JPS58105569A - 半導体受光装置 - Google Patents
半導体受光装置Info
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- JPS58105569A JPS58105569A JP56204422A JP20442281A JPS58105569A JP S58105569 A JPS58105569 A JP S58105569A JP 56204422 A JP56204422 A JP 56204422A JP 20442281 A JP20442281 A JP 20442281A JP S58105569 A JPS58105569 A JP S58105569A
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/02—Details
- H01L31/0224—Electrodes
- H01L31/022408—Electrodes for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/08—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof in which radiation controls flow of current through the device, e.g. photoresistors
- H01L31/09—Devices sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は半導体受光装置に関し、特に巾広い波長特性を
有する半導体受光素子に関する。
有する半導体受光素子に関する。
光のスペクトルアナライザ、多重波長光通信等における
光信号の検知においては、単一の半導体光検知素子例え
ばSt、Go、GaAs あるいは多元系化合物半導
体のGaAlAs、 InGaAsP、 Pb5nTe
。
光信号の検知においては、単一の半導体光検知素子例え
ばSt、Go、GaAs あるいは多元系化合物半導
体のGaAlAs、 InGaAsP、 Pb5nTe
。
HgCdTe等々のみでは充分に広い波長領域をカバー
すくこと困難である。そのため、光検知には波長特性の
異る複数個の光検知器を併用することが必要となる。
すくこと困難である。そのため、光検知には波長特性の
異る複数個の光検知器を併用することが必要となる。
従来から良く知られているように、多元系半導体例えば
2元系化合物ABとAC(ここで、A。
2元系化合物ABとAC(ここで、A。
B、Cは任意の化合物を示す。)から構成されるB1−
IC,A といった3元系化合物半導体のバンドギャッ
プEq(B1−エC工A)は一般的について2元系化合
物半導体の夫々のバンドギャップ)4(AB)。
IC,A といった3元系化合物半導体のバンドギャッ
プEq(B1−エC工A)は一般的について2元系化合
物半導体の夫々のバンドギャップ)4(AB)。
Eq(AC)の間の任意の値を取ることが可能である。
例えば3元系化合物半導体1−1q1−エCd工Te
では第1図に示す如(HqTe の0e−V(x =
O)からCdT eの1.5ev(x=1)の間で“
X”に応じた任意のバンドギャップを選ぶことが可能で
ある。同図において、Eqはバンドギャップ、λ。は受
光波を示す。この様なこと臥″39元系化合物半導体A
fil−!Ga、As 、4元系化合物半導体In1−
、Ga、AsyPl−yにおいても同様である。
では第1図に示す如(HqTe の0e−V(x =
O)からCdT eの1.5ev(x=1)の間で“
X”に応じた任意のバンドギャップを選ぶことが可能で
ある。同図において、Eqはバンドギャップ、λ。は受
光波を示す。この様なこと臥″39元系化合物半導体A
fil−!Ga、As 、4元系化合物半導体In1−
、Ga、AsyPl−yにおいても同様である。
こういった多元系半導体の性質を利用することによって
任意のバンドギャップ換言すると任意の波長感度特性を
もった光検知素子をつくることが可能である。
任意のバンドギャップ換言すると任意の波長感度特性を
もった光検知素子をつくることが可能である。
従来から用いられてきた多波長光検知素子は上記の如き
多元系化合物半導体の特性を利用したもので、その実際
的な構成例を第2図(、) 、 (b)に示丈同図(&
)は波長特性の異る複数個の素子をスタック状に積み重
ねた構造である。即ち、例えばHql−ICd工Teを
例にとると、基板1上にIの異なるHql−!1Cd!
1Te2.Hq1−!2Cdx2Te3が透明エポキシ
樹脂4ではり合されている。Hql−x1Cdx1Te
2上にはインジウム電極s 、 s’ 、Hg1−、C
d、2Te3上にはインジウム電極6,6′がそれぞれ
形成されている。また7は受光部を示す。但し、この場
合x1〈!2であることが必要である。この様にして、
波長特性の異なる多波長光検知素子が形成される。
多元系化合物半導体の特性を利用したもので、その実際
的な構成例を第2図(、) 、 (b)に示丈同図(&
)は波長特性の異る複数個の素子をスタック状に積み重
ねた構造である。即ち、例えばHql−ICd工Teを
例にとると、基板1上にIの異なるHql−!1Cd!
1Te2.Hq1−!2Cdx2Te3が透明エポキシ
樹脂4ではり合されている。Hql−x1Cdx1Te
2上にはインジウム電極s 、 s’ 、Hg1−、C
d、2Te3上にはインジウム電極6,6′がそれぞれ
形成されている。また7は受光部を示す。但し、この場
合x1〈!2であることが必要である。この様にして、
波長特性の異なる多波長光検知素子が形成される。
同図価)は波長特性の異る複数個の素子を並列に配置し
たアレイ状多波長検知素子で、基板8上にバンドキャッ
プの異なる化合物半導体9,10゜・・・・・・11を
接着剤12を介して形成し、この半導体9,10.・・
・・・・11上に電極13す13’、14・14′、・
・・・・・15・15′を形成・したものである。第2
図(、) 、 (b)に示す場合においては、光検知素
子は樹脂による接着構造であるため、機械的強度が小さ
く製造工程も煩雑なものになってしまう等の種々の欠点
があった。
たアレイ状多波長検知素子で、基板8上にバンドキャッ
プの異なる化合物半導体9,10゜・・・・・・11を
接着剤12を介して形成し、この半導体9,10.・・
・・・・11上に電極13す13’、14・14′、・
・・・・・15・15′を形成・したものである。第2
図(、) 、 (b)に示す場合においては、光検知素
子は樹脂による接着構造であるため、機械的強度が小さ
く製造工程も煩雑なものになってしまう等の種々の欠点
があった。
本発明はこのような従来の欠点を解消したモノリシック
構造の多波長光検知素子を提供するものである。すなわ
ち、本発明の多波長光検知素子は、単一素子で広い波長
領域をカバーすることにより、各種の光利用システムに
おける光受信系の簡易化。
構造の多波長光検知素子を提供するものである。すなわ
ち、本発明の多波長光検知素子は、単一素子で広い波長
領域をカバーすることにより、各種の光利用システムに
おける光受信系の簡易化。
信頼性の向上を図った多波長光検知器を提供せんとする
ものである。
ものである。
以下、本発明の構成を図面を用いて説明する。
まず始めに、本発明では利用する多元系化合物半導体結
晶のエピタキシャル成長が可能な基板上にたとえばXの
値の異なる多元系化合物半導体を順次に多層にエピタキ
シャル成長せしめる。この場合、各エピタキシャル層の
積層順序は如何であっても良いが、受光効率の点からは
基板面から順次バンドギャップの小さいものから大きい
ものへと積層せしめる方が良い。又、各層の厚さは各々
の層のバンドギャップEqに対応する波長λ9=1.2
4/Eqでの吸収係数αとしたとき、少なくとも1/α
以上とることが望ましく、一般的には1〜10μmの間
の値となる。
晶のエピタキシャル成長が可能な基板上にたとえばXの
値の異なる多元系化合物半導体を順次に多層にエピタキ
シャル成長せしめる。この場合、各エピタキシャル層の
積層順序は如何であっても良いが、受光効率の点からは
基板面から順次バンドギャップの小さいものから大きい
ものへと積層せしめる方が良い。又、各層の厚さは各々
の層のバンドギャップEqに対応する波長λ9=1.2
4/Eqでの吸収係数αとしたとき、少なくとも1/α
以上とることが望ましく、一般的には1〜10μmの間
の値となる。
以下では1.7μmから0.9μm程度の波長領域で巾
広い光検出が可能なIn1−xGa!AgアP1−ア4
4元系化物半導体16〜19を利用した多波長光検知素
子の形成例を第3図に示す実施例でもって説明する。第
3図(、)に示した如(InP基板16上に1n1−x
1Ga!1Asy1P1−y(x1=O1121,y1
=0.46)17、In1−x2Ga!2A8y2P1
−y2(〜=0.33゜y 2 =0.71 ) 1
s t I nl−x3Ga x3As y3P1−y
3(!3=0.47.y3=1.0)19を順次エピタ
キシャル形成する。エピタキシャル層の形成法は典型的
には液相法が用いられるが気相法MBE法等のいずれの
手法を用いても良く、充分な格子整合のとれた良好な結
晶成長を計ると共に可能な限り不純物を取除き高純度化
を図ることが重要である。又各層の厚さは作り易さ、光
の吸収等からみて2〜6μmが適当である。
広い光検出が可能なIn1−xGa!AgアP1−ア4
4元系化物半導体16〜19を利用した多波長光検知素
子の形成例を第3図に示す実施例でもって説明する。第
3図(、)に示した如(InP基板16上に1n1−x
1Ga!1Asy1P1−y(x1=O1121,y1
=0.46)17、In1−x2Ga!2A8y2P1
−y2(〜=0.33゜y 2 =0.71 ) 1
s t I nl−x3Ga x3As y3P1−y
3(!3=0.47.y3=1.0)19を順次エピタ
キシャル形成する。エピタキシャル層の形成法は典型的
には液相法が用いられるが気相法MBE法等のいずれの
手法を用いても良く、充分な格子整合のとれた良好な結
晶成長を計ると共に可能な限り不純物を取除き高純度化
を図ることが重要である。又各層の厚さは作り易さ、光
の吸収等からみて2〜6μmが適当である。
次いで同図(b)の如く、通常のフォトエツチング工程
を用いて順次階段状にエツチングを行い、17〜19の
各層の一部が表面に現われる様な形状に加工し夫々の波
長に対する受光面20〜23を形成する。この後、同図
(c)に示す如く通常の蒸着法を用いてA u/S n
電極24.25を形成することによって完成する。
を用いて順次階段状にエツチングを行い、17〜19の
各層の一部が表面に現われる様な形状に加工し夫々の波
長に対する受光面20〜23を形成する。この後、同図
(c)に示す如く通常の蒸着法を用いてA u/S n
電極24.25を形成することによって完成する。
この様にして、本実施例に係る多波長光検知素子では、
電極24.25及びI nl−xI Ga、* As
、、Pl−ア、17から構成される検知素子と電極24
゜26及びI nl−X2Ga X2A11 y2P1
−y218から構成される検知素子等が並列接続される
様にして構成される。ここで、本実施例に示す多波長検
知素子では各光受光層16〜19が全て゛共通電極24
.25で形成されているだめ、どの受光部で光受光を行
っているのかは判定不明で全体としての信号しか得られ
ない。しかし、第4図及び第6図に示す検知素子では各
受光部の電極が分離されたものであるため、どの受光部
で光受光を行なっているか判別出来るものである。すな
わち、第4図に示すものは電極24.25を受光部20
〜23に応じて24a*24b*24cm24d*25
a拳25b*25c2sdに分離したものが示されてい
る。また、第5図に示す検知素子では電極’24.25
ばかりでなく受光部20〜23の境界に隣接受光部から
の信号が入り込まない様に絶縁用溝26が設けられてい
るため、どの程度の波長光が現実に受光されているかを
判定することも可能となる。尚、第4図、第5図におい
て第3図と同一番号は同一物を示す。
電極24.25及びI nl−xI Ga、* As
、、Pl−ア、17から構成される検知素子と電極24
゜26及びI nl−X2Ga X2A11 y2P1
−y218から構成される検知素子等が並列接続される
様にして構成される。ここで、本実施例に示す多波長検
知素子では各光受光層16〜19が全て゛共通電極24
.25で形成されているだめ、どの受光部で光受光を行
っているのかは判定不明で全体としての信号しか得られ
ない。しかし、第4図及び第6図に示す検知素子では各
受光部の電極が分離されたものであるため、どの受光部
で光受光を行なっているか判別出来るものである。すな
わち、第4図に示すものは電極24.25を受光部20
〜23に応じて24a*24b*24cm24d*25
a拳25b*25c2sdに分離したものが示されてい
る。また、第5図に示す検知素子では電極’24.25
ばかりでなく受光部20〜23の境界に隣接受光部から
の信号が入り込まない様に絶縁用溝26が設けられてい
るため、どの程度の波長光が現実に受光されているかを
判定することも可能となる。尚、第4図、第5図におい
て第3図と同一番号は同一物を示す。
以上の第3図〜第6図示された受光素子の受光特性の一
例を第6図に示す。同図め点線で示される波長感度曲線
は長波長側から順次”1−x3Ga!3Asy3P1+
y319.In1+!2Ga!2A8y2P1+y21
8、In1−!1Ga!1ABy1P、−y117及び
InP16になるものであり、全体として実線Aで示さ
れる如く極めて広い領域での波長感度をもたせることが
できる。尚、以上の実施例において、InP−In1−
xGaxAsyPl−yの例を述べたが、CdTe −
Hg 1−xCd xT e * GaAs Afl
*−xGaAs等の場合でも良いことはもちろんであ
る。
例を第6図に示す。同図め点線で示される波長感度曲線
は長波長側から順次”1−x3Ga!3Asy3P1+
y319.In1+!2Ga!2A8y2P1+y21
8、In1−!1Ga!1ABy1P、−y117及び
InP16になるものであり、全体として実線Aで示さ
れる如く極めて広い領域での波長感度をもたせることが
できる。尚、以上の実施例において、InP−In1−
xGaxAsyPl−yの例を述べたが、CdTe −
Hg 1−xCd xT e * GaAs Afl
*−xGaAs等の場合でも良いことはもちろんであ
る。
以上示した如く本発明の光検知素子では従来の様に波長
特性の異る複数個の素子を接着によシはり合せる様な複
雑な手続きを必要とせず、基板上への連続的な一連のエ
ピタキシャル層の成長過程とフォトエツチング及び電極
形成過程と通常良く知られている簡単な製造法でもって
容易に形成出来るばかりでなく、機械的強度が極めて強
く工業的価値の犬なるものである。
特性の異る複数個の素子を接着によシはり合せる様な複
雑な手続きを必要とせず、基板上への連続的な一連のエ
ピタキシャル層の成長過程とフォトエツチング及び電極
形成過程と通常良く知られている簡単な製造法でもって
容易に形成出来るばかりでなく、機械的強度が極めて強
く工業的価値の犬なるものである。
第1図はHg1− 、CdxT eの混合比Iとバンド
ギャップ(遮断波長)の関係゛を示す図、第2図(a)
、 (b)は従来の多波長光検知素子を示す斜視図、
第3図(、) 、 (b) 、 (c)は本発明の一実
施例に係る多波長光検知素子の形成手順を示す図、第4
図、第5図は第3図に示す実施例の改良を示す構造斜視
図、第6図は本発明に係る多波長光感度特性を示す特性
図である。 16〜19・・・・・・化合物半導体、24a〜24d
。 25a〜26d・・・・・・電源、26・・・・・・分
離用溝。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか1名菓
1 閏 惰 −;g tdYe
ギャップ(遮断波長)の関係゛を示す図、第2図(a)
、 (b)は従来の多波長光検知素子を示す斜視図、
第3図(、) 、 (b) 、 (c)は本発明の一実
施例に係る多波長光検知素子の形成手順を示す図、第4
図、第5図は第3図に示す実施例の改良を示す構造斜視
図、第6図は本発明に係る多波長光感度特性を示す特性
図である。 16〜19・・・・・・化合物半導体、24a〜24d
。 25a〜26d・・・・・・電源、26・・・・・・分
離用溝。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか1名菓
1 閏 惰 −;g tdYe
Claims (3)
- (1)各層の表面の少なくとも一部が露出する如く基板
上に成長形成された複数のエピタキシャル層と、前記エ
ピタキシャル層の露出部の一部に形成された電極とを備
え、前記各エビタキャル層の露出部がそれぞれ所定の波
長感度を有する半導体受光装置。 - (2)各エピタキシャル層の露出部上の電極が互いに電
気的に分離されてい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装置。 - (3)各エピタキシャル層の露出部が溝にょシミ気的分
離がなされてい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装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP56204422A JPS58105569A (ja) | 1981-12-16 | 1981-12-16 | 半導体受光装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP56204422A JPS58105569A (ja) | 1981-12-16 | 1981-12-16 | 半導体受光装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS58105569A true JPS58105569A (ja) | 1983-06-23 |
JPS6259895B2 JPS6259895B2 (ja) | 1987-12-14 |
Family
ID=16490272
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP56204422A Granted JPS58105569A (ja) | 1981-12-16 | 1981-12-16 | 半導体受光装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS58105569A (ja) |
Cited By (23)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS60116169A (ja) * | 1983-11-14 | 1985-06-22 | エヌ・ベー・フイリツプス・フルーイランペンフアブリケン | 電荷結合装置およびその製造方法 |
JPS61228678A (ja) * | 1984-09-28 | 1986-10-11 | テキサス インスツルメンツ インコ−ポレイテツド | 赤外線検出器の製造方法 |
JPS628648U (ja) * | 1985-06-29 | 1987-01-19 | ||
JPS6341226B2 (ja) * | 1982-01-13 | 1988-08-16 | Fuji Xerox Co Ltd | |
US5474617A (en) * | 1992-08-31 | 1995-12-12 | Ricoh Company, Ltd. | Image holding-supporting member and regenerating method thereof |
US5518934A (en) * | 1994-07-21 | 1996-05-21 | Trustees Of Princeton University | Method of fabricating multiwavelength infrared focal plane array detector |
US5534063A (en) * | 1993-07-21 | 1996-07-09 | Ricoh Company, Ltd. | Apparatus for removing image forming substance from sheet and sheet processing apparatus |
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