JPS6325986A - 半導体受光素子 - Google Patents
半導体受光素子Info
- Publication number
- JPS6325986A JPS6325986A JP61167824A JP16782486A JPS6325986A JP S6325986 A JPS6325986 A JP S6325986A JP 61167824 A JP61167824 A JP 61167824A JP 16782486 A JP16782486 A JP 16782486A JP S6325986 A JPS6325986 A JP S6325986A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- layer
- inp
- gainasp
- sinx
- mesa
- 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
- 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】
〔1既要〕
半導体埋込み構造InP/ GaInAsPアバランシ
ホトダイオードにおいて、InPと格子整合し、かつ、
禁制帯幅が1.05 eV以上のGaInAsP層によ
って増倍領域を埋め込むことにより、ガードリング効果
を高め、表面保護膜の安定化を実現するものである。
ホトダイオードにおいて、InPと格子整合し、かつ、
禁制帯幅が1.05 eV以上のGaInAsP層によ
って増倍領域を埋め込むことにより、ガードリング効果
を高め、表面保護膜の安定化を実現するものである。
1.3μm波長または1.55μm波長を用いる長波長
帯光通信において、長距離、大容量なシステムの受光素
子として InP/ Ga1nAsアバランシホトダイ
オードが用いられる。
帯光通信において、長距離、大容量なシステムの受光素
子として InP/ Ga1nAsアバランシホトダイ
オードが用いられる。
InP/ Ga1nAsアバランシホトダイオード(A
PD)は高性能化のため、ガードリング効果が確実であ
ることが要求され、埋込み構造はこの点を満足させる最
も優れた構造であることが示されている。
PD)は高性能化のため、ガードリング効果が確実であ
ることが要求され、埋込み構造はこの点を満足させる最
も優れた構造であることが示されている。
一方、光通信デバイスとしては高い信頼性が要求される
が、rnPに対する表面保護膜であるSiNxまたは5
i02などでは界面を安定する最適な条件が得られに<
<、信頼性を確保するための技術が要求されている。
が、rnPに対する表面保護膜であるSiNxまたは5
i02などでは界面を安定する最適な条件が得られに<
<、信頼性を確保するための技術が要求されている。
第3図に従来の埋込み構造rnP/ Ga1nAs −
APDの構造を示す。図中、11は(111) A面の
n型1nP基板、12はn −1nPバツフア層、13
はn −Ga1nAs光吸収層、14はn −InP層
で、この層まで第1回の結晶成長で形成し、次いでこの
層をメサ形にエツチングし、次に第2回の結晶成長でn
−−InP層15を形成し、カドミウム(Cd)拡散で
p“領域16を作ってメサの内部のpn接合を、またベ
リリウム(Be)のイオン注入によってp型ガードリン
グ17を形成して、p+領域16の周辺部での局所的な
ブレークダウン(edge breakdown)を防
いで、−様な増倍を行わせる。なお第3図において、1
8はSiNx膜、19は^uGe電極、20はAu/
P L/ T i1掻である。かかるメサを結晶成長で
埋め込んでρn接合を形成する埋込み構造は三元APD
またはGaTnAs APDと呼称される。
APDの構造を示す。図中、11は(111) A面の
n型1nP基板、12はn −1nPバツフア層、13
はn −Ga1nAs光吸収層、14はn −InP層
で、この層まで第1回の結晶成長で形成し、次いでこの
層をメサ形にエツチングし、次に第2回の結晶成長でn
−−InP層15を形成し、カドミウム(Cd)拡散で
p“領域16を作ってメサの内部のpn接合を、またベ
リリウム(Be)のイオン注入によってp型ガードリン
グ17を形成して、p+領域16の周辺部での局所的な
ブレークダウン(edge breakdown)を防
いで、−様な増倍を行わせる。なお第3図において、1
8はSiNx膜、19は^uGe電極、20はAu/
P L/ T i1掻である。かかるメサを結晶成長で
埋め込んでρn接合を形成する埋込み構造は三元APD
またはGaTnAs APDと呼称される。
上記したデバイスにおいては、メサの内部のpn接合だ
けでなだれ増倍が発生し、光吸収層13中で発生したキ
ャリアが増倍領域に入ってなだれ増倍を起し、電流が増
幅されるのである。2回目のn−InPの成長の技術は
確定されており、構成的には特に問題点はない。
けでなだれ増倍が発生し、光吸収層13中で発生したキ
ャリアが増倍領域に入ってなだれ増倍を起し、電流が増
幅されるのである。2回目のn−InPの成長の技術は
確定されており、構成的には特に問題点はない。
増倍領域は低濃度InP層により埋め込まれており、表
面はInPとなっていて、ここにSiN4’Aによって
表面保護膜が形成されている。
面はInPとなっていて、ここにSiN4’Aによって
表面保護膜が形成されている。
従来例ではSiNx表面保護膜はn −InP上に形成
されているため、界面が安定となる条件が得られ難いと
いう問題があった。InPの表面は不安定であり、Si
NxとInPとの界面準位密度が大になり、界面が不安
定になるのである。
されているため、界面が安定となる条件が得られ難いと
いう問題があった。InPの表面は不安定であり、Si
NxとInPとの界面準位密度が大になり、界面が不安
定になるのである。
また、増倍領域はInP層により埋め込まれているため
、ガードリング効果をもたせるためには、埋込み層のn
−1nPの濃度は倍増領域n −InP濃度の1/2
以下という制約が生じ、1011015c1オーダーの
不純物濃度の制御が必要とされた。
、ガードリング効果をもたせるためには、埋込み層のn
−1nPの濃度は倍増領域n −InP濃度の1/2
以下という制約が生じ、1011015c1オーダーの
不純物濃度の制御が必要とされた。
本発明はこのような点に鑑みて創作されたもので、従来
の三元APDにおいて、SiNxの表面保護膜との界面
に安定した埋込み層が設けられた受光素子を提供するこ
とを目的とする。
の三元APDにおいて、SiNxの表面保護膜との界面
に安定した埋込み層が設けられた受光素子を提供するこ
とを目的とする。
第1図は本発明による埋込み構造1 nP/ Ga I
nAs−APDの第1実施例の断面図であり、図中、従
来例のn−−1nP層15はn −−GaInAsP層
21で代えられている。
nAs−APDの第1実施例の断面図であり、図中、従
来例のn−−1nP層15はn −−GaInAsP層
21で代えられている。
本発明においては、従来のn−−rnP層15に替り、
Eg> 1.05 eVのn−GaInAsP層21に
より増倍領域を埋め込まれた構造となっている。
Eg> 1.05 eVのn−GaInAsP層21に
より増倍領域を埋め込まれた構造となっている。
本発明は埋込み層にEg> 1.05 eVなるGaI
nAsP層を用いることによりSiNx表面保2I 1
1Wによるバンシベーションが安定となる条件が得易く
、かつ、Eg=1.1eVのGa1nAsPは同じ濃度
のInPよりもブレークダウン電圧が大きくなるために
、ガードリング効果が得られ易くなる。
nAsP層を用いることによりSiNx表面保2I 1
1Wによるバンシベーションが安定となる条件が得易く
、かつ、Eg=1.1eVのGa1nAsPは同じ濃度
のInPよりもブレークダウン電圧が大きくなるために
、ガードリング効果が得られ易くなる。
以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明する
。
。
再び第1図の第1実施例を参照すると、図示のデバイス
は、従来のn−−1nP層15がn−−GaInAsP
層21で替えられている。以下には、第1図のデバイス
を作るプロセスを説明する。
は、従来のn−−1nP層15がn−−GaInAsP
層21で替えられている。以下には、第1図のデバイス
を作るプロセスを説明する。
(111) A面n”−InP基板11(キャリア濃度
I XIOcm−3)上に第1回目の液相結晶成長によ
って約5μmの厚さのn −1nPバツフア層12(キ
ャリア濃度5X10 ” cm−3) 、2〜3μmの
厚さでキャリア濃度5 XIO”’ cm−3のn −
GaInAs光吸収層13、キャリアの高速転送のため
に挿入されるn −Ga1nAsP中間層22 (Eg
=1.1eV ) 、キャリア濃度1.5〜2.OX
1016cm−’のn −1nP増倍層14が順次形成
される。増倍層14は化学工。
I XIOcm−3)上に第1回目の液相結晶成長によ
って約5μmの厚さのn −1nPバツフア層12(キ
ャリア濃度5X10 ” cm−3) 、2〜3μmの
厚さでキャリア濃度5 XIO”’ cm−3のn −
GaInAs光吸収層13、キャリアの高速転送のため
に挿入されるn −Ga1nAsP中間層22 (Eg
=1.1eV ) 、キャリア濃度1.5〜2.OX
1016cm−’のn −1nP増倍層14が順次形成
される。増倍層14は化学工。
チングによって図示のメサ部14clが残された形状に
加工され、メサ内部の厚さLlは約1.5μm、メサの
すそ野に当る部分の厚さt2は0.3〜0.5μmにさ
れる。
加工され、メサ内部の厚さLlは約1.5μm、メサの
すそ野に当る部分の厚さt2は0.3〜0.5μmにさ
れる。
次に、第2回目の液相結晶成長によってメサ部14aは
n −−GaInAsP層21(キャリア濃度1.2〜
1.5 x 1016cm−’1.Eg二1.1eV
)によって埋め込まれる。
n −−GaInAsP層21(キャリア濃度1.2〜
1.5 x 1016cm−’1.Eg二1.1eV
)によって埋め込まれる。
表面からCdを用いる拡散法によってGaInAsP層
I″?−3 21にキャリア濃度1〜2X10cm、深さ2μmのp
+形領領域16作られてpn接合が形成され、またBe
のイオン注入によってp型のガードリング17が形成さ
れる。
I″?−3 21にキャリア濃度1〜2X10cm、深さ2μmのp
+形領領域16作られてpn接合が形成され、またBe
のイオン注入によってp型のガードリング17が形成さ
れる。
さらに、P−CVD法によってSiNx表面保護膜18
が形成され、最後にAuGe電極19、Au/ Pt/
Ti電極20が形成される。オーミックコンタクトは
Tiでとる。
が形成され、最後にAuGe電極19、Au/ Pt/
Ti電極20が形成される。オーミックコンタクトは
Tiでとる。
従来は・バンドギャップの小さいほどなだれ増倍を起し
易いので、メサのInPよりまわりのGa1nAsPが
なだれ増倍を起し、素子の役割を果さないのではないか
と解されていたが、Ga1nAsのなだれ増倍の起し易
さはTnPの場合とほとんど変らないことが確認され、
InPの代りにGa1nAsPは素子の特性(ガードリ
ング効果)に対する関係でInPと交換可能であること
が明らかになった。
易いので、メサのInPよりまわりのGa1nAsPが
なだれ増倍を起し、素子の役割を果さないのではないか
と解されていたが、Ga1nAsのなだれ増倍の起し易
さはTnPの場合とほとんど変らないことが確認され、
InPの代りにGa1nAsPは素子の特性(ガードリ
ング効果)に対する関係でInPと交換可能であること
が明らかになった。
第2図は本発明の第2実施例の断面図で、この実施例に
おいては、n −InP層14にはメサ部14aを囲む
溝14bが形成され、この溝14bがGa1nAsPで
埋め込まれる。この実施例の利点は、第2回目の液相成
長では従来例のすそ野の部分をすべて埋め込む代りに溝
14bだけを埋めれば足りるので、液相成長が第1実施
例よりより容易に制御性よくなしうろことである。
おいては、n −InP層14にはメサ部14aを囲む
溝14bが形成され、この溝14bがGa1nAsPで
埋め込まれる。この実施例の利点は、第2回目の液相成
長では従来例のすそ野の部分をすべて埋め込む代りに溝
14bだけを埋めれば足りるので、液相成長が第1実施
例よりより容易に制御性よくなしうろことである。
以上述べてきたように本発明による埋込み構造InP/
Ga1nAs −APDによれば、GaInAsPと
SiNxの界面準位密度はInPの場合よりも小である
ので、Ga1nAsPとSiNxの界面が安定化し、素
子の信頼性特に表面保護膜とInPとの界面の不安定に
よる暗電流の経時変化が極力抑えられる。本発明の実験
によると、電極20の部分のMIS構造に関するデータ
は、InPの場合に比べて優れていることも確認された
。
Ga1nAs −APDによれば、GaInAsPと
SiNxの界面準位密度はInPの場合よりも小である
ので、Ga1nAsPとSiNxの界面が安定化し、素
子の信頼性特に表面保護膜とInPとの界面の不安定に
よる暗電流の経時変化が極力抑えられる。本発明の実験
によると、電極20の部分のMIS構造に関するデータ
は、InPの場合に比べて優れていることも確認された
。
第1図は本発明第1実施例断面図、
第2図は本発明第2実施例断面図、
第3図は従来例断面図である。
第1図ないし第3図において、
11は(111) A面[nP基板、
12はn −InP層(バッファ層)、13はn −G
aInAs1i (光吸収層)、14はn−TnP(増
倍層)、 14aはメサ部、 14bは溝、 15はn−InP層(埋込み層)、 16はp+領領域 17はp型のガードリング、 18は5iNxlpQ、 19はAuGe電極、 20はAu/ P L/ Ti電極、 21はn −−GaInAsP層(埋込み層)、22は
中間層である。 代理人 弁理士 久木元 彰 復代理人 弁理士 大 菅 義 之 /j″−ン印≦5ハ」季し2jζ塙1ヒイ多11 以Y
「dbIIl箪2A 疑LJ’J駿相凪 1.3図
aInAs1i (光吸収層)、14はn−TnP(増
倍層)、 14aはメサ部、 14bは溝、 15はn−InP層(埋込み層)、 16はp+領領域 17はp型のガードリング、 18は5iNxlpQ、 19はAuGe電極、 20はAu/ P L/ Ti電極、 21はn −−GaInAsP層(埋込み層)、22は
中間層である。 代理人 弁理士 久木元 彰 復代理人 弁理士 大 菅 義 之 /j″−ン印≦5ハ」季し2jζ塙1ヒイ多11 以Y
「dbIIl箪2A 疑LJ’J駿相凪 1.3図
Claims (2)
- (1)n^+−InP基板(11)上に、n−InPバ
ッファ層(12)、n−GaInAs光吸収層(13)
、n−InP増倍層(14)が積層され、n−InP増
倍層(14)はメサ型に加工され、低濃度n型層により
埋め込まれ、表面よりp型不純物がドーピングされ、メ
サ部(14a)を横切る形でpn接合面が形成されて成
る埋込み構造アバランシホトダイオードにおいて、 メサ形加工されたn−InP増倍層(14)がInPと
格子整合し、かつ、禁制帯幅が1.05eV以上のGa
InAsP層(21)により埋め込まれた構造を有する
半導体受光素子。 - (2)メサ部(14a)を囲む溝(14b)がGaIn
AsP層(21)によって埋め込まれてなることを特徴
とする特許請求の範囲第1項記載の半導体受光素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61167824A JPS6325986A (ja) | 1986-07-18 | 1986-07-18 | 半導体受光素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61167824A JPS6325986A (ja) | 1986-07-18 | 1986-07-18 | 半導体受光素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6325986A true JPS6325986A (ja) | 1988-02-03 |
Family
ID=15856773
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61167824A Pending JPS6325986A (ja) | 1986-07-18 | 1986-07-18 | 半導体受光素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6325986A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006019632A (ja) * | 2004-07-05 | 2006-01-19 | Sumitomo Electric Ind Ltd | Iii−v族化合物半導体装置および不純物原子の拡散方法 |
-
1986
- 1986-07-18 JP JP61167824A patent/JPS6325986A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006019632A (ja) * | 2004-07-05 | 2006-01-19 | Sumitomo Electric Ind Ltd | Iii−v族化合物半導体装置および不純物原子の拡散方法 |
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