JP2002299679A - Photodiode manufacturing method - Google Patents

Photodiode manufacturing method

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a photodiode manufacturing method which takes a simple manufacturing process, ensures a high speed response and can deal with large- diameter semiconductor substrates. SOLUTION: The method comprises providing a damage buffer layer 18 on an n-type InP cap layer 16, forming a mask layer 23 and a ZnO layer 20 thereon, diffusing Zn in the ZnO layer 20 into the cap layer 16 to form a p-type diffused region 22 forming a guard ring, similarly diffusing Zn in other ZnO layer into the cap layer 16 through other mask layer on the damage buffer layer 18 and the damage buffer layer 18 to form a p-type diffused region forming a light receiving region, and removing the damage suppression layer 18.

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】本発明は、半導体受光素子に
関し、さらに言えば、ガードリングを有するフォトダイ
オードの製造方法に関する。
The present invention relates to a semiconductor light receiving device, and more particularly, to a method for manufacturing a photodiode having a guard ring.

【0002】[0002]

【従来の技術】図8は、従来のアバランシェ・フォトダ
イオード110の構成を示す要部断面図である。
2. Description of the Related Art FIG. 8 is a cross-sectional view of a main part showing the structure of a conventional avalanche photodiode 110.

【0003】図8において、n+型InP基板111の
表面には、n型InPバッファ層112と、n型InG
aAs光吸収層113と、n型InGaAsPパイルア
ップ抑制層114と、n+型InP増倍層115と、n
型InPキャップ層116とがこの順に積層形成されて
いる。n型InPキャップ層116の上には、これら積
層体を保護するためのパッシベーション層117が形成
されている。
[0003] In FIG. 8, on the surface of the n + -type InP substrate 111, an n-type InP buffer layer 112, n-type InG
aAs light absorbing layer 113, n-type InGaAsP pile-up suppressing layer 114, n + -type InP multiplying layer 115,
The type InP cap layer 116 is laminated in this order. On the n-type InP cap layer 116, a passivation layer 117 for protecting these stacked bodies is formed.

【0004】n型InPキャップ層116の内部には、
平面形状が円形のp型領域125が形成されている。外
光は、パッシベーション層117を貫通してp型領域1
25に入射せしめられる。つまり、p型領域125が
「受光領域」となっている。
[0004] Inside the n-type InP cap layer 116,
A p-type region 125 having a circular planar shape is formed. External light passes through the passivation layer 117 and passes through the p-type region 1.
25. That is, the p-type region 125 is a “light receiving region”.

【0005】フォトダイオード110のpn接合126
は、p型領域125とその直下のn +型InP増倍層1
15との界面に形成される。
The pn junction 126 of the photodiode 110
Is defined as p-type region 125 and n +Type InP multiplication layer 1
15 is formed at the interface.

【0006】n型InPキャップ層116の内部にはさ
らに、p型領域121を囲むように、平面形状が円形リ
ング状のp型領域122aが形成されている。また、n
+型InP増倍層115の内部には、p型領域121の
外縁に沿って、平面形状が円形リング状のp型領域12
2bが形成されている。p型領域122bの上端部は、
p型領域122aの下端部と接続されている。二つのp
型領域122aと122bは互いに同心であり、領域1
22bが外側に、領域122aが内側にそれぞれ位置し
ている。これら二つのp型領域122aと122bは、
いわゆる「二重ガードリング」を形成している。
Further, a p-type region 122 a having a circular planar shape is formed inside the n-type InP cap layer 116 so as to surround the p-type region 121. Also, n
Inside the + type InP multiplication layer 115, along the outer edge of the p-type region 121, the p-type region 12 having a circular ring-shaped planar shape is formed.
2b is formed. The upper end of the p-type region 122b is
It is connected to the lower end of p-type region 122a. Two p
The mold regions 122a and 122b are concentric with each other and the region 1
22b is located outside and the region 122a is located inside. These two p-type regions 122a and 122b
A so-called "double guard ring" is formed.

【0007】n型InPキャップ層116の上には、パ
ッシベーション層117を貫通してリング状のp側電極
131が形成されている。p側電極131の下端は、受
光領域であるp型領域121に接触している。
On the n-type InP cap layer 116, a ring-shaped p-side electrode 131 is formed penetrating the passivation layer 117. The lower end of the p-side electrode 131 is in contact with the p-type region 121 which is a light receiving region.

【0008】n+型InP基板111の裏面には、n側
電極132が形成されている。n側電極132は、基板
111の裏面の全体を覆っている。
An n-side electrode 132 is formed on the back surface of the n + -type InP substrate 111. The n-side electrode 132 covers the entire back surface of the substrate 111.

【0009】以上の構成を持つ従来のアバランシェ・フ
ォトダイオードは、次のようにして製造される。
The conventional avalanche photodiode having the above configuration is manufactured as follows.

【0010】まず、n+型InP基板111の表面に、
+型InPバッファ層112と、n型InGaAs光
吸収層113と、n型InGaAsPパイルアップ抑制
層114と、n+型InP増倍層115と、n型InP
キャップ層116とを、この順に成長させ、図8に示す
積層構造を得る。これらの層の形成には、公知の気相成
長法あるいは液相成長法が使用される。
First, on the surface of an n + type InP substrate 111,
n + -type InP buffer layer 112, n-type InGaAs light absorption layer 113, n-type InGaAsP pile-up suppressing layer 114, n + -type InP multiplication layer 115, n-type InP
The cap layer 116 is grown in this order to obtain a laminated structure shown in FIG. For forming these layers, a known vapor phase growth method or liquid phase growth method is used.

【0011】次に、n型InPキャップ層116の上
に、選択注入用のマスク層(図示せず)を形成する。こ
のマスク層は、例えばSiN層、SiO2層、またはP
SG(PhosphorSilicate Glass)層を形成した後、その
層をフォトリソグラフィ法でパターン化して形成され
る。そして、そのマスク層を用いて、n型InPキャッ
プ層116内にイオン注入法によりBeイオンを選択的
に導入し、平面形状が円形リング状のp型領域122a
を形成する。この時、p型領域122aの底部がn +
InP増倍層115に達しないように注入条件を設定す
る。
Next, on the n-type InP cap layer 116,
Next, a mask layer (not shown) for selective implantation is formed. This
Is a SiN layer, SiO 2TwoLayer, or P
After forming SG (PhosphorSilicate Glass) layer,
The layer is formed by patterning with photolithography.
You. Then, using the mask layer, the n-type InP
Be ions are selectively implanted into the
And a p-type region 122a having a circular ring-shaped planar shape.
To form At this time, the bottom of the p-type region 122a is n +Type
Injection conditions are set so as not to reach the InP multiplication layer 115.
You.

【0012】続いて、選択注入用の上記マスク層を除去
してから、n型InPキャップ層116の上に選択注入
用のマスク層(図示せず)を形成する。そして、そのマ
スク層を用いて、p型領域122aの内部にイオン注入
法によりBeイオンを選択的に導入し、円形リング状の
p型領域122bを形成する。その結果、Beイオンを
二回注入された部分がp型領域122bとなる。この
時、Beイオンがp型領域122aの内側部分にのみ注
入されるように、また、p型領域122bの底部がn+
型InP増倍層115内に入り込むように注入条件を設
定する。
Subsequently, after removing the mask layer for selective implantation, a mask layer (not shown) for selective implantation is formed on the n-type InP cap layer 116. Then, using the mask layer, Be ions are selectively introduced into the p-type region 122a by an ion implantation method to form a circular ring-shaped p-type region 122b. As a result, the portion into which the Be ions are implanted twice becomes the p-type region 122b. At this time, Be ions are implanted only into the inside of p-type region 122a, and the bottom of p-type region 122b is n +
The implantation conditions are set so as to enter the type InP multiplication layer 115.

【0013】そして、所定の方法で熱処理を施すことに
より、注入したBeイオンを活性化させる。こうして、
二重ガードリングとなる二つのp型領域122aと12
2bが形成される。
Then, the implanted Be ions are activated by performing a heat treatment by a predetermined method. Thus,
Two p-type regions 122a and 12 serving as a double guard ring
2b is formed.

【0014】その後、上記マスク層を除去してから新た
に、n型InPキャップ層116の上に選択拡散用のマ
スク層(図示せず)を形成する。このマスク層も、Si
N層、SiO2層、またはPSG層で形成される。そし
て、そのマスク層を用いて、真空にした拡散管内に拡散
源を入れてから熱処理を施すことによって、二重ガード
リングとなるp型領域122aと122bの内側にZn
を選択的に拡散させる。つまり、いわゆる「封管拡散」
を行う。拡散源としては、例えばZn32が使用され
る。こうして、受光領域として機能するp型領域125
が形成される。
Thereafter, after removing the mask layer, a mask layer (not shown) for selective diffusion is newly formed on the n-type InP cap layer 116. This mask layer is also made of Si
It is formed of an N layer, a SiO 2 layer, or a PSG layer. Then, using the mask layer, a diffusion source is put into the diffusion tube evacuated, and then heat treatment is performed, so that Zn is formed inside the p-type regions 122a and 122b serving as a double guard ring.
Is selectively diffused. In other words, the so-called "sealed tube diffusion"
I do. As the diffusion source, for example, Zn 3 P 2 is used. Thus, the p-type region 125 functioning as a light receiving region
Is formed.

【0015】以後は、通常の方法によって、パッシベー
ション層117をn型InPキャップ層116の上に形
成し、そのパッシベーション層117にコンタクト孔を
あける。そのパッシベーション層117上に金属膜を形
成してからその不要部分を除去し、図8に示すようなp
側電極131を形成する。n+型InP基板111の裏
面にも金属膜を形成し、n側電極132とする。
Thereafter, a passivation layer 117 is formed on the n-type InP cap layer 116 by a usual method, and a contact hole is formed in the passivation layer 117. After forming a metal film on the passivation layer 117, the unnecessary portion is removed, and p
The side electrode 131 is formed. A metal film is also formed on the back surface of the n + -type InP substrate 111 to form an n-side electrode 132.

【0016】以上のようにして、従来のアバランシェ・
フォトダイオード110が製造される。
As described above, the conventional avalanche
The photodiode 110 is manufactured.

【0017】[0017]

【発明が解決しようとする課題】上述した従来のアバラ
ンシェ・フォトダイオード110では、次のような問題
がある。
The above-mentioned conventional avalanche photodiode 110 has the following problems.

【0018】第一に、二重ガードリングを形成する二つ
のp型領域122aと122bを形成するためにBeイ
オンの導入を「イオン注入法」で行い、受光領域を形成
するp型領域125を形成するために「封管拡散」によ
ってZn原子を導入するので、製造工程が複雑となる。
First, in order to form two p-type regions 122a and 122b forming a double guard ring, Be ions are introduced by "ion implantation" to form a p-type region 125 for forming a light receiving region. Since Zn atoms are introduced by “sealed tube diffusion” for forming, the manufacturing process becomes complicated.

【0019】第二に、フォトダイオードの高速応答を確
保するためには、pn接合126の近傍のドナーとアク
セプタの濃度分布が急峻な傾斜を持つことが望まれる
が、上記従来の製造方法では、「封管拡散」によってZ
n原子を気相で導入しているため、実現が困難である。
Second, in order to ensure a high-speed response of the photodiode, it is desirable that the concentration distribution of the donor and the acceptor near the pn junction 126 has a steep slope. Z by "sealed tube diffusion"
Realization is difficult because n atoms are introduced in the gas phase.

【0020】第三に、フォトダイオードを大口径の半導
体基板(ウェハ)を用いて製造するには、「封管拡散」
工程において使用する管を大径にすることが望まれる
が、上記従来の製造方法ではいわゆる「封管拡散」を行
っているため、実現が困難である。
Third, in order to manufacture a photodiode using a large-diameter semiconductor substrate (wafer), it is necessary to use “sealed tube diffusion”.
It is desired to increase the diameter of the tube used in the process, but it is difficult to realize the above-described conventional manufacturing method because so-called “sealed tube diffusion” is performed.

【0021】本発明は、これらの問題を解消するために
なされたもので、その目的とするところは、イオン注入
法の使用が不要であって、製造工程が簡易になるフォト
ダイオードの製造方法を提供することにある。
The present invention has been made to solve these problems, and an object of the present invention is to provide a method of manufacturing a photodiode which does not require the use of an ion implantation method and simplifies the manufacturing process. To provide.

【0022】本発明の他の目的は、pn接合近傍のドナ
ーとアクセプタの濃度分布を急峻な傾斜を持つようにし
て高速応答を確保できるフォトダイオードの製造方法を
提供することにある。
Another object of the present invention is to provide a method of manufacturing a photodiode which can ensure a high-speed response by making the concentration distribution of the donor and acceptor near the pn junction steep.

【0023】本発明のさらに他の目的は、大口径の半導
体基板(ウェハ)の使用に容易に対応できるフォトダイ
オードの製造方法を提供することにある。
Still another object of the present invention is to provide a method of manufacturing a photodiode which can easily cope with the use of a large-diameter semiconductor substrate (wafer).

【0024】本発明のさらに他の目的は、ガードリング
と受光領域の形成プロセスで生じる半導体層の損傷に起
因する不都合(暗電流の増加や表面荒れなど)を回避で
きるフォトダイオードの製造方法を提供することにあ
る。
Still another object of the present invention is to provide a method of manufacturing a photodiode which can avoid inconveniences (such as an increase in dark current and surface roughness) due to damage to a semiconductor layer caused in a process of forming a guard ring and a light receiving region. Is to do.

【0025】本発明の他の目的は、以下の説明から明ら
かになる。
[0025] Other objects of the present invention will become clear from the following description.

【0026】[0026]

【課題を解決するための手段】(1) 本発明のフォト
ダイオードの製造方法は、(a) 第1導電型の半導体
基板上に、前記第1導電型の第1および第2の半導体層
を積層形成する工程と、(b) 前記第2半導体層の上
にダメージ緩衝層を形成する工程と、(c) 前記ダメ
ージ緩衝層の上に、第1マスク層を介して、前記第1導
電型とは反対の極性を持つ第2導電型のドーパントを含
む第1拡散源層を形成する工程と、(d) 前記第1拡
散源層に含まれる前記第2導電型のドーパントを、前記
第1マスク層と前記ダメージ緩衝層とを介して前記第2
半導体層の内部に選択的に拡散させ、もってガードリン
グとなる前記第2導電型の第1拡散領域を形成する工程
と、(e) 前記第1拡散源層と前記第1マスク層を除
去する工程と、(f) 前記ダメージ緩衝層の上に、第
2マスク層を介して、前記第2導電型のドーパントを含
む第2拡散源層を形成する工程と、(g) 前記第2拡
散源層に含まれる前記第2導電型のドーパントを、前記
第2マスク層と前記ダメージ緩衝層とを介して前記第2
半導体層の内部に選択的に拡散させ、もって受光領域と
なる前記第2導電型の第2拡散領域を形成する工程と、
(h) 前記第2拡散源層と前記第2マスク層を除去す
る工程と、(i) 前記ダメージ緩衝層を除去する工程
とを備えている。
(1) A method of manufacturing a photodiode according to the present invention comprises the steps of: (a) forming the first and second semiconductor layers of the first conductivity type on a semiconductor substrate of the first conductivity type; Forming a stacked layer; (b) forming a damage buffer layer on the second semiconductor layer; and (c) forming the first conductivity type on the damage buffer layer via a first mask layer. Forming a first diffusion source layer containing a second conductivity type dopant having a polarity opposite to that of the first diffusion source layer; and (d) changing the second conductivity type dopant contained in the first diffusion source layer to the first diffusion source layer. The second through a mask layer and the damage buffer layer;
Forming a first diffusion region of the second conductivity type, which is selectively diffused into a semiconductor layer, thereby forming a guard ring; and (e) removing the first diffusion source layer and the first mask layer. (F) forming a second diffusion source layer containing the dopant of the second conductivity type on the damage buffer layer via a second mask layer; and (g) forming the second diffusion source. The second conductivity type dopant contained in the second mask layer and the damage buffer layer via the second mask layer and the damage buffer layer.
Forming a second diffusion region of the second conductivity type, which is selectively diffused into a semiconductor layer, thereby becoming a light receiving region;
(H) removing the second diffusion source layer and the second mask layer; and (i) removing the damage buffer layer.

【0027】(2) 本発明のフォトダイオードの製造
方法では、第1導電型の第2半導体層の上にダメージ緩
衝層を形成してから、その上に選択拡散用の第1マスク
層を介して第2導電型のドーパントを含む第1拡散源層
を形成し、その後、その第1拡散源層に含まれるドーパ
ントを第1マスク層を介して第2半導体層の内部に選択
的に拡散させる。こうして、ガードリングとなる第2導
電型の第1拡散領域を第2半導体層の内部に形成する。
(2) In the method for manufacturing a photodiode of the present invention, after forming a damage buffer layer on a second semiconductor layer of the first conductivity type, a first mask layer for selective diffusion is formed thereon. To form a first diffusion source layer containing a second conductivity type dopant, and then selectively diffuse the dopant contained in the first diffusion source layer into the second semiconductor layer via the first mask layer. . Thus, a first diffusion region of the second conductivity type serving as a guard ring is formed inside the second semiconductor layer.

【0028】続いて、第1拡散源層と第1マスク層を除
去した後、ダメージ緩衝層の上に、選択拡散用の第2マ
スク層を介して第2導電型のドーパントを含む第2拡散
源層を形成する。その後、その第2拡散源層に含まれる
ドーパントを第2マスク層を介して第2半導体層の内部
に選択的に拡散させる。こうして、受光領域となる第2
導電型の第2拡散領域を形成する。最後に、第2拡散源
層と第2マスク層とダメージ緩衝層とを除去する。この
ため、ガードリングと受光領域の形成の際にイオン注入
工程が不要となるから、製造工程が簡易になる。
Subsequently, after removing the first diffusion source layer and the first mask layer, the second diffusion layer containing the dopant of the second conductivity type is placed on the damage buffer layer via the second mask layer for selective diffusion. Form a source layer. After that, the dopant contained in the second diffusion source layer is selectively diffused into the second semiconductor layer via the second mask layer. Thus, the second light receiving area
A conductive type second diffusion region is formed. Finally, the second diffusion source layer, the second mask layer, and the damage buffer layer are removed. This eliminates the need for an ion implantation step when forming the guard ring and the light receiving region, thereby simplifying the manufacturing process.

【0029】また、pn接合は、第2半導体層の中に形
成された受光領域となる第2導電型の第2拡散領域と、
それに隣接する第1導電型の第1半導体層との界面に形
成される。また、ガードリングとなる第2導電型の第1
拡散領域の形成と、受光領域となる第2導電型の第2拡
散領域の形成とを、第1および第2の拡散源層の中に含
まれる第2導電型のドーパントを拡散させることによっ
て行っている。このため、拡散条件を調整することによ
り、pn接合の近傍のドナーとアクセプタの濃度分布を
急峻な傾斜を持つようにすることができ、よってフォト
ダイオードの高速応答を確保できる。
The pn junction has a second diffusion region of the second conductivity type serving as a light receiving region formed in the second semiconductor layer;
It is formed at the interface with the first conductivity type first semiconductor layer adjacent thereto. In addition, the first of the second conductivity type serving as a guard ring
The formation of the diffusion region and the formation of the second diffusion region of the second conductivity type serving as the light receiving region are performed by diffusing the dopant of the second conductivity type contained in the first and second diffusion source layers. ing. Therefore, by adjusting the diffusion conditions, the concentration distribution of the donor and the acceptor in the vicinity of the pn junction can be made to have a steep gradient, and the high-speed response of the photodiode can be secured.

【0030】さらに、ガードリングとなる第2導電型の
第1拡散領域の形成と、受光領域となる第2導電型の第
2拡散領域の形成とを、第1および第2の拡散源層の中
に含まれる第2導電型のドーパントを拡散させることに
よって行っているため、いわゆる「開管拡散」が実行で
きる。よって、大口径の半導体基板(ウェハ)の使用に
容易に対応することができる。
Further, the formation of the first diffusion region of the second conductivity type serving as a guard ring and the formation of the second diffusion region of the second conductivity type serving as a light receiving region are performed in the first and second diffusion source layers. Since the diffusion is performed by diffusing the second conductivity type dopant contained therein, so-called “open tube diffusion” can be performed. Therefore, it is possible to easily cope with the use of a large-diameter semiconductor substrate (wafer).

【0031】加えて、上記の(c)〜(h)の工程の間
は、第2半導体層の表面がダメージ緩衝層で覆われてい
るので、それらの工程で第2半導体層の損傷が生じる恐
れがなくなる。このため、第2半導体層の損傷に起因す
る不都合(暗電流の増加や表面荒れなど)を回避するこ
とができる。
In addition, during the steps (c) to (h), since the surface of the second semiconductor layer is covered with the damage buffer layer, the second semiconductor layer is damaged in those steps. Fear is gone. For this reason, it is possible to avoid inconveniences caused by damage to the second semiconductor layer (such as an increase in dark current and surface roughness).

【0032】(3) 本発明のフォトダイオードの製造
方法の好ましい例では、前記第1半導体層が増倍層とさ
れ、前記第2半導体層がキャップ層とされる。あるい
は、前記第1半導体層がn型InP増倍層とされ、前記
第2半導体層がn型InPキャップ層とされる。
(3) In a preferred example of the method for manufacturing a photodiode according to the present invention, the first semiconductor layer is a multiplication layer, and the second semiconductor layer is a cap layer. Alternatively, the first semiconductor layer is an n-type InP multiplication layer, and the second semiconductor layer is an n-type InP cap layer.

【0033】本発明のフォトダイオードの製造方法の他
の好ましい例では、ガードリングとなる前記第1拡散領
域が、前記工程(d)の終了時には全体が前記第2半導
体層の内部にあるが、受光領域となる前記第2拡散領域
を形成するための前記工程(g)において拡大し、前記
第1拡散領域の底部が前記第1半導体層の内部に位置す
る。
In another preferred example of the method for manufacturing a photodiode according to the present invention, the first diffusion region serving as a guard ring is entirely inside the second semiconductor layer at the end of the step (d). The step (g) for forming the second diffusion region serving as a light receiving region is enlarged, and the bottom of the first diffusion region is located inside the first semiconductor layer.

【0034】本発明のフォトダイオードの製造方法のさ
らに他の好ましい例では、前記第1拡散源層に含まれる
前記第2導電型のドーパントと、前記第2拡散源層に含
まれる前記第2導電型のドーパントが、いずれもZnと
される。
In still another preferred embodiment of the method for manufacturing a photodiode according to the present invention, the second conductive type dopant contained in the first diffusion source layer and the second conductive type dopant contained in the second diffusion source layer are provided. The type dopant is Zn.

【0035】本発明のフォトダイオードの製造方法のさ
らに他の好ましい例では、前記ダメージ緩衝層として化
合物半導体層が使用される。
In still another preferred embodiment of the method for manufacturing a photodiode according to the present invention, a compound semiconductor layer is used as the damage buffer layer.

【0036】(4) なお、特開平3−297173号
公報には、フォトダイオードなどの半導体受光素子が開
示されている。同公報の半導体受光素子は、光吸収層ま
たはアバランシェ増倍層が3元以上の化合物半導体で形
成されている半導体受光素子において、(001)面か
ら[−110]方向にわずかに傾いた半導体基板上に少
なくともストイキオメトリーが整合され、且つ混晶散乱
および金属散乱の少ない光吸収層またはアバランシェ増
倍層を備えることを特徴とするものである。したがっ
て、本発明の「ダメージ緩衝層を利用して2度の拡散工
程でガードリングと受光領域を形成する」点については
何ら開示されていなく、本発明とは異なっていることが
明らかである。
(4) JP-A-3-297173 discloses a semiconductor light receiving element such as a photodiode. The semiconductor light-receiving element disclosed in the publication is a semiconductor light-receiving element in which a light absorption layer or an avalanche multiplication layer is formed of a ternary or more compound semiconductor. At least stoichiometry is provided thereon, and a light absorption layer or an avalanche multiplication layer with less mixed crystal scattering and metal scattering is provided. Therefore, there is no disclosure of "forming a guard ring and a light receiving region in two diffusion steps using a damage buffer layer" of the present invention, which is apparently different from the present invention.

【0037】また、特開平9−186357号公報に
は、アバランシェ・フォトダイオードとその製造方法が
開示されている。同公報のアバランシェ・フォトダイオ
ードは、不純物イオンが高濃度のn型InP増倍(領
域)層と、不純物イオンが低濃度のn型InP増倍(領
域)層との積層体を備えており、n型InP増倍(領
域)層の内部に不純物イオンの濃度勾配を設けたものに
相当する。そして、こうすることにより、n型InP増
倍(領域)層において所望の増倍特性が得られるように
している。したがって、同公報においても、本発明の
「ダメージ緩衝層を利用して2度の拡散工程でガードリ
ングと受光領域を形成する」点については何ら開示され
ていなく、本発明とは異なっていることが明らかであ
る。
Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 9-186357 discloses an avalanche photodiode and a method for manufacturing the same. The avalanche photodiode of this publication includes a stacked body of an n-type InP multiplication (region) layer having a high concentration of impurity ions and an n-type InP multiplication (region) layer having a low concentration of impurity ions. This corresponds to a structure in which a concentration gradient of impurity ions is provided inside the n-type InP multiplication (region) layer. By doing so, desired multiplication characteristics can be obtained in the n-type InP multiplication (region) layer. Therefore, the same publication does not disclose anything about “the formation of the guard ring and the light receiving region in two diffusion steps using the damage buffer layer” of the present invention, which is different from the present invention. Is evident.

【0038】[0038]

【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施の形態
について添付図面を参照しながら説明する。
Preferred embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.

【0039】図1は、本発明の一実施形態のアバランシ
ェ・フォトダイオード10の概略構成を示す要部断面図
である。
FIG. 1 is a cross-sectional view of a principal part showing a schematic configuration of an avalanche photodiode 10 according to one embodiment of the present invention.

【0040】この実施形態のアバランシェ・フォトダイ
オード10は、図1に示すように、n+型InP基板1
1と、その基板11の表面に積層形成されたn型InP
バッファ層12、n型InGaAs光吸収層13、n型
InGaAsPパイルアップ抑制層14、n+型InP
増倍層15、およびn型InPキャップ層16とを備え
ている。n型InPキャップ層16の上には、これら積
層体を保護するためのパッシベーション層17が形成さ
れている。
As shown in FIG. 1, the avalanche photodiode 10 of this embodiment has an n + -type InP substrate 1.
1 and n-type InP laminated on the surface of the substrate 11
Buffer layer 12, n-type InGaAs light absorbing layer 13, n-type InGaAsP pile-up suppressing layer 14, n + -type InP
A multiplication layer 15 and an n-type InP cap layer 16 are provided. On the n-type InP cap layer 16, a passivation layer 17 for protecting these stacked bodies is formed.

【0041】n型InPキャップ層16とその下のn+
型InP増倍層15の内部には、平面形状が円形のp型
拡散領域25が形成されている。外光は、パッシベーシ
ョン層17の円形の窓を貫通してp型拡散領域25に入
射せしめられる。つまり、p型拡散領域25が「受光領
域」となる。
The n-type InP cap layer 16 and the underlying n +
Inside the p-type InP multiplication layer 15, a p-type diffusion region 25 having a circular planar shape is formed. External light is made to enter the p-type diffusion region 25 through the circular window of the passivation layer 17. That is, the p-type diffusion region 25 is a “light receiving region”.

【0042】ダイオード10のpn接合26は、p型拡
散領域25と、その直下のn+型InP増倍層15の界
面に形成される。
The pn junction 26 of the diode 10 is formed at the interface between the p-type diffusion region 25 and the n + -type InP multiplication layer 15 immediately below the p-type diffusion region 25.

【0043】n型InPキャップ層16の内部にはさら
に、p型拡散領域25を囲むように、平面形状が円形リ
ング状のp型拡散領域22が形成されている。このp型
拡散領域22は、「ガードリング」を形成しており、p
n接合26においてエッジブレークダウンが発生するの
を抑制する働きをする。
A circular ring-shaped p-type diffusion region 22 is formed inside the n-type InP cap layer 16 so as to surround the p-type diffusion region 25. This p-type diffusion region 22 forms a “guard ring”,
It functions to suppress the occurrence of edge breakdown at the n-junction 26.

【0044】n型InPキャップ層16の上には、パッ
シベーション層17の窓を貫通して円形リング状のp側
電極31が形成されている。p側電極31の下端は、受
光領域であるp型拡散領域25に接触している。外光
は、パッシベーション層17とp側電極31の中央の円
形窓を通ってp型拡散領域25に照射される。
A circular ring-shaped p-side electrode 31 is formed on the n-type InP cap layer 16 so as to pass through a window of the passivation layer 17. The lower end of the p-side electrode 31 is in contact with the p-type diffusion region 25 which is a light receiving region. External light is applied to the p-type diffusion region 25 through the circular window at the center of the passivation layer 17 and the p-side electrode 31.

【0045】n+型InP基板11の裏面には、n側電
極32が形成されている。n側電極32は、基板11の
裏面の全面を覆っている。
On the back surface of the n + type InP substrate 11, an n-side electrode 32 is formed. The n-side electrode 32 covers the entire back surface of the substrate 11.

【0046】次に、以上の構成を持つアバランシェ・フ
ォトダイオード10の製造方法について、図2〜図7を
参照しながら説明する。
Next, a method of manufacturing the avalanche photodiode 10 having the above configuration will be described with reference to FIGS.

【0047】まず、n+型InP基板11の表面に、n
型InPバッファ層12と、n型InGaAs光吸収層
13と、n型InGaAsPパイルアップ抑制層14
と、n +型InP増倍層15と、n型InPキャップ層
16とをこの順に成長させ、図2に示すような積層構造
を得る。これらの層の形成には、公知の気相成長法ある
いは液相成長法が使用される。
First, n+N-type InP substrate 11
InP buffer layer 12 and n-type InGaAs light absorbing layer
13 and an n-type InGaAsP pile-up suppressing layer 14
And n +InP multiplication layer 15 and n-type InP cap layer
16 are grown in this order to form a laminated structure as shown in FIG.
Get. For forming these layers, there is a known vapor deposition method.
Alternatively, a liquid phase growth method is used.

【0048】次に、n型InPキャップ層16の上に、
ダメージ緩衝層18を形成する。この時の状態は図2に
示す通りである。
Next, on the n-type InP cap layer 16,
The damage buffer layer 18 is formed. The state at this time is as shown in FIG.

【0049】ダメージ緩衝層18は、以後の工程でn型
InPキャップ層16の上方に種々の層が形成され、ま
たエッチング法等によって除去されることにより、n型
InPキャップ層16の表面がダメージ(損傷)を受け
ないようにすることを目的とする。したがって、このよ
うな機能を持つ任意の層をダメージ緩衝層18として使
用できる。例えば、InGaAs層が好適に使用でき
る。
Various layers of the damage buffer layer 18 are formed above the n-type InP cap layer 16 in a subsequent step, and are removed by etching or the like, so that the surface of the n-type InP cap layer 16 is damaged. (Damage) is intended not to suffer. Therefore, any layer having such a function can be used as the damage buffer layer 18. For example, an InGaAs layer can be suitably used.

【0050】次に、図3に示すように、ダメージ緩衝層
18の上に選択拡散用のマスク層19を形成する。この
マスク層19は、略中央部に平面形状が円形リング状の
開口19aを有している。このマスク層19は、ダメー
ジ緩衝層18の上に、例えばSiN層、SiO2層、ま
たはPSG層を形成した後、その層をフォトリソグラフ
ィ法でパターン化して形成される。
Next, as shown in FIG. 3, a mask layer 19 for selective diffusion is formed on the damage buffer layer 18. The mask layer 19 has an opening 19a having a circular ring shape in a plan view at a substantially central portion. The mask layer 19 is formed by forming, for example, a SiN layer, a SiO 2 layer, or a PSG layer on the damage buffer layer 18 and then patterning the layer by photolithography.

【0051】次に、図4に示すように、選択拡散用のマ
スク層19の上に、ZnO層20とSiO2層21を順
に積層形成する。ZnO層20とSiO2層21の形成
には、例えばスパッタ法を使用する。ZnO層20は、
n型InPキャップ層16の内部にp型ドーパントとし
てのZn原子を選択的に拡散するための「Zn拡散源」
として機能する。SiO2層21は、ZnO層20の保
護膜として機能する。この時の状態は図4に示す通りで
あり、ZnO層20はマスク層19の開口19aを介し
てn型InPキャップ層16に接触している。
Next, as shown in FIG. 4, a ZnO layer 20 and a SiO 2 layer 21 are sequentially formed on the mask layer 19 for selective diffusion. For forming the ZnO layer 20 and the SiO 2 layer 21, for example, a sputtering method is used. The ZnO layer 20
"Zn diffusion source" for selectively diffusing Zn atoms as p-type dopants into n-type InP cap layer 16
Function as The SiO 2 layer 21 functions as a protective film for the ZnO layer 20. The state at this time is as shown in FIG. 4, and the ZnO layer 20 is in contact with the n-type InP cap layer 16 through the opening 19a of the mask layer 19.

【0052】次に、図4の状態を持つ構造体を所定の炉
の中に入れ、所定温度で所定時間、加熱する。こうし
て、ZnO層20中に含まれるZn原子をn型InPキ
ャップ層16に選択的に熱拡散させる。この時、ZnO
層20中のZn原子は、マスク層19の開口19aを通
り、さらにダメージ緩衝層17を貫通してからn型In
Pキャップ層16中に拡散する。その結果、図5に示す
ように、n型InPキャップ層16の内部にガードリン
グとなるp型拡散領域22が形成される。つまり、ガー
ドリングとなるp型拡散領域22を、イオン注入法では
なく熱拡散法を利用して形成するのである。p型拡散領
域22の平面形状は、マスク層19の開口19aとほぼ
同じ円形リング状である。この時の加熱温度と加熱時間
は、p型拡散領域22の底部がn型InP増倍層115
の中に達しないように調整される。
Next, the structure having the state shown in FIG. 4 is placed in a predetermined furnace and heated at a predetermined temperature for a predetermined time. Thus, the Zn atoms contained in the ZnO layer 20 are selectively thermally diffused into the n-type InP cap layer 16. At this time, ZnO
The Zn atoms in the layer 20 pass through the opening 19a of the mask layer 19, further penetrate the damage buffer layer 17, and then pass through the n-type In layer.
It diffuses into the P cap layer 16. As a result, as shown in FIG. 5, a p-type diffusion region 22 serving as a guard ring is formed inside the n-type InP cap layer 16. That is, the p-type diffusion region 22 serving as a guard ring is formed using a thermal diffusion method instead of an ion implantation method. The planar shape of the p-type diffusion region 22 is substantially the same as the circular ring shape of the opening 19 a of the mask layer 19. The heating temperature and the heating time at this time are such that the bottom of the p-type diffusion region 22 is the n-type InP multiplication layer 115.
It is adjusted so that it does not reach inside.

【0053】続いて、弗酸(HF)や緩衝弗酸などを用
いてウェットエッチングを行い、SiO2層21とZn
O層20をすべて除去する。この時、ダメージ緩衝層1
7がn型InPキャップ層16の表面を覆っているの
で、エッチング作用がキャップ層16に直接及ぶことは
ない。したがって、このエッチング工程でn型InPキ
ャップ層16が損傷を受ける恐れがない、という利点が
ある。エッチング完了時の状態は図6のようになる。ダ
メージ緩衝層17も少しエッチングされるので、図6の
状態では、ダメージ緩衝層17の厚さが少し減少してい
る。
[0053] Subsequently, by wet etching using a hydrofluoric acid (HF) or buffered hydrofluoric acid, SiO 2 layer 21 and Zn
The entire O layer 20 is removed. At this time, damage buffer layer 1
Since 7 covers the surface of n-type InP cap layer 16, the etching action does not directly affect cap layer 16. Therefore, there is an advantage that the n-type InP cap layer 16 is not likely to be damaged in this etching step. The state at the time of completion of the etching is as shown in FIG. Since the damage buffer layer 17 is also slightly etched, the thickness of the damage buffer layer 17 is slightly reduced in the state of FIG.

【0054】次に、図7に示すように、ダメージ緩衝層
18の上に選択拡散用のマスク層23を形成する。この
マスク層23は、略中央部に平面形状が円形の開口23
aを有している。このマスク層23は、マスク層19と
同じようにして、つまり、SiN層、SiO2層、また
はPSG層などを形成した後、その層をフォトリソグラ
フィ法でパターン化して形成される。
Next, as shown in FIG. 7, a mask layer 23 for selective diffusion is formed on the damage buffer layer 18. The mask layer 23 has an opening 23 having a circular planar shape at a substantially central portion.
a. The mask layer 23 is formed in the same manner as the mask layer 19, that is, after forming a SiN layer, a SiO 2 layer, a PSG layer, or the like, and then patterning the layer by photolithography.

【0055】次に、選択拡散用のマスク層23の上に、
ZnO層24を形成する。ZnO層24の形成には、例
えばスパッタ法を使用する。ZnO層24は、n型In
Pキャップ層16の内部にZn原子を選択的に拡散する
ための「Zn拡散源」として機能する。ZnO層24
は、マスク層23の開口23aを介してn型InPキャ
ップ層16に接触している。
Next, on the mask layer 23 for selective diffusion,
A ZnO layer 24 is formed. For forming the ZnO layer 24, for example, a sputtering method is used. The ZnO layer 24 is made of n-type In.
It functions as a “Zn diffusion source” for selectively diffusing Zn atoms into the P cap layer 16. ZnO layer 24
Is in contact with the n-type InP cap layer 16 through the opening 23a of the mask layer 23.

【0056】なお、マスク層23の開口23aは、受光
領域となるp型拡散領域25が、ガードリングとなるp
型拡散領域22の内側において所望の形状で形成される
ように設定すればよい。この実施形態では、開口23a
の外縁がガードリングとなるp型拡散領域22の内端縁
とほぼ合致するように設定する。
The opening 23a of the mask layer 23 is formed such that the p-type diffusion region 25 serving as a light receiving region is
What is necessary is just to set so that it may be formed in a desired shape inside the type | mold diffusion region 22. In this embodiment, the opening 23a
Is set so that the outer edge of the p-type diffusion region 22 substantially coincides with the inner edge of the p-type diffusion region 22 serving as a guard ring.

【0057】次に、図7の状態を持つ構造体を炉の中に
入れ、所定温度で所定時間、加熱する。こうして、Zn
O層24中に含まれるZn原子をn型InPキャップ層
16中に選択的に拡散させる。この時、ZnO層24中
のZn原子は、マスク層23の開口23aを通り、さら
にダメージ緩衝層17を貫通してからn型InPキャッ
プ層16中に拡散する。こうしてn型InPキャップ層
16中に拡散してきたZn原子は、ガードリングとなる
p型拡散領域22の内側だけでなく、p型拡散領域22
の内端部にも少し入り込む。その結果、図7に示すよう
に、n型InPキャップ層16の内部に円形の平面形状
を持つp型拡散領域25が形成される。つまり、ガード
リングとなるp型拡散領域22の内側にそれと同心とな
るように、受光領域となるp型拡散領域25が形成され
るのである。
Next, the structure having the state shown in FIG. 7 is placed in a furnace and heated at a predetermined temperature for a predetermined time. Thus, Zn
Zn atoms contained in the O layer 24 are selectively diffused into the n-type InP cap layer 16. At this time, Zn atoms in the ZnO layer 24 diffuse through the opening 23 a of the mask layer 23, further penetrate the damage buffer layer 17, and diffuse into the n-type InP cap layer 16. The Zn atoms thus diffused into the n-type InP cap layer 16 are not only inside the p-type diffusion region 22 serving as a guard ring but also in the p-type diffusion region 22.
A little into the inner edge of the. As a result, as shown in FIG. 7, a p-type diffusion region 25 having a circular planar shape is formed inside the n-type InP cap layer 16. That is, the p-type diffusion region 25 serving as a light receiving region is formed inside and concentric with the p-type diffusion region 22 serving as a guard ring.

【0058】このように、受光領域となるp型拡散領域
25の形成方法は、ガードリングとなるp型拡散領域2
2の場合と同じ熱拡散法である。この時の加熱温度と加
熱時間は、p型拡散領域25の底部がn型InP増倍層
15の中に達しないように調整する。
As described above, the method of forming the p-type diffusion region 25 serving as a light receiving region is based on the p-type diffusion region 2 serving as a guard ring.
This is the same thermal diffusion method as in the case of No. 2. The heating temperature and the heating time at this time are adjusted so that the bottom of the p-type diffusion region 25 does not reach the n-type InP multiplication layer 15.

【0059】この熱拡散工程において、ガードリングと
なるp型拡散領域22に含まれているZn原子も拡散す
るので、p型拡散領域22は図6の状態よりも外側と内
側に少し広がり、さらに下方にも少し広がる。よって、
図7に示すように、p型拡散領域22の内端部は、p型
拡散領域25の外端部と少し重複した形になり、またp
型拡散領域22の底部はn+型InP増倍層15に入り
込む。
In this thermal diffusion step, Zn atoms contained in the p-type diffusion region 22 serving as a guard ring are also diffused, so that the p-type diffusion region 22 slightly spreads outward and inward from the state shown in FIG. Spread a little below. Therefore,
As shown in FIG. 7, the inner end of the p-type diffusion region 22 slightly overlaps the outer end of the p-type diffusion region 25, and
The bottom of the type diffusion region 22 enters the n + type InP multiplication layer 15.

【0060】続いて、弗酸や緩衝弗酸などを用いてウェ
ットエッチングを行い、マスク層23とZnO層24を
除去する。この時も、ダメージ緩衝層17がn型InP
キャップ層16の表面を覆っているので、エッチング作
用はキャップ層16に及ばない。したがって、ここで
も、n型InPキャップ層16が損傷を受ける恐れはな
い。
Subsequently, wet etching is performed using hydrofluoric acid or buffered hydrofluoric acid to remove the mask layer 23 and the ZnO layer 24. Also at this time, the damage buffer layer 17 is made of n-type InP.
Since the surface of the cap layer 16 is covered, the etching action does not reach the cap layer 16. Therefore, there is no risk that the n-type InP cap layer 16 is damaged here.

【0061】以後は、通常の方法によって、パッシベー
ション層17をn型InPキャップ層16の上に形成し
てから、そのパッシベーション層17に円形の窓をあけ
る。この時、図1に示すように、パッシベーション層1
7は、ガードリングとなるp型拡散領域22と残りのn
型InPキャップ層16の全面を覆っており、受光領域
となるp型拡散領域25のみがパッシベーション層17
の窓から露出している。
Thereafter, a passivation layer 17 is formed on the n-type InP cap layer 16 by a usual method, and a circular window is formed in the passivation layer 17. At this time, as shown in FIG.
7 denotes a p-type diffusion region 22 serving as a guard ring and the remaining n-type diffusion region 22.
Only the p-type diffusion region 25 serving as a light receiving region covers the entire surface of the type InP cap layer 16.
It is exposed from the window.

【0062】さらに、n+型InP基板11の裏面にも
金属膜を形成し、n側電極32とする。n側電極32
は、基板11の裏面の全面を覆っている。
Further, a metal film is also formed on the back surface of the n + -type InP substrate 11 to form an n-side electrode 32. n-side electrode 32
Covers the entire back surface of the substrate 11.

【0063】こうして、本発明の一実施形態のアバラン
シェ・フォトダイオード10が製造される。
Thus, the avalanche photodiode 10 according to one embodiment of the present invention is manufactured.

【0064】以上説明したところから明らかなように、
本発明の一実施形態のアバランシェ・フォトダイオード
10の製造方法では、n型InPキャップ層16の上に
ダメージ緩衝層17を先に形成しておき、そのダメージ
緩衝層17の上に選択拡散用のマスク層19、23やZ
nO層20、24を形成してから、選択的にp型ドーパ
ント(ここではZn原子)をn型InPキャップ層16
の中に熱拡散し、もってガードリングとなるp型拡散領
域22と受光領域となるp型拡散領域25を形成してい
る。その後、不要となったマスク層19、23やZnO
層20、24をエッチングによって除去している。
As is clear from the above description,
In the method of manufacturing the avalanche photodiode 10 according to one embodiment of the present invention, the damage buffer layer 17 is first formed on the n-type InP cap layer 16, and the selective buffer is formed on the damage buffer layer 17. Mask layers 19, 23 and Z
After forming the nO layers 20 and 24, a p-type dopant (here, Zn atom) is selectively added to the n-type InP cap layer 16.
Are formed, and a p-type diffusion region 22 serving as a guard ring and a p-type diffusion region 25 serving as a light receiving region are formed. Then, the mask layers 19 and 23 and ZnO
Layers 20, 24 have been removed by etching.

【0065】このため、ダメージ緩衝層17の上に直
接、マスク層19、23やZnO層20、24を形成し
た場合と異なり、これらの工程の間にn型InPキャッ
プ層16が損傷を受ける恐れがない。よって、n型In
Pキャップ層16の合金化を抑制できると共に、n型I
nPキャップ層16の損傷に起因する暗電流の増加や表
面荒れといった問題を回避できる。
Therefore, unlike the case where the mask layers 19 and 23 and the ZnO layers 20 and 24 are formed directly on the damage buffer layer 17, the n-type InP cap layer 16 may be damaged during these steps. There is no. Therefore, n-type In
The alloying of the P cap layer 16 can be suppressed and the n-type
Problems such as an increase in dark current and surface roughness due to damage to the nP cap layer 16 can be avoided.

【0066】さらに、n型InPキャップ層16の中に
p型ドーパント(ここではZn原子)を熱拡散法で選択
的に導入することによって、p型拡散領域22と25を
形成しているので、従来のフォトダイオード110の製
造方法で使用していたBeのイオン注入工程が不要とな
る。よって、製造工程が簡略化される。
Further, p-type dopants (here, Zn atoms) are selectively introduced into the n-type InP cap layer 16 by thermal diffusion to form the p-type diffusion regions 22 and 25. The Be ion implantation step used in the conventional method of manufacturing the photodiode 110 is not required. Therefore, the manufacturing process is simplified.

【0067】加えて、n型InPキャップ層16の中に
p型ドーパント(ここではZn原子)を熱拡散によって
導入しているので、いわゆる「開管拡散」が可能とな
り、その結果、大径の半導体基板(ウェハ)にも容易に
対応できる。
In addition, since the p-type dopant (Zn atom in this case) is introduced into the n-type InP cap layer 16 by thermal diffusion, so-called “open tube diffusion” becomes possible. It can easily handle semiconductor substrates (wafers).

【0068】本発明は、上記の実施形態に限定されるも
のではない。例えば、上記実施形態では、n型のInP
基板の上に、n型InPバッファ層、n型InGaAs
光吸収層、n型InGaAsPパイルアップ抑制層、n
型InP増倍層、n型InPキャップ層を積層形成して
いるが、InP以外の半導体基板も使用可能であるし、
半導体基板上に形成される積層構造も、ダイオード機能
が得られる限りは任意に変更できる。また、トーパント
としてZn以外の任意のものを使用できることも言うま
でもない。
The present invention is not limited to the above embodiment. For example, in the above embodiment, the n-type InP
On the substrate, an n-type InP buffer layer and an n-type InGaAs
Light absorption layer, n-type InGaAsP pile-up suppression layer, n
Although a multi-layered InP multiplication layer and an n-type InP cap layer are formed, semiconductor substrates other than InP can also be used.
The laminated structure formed on the semiconductor substrate can be arbitrarily changed as long as a diode function is obtained. Needless to say, any toppane other than Zn can be used.

【0069】[0069]

【発明の効果】以上説明したように、本発明のフォトダ
イオードの製造方法によれば、イオン注入法の使用が不
要で製造工程を簡易にすることができると共に、pn接
合近傍のドナーとアクセプタの濃度分布を急峻な傾斜を
持つようにして高速応答を確保できる。また、大口径の
半導体基板(ウェハ)の使用に容易に対応できる。さら
に、ガードリングと受光領域の形成プロセスで生じる半
導体層の損傷に起因する不都合(暗電流の増加や表面荒
れなど)も回避できる。
As described above, according to the method for manufacturing a photodiode of the present invention, it is not necessary to use an ion implantation method, so that the manufacturing process can be simplified and the donor and acceptor in the vicinity of the pn junction can be formed. High-speed response can be ensured by making the concentration distribution have a steep slope. Further, it can easily cope with the use of a large-diameter semiconductor substrate (wafer). Further, inconveniences (such as an increase in dark current and surface roughness) due to damage to the semiconductor layer caused by the process of forming the guard ring and the light receiving region can be avoided.

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

【図1】本発明の一実施形態のアバランシェ・フォトダ
イオードの構成を示す要部概略断面図である。
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a main part showing a configuration of an avalanche photodiode according to an embodiment of the present invention.

【図2】図1のアバランシェ・フォトダイオードの製造
方法の各工程を示す要部概略断図である。
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of a main part showing each step of a method for manufacturing the avalanche photodiode of FIG.

【図3】図1のアバランシェ・フォトダイオードの製造
方法の各工程を示す要部概略断図で、図2の続きであ
る。
3 is a fragmentary schematic cross-sectional view showing each step of a method for manufacturing the avalanche photodiode of FIG. 1, and is a continuation of FIG. 2;

【図4】図1のアバランシェ・フォトダイオードの製造
方法の各工程を示す要部概略断図で、図3の続きであ
る。
4 is a fragmentary schematic cross-sectional view showing each step of the method for manufacturing the avalanche photodiode of FIG. 1, and is a continuation of FIG.

【図5】図1のアバランシェ・フォトダイオードの製造
方法の各工程を示す要部概略断図で、図4の続きであ
る。
5 is a fragmentary schematic cross-sectional view showing each step of the method for manufacturing the avalanche photodiode of FIG. 1, and is a continuation of FIG.

【図6】図1のアバランシェ・フォトダイオードの製造
方法の各工程を示す要部概略断図で、図5の続きであ
る。
6 is a fragmentary schematic cross-sectional view showing each step of the method for manufacturing the avalanche photodiode of FIG. 1, and is a continuation of FIG. 5;

【図7】図1のアバランシェ・フォトダイオードの製造
方法の各工程を示す要部概略断図で、図6の続きであ
る。
7 is a fragmentary schematic cross-sectional view showing each step of the method for manufacturing the avalanche photodiode of FIG. 1, and is a continuation of FIG. 6;

【図8】従来のアバランシェ・フォトダイオードの構成
を示す要部概略断図である。
FIG. 8 is a schematic sectional view of a main part showing a configuration of a conventional avalanche photodiode.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 アバランシェ・フォトダイオード 11 n+型InP基板 12 n型InPバッファ層 13 n型InGaAs光吸収層 14 n型InGaAsPパイルアップ抑制層 15 n+型InP増倍層 16 n型InPキャップ層 17 パッシベーション層 18 ダメージ緩衝層 19 選択拡散用マスク層 20 ZnO層 21 SiO2層 22 p型拡散領域(ガードリング) 23 選択拡散用マスク層 24 ZnO層 25 p型拡散領域(受光領域) 31 p側電極 32 n側電極Reference Signs List 10 avalanche photodiode 11 n + -type InP substrate 12 n-type InP buffer layer 13 n-type InGaAs light absorption layer 14 n-type InGaAsP pile-up suppression layer 15 n + -type InP multiplication layer 16 n-type InP cap layer 17 passivation layer 18 Damage buffer layer 19 Selective diffusion mask layer 20 ZnO layer 21 SiO 2 layer 22 P-type diffusion region (guard ring) 23 Selective diffusion mask layer 24 ZnO layer 25 P-type diffusion region (light receiving region) 31 p-side electrode 32 n side electrode

フロントページの続き Fターム(参考) 5F045 AB10 AB12 AB17 AB40 BB05 BB16 CA13 DA53 DB02 HA20 5F049 MA07 MB07 MB12 NA03 NA05 NA18 PA02 PA03 PA09 PA14 QA12 SS02 Continuation of the front page F term (reference) 5F045 AB10 AB12 AB17 AB40 BB05 BB16 CA13 DA53 DB02 HA20 5F049 MA07 MB07 MB12 NA03 NA05 NA18 PA02 PA03 PA09 PA14 QA12 SS02

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 (a) 第1導電型の半導体基板上に、
前記第1導電型の第1および第2の半導体層を積層形成
する工程と、 (b) 前記第2半導体層の上にダメージ緩衝層を形成
する工程と、 (c) 前記ダメージ緩衝層の上に、第1マスク層を介
して、前記第1導電型とは反対の極性を持つ第2導電型
のドーパントを含む第1拡散源層を形成する工程と、 (d) 前記第1拡散源層に含まれる前記ドーパント
を、前記第1マスク層と前記ダメージ緩衝層とを介して
前記第2半導体層の内部に選択的に拡散させ、もってガ
ードリングとなる前記第2導電型の第1拡散領域を形成
する工程と、 (e) 前記第1拡散源層と前記第1マスク層を除去す
る工程と、 (f) 前記ダメージ緩衝層の上に、第2マスク層を介
して、前記第2導電型のドーパントを含む第2拡散源層
を形成する工程と、 (g) 前記第2拡散源層に含まれる前記ドーパント
を、前記第2マスク層と前記ダメージ緩衝層とを介して
前記第2半導体層の内部に選択的に拡散させ、もって受
光領域となる前記第2導電型の第2拡散領域を形成する
工程と、 (h) 前記第2拡散源層と前記第2マスク層を除去す
る工程と、 (i) 前記ダメージ緩衝層を除去する工程とを備えて
なるフォトダイオードの製造方法。
1. (a) On a semiconductor substrate of a first conductivity type,
A step of laminating the first and second semiconductor layers of the first conductivity type; (b) a step of forming a damage buffer layer on the second semiconductor layer; and (c) a step of forming a damage buffer layer on the second semiconductor layer. Forming a first diffusion source layer containing a second conductivity type dopant having a polarity opposite to the first conductivity type via a first mask layer; and (d) the first diffusion source layer. Is selectively diffused into the second semiconductor layer through the first mask layer and the damage buffer layer, and the first diffusion region of the second conductivity type that serves as a guard ring (E) removing the first diffusion source layer and the first mask layer; and (f) forming the second conductive layer on the damage buffer layer via a second mask layer. Forming a second diffusion source layer containing a type dopant; The dopant contained in the second diffusion source layer is selectively diffused into the second semiconductor layer through the second mask layer and the damage buffer layer, so that the second conductivity type that becomes a light receiving region is formed. Forming a second diffusion region, (h) removing the second diffusion source layer and the second mask layer, and (i) removing the damage buffer layer. Manufacturing method.
【請求項2】 前記第1半導体層が増倍層であり、前記
第2半導体層がキャップ層である請求項1に記載のフォ
トダイオードの製造方法。
2. The method according to claim 1, wherein the first semiconductor layer is a multiplication layer, and the second semiconductor layer is a cap layer.
【請求項3】 前記第1半導体層がn型InP増倍層で
あり、前記第2半導体層がn型InPキャップ層である
請求項1に記載のフォトダイオードの製造方法。
3. The method according to claim 1, wherein the first semiconductor layer is an n-type InP multiplication layer, and the second semiconductor layer is an n-type InP cap layer.
【請求項4】 ガードリングとなる前記第1拡散領域
が、前記工程(d)の終了時には全体が前記第2半導体
層の内部にあるが、受光領域となる前記第2拡散領域を
形成するための前記工程(g)において拡大し、前記第
1拡散領域の底部が前記第1半導体層の内部に位置する
請求項1〜3のいずれか1項に記載のフォトダイオード
の製造方法。
4. The first diffusion region serving as a guard ring is entirely inside the second semiconductor layer at the end of the step (d), but the second diffusion region serving as a light receiving region is formed. 4. The method of manufacturing a photodiode according to claim 1, wherein in the step (g), the bottom of the first diffusion region is located inside the first semiconductor layer. 5.
【請求項5】 前記第1拡散源層に含まれる前記第2導
電型のドーパントと、前記第2拡散源層に含まれる前記
第2導電型のドーパントが、いずれもZnである請求項
1〜4のいずれか1項に記載のフォトダイオードの製造
方法。
5. The dopant of the second conductivity type included in the first diffusion source layer and the dopant of the second conductivity type included in the second diffusion source layer are both Zn. 5. The method for manufacturing a photodiode according to any one of items 4.
【請求項6】 前記ダメージ緩衝層として化合物半導体
層を使用する請求項1〜5のいずれか1項に記載のフォ
トダイオードの製造方法。
6. The method according to claim 1, wherein a compound semiconductor layer is used as the damage buffer layer.
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RU2686523C1 (en) * 2018-07-05 2019-04-29 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт физики полупроводников им. А.В. Ржанова Сибирского отделения Российской академии наук (ИФП СО РАН) Method of zinc alloying substrates or layers of indium phosphide
WO2023248821A1 (en) * 2022-06-22 2023-12-28 信越半導体株式会社 Method for manufacturing light-receiving element

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