TOP特許意匠商標
特許ウォッチ DM通知 Twitter
10個以上の画像は省略されています。
公開番号2021034644
公報種別公開特許公報(A)
公開日20210301
出願番号2019155612
出願日20190828
発明の名称受光素子
出願人住友電気工業株式会社
代理人個人,個人
主分類H01L 31/10 20060101AFI20210201BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】応答性の高い受光素子を提供する。
【解決手段】受光素子は、基板10と、基板10の一方の面10aに設けられた第1のコンタクト層21と、第1のコンタクト層21の上に設けられた受光層22と、受光層22の上に設けられた中間層30と、中間層30の上に設けられたpn接合を有するワイドギャップ層40と、ワイドギャップ層40の上に設けられた第2のコンタクト層43と、第2のコンタクト層43及びワイドギャップ層40の一部が除去された画素を分離する溝71と、を有し、受光層22よりも、中間層30はバンドギャップが広く、中間層30よりも、ワイドギャップ層40はバンドギャップが広い。
【選択図】 図1
特許請求の範囲【請求項1】
基板と、
前記基板の一方の面に設けられた第1のコンタクト層と、
前記第1のコンタクト層の上に設けられた受光層と、
前記受光層の上に設けられた中間層と、
前記中間層の上に設けられたpn接合を有するワイドギャップ層と、
前記ワイドギャップ層の上に設けられた第2のコンタクト層と、
前記第2のコンタクト層及び前記ワイドギャップ層の一部が除去された画素を分離する溝と、
を有し、
前記受光層よりも、前記中間層はバンドギャップが広く、
前記中間層よりも、前記ワイドギャップ層はバンドギャップが広い受光素子。
続きを表示(約 640 文字)【請求項2】
前記中間層は、組成比の異なる複数の層により形成されており、
前記受光層から前記ワイドギャップ層に向かって、バンドギャップが広くなる請求項1に記載の受光素子。
【請求項3】
前記ワイドギャップ層はp型ワイドギャップ層とn型ワイドギャップ層とを含み、
前記溝の底面には、前記n型ワイドギャップ層が露出している請求項1または請求項2に記載の受光素子。
【請求項4】
前記基板の他方の面より入射する赤外光を検出する請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の受光素子。
【請求項5】
前記受光層は、InGaAsを含む層であり、
前記中間層は、InGaAsPを含む層であり、
前記ワイドギャップ層は、InPを含む層である請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の受光素子。
【請求項6】
前記溝におけるワイドギャップ層の側面には、SiNまたはSiONによりパッシベーション膜が形成されている請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の受光素子。
【請求項7】
前記第1のコンタクト層はn型コンタクト層であり、
前記第2のコンタクト層はp型コンタクト層である請求項1から請求項6のいずれか1項に記載の受光素子。
【請求項8】
前記溝により分離された前記画素が、1次元または2次元に配列されている請求項1から請求項7のいずれか1項に記載の受光素子。

発明の詳細な説明【技術分野】
【0001】
本発明は、受光素子に関するものである。
続きを表示(約 3,600 文字)【背景技術】
【0002】
近赤外光を検出する受光素子として、近赤外光を吸収する受光層にIII−V族化合物半導体が用いられているフォトダイオードがあり、例えば、メサを形成したメサ型フォトダイオードが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
特開2011−35114号公報
国際公開第2009/081585号特開2011−35114号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
受光素子においては、主に暗電流を抑制することが求められていたが、近年は、更に、高速応答性が求められる場合がある。
【課題を解決するための手段】
【0005】
本実施形態の一観点によれば、受光素子は、基板と、基板の一方の面に設けられた第1のコンタクト層と、第1のコンタクト層の上に設けられた受光層と、受光層の上に設けられた中間層と、中間層の上に設けられたpn接合を有するワイドギャップ層と、ワイドギャップ層の上に設けられた第2のコンタクト層と、第2のコンタクト層及びワイドギャップ層の一部が除去された画素を分離する溝と、を有する。更に、受光層よりも、中間層はバンドギャップが広く、中間層よりも、ワイドギャップ層はバンドギャップが広い。
【発明の効果】
【0006】
本開示の受光素子によれば、受光素子の応答性を高くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【0007】
図1は、本開示の実施形態の受光素子の断面図である。
図2は、本開示の実施形態の受光素子の要部のバンド図である。
図3は、中間層が設けられていない受光素子の断面図である。
図4は、中間層が設けられていない受光素子の要部のバンド図である。
図5は、本開示の実施形態の受光素子の応答特性の説明図である。
図6は、中間層が設けられていない受光素子の応答特性の説明図である。
図7は、本開示の実施形態の受光素子の製造方法の工程図(1)である。
図8は、本開示の実施形態の受光素子の製造方法の工程図(2)である。
図9は、本開示の実施形態の受光素子の製造方法の工程図(3)である。
図10は、本開示の実施形態の受光素子の製造方法の工程図(4)である。
図11は、本開示の実施形態の受光素子の製造方法の工程図(5)である。
図12は、本開示の実施形態の受光素子の製造方法の工程図(6)である。
図13は、本開示の実施形態の受光素子の製造方法の工程図(7)である。
図14は、本開示の実施形態の受光素子の製造方法の工程図(8)である。
図15は、本開示の実施形態の2次元アレイ型受光素子の上面図である。
図16は、本開示の実施形態の2次元アレイ型受光素子の断面図である。
図17は、読み出し回路の上面図である。
図18は、本実施の形態における光検出装置の製造工程の説明図(1)である。
図19は、本実施の形態における光検出装置の製造工程の説明図(2)である。
図20は、本実施の形態における光検出装置の製造工程の説明図(3)である。
図21は、本実施の形態における光検出装置の要部断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0008】
実施するための形態について、以下に説明する。
【0009】
[本開示の実施形態の説明]
最初に本開示の実施態様を列記して説明する。以下の説明では、同一または対応する要素には同一の符号を付し、それらについて同じ説明は繰り返さない。
【0010】
〔1〕 本開示の一態様に係る受光素子は、基板と、前記基板の一方の面に設けられた第1のコンタクト層と、前記第1のコンタクト層の上に設けられた受光層と、前記受光層の上に設けられた中間層と、前記中間層の上に設けられたpn接合を有するワイドギャップ層と、前記ワイドギャップ層の上に設けられた第2のコンタクト層と、前記第2のコンタクト層及び前記ワイドギャップ層の一部が除去された画素を分離する溝と、を有し、前記受光層よりも、前記中間層はバンドギャップが広く、前記中間層よりも、前記ワイドギャップ層はバンドギャップが広い。
【0011】
これにより、受光素子の応答性を高くすることができる。
【0012】
〔2〕 前記中間層は、組成比の異なる複数の層により形成されており、前記受光層から前記ワイドギャップ層に向かって、バンドギャップが広くなる。
【0013】
これにより、受光素子の応答性を更に高くすることができる。
【0014】
〔3〕前記ワイドギャップ層はp型ワイドギャップ層とn型ワイドギャップ層を含み、前記溝の底面には、前記n型ワイドギャップ層が露出している。
【0015】
これにより、受光素子の画素分離を確実に行うことができる。
【0016】
〔4〕 前記基板の他方の面より入射する赤外光を検出する。
【0017】
本開示の受光素子は、裏面側から入射する赤外光を検出する受光素子である。
【0018】
〔5〕 前記受光層は、InGaAsを含む層であり、前記中間層は、InGaAsPを含む層であり、前記ワイドギャップ層は、InPを含む層である。
【0019】
本開示の受光素子は、近赤外光を検出する受光素子である。
【0020】
〔6〕 前記溝におけるワイドギャップ層の側面には、SiNまたはSiONによりパッシベーション膜が形成されている。
【0021】
これにより、暗電流を増加させることなく、信頼性を高めることができる。
【0022】
〔7〕 前記第1のコンタクト層はn型コンタクト層であり、前記第2のコンタクト層はp型コンタクト層である。
【0023】
本開示の受光素子は、受光層からワイドギャップ層に向かってホールが移動するものであり、中間層を設けることにより、ホールの移動を円滑にして、受光素子の応答性を高くすることができる。
【0024】
〔8〕 前記溝により分離された前記画素が、1次元または2次元に配列されている。
【0025】
これにより、1次元または2次元のアレイ型受光素子にすることができる。
【0026】
[本開示の実施形態の詳細]
以下、本開示の一実施形態について詳細に説明するが、本実施形態はこれらに限定されるものではない。
【0027】
近赤外光を検出するための受光素子については、暗電流を抑制することが主に求められていた。ところで、近年、受光素子の新たな用途として、自動運転等におけるセンサに用いることが考えられる。このような用途では、自動車等には、発光素子であるレーザと受光素子が搭載されており、自動車等の前方に物体が存在していると、発光素子から出射したレーザ光は物体において反射され、反射した光が受光素子により検出される。これにより、自動車等の前方に物体が存在していることを検知することができる。
【0028】
自動運転等におけるセンサにおいては、発光素子からはレーザ光のパルスが出射されており、前方の物体により反射されたレーザ光のパルスは、受光素子に入射する。このため、受光素子の応答性が低いと、最初に入射した反射光による電気信号が完全に減衰してしまう前に、次のパルスの反射光が入射してしまい、物体の存在を正確に検知することができなくなる場合がある。
【0029】
よって、自動運転等におけるセンサにおいては、近赤外光を検出する受光素子において、応答性の高い受光素子が求められている。
【0030】
(受光素子)
次に、本実施形態における受光素子について、図1及び図2に基づき説明する。本実施の形態における受光素子は、近赤外光を検出する受光素子であって、いわゆる裏面入射型受光素子と呼ばれるものである。図1は、本実施の形態における受光素子の断面構造を模式的に示すものであり、図2は、本実施の形態における受光素子の受光層22、中間層30、n型ワイドギャップ層41、p型ワイドギャップ層42におけるバンド図を示す。
(【0031】以降は省略されています)

この特許をJ-PlatPatで参照する

関連特許

住友電気工業株式会社
増幅器
住友電気工業株式会社
光受信器
住友電気工業株式会社
燃料電池
住友電気工業株式会社
光変調器
住友電気工業株式会社
受光素子
住友電気工業株式会社
駆動回路
住友電気工業株式会社
受光素子
住友電気工業株式会社
受光装置
住友電気工業株式会社
電子機器
住友電気工業株式会社
光変調器
住友電気工業株式会社
光コネクタ
住友電気工業株式会社
光ファイバ
住友電気工業株式会社
半導体装置
住友電気工業株式会社
半導体装置
住友電気工業株式会社
半導体装置
住友電気工業株式会社
半導体積層体
住友電気工業株式会社
多芯ケーブル
住友電気工業株式会社
多芯ケーブル
住友電気工業株式会社
光モジュール
住友電気工業株式会社
光モジュール
住友電気工業株式会社
半導体光素子
住友電気工業株式会社
高周波増幅器
住友電気工業株式会社
光トランシーバ
住友電気工業株式会社
ミラー駆動機構
住友電気工業株式会社
ミラー駆動機構
住友電気工業株式会社
ミラー駆動機構
住友電気工業株式会社
半導体モジュール
住友電気工業株式会社
分岐付きケーブル
住友電気工業株式会社
二芯平行ケーブル
住友電気工業株式会社
電気絶縁ケーブル
住友電気工業株式会社
緊張材の定着構造
住友電気工業株式会社
超電導線材接続構造
住友電気工業株式会社
炭化珪素半導体装置
住友電気工業株式会社
光ファイバケーブル
住友電気工業株式会社
光ファイバケーブル
住友電気工業株式会社
光ケーブルの製造方法
続きを見る