JP5790211B2 - 導波路型フォトダイオードの製造方法 - Google Patents
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Description
半導体積層堆積工程では、半導体基板の主面上に、半導体積層を堆積する。図1は、半導体積層堆積工程を説明するための斜視図である。本工程では、図1に示すように、半導体基板1の主面1S上に、例えば有機金属気相成長法等のエピタキシャル成長法によって、バッファー層3と、下部コンタクト層5と、第1介在層7と、第2介在層9と、吸収層11と、第3介在層13と、第4介在層15と、クラッド層17と、上部コンタクト層19と、をこの順に堆積する。このようにして、バッファー層3から上部コンタクト層19までの層からなる半導体積層23を半導体基板1の主面1S上に堆積する。なお、図1においては、直交座標系2を示しており、半導体基板1の主面1Sと平行な方向にX軸及びY軸を設定している。図2以降の各図においても、必要に応じて図1に対応した直交座標系2を示している。
次に、メサ部形成工程が行われる。図3及び図4は、メサ部形成工程を説明するための斜視図である。本工程では、まず図3に示すように、半導体積層23上に、半導体基板1の主面1Sにおける第1方向(図3におけるY軸方向)に沿って延びる第1マスク27を形成する。第1マスク27は、半導体積層23の上面の一部を覆う。第1マスク27は、SiN等の絶縁材料からなり、第1マスク27の厚さは例えば200nmとすることができる。第1マスク27は、後述のように突合せ結合(butt-joint)用のマスクとなる。
次に、光導波路部形成工程が行われる。図5は、光導波路部形成工程を説明するための斜視図である。本工程では、図5に示すように、上述のメサ部形成工程で形成した第1マスク27を突合せ結合(butt-joint)用のマスクとして用いて、メサ部31の両側面(半導体基板1の主面1Sにおける第1方向と直交する第2方向(X軸方向)のメサ部31の両側面)と接するように半導体材料からなる一対の光導波路部41、51を形成する。具体的には、第1マスク27を選択成長マスクとして用いた有機金属気相成長法等のエピタキシャル成長法によって、一対の光導波路部41、51を成長させる。これにより、メサ部31と一対の光導波路部41、51とを含む半導体構造物53が得られる。メサ部31を形成するために用いた第1マスク27を、本工程において選択成長マスクとして用いることにより、メサ部31の両側面と接するように一対の光導波路部41、51を形成することが容易となる。
次に、第2マスク形成工程が行われる。図7は、第2マスク形成工程を説明するための斜視図である。本工程においては、図7に示すように、半導体構造物53上に第2方向に沿って延びる第2マスク67を形成する。第2マスク67は、SiN等の絶縁材料からなる。また、第2マスク67は、光導波路部41の一部を覆うマスク部61と、メサ部31の一部を覆うマスク部63と、光導波路部51の一部を覆うマスク部65と、を有する。マスク部61、マスク部63、マスク部65は、一体的に形成されている。本実施形態においては、マスク部63の第1方向に沿った幅は、マスク部61及びマスク部65の第1方向に沿った幅よりも広くなっている。第2マスク67の厚さは例えば300nmとすることができる。
次に、半導体構造物エッチング工程が行われる。図8及び図9は、半導体構造物エッチング工程を説明するための斜視図である。本工程では、第2マスク67を用いて、下部コンタクト層5をエッチングストップ層としてメサ部31及び一対の光導波路部41、51を一括してエッチングする。
次に、埋め込み部形成工程を行う。図11及び図12は、埋め込み部形成工程を説明するための斜視図である。本工程では、まず、図11に示すように、各層の露出面(即ち、バッファー層3、光導波路部41、光導波路部51、矩形メサ部73、下部コンタクト層5、及び、キャップ層55の露出面)に、酸化シリコン(SiO2)等の酸化物材料からなる保護層79を、CVD法等によって形成する。
次に、電極形成工程を行う。図13及び図19は、電極形成工程を説明するための斜視図であり、図14〜図18は、電極形成工程を説明するための部分切断斜視図である。
Claims (4)
- 半導体基板の主面上に、p型AlInAsからなるコンタクト層と、i型GaInAsからなる吸収層と、n型InPからなるクラッド層と、をこの順に堆積することにより、pin型フォトダイオード部のpin構造を有する半導体積層を形成する半導体積層形成工程と、
前記半導体基板の前記主面における第1方向に沿って延びる第1マスクを前記半導体積層上に形成し、前記半導体積層の前記第1マスクによって覆われていない領域の前記コンタクト層が除去されるように前記半導体積層をエッチングすることにより、前記半導体積層に前記第1方向に沿って延びるストライプ状のメサ部を形成するメサ部形成工程と、
前記メサ部の両側面と接するように半導体材料からなる一対の光導波路部を形成することにより、当該一対の光導波路部と前記メサ部とを含む半導体構造物を得る光導波路部形成工程と、
前記半導体基板の前記主面における第1方向と直交する第2方向に沿って延びると共に前記一対の光導波路部の各々の一部及び前記メサ部の一部を覆う第2マスクを前記半導体構造物上に形成する第2マスク形成工程と、
エッチングガスとしてCH 4 とH 2 の混合ガスを用いた誘導結合型プラズマ反応性イオンエッチング法によって、前記第2マスクを用いて、前記メサ部及び前記一対の光導波路部をエッチングすることにより、前記コンタクト層を露出させると共に、前記一対の光導波路部を前記第2方向に沿って延びるストライプ状に加工する半導体構造物エッチング工程であって、前記コンタクト層のエッチングレートが前記メサ部の前記コンタクト層よりも上部の各層のエッチングレートよりも小さくなるように、エッチングの際のバイアスパワーが選択され、これにより前記コンタクト層がエッチングストップ層となる、半導体構造物エッチング工程と、
前記メサ部の前記クラッド層上にカソード電極を形成し、前記コンタクト層のうち、前記半導体構造物エッチング工程において露出した領域上にアノード電極を形成する、電極形成工程と、
を備えることを特徴とする導波路型フォトダイオードの製造方法。 - 前記半導体積層形成工程において、i型GaInAsPからなる第1介在層をさらに堆積し、
前記半導体積層において、前記第1介在層は前記コンタクト層と前記吸収層との間に設けられており、
前記第1介在層のバンドギャップは、前記コンタクト層のバンドギャップよりも小さく、かつ、前記吸収層のバンドギャップよりも大きいことを特徴とする請求項1に記載の導波路型フォトダイオードの製造方法。 - 前記半導体積層形成工程において、i型GaInAsPからなる第2介在層をさらに堆積し、
前記半導体積層において、前記第2介在層は前記第1介在層と前記吸収層との間に設けられており、
前記第2介在層のバンドギャップは、前記第1介在層のバンドギャップよりも小さく、かつ、前記吸収層のバンドギャップよりも大きいことを特徴とする請求項2に記載の導波路型フォトダイオードの製造方法。 - 前記光導波路部形成工程においては、前記第1マスクを選択成長マスクとして用いて前記一対の光導波路部を成長させ、
前記光導波路部形成工程と前記第2マスク形成工程との間に、前記メサ部及び前記一対の光導波路部を覆うように、半導体材料からなるキャップ層を形成するキャップ層形成工程をさらに備えることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の導波路型フォトダイオードの製造方法。
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