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JPH04116977A - Semiconductor photodetector - Google Patents

Semiconductor photodetector

Info

Publication number
JPH04116977A
JPH04116977A JP2238641A JP23864190A JPH04116977A JP H04116977 A JPH04116977 A JP H04116977A JP 2238641 A JP2238641 A JP 2238641A JP 23864190 A JP23864190 A JP 23864190A JP H04116977 A JPH04116977 A JP H04116977A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
light
absorption layer
layer
light absorption
semiconductor substrate
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.)
Pending
Application number
JP2238641A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yuji Takada
裕司 高田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fujitsu Ltd filed Critical Fujitsu Ltd
Priority to JP2238641A priority Critical patent/JPH04116977A/en
Publication of JPH04116977A publication Critical patent/JPH04116977A/en
Pending legal-status Critical Current

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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。
(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 〔概要〕 高速光通信において、専ら高速応答性が要求される受信
装置に用いられる半導体受光素子に関し、高感度かつ高
速の応答性をもつ半導体受光素子の実現を目的とし、 (1)第一導電型の半導体基板の第一の表面上に設けら
れた光吸収層と、該光吸収層上に設けられた第二導電型
の8層と、該第二導電型の層上に形成された第一の電極
と、上記半導体基板の第一の表面とは反対側の第二の表
面に設けられた第二の電極と、上記半導体基板の第一の
表面上であって当該第一の表面上方からの入射光の光路
上に位置する上記光吸収層を欠く位置に設けられた入射
光窓と、上記半導体基板の第二の表面から上記光吸収層
の間に形成され、入射光を上記第二導電型の層面下の上
記光吸収層へ90度より小さい所定の角度をもって反射
する反射鏡とを有することを特徴とする半導体受光素子
、および、 〔2]および上記(1)の半導体受光素子において、半
導体基板の第二の表面に異方性エツチングにより形成さ
れた溝の面を反射鏡面とすることを特徴とする半導体受
光素子とを提供するものである。
[Detailed Description of the Invention] [Summary] In high-speed optical communications, the present invention aims to realize a semiconductor light-receiving element with high sensitivity and high-speed response, which is used in a receiving device that exclusively requires high-speed response. (1) a light absorption layer provided on the first surface of the semiconductor substrate of the first conductivity type, eight layers of the second conductivity type provided on the light absorption layer, and a light absorption layer provided on the first surface of the semiconductor substrate of the first conductivity type; a first electrode formed on the layer; a second electrode provided on a second surface of the semiconductor substrate opposite to the first surface; and a second electrode provided on the first surface of the semiconductor substrate. an incident light window provided at a position lacking the light absorption layer, which is located on the optical path of the incident light from above the first surface; and an incident light window formed between the second surface of the semiconductor substrate and the light absorption layer. and a reflecting mirror that reflects incident light at a predetermined angle smaller than 90 degrees to the light absorption layer below the layer surface of the second conductivity type, and [2] and the above. The present invention provides a semiconductor light-receiving device according to (1), characterized in that the surface of the groove formed by anisotropic etching on the second surface of the semiconductor substrate is a reflective mirror surface.

〔産業上の利用分野〕[Industrial application field]

本発明は、高速光通信において、高速応答性を有しかつ
高感度の半導体受光素子に関する。
The present invention relates to a semiconductor light-receiving element that has high-speed response and high sensitivity in high-speed optical communications.

近年の光ファイバーを用いた光通信の高速化、伝送区間
の長距離化にともない、高速変調された微弱な光信号の
受信装置が必要となる。このため、受光素子として高感
度かつ高速の応答性をもつ半導体受光ダイオードの実現
が強く要望されている。
In recent years, as optical communications using optical fibers have become faster and transmission distances have become longer, a receiver for receiving weak optical signals modulated at high speed has become necessary. For this reason, there is a strong demand for the realization of a semiconductor photodetector diode that has high sensitivity and high-speed response as a photodetector.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

従来の技術を第5図を用いて説明する。第5図は従来例
断面図であり、従来の半導体受光素子(pinダイオー
ド)を示しているa  n−1nP半導体基板23上に
n−1nGaAs光吸収層24とp−1nP層25と入
射光用窓27^がこの順に形成されている。光の入射面
の電極26は入射光用窓27Aの周辺にリング状に形成
され、他の電極22はn−1nP半導体基板23の反対
側の表面21に積層された電極材料によって形成される
The conventional technique will be explained using FIG. 5. FIG. 5 is a cross-sectional view of a conventional example, showing a conventional semiconductor light-receiving element (pin diode).On an n-1nP semiconductor substrate 23, an n-1nGaAs light absorption layer 24 and a p-1nP layer 25 are used for incident light. The windows 27^ are formed in this order. The electrode 26 on the light incident surface is formed in a ring shape around the incident light window 27A, and the other electrode 22 is formed of an electrode material laminated on the opposite surface 21 of the n-1nP semiconductor substrate 23.

入射光30は、入射光窓27^を通して垂直に入射し、
その下のp−1nf’S1域25を透過してn−1nG
aAs光吸収層24に達し、その層を透過する間に一部
が吸収され電流として検出される。
The incident light 30 enters perpendicularly through the incident light window 27^,
It passes through the p-1nf'S1 region 25 below it and n-1nG
The light reaches the aAs light absorption layer 24, and while passing through that layer, a part of the light is absorbed and detected as a current.

受光ダイオードの感度を向上するためには、入射光30
が光吸収層24で充分に吸収されることが必要である。
In order to improve the sensitivity of the photodiode, the incident light 30
It is necessary that the light be sufficiently absorbed by the light absorption layer 24.

このため、光吸収層24を厚くする必要がある。しかし
、光吸収層は一゛般に誘電率の大きな半導体材料から作
られているから、光吸収層を厚くすると接合容量が増加
する結果、応答性は劣化する。従って、応答性を良くす
るには光吸収層を薄くしなければならない。
Therefore, it is necessary to make the light absorption layer 24 thick. However, since the light absorption layer is generally made of a semiconductor material with a high dielectric constant, increasing the thickness of the light absorption layer increases the junction capacitance, and as a result, the responsiveness deteriorates. Therefore, in order to improve responsiveness, the light absorption layer must be made thinner.

また、かかる応答性の劣化を避けるため、−旦光吸収層
を透過した入射光をn−1nP半導体基板23の裏面2
1から、または光吸収層24とn−1nP半導体基板2
3の裏面21との間に設けられた超格子構造から反射さ
せ、再び光吸収層24にかえし吸収させることにより、
光吸収層を厚(することなく光吸収量を増大する技術も
考えられている。
In addition, in order to avoid such deterioration of responsiveness, the incident light that has passed through the light absorption layer is transferred to the back surface of the n-1nP semiconductor substrate 23.
1 or the light absorption layer 24 and the n-1nP semiconductor substrate 2
By reflecting it from the superlattice structure provided between the back surface 21 of 3 and absorbing it again into the light absorption layer 24,
Techniques are also being considered to increase the amount of light absorption without increasing the thickness of the light absorption layer.

しかしこの技術においては、光は膜厚方向に単に往復す
るだけであるから、応答性を良くするために薄い光吸収
層を使用して光吸収率が低下した場合に、十分な改善と
はならなかった。
However, with this technology, the light simply travels back and forth in the direction of the film thickness, so if a thin light absorption layer is used to improve responsiveness, and the light absorption rate decreases, there will not be a sufficient improvement. There wasn't.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problem to be solved by the invention]

前述した従来法によると、感度の向上は吸収層を厚くす
ることで得ているため、応答性の劣化は免れ得ない、ま
た、透過光を反射させて再び吸収する方法に依っても吸
収層における光の走行距離の増加は高々2倍でしかなく
、特に高速応答を必要とするため吸収層を薄くする場合
には、量子効率が小さく、このため感度の低下を避ける
ことができなかった。
According to the conventional method described above, sensitivity is improved by making the absorption layer thicker, so deterioration in response cannot be avoided. The increase in the traveling distance of light in the method is only twice as much at most, and especially when the absorption layer is made thinner because a high-speed response is required, the quantum efficiency is small, and therefore a decrease in sensitivity cannot be avoided.

本発明は、高速応答が可能な薄い吸収層であっても、吸
収層における光の走行距離を大きくすることにより、高
速応答性を保ちつつ受光感度を向上できる半導体受光ダ
イオードを提供することを目的とする。
An object of the present invention is to provide a semiconductor light-receiving diode that can maintain high-speed response and improve light-receiving sensitivity by increasing the traveling distance of light in the absorption layer even if the absorption layer is thin and capable of high-speed response. shall be.

〔課題を解決するための手段〕[Means to solve the problem]

本発明は、以下に示す構成を採用することで、上記目的
を達成するものである。
The present invention achieves the above object by employing the configuration shown below.

本発明の基本的な構造を第1図に示す。The basic structure of the present invention is shown in FIG.

本発明のうち第一の構成は、第1図に示すように、第一
導電型の半導体基板3の第一の表面9上に設けられた光
吸収層4と、該光吸収層4上に設けられた第二導電型の
層5と、該第二導電型の層5上に形成された第一の電極
6と、上記半導体基板3の上記光吸収層4と第二導電型
の層5と第一の電極2とが設けられた面とは反対側の第
二の表面1に設けられた第二の電極6とを含む半導体受
光素子において、上記半導体基板3の第一の表面9上で
あって当該第一の表面9上方からの入射光30の光路上
に位置する上記光吸収層4を欠く位置に設けられた入射
光窓7Aと、上記半導体基板3の第二の表面1から上記
光吸収層(4)の間に形成され、入射光を上記第二導電
型の層5直下の上記光吸収層4へ90度より小さい所定
の角度をもって反射する反射鏡8とを設けたものである
As shown in FIG. 1, the first configuration of the present invention includes a light absorption layer 4 provided on a first surface 9 of a semiconductor substrate 3 of a first conductivity type, and a light absorption layer 4 provided on the light absorption layer 4. a second conductivity type layer 5 provided, a first electrode 6 formed on the second conductivity type layer 5, the light absorption layer 4 of the semiconductor substrate 3, and the second conductivity type layer 5. and a second electrode 6 provided on the second surface 1 opposite to the surface on which the first electrode 2 is provided. from the second surface 1 of the semiconductor substrate 3 and the incident light window 7A provided at a position lacking the light absorption layer 4, which is located on the optical path of the incident light 30 from above the first surface 9. A reflecting mirror 8 is formed between the light absorption layers (4) and reflects incident light to the light absorption layer 4 directly below the second conductivity type layer 5 at a predetermined angle smaller than 90 degrees. It is.

また、第二の構成は、第一の構成にががる半導体受光素
子において、半導体基板3の第二の表面1に異方性エツ
チングにより形成された溝1oの面を反射鏡8面とする
ことを特徴とする−ものである。
Further, in the second configuration, in the semiconductor light receiving element according to the first configuration, the surface of the groove 1o formed by anisotropic etching on the second surface 1 of the semiconductor substrate 3 is used as the surface of the reflecting mirror 8. It is characterized by -.

[作用〕 本発明の作用を、第1図、第2図および第3図を参照し
て説明する。
[Operation] The operation of the present invention will be explained with reference to FIGS. 1, 2, and 3.

第1図は本発明の詳細な説明図であって、第1図aはそ
の平面図、第1図すは断面図である。
FIG. 1 is a detailed explanatory diagram of the present invention, and FIG. 1a is a plan view thereof, and FIG. 1 is a sectional view thereof.

本発明では、第1図すに示すように、入射光窓7Aから
入射した光は、反射1j8で反射された後、反射光30
Bとして第二!!導電型層5直下の光吸収層4に光吸収
層と90度より小さい所定の角度θをなして斜めに入射
する構造を有している。
In the present invention, as shown in FIG.
Second as B! ! It has a structure in which the light is obliquely incident on the light absorption layer 4 directly under the conductivity type layer 5 at a predetermined angle θ smaller than 90 degrees with the light absorption layer.

即ち、本発明では、本発明の動作説明図である第2図a
に示すように、前記反射光30Bは厚さdの光吸収層4
を透過する間に吸収され、その吸収された光量に比例し
た電子と正孔とを生じ、その結果受光素子の電流の変化
として検出される。
That is, in the present invention, FIG.
As shown in FIG.
While passing through the light, the light is absorbed and generates electrons and holes proportional to the amount of absorbed light, which is detected as a change in the current of the light receiving element.

反射光30Bが光吸収層4に角度θで入射するとき、反
射光30Bが光吸収層4を透過する距jlLは、L =
d/sinθであるから、光吸収層4を透過する間に吸
収される光量ψは、 ψ= Φ6(1−exp(−λd/ sinθ))・・
・ (1)で与えられる。ここで、Φ。は入射光の光量
、λは吸収係数である。即ち、光の入射する角度θが小
さい程吸収距#Lは長く、吸収される光量は大きくなる
のである9本発明はこの原理を利用するものである。
When the reflected light 30B is incident on the light absorption layer 4 at an angle θ, the distance jlL through which the reflected light 30B passes through the light absorption layer 4 is L =
Since d/sin θ, the amount of light ψ absorbed while passing through the light absorption layer 4 is ψ= Φ6(1-exp(-λd/sin θ))...
・Given by (1). Here, Φ. is the amount of incident light, and λ is the absorption coefficient. That is, the smaller the incident angle θ of light, the longer the absorption distance #L and the larger the amount of absorbed light.9 The present invention utilizes this principle.

従来技術においては、従来技術の動作を説明する第2図
すに示すように、角度θは常に1C/2であり、Lはd
に等しい。
In the prior art, as shown in Figure 2, which explains the operation of the prior art, the angle θ is always 1C/2, and L is d.
be equivalent to.

第3図は本発明の詳細な説明図であって、吸収層の厚さ
dの場合について、上記(1)式から計算される、本発
明における吸収距離りと従来技術における吸収層I11
[dとの比を示したものである。
FIG. 3 is a detailed explanatory diagram of the present invention, in which the absorption distance in the present invention and the absorption layer I11 in the prior art are calculated from the above equation (1) for the case where the thickness of the absorption layer is d.
[This shows the ratio with d.

角度θが小さい場合に、従来技術と比較して吸収距離り
が大きいことが明らかである。
It is clear that when the angle θ is small, the absorption distance is large compared to the prior art.

本発明では、基板の表面に入射した光を基板の裏面に設
けた反射鏡によって吸収層に小さい角度θで入射するこ
とができるので、上記で述・べたところに従い、吸収距
離が大きくなり、吸収される光量が多くなる結果、薄い
吸収層であっても感度の高い半導体受光素子を実現する
ことが可能となる。
In the present invention, the light incident on the front surface of the substrate can be incident on the absorption layer at a small angle θ by the reflecting mirror provided on the back surface of the substrate. As a result of increasing the amount of light emitted, it becomes possible to realize a highly sensitive semiconductor light-receiving element even with a thin absorption layer.

〔実施例〕〔Example〕

第1図は、本発明の半導体受光素子を示す実施例説明図
である。
FIG. 1 is an explanatory diagram of an embodiment of the semiconductor light-receiving device of the present invention.

第1図に示す構造は、以下の如き手法を用いて実現され
る。
The structure shown in FIG. 1 is realized using the following method.

厚さ150 p mの面方位(110)n−1nP半導
体基板3の表面9に、厚さ2μ−〇n−1nP緩衝層と
、厚さ0.6μ−のInGaAs光吸収層4と、厚さ0
.1μsのp−InGaAs光吸収層4Aと、厚さ1μ
m+のp−1nP層の第二導電型の層5とをこの順序で
qOcVD法により堆積する。
On the surface 9 of the (110) n-1nP semiconductor substrate 3 with a thickness of 150 pm, a 2μ-〇n-1nP buffer layer, an InGaAs light absorption layer 4 with a thickness of 0.6μ-, and a thickness of 0
.. 1 μs p-InGaAs light absorption layer 4A and 1 μs thick
The m+ p-1nP layer and the second conductivity type layer 5 are deposited in this order by the qOcVD method.

上記p−InGaAs光吸収層4Aを設けることにより
、pn接合を光吸収層内に作ることができるから、バン
ド構造に起因してヘテロ接合近くに生ずるキャリア走行
への影響を回避することができる。
By providing the p-InGaAs light absorption layer 4A, a pn junction can be formed within the light absorption layer, so that it is possible to avoid the influence on carrier transport that occurs near the heterojunction due to the band structure.

その後、pinダイオードとなる例えば直径80μ閣の
部分をメサ型に残して上記InPJl衝層と、上記1n
GaAs光吸、数層4,4Aと、上記p−TnP層の第
二導電型領域5とをエツチングする。
After that, a part with a diameter of 80 μm, for example, which will become a pin diode, is left in a mesa shape, and the above InPJl layer and the above 1n
The GaAs light-absorbing layer 4, 4A and the second conductivity type region 5 of the p-TnP layer are etched.

続いて、該エツチングにより除去した部分をn−InP
n下層堆積して埋め込む。
Subsequently, the portion removed by the etching is etched with n-InP.
Deposit n lower layer and embed.

さらにその表面の所定の位置に30μ園の幅の方位<I
TO>に帝王に延びる入射光窓となる部分を除いて21
5nsの厚さの窒化膜を、続けて全面に215n−の厚
さの窒化膜をスパッタ法により堆積し、4300■の厚
さの光を遮蔽する窒化W!11と入射光窓を構成する窒
化膜を形成する。
Furthermore, at a predetermined position on the surface, the direction of the width of 30μ<I
21 excluding the part that becomes the incident light window extending to the emperor.
A nitride film with a thickness of 5ns was deposited on the entire surface, followed by a nitride film with a thickness of 215n- by sputtering, and a nitride film with a thickness of 4300cm was deposited to block light. 11 and a nitride film constituting the incident light window.

上記工程の後、n−1nP半導体基板の表面1の所定の
位置に幅200μ−1深さ70μ−の■聖断面形状を有
する<I T O>方位に掘られた溝を、ミーリング加
工により形成する。
After the above steps, a groove with a width of 200μ-1 depth of 70μ- and a cross-sectional shape in the <ITO> direction is formed at a predetermined position on the surface 1 of the n-1nP semiconductor substrate by milling. do.

しかる後、異方性エツチングにより(111)面を表出
せしめる。
Thereafter, the (111) plane is exposed by anisotropic etching.

電極2.6は、上記窒化膜11の上記pinダイオード
を覆う部分に電極用の開口を設けた後、nInP基板の
両表面1.9に電極材料を蒸着法により堆積し、これを
パターニングして形成される。また、これと同時に上記
溝10の表面にも電極材料を同時に堆積して、反射鏡8
を形成する。上記溝10の部分には電極材料と半導体基
板3との間に誘電体膜を介在させてもよく、これにより
半導体基板3と電極材料との反応を防止し、また反射率
を向上することができる。
The electrode 2.6 is formed by providing an opening for the electrode in the portion of the nitride film 11 that covers the pin diode, depositing electrode material on both surfaces 1.9 of the nInP substrate by vapor deposition, and patterning this. It is formed. At the same time, an electrode material is also deposited on the surface of the groove 10, and the reflecting mirror 8
form. A dielectric film may be interposed between the electrode material and the semiconductor substrate 3 in the groove 10, thereby preventing the reaction between the semiconductor substrate 3 and the electrode material and improving the reflectance. can.

かかる方法で形成された反射鏡8の表面は化学的にエツ
チングされたものであるから、この方法によると基板中
にダメージを生ぜずかつ平坦な表面を容易に形成できる
。さらに、異方性エツチングされた表面は結晶面から定
まる一定の幾何学的形状を呈するから、反射鏡8を正確
な形状に製造することができる。
Since the surface of the reflecting mirror 8 formed by this method is chemically etched, this method can easily form a flat surface without causing damage to the substrate. Furthermore, since the anisotropically etched surface exhibits a fixed geometrical shape determined from the crystal plane, the reflecting mirror 8 can be manufactured in an accurate shape.

本実施例では、スポット径25μ嘗の入射光30はpi
nダイオードの形成されている側の半導体基板表面9か
ら窒化膜11.1−InPn下層通して半導体基板3内
に入射され、反射鏡8により反射され、反射光30Bと
して光吸収層4と例えば20°の角度をなして光吸収層
4に入射する。この場合の吸収距離は、光吸収層4の厚
さを0.7μ−とすると、第3図から2μ腸の値が得ら
れる。
In this embodiment, the incident light 30 with a spot diameter of 25 μm is pi
The light enters the semiconductor substrate 3 from the semiconductor substrate surface 9 on the side where the n diode is formed through the nitride film 11.1-InPn lower layer, is reflected by the reflecting mirror 8, and is transmitted to the light absorption layer 4 and the light absorbing layer 4 as reflected light 30B. The light enters the light absorption layer 4 at an angle of . Assuming that the thickness of the light absorbing layer 4 is 0.7 .mu.-, the absorption distance in this case is 2 .mu.m from FIG. 3.

従って、本実施例にかかる素子の量子効率は2μ鋼の厚
さの吸収層をもつ従来の素子に等しい。
Therefore, the quantum efficiency of the device according to this example is equal to that of a conventional device with an absorbing layer 2μ steel thick.

しかるに、本実施例にかかる素子ではpin接合の空乏
層長が2μ−のとき、2μ■厚の吸収層をもつ従来の素
子と比較して、約7%接合容量が減少する。即ち、同じ
量子効率であっても接合容量を小さくできるから、素子
の応答性は改善される。
However, in the device according to this embodiment, when the depletion layer length of the pin junction is 2 μ-, the junction capacitance is reduced by about 7% compared to the conventional device having an absorption layer of 2 μ-thick. That is, even if the quantum efficiency is the same, the junction capacitance can be reduced, so the response of the element is improved.

これは、InGaAs光吸収層の比誘電率 13.8は
InPの比誘電率12.4より大きいため、光吸収層の
薄い程、素子容量が小さくなるからである。
This is because the relative permittivity of the InGaAs light absorption layer, 13.8, is greater than the relative permittivity of InP, 12.4, so the thinner the light absorption layer is, the smaller the element capacitance becomes.

第4図は、本発明の詳細な説明図であり、入射光の波長
が1.55μ嘗のときの量子効率の改善の効果を示した
ものである。
FIG. 4 is a detailed explanatory diagram of the present invention, showing the effect of improving quantum efficiency when the wavelength of incident light is 1.55 μm.

第4図中、lは従来の半導体受光ダイオード、Jは基板
の裏面を鏡面にして入射光を垂直に往復させることによ
り吸収距離が光吸収層厚の2倍に改善された従来の半導
体受光ダイオード、Kは本実施例の半導体受光ダイオー
ドについて、それぞれ量子効率を光吸収層の厚さに対し
て示したものである。光吸収層厚0.7μ−では、従来
の半導体受光ダイオードの量子効率は43%、上記改善
したもので67%であるが、本実施例によると80%に
達する。このように本発明によると、接合容量の小さな
薄い吸収層からなる受光素子においても、充分な量子効
率を得ることができるのである。
In Fig. 4, l is a conventional semiconductor light-receiving diode, and J is a conventional semiconductor light-receiving diode in which the absorption distance has been improved to twice the light absorption layer thickness by making the back surface of the substrate a mirror surface and reciprocating the incident light vertically. , K indicate the quantum efficiency with respect to the thickness of the light absorption layer for the semiconductor light receiving diode of this example. At a light absorption layer thickness of 0.7 μm, the quantum efficiency of the conventional semiconductor light-receiving diode is 43%, and that of the improved one is 67%, but according to this embodiment, it reaches 80%. As described above, according to the present invention, sufficient quantum efficiency can be obtained even in a light-receiving element composed of a thin absorption layer with a small junction capacitance.

また、本実施例ではスポット径30μ■の入射光は、反
射光として20°の角度で光吸収層に入射する際、暢7
5μ−という広い幅の光吸収層に渡り入射するから、直
接入射光を光吸収層に吸収させる場合と比較して、単位
面積に発生する電子、正孔の密度が低く、このため、空
間電荷効果による応答性の劣化を回避することができる
In addition, in this example, when incident light with a spot diameter of 30 μι enters the light absorption layer at an angle of 20° as reflected light,
Since the light enters the light absorption layer with a wide width of 5 μ-, the density of electrons and holes generated per unit area is lower than that in the case where the light absorption layer absorbs the incident light directly. Therefore, the space charge It is possible to avoid deterioration of responsiveness due to effects.

さらに、本実施例においては、光吸収層4は直径80μ
−の大きさの円板に画定され、その周囲番よn−夏nP
7により囲まれている。従ってpin接合の空乏層領域
以外には吸収層はなく、接合の周囲に光が入射しても空
乏層領域の外部に電子、正孔を生ずることがないから、
拡散による応答性の劣化を防止する効果がある。また、
かかる構造においては、入射光用窓を設ける工程を別個
に行う必要がなく工程が簡易になる。尚、光吸収層の大
きさについて、かかる°画定を課すことは、もちろん、
本発明の必須の要件ではない。
Furthermore, in this example, the light absorption layer 4 has a diameter of 80 μm.
- defined by a disk of size, its circumference n - summer nP
It is surrounded by 7. Therefore, there is no absorption layer outside the depletion layer region of the pin junction, and even if light is incident around the junction, no electrons or holes are generated outside the depletion layer region.
This has the effect of preventing deterioration of responsiveness due to diffusion. Also,
In such a structure, there is no need to perform a separate step of providing a window for incident light, which simplifies the process. Of course, it is not possible to impose such a definition on the size of the light absorption layer.
This is not an essential requirement of the present invention.

本発明にかかる反射鏡の他の製造方法として、異方性エ
ツチングにより形成された前記実施例よりも小さな二等
辺三角形の断面形状をもつ■溝を多数個並べたもの全体
を反射鏡としてもよい、この製造方法はエツチング深さ
が少なくて済むため、容易に製造できる。かかる方法で
製造された反射鏡は反射光束幅を入射光束幅よりも狭く
することができるから、幅の広い入射光をも受光できる
半導体受光素子を実現するに適している。
As another method for manufacturing the reflecting mirror according to the present invention, the entire reflecting mirror may be formed by arranging a large number of grooves formed by anisotropic etching and having an isosceles triangular cross-sectional shape smaller than that of the above embodiment. This manufacturing method requires less etching depth, so it can be easily manufactured. Since the reflective mirror manufactured by this method can make the width of the reflected light beam narrower than the width of the incident light beam, it is suitable for realizing a semiconductor light-receiving element that can receive even a wide width of incident light.

さらに、既に詳述した反射鏡の製造方法において、異方
性エツチングに代えて斜め照射のイオンエツチングを用
いることもできる。イオンエツチングによると、断面形
状を比較的自由に、例えば鋸歯状に形成することができ
、また反射鏡と基板表面との角度も自由に作ることがで
きるので、受光効率の良い素子を実現できる。
Furthermore, in the method for manufacturing a reflecting mirror already described in detail, ion etching with oblique irradiation may be used instead of anisotropic etching. According to ion etching, the cross-sectional shape can be formed relatively freely, for example, in a sawtooth shape, and the angle between the reflecting mirror and the substrate surface can also be freely formed, so an element with high light receiving efficiency can be realized.

また、InP基板の反射鏡を設ける面を斜め研磨により
加工して反射面とすることもできるし、さらに該加工面
に前述した反射鏡を形成することもできる。かかる構造
の反射鏡では、入射光束幅と反射光束幅との比を自由に
とることができる。
Further, the surface of the InP substrate on which the reflecting mirror is provided can be processed by diagonal polishing to form a reflecting surface, and furthermore, the above-mentioned reflecting mirror can be formed on the processed surface. In a reflecting mirror having such a structure, the ratio between the width of the incident light beam and the width of the reflected light beam can be set freely.

更にまた、回折格子に入射した特定波長の入射光が特定
の角度をもって斜めに回折されることを利用して、反射
鏡を回折格子により構成することもできる。この回折格
子は基板表面のエツチング、基板表面へのイオン注入、
基板表面上に積層した誘電体又は金属のエツチングによ
り形成される。
Furthermore, the reflecting mirror can also be constructed of a diffraction grating by taking advantage of the fact that incident light of a specific wavelength that enters the diffraction grating is diagonally diffracted at a specific angle. This diffraction grating is produced by etching the substrate surface, ion implantation into the substrate surface,
It is formed by etching a dielectric or metal layered on the surface of a substrate.

これは極めて容易な製造方法を提供する。This provides an extremely easy manufacturing method.

本発明では、光検出部と反射鏡とは一基板中に一体とし
て形成されているから、それらの相対位置を容易かつ正
確に製作できるのみならず、外部環境の変動に対しても
安定である。また外部光回路との結合の際にも調整部分
が少なく、また半導体基板の表面に垂直に入射する光に
対しても感度を向上するものであるから、外部光回路と
の結合を容易に行なうことができる取り扱いやすい素子
となる。
In the present invention, since the photodetecting section and the reflecting mirror are integrally formed on one substrate, not only can their relative positions be easily and accurately manufactured, but they are also stable against changes in the external environment. . In addition, there are few adjustment parts when coupling with an external optical circuit, and the sensitivity is improved even to light incident perpendicularly to the surface of the semiconductor substrate, so coupling with an external optical circuit can be easily performed. This makes the device easy to handle.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上説明したように、本発明によれば薄い光吸収層から
なるpinダイオードであっても高い量子効率を得ると
いう効果を育するから、高速応答かつ高感度の半導体受
光ダイオードを提供することができ、光通信装置の性能
向上に寄与するところが大きい。
As explained above, according to the present invention, even a pin diode made of a thin light absorption layer has the effect of obtaining high quantum efficiency, so it is possible to provide a semiconductor light receiving diode with high speed response and high sensitivity. , which greatly contributes to improving the performance of optical communication devices.

7はn−InP 層、 7A、27^は入射光窓、 8は反射鏡、 lOは溝、 11は窒化膜、 30は入射光、 30Bは反射光である。7 is an n-InP layer, 7A, 27^ is the incident light window, 8 is a reflective mirror, lO is the groove; 11 is a nitride film, 30 is the incident light, 30B is reflected light.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は、本発明の詳細な説明図 第2図は、本発明の動作説明図 第3図は、本発明の詳細な説明図 第4図は、本発明の詳細な説明図 第5図は、従来例断面図 図において、 1.9.9A、21は半導体基板表面、2.6.22.
26は電極、 3.23は半導体基板、 4.24は光吸収層、 5は第二導電型の層、 (b) 本発明の117I作説明図 第  Z 圓
FIG. 1 is a detailed explanatory diagram of the present invention. FIG. 2 is an explanatory diagram of the operation of the present invention. FIG. 3 is a detailed explanatory diagram of the present invention. FIG. 4 is a detailed explanatory diagram of the present invention. In the sectional view of the conventional example, 1.9.9A, 21 is the semiconductor substrate surface, 2.6.22.
26 is an electrode, 3.23 is a semiconductor substrate, 4.24 is a light absorption layer, 5 is a layer of second conductivity type, (b) 117I construction explanatory diagram of the present invention No. Z circle

Claims (1)

【特許請求の範囲】 〔1〕第一導電型の半導体基板(3)の第一の表面(9
)上に設けられた光吸収層(4)と、該光吸収層(4)
上に設けられた第二導電型の層(5)と、 該第二導電型の層(5)上に形成された第一の電極(6
)と、 上記半導体基板(3)の第一の表面(9)とは反対側の
第二の表面(1)に設けられた第二の電極(6)と、 上記半導体基板(3)の第一の表面(9)上であって当
該第一の表面(9)上方からの入射光(30)の光路上
に位置する上記光吸収層(4)を欠く位置に設けられた
入射光窓(7A)と、 上記半導体基板(3)の第二の表面(1)から上記光吸
収層(4)の間に形成され、入射光を上記第二導電型の
層(5)直下の上記光吸収層(4)へ90度より小さい
所定の角度をもって反射する反射鏡(8)とを有するこ
とを特徴とする半導体受光素子。 〔2〕請求項1にかかる半導体受光素子において、半導
体基板(3)の第二の表面(1)に異方性エッチングに
より形成された溝(10)の面を反射鏡(8)面とする
ことを特徴とする半導体受光素子。
[Claims] [1] First surface (9) of first conductivity type semiconductor substrate (3)
) a light absorption layer (4) provided on the light absorption layer (4);
a second conductivity type layer (5) provided thereon; and a first electrode (6) formed on the second conductivity type layer (5).
), a second electrode (6) provided on a second surface (1) of the semiconductor substrate (3) opposite to the first surface (9); An incident light window ( 7A) is formed between the second surface (1) of the semiconductor substrate (3) and the light absorption layer (4), and directs incident light to the light absorption layer directly under the layer (5) of the second conductivity type. A semiconductor light-receiving element characterized by having a reflecting mirror (8) that reflects light onto a layer (4) at a predetermined angle smaller than 90 degrees. [2] In the semiconductor light-receiving device according to claim 1, the surface of the groove (10) formed by anisotropic etching on the second surface (1) of the semiconductor substrate (3) is the surface of the reflecting mirror (8). A semiconductor light-receiving element characterized by:
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7741691B2 (en) 2008-04-28 2010-06-22 Mitsubishi Electric Corporation Semiconductor photodetector
JP2010161147A (en) * 2009-01-07 2010-07-22 Sumitomo Electric Ind Ltd Optical transmission module

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