DE19653446A1 - Photodiode, die als Reaktion auf ein Licht-Empfangssignal einen Hoch-Linearitäts-Signalstrom bereitstellt - Google Patents
Photodiode, die als Reaktion auf ein Licht-Empfangssignal einen Hoch-Linearitäts-Signalstrom bereitstelltInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine PIN-Photodiode, die
als Reaktion auf ein Licht-Empfangssignal einen Hoch-
Linearitäts-Signalstrom bereit stellt und ein Breitband und eine
hohe Geschwindigkeit erreicht. Insbesondere betrifft die
vorliegende Erfindung eine PIN-Photodiode, die das unnötige
Anhäufen von Löchern an der Schnitt stelle (bzw. am Rand)
zwischen einer optischen Absorptionsschicht und einer an der
optischen Absorptionsschicht angrenzenden p-Typ-Halbleiter
schicht verhindert, um die Modulationsverzerrung des Signal
stroms zu beseitigen.
Eine Photodiode des PIN-Typs (nachstehend auch PIN-
Photodiode) hat einen Mehrschichtenaufbau, in dem eine i-Typ
Halbleiterschicht mit einer niedrigen Trägerkonzentration
zwischen einer p-Typ Halbleiterschicht und einer n-Typ
Halbleiterschicht gehalten wird. Vor allem wird eine Photodiode
des optischen Wellenleitertyps beispielsweise wie in Fig. 8
gezeigt ausgebildet, indem das Epitaxial-Aufwachsen einer n-Typ
InP-Schicht 12, n-Typ GaInAsP-Schicht 13, InGaAs-Schicht 14, p-
Typ GaInAsP-Schicht 15, p-Typ InP-Schicht 16 und P+-Typ GaInAs-
Schicht 19 sequentiell auf einem n-Typ InP-Substrat 11
durchgeführt wird. Eine p-Elektrode 17 dieser Photodiode ist auf
der zuvor erwähnten p+-Typ GaInAs-Schicht 19 und eine n-
Elektrode 18 auf der unteren Fläche (bzw. Rückfläche) des n-Typ
InP-Substrats 11 ausgebildet. Ti/Pt/Au wird als p-Elektrode 17
und AuGeNi/Au als n-Elektrode 18 verwendet.
Die zuvor erwähnte InGaAs-Schicht 14 ist eine
Halbleiterschicht von geringer Störstellendichte, die eine
optische Absorptions-Grenz-Wellenlänge aufweist, die ausreicht,
um Licht zu empfangen, und die entsprechend eine festgelegte
Bandabstand-Energie aufweist, die als eine optische
Absorptionsschicht dient. Die n-Typ GaInAsP-Schicht 13 und p-Typ
GaInAsP-Schicht 15, die an dieser optischen Absorptionsschicht
angrenzen, sind optische Begrenzungs-Schichten, in denen die
zuvor erwähnte GaInAsP als Halbleiter verwendet wird, der einen
Brechungskoeffizienten aufweist, der niedriger als derjenige der
optischen Absorptionsschicht ist und der einfallendes Licht
nicht absorbiert, um das einfallende Licht innerhalb einer
Photodiode effizient zu lenken. Die n-Typ InP-Schicht 12 und p-
Typ InP-Schicht 16 sind Umhüllungsschichten, die eine Rolle
spielen, um das einfallende Licht in der optischen
Absorptionsschicht und der optischen Begrenzungsschicht
effizient zu begrenzen, damit die optische Absorption
beschleunigt wird. Aus diesem Grund wird die zuvor erwähnte InP
für die Umhüllungsschicht verwendet, da sie ein Halbleiter ist,
der einen Brechungskoeffizienten aufweist, der niedriger ist als
diejenigen der optischen Absorptionsschicht und der optischen
Begrenzungsschichten.
Die Photodiode der zuvor erwähnten Konstruktion wird
verwendet, indem eine Sperrspannung zwischen der zuvor erwähnten
p-Elektrode 17 und n-Elektrode 18 angelegt wird. Diese
Sperrspannung bildet eine Sperrschicht (Verarmungsschicht) in
der optischen Absorptionsschicht. Wenn Licht L in diesem Zustand
auf die Endfläche der Photodiode einfällt, wird dieses Licht L
zu einer Kernschicht gelenkt, die aus der optischen
Absorptionsschicht und der optischen Begrenzungsschicht besteht,
und dringt in die optische Absorptionsschicht. Dann findet in
der Sperrschicht in der optischen Absorptionsschicht eine
photoelektrische Übertragung statt, indem optische Energie
empfangen wird, und es wird in Übereinstimmung mit der
Lichtmenge eine Signalladung erzeugt. Diese Signalladung wird
über die zuvor erwähnte p-Elektroe 17 und n-Elektrode 18 als
ein Signalstrom ausgegeben.
Aus den Signalladungsträgern erzeugen Löcher, die eine
besonders große Masse haben, vor dem Erreichen der p-Elektrode
17 ein unnötiges Anhäufen. Wenn eine Potentialspitze des Bandes
in der p-Typ GaInAsP-Schicht 15, die eine optische
Wellenleiterschicht ist, und der p-Typ InP-Schicht 16, die eine
Umhüllungsschicht ist, groß ist, wird dieses unnötige Anhäufen
von Löchern an der dazwischenliegenden Schnittstelle erzeugt.
Wenn eine Potential-Bandspitze in der p-Typ GaInAsP-Schicht 15,
die eine optische Wellenleiterschicht ist, und der InGaAs-
Schicht 14, die eine optische Absorptionsschicht ist, groß ist,
wird das unnötige Anhäufen von Löchern an der
dazwischenliegenden Schnittstelle erzeugt. Dieses unnötige
Anhäufen des Loches ist für die Verzerrung des zuvor erwähnten
Signalstroms verantwortlich.
Ein Elektron der Signalladungsträger, das eine kleine Masse
hat, beeinflußt jedoch kaum die Verzerrung des Signalstroms.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine
optische Wellenleiter-Typ-PIN-Photodiode bereitzustellen, die
einen Hoch-Linearitäts-Signalstrom bekommen kann, d. h. einen
verzerrungslosen (niedrige Modulationsverzerrung) Signalstrom
als Reaktion auf das Licht empfangende Signal ohne das unnötige
Anhäufen von Löchern.
Insbesondere wird, schenkt man der Tatsache Aufmerksamkeit,
daß die Potentialspitze an der Schnittstelle zwischen der
optischen Absorptionsschicht und der optischen Wellenleiter
schicht weitestgehend vom Band-Offset an der optischen Absorpti
onsschicht und der optischen Wellenleiterschicht abhängt, eine
PIN-Photodiode bereitgestellt, in der der Unterschied im Valenz
bandwert zwischen der optischen Absorptionsschicht und der an
der optischen Absorptionsschicht angrenzenden p-Typ Halbleiter
schicht nicht größer als 0,05 eV ist.
Die Breite der Energieverteilung, die das Loch bei
gewöhnlichen Temperaturen hat, beträgt ungefähr das Doppelte der
Wärmeenergie (ungefähr 0,025 eV) bei gewöhnlichen Temperaturen,
was durch das Produkt von Boltzmannschen Konstante k und der
Temperatur T ausgedrückt wird. Daher stellt die vorliegende
Erfindung eine Photodiode zur Verfügung, in der die Leitung der
Löcher durch Wärmeenergie bewerkstelligt wird, und zwar
beispielsweise selbst in einem Zustand, in dem eine Vorspannung
nicht angelegt ist, so daß das Auftreten der Verzerrung, die für
das Anhäufen der Löcher verantwortlich ist, eingeschränkt wird.
Spezifisch wird eine PIN-Photodiode bereitgestellt, in der
der Valenzbandwert einer jeden Schicht gleichgehalten wird,
indem eine GaInAsP mit einer niedrigen Störstellendichte als die
optische Absorptionsschicht bildender Halbleiter verwendet wird,
und indem eine p-Typ AlInAsP als p-Typ Halbleiterschicht
verwendet wird, oder es wird der Unterschied im Valenzbandwert
einer jeder Schicht auf ein im wesentlichen unbedeutendes Ausmaß
abgeschwächt, um das Auftreten unnötiger Anhäufungen von Löchern
an der Schnittstelle zu verhindern.
Vorzugsweise besteht die optische Absorptionsschicht aus
einer GaInAsP-Schicht mit einer Absorptions-Grenz-Wellenlänge
von 1,65 bis 1,55 µm, und die p-Typ Halbleiterschicht besteht
aus einer p-Typ AlGaInAs-Schicht mit einer Absorptions-Grenz-
Wellenlänge, die kürzer ist als die der optischen
Absorptionsschicht, 1,55 bis 1,30 µm betragend. Dieses sorgt für
eine PIN-Photodiode zur Erfassung eines Lichtsignals mit einer
Wellenlänge von 1,55 µm mit einer hohen Linearität.
Alternativ besteht die optische Absorptionsschicht aus
einer GaInAsP-Schicht mit einer Absorptions-Grenz-Wellenlänge
von 1,56 bis 1,36 µm, und die p-Typ Halbleiterschicht besteht
aus einer p-Typ AlGaInAs-Schicht mit einer Absorptions-Grenz-
Wellenlänge von 1,30 bis 1,14 µm. Dieses sorgt für eine PIN-
Photodiode zur Erfassung eines Lichtsignals mit einer
Wellenlänge von 1,3 µm mit Hoch-Linearität.
Spezieller stellt die vorliegende Erfindung eine Photodiode
bereit, die umfaßt:
eine n Umhüllungsschicht, die aus einer n-Typ InP-Schicht oder einer n-Typ AlInAs-Schicht besteht, die auf einem n-Typ InP-Substrat gebildet wird;
eine n optische Begrenzungsschicht, die aus einer n-Typ GaInAsP-Schicht oder einer n-Typ AlGaInAs-Schicht besteht, die auf der n Umhüllungsschicht gebildet wird, die Licht mit einer Wellenlänge von 1,55 µm (oder 1,3 µm) nicht absorbiert, und die gittermäßig mit der n Umhüllungsschicht übereinstimmt;
eine optische Absorptionsschicht, die aus einer nicht dotierten oder einer n-Typ Niedrigkonzentration-dotierten GaInAs-Schicht bzw. GaInAsP-Schicht besteht, die auf der n optischen Wellenleiterschicht gebildet wird, die Licht mit einer Wellenlänge von 1,55 µm (oder 1,3 µm) absorbiert und die gittermäßig mit der optischen Absorptionsschicht übereinstimmt;
eine p optische Wellenleiterschicht, die aus einer p-Typ GaInAsP-Schicht besteht, die auf der optischen Absorptions schicht gebildet wird, die Licht mit einer Wellenlänge von 1,55 µm (oder 1,3 µm) nicht absorbiert, und die gittermäßig mit der optischen Absorptionsschicht übereinstimmt; und
eine p Umhüllungsschicht, die aus einer p-Typ GaInAsP- Schicht bzw. einer p-Typ AlInAs-Schicht bzw. einer InP-Schicht besteht, die auf der p optischen Wellenleiterschicht gebildet wird, die Licht mit einer Wellenlänge von 1,55 µm (oder 1,3 µm) nicht absorbiert, und die gittermäßig mit der p optischen Wellenleiterschicht übereinstimmt;
worin Licht parallel zu jeder Schicht einfällt.
eine n Umhüllungsschicht, die aus einer n-Typ InP-Schicht oder einer n-Typ AlInAs-Schicht besteht, die auf einem n-Typ InP-Substrat gebildet wird;
eine n optische Begrenzungsschicht, die aus einer n-Typ GaInAsP-Schicht oder einer n-Typ AlGaInAs-Schicht besteht, die auf der n Umhüllungsschicht gebildet wird, die Licht mit einer Wellenlänge von 1,55 µm (oder 1,3 µm) nicht absorbiert, und die gittermäßig mit der n Umhüllungsschicht übereinstimmt;
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worin Licht parallel zu jeder Schicht einfällt.
Auch stellt die vorliegende Erfindung eine Wellenleiter-
Photodiode bereit, die die zuvor erwähnten Halbleiterschichten
umgekehrt auf einem p-Typ InP-Substrat umfaßt.
Die vorliegende Erfindung stellt auch eine
flächeneinfallende Photodiode bereit, die umfaßt:
eine optische Absorptionsschicht, die aus einer nicht-do tierten oder n-Typ Niedrigkonzentration-dotierten GaInAs-Schicht bzw. GaInAsP-Schicht besteht, die auf einem n-Typ InP-Substrat gebildet wird; eine AlGaInAs-Schicht mit einer Absorptions- Grenz-Wellenlänge von 1,55 bis 1,14 µm, die auf der optischen Absorptionsschicht gebildet wird; und einen p-Typ Bereich, der in der AlGaInAs-Schicht ausgebildet ist, der durch Diffusion bzw. Implantierungs-Dotierung von p-Typ Störungen gebildet wird.
eine optische Absorptionsschicht, die aus einer nicht-do tierten oder n-Typ Niedrigkonzentration-dotierten GaInAs-Schicht bzw. GaInAsP-Schicht besteht, die auf einem n-Typ InP-Substrat gebildet wird; eine AlGaInAs-Schicht mit einer Absorptions- Grenz-Wellenlänge von 1,55 bis 1,14 µm, die auf der optischen Absorptionsschicht gebildet wird; und einen p-Typ Bereich, der in der AlGaInAs-Schicht ausgebildet ist, der durch Diffusion bzw. Implantierungs-Dotierung von p-Typ Störungen gebildet wird.
Fig. 1 ist eine Ansicht, die einen Aufbau einer Photodiode
in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung zeigt;
Fig. 2 ist eine Ansicht, die einen Zustand einer ersten
Stufe im Herstellungsverfahren für die in Fig. 1 gezeigte
Photodiode zeigt;
Fig. 3 ist eine Ansicht, die einen Zustand einer zweiten
Stufe im Herstellungsverfahren für die in Fig. 1 gezeigte
Photodiode zeigt;
Fig. 4 ist eine Ansicht, die einen Zustand einer dritten
Stufe im Herstellungsverfahren für die in Fig. 1 gezeigte
Photodiode zeigt;
Fig. 5A ist ein Banddiagramm, das die Bandabstandenergie und
den Valenzbandwert von AlGaInAs mit einer Absorptions-Grenz-
Wellenlänge von 1,3 µm zeigt, und von GaInAsP mit einer
Absorptions-Grenz-Wellenlänge von 1,65 µm;
Fig. 5B ist ein Banddiagramm, sobald die Absorptions-Grenz-
Wellenlänge von GaInAsP in Fig. 5A verändert wird, so daß das
Band-Offset des Valenzbandes von AlGaInAs und GaInAsP Null ist;
Fig. 5C ist ein Banddiagramm, sobald die Absorptions-Grenz-
Wellenlänge von GaInAsP in Fig. 5B verändert wird, so daß das
Valenzbandwert von AlGaInAs und GaInAsP umgekehrt wird;
Fig. 5D ist ein Banddiagramm, sobald die Absorptions-Grenz-
Wellenlänge von GaInAsP in Fig. 5c verändert wird, so daß das
Band-Offset des Leitungsbandes von AlGaInAs und von GaInAsP Null
ist;
Fig. 5E ist ein Banddiagramm, sobald die Absorptions-Grenz-
Wellenlänge von GaInAsP in Fig. 5D verändert wird, so daß die
Bandabstandenergie von GaInAsP größer ist als die von AlGaInAs;
Fig. 6 ist eine Ansicht, die das Verhältnis zwischen der
Bandabstandenergie und der Absorptions-Grenz-Wellenlänge von
GaInAsP und von AlGaIriAs und die Bedingung zeigt, in der der
Valenzbandwert von GaInAsP und AlGaInAs gleich ist;
Fig. 7 ist eine Ansicht, die den Aufbau einer Photodiode in
Übereinstimmung mit einer weiteren Ausführungsform der vorlie
genden Erfindung zeigt; und
Fig. B ist eine Schnittansicht, die einen Aufbau einer
herkömmlichen Photodiode zeigt.
Eine PIN-Photodiode in Übereinstimmung mit einer
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung hat einen wie in
Fig. 1 gezeigten Mehrschichtenaufbau.
Insbesondere wenn ein Licht empfangendes Element zur
Erfassung von Licht mit einer Wellenlänge von 1,55 µm
ausgebildet wird, wird als erster Schritt das Epitaxial-
Aufwachsen einer n Umhüllungsschicht 2, die aus einer n-Typ InP
Schicht mit einer Trägerkonzentration von 1 × 10¹⁸ cm-3 besteht,
auf einem n-Typ InP-Substrat 1 mit einer Trägerkonzentration von
4 × 10¹⁸ cm-3 durchgeführt, wie in Fig. 2 gezeigt, indem das
metallo-organische chemische Dampfablagerungs-Verfahren (MOCVD-
Verfahren = Metal-Organic-Chemical-Vapo-Deposition-Verfahren)
verwendet wird. Des weiteren wird das Epitaxial-Aufwachsen einer
n optischen Wellenleiterschicht 3, die aus einer n-Typ GaInAsP-
Schicht mit einer Trägerkonzentration von 1 × 10¹⁸ cm-3 und einer
Absorptions-Grenz-Wellenlänge von 1,3 µm besteht, auf der n
Umhüllungsschicht 2 durchgeführt. Des weiteren wird das
Aufwachsen einer optischen Absorptionsschicht 4, die aus einer
i-Typ GaInAsP-Schicht mit einer Absorptions-Grenz-Wellenlänge
von 1,6 µm besteht, als Halbleiter, der nicht-dotiert ist bzw.
in dem Störstellen bei mit niedrigen Konzentration dotiert
werden, auf der n optischen Wellenleiterschicht 3 durchgeführt.
Beispielsweise ist die zuvor erwähnte n Umhüllungsschicht 2
so gebildet, um eine Schichtdicke von 0,5 µm zu haben, die n
optische Wellenleiterschicht 3 so gebildet, um eine Schichtdicke
von 1 µm zu haben, und die optische Absorptionsschicht 4 so
gebildet, um eine Schichtdicke von 0,1 µm zu haben. Es ist
jedoch vorzuziehen, daß der Bereich mit einer Dicke von ungefähr
0,4 µm, wo die n optische Wellenleiterschicht 3 mit der
optischen Absorptionsschicht 4 in Berührung steht, nicht-dotiert
ist.
Als nächstes wird als ein zweiter Schritt das Epitaxial-
Aufwachsen einer p optischen Wellenleiterschicht 5, die aus
einer p-Typ AlGaInAs mit einer Trägerkonzentration von 1 × 10¹⁸
cm-3 und einer Absorptions-Grenz-Wellenlänge von 1,4 µm besteht,
auf dem Laminat von in Fig. 2 gezeigten Halbleiterschichten
durchgeführt, indem das Molekularstrahlepitaxie-Verfahren (MBE-
Verfahren = Molecular-Beam-Epitaxy-Verfahren) verwendet wird.
Das Epitaxial-Aufwachsen einer p Umhüllungsschicht 6, die aus
der AlInAs-Schicht mit einer Trägerkonzentration von 1 × 10¹⁸ cm-3
besteht, wird auf der p optischen Wellenleiterschicht 5
durchgeführt, und des weiteren wird das Epitaxial-Aufwachsen
einer Kontaktschicht 7, die aus einer p-Typ GaInAs-Schicht mit
einer Trägerkonzentration von 2 × 10¹⁹ cm-3 besteht, auf der p
Umhüllungsschicht 6 durchgeführt.
Beispielsweise ist die zuvor erwähnte p optische
Wellenleiterschicht 5 so gebildet, um eine Schichtdicke von 2 µm
zu haben, die p Umhüllungsschicht 6 so gebildet, um eine
Schichtdicke von 2 µm zu haben, und die Kontaktschicht 7 so
gebildet, um eine Schichtdicke von 0,4 µm zu haben. Es ist
jedoch vorzuziehen, daß der Bereich mit einer Dicke von ungefähr
0,4 µm, wo die optische Wellenleiterschicht 5 in Berührung mit
der optischen Absorptionsschicht 4 ist, nicht-dotiert ist.
Die Gründe, warum das MBE-Verfahren beim zweiten Schritt
verwendet wird, sind die, daß, verglichen mit dem zuvor
erwähnten VD-Verfahren, eine scharfe heterogene Schnittstelle
gebildet werden kann, und daß eine Halbleiterschicht, die eine
gute Gitterübereinstimmung mit der zuvor erwähnten
Absorptionsschicht und hervorragende Eigenschaften aufweist,
besonders die zuvor erwähnte p optische Wellenleiterschicht 5
und weiterhin die p Umhüllungsschicht 6 zum Vergrößern erzeugt
werden, indem die Tatsache verwendet wird, daß die Schichtdicke-
Kontrolle auf dem Mono-Schicht-Ebene durchgeführt werden kann.
Danach werden als dritter Schritt die zuvor erwähnte
Kontaktschicht 7, die p Umhüllungsschicht 6, die p optischen
Wellenleiterschicht 5, die optische Absorptionsschicht 4 und die
obere Hälfte der n optischen Wellenleiterschicht 3 durch das
Lithographieverfahren sequentiell entfernt, wobei ein
streifenförmiger Elementbereich mit einer Länge von
beispielsweise 200 µm übrigbleibt, wie in Fig. 4 gezeigt.
Als nächstes wird eine Isolierschicht 8 auf beiden Seiten
des streifenförmigen Bereichs gebildet. Beispielsweise wird eine
Polyimidschicht oder eine Verbindung aus einem Siliziumnitrid
und einer Polyimidschicht als diese Isolierschicht 8 verwendet.
Weiterhin wird eine Resistmaske (nicht gezeigt) auf der
Kontaktschicht 7 des streifenförmigen Bereichs gebildet und eine
Öffnung oben auf dem streifenförmigen Bereich unter Verwendung
der Resistmaske bereitgestellt. Nachdem eine solche Isolier
schicht 8 gebildet ist, wird die Resistmaske entfernt. Danach
wird eine p-Elektrode 9, die aus einer Ti/Pt/Au-Schicht besteht,
auf der Kontaktschicht 7 des streifenförmigen Bereichs und auf
den Isolierschichten B der beiden Seiten der Kontaktschicht 7
gebildet. Nachdem die Rückfläche des zuvor erwähnten n-Typ InP-
Substrats geschliffen wird, so daß sie ungefähr 100 µm dick ist,
wird eine n-Elektrode 10, die aus einer AuGeNi/Au-Schicht
besteht, auf der Rückfläche des InP-Substrats gebildet.
Danach wird die Mitte des streifenförmigen Bereichs
gespalten und es wird eine Elementteilung vorgenommen, durch die
die Photodiode einer wie in Fig. 1 gezeigten Elementkonstruktion
vollendet wird.
Die Absorptions-Grenz-Wellenlänge der Halbleiterschichten,
die die optische Absorptionsschicht etc. der Photodiode, die wie
oben beschrieben hergestellt wird, umfaßt, steht im engen
Verhältnis zur Bandabstandenergie der Halbleiterschicht. Die
Absorptions-Grenz-Wellenlänge der Halbleiterschicht kann als ein
Wert bestimmt sein, der erhalten wird, indem man die Planksche
Konstante h (=6,6256 × 10-34 J·s) durch die Bandabstandenergie der
Halbleiterschicht teilt. Daher wird der Typ der Halbleiter
schicht, die als optische Absorptionsschicht 4 oder n optische
Wellenleiterschicht 3 und p optische Wellenleiterschicht 5
gezüchtet wird, als ein Halbleiter bestimmt, der eine Bandab
standenergie aufweist, die durch die Teilung der zuvor erwähnte
Planksche Konstante durch die Absorptions-Grenz-Wellenlänge
bestimmt wird, und weist darüber hinaus eine gute
Zusammensetzung für die Gitterübereinstimmung auf. In diesem
Beispiel wird, wie oben beschrieben, GaInAsP als
Halbleiterschicht, die die optische Absorptionsschicht 4 bildet,
bestimmt, und AlGaInAs als Halbleiterschicht, die die optischen
Wellenleiterschichten 3 und 5 bildet, bestimmt.
Das Banddiagramm an der Schnitt stelle zwischen der GaInAsP-
Schicht, die die optische Absorptionsschicht 4 bildet, und der
AlGaInAs Schicht, die die optischen Wellenleiterschichten 3 und
5 bildet - d. h. die Bandabstandenergie und der Valenzbandwert
einer jeden Halbleiterschicht - wurden mit dem folgenden
Ergebnis untersucht. Die Untersuchung wurde auf der Grundlage
einer Simulation gemacht, in der ein Computer eingesetzt wurde
und das Experimentergebnis einer Emission eines Quantentopfes
unter Benutzung von Photlumineszens verwendet wurde.
Dieses Untersuchungsergebnis wird unten beschrieben. Wenn
die Bandabstandenergie der AlGaInAs-Schicht auf 0,95 eV
festgelegt wird und die Bandabstandenergie der GaInAsP-Schicht,
die mit dem InP-Substrat Gitter übereinstimmt, von 0,75 eV auf
1,3 eV verändert wird, veränderte sich das Banddiagramm der
AlGaInAs-Schicht und GaInAsP-Schicht, wie in den Fig. 5A bis 5E
gezeigt. Die Fig. 5A bis 5E zeigen jedoch den Wert des Valenz
bandes und Leitungsbandes in der AlGaInAs-Schicht und GaInAsP-
Schicht, wobei die Potentialkerbe und -spitze etc. weggelassen
wurden.
Wie in Fig. 5A ,gezeigt, stehen der Valenzbandwert Ev1 der
AlGaInAs-Schicht und der Valenzbandwert Ev2 der GaInAsP-Schicht
in einem Verhältnis von [|Ev1| < |Ev2|]), wenn die Bandabstan
denergie Eg2 der GaInAsP-Schicht kleiner als die
Bandabstandenergie Eg1 der AlGaInAs-Schicht ist [Eg1 < Eg2].
Wenn die Bandabstandenergie der GaInAsP-Schicht steigt, nimmt
jedoch das Band-Offset Δ Ev (= |Ev1| - |Ev2|) des Valenzbandes
graduell ab und reduziert sich unter gegebenen Bedingungen auf
Null, wie in Fig. 5B gezeigt.
Wenn die Bandabstandenergie der GaInAsP-Schicht von diesem
Zustand weiterhin auf einen Zustand von [Eg1 = Eg2] ansteigt,
wird der Valenzbandwert einer jeden Schicht ein Zustand von
[|Ev1| < |Ev2|], wie in Fig. 5C gezeigt. Wenn die
Bandabstandenergie der GaInAsP-Schicht weiterhin steigt, wird
der Wert des Leitungsbandes einer jeden Schicht gleich, wie in
Fig. 5D gezeigt [|Ec1| = |Ec2|]. Wenn die Bandabstandenergie der
GaInAsP-Schicht noch weiter ansteigt [Eg1 < Eg2], wird der Wert
des Leitungsbandes der GaInAsP-Schicht höher als der Wert des
Leitungsbandes der AlGaInAs-Schicht [|Ec1| < |Ec2|], wie in
Fig. 5E gezeigt, und der Valenzbandwert einer jeden Schicht steht
in einem Verhältnis von [|Ev1| < |Ev2|]. zueinander.
Fig. 6 zeigt das Verhältnis der Bandabstandenergie und
folglich die Absorptions-Grenz-Wellenlänge der AlGaInAs-Schicht
und GaInAsP-Schicht, wenn der Valenzbandwert Ev1 der AlGaInAs-
Schicht gleich dem Valenzbandwert Ev2 der GaInAsP-Schicht ist
und das Offset Δ Ev Null wird, wie in Fig. 5B gezeigt.
Für die wie oben beschrieben hergestellte Photodiode wird
die Absorptions-Grenz-Wellenlänge bzw. der Valenzbandwert der
GaInAsP-Schicht, die die optische Absorptionsschicht 4 bildet,
und der p-Typ AlGaInAs-Schicht, die die p optische
Wellenleiterschicht 5 bildet, auf der Grundlage des in Fig. 6
gezeigten Verhältnisses bestimmt. Das Loch mit einer schweren
effektiven Masse wird durch die vom Band-Offset verursachte
Potentialspitze einer Leitungsbehinderung unterzogen, um das
unnötige Anhäufen an der Schnittstelle zu verhindern.
Für die wie oben beschrieben hergestellte Photodiode ist
die optische Absorptionsschicht 4 die i-Typ GaInAsP-Schicht mit
einer Absorptions-Grenz-Wellenlänge von 1,6 µm, und die an der
optischen Absorptionsschicht 4 angrenzende Wellenleiterschicht 5
besteht aus der p-Typ AlGaInAs-Schicht mit einer Absorptions-
Grenz-Wellenlänge von 1,45 µm, und das Gitter stimmt mit dem
InP-Substrat überein. Wie aus dem in Fig. 6 gezeigten Verhältnis
ersichtlich, werden der Valenzbandwert der optischen
Absorptionsschicht 4, die aus der i-Typ GaInAsP-Schicht mit
einer Absorptions-Grenz-Wellenlänge von 1,6 µm besteht, und der
Valenzbandwert der p optischen Wellenleiterschicht 5, die aus
der p-Typ AlGaInAs-Schicht mit einer Absorptions-Grenz-
Wellenlänge von 1,45 µm besteht, so gesetzt, µm in Bezug
zueinander beinahe gleich zu sein.
In der optischen Absorptionsschicht 4, in die Licht
eingeführt wird, bewegen sich daher die mit einer schweren Masse
behafteten Löcher der elektrischen Ladungsträgern, die durch die
photoelektrische Übertragung erzeugt werden, die wiederum durch
den Empfang der optischen Energie verursacht wird, von der p
optischen Wellenleiterschicht 5 zur p-Typ Umhüllungsschicht 6,
ohne durch die Schnittstelle mit der p optischen
Wellenleiterschicht 5 beeinflußt zu werden. Das heißt, daß sich
die Löcher auf eine solche Art und Weise bewegen, daß ihre
Bewegung an der Schnittstelle zwischen der optischen
Absorptionsschicht 4 und dem p optischen Wellenleiter 5 nicht
behindert wird; d. h. unnötiges Anhäufen wird nicht erzeugt. Als
Ergebnis wird keine Verzerrung im Signalstrom erzeugt, der über
die Elektroden 9 und 10 ausgegeben wird, und es kann ein
verzerrungsloser Signalstrom mit einer guten Linearität als
Reaktion auf das Licht empfangende Signal erhalten werden.
Spezifisch wurde auf der optischen Wellenleiter-Typ-
Photodiode die Modulationsverzerrung für Licht mit einer
Wellenlänge von 1,55 µm gemessen, und die Eigenschaften wurden
bewertet. Diese Messung wurde durch das optische Zwei-Ton-
Verfahren (optisches Überlagerungsverfahren = optisches
Heterodyneverfahren) durchgeführt, indem die Wellenleiter-
Photodiode, an die eine Vorspannung von -5V angelegt wird, in
etwa 10 µm von der Endfläche eines optischen Lichtleiters
gebracht wird, der um 8° eingeschnitten ist. Die Meßbedingungen
waren 250 MHz und 244 MHz der Modulationsfrequenzen und 70% der
Modulationstiefe. Zu diesem Zeitpunkt wurde bestätigt, daß die
sekundäre und tertiäre Intermodulationverzerrung gute Werte
zeigte - und zwar jeweils -90 dBc und -110 dBc bei einer
durchschnittliche Eingabeleistung von 0 dBm. Dieses Meßergebnis
zeigt, daß, verglichen mit der herkömmlichen Photodiode, eine
verbesserte Wirkung von ungefähr 20 dB erreicht wird.
Andererseits wurde für die Realisierung einer Photodiode
zur Erfassung von Licht mit einer Wellenlänge von 1,3 µm als
weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eine i Typ
GaInAsP-Schicht mit einer Absorptions-Grenz-Wellenlänge von 1,46
µm gezüchtet, um wie die zuvor erwähnte optische
Absorptionsschicht 4 bereitzustellen. Auch wurde eine p-Typ
AlGaInAs-Schicht mit einer Absorptions-Grenz-Wellenlänge von
1,15 µm gezüchtet, um die an dieser optischen Absorptionsschicht
4 angrenzende p optische Wellenleiterschicht 5 bereitzustellen.
Jedoch waren andere Halbleiterschichten dieselben wie diejenigen
in der oben beschriebenen Ausführungsform.
Für die Wellenleiter-Photodiode, die die optische
Absorptionsschicht 4 und die p optische Wellenleiterschicht
aufweist, ist, wie in Fig. 6 gezeigt, der Valenzbandwert der
optischen Absorptionsschicht 4, die aus der i-Typ GaInAsP-
Schicht mit einer Absorptions-Grenz-Wellenlänge von 1,46 µm
besteht, beinahe gleich mit dem Wert des Valenzbandes der
optischen Absorptionsschicht 5, die aus der p-Typ AlGaInAs-
Schicht mit einer Absorptions-Grenz-Wellenlänge von 1,15 µm
besteht.
Daher wird sogar auf der optischen Wellenleiter-Photodiode
für die Wellenlänge von 1,3 µm das unnötige Anhäufen der Löcher
an der Schnittstelle zwischen der optischen Absorptionsschicht 4
und der p optischen Wellenleiterschicht nicht erzeugt. Ein
verzerrungsloser Signalstrom mit einer guten Linearität wurde
als Reaktion auf das Licht-empfangende Signal erhalten.
Besonders wurde die Modulationsverzerrung für Licht mit einer
Wellenlänge von 1,3 µm auf der zuvor erwähnten optischen
Wellenleiter-Photodiode auf dieselbe Art und Weise wie in der
zuvor erwähnten Ausführungsform untersucht. Wenn die
Meßbedingungen dieselben waren, wurde bestätigt, daß die
sekundäre und tertiäre Intermodulationsverzerrung gute Werte
zeigte - und zwar betrug sie jeweils -80 dBc und -105 dBc.
Auch wurde als wiederum weitere Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung für die Erzeugung einer Photodiode zur
Erfassung von Licht mit einer Wellenlänge von 1,5 µm eine i-Typ
GaInAs-Schicht mit einer Absorptions-Grenz-Wellenlänge von 1,65
µm hergestellt, um wie die zuvor erwähnte optische
Absorptionsschicht 4 bereitzustellen. Auch wurde eine p-Typ
AlGaInAs-Schicht mit einer Absorptions-Grenz-Wellenlänge von 1,4
µm hergestellt, um die an dieser optischen Absorptionsschicht 4
angrenzende p optische Wellenleiterschicht 5 bereitzustellen.
Jedoch waren andere Halbleiterschichten dieselben wie diejenigen
in der oben beschriebenen Ausführungsform.
In diesem Fall verschob sich, wie in Fig. 6 gezeigt, der
Valenzbandwert der optischen Absorptionsschicht 4, die aus der i-
Typ GaInAsP-Schicht mit einer Absorptions-Grenz-Wellenlänge von
1,65 µm besteht, leicht vom Valenzbandwert der optischen
Absorptionsschicht 5, ,die aus der p-Typ AlGaInAs-Schicht mit
einer Absorptions-Grenz-Wellenlänge von 1,45 µm besteht. Jedoch
war der Unterschied der Wert klein und das unnötige Anhäufen der
Löcher an der Schnittstelle zwischen der optischen Absorptions
schicht 4 und der p-optischen Wellenleiterschicht 5 wurde
beträchtlich eingeschränkt. Als Ergebnis wurde eine Signalstrom
Reaktion auf das Licht empfangende Signal erhalten, der kaum
Verzerrungen aufwies.
Die vorliegende Erfindung kann nicht nur in Bezug auf die
optische Wellenleiter-Photodiode angewandt werden, wie sie die
obigen Ausführungsformen zeigen, sondern auch in Bezug auf die
Photodiode des flächeneinfallenden Typs. D.h., da die optische
Wellenleiter-Photodiode parallel zur Halbleiterschicht Licht
einführt, die durch das Epitaxial-Aufwachsen hergestellt wird
und Licht absorbiert, während das einfallende Licht geführt
wird, besteht der Vorteil, daß die lokale Konzentration der
optischen Absorption weniger wahrscheinlich stattfindet und die
Verzerrung gering ist. Auch ist die Laufzeit der Ladungsträger,
die durch die photoelektrische Übertragung erzeugt werden, kurz,
so daß die Verzerrung aus diesem Grund ebenfalls gering ist.
Wenn jedoch die Dicke der optischen Absorptionsschicht auf
ein Ausmaß abnimmt, daß die Licht-Empfangsempfindlichkeit nicht
gestört wird, um die Laufzeit des Ladungsträgers zu verkürzen,
und der einfallende Bereich auf das Äußerste erweitert wird,
kann eine hoch-empfindliche flächeneinfallende Photodiode
erzeugt werden. Auch in diesem Fall kann, vorausgesetzt, daß
kaum ein Unterschied im Valenzbandwert besteht, da wie oben
beschrieben die Halbleiterschicht an der optischen
Absorptionsschicht angrenzt, die Ursache, die das Fließen der
Löcher verhindert, beseitigt werden und die Verzerrung des
Signalstroms wie in den oben beschriebenen Ausführungsformen
auch verhindert werden.
Fig. 7 zeigt eine Ausführungsform, in der die vorliegende
Erfindung an einer Oberflächeneinfallenden Photodiode angelegt
wird. Diese Photodiode wird als ein erster Schritt hergestellt,
indem eine n-Typ InP-Pufferschicht 22 mit einer
Trägerkonzentration von 1 × 10¹⁸ cm-3, eine n-Typ GaInAs optische
Absorptionsschicht 23 mit einer Trägerkonzentration von 1 × 10¹⁵
cm-3, eine n-Typ AlGaInAs Niedrig-Verzerrungs-Einführungsschicht
24 mit einer Trägerkonzentration von 1 × 10¹⁷ cm-3 und einer
Absorptions-Grenz-Wellenlänge von 1,45 µm, und eine n-Typ InP-
Abdeckschicht 25 mit einer Trägerkonzentration von 1 × 10¹⁷ cm-3
in dieser Reihenfolge auf einem n-Typ InP Substrat 21 mit einer
Trägerkonzentration von 1 × 10¹⁸ cm-3 epitaxial gezüchtet werden.
Das Epitaxial-Aufwachsen dieser Schichten wird durch das MOCVD-
Verfahren durchgeführt, während das Gitter in Bezug auf das n-
Typ InP-Substrat übereinstimmt. Beispielsweise beträgt die
Schichtdicke der n-Typ InP-Pufferschicht 22 0,5 µm, diejenige
der n-Typ GaInAs-optischen Absorptionsschicht 23 1,5 µm,
diejenige der n-Typ AlGaInAs Niedrig-Verzerrungs-Einführungs-
Schicht 24 0,5 µm, und die der n-Typ InP-Abdeckschicht 25 3 nm.
Danach wird in einem zweiten Schritt Zn beispielsweise in
einer Zwischenstellung der n-Typ GaInAs optischen
Absorptionsschicht 23 der oben erwähnten Halbleiter-Mehrschicht
diffundiert und dieser Zn-Diffusionsbereich invertiert, um einen
P-Typ Zn-Diffusionsbereich 26 zu bilden. Dann wird eine SiN-
Schicht als Passivierungsschicht 27 auf der Halbleiter-
Mehrschicht gebildet. Aus der Passivierungsschicht 27, die sich
auf dem p-Typ Diffusionsbereich befindet, wird beispielsweise
ein ringförmiger Abschnitt entnommen, und eine ringförmige P-
Elektrode 28 wird auf dem entnommenen Abschnitt gebildet. Der
Durchmesser dieses Ringes beträgt beispielsweise 50 µm und
Ti/Pt/Au wird als P-Elektrode 28 verwendet. Danach wird das n-
Typ InP-Substrat 21 auf eine Dicke von ungefähr 140 µm
geschliffen, um die Dicke zu regulieren, und eine n-Elektrode 29
wird auf der Rückfläche des Substrats gebildet. AuGeNi/Au wird
als n-Elektrode 29 verwendet.
Gemäß der solchermaßen hergestellten flächeneinfallenden
Photodiode funktioniert die n-Typ InP-Abdeckschicht 25 als eine
Oxidation-verhindernde Schicht für die n-Typ AlGaInAs-Niedrig-
Verzerrung-Einführungsschicht 24. Da die Schichtdicke der n-Typ
InP-Abdeckschicht 25 so klein wie 3 nm ist, werden jedoch die
Abnahme in der Licht-Empfangsempfindlichkeit, die Beschädigung
in den Strom/Spannungs-Eigenschaften und die Zunahme in der
Modulationsverzerrung nicht verursacht.
Wenn Licht auf die obere Fläche dieser Photodiode einfiel,
erhielt man eine Licht-Empfangsempflichkeit über 0,9A/W für
das Licht mit einer Wellenlänge von 1,0 bis 1,6 µm. Besonders,
wenn eine in der n-Typ GaInAs optischen Absorptionsschicht
erzeugte elektrische Ladung geleitet wurde, wurde das Auftreten
des Flächen-Rekombinationsstroms in der n-Typ AlGaInAs-Niedrig-
Verzerrung-Einführungsschicht 24 verhindert, so daß selbst für
das Licht mit einer kurzen Wellenlänge eine hohe Licht-
Empfangsempflichkeit erhalten wurde.
Das Licht aus einem optischen Leiter, der um 8°
eingeschnitten wurde, wurde über eine Linse kondensiert und fiel
auf diese flächeneinfallende Photodiode ein, um einen
charakteristischen Test durchzuführen. Zu diesem Zeitpunkt wurde
der Brennpunkt absichtlich verschoben, so daß das Licht
einheitlich auf dem ganzen Ringbereich von 50 µm im Durchmesser
bestrahlte. Eine Vorspannung von -10V wurde angelegt und die
Modulationsverzerrung unter denselben Meßbedingungen wie in der
oben beschriebenen Ausführungsform gemessen. Als Ergebnis wurde
bestätigt, daß die sekundäre und tertiäre Intermodulationsver
zerrung für eine durchschnittliche Eingabeleistung von 0 dBm
gute Werte zeigte - und zwar jeweils -75 dBc und -100 dBc.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die obigen
Ausführungsformen beschränkt. Obwohl Halbleiterschichten durch
das MOCVD-Verfahren bzw. das MBE-Verfahren in den obigen
Ausführungsformen gebildet werden, können auch ein Gasquellen-
MBE-Verfahren oder ein CBE-Verfahren (chemical beam epitaxy =
chemische Strahlepitaxie) verwendet werden, um eine Halbleiter
schicht zu züchten. Insbesondere können alle Halbleiterschichten
durch das MOCVD-Verfahren gezüchtet werden. In diesem Fall ist
es vorzuziehen, eine InP-Schicht als Umhüllungsschicht zu ver
wenden. Auch kann eine nicht-dotierte oder eine Niedrigkonzen
tration-dotierte GaInAs-Schicht als optische Absorptionsschicht
verwendet werden und eine weitere AlGaInAs-Schicht kann als an
der optischen Absorptionsschicht angrenzende p Halbleiterschicht
verwendet werden.
Claims (8)
1. Eine Pin-Photodiode umfassend: eine optische
Absorptionsschicht, die aus einer GaInAsP-Schicht besteht, und
eine p-Typ Halbleiterschicht, die aus einer an der optischen
Absorptionsschicht angrenzenden p-Typ AlGaInAs-Schicht besteht.
2. Eine Photodiode nach Anspruch 1, worin der Unterschied
im Valenzband-Offset zwischen der optischen Absorptionsschicht,
die aus einer GaInAsP-Schicht besteht, und der p-Typ
Halbleiterschicht, die aus einer an der optischen
Absorptionsschicht angrenzenden p-Typ AlGaInAs-Schicht besteht,
so gesetzt ist, daß er kleiner als 0,05 eV ist.
3. Eine Photodiode nach Anspruch 2, worin die optische
Absorptionsschicht aus einer GaInAsP-Schicht mit einer
Absorptions-Grenz-Wellenlänge von 1,65 bis 1,55 µm besteht, und
die p-Typ Halbleiterschicht aus einer p-Typ AlGaInAs-Schicht mit
einer Absorptions-Grenz-Wellenlänge von 1,55 bis 1,30 µm besteht
und kürzer als die der optischen Absorptionsschicht ist.
4. Eine Photodiode nach Anspruch 2, worin die optische
Absorptionsschicht aus einer GaInAsP-Schicht mit einer
Absorptions-Grenz-Wellenlänge von 1,56 bis 1,36 µm besteht, und
die P-Typ Halbleiterschicht aus einer p-Typ AlGaInAs-Schicht mit
einer Absorptions-Grenz-Wellenlänge von 1,30 bis 1,14 µm
besteht.
5. Eine Photodiode nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 4,
die einen optischen Wellenleiteraufbau hat.
6. Eine Pin-Photodiode, die umfaßt:
ein n-Typ InP-Substrat;
eine n Umhüllungsschicht, die aus einer n-Typ InP-Schicht oder einer n-Typ AlInAs-Schicht besteht, die auf dem n-Typ InP- Substrat gebildet ist, wobei das n Umhüllungsschicht gittermäßig mit dem n-Typ InP-Substrat übereinstimmt;
eine n optische Wellenleiterschicht, die aus einer n-Typ GaInAsP-Schicht oder einer n-Typ AlGaInAs-Schicht besteht, die auf der n Umhüllungsschicht gebildet wird, wobei die n-Typ GaInAsP-Schicht oder n-Typ AlGaInAs-Schicht Licht mit einer Wellenlänge von 1,55 µm nicht absorbiert und gittermäßig mit dem n InP-Substrat übereinstimmt;
eine optische Absorptionsschicht, die aus einem nicht dotierten oder Niedrigkonzentration-dotierten GaInAs-Schicht oder GaInAsP-Schicht besteht, die auf der n optischen Wellenlei terschicht gebildet sind, wobei die GaInAs-Schicht bzw. GaInAsP- Schicht Licht mit einer Wellenlänge von 1,55 µm absorbiert und gittermäßig mit der n optischen Wellenleiterschicht überein stimmt;
eine p optische Wellenleiterschicht, die aus einer p-Typ GaInAsP-Schicht bzw. einer p-Typ AlGaInAs-Schicht besteht, die auf der optischen Absorptionsschicht gebildet wird, wobei die p- Typ GaInAsP-Schicht bzw. p-Typ AlGaInAs-Schicht Licht mit einer Wellenlänge von 1,55 µm nicht absorbiert und gittermäßig mit der optischen Absorptionsschicht übereinstimmt; und
eine p Umhüllungsschicht, die aus einer p-Typ InP-Schicht bzw. p-Typ AlInAs-Schicht besteht, die auf der p optischen Wellenleiterschicht gebildet wird, wobei die p-Typ InP-Schicht bzw. p-Typ AlInAs-Schicht Licht mit einer Wellenlänge von 1,55 µm nicht absorbiert und gittermäßig mit der p optischen Wellenleiterschicht übereinstimmt,
worin Licht parallel zu jeder Schicht einfällt.
ein n-Typ InP-Substrat;
eine n Umhüllungsschicht, die aus einer n-Typ InP-Schicht oder einer n-Typ AlInAs-Schicht besteht, die auf dem n-Typ InP- Substrat gebildet ist, wobei das n Umhüllungsschicht gittermäßig mit dem n-Typ InP-Substrat übereinstimmt;
eine n optische Wellenleiterschicht, die aus einer n-Typ GaInAsP-Schicht oder einer n-Typ AlGaInAs-Schicht besteht, die auf der n Umhüllungsschicht gebildet wird, wobei die n-Typ GaInAsP-Schicht oder n-Typ AlGaInAs-Schicht Licht mit einer Wellenlänge von 1,55 µm nicht absorbiert und gittermäßig mit dem n InP-Substrat übereinstimmt;
eine optische Absorptionsschicht, die aus einem nicht dotierten oder Niedrigkonzentration-dotierten GaInAs-Schicht oder GaInAsP-Schicht besteht, die auf der n optischen Wellenlei terschicht gebildet sind, wobei die GaInAs-Schicht bzw. GaInAsP- Schicht Licht mit einer Wellenlänge von 1,55 µm absorbiert und gittermäßig mit der n optischen Wellenleiterschicht überein stimmt;
eine p optische Wellenleiterschicht, die aus einer p-Typ GaInAsP-Schicht bzw. einer p-Typ AlGaInAs-Schicht besteht, die auf der optischen Absorptionsschicht gebildet wird, wobei die p- Typ GaInAsP-Schicht bzw. p-Typ AlGaInAs-Schicht Licht mit einer Wellenlänge von 1,55 µm nicht absorbiert und gittermäßig mit der optischen Absorptionsschicht übereinstimmt; und
eine p Umhüllungsschicht, die aus einer p-Typ InP-Schicht bzw. p-Typ AlInAs-Schicht besteht, die auf der p optischen Wellenleiterschicht gebildet wird, wobei die p-Typ InP-Schicht bzw. p-Typ AlInAs-Schicht Licht mit einer Wellenlänge von 1,55 µm nicht absorbiert und gittermäßig mit der p optischen Wellenleiterschicht übereinstimmt,
worin Licht parallel zu jeder Schicht einfällt.
7. Eine Pin-Photodiode, die umfaßt:
ein n-Typ InP-Substrat;
eine n Umhüllungsschicht, die aus einer n-Typ InP-Schicht oder einer n-Typ AlInAs-Schicht besteht, die auf dem n-Typ InP- Substrat gebildet wird;
eine n optische Wellenleiterschicht, die aus einer n-Typ GaInAsP-Schicht oder einer n-Typ AlGaInAs-Schicht besteht, die auf der n Umhüllungsschicht gebildet wird, wobei die n-Typ GaInAsP-Schicht oder n-Typ AlGaInAs-Schicht Licht mit einer Wellenlänge von 1,3 µm nicht absorbiert und gittermäßig mit dem n InP-Substrat übereinstimmt;
eine optische Absorptionsschicht, die aus einem nicht dotierten oder Niedrigkonzentration-dotierten GaInAs-Schicht oder GaInAsP-Schicht besteht, die auf der n optischen Wellenlei terschicht gebildet wird, wobei die GaInAs-Schicht bzw. GaInAsP- Schicht Licht mit einer Wellenlänge von 1,3 um absorbiert und gittermäßig mit der n optischen Wellenleiterschicht überein stimmt;
eine p optische Wellenleiterschicht, die aus einer p-Typ GaInAsP-Schicht bzw. einer p-Typ AlGaInAs-Schicht besteht, die auf der optischen Absorptionsschicht gebildet wird, wobei die p- Typ GaInAsP-Schicht bzw. p-Typ AlGaInAs-Schicht Licht mit einer Wellenlänge von 1,3 µm nicht absorbiert und gittermäßig mit der optischen Absorptionsschicht übereinstimmt; und
eine p Umhüllungsschicht, die aus einer p-Typ InP-Schicht bzw. p-Typ AlInAs-Schicht besteht, die auf der p optischen Wellenleiterschicht gebildet wird, wobei die p-Typ InP-Schicht bzw. p-Typ AlInAs-Schicht Licht mit einer Wellenlänge von 1,3 µm nicht absorbiert und gittermäßig mit der p optischen Wellenlei terschicht übereinstimmt,
worin Licht parallel zu jeder Schicht einfällt.
ein n-Typ InP-Substrat;
eine n Umhüllungsschicht, die aus einer n-Typ InP-Schicht oder einer n-Typ AlInAs-Schicht besteht, die auf dem n-Typ InP- Substrat gebildet wird;
eine n optische Wellenleiterschicht, die aus einer n-Typ GaInAsP-Schicht oder einer n-Typ AlGaInAs-Schicht besteht, die auf der n Umhüllungsschicht gebildet wird, wobei die n-Typ GaInAsP-Schicht oder n-Typ AlGaInAs-Schicht Licht mit einer Wellenlänge von 1,3 µm nicht absorbiert und gittermäßig mit dem n InP-Substrat übereinstimmt;
eine optische Absorptionsschicht, die aus einem nicht dotierten oder Niedrigkonzentration-dotierten GaInAs-Schicht oder GaInAsP-Schicht besteht, die auf der n optischen Wellenlei terschicht gebildet wird, wobei die GaInAs-Schicht bzw. GaInAsP- Schicht Licht mit einer Wellenlänge von 1,3 um absorbiert und gittermäßig mit der n optischen Wellenleiterschicht überein stimmt;
eine p optische Wellenleiterschicht, die aus einer p-Typ GaInAsP-Schicht bzw. einer p-Typ AlGaInAs-Schicht besteht, die auf der optischen Absorptionsschicht gebildet wird, wobei die p- Typ GaInAsP-Schicht bzw. p-Typ AlGaInAs-Schicht Licht mit einer Wellenlänge von 1,3 µm nicht absorbiert und gittermäßig mit der optischen Absorptionsschicht übereinstimmt; und
eine p Umhüllungsschicht, die aus einer p-Typ InP-Schicht bzw. p-Typ AlInAs-Schicht besteht, die auf der p optischen Wellenleiterschicht gebildet wird, wobei die p-Typ InP-Schicht bzw. p-Typ AlInAs-Schicht Licht mit einer Wellenlänge von 1,3 µm nicht absorbiert und gittermäßig mit der p optischen Wellenlei terschicht übereinstimmt,
worin Licht parallel zu jeder Schicht einfällt.
8. Eine Photodiode nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 4,
die vom flächeneinfallenden-Typ ist, umfassend:
ein n-Typ InP-Substrat;
eine optische Absorptionsschicht, die aus einer nicht dotierten bzw. n-Typ Niedrigkonzentration-dotierten GaInAs- Schicht bzw. GaInAsP-Schicht besteht, die auf dem n-Typ InP- Substrat gebildet wird;
eine AlGaInAs-Schicht mit einer Absorptions-Grenz- Wellenlänge von 1,55 bis 1,14 µm, die auf der optischen Absorptionsschicht gebildet wird; und
ein p-Typ Bereich, der in der AlGaInAs-Schicht gebildet wird, wobei der p-Typ-Bereich durch Diffusion oder durch Implantierungs-Dotierung von p-Typ Störstellen gebildet wird.
ein n-Typ InP-Substrat;
eine optische Absorptionsschicht, die aus einer nicht dotierten bzw. n-Typ Niedrigkonzentration-dotierten GaInAs- Schicht bzw. GaInAsP-Schicht besteht, die auf dem n-Typ InP- Substrat gebildet wird;
eine AlGaInAs-Schicht mit einer Absorptions-Grenz- Wellenlänge von 1,55 bis 1,14 µm, die auf der optischen Absorptionsschicht gebildet wird; und
ein p-Typ Bereich, der in der AlGaInAs-Schicht gebildet wird, wobei der p-Typ-Bereich durch Diffusion oder durch Implantierungs-Dotierung von p-Typ Störstellen gebildet wird.
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