JPH01256178A - 半導体受光素子の製造方法 - Google Patents

半導体受光素子の製造方法

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JPH01256178A
JPH01256178A JP63084910A JP8491088A JPH01256178A JP H01256178 A JPH01256178 A JP H01256178A JP 63084910 A JP63084910 A JP 63084910A JP 8491088 A JP8491088 A JP 8491088A JP H01256178 A JPH01256178 A JP H01256178A
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JP
Japan
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JP63084910A
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Toshiyuki Tanahashi
俊之 棚橋
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Fujitsu Ltd
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Fujitsu Ltd
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔概要〕 半導体受光素子の製造方法に係り、特にアバランシェホ
トダイオード(APD)の製造方法に関量子効率が大き
くしかも雑音特性に優れたアバランシェホトダイオード
を制御性よ(製造する方法を目的とし。
p型の基板1上にp型の増倍層2.  p型の吸収R3
,p型の第1ウィンドjff14.n型第2ウィンド層
5をこの順に積層する工程と、該積層をエツチングして
少なくとも該第1ウィンド層に達するメサ構造を形成す
る工程と、酸エツチング部分をp型の埋込N6で埋込む
工程とを含む半導体受光素子の製造方法をもって構成す
る。
〔産業上の利用分野〕
本発明は半導体受光素子の製造方法に・係り、特にアバ
ランシェホトダイオードの製造方法に関しに関する。
量子効率が大きく雑音特性に優れた半導体受光素子を制
御性よく製造することが要求されている。
このため、かかる要求に合う半導体受光素子の製造方法
を開発する必要がある。
〔従来の技術〕
光通信用の半m体受光素子として、アバランシェホトダ
イオードが使用されている。かかる素子には量子効率が
大きく雑音特性に優れている、二とが要求される。
従来、化合物半導体AlxGa、−XShはスプリント
オフ・バンドエネルギΔ(価電子帯の頂上のエネルギが
電子のスピン軌道相互作用のため一つの値に定まらずに
ある幅を持つようになった時のエネルギ幅)とバンドギ
ャップエネルギEgが等しくなる組成(x =0.0f
li5 )で共鳴イオン化が起こり。
ホールのイオン化率βが増大し、電子のイオン化率αに
対するイオン化率比(β/α)が大きくなることが報告
されている(0.1lidebrand et、al。
TEEE  Quantum  ElecLro、  
ロE−17(1981)  p、284  )  。
それゆえ化合物半導体A1.、Ga、−、xSbをアバ
ランシェホトダイオードの増倍層として使用すれば量子
効率が大きく雑音特性に優れることが期待され9種々の
検討がなされてきた。
fJIJえば、 AI、 Ga、−、Sbを使用したア
バランシェホトダイオードとして第3図乃至第6図の従
来例I乃至従来例■に示すような構造が知られている。
第3図は従来例■で、1は基板、2は吸収層。
3は増倍層、4は第1ウインド層、5は第2ウインド層
、7は絶縁層、8及び9は電極を表す。基板1から第2
ウィンド層5に至る各層の材料構成は次の如くである。
1、基板      n ” −GaAs3、吸収層 
    n −GaAs 2、増倍層     n −A1. Ga、、5b(x
 =0.065 ) 4、第1ウィンド層 n −AtXGa、−,5b(x
 =0.3 ) 5、第2ウインドfl  p ” −AI XGa、−
xSb(x =0.3 ) AI、 Ga、−、Sbを使用したアバランシェホトト
ランジスタの構造において、共鳴イオン化の起こる増倍
層3にホールのみを注入することが雑音特性の面から重
要である。
ところで、光通信には波長1.55μmあるいは波長1
.3μmの光がよく使用される。光増倍層2がAlXG
a、−xSb (x =0.065 )なるIM成では
、バンドギャップが0.81eVであるため、波長1.
55μmの光は増倍層2を透過するが、波長1.311
mの光は増倍層2で吸収される。増倍層2で光が吸収さ
れるとホールと電子が同時に増倍層2に注入されるこた
になり、雑音が大きくなる。
GaAsなる組成の吸収層3は波長1.55μmの光及
び波長163μmの光のいずれも吸収する。第3図にお
いて、もしも波長1.3μmの光を第2ウィンド層5側
から入射すると吸収層3に達する前に増倍層2で光が吸
収され、前述のような不都合が生じるので、光を基板1
側から入射することが行われる。しかし、光が基板1に
吸収されるのを防ぐため、基板に大間LJして光の入射
する基板の厚さを極< TjiJ < L、なければな
らない。そのためかかる構造を実現するためのプロセス
が複雑になるという欠点があった。
第4図の従来例■は積層構成の材料を従来例■と同じ<
シ、増倍N2をメサ形に形成してホールが集中して流れ
るように工夫したものであるが。
光の入射は従来例■と同様基板1側から行われので、従
来例Iと同様の問題点を有する。
この問題点を解決するものとして、第5図の従来例■に
示すような構造のアバランシェホトダイオードがある。
第5図において、1は基牟反、2は増倍層、3は吸収層
、4は第1ウインド層、5は第2ウインド層、7は絶I
i層、8及び9は電極を表す。基板1から第2ウィンド
層5に至る各層の材料構成は次の如くである。
1、基板      ρ−GaAs 2、増倍層     p −AI、 Ga、−xSh(
×=0.065) 3、吸収層     p −GaAs 4、第1ウィンド層 p −Aly Ga、−XSb(
x=0.3) 5、第2ウィンド層 n ” −AI 、 Ga、−8
sb(x −4)、3 ) この構造では第2ウインド5から入射する波長1.55
μmの光あるいは波長1.3μmの光いずれも吸収層3
により吸収され、該吸収層で生成されたしかし、第5図
の構造を実現する場合、いかにしてp −Alx Ga
、−、、sh (x =o、3)の第1ウィンド層 4
の層中にn ” −Al xGa、−、Sb (x −
0,3)の第2ウィンド層5を形成するかが大きな問題
となる。n ” −Al x G、j、−XSb (x
−0−3)をイオン注入により形成するとすれば、ドー
パント種として硫黄(S)あるいはセレン(Se)とい
う草気圧の高いものが必要となり、このようなイオンを
制御してイオン注入し望みの組成を得ることは極めて難
しいという新たな問題に遭遇する。
第6図の従来例■は積層構成の材料は従来例■と同じ<
シ、吸収層3及び増倍層2をメサ形に形成してホールが
集中して流れるように工夫したものであるが p甲の第
1ウィンド層4の層中にn〔発明が解決しようとする課
題〕 従って、第5図あるいは第6図に示す積層構成をいかに
して制’+Tnl性よく実現するかという課題が生じる
本発明はかかる課題に応えろ製造方法を提供することを
目的とする。
〔課題を解決するための手段〕
第1図は本発明の製造方法によって形成されるアバラン
シェホトダイオードの断面図である。
第1図において、■はp型の基板、2はp型の増倍層、
3はp型の吸収層、4はp型の第1ウインド層、5はn
型の第2ウインド層、6はp型の埋込層、7は絶縁層、
8及び9は電極を表す。
p型の基板1上にp型の増(B層2.  p型の吸収R
3,p型の第1ウィンドi4.n型の第2ウィンド層5
をこの順に積層する工程と、該積層をエツチングして少
なくとも該第1ウィンド層に達するメサ構造を形成する
工程と、該エツチング部分をp型の埋込層6で埋込む工
程とを含む半糞体受光素子の製造方法により前記課題は
解決される。
〔作用〕
本発明ではまずp型の基板1上にp型の増倍層2 、 
 p型の吸収層+3+p型の第1ウィンド層4゜n型第
2ウィンド層5をこの順に積層する。このよ・)な積層
構造は例えば液相エピタキシャル成長法により側御性よ
く実現できる。しかる後化学エツチングによりメリ構造
を形成する。エンチングで除去した部分にはp型の埋込
層6を形成して。
n”pJ2合の周辺部のブレークダウンを防くガードリ
ングの役目を持たせている。
かくすることにより、n型の第2ウィンド層5を精度よ
く形成している。
〔実り缶(列〕
以下本発明の実施例について説明する。第2図(a)乃
至第2図((1)は実施例のプロセスを示し、それらを
参照しながら説明する。
第2図(a)参照 (100)ZnドープGa5bOp型の基板1に、p型
の増倍層2.  rt型の吸収層3.  p型の第1ウ
インド層4.n型の第2ウィンド層5の積層を液相成長
により形成する。
各層の組成及び該組成を実現するための液相311成と
液相成長条件を次に示す。
1、基板      p −GaAs 2、増倍f)      p −AlXGa、−,5b
(x =0.065 ) 3、吸収層     p −GaAs 4、第1ウインドFJ  p−Alx Ga、−xSb
(x −0,3) 5、第2ウィンド層 n ” −Al xGa、−,5
b(x =0.3 ) 液相組成(原子比)は次の如くである。
2、 増イ含層          Al   1.5
  x 1o−3Ga  O,148 Sh  O,fE505 Zn  I  Xl0−5 3、吸収層     G、10.155Sb  0.8
45 Zn  I  X1O−5 4、第1ウィンド層 AI  0.010Ga  O,
100 Sh  O,890 Zn  I  Xl0−5 5、第2ウィンド層 AI  0.010Ga  O,
100 Sh  O,890 Te  I  Xl0−5 液相成長温度は615℃とする。各層の成長時間及びそ
れによって生じる各層の成長層厚は次の如くである。
2、増倍層     3秒  2μm 3、吸収層     2秒  1.55μm4、第1ウ
ィンド層 1秒  0.5μm5、第2ウィンド層 1
秒  1μm 第2図(b)参照 第2ウィンド層5の上に直径150μmの窒化膜71を
形成し、該窒化膜をマスクとしてRrメタノールでエツ
チングし、基1反1に達するメサエッチングを行う。
第2図(c)参照 埋込層6を生成するための埋込み成長を行う。
液相温度は615℃とし、成長時間は4秒とする。
組成はp−八IX ca、−Xsh  (x =0.3
 )で、それを実現するための液相I且或は次の如くで
ある。
6、埋込層     八1 0.010Ga  O,1
00 Sb  O,890 Zn  1 xto−’ 第2図(d)参照 窒化膜71を弗酸で除去した後、直径100μmの窓を
持つ窒化膜の絶縁層7を形成する。この後受光径80μ
n1として、 Au/Geのn電極を形成する。基板1
側にTi/AuのpTL極9を形成する。
かくして第2ウィンド層5の上面から入射する波長1,
3μm、波長1.55μmいずれの光に対しても量子効
率が大きく、シかも雑音特性に優れたアバランシェホト
ダイオードを実現することができた。
また、吸収層3のGaAsと格子整合する第1ウインド
府・1及び第2ウィンド層5として前記の実施例の組成
の代わりに。
4、第1ウィンド層 ρ−^] X Ga1−X^s、
Sb、−。
(X =0.3 、  y=O,Q35 )5、第2ウ
インドHn −Al y Ga、−xAs、 Sb+−
y(x =0.3 、V =0.035 )なる■成を
採用し、その他の条件は前記の実施例と同じくした池の
実施例でも、量子効率が大きく7(を音特性に価れるア
バランシェホ!・ダイオードが実現することができた。
〔発明の効果〕
以上説明した様に9本発明によれば1.55μm。
1.3μmいずれの波長の光に対しても、量子効率が大
きく雑音特性に侵れるアバランシェホトダイオードを容
易に制御性よく製造することができ。
光通信の分野に寄与するところが大きい。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の方法によるアバランシェホトダイオー
ド。 第2図は実施例。 第3図乃至第6図は従来例■乃至従来例■である。 図
において。 1は基板。 2は増倍層。 3は吸収層。 4は第1ウィンド層。 5は第2ウィンド層。 6は埋込層。 7は屯f(層。 71は窒化膜。 3.9は電極 本も明の方法じよるアバラレジエホトズイ窪−ド穿 1
  口 (α) 実騎例 番20(ぞグ(ジ (C) 昇 洗 例 第 20(ゼの2) 往来例 工 13 の 氾 せ例 r 瑯 4 図 従象例■ 寥 5 c カ 徒千例■ 拳6 ■

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】  p型の基板(1)上にp型の増倍層(2)、p型の吸
    収層(3)、p型の第1ウインド層(4)、n型の第2
    ウインド層(5)をこの順に積層する工程と、 該積層をエッチングして少なくとも該第1ウインド層に
    達するメサ構造を形成する工程と、該エッチング部分を
    p型の埋込層(6)で埋込む工程とを含むことを特徴と
    する半導体受光素子の製造方法。
JP63084910A 1988-04-06 1988-04-06 半導体受光素子の製造方法 Pending JPH01256178A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0470258A1 (en) * 1990-02-28 1992-02-12 Fujitsu Limited Method of producing a mesa embedded type optical semiconductor device

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0470258A1 (en) * 1990-02-28 1992-02-12 Fujitsu Limited Method of producing a mesa embedded type optical semiconductor device
US5362674A (en) * 1990-02-28 1994-11-08 Fujitsu Limited Method of producing a mesa embedded type optical semiconductor device including an embedded layer at its side wall

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