎＰを用いる限り材料依
存のβ／αの値は決まってしまい、一方電界を下げるた
めにキャリア増倍層の濃度を下げると、素子耐圧が高（
なり過ぎるという欠点が生じる 〔発明が解決しようとする問題点〕 増倍雑音を下げるために、キャリア増倍層のイオン化率
比β／αを大きくする構造をめる。
存のβ／αの値は決まってしまい、一方電界を下げるた
めにキャリア増倍層の濃度を下げると、素子耐圧が高（
なり過ぎるという欠点が生じる 〔発明が解決しようとする問題点〕 増倍雑音を下げるために、キャリア増倍層のイオン化率
比β／αを大きくする構造をめる。
〔問題点を解決するための手段〕
上記問題点の解決は、光吸収層に接してキャリア増倍層
があり、該キャリア増倍層が２Ｍ以上で構成され、その
内掛なくとも１層がインジウム・燐と格子整合するアル
ミニウム・インジウム・砒素である本発明による半導体
受光装置により達成される。
があり、該キャリア増倍層が２Ｍ以上で構成され、その
内掛なくとも１層がインジウム・燐と格子整合するアル
ミニウム・インジウム・砒素である本発明による半導体
受光装置により達成される。
増倍雑音を低減する最も有効な方法は前記のキャリア増
倍層のイオン化率比β／αを大きくすることである。本
発明においては、キャリア増倍層を多層に分割し、その
内の１層はＩ’ｎＰより禁制帯幅が広＜、罹ってβ／α
が大きく、かつＩｎＰに格子整合するアルミニウム・イ
ンジウム・砒素（＾１１ｎＡｓ）層を用い、ＡｌＩｎＡ
ｓ層、 ＩｎＰ層あるいはこれらより禁制帯幅の狭い半
導体層等多くの層で増倍を起こし得るため、動作時の電
界値は下がり、β／αを大きくし、増倍雑音を下げ得る
。
倍層のイオン化率比β／αを大きくすることである。本
発明においては、キャリア増倍層を多層に分割し、その
内の１層はＩ’ｎＰより禁制帯幅が広＜、罹ってβ／α
が大きく、かつＩｎＰに格子整合するアルミニウム・イ
ンジウム・砒素（＾１１ｎＡｓ）層を用い、ＡｌＩｎＡ
ｓ層、 ＩｎＰ層あるいはこれらより禁制帯幅の狭い半
導体層等多くの層で増倍を起こし得るため、動作時の電
界値は下がり、β／αを大きくし、増倍雑音を下げ得る
。
第１図は本発明による１μｍ帯光通信用ＡＰＤの基本構
造を示す断面図である。
造を示す断面図である。
図において、１はキャリア濃度ｌ×１０１８ｃｍ−３以
上のｎ゛型１ｎＰ基板で、この上に光吸収層とじてそれ
ぞれキャリア濃度Ｉ Ｘｌ０１６ｃｍ−３で厚さ２．６
μｍのｎ型Ｉｎｏ、ｓ＊Ｇａｏ、４ＪＳ （禁制帯幅Ｅ
ｑ＝０．７５ｅＶ）層２と、厚さ０．５μｍのｎ型１ｎ
ＧａＡｓＰ （Ｅ 、 ＝０．９５ｅＶ）層３とを順次
堆積する。
上のｎ゛型１ｎＰ基板で、この上に光吸収層とじてそれ
ぞれキャリア濃度Ｉ Ｘｌ０１６ｃｍ−３で厚さ２．６
μｍのｎ型Ｉｎｏ、ｓ＊Ｇａｏ、４ＪＳ （禁制帯幅Ｅ
ｑ＝０．７５ｅＶ）層２と、厚さ０．５μｍのｎ型１ｎ
ＧａＡｓＰ （Ｅ 、 ＝０．９５ｅＶ）層３とを順次
堆積する。
つぎにキャリア増倍層としてそれぞれキャリア濃度Ｉ
Ｘ１０１６ｃｍ−３で厚さ１．０′Ａ１ｍのｎ型１ｎＰ
（Ｅ９ ＝ １ 、３４ｅＶ）層４と、厚さ０．５μ
ｍのｎ型Ａｌｅ、４１１１ｎｏ、 ｓｚ＾ｓ （Ｅ、＝
１．４５ｅＶ）層６を順次堆積し、このｎ型へＩＯ，ａ
６１ｎｏ、 Ｓ’ＺＡＳ層６と、この上に堆積されるキ
ャリア濃度ｌＸｌ０”ｃｍ弓の厚さ１．５ μｍのｐ型
＾１ｏ、 ４ｅｌｎｏ、 ５ｚＡＳ層あるいはｐ型１ｎ
Ｐ層５によりｐｎ接合を形成する。
Ｘ１０１６ｃｍ−３で厚さ１．０′Ａ１ｍのｎ型１ｎＰ
（Ｅ９ ＝ １ 、３４ｅＶ）層４と、厚さ０．５μ
ｍのｎ型Ａｌｅ、４１１１ｎｏ、 ｓｚ＾ｓ （Ｅ、＝
１．４５ｅＶ）層６を順次堆積し、このｎ型へＩＯ，ａ
６１ｎｏ、 Ｓ’ＺＡＳ層６と、この上に堆積されるキ
ャリア濃度ｌＸｌ０”ｃｍ弓の厚さ１．５ μｍのｐ型
＾１ｏ、 ４ｅｌｎｏ、 ５ｚＡＳ層あるいはｐ型１ｎ
Ｐ層５によりｐｎ接合を形成する。
第３図は他の実施例を示す１μｍ帯光通信用ＡＰＤの基
本構造を示す断面図である。
本構造を示す断面図である。
この構造のものは、ｐ′″型１ｎＰ基板上に素子形成を
行ったものである第１図と全く同じ構造が作製できる。
行ったものである第１図と全く同じ構造が作製できる。
図において、７はキャリア濃度Ｉ Ｘ１０１８ｃｍ−’
以上のｐ＋型Ｉ’ｎＰ基板で、この上にキャリア濃度１
ｘ１０１８ ｃ ｍ −３の厚さ１．５ｐｒｎのｐ型１
ｎＰ層５を堆積する。
以上のｐ＋型Ｉ’ｎＰ基板で、この上にキャリア濃度１
ｘ１０１８ ｃ ｍ −３の厚さ１．５ｐｒｎのｐ型１
ｎＰ層５を堆積する。
この上に、キャリア増倍層として、それぞれキャリア濃
度Ｉ Ｘ１０１６ｃｍ弓で、厚さ０．５μｍのｎ型へ］
ｏ、ｎｅＩｎｏ、５ｚＡＳ （Ｅ、、＝１．４５ｅＶ）
層６と、厚さ１゜０層ｍのｎ型！ｎＰ’ （Ｅ ９ ＝
１．３４ｅｖ）層４を順次堆積する。このｎ型Ａｌｏ
、 ａｅｌｎｏ、 ５ｚＡｓ層６と、この下に堆積され
ているｐ型ＩｎＰ層５とによＱｐｎ接合を形成する。
度Ｉ Ｘ１０１６ｃｍ弓で、厚さ０．５μｍのｎ型へ］
ｏ、ｎｅＩｎｏ、５ｚＡＳ （Ｅ、、＝１．４５ｅＶ）
層６と、厚さ１゜０層ｍのｎ型！ｎＰ’ （Ｅ ９ ＝
１．３４ｅｖ）層４を順次堆積する。このｎ型Ａｌｏ
、 ａｅｌｎｏ、 ５ｚＡｓ層６と、この下に堆積され
ているｐ型ＩｎＰ層５とによＱｐｎ接合を形成する。
つぎに光吸収層として、それぞれキャリア濃度Ｉ Ｘ１
０１６ｃｍ−３で、厚さ０．５μｍのｎ型１ｎＧａＡｓ
Ｐ （Ｅ 、 ＝ ０．９５ｅＶ）層３と、厚さ２．６
．ｕｍのｎ型Ｉｎｏ、５３Ｇａｏ、ｎＪｓ （Ｅ、＝０
．７５ｅＶ）層２とを順次堆積する。
０１６ｃｍ−３で、厚さ０．５μｍのｎ型１ｎＧａＡｓ
Ｐ （Ｅ 、 ＝ ０．９５ｅＶ）層３と、厚さ２．６
．ｕｍのｎ型Ｉｎｏ、５３Ｇａｏ、ｎＪｓ （Ｅ、＝０
．７５ｅＶ）層２とを順次堆積する。
この構造のＡＰＤの上部より入射された光は、構造の上
部にある禁制帯幅の狭い光吸収層に吸収されて電子−正
孔対を発生し、前記ｐｎ接合により形成された電界によ
り電子はｎ型１ｎｏ、 ５ａＧａｏ、 ４？Ａｓ層２の
方向に、正孔はキャリア増倍層を経由してｐｎ接合に流
れる。このとき正孔はキャリア増倍層において増倍され
る。
部にある禁制帯幅の狭い光吸収層に吸収されて電子−正
孔対を発生し、前記ｐｎ接合により形成された電界によ
り電子はｎ型１ｎｏ、 ５ａＧａｏ、 ４？Ａｓ層２の
方向に、正孔はキャリア増倍層を経由してｐｎ接合に流
れる。このとき正孔はキャリア増倍層において増倍され
る。
以」二詳細に説明したように本発明によれば、キャリア
増倍層を２層以上に分割し、かつその内の１層をＩｎＰ
に格子整合するＡｌＩｎＡｓ層を用いることによりイオ
ン化率比β／αの大きな領域で動作する低雑音のＡＰＤ
を得ることができる。
増倍層を２層以上に分割し、かつその内の１層をＩｎＰ
に格子整合するＡｌＩｎＡｓ層を用いることによりイオ
ン化率比β／αの大きな領域で動作する低雑音のＡＰＤ
を得ることができる。
第１図は本発明による１μｍ帯光通信用ＡＰＤの基本構
造を示す断面図、 第２図は従来例による１μｍ帯光通信用ＡＰＤの基本構
造を示す断面図、 第３図は他の実施例を示す１μｍ帯光通信用ＡＰＤの基
本構造を示す断面図である。 図において、 １はｎ＋型ＩｎＰ基板、 ２はｎ型１ｎｏ、 ｓ＋Ｇａｏ、 ４？八へ層、３はｎ
型１ｎＧａＡｓＰ層、４はｎ型ＩｎＰ層、５はｐｌ１ｏ
、 ４ｓｌｎｏ、 ５ｚＡｓ層あるいはｐ型ＩｎＰ層６
はｎ型へＩｏ、 ４８１ｎ０．５ｚＡｓ層、７はｐ＋型
１ｎＰ基板 代理人 弁理士 松岡宏四部 第 １ し 享２ 口 第 ３ 日
造を示す断面図、 第２図は従来例による１μｍ帯光通信用ＡＰＤの基本構
造を示す断面図、 第３図は他の実施例を示す１μｍ帯光通信用ＡＰＤの基
本構造を示す断面図である。 図において、 １はｎ＋型ＩｎＰ基板、 ２はｎ型１ｎｏ、 ｓ＋Ｇａｏ、 ４？八へ層、３はｎ
型１ｎＧａＡｓＰ層、４はｎ型ＩｎＰ層、５はｐｌ１ｏ
、 ４ｓｌｎｏ、 ５ｚＡｓ層あるいはｐ型ＩｎＰ層６
はｎ型へＩｏ、 ４８１ｎ０．５ｚＡｓ層、７はｐ＋型
１ｎＰ基板 代理人 弁理士 松岡宏四部 第 １ し 享２ 口 第 ３ 日
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 ■、光吸収層に接してキャリア増倍層があり、該キャリ
ア増倍層が２層以上で構成され、その内掛なくとも１層
がインジウム・燐と格子整合するアルミニウム・インジ
ウム・砒素であることを特徴とする半導体受光装置。 ２、上記キャリア増倍層を構成する各層の禁制帯幅が光
吸収層の禁制帯幅より広く、かつ光吸収層に接する層よ
り順次広くなってゆき、光吸収層から最も離れた層がイ
ンジウム・燐と格子整合するアルミニウム・インジウム
・砒素であることを特徴とする特許請求の範囲第１項記
載の半導体受光装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59116009A JPS60260168A (ja) | 1984-06-06 | 1984-06-06 | 半導体受光装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59116009A JPS60260168A (ja) | 1984-06-06 | 1984-06-06 | 半導体受光装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60260168A true JPS60260168A (ja) | 1985-12-23 |
Family
ID=14676567
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59116009A Pending JPS60260168A (ja) | 1984-06-06 | 1984-06-06 | 半導体受光装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60260168A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4982255A (en) * | 1988-11-18 | 1991-01-01 | Nec Corporation | Avalanche photodiode |
| US5471076A (en) * | 1993-01-14 | 1995-11-28 | Hamamatsu Photonics K.K. | Semiconductor light-receiving device with graded layer |
-
1984
- 1984-06-06 JP JP59116009A patent/JPS60260168A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4982255A (en) * | 1988-11-18 | 1991-01-01 | Nec Corporation | Avalanche photodiode |
| US5471076A (en) * | 1993-01-14 | 1995-11-28 | Hamamatsu Photonics K.K. | Semiconductor light-receiving device with graded layer |
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