JPS63124475A - 半導体受光素子 - Google Patents

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、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。

（従来の技術） 近年化合物半導体受光素子は、先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、２０ＧＨｚ
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、）２１巻、　ｐ２６２〜２６３．１９８５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。

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帯波長域では、半導体
受光素子の材料として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１０上にｎ−ＩｎＧａＡｓ４
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Ｐ中領域６を形成し、ＩｎＧａＡｓ４中にｐｎ接
合を形成した後、メサエッチングにより受光部以外のＩ
ｎＧａＡｓを除去している。一方（ｂ）のプレーナ型表
面入射タイプの場合、ｎ−ＩｎＧａＡｓ４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
連続成長した後選択熱拡散によりＩｎＧａＡｓ４中にｐ
ｎ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問題点） ところで上述の二側では、入射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中領域
を設ける必要があり、これは接合面積を大きくする為容
量を増加させていた。

また（ａ）図の様に裏面入射タイプとすると、受光部ｐ
中領域の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し低容量（
即ち高速）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。

（問題点を解決する為の手段） 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特定領域に光吸収層
及びウィンドウ層を含む第１の導電型を呈する低濃度半
導体多層膜構造を有する半導体受光素子に於て、該半導
体基板のうち前記半導体多層膜下にあたる部分のうちの
特定領域の表面近傍及びこれに隣接する表面の露出した
半導体基板の特定領域の表面近傍が第１の導電型の高濃
度領域に、また前記半導体多層膜の特定領域及びこれに
隣接する表面の露出した半導体基板の特定領域の表面近
傍が逆の導電型の高濃度領域になっており、前記逆の導
電型を呈する半導体基板高濃度領域が互いに接していな
い事を特徴とする。

（作用） 本発明は上述の構成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。従
って受光領域以外に余分な接合容量が無（、低容量（即
ち高速）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。

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図の模式図であ
る。本実施例によればまず第２図（ａ）に示す様に、半
絶縁性ＩｎＰ基板１の特定領域にＳｉ＋のイオン注入並
びにアニール工程を施す事によりｎ中領域２を形成する
。続いて気相成長法によりｎ　−ＩｎＰバッファ層（’
−１ｐｍ）３、ｎ−ＩｎＧａＡｓ光吸収層（〜ｌｐｍ）
４、ｎ−ＩｎＰウィンドウ層（〜０．５ｐｍ）５を連続
成長する（同図（ｂ））。ここで光吸収層４は低バイア
スで完全に空乏化する様に、キャリア濃度が２　Ｘ　１
０１５ｃｍ−３程度以下に低濃度化されている。次に同
図（Ｃ）に示す様に半導体多層膜のうちｎ中型を呈する
基板領域２上に位置しない部分中の特定領域を除去し、
半絶縁性ＩｎＰ基板１を露出させる。然る後半導体多層
膜のうちｎ中型を呈する基板領域２上に位置する部分の
一部を含む特定領域、及びこれに隣接して表面を露出し
ている半絶縁性ＩｎＰ基板１の特定領域に、Ｚｎの選択
熱拡散によりｐ中領域６を形成する（同図（ｄ））。こ
の際拡散時間の調節により、半導体多層膜（受光領域）
でのｐｎ接合の位置が光吸収層４とウィンドウ層５の界
面近傍の光吸収層４中に位置するものとする。その後同
図（ｅ）に示す通りＩｎＰ基板のうちｎ中型を呈する領
域２の一部表面が露出する様に、半導体多層膜の特定領
域を除去する。最後にパッシベーション膜９を形成した
後、ＩｎＰ基板のうちｎ中型及びｐ生型を呈する領域部
に各々電極７，８を形成して第１図第２図（０に示すよ
うな素子を得る。

本素子は表面入射タイプでありなからｐ、ｎ電極が、各
々半絶縁性ＩｎＰ基板１中の特定領域に形成されたｐ十
領域、ｎ十領域上に形成されている為、受光領域以外に
余分な接合容量を持たない。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
。

（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単で、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。

【図面の簡単な説明】

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図は本発明による半導体受光素子の製造方
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３図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半絶縁性ＩｎＰ基板、２はｎ十領域、３は
ｎ−−ＩｎＰ、４はｎ−Ｉｎ、ＧａＡｓ、５はｎ−Ｉｎ
Ｐ、６はｐ十領域、７はｎ側電極、８はｎ側電極、９は
パッシベーション第１図 ｈν １；半絶縁性１ｎＰ基板 ８；ｎ側電極 第２図 （ａ）　　　　　　　（ｄ） （ｂ）　　　　　　　（ｅ） （ｃ）　　　　　　　（ｆ）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　半絶縁性半導体基板上の特定領域に光吸収層及びウィ
   ンドウ層を含む第１の導電型を呈する低濃度半導体多層
   膜構造を有し、該半導体基板のうち前記半導体多層膜下
   にあたる部分のうちの特定領域の表面近傍及びこれに隣
   接する表面の露出した半導体基板の特定領域の表面近傍
   が第１の導電型の高濃度領域に、また前記半導体多層膜
   の特定領域及びこれに隣接する表面の露出した半導体基
   板の特定領域の表面近傍が逆の導電型の高濃度領域にな
   っており、これら互いに逆の導電型を呈する高濃度領域
   は互いに接していない事を特徴とする半導体受光素子。