JP2003273391A - フォトダイオード及びその製造方法 - Google Patents
フォトダイオード及びその製造方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】静電容量を減少させ、かつ、受光面積及び受光
効率は増加させることができるフォトダイオード及びそ
の製造方法を提供する。 【解決手段】基板と、基板上面に順に積層されたバッフ
ァ層及び光吸収層と、光吸収層の上部に形成され、表面
が凸レンズ形状の活性領域を有するエピタキシャル層
と、活性領域以外のエピタキシャル層の上部に形成され
た絶縁層と、絶縁層の上部に形成された第１金属電極
と、基板の底面に形成された第２金属電極と、からなる
ことを特徴とする。
効率は増加させることができるフォトダイオード及びそ
の製造方法を提供する。 【解決手段】基板と、基板上面に順に積層されたバッフ
ァ層及び光吸収層と、光吸収層の上部に形成され、表面
が凸レンズ形状の活性領域を有するエピタキシャル層
と、活性領域以外のエピタキシャル層の上部に形成され
た絶縁層と、絶縁層の上部に形成された第１金属電極
と、基板の底面に形成された第２金属電極と、からなる
ことを特徴とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は光通信用光受信素子
に利用されるフォトダイオード(Photodiode)及びその製
造方法に関する。
に利用されるフォトダイオード(Photodiode)及びその製
造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、急速に光通信技術が実生活に適用
されており、これに応じて高速、低価格の光送受信モジ
ュールが要求されてきている。
されており、これに応じて高速、低価格の光送受信モジ
ュールが要求されてきている。
【０００３】フォトダイオードは光送受信モジュールの
必須部品であり、伝送容量の増加によってフォトダイオ
ードの変調速度も増加されるべきである。フォトダイオ
ードの変調速度を増加するには、素子の変調速度を決定
する要素の一つであるチップの静電容量(caparitance)
を減少する必要がある。この静電容量を減少するには、
活性領域の面積をさらに減少しなければならない。しか
し、活性領域の面積減少に比例して受光面積も減少する
ことになる。受光面積が減少すると、フォトダイオード
の光電変換効率が低下するだけでなく、パッケージ工程
で光ファイバとの結合効率が低下し、後続工程の自由度
が低下するといった問題が発生する。従って、静電容量
は減少させ、受光効率と光ファイバとの結合効率は増加
させる必要である。
必須部品であり、伝送容量の増加によってフォトダイオ
ードの変調速度も増加されるべきである。フォトダイオ
ードの変調速度を増加するには、素子の変調速度を決定
する要素の一つであるチップの静電容量(caparitance)
を減少する必要がある。この静電容量を減少するには、
活性領域の面積をさらに減少しなければならない。しか
し、活性領域の面積減少に比例して受光面積も減少する
ことになる。受光面積が減少すると、フォトダイオード
の光電変換効率が低下するだけでなく、パッケージ工程
で光ファイバとの結合効率が低下し、後続工程の自由度
が低下するといった問題が発生する。従って、静電容量
は減少させ、受光効率と光ファイバとの結合効率は増加
させる必要である。
【０００４】図１及び図２は従来のフォトダイオードの
構造を示す断面図であり、これを参照して従来技術を説
明すると、次の通りである。
構造を示す断面図であり、これを参照して従来技術を説
明すると、次の通りである。
【０００５】先ず、図１に示したフォトダイオードは、
活性領域９が光誘導電流(light-induced current)を発
生させ、平面構造を有するもので、基板１にバッファ層
２、光吸収層３、エピタキシャル層４を有機金属蒸着法
(Metallo-Organic ChemicalVapor Deposition)で順に形
成し、エピタキシャル層４上にＳｉＮｘ層５を蒸着及び
パターニングした後、これを拡散マスクとして利用し拡
散源を活性領域が形成される位置に蒸着して、拡散工程
を遂行し平面接合(plane surface junction)を形成す
る。以後、ＳｉＯ２層６、Ｐ型電極７、Ｎ型電極１０を
形成する。
活性領域９が光誘導電流(light-induced current)を発
生させ、平面構造を有するもので、基板１にバッファ層
２、光吸収層３、エピタキシャル層４を有機金属蒸着法
(Metallo-Organic ChemicalVapor Deposition)で順に形
成し、エピタキシャル層４上にＳｉＮｘ層５を蒸着及び
パターニングした後、これを拡散マスクとして利用し拡
散源を活性領域が形成される位置に蒸着して、拡散工程
を遂行し平面接合(plane surface junction)を形成す
る。以後、ＳｉＯ２層６、Ｐ型電極７、Ｎ型電極１０を
形成する。
【０００６】しかし、このような従来技術による光誘導
電流を発生させる活性領域９は、平面構造で形成されて
おり、実際の使用において活性領域に光を照射する場
合、拡散工程が遂行された表面に光を照射する表面照射
方式(front side illumination)が使用されるので、活
性領域の面積と受光部の面積が同一になる。フォトダイ
オードの変調速度を増加させるために活性領域の面積を
減少させると、これに比例して受光面積も減少される。
従って、上述したような光電変換効率の低下、光ファイ
バとの結合効率の低下による後続工程の自由度が減少す
るなどの問題がある。
電流を発生させる活性領域９は、平面構造で形成されて
おり、実際の使用において活性領域に光を照射する場
合、拡散工程が遂行された表面に光を照射する表面照射
方式(front side illumination)が使用されるので、活
性領域の面積と受光部の面積が同一になる。フォトダイ
オードの変調速度を増加させるために活性領域の面積を
減少させると、これに比例して受光面積も減少される。
従って、上述したような光電変換効率の低下、光ファイ
バとの結合効率の低下による後続工程の自由度が減少す
るなどの問題がある。
【０００７】一方、図２は従来技術の問題を改善するた
めに、活性領域９が形成された反対表面の基板１にマイ
クロレンズ８が形成され、光が活性領域９に入射される
ようにする裏面入射方式(back side illumination)を使
用している。
めに、活性領域９が形成された反対表面の基板１にマイ
クロレンズ８が形成され、光が活性領域９に入射される
ようにする裏面入射方式(back side illumination)を使
用している。
【０００８】しかしながら、上述した従来技術は、最終
チップと同一厚さにウエハーを磨いた後、基板の裏面工
程を進行しなければならず、チップの表裏面間のパター
ン誤差を出すことなく整列しなければならないといった
難しさがある。
チップと同一厚さにウエハーを磨いた後、基板の裏面工
程を進行しなければならず、チップの表裏面間のパター
ン誤差を出すことなく整列しなければならないといった
難しさがある。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の目的
は、静電容量は減少させ、かつ、受光面積及び受光効率
は増加させることができる光受信ダイオード及びその製
造方法を提供することにある。
は、静電容量は減少させ、かつ、受光面積及び受光効率
は増加させることができる光受信ダイオード及びその製
造方法を提供することにある。
【００１０】本発明の他の目的は、薄いウエハーの裏面
工程及びウエハーの表／裏面間のパターン整列工程を遂
行しなく、受光効率を向上させることができる光受信ダ
イオード及びその製造方法を提供することにある。
工程及びウエハーの表／裏面間のパターン整列工程を遂
行しなく、受光効率を向上させることができる光受信ダ
イオード及びその製造方法を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るための本発明によるフォトダイオードは、基板と、基
板上面に順に積層されたバッファ層及び光吸収層と、光
吸収層の上部に形成され、表面が凸レンズ形状の活性領
域を有するエピタキシャル層と、活性領域以外のエピタ
キシャル層の上部に形成された絶縁層と、絶縁層の上部
に形成された第１金属電極と、基板底面に形成された第
２金属電極と、からなることを特徴とする。
るための本発明によるフォトダイオードは、基板と、基
板上面に順に積層されたバッファ層及び光吸収層と、光
吸収層の上部に形成され、表面が凸レンズ形状の活性領
域を有するエピタキシャル層と、活性領域以外のエピタ
キシャル層の上部に形成された絶縁層と、絶縁層の上部
に形成された第１金属電極と、基板底面に形成された第
２金属電極と、からなることを特徴とする。
【００１２】このフォトダイオードのエピタキシャル層
はＩｎＰ（りん化インジウム）で形成されているとよ
く、エピタキシャル層の活性領域は受光領域であると好
ましい。第１金属電極はＰ金属電極であるとよく、第２
金属電極はＮ金属電極であるとなおよい。
はＩｎＰ（りん化インジウム）で形成されているとよ
く、エピタキシャル層の活性領域は受光領域であると好
ましい。第１金属電極はＰ金属電極であるとよく、第２
金属電極はＮ金属電極であるとなおよい。
【００１３】また、本発明では、フォトダイオード製造
方法をも提供する。このフォトダイオード製造方法は、
基板上面にバッファ層、光吸収層、エピタキシャル層を
順に形成する段階と、活性領域であるエピタキシャル層
を選択的にエッチングして凸レンズ形状に形成する段階
と、活性領域以外のエピタキシャル層の上部に絶縁層を
形成する段階と、絶縁層を拡散マスクとして利用する拡
散工程を遂行して凸レンズ形状に形成された活性領域に
拡散層を形成する段階と、絶縁層の一端側上部に第１金
属電極を形成する段階と、基板底面に第２金属電極を形
成する段階と、からなることを特徴とする。
方法をも提供する。このフォトダイオード製造方法は、
基板上面にバッファ層、光吸収層、エピタキシャル層を
順に形成する段階と、活性領域であるエピタキシャル層
を選択的にエッチングして凸レンズ形状に形成する段階
と、活性領域以外のエピタキシャル層の上部に絶縁層を
形成する段階と、絶縁層を拡散マスクとして利用する拡
散工程を遂行して凸レンズ形状に形成された活性領域に
拡散層を形成する段階と、絶縁層の一端側上部に第１金
属電極を形成する段階と、基板底面に第２金属電極を形
成する段階と、からなることを特徴とする。
【００１４】望ましくは、活性領域であるエピタキシャ
ル層を選択的にエッチングして凸レンズ形態に形成する
段階は、エピタキシャル層の上部に感光膜を塗布した
後、露光及び現象工程を通じて活性領域以外のエピタキ
シャル層の上部に感光膜マスクパターンを形成する段階
と、レンズ形成用エッチング溶液でエピタキシャル層を
ウェットエッチングする段階と、からなるとよい。ま
た、エピタキシャル層はＩｎＰで形成されているとよ
く、レンズ形成用エッチング溶液は臭化メタノールであ
るとなおよい。
ル層を選択的にエッチングして凸レンズ形態に形成する
段階は、エピタキシャル層の上部に感光膜を塗布した
後、露光及び現象工程を通じて活性領域以外のエピタキ
シャル層の上部に感光膜マスクパターンを形成する段階
と、レンズ形成用エッチング溶液でエピタキシャル層を
ウェットエッチングする段階と、からなるとよい。ま
た、エピタキシャル層はＩｎＰで形成されているとよ
く、レンズ形成用エッチング溶液は臭化メタノールであ
るとなおよい。
【００１５】凸レンズ形状に形成された活性領域に拡散
層を形成する段階は、拡散領域を１以上の領域に分けて
２回以上実行されると好ましく、バッファ層、光吸収
層、エピタキシャル層は有機金属蒸着法で蒸着されると
なおよい。拡散層はＺｎ拡散工程により前記凸レンズ形
状の活性領域に形成されるとなお好ましい。
層を形成する段階は、拡散領域を１以上の領域に分けて
２回以上実行されると好ましく、バッファ層、光吸収
層、エピタキシャル層は有機金属蒸着法で蒸着されると
なおよい。拡散層はＺｎ拡散工程により前記凸レンズ形
状の活性領域に形成されるとなお好ましい。
【００１６】
【発明の実施の形態】以下、本発明の望ましい一実施形
態について添付図を参照しつつ詳細に説明する。下記の
説明において、本発明の要旨のみを明瞭にする目的で、
関連した公知機能又は構成に関する具体的な説明は省略
する。
態について添付図を参照しつつ詳細に説明する。下記の
説明において、本発明の要旨のみを明瞭にする目的で、
関連した公知機能又は構成に関する具体的な説明は省略
する。
【００１７】先ず、図３Ａに示したように、ＩｎＰ(り
ん化インジウム)基板１上にＩｎＰバッファ層２、Ｉｎ
ＧａＡｓ光吸収層３、ＩｎＰエピタキシャル層４を有機
金属蒸着法(Metallo Organic Chemical Vapor Depositi
on)で順に形成する。このバッファ層２は基板１と同一
の結晶構造を有し、欠陥(defect)、誤整列(mismatch)な
どが少なく、クォリティー(quality)面が向上したもの
で、上部の光吸収層３の形成を容易にする。
ん化インジウム)基板１上にＩｎＰバッファ層２、Ｉｎ
ＧａＡｓ光吸収層３、ＩｎＰエピタキシャル層４を有機
金属蒸着法(Metallo Organic Chemical Vapor Depositi
on)で順に形成する。このバッファ層２は基板１と同一
の結晶構造を有し、欠陥(defect)、誤整列(mismatch)な
どが少なく、クォリティー(quality)面が向上したもの
で、上部の光吸収層３の形成を容易にする。
【００１８】次に、図３Ｂに示したように、全構造の上
部にフォトレジスタを塗布した後、露光及び現象工程を
通じて活性領域以外のエピタキシャル層４の上部に感光
膜マスクパターン２０を形成する。レンズ形成用エッチ
ング剤である臭化メタノール(methanol bromide)溶液で
ＩｎＰエピタキシャル層４をウェットエッチングする。
この工程で、ＩｎＰエピタキシャル層４の活性領域の端
は、活性領域の中央に比べて、急速にエッチングが進
み、その結果、活性領域の表面に凸状のマイクロレンズ
８が形成される。このように活性領域の表面が凸レンズ
の形状になるので、表面積が広がり、２次元平面で定め
られる活性領域に比べて有効受光面積を広げることがで
きるようになる。また、図４に示したように、光信号の
入力時に、凸レンズの特性を生かして集光することがで
きる。ここで、矢印は光信号の入力方向を示している。
部にフォトレジスタを塗布した後、露光及び現象工程を
通じて活性領域以外のエピタキシャル層４の上部に感光
膜マスクパターン２０を形成する。レンズ形成用エッチ
ング剤である臭化メタノール(methanol bromide)溶液で
ＩｎＰエピタキシャル層４をウェットエッチングする。
この工程で、ＩｎＰエピタキシャル層４の活性領域の端
は、活性領域の中央に比べて、急速にエッチングが進
み、その結果、活性領域の表面に凸状のマイクロレンズ
８が形成される。このように活性領域の表面が凸レンズ
の形状になるので、表面積が広がり、２次元平面で定め
られる活性領域に比べて有効受光面積を広げることがで
きるようになる。また、図４に示したように、光信号の
入力時に、凸レンズの特性を生かして集光することがで
きる。ここで、矢印は光信号の入力方向を示している。
【００１９】次に、図３Ｃに示したように、感光膜パタ
ーン２０を除去し、一般的なＳｉＮ(またはＳｉＯ２)蒸
着、マスク及びエッチング工程を通じて活性領域以外の
ＩｎＰエピタキシャル層４の上部にＳｉＮ絶縁膜５を形
成する。次に、Ｚｎ拡散工程を遂行してマイクロレンズ
８(micro-lens)に拡散層１３を形成する。この時、マイ
クロレンズ８が平坦な平面ではないので、拡散工程特性
を考慮し、図示したように領域を分けて、１次、２次
(場合によっては数回)拡散(1ST diffusion, 2ND
diffusion)工程を進行する。１次拡散工程により形成さ
れた拡散層の深さは後続拡散工程を進行するほど深くな
るので、適切な工程条件でマイクロレンズ８の全体にか
けて均一な拡散層を形成することができる。
ーン２０を除去し、一般的なＳｉＮ(またはＳｉＯ２)蒸
着、マスク及びエッチング工程を通じて活性領域以外の
ＩｎＰエピタキシャル層４の上部にＳｉＮ絶縁膜５を形
成する。次に、Ｚｎ拡散工程を遂行してマイクロレンズ
８(micro-lens)に拡散層１３を形成する。この時、マイ
クロレンズ８が平坦な平面ではないので、拡散工程特性
を考慮し、図示したように領域を分けて、１次、２次
(場合によっては数回)拡散(1ST diffusion, 2ND
diffusion)工程を進行する。１次拡散工程により形成さ
れた拡散層の深さは後続拡散工程を進行するほど深くな
るので、適切な工程条件でマイクロレンズ８の全体にか
けて均一な拡散層を形成することができる。
【００２０】最後に、図３Ｄに示したように、絶縁層５
の一端側上部にＰ金属電極７を形成し、ＩｎＰ基板１の
下部にＮ金属電極１０を形成する。
の一端側上部にＰ金属電極７を形成し、ＩｎＰ基板１の
下部にＮ金属電極１０を形成する。
【００２１】以上、具体的な一実施例を参照して説明し
たが、本発明はこれに限られるものではなく、各種の変
形が本発明の特許請求の範囲を逸脱しない限り、該当技
術分野における通常の知識をもつ者により可能なのは明
らかである。
たが、本発明はこれに限られるものではなく、各種の変
形が本発明の特許請求の範囲を逸脱しない限り、該当技
術分野における通常の知識をもつ者により可能なのは明
らかである。
【００２２】
【発明の効果】上述したように本発明は活性領域表面を
凸レンズ形態に形成することにより、２次元平面で定め
られる活性領域に比べて有効受光面積を広げることがで
きるので、チップの静電容量(capacitance)を一定に維
持しながら、実際の受光面積を増加させることができる
ようになる。
凸レンズ形態に形成することにより、２次元平面で定め
られる活性領域に比べて有効受光面積を広げることがで
きるので、チップの静電容量(capacitance)を一定に維
持しながら、実際の受光面積を増加させることができる
ようになる。
【００２３】また、入力光信号が広がるか、信号経路が
はずれても凸レンズ特性を生かして光吸収層に集光する
ことができるので、光結合効率を向上させることができ
るようなる。
はずれても凸レンズ特性を生かして光吸収層に集光する
ことができるので、光結合効率を向上させることができ
るようなる。
【００２４】また、ウエハーの一面に活性領域とレンズ
を共に形成することにより、工程が単純化され、表／裏
面間のパターン整列工程が不要になる利点がある。
を共に形成することにより、工程が単純化され、表／裏
面間のパターン整列工程が不要になる利点がある。
【図１】従来技術によるフォトダイオード構造を示す断
面図。
面図。
【図２】従来の他の技術によるフォトダイオード構造を
示す断面図。
示す断面図。
【図３】Ａ〜Ｄは本発明の一実施形態によるフォトダイ
オード形成過程を示す工程断面図。
オード形成過程を示す工程断面図。
【図４】本発明の一実施形態によるフォトダイオードを
通る光信号の入力方向を示す図。
通る光信号の入力方向を示す図。
１ ＩｎＰ基板
２ ＩｎＰバッファ層
３ ＩｎＧａＡｓ光吸収層
４ ＩｎＰエピタキシャル層
５ 絶縁層
７ Ｐ金属電極
８ マイクロレンズ
１０ Ｎ金属電極
１３ 拡散層
２０ 感光膜マスクパターン
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
Ｆターム(参考） 5F043 AA04 BB08 FF10 GG10
5F049 MB07 NA03 NA15 PA04 PA14
SS04
Claims (12)
- 【請求項１】 基板と、 前記基板上面に順に積層されたバッファ層及び光吸収層
と、 前記光吸収層の上部に形成され、表面が凸レンズ形状の
活性領域を有するエピタキシャル層と、 活性領域以外の前記エピタキシャル層の上部に形成され
た絶縁層と、 前記絶縁層の上部に形成された第１金属電極と、 前記基板底面に形成された第２金属電極と、からなるこ
とを特徴とするフォトダイオード。 - 【請求項２】 前記エピタキシャル層はＩｎＰで形成さ
れている請求項１記載のフォトダイオード。 - 【請求項３】 前記エピタキシャル層の活性領域は受光
領域である請求項１記載のフォトダイオード。 - 【請求項４】 前記第１金属電極はＰ金属電極である請
求項１記載のフォトダイオード。 - 【請求項５】 前記第２金属電極はＮ金属電極である請
求項１記載のフォトダイオード。 - 【請求項６】 基板上面にバッファ層、光吸収層、エピ
タキシャル層を順に形成する段階と、 活性領域である前記エピタキシャル層を選択的にエッチ
ングして凸レンズ形状に形成する段階と、 活性領域以外の前記エピタキシャル層の上部に絶縁層を
形成する段階と、 前記絶縁層を拡散マスクとして利用する拡散工程を遂行
して前記凸レンズ形状に形成された活性領域に拡散層を
形成する段階と、 前記絶縁層の一端側上部に第１金属電極を形成する段階
と、 前記基板底面に第２金属電極を形成する段階と、からな
ることを特徴とするフォトダイオード製造方法。 - 【請求項７】 活性領域である前記エピタキシャル層を
選択的にエッチングして凸レンズ形状に形成する段階
は、 前記エピタキシャル層の上部に感光膜を塗布した後、露
光及び現象工程を通じて活性領域以外の前記エピタキシ
ャル層の上部に感光膜マスクパターンを形成する段階
と、 レンズ形成用エッチング溶液で前記エピタキシャル層を
ウェットエッチングする段階と、からなる請求項６記載
のフォトダイオード製造方法。 - 【請求項８】 前記エピタキシャル層はＩｎＰで形成さ
れている請求項７記載のフォトダイオード製造方法。 - 【請求項９】 前記レンズ形成用エッチング溶液は臭化
メタノールである請求項７記載のフォトダイオード製造
方法。 - 【請求項１０】 前記凸レンズ形状に形成された活性領
域に拡散層を形成する段階は、拡散領域を１以上の領域
に分けて２回以上実行される請求項６記載のフォトダイ
オード製造方法。 - 【請求項１１】 前記バッファ層、光吸収層、エピタキ
シャル層は有機金属蒸着法で蒸着される請求項６記載の
フォトダイオード製造方法。 - 【請求項１２】 前記拡散層はＺｎ拡散工程により前記
凸レンズ形状の活性領域に形成される請求項６記載のフ
ォトダイオード製造方法。
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|---|---|---|---|---|
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| JPH06128068A (ja) * | 1992-10-16 | 1994-05-10 | Toyo Dainamu Kk | 発酵装置 |
| US5693967A (en) * | 1995-08-10 | 1997-12-02 | Lg Semicon Co., Ltd. | Charge coupled device with microlens |
| KR100329770B1 (ko) * | 1998-12-22 | 2002-05-09 | 박종섭 | 반구형상의포토다이오드를갖는이미지센서 |
-
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2021052035A (ja) * | 2019-09-20 | 2021-04-01 | 沖電気工業株式会社 | 面受光型の半導体受光素子、及びその製造方法 |
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