JPH03239378A - 半導体受光素子 - Google Patents
半導体受光素子Info
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- JPH03239378A JPH03239378A JP2035195A JP3519590A JPH03239378A JP H03239378 A JPH03239378 A JP H03239378A JP 2035195 A JP2035195 A JP 2035195A JP 3519590 A JP3519590 A JP 3519590A JP H03239378 A JPH03239378 A JP H03239378A
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- Japan
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- Pending
Links
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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）
本発明は、光通信や光情報処理等に於て用いられる半導
体受光素子に関するものである。
体受光素子に関するものである。
（従来の技術）
近年化合物半導体受光素子は、光通信或いは光情報処理
用の高感度受光器として活発に研究開発並びに実用化が
進められている。特にｐｉｎフォトダイオード（以下ｐ
ｉｎ−ＰＤと記す）は、アバランシェフォトダイオード
（ＡＰＤ）に比べて内部電流利得を持たない為、受信感
度の点では若干劣るものの、ＡＰＤで見られる様なアバ
ランシェ立ち上がり時間に起因する利得帯域幅積（ＧＢ
積）による帯域の制限が無い。従って素子の帯域は、キ
ャリアの走行時間及びＣＲ時定数で決まり、５０ＧＨｚ
を越す値が報告されており、高速光信号検出器としてｐ
ｉｎ−ＰＤが注目されている（エレクトロニクス・レタ
ーズ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ。
用の高感度受光器として活発に研究開発並びに実用化が
進められている。特にｐｉｎフォトダイオード（以下ｐ
ｉｎ−ＰＤと記す）は、アバランシェフォトダイオード
（ＡＰＤ）に比べて内部電流利得を持たない為、受信感
度の点では若干劣るものの、ＡＰＤで見られる様なアバ
ランシェ立ち上がり時間に起因する利得帯域幅積（ＧＢ
積）による帯域の制限が無い。従って素子の帯域は、キ
ャリアの走行時間及びＣＲ時定数で決まり、５０ＧＨｚ
を越す値が報告されており、高速光信号検出器としてｐ
ｉｎ−ＰＤが注目されている（エレクトロニクス・レタ
ーズ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ。
Ｌｅｔｔ、） ２２巻、ｐ６３３〜６３５．１９８６年
参照）。また低バイアスで使用する為、信頼性に優れ、
集積化にも適している。
参照）。また低バイアスで使用する為、信頼性に優れ、
集積化にも適している。
光通信用として注目を集めている光ファイバーの低損失
帯域にあたる１．０〜１．６ｐｍ帯域波長域では、半導
体受光素子の光吸収層材料としてＩｎＧａＡｓが広く用
いられている。このＩｎＧａＡｓ系ｐｉｎ−ＰＤの基本
構造の例を第３図（ａＸｂ）に示す。（ａ）はメサ型裏
面入射タイプ、（ｂ）はプレーナ型表面入射タイプの例
である。（ａ）のメサ型の場合ｎ ＋ＩｎＰ基板７上に
ｎ−ＩｎＧａＡｓ３を結晶成長し、次にＺｎｎ等型を呈
させる不純物を熱拡散してＩｎＧａＡｓ中にｐｎ接合を
形成した後、メザエノチングにより受光部以外のＩｎ、
ＧａＡｓを除去している。一方（ｂ）のブレーナ型表面
入射タイプの場合、ｎ −ＩｎＧａＡｓ３に加え表面再
結合損を抑える為のウィンドウ層としてｎ−ＩｎＦ３も
連続した後選択熱拡散によりＩｎＧａＡｓ３中にｐｎ接
合を設け、受光領域を形成している。
帯域にあたる１．０〜１．６ｐｍ帯域波長域では、半導
体受光素子の光吸収層材料としてＩｎＧａＡｓが広く用
いられている。このＩｎＧａＡｓ系ｐｉｎ−ＰＤの基本
構造の例を第３図（ａＸｂ）に示す。（ａ）はメサ型裏
面入射タイプ、（ｂ）はプレーナ型表面入射タイプの例
である。（ａ）のメサ型の場合ｎ ＋ＩｎＰ基板７上に
ｎ−ＩｎＧａＡｓ３を結晶成長し、次にＺｎｎ等型を呈
させる不純物を熱拡散してＩｎＧａＡｓ中にｐｎ接合を
形成した後、メザエノチングにより受光部以外のＩｎ、
ＧａＡｓを除去している。一方（ｂ）のブレーナ型表面
入射タイプの場合、ｎ −ＩｎＧａＡｓ３に加え表面再
結合損を抑える為のウィンドウ層としてｎ−ＩｎＦ３も
連続した後選択熱拡散によりＩｎＧａＡｓ３中にｐｎ接
合を設け、受光領域を形成している。
（発明が解決しようとする課題）
ところで上述の二側では、人躬゛光を素子表面から取り
入れる所謂表面入射タイプにする為には、第３図（ｂ）
の様に受光部に隣接してポンディングパッド用のｐ＋領
領域設ける必要があり、これは接合面積を大きくし容量
を増加させる為、ＣＲ制限による応答劣化を招き、また
雑音特性の点でも劣っていた。
入れる所謂表面入射タイプにする為には、第３図（ｂ）
の様に受光部に隣接してポンディングパッド用のｐ＋領
領域設ける必要があり、これは接合面積を大きくし容量
を増加させる為、ＣＲ制限による応答劣化を招き、また
雑音特性の点でも劣っていた。
一方、第３図（ａ）の様な裏面入射型素子の場合は受光
部ｐ＋領領域上にボンディングをすれば良い為余分な容
量は除去できるものの、素子の組み立て工程が非常に煩
雑となり取り扱いも面倒であった。
部ｐ＋領領域上にボンディングをすれば良い為余分な容
量は除去できるものの、素子の組み立て工程が非常に煩
雑となり取り扱いも面倒であった。
本発明の目的は、この様な従来の欠点を除去＋。
低容量（即ち高速・低雑音）特性を有し且つ表面入射タ
イプで取り扱いが簡単なｐｉｎ−ＰＤを提供する事にあ
る。
イプで取り扱いが簡単なｐｉｎ−ＰＤを提供する事にあ
る。
（課題を解決するための手段）
前述の問題点を解決する為に本発明が提供する半導体受
光素子は、半絶縁性半導体基板上の一部の領域に、第一
の導電型を呈するバンドギャップＥ１なる第一の半導体
層を有しており、該第一の半導体層の一部特定領域上に
第二の導電型を呈するバンドギャップＥ１なる第二の半
導体層及びバンドギャップＥ２（Ｅ２〉Ｅ１）なる第三
の半導体層がそれぞれ前記基板側より順次積層されてお
り、且つ前記第一の半導体層の表面の露出した領域上に
一方の電極を、第三の半導体層上、または間に他の層を
介してその上に他方の電極を備えることを特徴とする。
光素子は、半絶縁性半導体基板上の一部の領域に、第一
の導電型を呈するバンドギャップＥ１なる第一の半導体
層を有しており、該第一の半導体層の一部特定領域上に
第二の導電型を呈するバンドギャップＥ１なる第二の半
導体層及びバンドギャップＥ２（Ｅ２〉Ｅ１）なる第三
の半導体層がそれぞれ前記基板側より順次積層されてお
り、且つ前記第一の半導体層の表面の露出した領域上に
一方の電極を、第三の半導体層上、または間に他の層を
介してその上に他方の電極を備えることを特徴とする。
（作用）
本発明は」一連の横取をとる事により従来技術の問題点
を解決した。即ち本発明によるｐｉｎ−ＰＤは表面入射
タイプであるので、組み立て工程及び取り扱いが容易に
できる。且つポンディングパッドは、受光領域に隣接し
た半絶縁性基板上に存在する為接合容量に寄与しない。
を解決した。即ち本発明によるｐｉｎ−ＰＤは表面入射
タイプであるので、組み立て工程及び取り扱いが容易に
できる。且つポンディングパッドは、受光領域に隣接し
た半絶縁性基板上に存在する為接合容量に寄与しない。
従って受光領域以外に余分な接合容量が無く、低容量（
即ち高速・低雑音）特性を有する。
即ち高速・低雑音）特性を有する。
（実施例）
以下本発明の実施例について、図面を参照して詳細に説
明する。
明する。
第２図は本発明に依るｐｉｎ−ＰＤの製造方法の一例を
説明する為の、各工程に於ける素子断面構造の模式図第
２図（ａＸｂＸｅ）及び平面模式図第２図（ｄＸｅＸｆ
）である。本実施例によればまず第２図（ａ）及び（ｄ
）に示す様に、半絶縁性ＩｎＰ基板１上に気相成長法に
よりｐ＋−ＩｎＧａＡｓ２（キャリア密度〜１×１０１
８ｃｍ−３２層厚〜０．５ｐｍ）を結晶成長する。しか
る後に選択エツチングを施して、第２図（ｂ）及び（ｅ
）に示すよう直径５０ｐｍの円形の受光領域、矩形のボ
ンディング領域及び両者を結ぶ接続部からなる特定領域
のみを残してｐ ＋−ＩｎＧａＡｓ２を除去する。その
後気相成長法による選択成長で、円形の受光領域を含む
特定領域上にｎ−−ＩｎＧａＡｓｎＧａＡｓ光吸収層下
密度〜１×１０１５ｃｍ−３層厚〜０．５ｐｍ）、ｎ−
ＩｎＰウィンド層４（キャリア密度〜１×ｌ０１６ｃｍ
−３２層厚−０，’５ｐｍ）を連続成長する（第２図（
Ｃ）及び（０）。然る後、表面の露出したｐ ＋−Ｉｎ
ＧａＡｓ２の一部にｐ側電極５、ｎ−ＩｎＰウィンド層
４上の一部にｎ側電極６を各々形成して第１図に示す構
造の素子を得る。
説明する為の、各工程に於ける素子断面構造の模式図第
２図（ａＸｂＸｅ）及び平面模式図第２図（ｄＸｅＸｆ
）である。本実施例によればまず第２図（ａ）及び（ｄ
）に示す様に、半絶縁性ＩｎＰ基板１上に気相成長法に
よりｐ＋−ＩｎＧａＡｓ２（キャリア密度〜１×１０１
８ｃｍ−３２層厚〜０．５ｐｍ）を結晶成長する。しか
る後に選択エツチングを施して、第２図（ｂ）及び（ｅ
）に示すよう直径５０ｐｍの円形の受光領域、矩形のボ
ンディング領域及び両者を結ぶ接続部からなる特定領域
のみを残してｐ ＋−ＩｎＧａＡｓ２を除去する。その
後気相成長法による選択成長で、円形の受光領域を含む
特定領域上にｎ−−ＩｎＧａＡｓｎＧａＡｓ光吸収層下
密度〜１×１０１５ｃｍ−３層厚〜０．５ｐｍ）、ｎ−
ＩｎＰウィンド層４（キャリア密度〜１×ｌ０１６ｃｍ
−３２層厚−０，’５ｐｍ）を連続成長する（第２図（
Ｃ）及び（０）。然る後、表面の露出したｐ ＋−Ｉｎ
ＧａＡｓ２の一部にｐ側電極５、ｎ−ＩｎＰウィンド層
４上の一部にｎ側電極６を各々形成して第１図に示す構
造の素子を得る。
本素子は表面入射タイプでありながら、ｐ側電極が半絶
縁性ＩｎＰ基板１上に形成されているのでポンディング
パッド領域の面積が接合容量に寄与しない。また段差配
線やエアブリッジ形成などの微細加工工程を用いないの
で、プロセス時の歩留まり低下の懸念も無い。併せて半
絶縁性基板を用いている為、ＦＥＴ等の他素子との集積
化にも適している。
縁性ＩｎＰ基板１上に形成されているのでポンディング
パッド領域の面積が接合容量に寄与しない。また段差配
線やエアブリッジ形成などの微細加工工程を用いないの
で、プロセス時の歩留まり低下の懸念も無い。併せて半
絶縁性基板を用いている為、ＦＥＴ等の他素子との集積
化にも適している。
本実施例では受光領域は５０ｐｍ径の円形としたが２２
０−１Ｏ０ｐの直径の円形又は、−辺２２０−１Ｏ０ｐ
の矩形等でもよい。また本実施例でｎ−ＩｎＰ４の一部
の上にｎ側電極６を形成したが、コンタクトを良くする
ために禁制帯幅の小さな、例えばＩｎＧａＡｓやＩｎＧ
ａＡｓＰ層をｎ側電極６の下に形成してもよい。
０−１Ｏ０ｐの直径の円形又は、−辺２２０−１Ｏ０ｐ
の矩形等でもよい。また本実施例でｎ−ＩｎＰ４の一部
の上にｎ側電極６を形成したが、コンタクトを良くする
ために禁制帯幅の小さな、例えばＩｎＧａＡｓやＩｎＧ
ａＡｓＰ層をｎ側電極６の下に形成してもよい。
（発明の効果）
以上説明した様に、本発明によれば表面入射タイプで組
み立て工程や取り扱いが簡素で、且つ低容量特性（即ち
高速特性）に優れ、集積化に適した半導体受光素子が得
られる。
み立て工程や取り扱いが簡素で、且つ低容量特性（即ち
高速特性）に優れ、集積化に適した半導体受光素子が得
られる。
第１図は本発明の一実施例を示す半導体受光素子の構造
模式図、第２図（ａ）〜（ｅ）は本発明による半導体受
光素子製造方法の一実施例を説明する為の、各工程に於
ける素子断面構造の模式図、第２図（ｄＸｅＸｆ）はそ
れぞれ（ａＸｂＸｃ）に対応する平面模式図、第３図（
ａ）、（ｂ）は従来例を示す半導体受光素子の断面構造
模式図である。 図に於て、１は半絶縁性ＩｎＰ基板、２はｐ＋−ＩｎＧ
ａＡｓ、３はｎ −ＩｎＧａＡｓ、 ４，８はｎ−Ｉｎ
Ｐ、 ５はｐ側電極、６はｎ側電極、７はｎ−ＩｎＰ基
板、９はｐ＋−ＩｎＰを各々示す。
模式図、第２図（ａ）〜（ｅ）は本発明による半導体受
光素子製造方法の一実施例を説明する為の、各工程に於
ける素子断面構造の模式図、第２図（ｄＸｅＸｆ）はそ
れぞれ（ａＸｂＸｃ）に対応する平面模式図、第３図（
ａ）、（ｂ）は従来例を示す半導体受光素子の断面構造
模式図である。 図に於て、１は半絶縁性ＩｎＰ基板、２はｐ＋−ＩｎＧ
ａＡｓ、３はｎ −ＩｎＧａＡｓ、 ４，８はｎ−Ｉｎ
Ｐ、 ５はｐ側電極、６はｎ側電極、７はｎ−ＩｎＰ基
板、９はｐ＋−ＩｎＰを各々示す。
Claims (1)
- 半絶縁性半導体基板上の一部の領域に、第一の導電型
を呈するバンドギャップＥ＿１なる第一の半導体層を有
しており、該第一の半導体層の一部特定領域上に第二の
導電型を呈するバンドギャップＥ＿１なる第二の半導体
層及びバンドギャップＥ＿２（Ｅ＿２＞Ｅ＿１）なる第
三の半導体層がそれぞれ前記基板側より順次積層されて
おり、且つ前記第一の半導体層の表面の露出した領域上
に一方の電極を、第三の半導体層上、または間に他の層
を介してその上に他方の電極を備えることを特徴とする
半導体受光素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2035195A JPH03239378A (ja) | 1990-02-16 | 1990-02-16 | 半導体受光素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2035195A JPH03239378A (ja) | 1990-02-16 | 1990-02-16 | 半導体受光素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03239378A true JPH03239378A (ja) | 1991-10-24 |
Family
ID=12435080
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2035195A Pending JPH03239378A (ja) | 1990-02-16 | 1990-02-16 | 半導体受光素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH03239378A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005340339A (ja) * | 2004-05-25 | 2005-12-08 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体素子 |
-
1990
- 1990-02-16 JP JP2035195A patent/JPH03239378A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005340339A (ja) * | 2004-05-25 | 2005-12-08 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体素子 |
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