JP2003158290A - フォトダイオード - Google Patents
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- H10F77/124—Active materials comprising only Group III-V materials, e.g. GaAs
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- H10F—INORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
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- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
- Y02E10/544—Solar cells from Group III-V materials
Landscapes
- Light Receiving Elements (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 入射光の光強度の増大に対しても、高速動作
特性を損なうことの端面入射型pinフォトダイオードを
提供する。 【解決手段】 ｎ型およびｐ型のInGaAsPから成る半導
体ｐｎ接合層１４、１５間に真性半導体層１６を有する
積層体を備える端面受光型フォトダイオード１０。真性
半導体層１６による光の吸収領域についての受光端面２
０からの深さ方向への増大を図るべく、吸収層の吸収係
数を制御するために前記真性半導体層１６がInGaAsPか
ら成る。
特性を損なうことの端面入射型pinフォトダイオードを
提供する。 【解決手段】 ｎ型およびｐ型のInGaAsPから成る半導
体ｐｎ接合層１４、１５間に真性半導体層１６を有する
積層体を備える端面受光型フォトダイオード１０。真性
半導体層１６による光の吸収領域についての受光端面２
０からの深さ方向への増大を図るべく、吸収層の吸収係
数を制御するために前記真性半導体層１６がInGaAsPか
ら成る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体からなるｐ
ｎ接合層間に光吸収層として作用する真性半導体層を有
する積層体を備える、いわゆるpinフォトダイオードに
関し、特に、前記積層体の各半導体層を横切る端面を受
光面とする端面入射型フォトダイオードに関する。
ｎ接合層間に光吸収層として作用する真性半導体層を有
する積層体を備える、いわゆるpinフォトダイオードに
関し、特に、前記積層体の各半導体層を横切る端面を受
光面とする端面入射型フォトダイオードに関する。
【０００２】
【従来の技術】ｐｎ接合層間に、光吸収層として作用す
る真性半導体層を有するpinフォトダイオードによれ
ば、ｐｎ接合が比較的低いｐｎ接合電圧を示す場合であ
っても、ｐｎ接合層間に配置された真性半導体層によ
り、比較的広い空乏層幅を得ることができることから、
静電容量の低減を図ることが可能になる。そのため、pi
nフォトダイオードによれば、応答速度が比較的速いフ
ォトダイオードを得ることができる。
る真性半導体層を有するpinフォトダイオードによれ
ば、ｐｎ接合が比較的低いｐｎ接合電圧を示す場合であ
っても、ｐｎ接合層間に配置された真性半導体層によ
り、比較的広い空乏層幅を得ることができることから、
静電容量の低減を図ることが可能になる。そのため、pi
nフォトダイオードによれば、応答速度が比較的速いフ
ォトダイオードを得ることができる。
【０００３】このようなpinフォトダイオードの一つ
に、ｐｎ接合層およびその間の真性半導体層を横切る端
面を受光面とする端面入射型フォトダイオードがある。
に、ｐｎ接合層およびその間の真性半導体層を横切る端
面を受光面とする端面入射型フォトダイオードがある。
【０００４】このような高速動作に適したpinフォトダ
イオードでは、ｐｎ接合層での光の吸収を抑制し、該接
合層間の真性半導体層での光吸収の増大を図るべく、各
ｐ層およびｎ層を構成する半導体材料として、そのバン
ドギャップ波長が吸収の対象となる光の波長よりも小さ
な値を示す半導体材料が選択され、また両ｐｎ層間の真
性半導体層を構成する半導体材料として、そのバンドギ
ャップ波長が前記光の波長よりも大きな値を示す半導体
材料が選択される。さらに、前記したｐｎ接合層および
真性半導体層の各半導体材料は、それらの格子整合性を
も考慮して選択される。
イオードでは、ｐｎ接合層での光の吸収を抑制し、該接
合層間の真性半導体層での光吸収の増大を図るべく、各
ｐ層およびｎ層を構成する半導体材料として、そのバン
ドギャップ波長が吸収の対象となる光の波長よりも小さ
な値を示す半導体材料が選択され、また両ｐｎ層間の真
性半導体層を構成する半導体材料として、そのバンドギ
ャップ波長が前記光の波長よりも大きな値を示す半導体
材料が選択される。さらに、前記したｐｎ接合層および
真性半導体層の各半導体材料は、それらの格子整合性を
も考慮して選択される。
【０００５】従来の端面入射型pinフォトダイオードで
は、前記したような条件の下で、ｐｎ接合層としてInGa
AsPまたはInPが用いられ、また真性半導体層としてInGa
Asが用いられていた。このような真性半導体層のInGaAs
としては、より具体的には、In０．５３Ga０．４７Asで
示されるInGaAsであり、そのバンドギャップ波長は約
１．６５μｍであり、１．３μｍの光に関しても１．５
５μｍの光に関しても１０４／ｃｍ程度以上の吸収率を
示す。
は、前記したような条件の下で、ｐｎ接合層としてInGa
AsPまたはInPが用いられ、また真性半導体層としてInGa
Asが用いられていた。このような真性半導体層のInGaAs
としては、より具体的には、In０．５３Ga０．４７Asで
示されるInGaAsであり、そのバンドギャップ波長は約
１．６５μｍであり、１．３μｍの光に関しても１．５
５μｍの光に関しても１０４／ｃｍ程度以上の吸収率を
示す。
【０００６】ところで、前記真性半導体層すなわち光吸
収層での光の吸収率が大きいと、比較的強い入射光が受
光面に入射したとき、入射端面近傍で空乏層領域での内
部電界を打ち消す多量のキャリア対が集中的に生じるこ
とになる。このような入射端面近傍での集中的なキャリ
ア対の発生は、前記空乏層領域での内部電界を局部的に
消失させあるいは低減させることから、高速動作の上
で、不利である。
収層での光の吸収率が大きいと、比較的強い入射光が受
光面に入射したとき、入射端面近傍で空乏層領域での内
部電界を打ち消す多量のキャリア対が集中的に生じるこ
とになる。このような入射端面近傍での集中的なキャリ
ア対の発生は、前記空乏層領域での内部電界を局部的に
消失させあるいは低減させることから、高速動作の上
で、不利である。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】そこで、入射端面近傍
での多量のキャリア対の集中的な発生を防止し、これに
より確実な高速動作を可能とするために、前記光吸収層
の吸収率の低減を図ることが考えられる。そのために、
光吸収層を構成するInGaAsの組成比を変え、これによ
り、そのバンドギャップ波長の低減を図ることが考えら
れる。しかしながら、InGaAsの組成比を代えて、これに
所望のバンドギャップ波長を与えようとすると、それぞ
れがInGaAsPからなるｐｎの両接合層と、その間の光吸
収層すなわち真性半導体層との間の格子定数に、大きな
不整合が生じ、良好なフォトダイオードを得ることはで
きなかった。
での多量のキャリア対の集中的な発生を防止し、これに
より確実な高速動作を可能とするために、前記光吸収層
の吸収率の低減を図ることが考えられる。そのために、
光吸収層を構成するInGaAsの組成比を変え、これによ
り、そのバンドギャップ波長の低減を図ることが考えら
れる。しかしながら、InGaAsの組成比を代えて、これに
所望のバンドギャップ波長を与えようとすると、それぞ
れがInGaAsPからなるｐｎの両接合層と、その間の光吸
収層すなわち真性半導体層との間の格子定数に、大きな
不整合が生じ、良好なフォトダイオードを得ることはで
きなかった。
【０００８】そこで、本発明の目的は、入射光の光強度
の増大に対しても、高速動作特性を損なうことの端面入
射型pinフォトダイオードを提供することにある。
の増大に対しても、高速動作特性を損なうことの端面入
射型pinフォトダイオードを提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明は、前記した目的
を達成するために、次の構成を採用する。 〈構成〉本発明は、ｎ型およびｐ型のInGaAsPから成る
半導体ｐｎ接合層間に真性半導体層を有する積層体を備
え、該積層体の前記各積層を横切る端面を受光面とする
フォトダイオードであって、前記真性半導体層による光
の吸収領域についての前記受光端面からの深さ方向への
増大を図るべく、前記真性半導体層がInGaAsPから成る
ことを特徴とする。
を達成するために、次の構成を採用する。 〈構成〉本発明は、ｎ型およびｐ型のInGaAsPから成る
半導体ｐｎ接合層間に真性半導体層を有する積層体を備
え、該積層体の前記各積層を横切る端面を受光面とする
フォトダイオードであって、前記真性半導体層による光
の吸収領域についての前記受光端面からの深さ方向への
増大を図るべく、前記真性半導体層がInGaAsPから成る
ことを特徴とする。
【００１０】前記真性半導体層は、前記ｐｎ接合層と同
一成分であるInGaAsPからなり、III族元素中のＩｎの組
成比（ｘ）およびＶ族元素中のＡｓの組成比（ｙ）を適
切に選択することにより、ｐｎ接合層との間に格子定数
の実質的な不整合をもたらすことなく吸収対象となる光
を好適に吸収し得るように、従来のInGaAsからなる吸収
層が示すバンドギャップ波長よりも適正なバンドギャッ
プ波長を示すバンドギャップ波長を前記光吸収層で実現
することができる。これにより、前記真性半導体層から
なる光吸収層における吸収率を、１０４〜１０５／ｃｍ
程度であった従来の値を、例えば２５００／ｃｍという
従来に比較して低い値に設定することができる。
一成分であるInGaAsPからなり、III族元素中のＩｎの組
成比（ｘ）およびＶ族元素中のＡｓの組成比（ｙ）を適
切に選択することにより、ｐｎ接合層との間に格子定数
の実質的な不整合をもたらすことなく吸収対象となる光
を好適に吸収し得るように、従来のInGaAsからなる吸収
層が示すバンドギャップ波長よりも適正なバンドギャッ
プ波長を示すバンドギャップ波長を前記光吸収層で実現
することができる。これにより、前記真性半導体層から
なる光吸収層における吸収率を、１０４〜１０５／ｃｍ
程度であった従来の値を、例えば２５００／ｃｍという
従来に比較して低い値に設定することができる。
【００１１】この吸収率の低下により、前記光吸収層の
前記受光面に入射する入射光は、前記受光端面すなわち
入射端面近傍で集中的に吸収されることはなく、従来に
比較して前記受光端面から深い位置まで入射することか
ら、前記光吸収層での従来よりも深い位置での光吸収が
可能となり、そのため、前記光吸収層での光吸収領域が
前記受光端面から深さ方向へ、実質的に増大する。その
結果、比較的強い光が前記受光面に入射すると、この入
射光は、従来のように入射端面近傍で集中的に吸収され
ることなく、前記光吸収層の前記受光端面からの深さ方
向へ分散されて吸収される。
前記受光面に入射する入射光は、前記受光端面すなわち
入射端面近傍で集中的に吸収されることはなく、従来に
比較して前記受光端面から深い位置まで入射することか
ら、前記光吸収層での従来よりも深い位置での光吸収が
可能となり、そのため、前記光吸収層での光吸収領域が
前記受光端面から深さ方向へ、実質的に増大する。その
結果、比較的強い光が前記受光面に入射すると、この入
射光は、従来のように入射端面近傍で集中的に吸収され
ることなく、前記光吸収層の前記受光端面からの深さ方
向へ分散されて吸収される。
【００１２】従って、本発明によれば、前記受光端面に
たとえ強い入射光が入射しても、前記受光端面近傍で、
空乏層領域での内部電界を部分的に打ち消すほどに多量
のキャリア対が集中的に生じることはなく、これにより
高速動作機能が損なわれることがないことから、従来に
比較して高速動作性能の向上を図ることが可能になる。
たとえ強い入射光が入射しても、前記受光端面近傍で、
空乏層領域での内部電界を部分的に打ち消すほどに多量
のキャリア対が集中的に生じることはなく、これにより
高速動作機能が損なわれることがないことから、従来に
比較して高速動作性能の向上を図ることが可能になる。
【００１３】前記真性半導体層のInGaAsPにおけるIII族
元素中のＩｎの組成比をｘで表し、またＶ族元素中のＡ
ｓの組成比をｙで表すと、前記真性半導体層を構成する
半導体材料は、InｘGa１−ｘAsｙP１−ｙで表される。
前記した表記方法によれば、前記真性半導体層として、
例えば、前記ｘの値を約０．５８９とし、また前記ｙの
値を約０．８６３とするInGaAsPを用いることができ
る。また、前記ｘの値を約０．５８６とし、前記ｙの値
を約０．８８７とするInGaAsPを用いることができる。
元素中のＩｎの組成比をｘで表し、またＶ族元素中のＡ
ｓの組成比をｙで表すと、前記真性半導体層を構成する
半導体材料は、InｘGa１−ｘAsｙP１−ｙで表される。
前記した表記方法によれば、前記真性半導体層として、
例えば、前記ｘの値を約０．５８９とし、また前記ｙの
値を約０．８６３とするInGaAsPを用いることができ
る。また、前記ｘの値を約０．５８６とし、前記ｙの値
を約０．８８７とするInGaAsPを用いることができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】以下、本発明を図示の実施の形態
について詳細に説明する。 〈具体例〉図１は、本発明に係るフォトダイオードの具
体例を概略的に示す。本発明に係るフォトダイオード１
０は、図１に示されているように、半導体基板１１上に
形成される下方クラッド層１２および該下方クラッド層
上にこれから間隔をおいて形成される上方クラッド層１
３と、両クラッド層１２および１３間に配置されるガイ
ド層１４、１５および両ガイド層１４および１５間に配
置される真性半導体層１６とを備える。
について詳細に説明する。 〈具体例〉図１は、本発明に係るフォトダイオードの具
体例を概略的に示す。本発明に係るフォトダイオード１
０は、図１に示されているように、半導体基板１１上に
形成される下方クラッド層１２および該下方クラッド層
上にこれから間隔をおいて形成される上方クラッド層１
３と、両クラッド層１２および１３間に配置されるガイ
ド層１４、１５および両ガイド層１４および１５間に配
置される真性半導体層１６とを備える。
【００１５】半導体基板１１として、従来におけると同
様な、例えば鉄（Fe）をドーパントとして添加されたIn
Ｐ基板を用いることができる。半導体基板１１上の下方
クラッド層１２は、例えば従来よく知られているよう
に、０．５μｍの厚さ寸法を有するｎ型InＰで形成され
ており、そのキャリア密度は、例えば、１０１９個／ｃ
ｍ３である。
様な、例えば鉄（Fe）をドーパントとして添加されたIn
Ｐ基板を用いることができる。半導体基板１１上の下方
クラッド層１２は、例えば従来よく知られているよう
に、０．５μｍの厚さ寸法を有するｎ型InＰで形成され
ており、そのキャリア密度は、例えば、１０１９個／ｃ
ｍ３である。
【００１６】各半導体層１４、１５および１６は、下方
クラッド層１２の上に積層されており、該下方クラッド
層上の各半導体層１４、１５および１６は、InｘGa
１−ｘAs ｙP１−ｙで表される化合物半導体で構成され
ている。ここで、ｘは、III族元素であるインジゥム（I
n）およびガリゥム（Ga）中のインジゥム（In）の組成
比を示し、ｙは、Ｖ族元素である砒素（As）およびリン
（Ｐ）中の砒素（As）の組成比を示す。
クラッド層１２の上に積層されており、該下方クラッド
層上の各半導体層１４、１５および１６は、InｘGa
１−ｘAs ｙP１−ｙで表される化合物半導体で構成され
ている。ここで、ｘは、III族元素であるインジゥム（I
n）およびガリゥム（Ga）中のインジゥム（In）の組成
比を示し、ｙは、Ｖ族元素である砒素（As）およびリン
（Ｐ）中の砒素（As）の組成比を示す。
【００１７】前記した表記方法によれば、前記したｎ型
およびｐ型の各半導体層１４および１５の各組成比は、
ｘ＝０．８８およびｙ＝０．２６で示されることから、
ｎ型およびｐ型の各半導体層１４および１５は、それぞ
れ、In０．８８Ga０．１２As ０．２６P０．７４で表示
され、それぞれが０．８μｍの厚さ寸法を有し、また
１．１μｍのバンドギャップ波長を示す。また、両半導
体層１４および１５のうち、ｎ型半導体層１４には、ド
ナーとして、例えばシリコン（Si）が５×１０１７個／
ｃｍ３で添加され、ｐ型半導体層１５には、アクセプタ
として、例えば亜鉛（Zn）が５×１０１７個／ｃｍ３で
添加されている。
およびｐ型の各半導体層１４および１５の各組成比は、
ｘ＝０．８８およびｙ＝０．２６で示されることから、
ｎ型およびｐ型の各半導体層１４および１５は、それぞ
れ、In０．８８Ga０．１２As ０．２６P０．７４で表示
され、それぞれが０．８μｍの厚さ寸法を有し、また
１．１μｍのバンドギャップ波長を示す。また、両半導
体層１４および１５のうち、ｎ型半導体層１４には、ド
ナーとして、例えばシリコン（Si）が５×１０１７個／
ｃｍ３で添加され、ｐ型半導体層１５には、アクセプタ
として、例えば亜鉛（Zn）が５×１０１７個／ｃｍ３で
添加されている。
【００１８】両半導体層１４および１５間に配置される
真性半導体層１６は、InｘGa１−ｘAsｙP１−ｙで表さ
れる両半導体層１４および１５と同様な化合物半導体で
構成されている。
真性半導体層１６は、InｘGa１−ｘAsｙP１−ｙで表さ
れる両半導体層１４および１５と同様な化合物半導体で
構成されている。
【００１９】取り扱う光の波長が１．５５μｍであると
き、この波長の光を効率的に吸収できるように、たとえ
ば１．６０μｍのバンドギャップ波長を示すように、ｘ
＝０．５８６およびｙ＝０．８８７で示される真性半導
体In０．５８６Ga０．４１４As０．８８７P０．１１３
で真性半導体層１６が形成される。
き、この波長の光を効率的に吸収できるように、たとえ
ば１．６０μｍのバンドギャップ波長を示すように、ｘ
＝０．５８６およびｙ＝０．８８７で示される真性半導
体In０．５８６Ga０．４１４As０．８８７P０．１１３
で真性半導体層１６が形成される。
【００２０】また、１．５８μｍのバンドギャップ波長
を示す真性半導体層１６は、In０． ５９８Ga０．４０２
As０．８６３P０．１３７で構成することができる。
を示す真性半導体層１６は、In０． ５９８Ga０．４０２
As０．８６３P０．１３７で構成することができる。
【００２１】下方クラッド層１２上のｎ型半導体層１４
から露出する両側方部分には、従来よく知られた一対の
下方電極１７が形成されている。上方クラッド層１３
は、従来よく知られているように例えば０．４μｍの厚
さ寸法を有するｐ型InＰからなり、そのキャリア密度
は、例えば、１０１８個／ｃｍ３である。
から露出する両側方部分には、従来よく知られた一対の
下方電極１７が形成されている。上方クラッド層１３
は、従来よく知られているように例えば０．４μｍの厚
さ寸法を有するｐ型InＰからなり、そのキャリア密度
は、例えば、１０１８個／ｃｍ３である。
【００２２】上方クラッド層１３上には、従来よく知ら
れているように、例えば０．３μｍの厚さ寸法を有し、
かつ１×１０１９個／ｃｍ３のキャリア密度を有するｐ
型InGaAs層からなるコンタクト層１８が形成され、該コ
ンタクト層を介して、上方電極１９が形成されている。
コンタクト層１８は、従来よく知られているように、上
方クラッド層１３と上方電極１９と間でのオーミック接
触を可能とする。
れているように、例えば０．３μｍの厚さ寸法を有し、
かつ１×１０１９個／ｃｍ３のキャリア密度を有するｐ
型InGaAs層からなるコンタクト層１８が形成され、該コ
ンタクト層を介して、上方電極１９が形成されている。
コンタクト層１８は、従来よく知られているように、上
方クラッド層１３と上方電極１９と間でのオーミック接
触を可能とする。
【００２３】InGaAsPからなる各半導体層１４、１５お
よび１６を挟む一対のクラッド層１２および１３は、In
GaAsPに比較して低い屈折率を示し、InGaAsP層１４、１
５および１６内の光を光学的に封じ込める作用をなす。
よび１６を挟む一対のクラッド層１２および１３は、In
GaAsPに比較して低い屈折率を示し、InGaAsP層１４、１
５および１６内の光を光学的に封じ込める作用をなす。
【００２４】図示の例では、各半導体層１４、１５およ
び１６を含む積層体１４〜１６および１８の前端面に、
入射光を受ける受光面２０が規定され、この受光面２０
には、必要に応じて反射防止膜が設けられる。また、前
記積層体の背面には、下方クラッド層１２と上方電極１
９との間を充填するための例えばポリイミドのような電
気絶縁体からなるスペーサ２１が配置されている。
び１６を含む積層体１４〜１６および１８の前端面に、
入射光を受ける受光面２０が規定され、この受光面２０
には、必要に応じて反射防止膜が設けられる。また、前
記積層体の背面には、下方クラッド層１２と上方電極１
９との間を充填するための例えばポリイミドのような電
気絶縁体からなるスペーサ２１が配置されている。
【００２５】前記した各半導体層１２〜１６および１８
は、従来よく知られた減圧ＭＯＣＶＤ法により、形成す
ることができる。
は、従来よく知られた減圧ＭＯＣＶＤ法により、形成す
ることができる。
【００２６】フォトダイオード１０では、上方電極１９
および下方電極１７との間に直流の逆バイアス電源２２
が接続され、この逆バイアス状態で使用される。前記受
光面２０に、例えば１．５５μｍの波長を有する光が入
射すると、この入射光は、主として真性半導体層１６で
吸収される。この光の吸収により発生する電子および正
孔のキャリア対は、ｎ型半導体層１４およびｐ型半導体
層１５間の接合電界により加速されて、電子は上方クラ
ッド層１３へ向けて流れ、正孔は下方クラッド層１２へ
向けて流れることから、前記入射光の強度に応じた電流
が、フォトダイオード１０の両電極１７および１９間か
ら取り出される。
および下方電極１７との間に直流の逆バイアス電源２２
が接続され、この逆バイアス状態で使用される。前記受
光面２０に、例えば１．５５μｍの波長を有する光が入
射すると、この入射光は、主として真性半導体層１６で
吸収される。この光の吸収により発生する電子および正
孔のキャリア対は、ｎ型半導体層１４およびｐ型半導体
層１５間の接合電界により加速されて、電子は上方クラ
ッド層１３へ向けて流れ、正孔は下方クラッド層１２へ
向けて流れることから、前記入射光の強度に応じた電流
が、フォトダイオード１０の両電極１７および１９間か
ら取り出される。
【００２７】本発明に係る前記フォトダイオード１０で
は、ｎ型半導体層１４およびｐ型半導体層１５間の真性
半導体層１６が、両接合層１４および１５と同一組成か
らなる化合物半導体であるInｘGa１−ｘAsｙP１−ｙInG
aAsPからなる。そのため、インジゥム（In）の組成比ｘ
および砒素（As）の組成比ｙをそれぞれ適正に選択する
ことにより、両接合層１４および１５間の真性半導体層
１６に、前記両接合層１４および１５のそれぞれの格子
定数との間に大きな不整合を生じさせることなく、InGa
Asからなる従来の真性半導体層のバンドギャップ波長に
比較して大きな、適正なバンドギャップ波長を設定する
ことができる。
は、ｎ型半導体層１４およびｐ型半導体層１５間の真性
半導体層１６が、両接合層１４および１５と同一組成か
らなる化合物半導体であるInｘGa１−ｘAsｙP１−ｙInG
aAsPからなる。そのため、インジゥム（In）の組成比ｘ
および砒素（As）の組成比ｙをそれぞれ適正に選択する
ことにより、両接合層１４および１５間の真性半導体層
１６に、前記両接合層１４および１５のそれぞれの格子
定数との間に大きな不整合を生じさせることなく、InGa
Asからなる従来の真性半導体層のバンドギャップ波長に
比較して大きな、適正なバンドギャップ波長を設定する
ことができる。
【００２８】例えば１．５５μｍの光に関して、InGaAs
からなる従来の真性半導体層のバンドギャップ波長は、
１．６５μｍに設定されていたが、これに対し、本発明
によれば、例えばIn０．５８６Ga０．４１４As
０．８８７P０．１１３を用いることにより１．６０μ
ｍのバンドギャップ波長を示す真性半導体層１６を形成
することができる。また、これに代えて、In０．５９８
Ga０．４０２As０．８６３P０ ．１３７を用いることに
より、１．５８μｍのバンドギャップ波長を示す真性半
導体層１６を形成することができる。
からなる従来の真性半導体層のバンドギャップ波長は、
１．６５μｍに設定されていたが、これに対し、本発明
によれば、例えばIn０．５８６Ga０．４１４As
０．８８７P０．１１３を用いることにより１．６０μ
ｍのバンドギャップ波長を示す真性半導体層１６を形成
することができる。また、これに代えて、In０．５９８
Ga０．４０２As０．８６３P０ ．１３７を用いることに
より、１．５８μｍのバンドギャップ波長を示す真性半
導体層１６を形成することができる。
【００２９】これらの真性半導体層１６によれば、例え
ば１．５５μｍの光に対して約２５００／ｃｍという、
従来に比較して低い値を示す吸収係数を実現することが
できる。前記した吸収係数の低減により、受光面２０か
ら真性半導体層１６の端面に入射する光は、端面より例
えば数μｍという浅い領域で集中的に吸収されることは
なく、これよりも深い領域への光の侵入が許されること
から、真性半導体層１６による受光面２０からの実質的
な光吸収領域の深さ寸法が増大する。
ば１．５５μｍの光に対して約２５００／ｃｍという、
従来に比較して低い値を示す吸収係数を実現することが
できる。前記した吸収係数の低減により、受光面２０か
ら真性半導体層１６の端面に入射する光は、端面より例
えば数μｍという浅い領域で集中的に吸収されることは
なく、これよりも深い領域への光の侵入が許されること
から、真性半導体層１６による受光面２０からの実質的
な光吸収領域の深さ寸法が増大する。
【００３０】この光吸収領域の深さ寸法の増大により、
受光面２０から真性半導体層すなわち光吸収層１６に入
射する光は、該光吸収層で受光面２０からの深さ方向へ
分散されて吸収される。
受光面２０から真性半導体層すなわち光吸収層１６に入
射する光は、該光吸収層で受光面２０からの深さ方向へ
分散されて吸収される。
【００３１】従って、本発明に係るフォトダイオード１
０によれば、受光端面である受光面２０にたとえ強い入
射光が入射しても、前記受光面２０の近傍で、真性半導
体層１６内の空乏層領域での内部電界を部分的に打ち消
すほどに多量のキャリア対が集中的に生じることはな
く、これにより、従来に比較して強い光強度を有する光
を直線性に優れた変換特性で電気信号に変換することが
でき、また従来に比較して高速動作性能の向上を図るこ
とが可能になることから、より高い周波数の光信号に対
して確実な光電変換動作を得ることが可能になる。
０によれば、受光端面である受光面２０にたとえ強い入
射光が入射しても、前記受光面２０の近傍で、真性半導
体層１６内の空乏層領域での内部電界を部分的に打ち消
すほどに多量のキャリア対が集中的に生じることはな
く、これにより、従来に比較して強い光強度を有する光
を直線性に優れた変換特性で電気信号に変換することが
でき、また従来に比較して高速動作性能の向上を図るこ
とが可能になることから、より高い周波数の光信号に対
して確実な光電変換動作を得ることが可能になる。
【００３２】前記したところでは、１．５５μｍの光を
取り扱うフォトダイオードの例について、真性半導体層
のバンドギャップ波長を１．５μｍあるいは１．６μｍ
に設定する例を示したが、受光面に入射する光の波長あ
るいは最大入力光の強度等の仕様に応じて、真性半導体
層１６による光吸収係数がほぼ２５００／ｃｍとなるよ
うに、真性半導体層すなわち光吸収層１６のバンドギャ
ップ波長を適宜選択することができる。
取り扱うフォトダイオードの例について、真性半導体層
のバンドギャップ波長を１．５μｍあるいは１．６μｍ
に設定する例を示したが、受光面に入射する光の波長あ
るいは最大入力光の強度等の仕様に応じて、真性半導体
層１６による光吸収係数がほぼ２５００／ｃｍとなるよ
うに、真性半導体層すなわち光吸収層１６のバンドギャ
ップ波長を適宜選択することができる。
【００３３】
【発明の効果】本発明に係る端面入射型pinフォトダイ
オードによれば、前記したように、ｎ型およびｐ型のIn
GaAsPからなるｐｎ接合層間の真性半導体層が前記接合
層と格子整合性に優れたInGaAsPからなり、前記した格
子整合性を損なうことなく前記真性半導体層で構成され
る光吸収層における光吸収領域を受光端面からの深さ方
向へ増大させるべく、そのバンドギャップ波長を適正に
設定することができることから、その高速動作特性を高
めることができる。
オードによれば、前記したように、ｎ型およびｐ型のIn
GaAsPからなるｐｎ接合層間の真性半導体層が前記接合
層と格子整合性に優れたInGaAsPからなり、前記した格
子整合性を損なうことなく前記真性半導体層で構成され
る光吸収層における光吸収領域を受光端面からの深さ方
向へ増大させるべく、そのバンドギャップ波長を適正に
設定することができることから、その高速動作特性を高
めることができる。
【図１】本発明に係る端面入射型pinフォトダイオード
を概略的に示す斜視図である。
を概略的に示す斜視図である。
１０ フォトダイオード
１１ 半導体基板
１２、１３ クラッド層
１４、１５ ガイド層（ｎ型半導体層、ｐ型半導体層）
１６ 光吸収層（真性半導体層）
Claims (4)
- 【請求項１】 ｎ型およびｐ型のInGaAsPから成る半導
体ｐｎ接合層間に真性半導体層を有する積層体を備え、
該積層体の前記各積層を横切る端面を受光面とするフォ
トダイオードであって、前記真性半導体層による光の吸
収領域についての前記受光端面からの深さ方向への増大
を図るべく、前記真性半導体層がInGaAsPから成ること
を特徴とするフォトダイオード。 - 【請求項２】 前記真性半導体層における光吸収率は、
取り扱う波長の光に関して約２５００／ｃｍである請求
項１記載のフォトダイオード。 - 【請求項３】 前記真性半導体層の前記InGaAsPにおけ
るIII族元素中のＩｎの組成比は約０．５８９であり、
またＶ族元素中のＡｓの組成比は約０．８６３であるこ
とを特徴とする請求項１記載のフォトダイオード。 - 【請求項４】 前記真性半導体層の前記InGaAsPにおけ
るIII族元素中のＩｎの組成比は約０．５８６であり、
Ｖ族元素中のＡｓの組成比は約０．８８７であることを
特徴とする請求項１記載のフォトダイオード。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001359225A JP2003158290A (ja) | 2001-11-26 | 2001-11-26 | フォトダイオード |
| US10/252,711 US20030098475A1 (en) | 2001-11-26 | 2002-09-24 | Photodiode of end face incident type |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001359225A JP2003158290A (ja) | 2001-11-26 | 2001-11-26 | フォトダイオード |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003158290A true JP2003158290A (ja) | 2003-05-30 |
Family
ID=19170271
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001359225A Pending JP2003158290A (ja) | 2001-11-26 | 2001-11-26 | フォトダイオード |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20030098475A1 (ja) |
| JP (1) | JP2003158290A (ja) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20050195318A1 (en) * | 2003-02-07 | 2005-09-08 | Takahiro Komatsu | Organic information reading unit and information reading device using the same |
| JP4096877B2 (ja) * | 2003-02-07 | 2008-06-04 | 松下電器産業株式会社 | 情報読み取り素子及びそれを用いた情報読み取り装置 |
| JP2005032793A (ja) * | 2003-07-08 | 2005-02-03 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 有機光電変換素子 |
| JP2005032852A (ja) * | 2003-07-09 | 2005-02-03 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 有機光電変換素子 |
| JP4318981B2 (ja) * | 2003-07-29 | 2009-08-26 | 三菱電機株式会社 | 導波路型受光素子 |
| US7037739B2 (en) * | 2004-01-06 | 2006-05-02 | Korea Institute Of Science And Technology | Fabrication method of an epilayer structure InGaAsP/InP ridge waveguide phase modulator with high phase modulation efficiency |
| EP1730795A2 (en) * | 2004-03-31 | 2006-12-13 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Organic photoelectric conversion element utilizing an inorganic buffer layer placed between an electrode and the active material |
-
2001
- 2001-11-26 JP JP2001359225A patent/JP2003158290A/ja active Pending
-
2002
- 2002-09-24 US US10/252,711 patent/US20030098475A1/en not_active Abandoned
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US20030098475A1 (en) | 2003-05-29 |
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|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20070821 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20080401 |