JPS63211686A - アバランシエフオトダイオ−ド - Google Patents
アバランシエフオトダイオ−ドInfo
- Publication number
- JPS63211686A JPS63211686A JP62046008A JP4600887A JPS63211686A JP S63211686 A JPS63211686 A JP S63211686A JP 62046008 A JP62046008 A JP 62046008A JP 4600887 A JP4600887 A JP 4600887A JP S63211686 A JPS63211686 A JP S63211686A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- type
- layer
- light
- electric field
- metal layer
- 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
- 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
-
- 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
- H10F77/00—Constructional details of devices covered by this subclass
- H10F77/30—Coatings
- H10F77/306—Coatings for devices having potential barriers
- H10F77/331—Coatings for devices having potential barriers for filtering or shielding light, e.g. multicolour filters for photodetectors
- H10F77/334—Coatings for devices having potential barriers for filtering or shielding light, e.g. multicolour filters for photodetectors for shielding light, e.g. light blocking layers or cold shields for infrared detectors
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〕
この発明は、高速応答を示すアバランシェフォトダイオ
ード（ＡＰＤ）に関するものである。
ード（ＡＰＤ）に関するものである。
従来のシリコンアバランシェフォトダイオード（以下５
ｉ−ＡＰＤと略す）としては第２図に示すようなｐ”ｐ
ｎ＋形プレーナメサ構造のものがある。
ｉ−ＡＰＤと略す）としては第２図に示すようなｐ”ｐ
ｎ＋形プレーナメサ構造のものがある。
このＳｉ’−ＡＰＤは、ｎ＋形Ｓｉ基板１上にｐ形エピ
タキシャル層２を形成した後、メサ溝３を設け、乙のメ
サ溝３の内壁にｎ＋拡散層４を形成し、コンタクト層と
してのｐ＋形拡散層５．保護膜６．アノード電極７．カ
ソード電極８２反射防止膜９を形成して得られる。
タキシャル層２を形成した後、メサ溝３を設け、乙のメ
サ溝３の内壁にｎ＋拡散層４を形成し、コンタクト層と
してのｐ＋形拡散層５．保護膜６．アノード電極７．カ
ソード電極８２反射防止膜９を形成して得られる。
５ｉ−ＡＰＤでは一般的にイオン化率の大きいキャリア
（電子）をなだれ領域に注入でき、なだれ領域内での光
キャリアの励起を少なくできれば増倍雑音を小さくでき
る。このためには、第２図に示すように、光吸収層をｐ
形とし、ｐｎ接合１０を表面から深い位置に形成すれば
良く、ｐ＋ｐｎ＋形は低雑音特性に有利な構造である。
（電子）をなだれ領域に注入でき、なだれ領域内での光
キャリアの励起を少なくできれば増倍雑音を小さくでき
る。このためには、第２図に示すように、光吸収層をｐ
形とし、ｐｎ接合１０を表面から深い位置に形成すれば
良く、ｐ＋ｐｎ＋形は低雑音特性に有利な構造である。
また、プレーナメサ構造では、メサ溝３の内壁に沿って
ｎ＋形拡散層４が形成され、ｐｎ接合１０の端部が主表
面で保護膜６で覆われた構造となっており、高い信頼性
が得られるものである。
ｎ＋形拡散層４が形成され、ｐｎ接合１０の端部が主表
面で保護膜６で覆われた構造となっており、高い信頼性
が得られるものである。
このようなｐ＋ｐｎ＋形プレーナメサ構造の５ｉ−ＡＰ
Ｄに光を入射させ、逆方向電圧を印加していくと、ｐ形
エピクキシャル層２が空乏層化され、入射光により空乏
層内でキャリアが励起され、励起されたキャリアとして
の電子がｐｎ接合１ｏの近傍のなだれ増倍領域に注入さ
れ、電離衝突が起こり、増倍効果が得られる。印加電圧
を高（していくと、空乏層内の電界強度が高くなり、イ
オン化率が高くなり、キャリアの増倍効果も著しくなる
。
Ｄに光を入射させ、逆方向電圧を印加していくと、ｐ形
エピクキシャル層２が空乏層化され、入射光により空乏
層内でキャリアが励起され、励起されたキャリアとして
の電子がｐｎ接合１ｏの近傍のなだれ増倍領域に注入さ
れ、電離衝突が起こり、増倍効果が得られる。印加電圧
を高（していくと、空乏層内の電界強度が高くなり、イ
オン化率が高くなり、キャリアの増倍効果も著しくなる
。
さらに、印加電圧を高くしていくと、さらに増倍効果が
高まり、急激に逆方向電流が流れる状態となる。この状
態はアバランシェブレークダウンといわれ、この電圧が
降伏電圧となる。
高まり、急激に逆方向電流が流れる状態となる。この状
態はアバランシェブレークダウンといわれ、この電圧が
降伏電圧となる。
このようにＳ ｉ −Ａ Ｐ Ｄでは、キャリアの増倍
効果により素子内部で増倍利得を有することとなり、降
伏電圧近くの電圧を印加して使用すると高い増倍利得が
得られる。
効果により素子内部で増倍利得を有することとなり、降
伏電圧近くの電圧を印加して使用すると高い増倍利得が
得られる。
また、この場合、光吸収層内には高い電界がかかってお
り、励起キャリアが高速で移動するため高速応答特性を
有する。
り、励起キャリアが高速で移動するため高速応答特性を
有する。
上記のような従来のＳ ｉ −Ａ Ｐ Ｄでは、反射防
止膜９が形成されている受光部以外にも光が入射するこ
とが避けられず、動作時、受光部のｐ形エピタキシャル
層２では、空乏化されて電界がかかっているため、ここ
で発生した励起キャリアが高速で移動するのに対して、
受光部以外では電界がかかっていないため、励起された
キャリアが拡散によって低速で移動する。このため、応
答速度が低下するという問題点があった。
止膜９が形成されている受光部以外にも光が入射するこ
とが避けられず、動作時、受光部のｐ形エピタキシャル
層２では、空乏化されて電界がかかっているため、ここ
で発生した励起キャリアが高速で移動するのに対して、
受光部以外では電界がかかっていないため、励起された
キャリアが拡散によって低速で移動する。このため、応
答速度が低下するという問題点があった。
この発明は、かかる問題点を解決するなめになされたも
ので、高速応答を示すＡＰＤ？！得ることを目的とする
。
ので、高速応答を示すＡＰＤ？！得ることを目的とする
。
この発明に係るＡＰＤは、電界のかかる受光部を除くｐ
＋形コンタクト層、ｐ形エピタキシャル層、ｎ＋形拡散
層およびｎ＋形基板の表面上に形成された保護膜上に遮
光用金属層を設けたものである。
＋形コンタクト層、ｐ形エピタキシャル層、ｎ＋形拡散
層およびｎ＋形基板の表面上に形成された保護膜上に遮
光用金属層を設けたものである。
この発明においては、電界のかかる受光部以外の遮光用
金属層の下の半導体層には光が入射して励起キャリアが
発生せず、電界のかかる受光部で発生する励起キャリア
は電界によって高速で移動する。
金属層の下の半導体層には光が入射して励起キャリアが
発生せず、電界のかかる受光部で発生する励起キャリア
は電界によって高速で移動する。
第１図はこの発明のＡＰＤの一実施例の構造を示す図で
ある。
ある。
この図において、第２図と同一符号は同一部分を示し、
１１はメサエッチングにより形成された凹部、１２は、
例えばＡｊ等からなる遮光用金属層である。
１１はメサエッチングにより形成された凹部、１２は、
例えばＡｊ等からなる遮光用金属層である。
次にこの発明のＡＰＤの製造工程について説明する。
まず、ｎ＋形Ｓｉ基板１上にｐ形エピタキシャル層２を
形成した後、受光部となる部分を除いてメサエッチング
により凹部１１を形成する。次にこの凹部１１から拡散
を行ってｎ＋形拡散層４を形成し、次にｐ＋形拡散層５
．保護膜６Ｐ反射防止膜９を形成する。この時、保護膜
６は電界のかかる受光部を除くｐ＋形拡散層５ｐ Ｐ形
エピタキシャル層２．ｎ＋形拡散層４およびｎ＋形Ｓｉ
基板１上に形成する。そして最後に、写真製版技術を用
いてアノード電極７と遮光用金属層１２を同時に形成す
る。ただし、この時、遮光用金属層１２は電界のかから
ない領域の保ｉ！膜６上に゛、導電性を有する半導体層
の部分とは接触しないように形成する。
形成した後、受光部となる部分を除いてメサエッチング
により凹部１１を形成する。次にこの凹部１１から拡散
を行ってｎ＋形拡散層４を形成し、次にｐ＋形拡散層５
．保護膜６Ｐ反射防止膜９を形成する。この時、保護膜
６は電界のかかる受光部を除くｐ＋形拡散層５ｐ Ｐ形
エピタキシャル層２．ｎ＋形拡散層４およびｎ＋形Ｓｉ
基板１上に形成する。そして最後に、写真製版技術を用
いてアノード電極７と遮光用金属層１２を同時に形成す
る。ただし、この時、遮光用金属層１２は電界のかから
ない領域の保ｉ！膜６上に゛、導電性を有する半導体層
の部分とは接触しないように形成する。
すなわち、この発明のＡＰＤは、第１図からも明らかな
ように、遮光用金属層１２によって電界のかかる受光部
以外の領域への光の入射が防止されるため、励起キャリ
アはすべて電界のかかる受光部でのみ発生して高速で移
動する。したがって、この発明のＡＰＤは高速応答を示
す。
ように、遮光用金属層１２によって電界のかかる受光部
以外の領域への光の入射が防止されるため、励起キャリ
アはすべて電界のかかる受光部でのみ発生して高速で移
動する。したがって、この発明のＡＰＤは高速応答を示
す。
また、遮光用金属層１２は半導体層およびアノード電極
７とは電気的に導通しないように形成されているため、
電極容量を増加させて応答速度を低下させることはない
。
７とは電気的に導通しないように形成されているため、
電極容量を増加させて応答速度を低下させることはない
。
この発明は以上説明したとおり、電界のかかる受光部を
除＜ｐ＋形コンタクト層、ｐ形エピタキシャル層、ｎ＋
形拡散層およびｎ＋形基板の表面上に形成された保護股
上に遮光用金属層を設けたので、電界のかかる受光部以
外への光の入射が防止され、電界のかかっている受光部
のみで励起キャリアが発生し、この励起キャリアが電界
によって高速で移動するため、高速応答を可能にすると
いう効果がある。
除＜ｐ＋形コンタクト層、ｐ形エピタキシャル層、ｎ＋
形拡散層およびｎ＋形基板の表面上に形成された保護股
上に遮光用金属層を設けたので、電界のかかる受光部以
外への光の入射が防止され、電界のかかっている受光部
のみで励起キャリアが発生し、この励起キャリアが電界
によって高速で移動するため、高速応答を可能にすると
いう効果がある。
また、遮光用金属層の形成はアノード電極の形成時に同
時に行えるため、ＡＰＤを高価にする乙となく構成でき
る。
時に行えるため、ＡＰＤを高価にする乙となく構成でき
る。
第１図はこの発明のＡＰＤの一実施例の構造を示す図、
第２図は従来のＳ ｉ −Ａ Ｐ Ｄの構造を示す図で
ある。 図において、１はｎ＋形Ｓｉ基板、２はｐ形エピタキシ
ャル層、４はｎ＋形拡散層、５はｐ＋形拡散層、６は保
護膜、７はアノード電極、８はカソードＴｉ極、９は反
射防止膜、１ｏはｐｎ接合、１１はメサエッチングによ
り形成された凹部、１２は遮光用金属層である。 なお、各図中の同一符号は同一または相当部分を示す。
第２図は従来のＳ ｉ −Ａ Ｐ Ｄの構造を示す図で
ある。 図において、１はｎ＋形Ｓｉ基板、２はｐ形エピタキシ
ャル層、４はｎ＋形拡散層、５はｐ＋形拡散層、６は保
護膜、７はアノード電極、８はカソードＴｉ極、９は反
射防止膜、１ｏはｐｎ接合、１１はメサエッチングによ
り形成された凹部、１２は遮光用金属層である。 なお、各図中の同一符号は同一または相当部分を示す。
Claims (1)
- ｎ＾＋形基板上に形成されたｐ形エピタキシャル層と、
このｐ形エピタキシャル層の表面の一部領域に形成され
たｐ＾＋形コンタクト層と、前記ｐ形エピタキシャル層
の外周部の表面から前記ｎ＾＋形基板まで形成されたｎ
＾＋形拡散層と、電界のかかる受光部を除く前記ｐ＾＋
形コンタクト層、前記ｐ形エピタキシャル層、前記ｎ＾
＋形拡散層および前記ｎ＾＋形基板の表面上に形成され
た保護膜とから構成されるプレーナメサ構造のアバラン
シエフオトダイオードにおいて、前記保護膜上に遮光用
金属層を設けたことを特徴とするアバランシエフオトダ
イオード。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62046008A JPS63211686A (ja) | 1987-02-26 | 1987-02-26 | アバランシエフオトダイオ−ド |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62046008A JPS63211686A (ja) | 1987-02-26 | 1987-02-26 | アバランシエフオトダイオ−ド |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63211686A true JPS63211686A (ja) | 1988-09-02 |
Family
ID=12735037
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62046008A Pending JPS63211686A (ja) | 1987-02-26 | 1987-02-26 | アバランシエフオトダイオ−ド |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63211686A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04369273A (ja) * | 1991-06-18 | 1992-12-22 | Fujitsu Ltd | 赤外線検知装置 |
| JPH05175539A (ja) * | 1991-12-25 | 1993-07-13 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体受光装置及びその製造方法 |
| US8558339B1 (en) | 2013-03-01 | 2013-10-15 | Mitsubishi Electric Corporation | Photo diode array |
-
1987
- 1987-02-26 JP JP62046008A patent/JPS63211686A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04369273A (ja) * | 1991-06-18 | 1992-12-22 | Fujitsu Ltd | 赤外線検知装置 |
| JPH05175539A (ja) * | 1991-12-25 | 1993-07-13 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体受光装置及びその製造方法 |
| US8558339B1 (en) | 2013-03-01 | 2013-10-15 | Mitsubishi Electric Corporation | Photo diode array |
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