JPH03203273A - pinホトダイオード - Google Patents

pinホトダイオード

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JPH03203273A
JPH03203273A JP1344279A JP34427989A JPH03203273A JP H03203273 A JPH03203273 A JP H03203273A JP 1344279 A JP1344279 A JP 1344279A JP 34427989 A JP34427989 A JP 34427989A JP H03203273 A JPH03203273 A JP H03203273A
Authority
JP
Japan
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region
type
cathode
pin photodiode
regions
Prior art date
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Pending
Application number
JP1344279A
Other languages
English (en)
Inventor
Mikio Kyomasu
幹雄 京増
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hamamatsu Photonics KK
Original Assignee
Hamamatsu Photonics KK
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Publication date
Application filed by Hamamatsu Photonics KK filed Critical Hamamatsu Photonics KK
Priority to JP1344279A priority Critical patent/JPH03203273A/ja
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はpinホトダイオードに関するものである。
〔従来の技術〕
pinホトダイオードは真性もしくは低キャリア密度の
半導体領域(l領域)を、n+型領領域カソード領域)
とp 型領域(アノード領域)で挟んで構成され、p”
 −p’−−n+槽構造p+−n−−n+槽構造ものを
含んでpinホトダイオードと総称される。ところで、
pinホトダイオードの特性においては動作速度の高速
化が重要であり、従来から高速化のため種々の工夫がさ
れている。
一般に、pinホトダイオードの動作速度はl領域にお
けるキャリアの走行時間と、いわゆるCR時定数により
与えられる。すなわち、キャリアの走行時間は正弦波変
調された信号光 P  (t)−P  −exp、(jwt)t    
       i。
がpinホトダイオードの空乏層に入射されると、時刻
tでの充電流密度J  (t)は、位置Xで時刻(t 
 x / v a、)に発生した電子が空乏層端λ−〇
に到達した数で表わされるから、 で与えられる。従って、この振幅が 1/2 (1/2)   すなわち電力が1/2になる周波数f
 は、 f  (t、ρ−2.78/(2πttr)−0,44
/ltr で与えられる。シリコンルミnホトダイオードの場合、
飽和速度は空乏層幅が30μmのときに10 t  −3x10  (s e c) r であるため、 f  =1.5X10”  (Hz)     ・・・
(1)となる。
一方、CR時定数について検討すると、負荷抵抗Rの両
端に発生する電圧が q v (t)= fi  ◆R/ (1+jwcjOe9 R)l  ・ejゞ1 q となるための遮断周波数f は、 f   (CR)−1/2πCJRo。
で与えられる。ここで、シリコンルミnホトダイオード
の場合には、空乏層幅が30μmでpn接合面積が25
0μmφのとき接合容量C2−0,17pFであり、負
荷がRL −50Ωとすると、上記f の値は f   (CR)−1,8X1010(Hz)−・・(
2)となる。上記(2)式と前述の(1)式を比較すれ
ば明らかな通り、pinホトダイオードの動作速度を規
制しているのは主としてキャリアの走行時間であり、こ
れを短くすることにより動作速度の高速化を可能にでき
ることがわかる。
〔発明が解決しようとする課題〕
キャリアの走行時間を短くするためには、p″型デアノ
ード領域n++カソード領域に挟まれるl領域を薄層化
することが考えられる。しかし、l領域を薄くすると光
電変換領域での信号光のパス(光路)が必然的に短くな
り、検出感度の低下は避けられない。
そこで本発明は、光の応答性を高くしながら、しかも高
速動作を可能にしたp1nホトダイオードを提供するこ
とを目的とする。
〔課題を解決するための手段〕
本発明に係るpinホトダイオードは、受光面に入射さ
れた信号光を光電変換して電気信号として出力するpi
nホトダイオードにおいて、アノードをなすn型領域と
カソードをなすn型領域の少なくともいずれか一方が、
信号光の入射方向と略平行方向に伸びる長尺形状となる
よう低キャリア密度の半導体領域中に形成されているこ
とを特徴とする。ここで、アノードをなすn型領域とカ
ソードをなすn型領域のそれぞれが長尺形状となるよう
複数ずつ形成され、かつ複数のn型領域と複数のn型領
域がそれぞれ電気的に共通接続されているようにしても
よく、アノードをなすn型領域とカソードをなすn型領
域域のそれぞれが低キャリア密度の半導体領域中に伸び
る棒形状となるよう複数本づつ形成され、かつ複数のn
型領域と複数のn型領域は交互に千鳥状に配置されるよ
うにしてもよい。
〔作用〕
本発明の構成によれば、信号光の入射方向と略平行な長
尺状のp+型デアノード領域よびn++カソード領域で
l領域が挾まれるので、信号光のバスを長くしなからp
+型デアノード領域n++カソード領域を接近させるこ
とができる。
〔実施例〕
以下、添付図面を参照して本発明の詳細な説明する。
第1図は本発明の実施例の概略構成を示している。高濃
度n型のシリコンからなるn++基板10の上には、非
常に低濃度n型のシリコンエビタキシャル戊長層からな
るn−領域20が形成され、このn”−領域20が高濃
度n型のn++アイソレーション領域21に囲まれてp
lnホトダイオードの受光領域が構成されている。この
受光領域には、n−一領域20中に伸びるp+型デアノ
ード領域30n++カソード領域40が形成され、図示
しない配線によりp+型アノード領域30同士、n+型
カソード領域40同士が共通接続される。
上記のようなpinホトダイオードに対し、信号光が上
方から入射されると、i領域すなわちn−領域20中で
光キャリアが生成される。このとき、pinホトダイオ
ードのi領域の入射方向の幅は、p+型デアノード領域
30よびn++カソード領域40の伸びる長さ(n−領
域20中での深さ)に応じて十分に大きくできるので、
信号光は十分に検出することが可能になる。一方、発生
した光キャリアは、信号光の入射する方向と直交する方
向に走行するので、p1型アノード領域30とn++カ
ソード領域40の間隔を小さくすることにより、キャリ
アの走行時間を十分に短くできる。従って、光の応答性
を高くしながら、同時に動作の高速化を達成することが
可能になる。
第2図は実施例に係るpinホトダイオードの詳細な構
成を示し、同図(a)は平面図、同図(b)はA−A線
断面図である。
n++基板10の上に形成されたn−領域20中には、
棒状のp”型アノード領域30とn++カソード領域4
0が埋め込まれる。このようなp+型デアノード領域3
0よびn++カソード領域40の埋め込みは、例えば次
のようにして行なう。
まず、n−領域20を選択的に異方性エツチングして棒
状の深い溝を形成し、この溝中にポリシリコンを埋め込
む。ここで、p+型デアノード領域30形成するための
溝中にはp型不純物を含むポリシリコンを埋め込み、n
++カソード領域40を形成するため溝中にはn型不純
物を含むポリシリコンを埋み込むと、後の熱工程で上記
不純物がn−領域20に拡散される。このため、第1図
(b)に示すように、p+型デアノード領域30p型ポ
リシリコン31とp型拡散層32で構成され、n++カ
ソード領域40はn型ポリシリコン41とn型拡散層4
2で構成されるようになる。
このようなpinホトダイオードの受光領域はn++ア
イソレーション領域21で囲まれ、その上にCVD法な
どによる5102膜5oが被着される。そして、5IO
2膜50はp+型デアノード領域30よびn++カソー
ド領域40の位置で開口が形成され、ここにアノードコ
ンタクト33およびカソードコンタクト43がp型ポリ
シリコン31およびn型ポリシリコン41とオーミック
接触するように設けられる。上記のアノードコンタクト
33は例えばアルミニウムからなるアノード配線34で
共通接続され、更に信号取出用のアノード電極35に接
続される。一方、カソードコンタクト43についてはカ
ソード配線44で共通接続され、信号取出用のカソード
電極45に接続される。
上記実施例において、アノード配線34およびカソード
配線44を透明導電材料で形成すれば、受光感度を更に
高めことが可能になる。また、アノード配線34および
カソード配線44をn−領域20の表面に形成した線状
のp+層およびn+層で実現することも可能であるが、
このようにすると空乏層による容量が生じるという問題
が生じる。
次に、本発明の実施例に係るpinホトダイオードの変
形例を説明する。
第3図(a)は第2図の実施例に対応するpinホトダ
イオードのうち、p+型デアノード領域30よびn++
カソード領域40の配置を示している。これに対し、同
図(b)はその変形例を示し、p+型デアノード領域3
0n++カソード領域40が千鳥状に配置されている。
このようにすると、pn接合容量が小さくなるので、更
なる高速化が図れる。また、p+型デアノード領域3同
士とn+型カソード領域40同士の距離が同図(a)に
比べて更に大きくなるので、検出感度の一層の向上が可
能になる。同図(c)は板状のp+型デアノード領域3
0n++カソード領域40が交互に配設された例を示す
。このようにす 0 ると、空乏層による容量が大きくなるため、高速性は若
干低下するが、従来のpinホトダイオードに比べれば
十分な程度以上の光応答性と高速性が実現される。
第4図はいわゆる裏面入射型としたpinホトダイオー
ドの断面図である。図示の通り、上面にn−一領域20
が形成されたn++基板10は、裏面からのエツチング
により除去されており、この薄くなった部分ら信号光が
入射される。この場合には、n−領域20の上面にAg
等の配線が設けられていても、これが信号光の入射を遮
ることがないので、検出感度の更なる向上が可能である
〔発明の効果〕
以上、詳細に説明した通り本発明では、信号光の入射方
向と略平行な長尺状のp 型アノード領域およびn++
カソード領域でpinホトダイオードのi領域が挟まれ
るので、信号光のバスを長くしなからp+型デアノード
領域n++カソード領域を接近させることができる。こ
のため、光の応答性を高くしながら、しかも高速動作を
可能にしたpinホトダイオードを提供することができ
る。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の実施例に係るpinホトダイオードの
概略構成を示す図、第2図はその詳細な構成を示す図、
第3図および第4図は変形例に係るp1nホトダイオー
ドの構成を示す図である。 10・・・n++基板、20・・・n−領域、21・・
・n++アイソレーション領域、30・・・p+型デア
ノード領域31・・・p型ポリシリコン、32・・・p
型拡散層、33・・・アノードコンタクト、34・・・
アノード配線、35・・・アノード電極、40・・・n
++カソード領域、41・・・n型ポリシリコン、42
・・・n型拡散層、43・・・カソードコンタクト、4
4・・・カソード配線、45・・・カソード電極、50
・・・S10□膜。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、受光面に入射された信号光を光電変換して電気信号
    として出力するpinホトダイオードにおいて、 アノードをなすp型領域とカソードをなすn型領域の少
    なくともいずれか一方が、前記信号光の入射方向と略平
    行方向に伸びる長尺形状となるよう低キャリア密度の半
    導体領域中に形成されていることを特徴とするpinホ
    トダイオード。 2、前記アノードをなすp型領域と前記カソードをなす
    n型領域のそれぞれが前記長尺形状となるよう複数ずつ
    形成され、かつ前記複数のp型領域と前記複数のn型領
    域がそれぞれ電気的に共通接続されている請求項1記載
    のpinホトダイオード。 3、前記アノードをなすp型領域と前記カソードをなす
    n型領域のそれぞれが前記低キャリア密度の半導体領域
    中に伸びる棒形状となるよう複数本づつ形成され、かつ
    前記複数のp型領域と前記複数のn型領域は交互に千鳥
    状に配置されている請求項1記載のpinホトダイオー
    ド。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005150723A (ja) * 2003-11-12 2005-06-09 Samsung Electronics Co Ltd フォトダイオード及びその製造方法
JP2014107562A (ja) * 2012-11-22 2014-06-09 Imec 光信号を電気信号に変換するアバランシェ光検出器素子、アバランシェ光検出器の使用およびアバランシェ光検出器の製造方法
JP2016207807A (ja) * 2015-04-21 2016-12-08 マイクロシグナル株式会社 光電変換素子
US9960308B2 (en) 2016-05-20 2018-05-01 Micro Signal Co., Ltd. Photoelectric conversion element

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63287077A (ja) * 1987-05-20 1988-11-24 Hitachi Ltd 光電変換デバイス

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