JPH0159747B2 - - Google Patents
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- JPH0159747B2 JPH0159747B2 JP57080372A JP8037282A JPH0159747B2 JP H0159747 B2 JPH0159747 B2 JP H0159747B2 JP 57080372 A JP57080372 A JP 57080372A JP 8037282 A JP8037282 A JP 8037282A JP H0159747 B2 JPH0159747 B2 JP H0159747B2
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/08—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof in which radiation controls flow of current through the device, e.g. photoresistors
- H01L31/10—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof in which radiation controls flow of current through the device, e.g. photoresistors characterised by potential barriers, e.g. phototransistors
- H01L31/101—Devices sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation
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- H01L31/103—Devices sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation characterised by only one potential barrier the potential barrier being of the PN homojunction type
- H01L31/1035—Devices sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation characterised by only one potential barrier the potential barrier being of the PN homojunction type the devices comprising active layers formed only by AIIIBV compounds
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Description
【発明の詳細な説明】
(a) 発明の技術分野
本発明は、半導体受光装置の製造方法に係り、
特に特性の安定度と信頼度とを向上させる装置の
製造方法に関する。
特に特性の安定度と信頼度とを向上させる装置の
製造方法に関する。
(b) 従来技術と問題点
光を情報信号の媒体とする光通信及びその他の
産業、民生分野において、光信号を電気信号に変
換する半導体受光装置は重要で必要不可欠な機能
を果しており、その特性が安定し、かつ信頼度が
優れていることが強く要求されている。
産業、民生分野において、光信号を電気信号に変
換する半導体受光装置は重要で必要不可欠な機能
を果しており、その特性が安定し、かつ信頼度が
優れていることが強く要求されている。
近年光通信分野において高感度の半導体受光装
置として実用化されているアバランシエフオトダ
イオード（Avalanche Photo Diode以下APDと
略称する）の従来の代表的な構造の例を断面図に
よつて、第１図ａ及びｂに示す。
置として実用化されているアバランシエフオトダ
イオード（Avalanche Photo Diode以下APDと
略称する）の従来の代表的な構造の例を断面図に
よつて、第１図ａ及びｂに示す。
第１図ａはメサ型APDの例を示し、図におい
て、１はn+型半導体基板、２はｎ型半導体層、
３はp+型半導体層であつて、層３−層２間にpn
接合が形成されている。４はガードリングを構成
するｐ型領域であり、５はｎ側電極、６はｐ側電
極である。
て、１はn+型半導体基板、２はｎ型半導体層、
３はp+型半導体層であつて、層３−層２間にpn
接合が形成されている。４はガードリングを構成
するｐ型領域であり、５はｎ側電極、６はｐ側電
極である。
この構造のAPDにおいては、ｎ側電極５を正、
Ｐ側電極６を負とする極性の電圧を印加して、
pn接合部分に数10kv／cm程度以上の強い逆バイ
アス電界を形成し、p+型半導体層３側より入射
してpn接合部分に到達した光によつて発生した
フオトキヤリアのなだれ増倍電流を光電変換信号
としてとり出す。ガードリング４の部分は中央の
受光部分より耐電圧が高くなり、ガードリング４
部分及びその外側でのなだれ降状の発生が防止さ
れる。
Ｐ側電極６を負とする極性の電圧を印加して、
pn接合部分に数10kv／cm程度以上の強い逆バイ
アス電界を形成し、p+型半導体層３側より入射
してpn接合部分に到達した光によつて発生した
フオトキヤリアのなだれ増倍電流を光電変換信号
としてとり出す。ガードリング４の部分は中央の
受光部分より耐電圧が高くなり、ガードリング４
部分及びその外側でのなだれ降状の発生が防止さ
れる。
第１図ｂはプレーナ型APDの例であり、第１
図ａと同一符号は同一対象部分を、また７は絶縁
膜を示す。この構造のAPDの動作も前記構造の
場合と同様である。
図ａと同一符号は同一対象部分を、また７は絶縁
膜を示す。この構造のAPDの動作も前記構造の
場合と同様である。
以上説明した従来の構造の半導体受光装置にお
いては、下記の如き問題がしばしば生じている。
まず、第１図ａの如きメサ型の構造においては、
活性層の側端面が露出しており、この部分が空気
中で変成されることによつて、特性の変化、信頼
度の低下を招き易いこと、更にメサ型のAPDに
おいては、その特徴的な形状の結果として、ガー
ドリングのメサ端面部分に電界集中を生じてこの
部分の耐電圧が低下し受光部分より先になだれ降
伏を生じて、受光部におけるフオトキヤリアの効
果的ななだれ増倍が阻害されることがある。
いては、下記の如き問題がしばしば生じている。
まず、第１図ａの如きメサ型の構造においては、
活性層の側端面が露出しており、この部分が空気
中で変成されることによつて、特性の変化、信頼
度の低下を招き易いこと、更にメサ型のAPDに
おいては、その特徴的な形状の結果として、ガー
ドリングのメサ端面部分に電界集中を生じてこの
部分の耐電圧が低下し受光部分より先になだれ降
伏を生じて、受光部におけるフオトキヤリアの効
果的ななだれ増倍が阻害されることがある。
又基板１上に設けた酸化化合物層の中央に基板
面達する窓を設け、該窓中に半導体層２，３を成
長生成させたものでは、側壁の酸化物に接する部
分の半導体層に結晶不良が起こつて特性を損なう
欠点がある。
面達する窓を設け、該窓中に半導体層２，３を成
長生成させたものでは、側壁の酸化物に接する部
分の半導体層に結晶不良が起こつて特性を損なう
欠点がある。
第１図ｂの如きプレーナ型の半導体受光装置に
おいては、以上の如きメサ型の側面に起因する問
題は解決されるが、ｐ側電極６とｎ型半導体層２
との間に介在する絶縁膜７の帯電、もしくは絶縁
膜７の上表面に付着した導電性物質の影響などに
よつて、ｎ型半導体層２の絶縁膜７との界面付近
に反転層もしくは空乏層が形成されて、バイアス
電圧を印加することによつて形成される受光部分
の空乏層が、pn接合より横方向に前記界面に沿
つて拡大された状態となつて、暗電流の増加、電
極間等価容量の増大など受光装置の特性低下を招
くことがある。
おいては、以上の如きメサ型の側面に起因する問
題は解決されるが、ｐ側電極６とｎ型半導体層２
との間に介在する絶縁膜７の帯電、もしくは絶縁
膜７の上表面に付着した導電性物質の影響などに
よつて、ｎ型半導体層２の絶縁膜７との界面付近
に反転層もしくは空乏層が形成されて、バイアス
電圧を印加することによつて形成される受光部分
の空乏層が、pn接合より横方向に前記界面に沿
つて拡大された状態となつて、暗電流の増加、電
極間等価容量の増大など受光装置の特性低下を招
くことがある。
(c) 発明の目的
本発明は以上説明した如き従来の半導体受光装
置の問題点が解決され、安定した特性と優れた信
頼度を有する半導体受光装置が得られる製造方法
を提供することを目的とする。
置の問題点が解決され、安定した特性と優れた信
頼度を有する半導体受光装置が得られる製造方法
を提供することを目的とする。
(d) 発明の構成
本発明の前記目的は一導電型化合物半導体基板
上に半絶縁性化合物半導体層を成長し、該半絶縁
性化合物半導体層を部分的にエツチングして該基
板に達する開口を形成し、該開口内に一導電型化
合物導体層を成長し、該開口内の一導電型化合物
導体層表面に逆導電型化合物導体層を形成し、該
−導電型化合物導体層と逆導電型化合物導体層に
よりなるpn接合の側端部が該半絶縁性化合物半
導体層に当接して終端させる本発明方法によつて
達成される。
上に半絶縁性化合物半導体層を成長し、該半絶縁
性化合物半導体層を部分的にエツチングして該基
板に達する開口を形成し、該開口内に一導電型化
合物導体層を成長し、該開口内の一導電型化合物
導体層表面に逆導電型化合物導体層を形成し、該
−導電型化合物導体層と逆導電型化合物導体層に
よりなるpn接合の側端部が該半絶縁性化合物半
導体層に当接して終端させる本発明方法によつて
達成される。
即ち素子として機能する一導電型化合物半導体
層と逆導電型半導体層の部分の成長が最後に行わ
れるため、その成長層に他の成長層を形成すると
きの熱処理が加わることがなく良好な結晶の成長
層に素子が形成されるという効果をもつと共に、
更に開口内の側壁に接する部分の一導電型化合物
半導体層に結晶欠陥等の結晶不良の少ない層の形
成が可能となる。
層と逆導電型半導体層の部分の成長が最後に行わ
れるため、その成長層に他の成長層を形成すると
きの熱処理が加わることがなく良好な結晶の成長
層に素子が形成されるという効果をもつと共に、
更に開口内の側壁に接する部分の一導電型化合物
半導体層に結晶欠陥等の結晶不良の少ない層の形
成が可能となる。
(e) 発明の実施例
以下本発明を実施例により図面を参照して具体
的に説明する。
的に説明する。
第２図ａ及至ｃは本発明の実施例を示す断面図
である。
である。
第２図ａに示す如く、n+型InP基板１１上に半
絶縁性InP層１２を厚さ例えば５及至６〔μｍ〕
程度に液相エピタキシヤル成長法（以下LPE法
と略称する）などによつて平坦に形成する。次い
で、半絶縁性InP層１２上に二酸化シリコン
（SiO2）窒化シリコン（Si3N4）もしくは窒化ア
ルミニウム（AlN）等によつて薄膜を形成し、
受光部を形成する領域上の薄膜を選択的に除去し
てマスク１３とする。更にこのマスク１３によつ
て半絶縁性InP層１２を選択的にエツチングし、
この層１２を貫通して基板１１に達する開口１４
を設ける。
絶縁性InP層１２を厚さ例えば５及至６〔μｍ〕
程度に液相エピタキシヤル成長法（以下LPE法
と略称する）などによつて平坦に形成する。次い
で、半絶縁性InP層１２上に二酸化シリコン
（SiO2）窒化シリコン（Si3N4）もしくは窒化ア
ルミニウム（AlN）等によつて薄膜を形成し、
受光部を形成する領域上の薄膜を選択的に除去し
てマスク１３とする。更にこのマスク１３によつ
て半絶縁性InP層１２を選択的にエツチングし、
この層１２を貫通して基板１１に達する開口１４
を設ける。
次いで第２図ｂに示す如く、LPE法によつて、
前記開口１４内において、基板１１上に順次n+
型InPバツフア層１５を例えばキヤリア濃度２×
1018〔cm-3〕、厚さ２〔μｍ〕程度に、ｎ型
In0.53Ga0.47As層１６を例えばキヤリア濃度１
×1016〔cm-3〕、厚さ１及至２〔μｍ〕程度に、ｎ
型InP層１７を例えばキヤリア濃度１×1016〔cm
-3〕程度に成長させる。ただし、ｎ型InP層１７
の上面は、半絶縁性InP層１２の上面とほぼ等し
い高さとなるように成長する。
前記開口１４内において、基板１１上に順次n+
型InPバツフア層１５を例えばキヤリア濃度２×
1018〔cm-3〕、厚さ２〔μｍ〕程度に、ｎ型
In0.53Ga0.47As層１６を例えばキヤリア濃度１
×1016〔cm-3〕、厚さ１及至２〔μｍ〕程度に、ｎ
型InP層１７を例えばキヤリア濃度１×1016〔cm
-3〕程度に成長させる。ただし、ｎ型InP層１７
の上面は、半絶縁性InP層１２の上面とほぼ等し
い高さとなるように成長する。
次いで、CdP2による温度500〔℃〕、時間１時間
程度のカドミウム（Cd）の拡散を、マスク１３
によつて選択的にｎ型InP層１７に行ない、キヤ
リア濃度２×1018〔cm-3〕程度のp+領域１８を形
成し、マスク１３を除去し改めてマスクを設け
て、例えばベリリウム（Be）イオンを注入し、
活性化を行なつてキヤリア濃度５×1017程度のガ
ードリング１９をｎ型InP層１７と半絶縁性InP
層１２とに跨つて形成する。続いてＰ側電極２０
を例えば金亜鉛（AuZn）／金（Au）、ｎ側電極
２１を例えば金ゲルマニウム（AuGe）／金
（Au）によつて配設して第２図ｃの半導体受光素
子が形成される。
程度のカドミウム（Cd）の拡散を、マスク１３
によつて選択的にｎ型InP層１７に行ない、キヤ
リア濃度２×1018〔cm-3〕程度のp+領域１８を形
成し、マスク１３を除去し改めてマスクを設け
て、例えばベリリウム（Be）イオンを注入し、
活性化を行なつてキヤリア濃度５×1017程度のガ
ードリング１９をｎ型InP層１７と半絶縁性InP
層１２とに跨つて形成する。続いてＰ側電極２０
を例えば金亜鉛（AuZn）／金（Au）、ｎ側電極
２１を例えば金ゲルマニウム（AuGe）／金
（Au）によつて配設して第２図ｃの半導体受光素
子が形成される。
以上説明した本発明の実施例により製造した半
導体受光装置は波長λ＝1.6〔μｍ〕に達する受光
波長帯域を有し、なだれ降伏電圧VBの90〔％〕の
逆バイアス電圧を印加するときに、全受光面にわ
たつて均一に増倍率100が得られた。
導体受光装置は波長λ＝1.6〔μｍ〕に達する受光
波長帯域を有し、なだれ降伏電圧VBの90〔％〕の
逆バイアス電圧を印加するときに、全受光面にわ
たつて均一に増倍率100が得られた。
前記実施例は、ダブルヘテロ接合を含むAPD
であるが、本発明は、ホモ接合形のAPD或いは
ガードリングを設けないフオトダイオード（PD）
についても同様に適用して、同様の効果を得るこ
とができる。
であるが、本発明は、ホモ接合形のAPD或いは
ガードリングを設けないフオトダイオード（PD）
についても同様に適用して、同様の効果を得るこ
とができる。
また、本発明により製造した半導体受光装置
は、その受光部の周囲に厚い半絶縁性半導体エピ
タキシヤル成長層が存在しここに例えば電界効果
トランジスタ等を形成することができ、これらの
半導体素子と受光素子との集積化が容易になし得
ることは明らかである。
は、その受光部の周囲に厚い半絶縁性半導体エピ
タキシヤル成長層が存在しここに例えば電界効果
トランジスタ等を形成することができ、これらの
半導体素子と受光素子との集積化が容易になし得
ることは明らかである。
(f) 発明の効果
本発明によれば以上説明した如く半導体受光装
置の特性を支配する光電変換部を構成する半導体
層を、これと格子整合する半絶縁性半導体層に埋
設する結果として、メサ型に見られる端面に起因
する劣化や耐電圧の低下等の障害がなく、また、
従来のプレーナ型受光装置の如く、pn接合の横
方向で空乏層が拡大されて特性低下を招くことな
く、安定した特性と優れた信頼度を有する半導体
受光装置を得ることができる。
置の特性を支配する光電変換部を構成する半導体
層を、これと格子整合する半絶縁性半導体層に埋
設する結果として、メサ型に見られる端面に起因
する劣化や耐電圧の低下等の障害がなく、また、
従来のプレーナ型受光装置の如く、pn接合の横
方向で空乏層が拡大されて特性低下を招くことな
く、安定した特性と優れた信頼度を有する半導体
受光装置を得ることができる。
第１図ａ及びｂは従来例を示す断面図、第２図
ａ乃至ｃは本発明の実施例を示す断面図である。 図において、１はn+型半導体基板、２はｎ型
半導体層、３はp+型半導体層、４はｐ領域、５
はｎ側電極、６はｐ側電極、７は絶縁膜、１１は
n+型InP基板、１２は半絶縁性InP層、１５はn+
型InPバツフア層、１６はｎ型InGaAs層、１７
はｎ型InP層、１８はp+領域、１９はガードリン
グ、２０はｐ側電極、２１はｎ側電極を示す。
ａ乃至ｃは本発明の実施例を示す断面図である。 図において、１はn+型半導体基板、２はｎ型
半導体層、３はp+型半導体層、４はｐ領域、５
はｎ側電極、６はｐ側電極、７は絶縁膜、１１は
n+型InP基板、１２は半絶縁性InP層、１５はn+
型InPバツフア層、１６はｎ型InGaAs層、１７
はｎ型InP層、１８はp+領域、１９はガードリン
グ、２０はｐ側電極、２１はｎ側電極を示す。
Claims (1)
- １ 一導電型化合物半導体基板上に半絶縁性化合
物半導体層を成長し、該半絶縁性化合物半導体層
を部分的にエツチングして該基板に達する開口を
形成し、該開口内に一導電型化合物半導体層を成
長し、該開口内の一導電型化合物半導体層表面に
逆導電型化合物半導体層を形成し、該一導電型化
合物半導体層と逆導電型化合物半導体層によりな
るpn接合の側端部が該半絶縁性化合物半導体層
に当接して終端させることを特徴とする半導体受
光装置の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57080372A JPS58197782A (ja) | 1982-05-13 | 1982-05-13 | 半導体受光装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57080372A JPS58197782A (ja) | 1982-05-13 | 1982-05-13 | 半導体受光装置の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58197782A JPS58197782A (ja) | 1983-11-17 |
| JPH0159747B2 true JPH0159747B2 (ja) | 1989-12-19 |
Family
ID=13716442
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57080372A Granted JPS58197782A (ja) | 1982-05-13 | 1982-05-13 | 半導体受光装置の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58197782A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4010337B2 (ja) * | 1995-02-02 | 2007-11-21 | 住友電気工業株式会社 | ｐｉｎ型受光素子およびｐｉｎ型受光素子の製造方法 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5441091A (en) * | 1977-09-08 | 1979-03-31 | Matsushita Electronics Corp | Semiconductor photoelectric transducer |
| JPS54110792A (en) * | 1978-02-17 | 1979-08-30 | Mitsubishi Electric Corp | Avalanche photo diode |
| JPS5586170A (en) * | 1978-12-25 | 1980-06-28 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | Semiconductor light-receiving element |
| JPS5680279A (en) * | 1979-11-30 | 1981-07-01 | Sankyo Co | Pinball game machine |
| JPS56158488A (en) * | 1980-05-12 | 1981-12-07 | Mitsubishi Electric Corp | Semiconductor device |
-
1982
- 1982-05-13 JP JP57080372A patent/JPS58197782A/ja active Granted
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5441091A (en) * | 1977-09-08 | 1979-03-31 | Matsushita Electronics Corp | Semiconductor photoelectric transducer |
| JPS54110792A (en) * | 1978-02-17 | 1979-08-30 | Mitsubishi Electric Corp | Avalanche photo diode |
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS58197782A (ja) | 1983-11-17 |
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