JP2015126122A - Method of manufacturing light-receiving device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、受光装置の製造方法に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a light receiving device.
特許文献1は、受光部におけるInP基板裏面からの散乱光の影響をなくすことを目的とした、フォトダイオードアレイ素子を開示する。特許文献1において、InP基板とInGaAs光吸収層の間に、InGaAs散乱光防止層が挿入される。InGaAs散乱光防止層は、一組のInPバッファ層の間に挟まれている。したがって、InP基板の裏面で生じた散乱光が吸収され、光が入射した受光部と隣接する受光部へ散乱光が到達するのを防いでいる。InGaAs散乱光防止層は、InP基板と格子整合をなしている。 Patent Document 1 discloses a photodiode array element for the purpose of eliminating the influence of scattered light from the back surface of the InP substrate in the light receiving section. In Patent Document 1, an InGaAs scattering light prevention layer is inserted between an InP substrate and an InGaAs light absorption layer. The InGaAs scattered light prevention layer is sandwiched between a pair of InP buffer layers. Therefore, the scattered light generated on the back surface of the InP substrate is absorbed, and the scattered light is prevented from reaching the light receiving part adjacent to the light receiving part on which the light is incident. The InGaAs scattered light prevention layer is lattice-matched with the InP substrate.
非特許文献1は、InP基板上に形成された、GaInAsとGaAsSbのタイプII量子井戸構造(MQW:Multi Quantum Well)を用いた光センサを開示する。また、非特許文献1では、メサ型の光センサの提案がされている。 Non-Patent Document 1 discloses an optical sensor using a GaIIAs and GaAsSb type II quantum well structure (MQW: Multi Quantum Well) formed on an InP substrate. Non-Patent Document 1 proposes a mesa type optical sensor.
非特許文献1に示されるメサ型センサは、エピタキシャル成長法にてpn接合を形成する。よって、pn接合の位置を精度よく形成することが可能である。しかしながら、このようなメサ型センサは、pn接合部がメサ構造の溝の壁面に露出するので、溝の壁面で電流のリークが発生し易い。そこで、選択成長を用いたメサ型センサを作製することが行われる。選択成長を用いてメサ型センサを作製することにより、pn接合部が露出することがないため、溝の壁面でのリーク電流を抑制することができる。 The mesa sensor shown in Non-Patent Document 1 forms a pn junction by an epitaxial growth method. Therefore, the position of the pn junction can be formed with high accuracy. However, in such a mesa sensor, since the pn junction is exposed on the wall surface of the groove having the mesa structure, current leakage tends to occur on the wall surface of the groove. Therefore, a mesa sensor using selective growth is manufactured. By producing a mesa sensor using selective growth, the pn junction is not exposed, so that leakage current at the wall surface of the groove can be suppressed.
この選択成長を用いたタイプIIのメサ型センサを製造する場合、例えば、(1)InP基板上にInGaAs層及びGaAsSb層からなるタイプII受光層を成長させる工程と、(2)不純物の拡散を防止するためのキャップ層であるアンドープのInGaAs層を成長させる工程と、(3)キャップ層上に、絶縁膜であるSiN膜を形成する工程と、が含まれる。これらの工程を含んでタイプIIのメサ型センサを製造すると、キャップ層と絶縁膜との間にて、リーク電流が増える問題がある。 When manufacturing a type II mesa sensor using this selective growth, for example, (1) a step of growing a type II light-receiving layer composed of an InGaAs layer and a GaAsSb layer on an InP substrate, and (2) impurity diffusion. A step of growing an undoped InGaAs layer as a cap layer for preventing, and (3) a step of forming a SiN film as an insulating film on the cap layer. When a type II mesa sensor is manufactured including these steps, there is a problem that leakage current increases between the cap layer and the insulating film.
また、GaAsSb層は550℃を超えるとスピノーダル分解を起こす。受光層へのダメージを抑えるために、500℃以下の比較的低温で全ての工程を行う必要がある。しかしながら、低温で全有機金属気相成長法(以下、OMVPE法)による成膜を行うと、成膜面での有機金属原料の拡散長が短くなる。したがって、選択成長用マスク上に生成される堆積物が増加する。選択成長用マスク上の堆積物が、画素間リークの原因となる。 Further, when the GaAsSb layer exceeds 550 ° C., spinodal decomposition occurs. In order to suppress damage to the light receiving layer, it is necessary to perform all the steps at a relatively low temperature of 500 ° C. or lower. However, when a film is formed by a total organometallic vapor phase epitaxy method (hereinafter referred to as OMVPE method) at a low temperature, the diffusion length of the organometallic raw material on the film forming surface is shortened. Therefore, the deposit generated on the selective growth mask is increased. Deposits on the selective growth mask cause leakage between pixels.
そこで、本発明の目的は、上記の事情を鑑みてなされたものであり、リーク電流を低減できる受光装置の製造方法を提供することを目的とする。 Accordingly, an object of the present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide a method of manufacturing a light receiving device that can reduce leakage current.
本発明に係る受光装置の製造方法は、半導体基板上に受光層を形成する第1工程と、受光層上にキャップ層を形成する第2工程と、キャップ層上にパッシベーション層を形成する第3工程と、パッシベーション層上にマスクパターンを形成する第4工程と、マスクパターンを用いたエッチングによってパッシベーション層に第1開口部を形成し、第1開口部を介してキャップ層の表面の一部を露出する第5工程と、第1開口部にコンタクト層を形成する第6工程と、を備え、キャップ層は、Asを含有し、コンタクト層は、キャップ層に接触する。 The method for manufacturing a light receiving device according to the present invention includes a first step of forming a light receiving layer on a semiconductor substrate, a second step of forming a cap layer on the light receiving layer, and a third step of forming a passivation layer on the cap layer. A step, a fourth step of forming a mask pattern on the passivation layer, a first opening is formed in the passivation layer by etching using the mask pattern, and a part of the surface of the cap layer is formed through the first opening. A fifth step of exposing and a sixth step of forming a contact layer in the first opening, wherein the cap layer contains As, and the contact layer contacts the cap layer.
本発明によれば、リーク電流を低減できる受光装置の製造方法を提供できる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the manufacturing method of the light-receiving device which can reduce a leakage current can be provided.
[本願発明の実施形態の説明]
最初に本願発明の実施形態の内容を列記して説明する。
[Description of Embodiment of Present Invention]
First, the contents of the embodiments of the present invention will be listed and described.
本願発明は、半導体基板上に受光層を形成する第1工程と、受光層上にキャップ層を形成する第2工程と、キャップ層上にパッシベーション層を形成する第3工程と、パッシベーション層上にマスクパターンを形成する第4工程と、マスクパターンを用いたエッチングによってパッシベーション層に第1開口部を形成し、第1開口部を介してキャップ層の表面の一部を露出する第5工程と、第1開口部にコンタクト層を形成する第6工程と、を備え、キャップ層は、Asを含有し、コンタクト層は、キャップ層に接触する。 The present invention includes a first step of forming a light receiving layer on a semiconductor substrate, a second step of forming a cap layer on the light receiving layer, a third step of forming a passivation layer on the cap layer, and a passivation layer. A fourth step of forming a mask pattern, a fifth step of forming a first opening in the passivation layer by etching using the mask pattern, and exposing a part of the surface of the cap layer through the first opening; A sixth step of forming a contact layer in the first opening, the cap layer containing As, and the contact layer is in contact with the cap layer.
このような受光装置の製造方法では、キャップ層がパッシベーション層に覆われることになる。つまり、キャップ層が外気に露出されるのを防ぐことができる。したがって、キャップ層に含まれるAsの酸化物の形成を抑制することができる。すなわち、Asの酸化物を起因とした、キャップ層表面からのリーク電流を低減することができる。 In such a method of manufacturing a light receiving device, the cap layer is covered with the passivation layer. That is, the cap layer can be prevented from being exposed to the outside air. Therefore, the formation of As oxide contained in the cap layer can be suppressed. That is, the leakage current from the cap layer surface caused by the oxide of As can be reduced.
また、本願発明は、半導体基板上に受光層を形成する第1工程と、受光層上にキャップ層を形成する第2工程と、キャップ層上にパッシベーション層を形成する第3工程と、パッシベーション層上にマスクパターンを形成する第4工程と、マスクパターンを用いたエッチングによってパッシベーション層に第1開口部を形成し、第1開口部を介してキャップ層の表面の一部を露出する第5工程と、マスクパターンを等方性エッチングすることによってマスクパターンの第2開口部の開口を拡大する第6工程と、第1開口部と第2開口部とにコンタクト層を形成する第7工程と、を備え、キャップ層は、Asを含有し、第2開口部は、第1開口部の上に設けられると共に第1開口部に連なり、第2開口部の内側壁は、パッシベーション層の表面上に延びており、コンタクト層は、キャップ層に接触する。 The present invention also includes a first step of forming a light receiving layer on a semiconductor substrate, a second step of forming a cap layer on the light receiving layer, a third step of forming a passivation layer on the cap layer, and a passivation layer. A fourth step of forming a mask pattern thereon, and a fifth step of forming a first opening in the passivation layer by etching using the mask pattern and exposing a part of the surface of the cap layer through the first opening. A sixth step of enlarging the opening of the second opening of the mask pattern by isotropically etching the mask pattern; a seventh step of forming a contact layer in the first opening and the second opening; The cap layer contains As, the second opening is provided on the first opening and is continuous with the first opening, and the inner wall of the second opening is the surface of the passivation layer. It extends, the contact layer is in contact with the cap layer.
このような受光装置の製造方法では、キャップ層がパッシベーション層に覆われることになる。つまり、キャップ層が外気に露出されるのを防ぐことができる。したがって、キャップ層に含まれるAsの酸化物の形成を抑制することができる。すなわち、Asの酸化物を起因としたリーク電流の発生を低減できる。よって、キャップ層表面からのリーク電流を低減することができる。また、このような受光装置の製造方法では、マスクパターンの第2開口部の内側壁をパッシベーション層の表面上に延びるように、第2開口部の開口を拡大する。つまり、第1開口部と第2開口部とにコンタクト層を形成する際に、コンタクト層が、第1開口部に重なるキャップ層上だけでなく、パッシベーション層の該表面上にも形成される。したがって、コンタクト層とパッシベーション層との間に隙間ができることを防ぐことができる。つまり、コンタクト層とパッシベーション層との間の隙間に、後工程で用いられる薬液が残存することなどを防ぐことができる。よって、コンタクト層とパッシベーション層との間の隙間に起因した、リーク電流を低減することができる。 In such a method of manufacturing a light receiving device, the cap layer is covered with the passivation layer. That is, the cap layer can be prevented from being exposed to the outside air. Therefore, the formation of As oxide contained in the cap layer can be suppressed. That is, the generation of leakage current due to the oxide of As can be reduced. Therefore, leakage current from the cap layer surface can be reduced. Further, in such a method of manufacturing a light receiving device, the opening of the second opening is enlarged so that the inner wall of the second opening of the mask pattern extends on the surface of the passivation layer. That is, when the contact layer is formed in the first opening and the second opening, the contact layer is formed not only on the cap layer overlapping the first opening but also on the surface of the passivation layer. Therefore, it is possible to prevent a gap from being formed between the contact layer and the passivation layer. That is, it is possible to prevent the chemical solution used in the subsequent process from remaining in the gap between the contact layer and the passivation layer. Thus, leakage current due to the gap between the contact layer and the passivation layer can be reduced.
また、コンタクト層は、ドーパントを含有する半導体層であり、ドーパントの原料ガスは、CBr4であってもよい。CBr4は、コンタクト層のドーパントガスとして働くだけでなく、マスクパターン上の堆積物のエッチングガスとしても働く。マスクパターン上の堆積物がCBr4によって除去されることにより、当該堆積物に起因したリーク電流を低減できる。 The contact layer may be a semiconductor layer containing a dopant, and the dopant source gas may be CBr 4 . CBr 4 not only serves as a dopant gas for the contact layer, but also serves as an etching gas for deposits on the mask pattern. By removing the deposit on the mask pattern by CBr 4 , it is possible to reduce the leakage current caused by the deposit.
また、パッシベーション層は、コンタクト層と異なる導電型を有する半導体層であってもよい。コンタクト層とパッシベーション層とが互いに異なる導電型を有する半導体層となることによって、コンタクト層とパッシベーション層との接触部及び接触部周辺にpn接合による空乏層が形成される。当該空乏層が形成されることにより、パッシベーション層に流れるリーク電流が低減される。また、コンタクト層は、p型半導体層であり、パッシベーション層はn型半導体層であってもよい。 Further, the passivation layer may be a semiconductor layer having a conductivity type different from that of the contact layer. Since the contact layer and the passivation layer are semiconductor layers having different conductivity types, a depletion layer is formed by a pn junction at and around the contact portion between the contact layer and the passivation layer. By forming the depletion layer, the leakage current flowing in the passivation layer is reduced. The contact layer may be a p-type semiconductor layer, and the passivation layer may be an n-type semiconductor layer.
[本願発明の実施形態の詳細]
以下、図面を参照して、本発明に係る好適な実施形態について詳細に説明する。なお、図面の説明において、可能な場合には、同一要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する。
[Details of the embodiment of the present invention]
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the description of the drawings, if possible, the same elements are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.
(第1実施形態)
まず、図1を参照して、本実施形態に係る受光装置1の構成を説明する。受光装置1は、基板Sに接続されている。受光装置1は、入射された光を受光し、センシングする。センシングする光は、本実施形態では赤外光である。受光装置1は、半導体基板102、バッファ層103、受光層104、キャップ層105、パッシベーション層106、コンタクト層107、保護膜108、電極109、電極110及び反射防止膜111を備える。受光装置1は、複数の画素Pを備える。複数の画素Pのそれぞれは、少なくとも半導体基板102、バッファ層103、受光層104、キャップ層105、パッシベーション層106、コンタクト層107、保護膜108及び電極109を備える。
(First embodiment)
First, the configuration of the light receiving device 1 according to this embodiment will be described with reference to FIG. The light receiving device 1 is connected to the substrate S. The light receiving device 1 receives and senses incident light. The light to be sensed is infrared light in this embodiment. The light receiving device 1 includes a
半導体基板102は、InP基板ウェハが用いられている。半導体基板102には、近赤外域での透過率を向上するために、Feがドープされていてもよい。また、半導体基板102には、導電性を高めるための不純物がドープされていてもよい。半導体基板102の表面102a上に、厚さ約0.5μmのバッファ層103が設けられる。バッファ層103は、InPで形成される。バッファ層103は、n型不純物であるSiが、1×1017/cm3以上ドープされている。
As the
受光層104は、バッファ層103上に設けられる。受光層104は、III−V族半導体積層構造を備える。本実施形態では、受光層104は、InGaAs層104aとGaAsSb層104bとのタイプII多重量子井戸構造を有する。InGaAs層104aとGaAsSb層104bとを一つのペアとした場合、受光層104は、複数の当該ペアを備える。具体的には、受光層104は、100〜350程度の当該ペアを備える。InGaAs層104a及びGaAsSb層104bのそれぞれの厚さは、約2nm〜6nmである。また、受光層104の厚さは、約2μm〜5μmである。図1では、半導体基板102とInGaAs層104aとが、互いに接触している。
The
キャップ層105は、受光層104上に設けられる半導体層である。キャップ層105は、後述するコンタクト層107に含まれる不純物が、受光層104に拡散することを抑制するための層である。本実施形態では、キャップ層105は、アンドープのInGaAs層である。キャップ層105の厚さは、約0.2μmである。また、パッシベーション層106は、キャップ層105上に形成される半導体層である。パッシベーション層106は、アンドープのInP層、又はn型のInP層である。n型のInP層は、n型不純物であるSiが、InP層に5×1016/cm3以上ドープされたものである。後述するコンタクト層107との関係を考慮すると、パッシベーション層106は、n型のInP層である。パッシベーション層106の厚さは約0.2μmである。
The
コンタクト層107は、パッシベーション層106の開口部内に設けられる半導体層である。コンタクト層107は、キャップ層105を介して受光層104と電気的に接続している。本実施形態では、コンタクト層107は、ドーパントを含有する半導体層である。具体的には、コンタクト層107は、p型不純物であるCBr4が、1×1019/cm3以上ドープされた、p型のInGaAs層である。本実施形態では、コンタクト層107はp型半導体層であり、パッシベーション層106はn型半導体層である。つまり、パッシベーション層106とコンタクト層107とは、互いに逆の導電型を有する半導体層である。ここで、受光装置1の駆動時には、各画素Pに逆バイアスが印加される。したがって、受光層104を空乏化させる。この時、パッシベーション層106とコンタクト層107との接触部及び接触部周辺には、空乏層が形成される。上述のように、パッシベーション層106の不純物濃度よりもコンタクト層107の不純物濃度が高いため、空乏層はパッシベーション層106の方に広がる。また、図1に示すように、隣接する画素P同士はパッシベーション層106を挟んでいる。つまり、画素Pに含まれるコンタクト層107と、隣接する画素Pに含まれるコンタクト層107と、これらのコンタクト層107の間に挟まれるパッシベーション層106とは、p−n−pの関係になる。以上より、コンタクト層107と、パッシベーション層106との接触部及び接触部周辺には空乏層が形成されるため、受光装置1の駆動中に、隣接する画素同士の間に発生するリーク電流が抑制される。
The
保護膜108は、パッシベーション層106上に設けられる絶縁膜である。本実施形態では、保護膜108は、SiN膜である。また、電極109は、SiN膜に形成された開口部内に設けられる。電極109は、画素Pの画素電極として用いられる。電極109は、コンタクト層107と電気的に接続している。電極109とコンタクト層107とは、オーミック接触している。
The
電極110は、半導体基板102の受光層104が形成された表面102aと反対側の表面(以下、半導体基板102の裏面102b)上に設けられる。つまり、電極110は、受光装置1の裏面電極として機能する。なお、画素Pが二次元に配列される場合、半導体基板102の裏面102bが光の入射面となる。受光装置1の受光感度を高めるため、半導体基板102の裏面102b上に、反射防止膜111が設けられる。本実施形態では、反射防止膜111は、SiON膜である。
The
次に、図2〜図4を参照しながら、本実施形態に係る受光装置1の製造方法について説明する。まず、第1工程を説明する。図2Aに示すように、半導体基板2上にバッファ層3及び受光層4を形成する。バッファ層3は、InP層である。バッファ層3は、エピタキシャル成長法にて、半導体基板2の表面2a上に形成する。受光層4は、複数のInGaAs層4aと複数のGaAsSb層4bとを備える。InGaAs層4aとGaAsSb層4bとは、交互に積層されている。InGaAs層4aとGaAsSb層4bとは、共にエピタキシャル成長法にて形成する。エピタキシャル成長法としては、例えばOMVPE法を用いる。OMVPE法を用いることにより、低温で受光層4の形成が可能である。OMVPE法では、p型不純物原料なども有機金属材料を用いる。たとえばZnの原料に有機金属のDEZn(ジエチル亜鉛)などを用いる。受光層4の成長温度は、500℃以下とするのがよい。このように、成長温度の上限を設定することにより、タイプII(InGaAs/GaAsSb)MQWの結晶性の劣化を防ぐことができる。
Next, a method for manufacturing the light receiving device 1 according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. First, the first step will be described. As shown in FIG. 2A, the
第2工程は、図2Bに示すように、受光層4上にキャップ層5を形成する工程である。エピタキシャル成長法にて、キャップ層5としてアンドープのInGaAs層を形成する。第3工程は、図2Cに示すように、キャップ層5上にパッシベーション層6を形成する工程である。エピタキシャル成長法にて、パッシベーション層6としてn型のInP層を形成する。パッシベーション層6は、パッシベーション層6の形成後にn型不純物がドーピングされてもよいし、パッシベーション層6の形成時にドーピングされてもよい。
The second step is a step of forming a
次に、第4工程を説明する。図3Aに示すように、パッシベーション層6上にマスクパターン21を形成する。マスクパターン21は、第1開口部21aを有する。マスクパターン21の厚さは、約0.2μm〜0.4μmであればよい。マスクパターン21は、例えばSiO2を材質とする。例えばCVD法などにより、マスクパターン21を形成する。具体的には、SiO2膜をパッシベーション層6上に形成された後、フォトリソグラフィーを行うことによって、マスクパターン21を形成する。第1開口部21aの開口幅は約25μmである。第1開口部21aのピッチは約30μmである。
Next, the fourth step will be described. As shown in FIG. 3A, a
次に、第5工程を説明する。第5工程は、マスクパターン21を用いたエッチングによって、パッシベーション層6に第2開口部6aを形成し、第2開口部6aを介してキャップ層5の表面の一部を露出する工程である。具体的には、マスクパターン21を用いて、パッシベーション層6を等方性エッチングする。等方性エッチングは、例えば塩酸系エッチャント(HCl:H2O=1:1(体積比))を用いて行う。そして、図3Bに示すように、パッシベーション層6に第2開口部6aを形成する。第2開口部6aは、第1開口部21aに連なるように重なっている。また、等方性エッチングは、第2開口部6aを介して、キャップ層5の表面の一部を露出するまで行う(以下、キャップ層5の露出した部分を第1露出部5aとする。)。
Next, the fifth step will be described. The fifth step is a step in which the
次に、第6工程を説明する。図3Cに示すように、第2開口部6aにコンタクト層7を形成する。コンタクト層7は、第1露出部5aと接触するように、形成する。また、第2開口部6aにおいて、コンタクト層7が、パッシベーション層6の側面と接触するように形成する。コンタクト層7は、エピタキシャル成長法によって形成する。コンタクト層7の形成後、コンタクト層7に対してドーピングを行う。コンタクト層7のドーパントの原料ガスは、CBr4が用いられる。CBr4のドーピングが行われることによって、コンタクト層7が、p型半導体層となる。また、CBr4のドーピングの際に、CBr4がマスクパターン21上に堆積していた堆積物を除去する。CBr4がコンタクト層7に対するドーパントガスとして働くと共に、堆積物のエッチングガスとして働くからである。
Next, the sixth step will be described. As shown in FIG. 3C, the
次に、第7工程を説明する。図4Aに示すように、マスクパターン21を除去する。マスクパターン21の除去は、公知の方法で除去すればよい。マスクパターン21の除去後は、第8工程を行う。第8工程は、図4Bに示すように、パッシベーション層6上及びコンタクト層7上に保護膜8を形成する工程である。保護膜8を形成した後、少なくともコンタクト層7の上面が露出するように、第3開口部8aを形成する。第3開口部8aは、例えばフォトリソグラフィーによって形成する。次に、第9工程を行う。第9工程は、第3開口部8aに電極9を形成する。電極9は、コンタクト層7と接触するように形成する。また、半導体基板2の裏面2bに電極10及び反射防止膜11を形成する。
Next, the seventh step will be described. As shown in FIG. 4A, the
以上に示した第1工程〜第9工程により、半導体基板2上に画素Pが形成される。また、半導体基板2を分割した後、電極9が、基板Sに接続するように取り付ける。これによって、受光装置1が製造される。
The pixel P is formed on the
本実施形態に係る受光装置の製造方法では、キャップ層5がパッシベーション層6に覆われる。つまり、マスクパターン21の除去後も、キャップ層5は外気に露出されるのを防ぐことができる。したがって、キャップ層5に含まれるAsの酸化物の形成を抑制することができる。すなわち、Asの酸化物を起因とした、キャップ層5表面からのリーク電流を低減することができる。
In the method for manufacturing the light receiving device according to the present embodiment, the
また、パッシベーション層6とコンタクト層7とは、互いに逆の導電型を有する半導体層であることから、パッシベーション層6とコンタクト層7との接触部及び接触部周辺には、pn接合による空乏層が形成される。当該空乏層が形成されることにより、パッシベーション層6に流れるリーク電流が低減される。
Further, since the
また、コンタクト層7のドーパントガスとしてCBr4が用いられる。CBr4は、コンタクト層7のドーパントガスとして働くだけでなく、マスクパターン21上の堆積物のエッチングガスとしても働く。上述のように、受光層4は、InGaAs層4a及びGaAsSb層4bを有する。GaAsSb層4bは、スピノーダル分解が発生しないように、比較的低温で形成する。したがって、図5に示すように、コンタクト層7を形成する時、マスクパターン21上に堆積物7aが形成されやすくなる。この堆積物7aが、隣接する画素P同士の間に流れる電流の経路となるおそれがある。また、堆積物7aがマスクパターン21に対するマスクとなり、マスクパターン21の除去されない箇所が生じてしまうおそれもある。したがって、CBr4を用いて、コンタクト層7のドーピングを行うと共にマスクパターン21上の堆積物7aを除去することにより、堆積物7aに起因した画素間のリーク電流などが抑制される。
Further, CBr 4 is used as a dopant gas for the
(第2実施形態)
本実施形態では、第1実施形態と異なる受光装置の製造方法について説明する。なお、第1実施形態と重複する記載については、説明などを省略する。
(Second Embodiment)
In the present embodiment, a method of manufacturing a light receiving device different from the first embodiment will be described. In addition, description etc. are abbreviate | omitted about the description which overlaps with 1st Embodiment.
図6に示すように、第4工程を行う。具体的には、パッシベーション層6上に、マスクパターン22を形成する。マスクパターン22は、第1開口部22aを有する。マスクパターン22は、第1実施形態のマスクパターン21よりも厚く形成されている。マスクパターン22の厚さは、0.5μm〜1.0μmであればよい。本実施形態では、マスクパターン22の厚さは、約0.6μmである。
As shown in FIG. 6, the fourth step is performed. Specifically, a
次に、第5工程を説明する。第5工程は、マスクパターン22を用いたエッチングによってパッシベーション層6に第2開口部6aを形成し、第2開口部6aを介してキャップ層5の表面の一部を露出する工程である。つまり、第1開口部22aは、第2開口部6aの上に設けられると共に、第2開口部6aに連なっている。第5工程では、図7A及び図7Bに示すように、パッシベーション層6を過剰にエッチング(サイドエッチング)することがある。つまり、第2開口部6aの径が、第1開口部22aの径よりも大きくなることがある。この場合、マスクパターン22の一部が、パッシベーション層6に対して庇22bとなる。
Next, the fifth step will be described. The fifth step is a step of forming the
マスクパターン22の庇22bが形成されたままコンタクト層7を形成すると、図8A及び図8Bに示すように、庇22b直下に、コンタクト層7が成長する領域及びコンタクト層7が成長しない領域が形成される。すなわち、パッシベーション層6とコンタクト層7との間に隙間Aができる。具体的には、庇22b直下の第1露出部5a上には、エピタキシャル成長用のガスが十分に届かないため、第1露出部5a上にコンタクト層7が成長しない領域(隙間A)が形成される。そして、隙間A内に後工程で用いる薬液が残存するおそれがある。もしくは、隙間A上にて、保護膜8が途切れるおそれがある。したがって、庇22bを形成したままコンタクト層7を形成することは、リーク電流が発生する原因となる。さらには、受光装置1の他の特性不良の原因となる。
When the
上述の問題を避けるために、下記の第6工程を行う。第6工程は、図9A及び図9Bに示すように、マスクパターン22を等方性エッチングすることによって、マスクパターン22の第1開口部22aの開口を拡大する工程である。等方性エッチングは、バッファード佛酸を用いて行う。等方性エッチングは、マスクパターン22の膜厚が、例えば約0.2μmになるように行う。等方性エッチングを行うことによって、第1開口部22aの内側壁22cがパッシベーション層6の表面上に延びる。つまり、第1開口部22aの径が第2開口部6aの径よりも大きくなる。これによって、パッシベーション層6の表面(上面)の一部が露出する(以下、この部分を第2露出部6bとする。)。
In order to avoid the above problem, the following sixth step is performed. The sixth step is a step of enlarging the opening of the
上述の第6工程の後、第7工程を行う。第7工程は、コンタクト層7を、第1開口部22a及び第2開口部6aに形成する工程である。図10A及び図10Bに示すように、第1露出部5a及び第2露出部6bと接触するように、コンタクト層7を形成する。このように、マスクパターン22の第1開口部22aの開口を拡大することにより、パッシベーション層6とコンタクト層7との間に隙間Aが形成されることを防ぐことができる。
After the sixth step, the seventh step is performed. The seventh step is a step of forming the
第7工程の後は、第1実施形態と同様に、図11Aに示すように、マスクパターン22の除去を行う。次に、パッシベーション層6及びコンタクト層7上に保護膜8を形成する(図11Bを参照)。その後に、電極9、電極10及び反射防止膜11を形成する(図11Cを参照)。
After the seventh step, as in the first embodiment, the
以上のように、本実施形態に係る受光装置1の製造方法では、少なくとも第1実施形態にて奏する効果を備える。さらに、本実施形態においては、マスクパターン22の第1開口部22aの内側壁22cをパッシベーション層6の表面上に延びるように、第1開口部22aの開口が拡大されている。つまり、第1開口部22aと第2開口部6aとにコンタクト層7を形成すると、コンタクト層7が、キャップ層5の第1露出部5a上だけでなく、パッシベーション層6の第2露出部6b上にも形成される。したがって、パッシベーション層6が過剰にエッチングされた場合であっても、図8Bに示すように、パッシベーション層6とコンタクト層7との間に隙間Aが生じることを抑制できる。つまり、コンタクト層7とパッシベーション層6との間に隙間Aに、後工程で用いられる薬液が残存することなどを防ぐことができる。よって、コンタクト層7とパッシベーション層6との間の隙間Aに起因した、リーク電流を低減することができる。
As described above, the method for manufacturing the light receiving device 1 according to this embodiment has at least the effects of the first embodiment. Further, in the present embodiment, the opening of the
以上、好適な実施の形態において本発明の原理を図示し説明してきたが、本発明は、そのような原理から逸脱することなく配置および詳細において変更され得ることは、当業者によって認識される。したがって、特許請求の範囲およびその精神の範囲から来る全ての修正および変更に権利を請求する。 While the principles of the invention have been illustrated and described in the preferred embodiments, it will be appreciated by those skilled in the art that the invention can be modified in arrangement and detail without departing from such principles. We therefore claim all modifications and changes that come within the scope and spirit of the following claims.
また、本発明は、本実施の形態に開示された特定の構成に限定されるものではない。例えば、バッファ層3を形成せずに、半導体基板2の表面2a上に受光層4を直接形成してもよい。また、電極10及び反射防止膜11を形成する前に、半導体基板2の裏面を、鏡面になるように研削してもよい。
Further, the present invention is not limited to the specific configuration disclosed in the present embodiment. For example, the
また、受光層4において、InGaAs層4aとGaAsSb層4bとのペアに限られず、タイプII多重量子井戸構造を形成するペアを適宜設けてもよい。また、マスクパターン21,22、保護膜8及び反射防止膜11を構成する材料は、適宜選択することができる。
Further, the
本発明によれば、リーク電流を低減できる受光装置の製造方法に適用される。 The present invention is applied to a method of manufacturing a light receiving device that can reduce leakage current.
1…受光装置、2,102…半導体基板、2a,102a…表面、2b,102b…裏面、3,103…バッファ層、4,104…受光層、4a,104a…InGaAs層、4b,104b…GaAsSb層、5,105…キャップ層、5a…第1露出部、6,106…パッシベーション層、6a…第2開口部、6b…第2露出部、7,107…コンタクト層、7a…堆積物、8,108…保護膜、8a…第3開口部、9,10,109,110…電極、11,111…反射防止膜、21,22…マスクパターン、21a,22a…第1開口部、22b…庇、22c…内側壁、A…隙間、P…画素、S…基板。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Light receiving device 2,102 ... Semiconductor substrate, 2a, 102a ... Front surface, 2b, 102b ... Back surface, 3,103 ... Buffer layer, 4,104 ... Light receiving layer, 4a, 104a ... InGaAs layer, 4b, 104b ...
Claims (5)
前記受光層上にキャップ層を形成する第2工程と、
前記キャップ層上にパッシベーション層を形成する第3工程と、
前記パッシベーション層上にマスクパターンを形成する第4工程と、
前記マスクパターンを用いたエッチングによって前記パッシベーション層に第1開口部を形成し、前記第1開口部を介して前記キャップ層の表面の一部を露出する第5工程と、
前記第1開口部にコンタクト層を形成する第6工程と、
を備え、
前記キャップ層は、Asを含有し、
前記コンタクト層は、前記キャップ層に接触する、
受光装置の製造方法。 A first step of forming a light receiving layer on a semiconductor substrate;
A second step of forming a cap layer on the light receiving layer;
A third step of forming a passivation layer on the cap layer;
A fourth step of forming a mask pattern on the passivation layer;
A fifth step of forming a first opening in the passivation layer by etching using the mask pattern and exposing a portion of the surface of the cap layer through the first opening;
A sixth step of forming a contact layer in the first opening;
With
The cap layer contains As,
The contact layer contacts the cap layer;
Manufacturing method of light receiving device.
前記受光層上にキャップ層を形成する第2工程と、
前記キャップ層上にパッシベーション層を形成する第3工程と、
前記パッシベーション層上にマスクパターンを形成する第4工程と、
前記マスクパターンを用いたエッチングによって前記パッシベーション層に第1開口部を形成し、前記第1開口部を介して前記キャップ層の表面の一部を露出する第5工程と、
前記マスクパターンを等方性エッチングすることによって前記マスクパターンの第2開口部の開口を拡大する第6工程と、
前記第1開口部と前記第2開口部とにコンタクト層を形成する第7工程と、
を備え、
前記キャップ層は、Asを含有し、
前記第2開口部は、前記第1開口部の上に設けられると共に前記第1開口部に連なり、
前記第2開口部の内側壁は、前記パッシベーション層の表面上に延びており、
前記コンタクト層は、前記キャップ層に接触する、
受光装置の製造方法。 A first step of forming a light receiving layer on a semiconductor substrate;
A second step of forming a cap layer on the light receiving layer;
A third step of forming a passivation layer on the cap layer;
A fourth step of forming a mask pattern on the passivation layer;
A fifth step of forming a first opening in the passivation layer by etching using the mask pattern and exposing a portion of the surface of the cap layer through the first opening;
A sixth step of enlarging the opening of the second opening of the mask pattern by isotropically etching the mask pattern;
A seventh step of forming a contact layer in the first opening and the second opening;
With
The cap layer contains As,
The second opening is provided on the first opening and continues to the first opening.
An inner wall of the second opening extends on a surface of the passivation layer;
The contact layer contacts the cap layer;
Manufacturing method of light receiving device.
前記ドーパントの原料ガスは、CBr4である、請求項1又は2に記載の受光装置の製造方法。 The contact layer is a semiconductor layer containing a dopant,
The method for manufacturing a light receiving device according to claim 1, wherein the dopant source gas is CBr 4 .
前記パッシベーション層はn型半導体層である、請求項1〜4の何れか一項に記載の受光装置の製造方法。 The contact layer is a p-type semiconductor layer;
The method for manufacturing a light receiving device according to claim 1, wherein the passivation layer is an n-type semiconductor layer.
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