JP2002057364A - Method for manufacturing avalanche photodiode - Google Patents

Method for manufacturing avalanche photodiode

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JP2002057364A
JP2002057364A JP2000239879A JP2000239879A JP2002057364A JP 2002057364 A JP2002057364 A JP 2002057364A JP 2000239879 A JP2000239879 A JP 2000239879A JP 2000239879 A JP2000239879 A JP 2000239879A JP 2002057364 A JP2002057364 A JP 2002057364A
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JP
Japan
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layer
substrate
avalanche photodiode
multiplication
manufacturing
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Application number
JP2000239879A
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Japanese (ja)
Inventor
Eiji Yagyu
栄治 柳生
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.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To improve the characteristics an element which is low due to the crystallinity in a multiplication layer. SOLUTION: This method has steps comprising a step of sequentially forming a multiplying layer and an optical absorption layer on a first substrate, via an etching stopper layer to epitaxially grow the multiplying layer and the optical absorption layer; a step of removing the first substrate; a step of forming a second substrate on the optical absorption layer, on the opposite side to a side in which the first substrate is removed; and a step of carrying out ion implantation from a side, in which the first substrate is removed, to form a guard ring.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明は、アバランシェフ
ォトダイオードの製造方法に関するものであり、特に増
倍層の結晶性が高く、低い増倍暗電流となるようなプレ
ーナー型のアバランシェフォトダイオードの製造方法に
関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for manufacturing an avalanche photodiode, and more particularly to a method for manufacturing a planar avalanche photodiode in which a multiplication layer has high crystallinity and a low multiplication dark current. It is about.

【0002】[0002]

【従来の技術】図4は従来における半導体受光素子(ア
バランシェフォトダイオード)を説明するための図であ
る。以下の工程により半導体受光素子を製作した。p+
型InP基板11上に、p+型InPバッファ層12を
0.5〜1μm厚に、キャリア濃度2×1015cm-3のp
- 型InGaAs光吸収層13を1〜1.5μm 厚に、
キャリア濃度0.5〜1×1018cm-3のp+型InP電
界緩和層14を0.1〜0.05μm厚(p+型InP
電界緩和層14のキャリア濃度に依存)、ノンドープi
型もしくはキャリア濃度〜2×1015cm-3以下のn-
InAlGaAs/InAlAs超格子増倍層15を
0.23μm厚に、キャリア濃度〜1×1018cm-3のn
+型InAlAs(もしくはInP)キャップ層16を
0.5μm厚に、キャリア濃度〜1×1019cm-3のn+
型InGaAsコンタクト層17を0.1μm厚に順
次、ガスソース分子線成長法(ガスソースMBE)を用
いて成長する。
2. Description of the Related Art FIG. 4 is a view for explaining a conventional semiconductor light receiving element (avalanche photodiode). A semiconductor light receiving element was manufactured by the following steps. p +
A p + -type InP buffer layer 12 having a thickness of 0.5 to 1 μm on a p-type InP substrate 11 and a p + type InP buffer layer 12 having a carrier concentration of 2 × 10 15 cm −3 .
-Type InGaAs light absorbing layer 13 is 1-1.5 μm thick,
The p + -type InP electric field relaxation layer 14 having a carrier concentration of 0.5 to 1 × 10 18 cm −3 is formed to a thickness of 0.1 to 0.05 μm (p + -type InP
Non-doped i depending on the carrier concentration of the electric field relaxation layer 14)
Type or carrier concentration to 2 × 10 15 cm -3 or less of n - type the InAlGaAs / InAlAs superlattice multiplication layer 15 to 0.23μm thickness, n the carrier concentration ~1 × 10 18 cm -3
The + type InAlAs (or InP) cap layer 16 is formed to a thickness of 0.5 μm and has an n + of a carrier concentration of 1 × 10 19 cm −3 .
The type InGaAs contact layer 17 is sequentially grown to a thickness of 0.1 μm by using a gas source molecular beam epitaxy (gas source MBE).

【0003】次に、直径30μmの円形SiN膜をマス
クとして、マスクの周囲にキャリア濃度1018〜1019
cm-3台程度のp+型導伝領域を通常のZn選択熱拡散の
手法で形成する。拡散深さは表面より少なくともp+
InP電界緩和層14以上の深さ、通常はp+型InP
バッファ層12に達するまでの値とする。
Next, using a circular SiN film having a diameter of 30 μm as a mask, a carrier concentration of 10 18 to 10 19 around the mask.
A p + -type conductive region of the order of cm −3 is formed by a normal Zn selective thermal diffusion technique. The diffusion depth is at least the depth of the p + -type InP electric field relaxation layer 14 or more from the surface, usually the p + -type InP
It is a value until the buffer layer 12 is reached.

【0004】次に、このp+型領域と拡散されていない
円形のn+領域の境界部分を幅数μmのリング同心円状
にn+型InGaAsコンタクト層17をエッチング除
去する。さらにこの同心円部分に該超格子増倍層に達す
るまで(すなわち境界領域のInAlAs層16に)酸
素イオン(O+)あるいはプロトン(H+)、あるいは鉄
(Fe+)、あるいはチタン(Ti)、あるいはコバル
ト(Co)をイオン注入し(注入後は適当な温度でアニ
ールしイオンを活性化する。あるいは活性化しない場合
もある。)高抵抗化領域113を形成する。
Next, the n + -type InGaAs contact layer 17 is etched away at the boundary between the p + -type region and the circular n + region not diffused into a ring concentric circle having a width of several μm. Further, oxygen ions (O + ) or protons (H + ), iron (Fe + ), titanium (Ti), or the like until the concentric circle reaches the superlattice multiplication layer (that is, in the InAlAs layer 16 in the boundary region). Alternatively, cobalt (Co) is ion-implanted (after the implantation, annealing is performed at an appropriate temperature to activate the ions, or the ions may not be activated) to form the high resistance region 113.

【0005】このウェハ表面にパッシベーション膜11
2、n側電極18をAuGeNiで形成する。次に、受
光領域以外の領域に深さがp+型InPバッファ層12
に達するメサエッチングを行い、エッチング表面にp側
電極19をAuZnで形成する。最後に裏面研磨を行っ
てから反射防止膜111をSiN膜で形成する。
A passivation film 11 is formed on the wafer surface.
2. The n-side electrode 18 is formed of AuGeNi. Next, the p + -type InP buffer layer 12 has a depth in a region other than the light receiving region.
Is performed, and a p-side electrode 19 is formed of AuZn on the etched surface. Finally, after the back surface is polished, the anti-reflection film 111 is formed of a SiN film.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】現在の技術では、完全
な結晶性を有するエピタキシャル層の作製は不可能であ
り、どうしても結晶欠陥、結晶転位、歪み、不純物デイ
ープレベルなどの不完全性が生じる。また、増倍層を超
格子構造など、オングストロームスケールでの精密な結
晶作製が必要な場合は,下地層にフラットネスなども含
めより一層の結晶完全性が求められる事は明らかであ
る。一般に基板の上に成膜を重ね基板からの距離が遠ざ
かるほど、その表面の平坦性は劣っていく。増倍層の結
晶性の精密さを高めるためには増倍層下面を平坦にして
おくのが望ましい。したがって、増倍層は、できるだけ
基板に近い側に形成し、成長させることが望ましい。
With the current technology, it is impossible to produce an epitaxial layer having perfect crystallinity, and imperfections such as crystal defects, crystal dislocations, distortions, and impurity deep levels will inevitably occur. It is also clear that when precise crystal production on the angstrom scale, such as a superlattice structure, is required for the multiplication layer, further crystal perfection is required for the underlayer, including flatness. In general, as the film is formed on the substrate and the distance from the substrate increases, the flatness of the surface becomes poor. In order to increase the precision of the crystallinity of the multiplication layer, it is desirable to flatten the lower surface of the multiplication layer. Therefore, it is desirable to form and grow the multiplication layer on the side as close to the substrate as possible.

【0007】従来のプレーナ型のアバランシェフォトダ
イオードの製造方法は増倍層を表面側に作製し、n型あ
るいは絶縁性のイオン注入を行ってガードリングを形成
しなければならないため、増倍層を光吸収層よりも後に
形成する必要があった。つまり、増倍層は、光吸収層、
電解緩和層の上に設ける必要があるため、先に1〜3μ
m程度の光吸収層を成長させた後、増倍層を成長させな
ければならない。このため、増倍層の下面の平坦性が悪
く、これが増倍層の結晶性の不完全性を導くことにな
る。
In a conventional method of manufacturing a planar avalanche photodiode, a multiplication layer must be formed on the surface side and an n-type or insulating ion implantation must be performed to form a guard ring. It had to be formed after the light absorbing layer. That is, the multiplication layer is a light absorption layer,
Because it is necessary to provide on the electrolytic relaxation layer, first 1-3μ
After growing about m light absorbing layers, a multiplication layer must be grown. For this reason, the flatness of the lower surface of the multiplication layer is poor, which leads to imperfect crystallinity of the multiplication layer.

【0008】特に高電界強度が印加されキャリアを増倍
する増倍層における不完全性は、光を入射させていない
にもかかわらず、光吸収層と超格子層との間に流れる暗
電流が増加するといった素子特性の低下や、素子歩留ま
りの低下などの要因となる。
In particular, the imperfection in the multiplication layer, which multiplies carriers by applying a high electric field strength, is caused by a dark current flowing between the light absorption layer and the superlattice layer even though no light is incident. This causes factors such as a decrease in element characteristics such as an increase and a decrease in element yield.

【0009】本発明は、これらの問題を解決するために
なされたもので、増倍層の結晶性が高いプレーナー型の
アバランシェフォトダイオードの製造方法を得ることを
目的とするものである。
The present invention has been made to solve these problems, and an object of the present invention is to provide a method for manufacturing a planar avalanche photodiode in which the crystallinity of a multiplication layer is high.

【0010】また、電子を増倍する方式のアバランシェ
フォトダイオードでは、p電極側に光吸収層、n電極側
に増倍層という構成になる。プレーナー型構造とするた
めには、前述のように増倍層(n電極)が表面側に配置
する必要がある。したがって、p電極はp導電型基板を
介して基板裏面からとる方式がもっとも簡便であるが、
次段プリアンプ(図示せず)との接続を考えると,高さ
的に表面側でとる配置が求められる。
An avalanche photodiode that multiplies electrons has a structure in which a light absorption layer is provided on the p-electrode side and a multiplication layer is provided on the n-electrode side. In order to obtain a planar structure, the multiplication layer (n-electrode) needs to be disposed on the surface side as described above. Therefore, the simplest method is to take the p-electrode from the back of the substrate via the p-type substrate,
Considering the connection with the next-stage preamplifier (not shown), an arrangement that is located on the front surface in height is required.

【0011】そこで、従来方式は受光領域周辺のエピタ
キシャル層を除去するか、p導電型化することによっ
て、表面にp電極を配置している。この時、基板として
は半絶縁性の基板が通常用いられる。なぜならば、半絶
縁性の基板はp導電型基板と比較すると、素子容量の減
少や、基板による光吸収が小さいため裏面入射に適して
いるためである。しかしながら、通常、半絶縁性の基板
(FeドープInP基板)は導電型基板と比べ、結晶性
に劣る。
Therefore, in the conventional method, the p-electrode is disposed on the surface by removing the epitaxial layer around the light-receiving region or making it p-type. At this time, a semi-insulating substrate is usually used as the substrate. This is because the semi-insulating substrate is more suitable for incidence on the back surface because the device capacity is reduced and the substrate absorbs less light than the p-type substrate. However, a semi-insulating substrate (Fe-doped InP substrate) is generally inferior in crystallinity as compared with a conductive substrate.

【0012】したがって、半絶縁性の基板を下地の基板
として増倍層をエピタキシャル成長させると結晶性が劣
る。結晶性が劣ると、アバランシェフォトダイオードを
動作させていないにもかかわらず、光吸収層と増倍層と
の間に流れる暗電流が増加し、これが増倍層内を流れる
ことにより電流が増倍される(増倍暗電流と称す)ため
素子特性の低下や、素子歩留まりの低下などの要因とな
る。本発明は、これらの問題を解決するためになされた
もので、結晶性の高い増倍層、裏面入射に適した光吸収
が小さい基板を有し、素子容量の小さいアバランシェフ
ォトダイオードを得るための製造方法を得ることを目的
とする。
Therefore, when a multiplication layer is epitaxially grown using a semi-insulating substrate as a base substrate, the crystallinity is deteriorated. If the crystallinity is poor, the dark current flowing between the light absorption layer and the multiplication layer increases even though the avalanche photodiode is not operating, and the current multiplies by flowing in the multiplication layer. (Referred to as a multiplied dark current), which causes factors such as a decrease in element characteristics and a decrease in element yield. The present invention has been made to solve these problems, and has a multiplication layer with high crystallinity, a substrate having a small light absorption suitable for back-side incidence, and an avalanche photodiode having a small element capacitance. The purpose is to obtain a manufacturing method.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】この発明に係るアバラン
シェフォトダイオードの製造方法は、 (a) エッチングストッパー層を介して第1の基板の
上に増倍層、光吸収層を順に形成するとともに、上記増
倍層、上記光吸収層をエピタキシャル成長させる工程 (b)上記第1の基板を除去する工程 (c)上記第1の基板を除去した側とは反対側であっ
て、上記光吸収層の上に第2の基板を形成する工程 (d)上記第1の基板を除去した側からイオン注入を行
い、ガードリングを形成する工程 なる工程を有する。
According to the present invention, there is provided a method of manufacturing an avalanche photodiode, comprising the steps of: (a) forming a multiplication layer and a light absorption layer in order on a first substrate via an etching stopper layer; A step of epitaxially growing the multiplication layer and the light absorbing layer; (b) a step of removing the first substrate; and (c) a side opposite to the side from which the first substrate is removed, and (D) ion implantation from the side from which the first substrate has been removed to form a guard ring.

【0014】この発明に係るアバランシェフォトダイオ
ードの製造方法は、増倍層としてAlInAsまたはA
InGaAsのいずれか一方のみを用いたことを特徴と
する。
In the method of manufacturing an avalanche photodiode according to the present invention, AlInAs or A
It is characterized in that only one of InGaAs is used.

【0015】この発明に係るアバランシェフォトダイオ
ードの製造方法は、増倍層は超格子増倍層であることを
特徴とする。
In the method for manufacturing an avalanche photodiode according to the present invention, the multiplication layer is a superlattice multiplication layer.

【0016】この発明に係るアバランシェフォトダイオ
ードの製造方法は、第1の基板を導電型基板としたこと
を特徴とする。
A method for manufacturing an avalanche photodiode according to the present invention is characterized in that the first substrate is a conductive substrate.

【0017】この発明に係るアバランシェフォトダイオ
ードの製造方法は、第2の基板を半絶縁性の基板とした
ことを特徴とする。
A method of manufacturing an avalanche photodiode according to the present invention is characterized in that the second substrate is a semi-insulating substrate.

【0018】この発明に係るアバランシェフォトダイオ
ードの製造方法は、ガードリングを形成した後、上記ガ
ードリングの外側にZn拡散層を形成する工程を有す
る。
The method of manufacturing an avalanche photodiode according to the present invention includes a step of forming a guard ring and then forming a Zn diffusion layer outside the guard ring.

【0019】[0019]

【発明の実施の形態】実施の形態1.図1は実施の形態
1のアバランシェフォトダイオードを説明するための図
であり、より具体的には実施の形態1のプレーナ型のア
バランシェフォトダイオードの要部の断面図である。図
1において、2はエッチング液の侵攻を防ぐエッチング
ストッパー層であり、後述する基板1の上に形成したも
ので、その厚さは例えば20nm〜50nm、その材料
として例えばGaInAsを用いるものである。3はバ
ッファー層であり、エッチンッグストッパー層2の上に
形成したもので、その厚さは例えば50nm〜200n
m、その材料として例えばInPを用いるものである。
4は増倍層であり、例えば超格子構造を有する超格子増
倍層である。本実施の形態においては、増倍層として超
格子増倍層を用いたものを例に説明を行う。超格子増倍
層4はエッチングストッパー層2、バッファー層3を介
して基板1の上に形成したものである。超格子構造とは
バンドギャップの異なる材料を薄く(10〜100nm
程度)交互に積層したものであり、ここではAlInA
sと、AlGaInAsとを交互に積層し、その厚さを
200nm〜300nmとしたものを超格子増倍層4と
して用いたものを例に説明する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiment 1 FIG. 1 is a diagram for explaining the avalanche photodiode of the first embodiment, and more specifically, is a cross-sectional view of a main part of the planar avalanche photodiode of the first embodiment. In FIG. 1, reference numeral 2 denotes an etching stopper layer for preventing invasion of an etching solution, which is formed on a substrate 1 described later, has a thickness of, for example, 20 nm to 50 nm, and uses, for example, GaInAs as its material. Reference numeral 3 denotes a buffer layer which is formed on the etching stopper layer 2 and has a thickness of, for example, 50 nm to 200 n.
m, for example, using InP as its material.
Reference numeral 4 denotes a multiplication layer, for example, a superlattice multiplication layer having a superlattice structure. In the present embodiment, an example using a superlattice multiplication layer as the multiplication layer will be described. The superlattice multiplication layer 4 is formed on the substrate 1 via the etching stopper layer 2 and the buffer layer 3. A material having a band gap different from that of the superlattice structure is made thin (10 to 100 nm).
Degree) alternately laminated, and here, AlInA
An example in which s and AlGaInAs are alternately stacked and the thickness of which is 200 nm to 300 nm is used as the superlattice multiplication layer 4 will be described as an example.

【0020】5は超格子増倍層4と後述する光吸収層6
との境界面にかかる電界を緩和する電界緩和層であり、
超格子増倍層4の上に形成したもので、その厚さは例え
ば20nm〜60nm、その材料として例えばInP、
AlGaInAs、AlInAsまたはGaInAsP
を用いるものである。6は光吸収層であり、電界緩和層
5の上に形成したもので、その厚さは例えば1.0μm
〜4μm、その材料として例えばGaInAsを用いる
ものである。7はバッファー層であり、光吸収層6の上
に形成したもので、その厚さは例えば50nm〜200
nm、その材料として例えばAlInAsを用いるもの
である。8は第2の基板に対応する基板であり、例えば
半絶縁性のもの(例えばFe、Cr、CdまたはZnの
うちの少なくともいずれか1つをドープしたInP基
板:半絶縁性基板と称す)を用いるものである。9はT
iイオン注入を行ったTiイオン注入領域であり、Ti
イオン注入領域9は受光領域外縁での電界集中によるブ
レークダウンを防ぐガードリングとして機能する。10
はTiイオン注入領域9の外側に形成したZn拡散層で
ある。
Reference numeral 5 denotes a superlattice multiplication layer 4 and a light absorption layer 6 described later.
An electric field relaxation layer for mitigating an electric field applied to the interface with
It is formed on the superlattice multiplication layer 4 and has a thickness of, for example, 20 nm to 60 nm.
AlGaInAs, AlInAs or GaInAsP
Is used. Reference numeral 6 denotes a light absorbing layer which is formed on the electric field relaxation layer 5 and has a thickness of, for example, 1.0 μm.
4 μm, for example, GaInAs is used as the material. Reference numeral 7 denotes a buffer layer formed on the light absorbing layer 6 and having a thickness of, for example, 50 nm to 200 nm.
nm, for example, using AlInAs as its material. Reference numeral 8 denotes a substrate corresponding to the second substrate, for example, a semi-insulating substrate (for example, an InP substrate doped with at least one of Fe, Cr, Cd, and Zn: referred to as a semi-insulating substrate). It is used. 9 is T
a Ti ion-implanted region where i-ion implantation has been performed;
The ion implantation region 9 functions as a guard ring for preventing breakdown due to electric field concentration at the outer edge of the light receiving region. 10
Is a Zn diffusion layer formed outside the Ti ion implantation region 9.

【0021】図2、図3は図1に示すアバランシェフォ
トダイオードの製造方法を説明するための図である。図
において図1と同一の符号を付したものは同一またはこ
れに相当するものである。図において1は第1の基板に
対応する基板であり、例えば半絶縁性ではなく欠陥が少
ないものであり、より具体的にはInPを用いるもので
ある。また、基板1において、成膜を施す部分に対して
は予め平坦にする処理を施しておけば、その上方に形成
される膜の平坦性は、更に良くなる。
FIGS. 2 and 3 are views for explaining a method of manufacturing the avalanche photodiode shown in FIG. In the figure, components denoted by the same reference numerals as those in FIG. 1 are the same or corresponding components. In the figure, reference numeral 1 denotes a substrate corresponding to the first substrate. For example, the substrate 1 is not semi-insulating but has few defects, and more specifically uses InP. Further, if a process for flattening a portion on the substrate 1 where a film is to be formed is performed in advance, the flatness of a film formed above the portion is further improved.

【0022】まず、GS−MBE(Gas Source−Molec
ular Beam Epitaxy)装置を用い、超格子増倍層を形
成するための下地になる基板1の上にエッチングストッ
パー層2、バッファー層3、超格子増倍層4、電界緩和
層5、光吸収層6、バッファー層7を順に形成するとと
もに、エピタキシャル成長させる。(図2(a))。こ
のとき、超格子増倍層4は基板1から70nm〜250
nm離れた程度の位置に形成されるため、その下面(こ
こではエッチングストッパー層2)の平坦性は高い。ま
た、エッチングストッパー層2はその厚さが20nm〜
50nm、バッファー層3はその厚さが50nm〜20
0nm程度であるため、超格子増倍層4を結晶成長させ
るときの悪影響は無視できる程度のものである。
First, GS-MBE (Gas Source-Molec)
(Electrical Beam Epitaxy) apparatus, an etching stopper layer 2, a buffer layer 3, a superlattice multiplication layer 4, an electric field relaxation layer 5, and a light absorption layer on a substrate 1 which is a base for forming a superlattice multiplication layer. 6. The buffer layer 7 is sequentially formed and epitaxially grown. (FIG. 2 (a)). At this time, the superlattice multiplication layer 4 is 70 nm to 250 nm from the substrate 1.
Since it is formed at a position separated by about nm, the lower surface thereof (here, the etching stopper layer 2) has high flatness. The etching stopper layer 2 has a thickness of 20 nm or more.
50 nm, and the buffer layer 3 has a thickness of 50 nm to 20 nm.
Since the thickness is about 0 nm, the adverse effect on the crystal growth of the superlattice multiplication layer 4 is negligible.

【0023】次に基板1を溶かすものの、エッチングス
トッパー層2は溶かさないエッチング液(例えば塩酸、
塩酸/燐酸、塩酸/燐酸:水、塩酸/水など)を用いて
基板1を除去する(図2(b))。次に、基板1を除去
した側とは反対側であって、バッファー層7を介して光
吸収層6の上に半絶縁性の基板8を融着することによ
り、光吸収層6の上に基板8を形成する(図3
(a))。融着時においてはここでは、水素雰囲気中で
630℃で基板8を融着した。なお、ここでは水素雰囲
気中で630℃としたが、これに限定される必要はなく
温度は600〜700℃、圧力は500Pa〜3GPa
の条件に合致するように融着を行えばよい。
Next, an etchant that dissolves the substrate 1 but does not dissolve the etching stopper layer 2 (for example, hydrochloric acid,
The substrate 1 is removed using hydrochloric acid / phosphoric acid, hydrochloric acid / phosphoric acid: water, hydrochloric acid / water, etc. (FIG. 2B). Next, the semi-insulating substrate 8 is fused on the light absorbing layer 6 via the buffer layer 7 on the side opposite to the side from which the substrate 1 is removed, so that the light absorbing layer 6 Forming a substrate 8 (FIG. 3)
(A)). At the time of fusion, the substrate 8 was fused at 630 ° C. in a hydrogen atmosphere. Here, the temperature was set to 630 ° C. in a hydrogen atmosphere, but the temperature is not limited to 630 ° C., and the temperature is 600 to 700 ° C. and the pressure is 500 Pa to 3 GPa.
What is necessary is just to perform fusion so as to meet the condition of (1).

【0024】次に、エッチングストッパー層2側からT
iイオン注入を行いことにより、Tiイオン注入領域9
を形成する(図3(b))。形成されたTiイオン注入
領域9は、ガードリングとして機能する。Tiイオン注
入領域の形成において、温度が600℃〜700℃程度
の雰囲気中で、30分程度の時間をかけた。
Next, from the etching stopper layer 2 side, T
By performing i-ion implantation, a Ti ion-implanted region 9 is formed.
Is formed (FIG. 3B). The formed Ti ion implantation region 9 functions as a guard ring. In forming the Ti ion implanted region, it took about 30 minutes in an atmosphere at a temperature of about 600 ° C. to 700 ° C.

【0025】次に、ガードリングの外側にZn拡散層を
形成する(図3(c))。これはガードリングとして機
能するTiイオン注入領域9の外側に位置するエッチン
グストッパー層2にZn層を形成するものである。形成
においては、490度程度の雰囲気中において行う。そ
うするとZnがエッチング層2下面へ浸透し拡散してい
くことにより、Zn拡散層がTiイオン注入領域9の外
側に形成される。またTiイオン注入領域9は600℃
〜700℃程度の温度でなければその形状が変わること
がないので、Tiイオン注入領域9を形成後、490度
程度の雰囲気中でZn拡散層を形成すれば、Tiイオン
注入領域9に悪影響を及ぼすことはない。
Next, a Zn diffusion layer is formed outside the guard ring (FIG. 3C). This is to form a Zn layer on the etching stopper layer 2 located outside the Ti ion implantation region 9 functioning as a guard ring. The formation is performed in an atmosphere of about 490 degrees. Then, Zn permeates and diffuses into the lower surface of the etching layer 2 to form a Zn diffusion layer outside the Ti ion implanted region 9. The temperature of the Ti ion implanted region 9 is
Since the shape does not change unless the temperature is about 700 ° C., if the Zn diffusion layer is formed in an atmosphere of about 490 ° C. after forming the Ti ion implanted area 9, the Ti ion implanted area 9 will be adversely affected. Has no effect.

【0026】このようにすることにより、図1に示すア
バランシェフォトダイオードを製造することができる。
このアバランシェフォトダイオードの製造方法によれ
ば、超格子増倍層4をより基板1に近い側に配置してエ
ピタキシャル成長させるため、より結晶性の優れた超格
子増倍層4が形成されるばかりか、基板1を除去し、バ
ッファー層7を介して光吸収層6の上に基板8を形成す
るため、超格子増倍層4の結晶特性を向上しつつ、超格
子増倍層4を表面側(光吸収層6に比べ基板8から遠い
側)に配置できるため、増倍層における増倍暗電流を低
減でき、高品質で高信頼なプレーナー型構造を有するア
バランシェフォトダイオードを製造できるので、歩留ま
りが向上する。
Thus, the avalanche photodiode shown in FIG. 1 can be manufactured.
According to the method of manufacturing an avalanche photodiode, the superlattice multiplication layer 4 is disposed closer to the substrate 1 and epitaxially grown, so that not only the superlattice multiplication layer 4 having more excellent crystallinity is formed. Since the substrate 1 is removed and the substrate 8 is formed on the light absorbing layer 6 via the buffer layer 7, the crystal characteristics of the superlattice multiplication layer 4 are improved while the superlattice multiplication layer 4 is (A side farther from the substrate 8 than the light absorbing layer 6), the multiplication dark current in the multiplication layer can be reduced, and a high-quality and highly reliable avalanche photodiode having a planar structure can be manufactured. Is improved.

【0027】また、超格子増倍層4の下地となる基板1
として結晶性に優れたp導電型あるいはn導電型の基板
とすれば、高品質な導電型の基板上にエピタキシャル層
を成長させながら超格子増倍層を形成できるので、結晶
特性のより高い超格子増倍層を得ることが可能となり、
増倍暗電流の一層の低減、より高信頼なプレーナー型の
アバランシェフォトダイオードを製造できるので、歩留
まりが一層の向上する。
The substrate 1 serving as a base of the superlattice multiplication layer 4
When a p-type or n-type substrate having excellent crystallinity is used, a superlattice multiplication layer can be formed while growing an epitaxial layer on a high-quality conductivity type substrate. It is possible to obtain a lattice multiplication layer,
Since the multiplication dark current can be further reduced and a more reliable planar avalanche photodiode can be manufactured, the yield can be further improved.

【0028】また、半絶縁性の基板8を融着し補強する
ことにより、以後のプロセス処理、ハンドリングを可能
とするばかりか、素子容量が少なく、光吸収が小さい裏
面入射に適したアバランシェフォトダイオードを製造す
ることが可能となる。また、600℃〜700℃の雰囲
気中でTiイオン注入領域9を形成後、490℃程度の
雰囲気中でZn拡散層10を形成するため、Zn拡散層
10形成時にTiイオン注入領域9へ悪影響を及ぼすこ
とはない。
Further, by affixing and reinforcing the semi-insulating substrate 8, not only subsequent processing and handling can be performed, but also an avalanche photodiode suitable for rear incidence with small element capacity and small light absorption. Can be manufactured. Further, after forming the Ti ion implanted region 9 in an atmosphere of 600 ° C. to 700 ° C., the Zn diffusion layer 10 is formed in an atmosphere of about 490 ° C. Has no effect.

【0029】また、本実施の形態では増倍層として超格
子増倍層4を用いたものを例に説明をしたが、これに限
定する必要はなくAlInAsまたはAlInGaAs
のいずれか一方のみを用いた構成としてもよい。このよ
うな構成にすると増倍層をより簡単に構成することがで
きるため、アバランシェフォトダイオードの製造がより
簡単になる。
Further, in the present embodiment, the case where the superlattice multiplication layer 4 is used as the multiplication layer has been described as an example. However, the present invention is not limited to this, and it is not necessary to use AlInAs or AlInGaAs.
A configuration using only one of them may be adopted. With such a configuration, the multiplication layer can be configured more easily, so that the manufacture of the avalanche photodiode becomes easier.

【0030】[0030]

【発明の効果】この発明に係るアバランシェフォトダイ
オードの製造方法によれば、 (a) エッチングストッパー層を介して第1の基板の
上に増倍層、光吸収層を順に形成するとともに、上記増
倍層、上記光吸収層をエピタキシャル成長させる工程 (b)上記第1の基板を除去する工程 (c)上記第1の基板を除去した側とは反対側であっ
て、上記光吸収層の上に第2の基板を形成する工程 (d)上記第1の基板を除去した側からイオン注入を行
い、ガードリングを形成する工程 なる工程を有するので、増倍層をより第1の基板により
近い側で形成するため、増倍層の下面の平坦性がより高
くなり、より結晶性の優れた増倍層が生成されるばかり
か、第1の基板を除去し、光吸収層の上に第2の基板を
形成するため、増倍層の結晶特性を向上しつつ、増倍層
を表面側に配置できるため、増倍層における増倍暗電流
を低減するとともに、高品質で高信頼なアバランシェフ
ォトダイオードを製造することが可能となり、歩留まり
が向上する。
According to the method of manufacturing an avalanche photodiode according to the present invention, there are provided: (a) a multiplication layer and a light absorption layer are sequentially formed on a first substrate via an etching stopper layer; (B) a step of removing the first substrate (c) a step opposite to the side from which the first substrate is removed, and Step of Forming the Second Substrate (d) Step of Forming a Guard Ring by Performing Ion Implantation from the Side from which the First Substrate is Removed, so that the Multiplier Layer Is Closer to the First Substrate In this case, the flatness of the lower surface of the multiplication layer becomes higher, so that not only a multiplication layer having better crystallinity is generated, but also the first substrate is removed and the second layer is formed on the light absorption layer. Crystal structure of the multiplication layer While above, since the multiplication layer can be disposed on the surface side, while reducing the multiplication dark current in the multiplication layer, it is possible to manufacture a highly reliable avalanche photodiode with high quality, yield is improved.

【0031】この発明に係るアバランシェフォトダイオ
ードの製造方法は、増倍層としてAlInAsまたはA
InGaAsのいずれか一方のみを用いたので、複雑な
工程を経ることなく増倍層が形成できるようになり、ア
バランシェフォトダイオードの製造が簡単になる。
According to the method of manufacturing an avalanche photodiode according to the present invention, AlInAs or A
Since only one of InGaAs is used, the multiplication layer can be formed without going through a complicated process, and the manufacture of the avalanche photodiode is simplified.

【0032】この発明に係るアバランシェフォトダイオ
ードの製造方法は、増倍層は超格子増倍層であるため、
アバランシェフォトダイオードの特性を高めることが可
能となる
In the method for manufacturing an avalanche photodiode according to the present invention, since the multiplication layer is a superlattice multiplication layer,
It is possible to enhance the characteristics of avalanche photodiodes

【0033】この発明に係るアバランシェフォトダイオ
ードの製造方法によれば、第1の基板を導電型基板とし
たので、高品質な導電型の基板上にエピタキシャル層を
成長させながら超格子増倍層を形成できるので、結晶特
性のより高い超格子増倍層を得ることが可能となり、増
倍暗電流の一層の低減、より高信頼なアバランシェフォ
トダイオードを製造することが可能となり、歩留まりが
より一層向上する。
According to the method of manufacturing an avalanche photodiode according to the present invention, since the first substrate is a conductive type substrate, the superlattice multiplication layer is formed while growing an epitaxial layer on a high quality conductive type substrate. Because it can be formed, it is possible to obtain a superlattice multiplication layer with higher crystal characteristics, further reduce the multiplication dark current, manufacture a more reliable avalanche photodiode, and further improve the yield I do.

【0034】この発明に係るアバランシェフォトダイオ
ードの製造方法によれば、第2の基板を半絶縁性の基板
としたので、以後のプロセス処理、ハンドリングを可能
とするばかりか、素子容量が少なく、光吸収が小さい裏
面入射に適したアバランシェフォトダイオードを製造す
ることが可能となる。
According to the method of manufacturing an avalanche photodiode according to the present invention, since the second substrate is a semi-insulating substrate, not only the subsequent processing and handling can be performed, but also the device capacity is small and the light is reduced. It is possible to manufacture an avalanche photodiode suitable for rear incidence with low absorption.

【0035】この発明に係るアバランシェフォトダイオ
ードの製造方法によれば、ガードリングを形成した後、
上記ガードリングの外側にZn拡散層を形成する工程を
有するので、Zn拡散層10形成時にガードリングへへ
悪影響を及ぼすことがなくなり、高品質で高信頼なアバ
ランシェフォトダイオードを製造することが可能とな
り、歩留まりが向上する。
According to the method of manufacturing an avalanche photodiode according to the present invention, after forming the guard ring,
Since there is a step of forming a Zn diffusion layer outside the guard ring, there is no adverse effect on the guard ring when the Zn diffusion layer 10 is formed, and a high-quality and highly reliable avalanche photodiode can be manufactured. , And the yield is improved.

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

【図1】 実施の形態1のアバランシェフォトダイオー
ドの構成を説明するための図である。
FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of an avalanche photodiode according to a first embodiment.

【図2】 実施の形態1のアバランシェフォトダイオー
ドの製造方法を説明するための図である。
FIG. 2 is a diagram illustrating a method for manufacturing the avalanche photodiode according to the first embodiment.

【図3】 実施の形態1のアバランシェフォトダイオー
ドの製造方法を説明するための図である。
FIG. 3 is a diagram illustrating a method for manufacturing the avalanche photodiode according to the first embodiment.

【図4】 従来のアバランシェフォトダイオードを説明
するための図である。
FIG. 4 is a diagram for explaining a conventional avalanche photodiode.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1:基板(第1の基板) 2:エッチングストッパー層 3:バッファー層 4:超格子増倍層 5:電界緩和層 6:光吸収層 7:バッファー層 8:基板(第2の基板) 9:Tiイオン注入領域 10:Zn拡散層 1: substrate (first substrate) 2: etching stopper layer 3: buffer layer 4: superlattice multiplication layer 5: electric field relaxation layer 6: light absorption layer 7: buffer layer 8: substrate (second substrate) 9: Ti ion implantation region 10: Zn diffusion layer

フロントページの続き Fターム(参考) 4K029 AA04 AA24 BA41 BB02 BC07 BD01 CA01 CA10 GA01 5F049 MA08 MB07 MB12 NA05 NA18 PA09 PA10 PA14 PA20 QA06 QA12 QA16 SS04 5F103 AA05 BB05 DD01 GG01 HH03 JJ01 JJ03 LL04 RR04 RR07Continued on the front page F term (reference) 4K029 AA04 AA24 BA41 BB02 BC07 BD01 CA01 CA10 GA01 5F049 MA08 MB07 MB12 NA05 NA18 PA09 PA10 PA14 PA20 QA06 QA12 QA16 SS04 5F103 AA05 BB05 DD01 GG01 HH03 JJ01 JJ03 LL04 RR04RR

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 アバランシェフォトダイオードの製造方
法であって、 (a) エッチングストッパー層を介して第1の基板の
上に増倍層、光吸収層を順に形成するとともに、上記増
倍層、上記光吸収層をエピタキシャル成長させる工程 (b)上記第1の基板を除去する工程 (c)上記第1の基板を除去した側とは反対側であっ
て、上記光吸収層の上に第2の基板を形成する工程 (d)上記第1の基板を除去した側からイオン注入を行
い、ガードリングを形成する工程 なる工程を有するアバランシェフォトダイオードの製造
方法。
1. A method for manufacturing an avalanche photodiode, comprising: (a) sequentially forming a multiplication layer and a light absorption layer on a first substrate via an etching stopper layer; Step (b) of removing the first substrate (c) Step of removing the first substrate (c) A second substrate is provided on the light absorbing layer on the side opposite to the side from which the first substrate is removed (D) performing ion implantation from the side from which the first substrate has been removed to form a guard ring. A method for manufacturing an avalanche photodiode.
【請求項2】 増倍層としてAlInAsまたはAIn
GaAsのいずれか一方のみを用いたことを特徴とする
請求項1に記載のアバランシェフォトダイオードの製造
方法。
2. A multiplication layer comprising AlInAs or AIn
2. The method according to claim 1, wherein only one of GaAs is used.
【請求項3】 増倍層は超格子増倍層であることを特徴
とする請求項1に記載のアバランシェフォトダイオード
の製造方法。
3. The method according to claim 1, wherein the multiplication layer is a superlattice multiplication layer.
【請求項4】 第1の基板を導電型基板としたことを特
徴とする請求項1に記載のアバランシェフォトダイオー
ドの製造方法。
4. The method according to claim 1, wherein the first substrate is a conductive type substrate.
【請求項5】 第2の基板を半絶縁性の基板としたこと
を特徴とする請求項1に記載のアバランシェフォトダイ
オードの製造方法。
5. The method for manufacturing an avalanche photodiode according to claim 1, wherein the second substrate is a semi-insulating substrate.
【請求項6】ガードリングを形成した後、上記ガードリ
ングの外側にZn拡散層を形成する工程を有する請求項
1に記載のアバランシェフォトダイオードの製造方法。
6. The method for manufacturing an avalanche photodiode according to claim 1, further comprising a step of forming a Zn diffusion layer outside the guard ring after forming the guard ring.
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