JP2015141962A - 受発光素子の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 一導電型の半導体基板2の上面に、半導体基板2内で逆導電型の不純物として機能する第1元素Xを主成分として含む、複数の半導体層からなる積層体55を形成した後に、積層体55をパターニングして所望の形状の発光素子3aを形成する発光素子形成工程と、半導体基板2の上面2a側に第1元素Xをドーピングして逆導電型半導体領域32を形成し、半導体基板2とpn接合を形成して受光素子3bとする受光素子形成工程と、を含み、発光素子形成工程において、積層体55の形成時に半導体基板2の逆導電型半導体領域32となる領域にも同時に第1元素Xをドーピングさせるものである。
【選択図】 図2
Description
にわたるアプリケーションで用いられている。
図1(a)および(b)に示す受発光素子1は、コピー機やプリンタなどの画像形成装置に組み込まれて、トナーやメディアなどの被照射物の位置情報、距離情報または濃度情報などを検出するセンサ装置として機能する。
。逆導電型半導体領域32にドープされた不純物は、発光素子3aを構成する半導体層の主成分のうち一元素と同一とする。この逆導電型半導体領域32と発光素子3aを構成する半導体層とで共通する元素を第1元素Xとする。第1元素Xは、半導体基板2中にドープされて逆導電型の不純物として機能するものであり、この例では、ヒ素(As)を用いている。
まず、図2(a)に示すように、一導電型の半導体基板2を準備し、その上面2aに酸化膜50を形成する。半導体基板2はSiウェハを用いる。酸化膜50は、薄膜形成方法により形成してもよいし、半導体基板2を熱酸化させることで形成してもよい。この例では、半導体基板2の表面を熱酸化させることにより、半導体基板2の外周面全面に酸化膜50を形成する。酸化膜50の厚みは、例えば50nm〜10μmを例示できる。このような厚みの調整は熱酸化時間で調整することができる。
成長させて形成する。具体的には、まず、MOCVD装置の反応炉内で熱処理することによって、半導体基板2のマスク51から露出する表面に形成された自然酸化膜を除去する。この熱処理は、例えば1000℃の温度で10分間程度行なう。
次に、図3(a)に示すように、積層体55をパターニングして所望の形状を有する発光素子3aとする。図3において、Aは、図1(a)のA−A線における断面図,Bは図1(a)のB−B線における断面図である。
次に、図3(b)に示すように、受光素子3bを形成する部位及び発光素子3aを被覆するマスク52を形成する。マスク52は、フォトレジストを塗布し、フォトリソグラフィ法によって所望のパターンを露光、現像した後、ウェットエッチング法によって形成すればよい。
ることとなる。
上述の例では、積層体55を構成する半導体層からの第1元素の拡散により、第1元素含有部56を形成したが、この例に限定されない。例えば、半導体基板2上に積層体55を形成する際に、半導体基板2の表面形成工程と、半導体層形成工程とを含ませ、この表面形成工程において第1元素を半導体基板2側に拡散させてもよい。
上述の例では、図2(c)で全面に連続した第1元素含有部56を形成したが、逆導電型半導体領域32となる領域と発光素子3aの直下のみに形成してもよい。すなわち、図2(b)においてマスク51の開口部を逆導電型半導体領域32となる領域と発光素子3aが配置される領域とのみにする。このようなマスク51を用いることにより、積層体55は逆導電型半導体領域32となる領域と発光素子3aが配置される領域とのみに形成され、その直下に形成される第1元素含有部56も逆導電型半導体領域32となる領域と発光素子3aの直下のみとなる。
上述の例では、発光素子3a,受光素子3bをそれぞれ複数個有する、アレイ形状の受発光素子1を例示したが、その限りではない。例えば、発光素子3a,受光素子3bは1つずつでもよいし、1つの発光素子3aに対して2以上の受光素子3bを有していてもよいし、複数個の発光素子3a,受光素子3bは列状に配列されていなくてもよい。例えば、発光素子3aを取り囲むように配置された複数の受光素子3bを有するものとしてもよい。
次に、受発光素子1を備えたセンサ装置100について説明する。以下では、受発光素子1を、コピー機やプリンタなどの画像形成装置における、中間転写ベルトV上に付着したトナーT(被照射物)の位置を検出するセンサ装置に適用する場合を例に挙げて説明する。
図5に示すように、Asが表面から0.3μmの厚みにかけて、5×1016atoms/cc以上の濃度で存在することが分かった。また、最表面においては6×1019atoms/cc以上の濃度を実現することができた。
2 半導体基板
2a 上面
3a 発光素子
3b 受光素子
32 逆導電型半導体領域
9,11,15 接続配線
13 絶縁層
X 第1元素
50 酸化膜
51 マスク
55 積層体
56 第1元素含有部
100 センサ装置
Claims (4)
- 一導電型の半導体基板の上面に、前記半導体基板内で逆導電型の不純物として機能する第1元素を主成分として含む、複数の半導体層からなる積層体を形成した後に、前記積層体をパターニングして所望の形状の発光素子を形成する発光素子形成工程と、
前記半導体基板の上面側に前記第1元素をドーピングして逆導電型半導体領域を形成し、前記半導体基板とpn接合を形成して受光素子とする受光素子形成工程と、を含み、
前記発光素子形成工程において、前記積層体の形成時に前記半導体基板の前記逆導電型半導体領域となる領域にも同時に前記第1元素をドーピングさせる、受発光素子の製造方法。 - 前記発光素子形成工程において、前記半導体基板の上面のうち前記発光素子及び前記受光素子が形成される領域に連続して前記積層体を形成することで、前記半導体基板のうち前記積層体に接する連続した領域に前記第1元素をドーピングさせた第1元素含有部を形成し、
前記積層体を形成した後に、前記第1元素含有部のうち、平面視で、前記発光素子と前記逆導電型半導体領域とを除く領域を除去することで、前記第1元素含有部を分割して前記逆導電型半導体領域とする、請求項1記載の受発光素子の製造方法。 - 前記発光素子形成工程において、前記積層体は、前記半導体基板の上面に前記第1元素を供給する表面形成工程と、前記半導体層を構成する元素を供給し複数の半導体層を順次形成する積層工程と、を経て形成され、
前記表面形成工程における前記第1元素を供給する時間および前記半導体基板温度を調整し、前記逆導電型半導体領域における前記第1元素のドープ量およびドープ深さを制御する、請求項1または2に記載の受発光素子の製造方法。 - 前記発光素子形成工程において、前記逆導電型半導体領域となる領域に前記第1元素を前記積層体からの拡散によりドーピングさせる、請求項1乃至3のいずれかに記載の受発光素子の製造方法。
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