JPH01134978A - 半導体受光装置 - Google Patents
半導体受光装置Info
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- JPH01134978A JPH01134978A JP62292015A JP29201587A JPH01134978A JP H01134978 A JPH01134978 A JP H01134978A JP 62292015 A JP62292015 A JP 62292015A JP 29201587 A JP29201587 A JP 29201587A JP H01134978 A JPH01134978 A JP H01134978A
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- Light Receiving Elements (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は半導体受光装置に係り、特に高速応答でかつ製
作の容易なアバランシェ・ホト・ダイオード（Ａ Ｐ
Ｄ）の構造に関する。
作の容易なアバランシェ・ホト・ダイオード（Ａ Ｐ
Ｄ）の構造に関する。
以下、ＩｎＰ系のアバランシェ・ホト・ダイオード（以
下ＡＰＤと略記）を例にして説明する。
下ＡＰＤと略記）を例にして説明する。
ＡＰＤの作製における重要な課題の一つにガードリング
接合の形成があり、例えば第２図に示す従来例１（電子
通信学会技術研究報告、信学技報第８６巻第３４１号、
○ＱＥ８６−１８３）のように行なわれている。
接合の形成があり、例えば第２図に示す従来例１（電子
通信学会技術研究報告、信学技報第８６巻第３４１号、
○ＱＥ８６−１８３）のように行なわれている。
第２図において、２１はＩｎＰ基板、２２はＩｎＰバッ
ファー層、２３はＩ ｎ Ｇ ａ Ａ ｓ光吸収層、２
４はＩｎＧａＡｓＰ障壁緩和層、２５はＩｎＰ増倍層、
２６はＩｎＰ窓層で、いずれもｎ型であり、増倍層２５
のキャリア濃度は、他のエピタキシャル層に比べて高く
しである。２７はＣｄの選択拡散によって形成したｐ型
頭域で、２８は主接合となるｐｎ接合、２９はＢｅの二
重選択イオン打込によって形成したｐ型頭域、３゜はガ
ードリング接合となるｐｎ接合、３１，３２゜３３は、
各々パッシベーション膜、ｐ電極、ｎ電極である。ここ
で、ガードリング接合３０は、主接合２８の湾曲部をカ
バーするために、主接合２８よりも深く形成することが
必要である。また、主接合２８は、窓層２６中でも良い
が、高速応答をねらった場合は増倍層２５中に形成する
必要がある。
ファー層、２３はＩ ｎ Ｇ ａ Ａ ｓ光吸収層、２
４はＩｎＧａＡｓＰ障壁緩和層、２５はＩｎＰ増倍層、
２６はＩｎＰ窓層で、いずれもｎ型であり、増倍層２５
のキャリア濃度は、他のエピタキシャル層に比べて高く
しである。２７はＣｄの選択拡散によって形成したｐ型
頭域で、２８は主接合となるｐｎ接合、２９はＢｅの二
重選択イオン打込によって形成したｐ型頭域、３゜はガ
ードリング接合となるｐｎ接合、３１，３２゜３３は、
各々パッシベーション膜、ｐ電極、ｎ電極である。ここ
で、ガードリング接合３０は、主接合２８の湾曲部をカ
バーするために、主接合２８よりも深く形成することが
必要である。また、主接合２８は、窓層２６中でも良い
が、高速応答をねらった場合は増倍層２５中に形成する
必要がある。
上記従来例１では、高速応答をねらって、増倍層２５の
キャリア濃度を高くして、厚みを薄くしていった場合に
問題が生じる。例えば、増倍層２５のキャリア濃度を３
Ｘ １０１６ａ１−３、厚み０．８μｍとした場合、
主接合を増倍層２５中で、窓層２６との境界から０．１
μｍの所に形成した時、ガードリング接合３０は前述の
如く主接合より深くする必要があるため、光吸収層２３
との距離が障壁緩和層の厚みを入れても、例えば０．７
μｍ以下と非常に小さくなる。このことから、光吸収層
２３における電界強度がＩｎＧａＡｓでのトンネル降伏
臨界値といわれている２ Ｘ １０’ Ｖ／ＣＭに近づ
いてしまい、トンネル電流が増加し、主接合での良好な
アバランシェ降伏が得にくくなる。
キャリア濃度を高くして、厚みを薄くしていった場合に
問題が生じる。例えば、増倍層２５のキャリア濃度を３
Ｘ １０１６ａ１−３、厚み０．８μｍとした場合、
主接合を増倍層２５中で、窓層２６との境界から０．１
μｍの所に形成した時、ガードリング接合３０は前述の
如く主接合より深くする必要があるため、光吸収層２３
との距離が障壁緩和層の厚みを入れても、例えば０．７
μｍ以下と非常に小さくなる。このことから、光吸収層
２３における電界強度がＩｎＧａＡｓでのトンネル降伏
臨界値といわれている２ Ｘ １０’ Ｖ／ＣＭに近づ
いてしまい、トンネル電流が増加し、主接合での良好な
アバランシェ降伏が得にくくなる。
この点は、高速応答をねらって増倍層の厚みを薄くする
程厳しくなる。
程厳しくなる。
この点を改善したのが、第３図に示した従来例２（電子
通信学会技術研究報告、信学技報第８６巻第３４１号、
○ＱＥ８６−１８４）である。第３図において、４１は
ＩｎＰ基板、４２はＩｎＰバッファー層、４３はＩ ｎ
ＧａＡｓ光吸収層。
通信学会技術研究報告、信学技報第８６巻第３４１号、
○ＱＥ８６−１８４）である。第３図において、４１は
ＩｎＰ基板、４２はＩｎＰバッファー層、４３はＩ ｎ
ＧａＡｓ光吸収層。
４４はＩｎＧａＡｓＰ障壁緩和層、４５はＩｎＰ層、４
６は島状のＩｎＰ増倍層、４７はＩｎＰガードリング層
で、いずれもｎ型であり、増倍層４６のキャリア濃度は
他のエビ層に比べて高くしである。４８はＣｄの選択拡
散によって形成したｐ壁領域で４９は主接合となるｐｎ
接合、５０はＢｅの選択イオン打込によって形成したｐ
壁領域で、５１はガードリング接合となるｐｎ接合、５
２．５３，５４．５５はそれぞれパッシベーション膜、
ＡＲコート膜、ｐ電極、ｎ電極である。
６は島状のＩｎＰ増倍層、４７はＩｎＰガードリング層
で、いずれもｎ型であり、増倍層４６のキャリア濃度は
他のエビ層に比べて高くしである。４８はＣｄの選択拡
散によって形成したｐ壁領域で４９は主接合となるｐｎ
接合、５０はＢｅの選択イオン打込によって形成したｐ
壁領域で、５１はガードリング接合となるｐｎ接合、５
２．５３，５４．５５はそれぞれパッシベーション膜、
ＡＲコート膜、ｐ電極、ｎ電極である。
ここで、主接合４８は島状の増倍）ｅＪ４５中に形成し
、ガードリング接合５０は、キャリア濃度の低い窓層４
６中に形成しである。したがって、ガードリング接合下
の光吸収層４３の電界強度は、主接合下のそれよりも小
さくなるため、従来例１で述べたようなトンネル電流に
よる障害は生じない。
、ガードリング接合５０は、キャリア濃度の低い窓層４
６中に形成しである。したがって、ガードリング接合下
の光吸収層４３の電界強度は、主接合下のそれよりも小
さくなるため、従来例１で述べたようなトンネル電流に
よる障害は生じない。
しかし、本従来例２での構造を実現するためには、平坦
な増倍層を一旦成長した後、エツチングによって島状の
増倍層４５にし、さらにその後窓層４６で埋め込む必要
があり、その工程中における界面の汚染、不純物の導入
、欠陥の発生等の問題があった。これらの問題点を解決
し、高速応答でかつ製作の容易なＡＰＤを提供すること
が、本発明の目的である。
な増倍層を一旦成長した後、エツチングによって島状の
増倍層４５にし、さらにその後窓層４６で埋め込む必要
があり、その工程中における界面の汚染、不純物の導入
、欠陥の発生等の問題があった。これらの問題点を解決
し、高速応答でかつ製作の容易なＡＰＤを提供すること
が、本発明の目的である。
上記目的は、主接合の端部（湾曲部）を選択的な非汚染
性イオン打込によって、絶縁物化または半絶縁物化する
ことによって達成される。
性イオン打込によって、絶縁物化または半絶縁物化する
ことによって達成される。
以下、本発明をＩｎＰ系の長波長ＡＰＤの一例を用いて
説明する。第１図において、１はＩｎＰ基板、２はＩｎ
Ｐバッファー層、３はＩｎＧａＡｓ光吸収層、４はＩ
ｎ Ｇ ａ Ａ ｓ Ｐ障壁緩和層、５はＩｎＰ増倍層
、６はＩｎＰ窓層で、いずれもｎ型であり。
説明する。第１図において、１はＩｎＰ基板、２はＩｎ
Ｐバッファー層、３はＩｎＧａＡｓ光吸収層、４はＩ
ｎ Ｇ ａ Ａ ｓ Ｐ障壁緩和層、５はＩｎＰ増倍層
、６はＩｎＰ窓層で、いずれもｎ型であり。
増倍層５のキャリア濃度に他のエビ層に比べて高くしで
ある。７はＺｎの選択拡散によって形成したｐ壁領域で
、８は主接合となるｐｎ接合である。
ある。７はＺｎの選択拡散によって形成したｐ壁領域で
、８は主接合となるｐｎ接合である。
９は選択的なプロトン打込によって、増倍層５゜窓層６
ｔＰ型領域の一部を変換して形成した絶縁物領域であ°
る。１０，１１，１２．１３は各々パッジベージコン膜
、ＡＲコート膜、ｐ電極、ｎ電極である。ここで、プロ
トン打込領域９を形成したことによって、前述した問題
点を解決できる。
ｔＰ型領域の一部を変換して形成した絶縁物領域であ°
る。１０，１１，１２．１３は各々パッジベージコン膜
、ＡＲコート膜、ｐ電極、ｎ電極である。ここで、プロ
トン打込領域９を形成したことによって、前述した問題
点を解決できる。
第１図に示した本発明の構造において、プロトン打込領
域９は、主接合８の端部（湾曲部）を絶縁物化している
ため、ｐｎ接合は平坦な中央部分のみとなり、電気力線
の集中箇所が存在しなくなることから、エツジ降伏が生
ぜず、ｐｎ接合は平坦な中央部分でのみ均質なアバラン
シェ降伏が得られる。したがって、プロトン打込領域９
はガードリング接合のかわりとなる。一方、プロトン打
込領域９は絶縁物化しているため、光吸収層３に近づい
てもその電界強度を上げることなく、トンネル電流の増
加も生じない。したがって、プロトン打込領域９の深さ
は、主接合８の端部（湾曲部）をカバーしていれば良く
、深い方向には裕度があり、制御は、ガードリング接合
形成に比べて格段・に容易である。
域９は、主接合８の端部（湾曲部）を絶縁物化している
ため、ｐｎ接合は平坦な中央部分のみとなり、電気力線
の集中箇所が存在しなくなることから、エツジ降伏が生
ぜず、ｐｎ接合は平坦な中央部分でのみ均質なアバラン
シェ降伏が得られる。したがって、プロトン打込領域９
はガードリング接合のかわりとなる。一方、プロトン打
込領域９は絶縁物化しているため、光吸収層３に近づい
てもその電界強度を上げることなく、トンネル電流の増
加も生じない。したがって、プロトン打込領域９の深さ
は、主接合８の端部（湾曲部）をカバーしていれば良く
、深い方向には裕度があり、制御は、ガードリング接合
形成に比べて格段・に容易である。
以上述べたように、本発明によれば、制御がむずかしい
ガードリング接合形成が不要となり、したがって、良好
な特性のＡＰＤを再現性良く得られる。また、ガードリ
ング接合がなくなったことにより、接合面積が小さくな
り、したがって素子容量が小さくなることが高周波特性
が良くなる効果もある。
ガードリング接合形成が不要となり、したがって、良好
な特性のＡＰＤを再現性良く得られる。また、ガードリ
ング接合がなくなったことにより、接合面積が小さくな
り、したがって素子容量が小さくなることが高周波特性
が良くなる効果もある。
実施例１
本発明の一実施例を第４図、および第１図を用いて説明
する。第４図（ａ）において、ｎ型ＩｎＰ基板１ （Ｓ
ドープ、 ｎ ＝ Ｉ Ｘ １０ ”ｄｌｌ−１１）上
にｎ型ＩｎＰバッファー層２（アンドープ、０．５μｍ
）。
する。第４図（ａ）において、ｎ型ＩｎＰ基板１ （Ｓ
ドープ、 ｎ ＝ Ｉ Ｘ １０ ”ｄｌｌ−１１）上
にｎ型ＩｎＰバッファー層２（アンドープ、０．５μｍ
）。
ｎ型Ｉ ｎ Ｇ ａ Ａ ｓ光吸収層３（アンドープ、
２μｍ）、ｎ型Ｉ ｎ Ｇ ａ Ａ ｓ Ｐ障壁緩和層
４（アンドープ。
２μｍ）、ｎ型Ｉ ｎ Ｇ ａ Ａ ｓ Ｐ障壁緩和層
４（アンドープ。
０．２μｍ）、ｎ型ＩｎＰ増倍層５（Ｓｉドープ、ｎ
＝ ３ Ｘ １０１６Ｃ！１１−”、０．８ μｍ）
、’ｎ型ＩｎＰ窓［６（７：、／トープ、２μｍ）をＭ
ＯＣＶＤ法を用いて連続成長した。アンドープ層のキャ
リア濃度は１〜５ Ｘ １０”Ｃｌ１１−８であった。
＝ ３ Ｘ １０１６Ｃ！１１−”、０．８ μｍ）
、’ｎ型ＩｎＰ窓［６（７：、／トープ、２μｍ）をＭ
ＯＣＶＤ法を用いて連続成長した。アンドープ層のキャ
リア濃度は１〜５ Ｘ １０”Ｃｌ１１−８であった。
ＳｉＮ膜６１をマスクとしてＺｎを深さ２．１μｍ選択
拡散し。
拡散し。
ｐ型頭域７を形成して主接合となるｐｎ接合８を形成し
た。
た。
次に第４図（ｂ）において、ＳｉＮ膜を除去した後、Ｐ
ＳＧ膜６膜上２ジスト膜６３をマスクとしてプロトンを
０．７ｐｍ、１．５ μｍ、２．３ｐｍの３段階に打込
み、イオン打込領域９を形成した。
ＳＧ膜６膜上２ジスト膜６３をマスクとしてプロトンを
０．７ｐｍ、１．５ μｍ、２．３ｐｍの３段階に打込
み、イオン打込領域９を形成した。
次に第１図において、レジスト膜６３およびＰＳＧ膜６
膜上２去してＳｉＮ／５ｉＯｚパツシベーシヨン膜１０
および５ｉＮＡＲコート膜１１をっけ直し、ｐ電極１２
．ｎ電極１３を形成してＡＰＤとした０本素子の逆方向
電圧−電流特性を測定した所、降伏電圧６８Ｖであり、
６１Ｖにおける暗電流は約１０ｎＡと良好な特性を示し
た。また、６５Ｖにおける光電流増倍率は約３０であり
、周波数特性におけるしゃ断層波数は約２ＧＨｚであっ
た。
膜上２去してＳｉＮ／５ｉＯｚパツシベーシヨン膜１０
および５ｉＮＡＲコート膜１１をっけ直し、ｐ電極１２
．ｎ電極１３を形成してＡＰＤとした０本素子の逆方向
電圧−電流特性を測定した所、降伏電圧６８Ｖであり、
６１Ｖにおける暗電流は約１０ｎＡと良好な特性を示し
た。また、６５Ｖにおける光電流増倍率は約３０であり
、周波数特性におけるしゃ断層波数は約２ＧＨｚであっ
た。
実施例２
本例は、第４図（ｂ）において、イオン打込領域９の形
成に、酸素の高エネルギーイオン打込を用いた点を除き
、実施例１と同様の方法で作製した。得られたＡＰＤの
特性は、実施例１とほぼ同等であり、イオン打込によっ
て絶縁物化するイオン種を選べば、本発明の効果は打込
イオン種によらないことがわかった。
成に、酸素の高エネルギーイオン打込を用いた点を除き
、実施例１と同様の方法で作製した。得られたＡＰＤの
特性は、実施例１とほぼ同等であり、イオン打込によっ
て絶縁物化するイオン種を選べば、本発明の効果は打込
イオン種によらないことがわかった。
実施例３
高抵抗領域９に打込むイオン種として、ＦｅやＢを用い
たＡＰＤにおいても、実施例１と同等の特性が得られた
。
たＡＰＤにおいても、実施例１と同等の特性が得られた
。
以上述べたように、本発明によれば、厳しい制御を必要
とするガードリング接合の形成が不要となる。また、ガ
ードリング接合が不要になる副次効果として接合容量が
小さくなる。したがって、高速応答のＡＰＤを比較的容
易に作製できるため、産業上多大な効果がある。
とするガードリング接合の形成が不要となる。また、ガ
ードリング接合が不要になる副次効果として接合容量が
小さくなる。したがって、高速応答のＡＰＤを比較的容
易に作製できるため、産業上多大な効果がある。
本発明を説明するためにｎ型ＩｎＰを基板としたＩｎＰ
系のＡＰＤを例としてきたが、本発明の効果は、ｐとｎ
が逆でも同様に発揮されることは明らかである。また、
例えば第１図におけるバッファー層２、障壁緩和層４、
ＡＲコート膜１１等は、あった方が好ましいが、無くて
も良く、逆に障壁緩和層を複数層にする等本発明の本質
を損わない限りにおいて要素を付加あるいは除去しても
さしつかえない。
系のＡＰＤを例としてきたが、本発明の効果は、ｐとｎ
が逆でも同様に発揮されることは明らかである。また、
例えば第１図におけるバッファー層２、障壁緩和層４、
ＡＲコート膜１１等は、あった方が好ましいが、無くて
も良く、逆に障壁緩和層を複数層にする等本発明の本質
を損わない限りにおいて要素を付加あるいは除去しても
さしつかえない。
また材料においても、ＩｎＰ／ＩｎＧａＡｓ系に限らず
、Ｇ ａ Ｓ ｂ −Ｉ ｎ Ｇ ａ Ｓ ｂ系、Ｇ
ａ Ａ ｓ−Ｇ ａ Ａ Ｑ Ａ ｓ系、Ｉ ｎ Ｐ
−Ｉ ｎ Ｇ ａ Ａ ｓ （Ｐ ） −Ｉ ｎ Ａ
Ｑ Ａ ｓ系等、種々の化合物半導体、Ｓｉ。
、Ｇ ａ Ｓ ｂ −Ｉ ｎ Ｇ ａ Ｓ ｂ系、Ｇ
ａ Ａ ｓ−Ｇ ａ Ａ Ｑ Ａ ｓ系、Ｉ ｎ Ｐ
−Ｉ ｎ Ｇ ａ Ａ ｓ （Ｐ ） −Ｉ ｎ Ａ
Ｑ Ａ ｓ系等、種々の化合物半導体、Ｓｉ。
Ｇｅおよびその混合物を用いた半導体等、様々な半導体
およびその組合せにおいても同様の効果が得られること
は明らかである。また、製造方法についても、例えば結
晶成長方法に、ＬＰＥ法やＶＰＥ法を用いることや、ｐ
型頭域の形成にＣｄ拡散やｐ型不純物のイオン打込を用
いること等、本発明の本質を損なわない限りにおいて変
更しても良いことは明らかである。
およびその組合せにおいても同様の効果が得られること
は明らかである。また、製造方法についても、例えば結
晶成長方法に、ＬＰＥ法やＶＰＥ法を用いることや、ｐ
型頭域の形成にＣｄ拡散やｐ型不純物のイオン打込を用
いること等、本発明の本質を損なわない限りにおいて変
更しても良いことは明らかである。
第１図は本発明の一実施例のＡＰＤの縦断面図、第２図
および第３図は従来例のＡＰＤの縦断面図、第４図は本
発明の一実施例のＡＰＤの製作工程の縦断面図である。 １・・・ｎ型基板、３・・・ｎ型光吸収層、５・・・ｎ
型増倍層、６・・・ｎ型窓層、７・・・ｐ型頭域、８・
・・ｐｎ接合（主接合）、９・・・プロトン打込領域、
１２・・・Ｐ電）３先’Ｌ神。
および第３図は従来例のＡＰＤの縦断面図、第４図は本
発明の一実施例のＡＰＤの製作工程の縦断面図である。 １・・・ｎ型基板、３・・・ｎ型光吸収層、５・・・ｎ
型増倍層、６・・・ｎ型窓層、７・・・ｐ型頭域、８・
・・ｐｎ接合（主接合）、９・・・プロトン打込領域、
１２・・・Ｐ電）３先’Ｌ神。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、ｐｎ接合の、少なくとも湾曲部を含む一部領域を、
イオン打込によつて、絶縁物化又は半絶縁物化したこと
を特徴とする半導体受光装置。 ２、イオン項打込にプロトンを用いたことを特徴とする
第１項記載の半導体受光装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62292015A JPH01134978A (ja) | 1987-11-20 | 1987-11-20 | 半導体受光装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62292015A JPH01134978A (ja) | 1987-11-20 | 1987-11-20 | 半導体受光装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01134978A true JPH01134978A (ja) | 1989-05-26 |
Family
ID=17776421
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62292015A Pending JPH01134978A (ja) | 1987-11-20 | 1987-11-20 | 半導体受光装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01134978A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009535821A (ja) * | 2006-04-25 | 2009-10-01 | コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ | （Ｂｉ）ＣＭＯＳプロセスによるアバランシェフォトダイオードの製造方法 |
-
1987
- 1987-11-20 JP JP62292015A patent/JPH01134978A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009535821A (ja) * | 2006-04-25 | 2009-10-01 | コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ | （Ｂｉ）ＣＭＯＳプロセスによるアバランシェフォトダイオードの製造方法 |
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