JPS61191063A - 化合物半導体装置 - Google Patents
化合物半導体装置Info
- Publication number
- JPS61191063A JPS61191063A JP60032039A JP3203985A JPS61191063A JP S61191063 A JPS61191063 A JP S61191063A JP 60032039 A JP60032039 A JP 60032039A JP 3203985 A JP3203985 A JP 3203985A JP S61191063 A JPS61191063 A JP S61191063A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- layer
- inp
- type
- region
- pin
- Prior art date
- 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
- H10F39/00—Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one element covered by group H10F30/00, e.g. radiation detectors comprising photodiode arrays
- H10F39/10—Integrated devices
- H10F39/103—Integrated devices the at least one element covered by H10F30/00 having potential barriers, e.g. integrated devices comprising photodiodes or phototransistors
Landscapes
- Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
- 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
本発明は半導体へテロ接合を有するフォトダイオードと
接合形電界効果トランジスタの二律化された化合物半導
体装置に関する。
接合形電界効果トランジスタの二律化された化合物半導
体装置に関する。
従来の技術
１．０〜１．７μｍ帯（長波長帯）の光フアイバ通信は
、高純度光ファイバがこの波長帯域で低分散。
、高純度光ファイバがこの波長帯域で低分散。
低損失の特性を示すため、長距離伝送の手段として注目
されている。この長波長帯域における受光素子として、
ＧｏやＩｎｘＧａ ｌ ）（Ａｇ １−７Ｆ７ （以後
ＩｎＧａＡｓＰと略す）或はＩｎａｓｓＧ＊ｏ、ａ７Ｐ
（以後１ｎＧａＡｓと略す）を用いたＰＩＮフォトダ
イオード、アバランシェフォトダイオード或はＰＩＮフ
ォトダイオードと増幅用の電界効果型トランジスタの一
体化された素子（以後ＰＩＮ／ＦＩＣＴと略す）の開発
が行なわれている。なかでもＰＩＮ／ＦＩＴは低雑音、
高感度の受光素子としての可能性を有している事からＩ
ｎＧ４Ａｊ又はＩｎＧａＡｇＰ系の材料を用いて開発
が行われている。
されている。この長波長帯域における受光素子として、
ＧｏやＩｎｘＧａ ｌ ）（Ａｇ １−７Ｆ７ （以後
ＩｎＧａＡｓＰと略す）或はＩｎａｓｓＧ＊ｏ、ａ７Ｐ
（以後１ｎＧａＡｓと略す）を用いたＰＩＮフォトダ
イオード、アバランシェフォトダイオード或はＰＩＮフ
ォトダイオードと増幅用の電界効果型トランジスタの一
体化された素子（以後ＰＩＮ／ＦＩＣＴと略す）の開発
が行なわれている。なかでもＰＩＮ／ＦＩＴは低雑音、
高感度の受光素子としての可能性を有している事からＩ
ｎＧ４Ａｊ又はＩｎＧａＡｇＰ系の材料を用いて開発
が行われている。
上記のＰＩＮ／ＦＩＥＴは、ＩｎＰ基板上にエピタキシ
ャル成長させたＩｎＰ或はＩｎＧａＡｓやＩｎＧａＡｇ
Ｐの層を用いてＰＩＮ受光素子とＦＩＴを一体化して形
成するものであるが、ＩｎＧａＡｓ又はＩｎＧａＡｓに
近い組成を有するＩｎＧａＡｇＰの表面層が非常に不安
定であり、特にｐｎ接合部がこれらの層の表面に露出し
た場合は、大きなリーク電流が生じていた。ＩｎＧａＡ
ｓのＰＩＮフォトダイオードに関しては、ＩｎＧａＡｓ
をメサ構造にし、ＩｎＧａＡｓの全面を含む領域に不純
物を拡散して、ｐｎ接合がＩｎＰ表面上に形成される様
な構造の素子や、ＩｎＧａＡｓ上に更にＩｎＰ層を形成
し、ＩｎＰ層の表面の一部に不純物の拡散されたＰＩＮ
素子が提案されている。
ャル成長させたＩｎＰ或はＩｎＧａＡｓやＩｎＧａＡｇ
Ｐの層を用いてＰＩＮ受光素子とＦＩＴを一体化して形
成するものであるが、ＩｎＧａＡｓ又はＩｎＧａＡｓに
近い組成を有するＩｎＧａＡｇＰの表面層が非常に不安
定であり、特にｐｎ接合部がこれらの層の表面に露出し
た場合は、大きなリーク電流が生じていた。ＩｎＧａＡ
ｓのＰＩＮフォトダイオードに関しては、ＩｎＧａＡｓ
をメサ構造にし、ＩｎＧａＡｓの全面を含む領域に不純
物を拡散して、ｐｎ接合がＩｎＰ表面上に形成される様
な構造の素子や、ＩｎＧａＡｓ上に更にＩｎＰ層を形成
し、ＩｎＰ層の表面の一部に不純物の拡散されたＰＩＮ
素子が提案されている。
ところがＰＩＮ／ＦＩＴのリーク電流に関しては、ポリ
イミド等によるパッシベーション技術の検討はなされた
ものの構造の検討はほとんどなされていなかった。
イミド等によるパッシベーション技術の検討はなされた
ものの構造の検討はほとんどなされていなかった。
第２図に従来のプレチー形のＰＩＮ／ＦＩＴ・第３図に
従来のメサ形のＰ Ｘ Ｎ／Ｆ Ｋ Ｔの断面構造を示
す。第２図に於て、２１は半絶縁性基板であり、その上
にｎ型のＩ ｎＧａＡｓ層が形成されており、その表面
よりＺｎを拡散する事により、ゲート拡散層２３．受光
部拡散層２４が形成されている。
従来のメサ形のＰ Ｘ Ｎ／Ｆ Ｋ Ｔの断面構造を示
す。第２図に於て、２１は半絶縁性基板であり、その上
にｎ型のＩ ｎＧａＡｓ層が形成されており、その表面
よりＺｎを拡散する事により、ゲート拡散層２３．受光
部拡散層２４が形成されている。
２５．２６，２７．２８は、それぞれソース電極。
ゲート電極、ドレイン電極、受光部電極である。
２６．２８は表面上で接続されており、受光により２７
．２８間に発生する電圧により、増幅されたドレイン電
流が２６から２７に向って流れる。
．２８間に発生する電圧により、増幅されたドレイン電
流が２６から２７に向って流れる。
第３図に於ては、３１は半絶縁性基板上に、ｎ型のＩｎ
Ｐ層３２、ｎ型のＩｎＧａＡＳ層３３更Ｋｐ型のＩｎＧ
ａ１８３４層が形成され、Ｆ′ＥＴのソース電極３５．
ゲート電極３６．ドレイン電極３７が、ｎ型ＩｎＰ層３
２の表面に設置されている。３８゜３９は、それぞれ、
３４及び３２上に設置された受光部電極である。動作原
理等は第２図のプレナー型のＰ Ｉ Ｉｆ／Ｆ Ｋ Ｔ
と全く同様である。
Ｐ層３２、ｎ型のＩｎＧａＡＳ層３３更Ｋｐ型のＩｎＧ
ａ１８３４層が形成され、Ｆ′ＥＴのソース電極３５．
ゲート電極３６．ドレイン電極３７が、ｎ型ＩｎＰ層３
２の表面に設置されている。３８゜３９は、それぞれ、
３４及び３２上に設置された受光部電極である。動作原
理等は第２図のプレナー型のＰ Ｉ Ｉｆ／Ｆ Ｋ Ｔ
と全く同様である。
発明が解決しようとする問題点
第２図に示すＰＩＮ／ＦＩＴの特長は、プラナ−構造で
製造が容易な事とＦＩＴのチャンネルに移動度の大きな
ＩｎＧａＡｓを用いている事であるが、ｐｎ接合が、Ｉ
ｎＧａＡｓ ２２０表面に露出しているためリーク電流
が数１０ｎÅ以上と大きいという問題点がある。第３図
に示すＰ Ｉ Ｎ／Ｆ Ｋ Ｔでは、ＦＥＴ部のｐｎ接
合が、ＩｎＰの表面に露出しているので、表面のリーク
電流を低くする事は可能となっているが、受光部のｐｎ
接合がＩｎＧａＡｓの表面に形成されているので、低暗
電流性が確保しにくいという問題点がある。
製造が容易な事とＦＩＴのチャンネルに移動度の大きな
ＩｎＧａＡｓを用いている事であるが、ｐｎ接合が、Ｉ
ｎＧａＡｓ ２２０表面に露出しているためリーク電流
が数１０ｎÅ以上と大きいという問題点がある。第３図
に示すＰ Ｉ Ｎ／Ｆ Ｋ Ｔでは、ＦＥＴ部のｐｎ接
合が、ＩｎＰの表面に露出しているので、表面のリーク
電流を低くする事は可能となっているが、受光部のｐｎ
接合がＩｎＧａＡｓの表面に形成されているので、低暗
電流性が確保しにくいという問題点がある。
本発明は、このような問題点を解消し従来のＰＩＮ／Ｆ
ＩＴの様にｐｎ接合部が、ＩｎＧａＡｓ又はこれに近い
組成のＩｎＧａＡｓＰの表面に露出せず、低暗電流のＰ
Ｉ Ｎ／Ｆ Ｅ Ｔを実現するものである。
ＩＴの様にｐｎ接合部が、ＩｎＧａＡｓ又はこれに近い
組成のＩｎＧａＡｓＰの表面に露出せず、低暗電流のＰ
Ｉ Ｎ／Ｆ Ｅ Ｔを実現するものである。
問題点を解決するだめの手段
本発明は、半絶縁性のＩｎＰ基板上に、第１導電形のＩ
ｎＰ又はＩｎＧａＡｓ ｚＡＳｌｙＰｙの第１層が形成
され、更に該第１の層の一部に第１導電形のＩ ｎＧａ
Ａｓ又は第」層のＩｎｘＧａ、 ｚＡ！１１ ｙＰｙ層
よりもＩｎＧａＡｓに組成の近いＩｎｚ’Ｇ２Ｌ ＋
ｚ’Ａｓ ＋ ｙ’Ｐｙ’する第２の層を有し、前記第
２の層の全面を含む領域に、第２導電形ならしめる不純
物が拡散又は注入されて受光素子を形放し、かつ第２の
層の存在していない領域の第１の層にＦＩＴ等の電気回
路が形成されている事を特徴とする化合物半導体装置を
形成する事により前記の問題点を解決するものである。
ｎＰ又はＩｎＧａＡｓ ｚＡＳｌｙＰｙの第１層が形成
され、更に該第１の層の一部に第１導電形のＩ ｎＧａ
Ａｓ又は第」層のＩｎｘＧａ、 ｚＡ！１１ ｙＰｙ層
よりもＩｎＧａＡｓに組成の近いＩｎｚ’Ｇ２Ｌ ＋
ｚ’Ａｓ ＋ ｙ’Ｐｙ’する第２の層を有し、前記第
２の層の全面を含む領域に、第２導電形ならしめる不純
物が拡散又は注入されて受光素子を形放し、かつ第２の
層の存在していない領域の第１の層にＦＩＴ等の電気回
路が形成されている事を特徴とする化合物半導体装置を
形成する事により前記の問題点を解決するものである。
作用
上記の手段により、ｐｎ接合は工ｎＰ又はこれに近いＩ
ｎＧａＡｓＰの表面に露出するので表面リーク電流が低
減される。
ｎＧａＡｓＰの表面に露出するので表面リーク電流が低
減される。
実施例
本発明の実施例を第１図に示す。１は半絶縁性の基板で
あり、そのθ００′ｓ上に第１層として約２μｍのｎ形
ＩｎＰ層２及び約３μｍの第２層のｎ型Ｉｎ０．５！Ｉ
Ｇ”Ｏ，４７人Ｓ層３が形成され、ＩｎＧａＡｇｎＧａ
Ａｓ層除きメサエッチングされている。メサ構造のＩｎ
ＧａＡｓの全面を含む領域４と、ＩｎＰ層の表面５にＺ
ｎが拡散され、受光部とＦＥＴのゲート部が形成されて
いる。なお、不純物はイオン注入されてもよい。６．
７．８．９はそれぞれ、ソース電極、ゲート電極、ドレ
イン電極、受光部電極である。この実施例においては、
受光部径は１００μｍφであり、また、ゲート幅は６μ
ｍ、ゲート長は１朋である。この構造によれば、受光部
のｐｎ接合がｎ型ＩｎＧａＡｇ表面に露出せず、移動度
の小さなｎ型ＺｎＰ表面に露出するのみとなる。なお、
第２層３は、第１層がＩｎｘＧａｌ−２Ａ３１ ｙＰｙ
よりなるとき第１層よりも組成がＩｎ ｏ、５３Ｇａ
００４７ Ａｓに近い移動度の大きいＩｎｘ／Ｇ２Ｌ、
−ｘｚＡｓ、ｙ／ｐｙ テｔｏＦＬＬｄ本発明ＬＤ効果
を発揮することができる。
あり、そのθ００′ｓ上に第１層として約２μｍのｎ形
ＩｎＰ層２及び約３μｍの第２層のｎ型Ｉｎ０．５！Ｉ
Ｇ”Ｏ，４７人Ｓ層３が形成され、ＩｎＧａＡｇｎＧａ
Ａｓ層除きメサエッチングされている。メサ構造のＩｎ
ＧａＡｓの全面を含む領域４と、ＩｎＰ層の表面５にＺ
ｎが拡散され、受光部とＦＥＴのゲート部が形成されて
いる。なお、不純物はイオン注入されてもよい。６．
７．８．９はそれぞれ、ソース電極、ゲート電極、ドレ
イン電極、受光部電極である。この実施例においては、
受光部径は１００μｍφであり、また、ゲート幅は６μ
ｍ、ゲート長は１朋である。この構造によれば、受光部
のｐｎ接合がｎ型ＩｎＧａＡｇ表面に露出せず、移動度
の小さなｎ型ＺｎＰ表面に露出するのみとなる。なお、
第２層３は、第１層がＩｎｘＧａｌ−２Ａ３１ ｙＰｙ
よりなるとき第１層よりも組成がＩｎ ｏ、５３Ｇａ
００４７ Ａｓに近い移動度の大きいＩｎｘ／Ｇ２Ｌ、
−ｘｚＡｓ、ｙ／ｐｙ テｔｏＦＬＬｄ本発明ＬＤ効果
を発揮することができる。
上記の実施例のＰＩＮ／ＦＩＣＴの特性を測定した結果
、同一サイズの従来のＰＩＮ／ＦＩＣＴに比較してリー
ク電流が、約２０ｎムから約０．１ ｎÅ以下に低減さ
せる事ができた。
、同一サイズの従来のＰＩＮ／ＦＩＣＴに比較してリー
ク電流が、約２０ｎムから約０．１ ｎÅ以下に低減さ
せる事ができた。
実施例では、ｎ−ＩｎＰ層上にＦｉＥＴを形成している
が、ｎ−ＩｎＰ層の一部をメッチングし、半絶縁性基板
の表面に拡散又はイオン注入法等で、ｎ型領域及びｐ型
領域を形成する事によりＦＩＣＴを形成しても全く同等
である。
が、ｎ−ＩｎＰ層の一部をメッチングし、半絶縁性基板
の表面に拡散又はイオン注入法等で、ｎ型領域及びｐ型
領域を形成する事によりＦＩＣＴを形成しても全く同等
である。
発明の効果
以上のように本発明によれば低暗電流のＰ Ｉ Ｎ／Ｆ
ＥＴの実現が可能である。
ＥＴの実現が可能である。
第１図は本発明の一実施例におけるＰＩＮ／ＦＩＴの構
造を示す図、第２図は従来のプレチー形のＰＩＮ／ＦＥ
Ｔの構造を示す図、第３図は従来のメサ形のＰ ｒ Ｎ
／Ｆ Ｋ Ｔの構造を示す図である。 １・・・・・・半絶縁性ＩｎＰ基板、・２・・・・・・
ｎ型ＩｎＰ層、３・・・・・パ外型ＩｎＧｔＡｓ層、４
・・・・・・ｐ領域、６・・・・・・ゲート電極。
造を示す図、第２図は従来のプレチー形のＰＩＮ／ＦＥ
Ｔの構造を示す図、第３図は従来のメサ形のＰ ｒ Ｎ
／Ｆ Ｋ Ｔの構造を示す図である。 １・・・・・・半絶縁性ＩｎＰ基板、・２・・・・・・
ｎ型ＩｎＰ層、３・・・・・パ外型ＩｎＧｔＡｓ層、４
・・・・・・ｐ領域、６・・・・・・ゲート電極。
Claims (1)
- 半絶縁性ＩｎＰ基板上に、第１導電形のＩｎＰ又はＩｎ
＿ｘＧａ＿１＿−＿ｘＡｓ＿１＿−＿ｙＰ＿ｙなる第１
の層が形成され、さらにこの第１の層の一部に第１導電
形のＩｎ＿０＿．＿５＿３Ｇａ＿０＿．＿４＿７Ａｓ又
は上記Ｉｎ＿ｘＧａ＿１＿−＿ｘＡｓ＿１＿−＿ｙＰ＿
ｙよりも組成のＩｎ＿０＿．＿５＿３Ｇａ＿０＿．＿４
＿７Ａｓに近いＩｎ＿ｘ＿′Ｇａ＿１＿−＿ｘ＿′Ａｓ
＿１＿−＿ｙ＿′Ｐ＿ｙなる第２の層を有し、前記第２
の層の全面を含む領域に、該領域を第２導電形ならしめ
る不純物が拡散又はイオン注入され、かつ前記第２の層
の存在しない領域の第１の層に電気回路が形成されてい
る事を特徴とする化合物半導体装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60032039A JPS61191063A (ja) | 1985-02-20 | 1985-02-20 | 化合物半導体装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60032039A JPS61191063A (ja) | 1985-02-20 | 1985-02-20 | 化合物半導体装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61191063A true JPS61191063A (ja) | 1986-08-25 |
Family
ID=12347724
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60032039A Pending JPS61191063A (ja) | 1985-02-20 | 1985-02-20 | 化合物半導体装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61191063A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4829346A (en) * | 1987-01-05 | 1989-05-09 | Nec Corporation | Field-effect transistor and the same associated with an optical semiconductor device |
| JPH09213988A (ja) * | 1995-02-02 | 1997-08-15 | Sumitomo Electric Ind Ltd | ｐｉｎ型受光素子、光電変換回路及び光電変換モジュール |
| JP2009300206A (ja) * | 2008-06-12 | 2009-12-24 | Murata Mfg Co Ltd | 紫外線センサ |
| JP2014130939A (ja) * | 2012-12-28 | 2014-07-10 | Toshiba Corp | 光半導体デバイス |
-
1985
- 1985-02-20 JP JP60032039A patent/JPS61191063A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4829346A (en) * | 1987-01-05 | 1989-05-09 | Nec Corporation | Field-effect transistor and the same associated with an optical semiconductor device |
| JPH09213988A (ja) * | 1995-02-02 | 1997-08-15 | Sumitomo Electric Ind Ltd | ｐｉｎ型受光素子、光電変換回路及び光電変換モジュール |
| JP2009300206A (ja) * | 2008-06-12 | 2009-12-24 | Murata Mfg Co Ltd | 紫外線センサ |
| JP2014130939A (ja) * | 2012-12-28 | 2014-07-10 | Toshiba Corp | 光半導体デバイス |
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