JPS5984589A - アバランシフオトダイオード - Google Patents
アバランシフオトダイオードInfo
- Publication number
- JPS5984589A JPS5984589A JP57195519A JP19551982A JPS5984589A JP S5984589 A JPS5984589 A JP S5984589A JP 57195519 A JP57195519 A JP 57195519A JP 19551982 A JP19551982 A JP 19551982A JP S5984589 A JPS5984589 A JP S5984589A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- layer
- type
- side electrode
- semiconductor
- band width
- 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.)
- Granted
Links
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims abstract description 44
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 7
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 6
- 229910000530 Gallium indium arsenide Inorganic materials 0.000 abstract 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 abstract 1
- 230000031700 light absorption Effects 0.000 description 9
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 9
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 8
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 6
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 6
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 6
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 4
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- JBRZTFJDHDCESZ-UHFFFAOYSA-N AsGa Chemical compound [As]#[Ga] JBRZTFJDHDCESZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910001218 Gallium arsenide Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 2
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 2
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 2
- 230000008685 targeting Effects 0.000 description 2
- 244000089486 Phragmites australis subsp australis Species 0.000 description 1
- 235000014676 Phragmites communis Nutrition 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 229910052793 cadmium Inorganic materials 0.000 description 1
- BDOSMKKIYDKNTQ-UHFFFAOYSA-N cadmium atom Chemical compound [Cd] BDOSMKKIYDKNTQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 229910052732 germanium Inorganic materials 0.000 description 1
- GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N germanium atom Chemical compound [Ge] GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 description 1
- APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N indium atom Chemical compound [In] APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 1
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 description 1
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 1
- 108091008695 photoreceptors Proteins 0.000 description 1
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
- 230000005641 tunneling Effects 0.000 description 1
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
- H01L31/08—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
- H01L31/10—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 characterised by potential barriers, e.g. phototransistors
- H01L31/101—Devices sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation
- H01L31/102—Devices sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation characterised by only one potential barrier
- H01L31/107—Devices sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation characterised by only one potential barrier the potential barrier working in avalanche mode, e.g. avalanche photodiodes
- H01L31/1075—Devices sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation characterised by only one potential barrier the potential barrier working in avalanche mode, e.g. avalanche photodiodes in which the active layers, e.g. absorption or multiplication layers, form an heterostructure, e.g. SAM structure
-
- 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
- H01L31/10—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 characterised by potential barriers, e.g. phototransistors
- H01L31/101—Devices sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation
- H01L31/102—Devices sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation characterised by only one potential barrier
- H01L31/109—Devices sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation characterised by only one potential barrier the potential barrier being of the PN heterojunction type
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- 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】
（ａ） 発明の技術分野
本発明は半導体受光装置、特に増倍雑音が低減される構
造を備えて、受光波長１（ｌｚｍ：］以上の帯域に適す
る半導体受光装置に関する。
造を備えて、受光波長１（ｌｚｍ：］以上の帯域に適す
る半導体受光装置に関する。
（ｂ） 技術の背景
光を情報信号の操体とする光通信及びその他の産業、民
生分野において、光信号を電気信号に変換する半導体受
光装置は重要で基本的な宿成要素の一つであシ既に多数
実用化されている。これらの半導体受光装置のうち、光
電流がなだれ降伏によって増倍されて感度が高められた
アバランシフォトダイオード（以下ＡＰＤと略称する）
は光検波器の信号対雑音比を改善する効果が大きい。
生分野において、光信号を電気信号に変換する半導体受
光装置は重要で基本的な宿成要素の一つであシ既に多数
実用化されている。これらの半導体受光装置のうち、光
電流がなだれ降伏によって増倍されて感度が高められた
アバランシフォトダイオード（以下ＡＰＤと略称する）
は光検波器の信号対雑音比を改善する効果が大きい。
また光通信の伝送に用いられる石英（Ｓｉｎ２）系光フ
ァイバの材料盆散（屈折率の波長依存性に基づく）は波
長１．３〔μｍ〕付近において非常に小さくなり、材料
分散と構造分散（伝搬定数の波長依存性に基づく）との
和すなわちモード内分散は波長１．３乃至１．５〔μｍ
〕において小さくなる。
ァイバの材料盆散（屈折率の波長依存性に基づく）は波
長１．３〔μｍ〕付近において非常に小さくなり、材料
分散と構造分散（伝搬定数の波長依存性に基づく）との
和すなわちモード内分散は波長１．３乃至１．５〔μｍ
〕において小さくなる。
従って光通信用の半導体受光装置として波長１〔μｍ〕
以上の帯域特に１．３〔μｍ〕乃至１，６〔μｍ〕程度
の帯域において優れた特性を有するＡＰＤが要求されて
いる。
以上の帯域特に１．３〔μｍ〕乃至１，６〔μｍ〕程度
の帯域において優れた特性を有するＡＰＤが要求されて
いる。
（Ｃ：！ 従来技術と問題点
波長１〔μｒｎ）以上の帯域を対象とするＡｐＤとして
は、既にゲルマニウム（Ｇｅ）又は■−ｖ族化合物半導
体を用いて多くの提案がなされているが、インジウム・
ガリウム争砒素（ＩｎＧａＡｓ）を光吸収層に用いだＡ
ＰＤの一例の断面図を第１図に示す０ 第１図において、１は＋１＋型ＩｎＰ基板、２はｎ型Ｉ
ｎＧａＡｓ光吸収層、３はｎ型１ｎＰ増倍層、４はＩｎ
Ｐ層中に形成されたｐ十型領域、５はガードリング効果
を有するｐ型領域、６は絶縁膜、７はｐ側電極、８はｎ
側電極である。
は、既にゲルマニウム（Ｇｅ）又は■−ｖ族化合物半導
体を用いて多くの提案がなされているが、インジウム・
ガリウム争砒素（ＩｎＧａＡｓ）を光吸収層に用いだＡ
ＰＤの一例の断面図を第１図に示す０ 第１図において、１は＋１＋型ＩｎＰ基板、２はｎ型Ｉ
ｎＧａＡｓ光吸収層、３はｎ型１ｎＰ増倍層、４はＩｎ
Ｐ層中に形成されたｐ十型領域、５はガードリング効果
を有するｐ型領域、６は絶縁膜、７はｐ側電極、８はｎ
側電極である。
このＡＰＤにｎ側電極８を正、ｐ側電極７を負の４１性
とする逆バイアス電圧を印加することによりｐｎ接合す
なわちｐ＋型領領域４ｎ型Ｉｎｐ増倍層３との界面付近
に空乏層が形成され、これがｎ型ＩｎＧａＡｓ光吸収層
２までひろがシこの空乏層内で、入力信号光によって福
１子が伝導帯に励起されることによって、電子正孔対が
発生し、電子はｎ制電Ｉ′Ｉｉ、８、止孔はｐ側電極７
に向ってドリフトし、ｎ型ＩｎＰ増倍層３に訃いてはと
の正孔を一次キャリアとするなだれ増倍が行なわれる。
とする逆バイアス電圧を印加することによりｐｎ接合す
なわちｐ＋型領領域４ｎ型Ｉｎｐ増倍層３との界面付近
に空乏層が形成され、これがｎ型ＩｎＧａＡｓ光吸収層
２までひろがシこの空乏層内で、入力信号光によって福
１子が伝導帯に励起されることによって、電子正孔対が
発生し、電子はｎ制電Ｉ′Ｉｉ、８、止孔はｐ側電極７
に向ってドリフトし、ｎ型ＩｎＰ増倍層３に訃いてはと
の正孔を一次キャリアとするなだれ増倍が行なわれる。
なだれ増倍の過程においてはキャリアと結晶格子を構成
する原子との衝突回数に統計的なゆらぎが存在して、こ
れによって固有のショット雑音が現われる。この雑音は
通常増倍雑音と呼ばれる。
する原子との衝突回数に統計的なゆらぎが存在して、こ
れによって固有のショット雑音が現われる。この雑音は
通常増倍雑音と呼ばれる。
なだれ増イ１４の過程において、電子が単位長当たり衝
突電離を起す回数、すなわち電子のイオン化率をα、正
孔のイオン化率をβとし、イオン化率比ｋを β ■（＝□ α とするとき、ｋ″：１の場合には、２次キャリアが何れ
も衝突′ｍ、離を起すために、少い回数の衝突電離でも
高い電流増倍率が和ら１１る。し７かし、なから衝突回
数の統計的なゆらぎが太き力増倍雑音となって現われる
〇 他方例えばｋ（（１の場合には正孔による増倍は起きず
、電子だけが多数回の衝突電離を繰返す、従って衝突回
αの統計的ゆらぎ娃あまシ問題にならず、増倍雑音は少
ない。正孔のイオン化率βが電子のイオン化率αよシ充
分に大きいに一！（１の場合も同様である。
突電離を起す回数、すなわち電子のイオン化率をα、正
孔のイオン化率をβとし、イオン化率比ｋを β ■（＝□ α とするとき、ｋ″：１の場合には、２次キャリアが何れ
も衝突′ｍ、離を起すために、少い回数の衝突電離でも
高い電流増倍率が和ら１１る。し７かし、なから衝突回
数の統計的なゆらぎが太き力増倍雑音となって現われる
〇 他方例えばｋ（（１の場合には正孔による増倍は起きず
、電子だけが多数回の衝突電離を繰返す、従って衝突回
αの統計的ゆらぎ娃あまシ問題にならず、増倍雑音は少
ない。正孔のイオン化率βが電子のイオン化率αよシ充
分に大きいに一！（１の場合も同様である。
前記のイオン化率α及びβは電界の増大に伴って当然に
増大するが、更にイオン化率比ｋ又はに−１は電界の１
＜＜、１大に伴って１に近づき増倍雑音が増加する。
増大するが、更にイオン化率比ｋ又はに−１は電界の１
＜＜、１大に伴って１に近づき増倍雑音が増加する。
従って、ＡＰＤＯ増倍雑音を低減させるために電子と正
孔とのイオン化率に可能な限りの大きい差異が求められ
て、その具体的方法としてはなだれ降伏を発生させる半
導体材料の選択、Ｗ、界強度の最適、化などが一般に行
なわれている。
孔とのイオン化率に可能な限りの大きい差異が求められ
て、その具体的方法としてはなだれ降伏を発生させる半
導体材料の選択、Ｗ、界強度の最適、化などが一般に行
なわれている。
この電子と正孔とのイオン化率１１Ｓの拡大は１だ、第
２図に例示する如くエネルギ帯に傾斜を与えることによ
っても可能であることが既に報告されている。第２区１
に示した例においては半導体の禁制帯幅が電子の走行方
行に次第に減少する構造によって、Ｗヤリアである電子
のエネルギーの禁制帯幅に対する比が禁制帯幅が一定で
ある構造に比較して急速に増大することによって、電子
のイオン化率αが増加］７ている。
２図に例示する如くエネルギ帯に傾斜を与えることによ
っても可能であることが既に報告されている。第２区１
に示した例においては半導体の禁制帯幅が電子の走行方
行に次第に減少する構造によって、Ｗヤリアである電子
のエネルギーの禁制帯幅に対する比が禁制帯幅が一定で
ある構造に比較して急速に増大することによって、電子
のイオン化率αが増加］７ている。
しかしながら第２図の例においては、−次キャリアとな
る電子の発化すなわち光の吸収は禁制帯幅が最大の」で
導体領域で行なわれることが前提条件とされており、波
長１［Ａｍｌ以］二の帯域を対象とするＡｐｎｔｃつい
てこの構造を仮にその寸ま適用するならば、禁制帯幅が
極めて小さい半導体月料を使用することを余儀なくされ
て暗電流の増大などの問題を生じ、他方従来研究されて
いる半導体材斜傾よっては禁制帯幅が小さい領域でのみ
光の吸収が行なわれて、イオン化率の大きいキャリア、
前記例では電子の効果的な注入がなされず、増倍雑音は
逆に増大する。
る電子の発化すなわち光の吸収は禁制帯幅が最大の」で
導体領域で行なわれることが前提条件とされており、波
長１［Ａｍｌ以］二の帯域を対象とするＡｐｎｔｃつい
てこの構造を仮にその寸ま適用するならば、禁制帯幅が
極めて小さい半導体月料を使用することを余儀なくされ
て暗電流の増大などの問題を生じ、他方従来研究されて
いる半導体材斜傾よっては禁制帯幅が小さい領域でのみ
光の吸収が行なわれて、イオン化率の大きいキャリア、
前記例では電子の効果的な注入がなされず、増倍雑音は
逆に増大する。
従ってイオン化率比を禁制帯幅に傾斜を力えることによ
って拡大する構造を有効に実用化するためには、特に波
長１〔μｍ３以上を対象とするＡ Ｉ） Ｄについては
、イオン化率の大なるキャリアが前記禁制帯幅に傾斜が
与えられた半導体層に効果的に注入される構造がこれと
一体化して構成されることが必要である。
って拡大する構造を有効に実用化するためには、特に波
長１〔μｍ３以上を対象とするＡ Ｉ） Ｄについては
、イオン化率の大なるキャリアが前記禁制帯幅に傾斜が
与えられた半導体層に効果的に注入される構造がこれと
一体化して構成されることが必要である。
（（◇ 発明ガ目的
本発明は、イオン化率の犬なるキャリアのイオン化率が
禁制帯幅の傾斜又は段差によって更に増大されて増倍雑
音が低減される、特に波１〉１〔μｍ〕以上の帯域に適
するアバランシフォトダイオードを提供することを目的
とする。
禁制帯幅の傾斜又は段差によって更に増大されて増倍雑
音が低減される、特に波１〉１〔μｍ〕以上の帯域に適
するアバランシフォトダイオードを提供することを目的
とする。
（ｅ） 発明の構成
本発明の前記目的は、第１導電型の第１半導体層と、該
第１半導体層に接して、禁制帯幅が該第１半導体層よυ
大でありかつその厚さ方向の中間の位置において最大と
なる如く分布する第１導電型の第２半導体層と、該第２
半導体層に接して、禁制帯幅が該第２半導体層の接触部
以下でかつ前記第１半導体層よシ大である第２導電型の
第３半導体領域とを備え、該第２導電型の半導体領域を
受光部どしてなる半導体受光装置によシ達成される０ 前記の第２半導体層は、禁制帯幅が連続的に増加して再
び減少する様に組成が連続的に変化する構造、或いは禁
制帯幅が最大である層の両側で段階的に減少する様に複
数の組成の異なる層が積層された構造、又は連続的変化
と段階的変化の双方を含む構造の何れであってもよい。
第１半導体層に接して、禁制帯幅が該第１半導体層よυ
大でありかつその厚さ方向の中間の位置において最大と
なる如く分布する第１導電型の第２半導体層と、該第２
半導体層に接して、禁制帯幅が該第２半導体層の接触部
以下でかつ前記第１半導体層よシ大である第２導電型の
第３半導体領域とを備え、該第２導電型の半導体領域を
受光部どしてなる半導体受光装置によシ達成される０ 前記の第２半導体層は、禁制帯幅が連続的に増加して再
び減少する様に組成が連続的に変化する構造、或いは禁
制帯幅が最大である層の両側で段階的に減少する様に複
数の組成の異なる層が積層された構造、又は連続的変化
と段階的変化の双方を含む構造の何れであってもよい。
本発明の半導体受光装置においては、前記第１光吸収領
截で発生した電子正孔対のうちなだれ降伏のイオン化率
の大なるキャリアが増倍領域に注入されて、その走行方
向の禁制帯幅が次第に減少することによってイオン化率
が増大する。
截で発生した電子正孔対のうちなだれ降伏のイオン化率
の大なるキャリアが増倍領域に注入されて、その走行方
向の禁制帯幅が次第に減少することによってイオン化率
が増大する。
また前記第２半導体層の最大禁制帯幅と光吸収領域とす
る前記第１半導体層の禁制帯幅との間には大きい差を生
ずるが、この間に禁制帯幅が次第に増加する遷移領域が
挿入されることによって前記のイオン化率の大なるキャ
リアが高速で増倍領域に注入される。
る前記第１半導体層の禁制帯幅との間には大きい差を生
ずるが、この間に禁制帯幅が次第に増加する遷移領域が
挿入されることによって前記のイオン化率の大なるキャ
リアが高速で増倍領域に注入される。
（ｆ） 発明の実施例
以下本発明を実施例によシ図面を参照して具体的に説明
する。
する。
第３図は本発明の実施例であるＩ−Ｖ族化合物半導体Ａ
ＰＤの断面図、第４図はこの実施例のＡＰＤに所定の電
圧を印加したときのエネルギ帯を示す図であって、同一
符号によって相当する位置を示す。
ＰＤの断面図、第４図はこの実施例のＡＰＤに所定の電
圧を印加したときのエネルギ帯を示す図であって、同一
符号によって相当する位置を示す。
図において、１１はｎ＋型ＩｎＰ基板、１２はｎ型Ｉｎ
ＧａＡｓ光吸収層、１３ａ乃至１３ｆは本発明にかかる
ｎ型半導体層、１４はｐ＋型半導体領域、１５けガ、−
ドリング効果を有するｐ型領域、１６は絶縁膜、１７は
ｐ側電極、１８はｎ側電極である０ 本実施例における各半導体層又は領域は下記の組成及び
禁制帯幅を有する。
ＧａＡｓ光吸収層、１３ａ乃至１３ｆは本発明にかかる
ｎ型半導体層、１４はｐ＋型半導体領域、１５けガ、−
ドリング効果を有するｐ型領域、１６は絶縁膜、１７は
ｐ側電極、１８はｎ側電極である０ 本実施例における各半導体層又は領域は下記の組成及び
禁制帯幅を有する。
１２ ；組成ＩｕＧａＡｓ、禁制帯幅Ｅａ＝０．７５〔
ｅＶ：］１３ａ：組成ＩｎＧａＡｓＰＩ ＥＧ＝１．０
５（ｅＶ）１３ｂ：＃１成１ｎＰ、ＥＧ＝１．３５［ａ
Ｖ）１３ｃ：組成ＡｌＩｎＡｓ、 Ｅｃ＝１．４５ （
ｏＶ〕１３ｄ１組成ＩｎＰ、 ＥＧ＝１．３５［ｅＶ〕
１３ｅ：組成ＩｎＧ’ａＡｓＰ、 Ｅｃ＝１．２（ｅＶ
）１３ｆ 二組酸ＩｎＧａＡｓＰ、ＥＣ＝１．０（ｅＶ
：］１４ ：組成ＩｎＧａＡｓＰ、 ＥＧ＝１．０（ｅ
Ｖ）ここで１２乃至１３ｆの各半導体層はＩｎＰ基板１
１上に液相エピタキシャル成長方法、分子線エピタキシ
ャル成長方法等の方法によって順次成長して形成し、ｐ
＋ｍ生導体領域１４は例えばカドミウム（Ｃｄ）をＩｎ
ＧａＡｓＰ層１３ｆに選択的に導入して形成する。更に
ｐ型領域１５は例えばべＩＪ ＩＪウム（Ｂｅ ）を選
択的にイオン注入することによって形成される。
ｅＶ：］１３ａ：組成ＩｎＧａＡｓＰＩ ＥＧ＝１．０
５（ｅＶ）１３ｂ：＃１成１ｎＰ、ＥＧ＝１．３５［ａ
Ｖ）１３ｃ：組成ＡｌＩｎＡｓ、 Ｅｃ＝１．４５ （
ｏＶ〕１３ｄ１組成ＩｎＰ、 ＥＧ＝１．３５［ｅＶ〕
１３ｅ：組成ＩｎＧ’ａＡｓＰ、 Ｅｃ＝１．２（ｅＶ
）１３ｆ 二組酸ＩｎＧａＡｓＰ、ＥＣ＝１．０（ｅＶ
：］１４ ：組成ＩｎＧａＡｓＰ、 ＥＧ＝１．０（ｅ
Ｖ）ここで１２乃至１３ｆの各半導体層はＩｎＰ基板１
１上に液相エピタキシャル成長方法、分子線エピタキシ
ャル成長方法等の方法によって順次成長して形成し、ｐ
＋ｍ生導体領域１４は例えばカドミウム（Ｃｄ）をＩｎ
ＧａＡｓＰ層１３ｆに選択的に導入して形成する。更に
ｐ型領域１５は例えばべＩＪ ＩＪウム（Ｂｅ ）を選
択的にイオン注入することによって形成される。
本実施例においては、正孔のイオン化率βが電子のイオ
ン化率αより大であって、正孔は禁制帯幅が最大である
ＡｌＩｎＡｓ層１３ｃ通過後ｐｎ接合に近づくにつれて
より大きなイオン化率を持つようになる。一方なだれ降
伏によって発生した電子はｐｎ接合から遠ざかる方向に
走行し、禁制帯幅が次第に増大して最大禁制帯幅のＮ１
３ ｃに到ることによってイオン化率は減少してイオン
化率比ｌ（−β／αが拡大される。この結果光に述べた
如く増倍雑音が低減される。
ン化率αより大であって、正孔は禁制帯幅が最大である
ＡｌＩｎＡｓ層１３ｃ通過後ｐｎ接合に近づくにつれて
より大きなイオン化率を持つようになる。一方なだれ降
伏によって発生した電子はｐｎ接合から遠ざかる方向に
走行し、禁制帯幅が次第に増大して最大禁制帯幅のＮ１
３ ｃに到ることによってイオン化率は減少してイオン
化率比ｌ（−β／αが拡大される。この結果光に述べた
如く増倍雑音が低減される。
また本発明によれば、ｐｎ接合を禁制帯幅が、比較的に
大き゛い半導体層内に形成することができるために、ト
ンネル効果による暗Ｍｔ ６ｆｔ：が抑制されて低暗電
流となる効果も得ることができる。
大き゛い半導体層内に形成することができるために、ト
ンネル効果による暗Ｍｔ ６ｆｔ：が抑制されて低暗電
流となる効果も得ることができる。
以上説明した実施例の半導体受光装置は、波長１６５〔
μｍ〕に達する受光波長帯域を有し、なだれ降伏電圧の
９０〔％〕の逆バイアス’ｒＷ、Ｉ’、Ｅを印加すると
きの暗電油；は９ｋＪＯ［ｎＡ：］程度が得られる。
μｍ〕に達する受光波長帯域を有し、なだれ降伏電圧の
９０〔％〕の逆バイアス’ｒＷ、Ｉ’、Ｅを印加すると
きの暗電油；は９ｋＪＯ［ｎＡ：］程度が得られる。
また増倍雑音ｄ、イオン化率比をパラメータとしてｋ
２１０となるため従来の■−Ｖ族受光受光素子１（＝２
乃至３に１ヒベて 大きいものとなり、低雑音４．＋ｆ
性がイｑられる。
２１０となるため従来の■−Ｖ族受光受光素子１（＝２
乃至３に１ヒベて 大きいものとなり、低雑音４．＋ｆ
性がイｑられる。
（ｇ） 発明の効果
以」肩；と明した如く本発明によれば、ギヤリアのイオ
ン化率比が半導体材料固不の値より拡大される効果が得
られて、ＡＰＤの祥追のうｔ）／ｌＮも大きい要素であ
る増倍杼音が減少し２、頽に暗’ｆ１＋、 ｙｌｉ’、
の抑制も可能であって、特に光通信の主流である波長］
、 Ｃ７ｔｍ 、１以上の帯域において優秀な特性を有
する半導鉢受′）ｒ、装置をｊＨ供することが可能とな
る。
ン化率比が半導体材料固不の値より拡大される効果が得
られて、ＡＰＤの祥追のうｔ）／ｌＮも大きい要素であ
る増倍杼音が減少し２、頽に暗’ｆ１＋、 ｙｌｉ’、
の抑制も可能であって、特に光通信の主流である波長］
、 Ｃ７ｔｍ 、１以上の帯域において優秀な特性を有
する半導鉢受′）ｒ、装置をｊＨ供することが可能とな
る。
第１１；＜ｉ−従来のＡ Ｐ Ｉ−）の例を示す断面図
、第２図は既にりｊｌられているイオン化率比拡大方法
の説明しＩ、第３し］１は本発明の実施列を示す断面図
、第４し１はそのエネルギ帯を示す１図である。 図において、Ｊｌはｎ″−型１１１Ｐ基板、１２はｎ型
ＩｎＧａＡｓ光吸収層、１３ａ乃至］、 ３ ｆは本発
明の特徴とするｎ型半渚体層、１４はｌ）＋型半導体領
域、１５に１ｐ型ガードリング領域、Ｊ６は絶縁膜、１
７はｐｊｌｌｌ ’ｔ’ｊ、４ｉ、１８はｎイ１Ｉｌｌ
Ｉｌｆ、 ７Ｊ ％−示す。 才１（Ｂ 才 ２ 図 第３図 ？４ 図
、第２図は既にりｊｌられているイオン化率比拡大方法
の説明しＩ、第３し］１は本発明の実施列を示す断面図
、第４し１はそのエネルギ帯を示す１図である。 図において、Ｊｌはｎ″−型１１１Ｐ基板、１２はｎ型
ＩｎＧａＡｓ光吸収層、１３ａ乃至］、 ３ ｆは本発
明の特徴とするｎ型半渚体層、１４はｌ）＋型半導体領
域、１５に１ｐ型ガードリング領域、Ｊ６は絶縁膜、１
７はｐｊｌｌｌ ’ｔ’ｊ、４ｉ、１８はｎイ１Ｉｌｌ
Ｉｌｆ、 ７Ｊ ％−示す。 才１（Ｂ 才 ２ 図 第３図 ？４ 図
Claims (1)
- 第１導電型のＫｆＪｌ半導体層と、該第１半導体層に接
して、禁制帯幅が該第１半導体層よｐ大であシかつその
厚さ方向の中間の位置において最大となる如く分布する
第１導電型の第２半導体層と、該第２半導体層に接して
、禁制帯幅が核第２半導体層の接触部以下でかつ前記第
１半導体層よシ大である第２導電型の半導体領域とを（
＋ｆｔｉえ、該第２導電型の半導体領域を受光部として
なることを特徴とする半導体受光装置。
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57195519A JPS5984589A (ja) | 1982-11-08 | 1982-11-08 | アバランシフオトダイオード |
| CA000439833A CA1237511A (en) | 1982-11-08 | 1983-10-27 | Avalanche photodiode |
| DE8383306533T DE3379248D1 (en) | 1982-11-08 | 1983-10-27 | Semiconductor device for receiving light and providing an electrical signal |
| EP83306533A EP0108561B1 (en) | 1982-11-08 | 1983-10-27 | Semiconductor device for receiving light and providing an electrical signal |
| KR8305220A KR880000976B1 (en) | 1982-11-08 | 1983-11-03 | Photoreceptive device |
| US06/900,249 US4701773A (en) | 1982-11-08 | 1986-08-25 | Semiconductor device for receiving light |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57195519A JPS5984589A (ja) | 1982-11-08 | 1982-11-08 | アバランシフオトダイオード |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5984589A true JPS5984589A (ja) | 1984-05-16 |
| JPH0433148B2 JPH0433148B2 (ja) | 1992-06-02 |
Family
ID=16342430
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57195519A Granted JPS5984589A (ja) | 1982-11-08 | 1982-11-08 | アバランシフオトダイオード |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4701773A (ja) |
| EP (1) | EP0108561B1 (ja) |
| JP (1) | JPS5984589A (ja) |
| KR (1) | KR880000976B1 (ja) |
| CA (1) | CA1237511A (ja) |
| DE (1) | DE3379248D1 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0234977A (ja) * | 1988-07-25 | 1990-02-05 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 光検出器及びその製造法 |
| EP0594442A2 (en) * | 1992-10-22 | 1994-04-27 | The Furukawa Electric Co., Ltd. | Schottky junction device |
| KR100403824B1 (ko) * | 1996-09-24 | 2004-05-17 | 삼성전자주식회사 | 포토다이오드 디텍터 및 그 제조방법 |
Families Citing this family (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6016474A (ja) * | 1983-07-08 | 1985-01-28 | Nec Corp | ヘテロ多重接合型光検出器 |
| DE3855924T2 (de) * | 1987-08-19 | 1998-01-29 | Nippon Electric Co | Planare Avalanche-Photodiode mit Heterostruktur |
| US4876209A (en) * | 1988-01-06 | 1989-10-24 | U.S.C. | Method of making avalanche photodiode |
| US4912536A (en) * | 1988-04-15 | 1990-03-27 | Northrop Corporation | Charge accumulation and multiplication photodetector |
| JP2763352B2 (ja) * | 1989-11-20 | 1998-06-11 | 富士通株式会社 | 半導体受光素子 |
| US5179431A (en) * | 1989-11-20 | 1993-01-12 | Fujitsu Limited | Semiconductor photodetection device |
| JP3828982B2 (ja) * | 1997-04-14 | 2006-10-04 | 三菱電機株式会社 | 半導体受光素子 |
| AU3951500A (en) * | 1999-04-15 | 2000-11-02 | Trenton G. Coroy | Photodiodes with photoconductive gain enhancement |
| CN102157599B (zh) * | 2010-09-25 | 2013-03-13 | 中国科学院上海微***与信息技术研究所 | 用于雪崩光电二极管的能带递变倍增区结构及其制备方法 |
Family Cites Families (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4254429A (en) * | 1978-07-08 | 1981-03-03 | Shunpei Yamazaki | Hetero junction semiconductor device |
| US4250516A (en) * | 1979-08-06 | 1981-02-10 | Bell Telephone Laboratories, Incorporated | Multistage avalanche photodetector |
| US4353081A (en) * | 1980-01-29 | 1982-10-05 | Bell Telephone Laboratories, Incorporated | Graded bandgap rectifying semiconductor devices |
| US4442444A (en) * | 1980-07-08 | 1984-04-10 | Fujitsu Limited | Avalanche photodiodes |
| US4383269A (en) * | 1980-09-19 | 1983-05-10 | Bell Telephone Laboratories, Incorporated | Graded bandgap photodetector |
| US4390889A (en) * | 1980-10-09 | 1983-06-28 | Bell Telephone Laboratories, Incorporated | Photodiode having an InGaAs layer with an adjacent InGaAsP p-n junction |
| JPS5793585A (en) * | 1980-12-02 | 1982-06-10 | Fujitsu Ltd | Semiconductor photoreceiving element |
| US4473835A (en) * | 1981-06-19 | 1984-09-25 | At&T Bell Laboratories | Long wavelength avalanche photodetector |
| US4486765A (en) * | 1981-12-07 | 1984-12-04 | At&T Bell Laboratories | Avalanche photodetector including means for separating electrons and holes |
| US4476477A (en) * | 1982-02-23 | 1984-10-09 | At&T Bell Laboratories | Graded bandgap multilayer avalanche photodetector with energy step backs |
-
1982
- 1982-11-08 JP JP57195519A patent/JPS5984589A/ja active Granted
-
1983
- 1983-10-27 DE DE8383306533T patent/DE3379248D1/de not_active Expired
- 1983-10-27 CA CA000439833A patent/CA1237511A/en not_active Expired
- 1983-10-27 EP EP83306533A patent/EP0108561B1/en not_active Expired
- 1983-11-03 KR KR8305220A patent/KR880000976B1/ko not_active IP Right Cessation
-
1986
- 1986-08-25 US US06/900,249 patent/US4701773A/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0234977A (ja) * | 1988-07-25 | 1990-02-05 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 光検出器及びその製造法 |
| EP0594442A2 (en) * | 1992-10-22 | 1994-04-27 | The Furukawa Electric Co., Ltd. | Schottky junction device |
| EP0594442A3 (en) * | 1992-10-22 | 1995-03-15 | Furukawa Electric Co Ltd | Schottky junction device. |
| KR100403824B1 (ko) * | 1996-09-24 | 2004-05-17 | 삼성전자주식회사 | 포토다이오드 디텍터 및 그 제조방법 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0433148B2 (ja) | 1992-06-02 |
| EP0108561B1 (en) | 1989-02-22 |
| EP0108561A2 (en) | 1984-05-16 |
| DE3379248D1 (en) | 1989-03-30 |
| EP0108561A3 (en) | 1985-12-04 |
| CA1237511A (en) | 1988-05-31 |
| US4701773A (en) | 1987-10-20 |
| KR880000976B1 (en) | 1988-06-07 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US9818893B2 (en) | Microstructure enhanced absorption photosensitive devices | |
| US10199525B2 (en) | Light-receiving element and optical integrated circuit | |
| WO2011083657A1 (ja) | アバランシェフォトダイオード及びそれを用いた受信機 | |
| JP5090668B2 (ja) | 有効光電流発生能を増大させた量子井戸構造を有する半導体光変調器 | |
| JPS5984589A (ja) | アバランシフオトダイオード | |
| Forrest | Optical detectors: Three contenders: Depending on the application, the photoeonductor, pin diode, or avalanche photodiode may prove the best choice | |
| US5270532A (en) | Traveling-wave photodetector | |
| JP3675223B2 (ja) | アバランシェフォトダイオードとその製造方法 | |
| JPH04111478A (ja) | 受光素子 | |
| JPS62259481A (ja) | 半導体受光装置 | |
| JP7298715B2 (ja) | 受光デバイス | |
| JP2002231992A (ja) | 半導体受光素子 | |
| JP7248146B2 (ja) | 受光デバイスおよびその製造方法 | |
| JPH051629B2 (ja) | ||
| Beling et al. | Advances in photodetectors and optical receivers | |
| JP3739273B2 (ja) | 半導体光検出器 | |
| JPH04342174A (ja) | 半導体受光素子 | |
| JPS59163878A (ja) | 半導体受光装置 | |
| JP3286034B2 (ja) | 半導体受光素子 | |
| JPH0437591B2 (ja) | ||
| JPS60105281A (ja) | 半導体受光装置 | |
| JP2005086028A (ja) | 半導体受光装置 | |
| JP2638445B2 (ja) | 半導体受光素子 | |
| JP2901333B2 (ja) | 能動型波長選択半導体素子 | |
| JP2995751B2 (ja) | 半導体受光素子 |