JPH03255676A - アバランシエフオトダイオードの製造方法 - Google Patents
アバランシエフオトダイオードの製造方法Info
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- JPH03255676A JPH03255676A JP1146039A JP14603989A JPH03255676A JP H03255676 A JPH03255676 A JP H03255676A JP 1146039 A JP1146039 A JP 1146039A JP 14603989 A JP14603989 A JP 14603989A JP H03255676 A JPH03255676 A JP H03255676A
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- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 claims abstract description 46
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- 239000000758 substrate Substances 0.000 abstract description 6
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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〕
この発明は、アバランシェフォトダイオードの製造方法
に関し、特に、エッヂブレークダウンを生じないように
した拡散領域の形成方法に関する。
に関し、特に、エッヂブレークダウンを生じないように
した拡散領域の形成方法に関する。
第２図は、従来のアバランシェ７オトダイオード（以下
ＡＰＤと略す）の拡散工程における断面構造図である。
ＡＰＤと略す）の拡散工程における断面構造図である。
図において、（１）はｎ＋−ＩｎＰ基板、（２）はｎ”
−１ｎＰバックァ層、（３）はｎ−−ＩｎＧａＡｓ元
吸収層、（４）はｎ−工ｎＧａＡａ Ｐホールパイルア
ップ緩和層、（５）はｎ −ＩｎＰ増倍層、（６）はｎ
′″工ｎＰガードリング層、（７〕は工ｎＧａＡｓＰキ
ャップ層、（８）は工ｎＰキャッグ層、αυは拡散マス
クとしての拡散防止層、（２）は受光部となるＣｄ拡散
領域、（至）はエッヂブレークダウンを防ぐためのＢｅ
イオン注入によるガードリング領域である。
−１ｎＰバックァ層、（３）はｎ−−ＩｎＧａＡｓ元
吸収層、（４）はｎ−工ｎＧａＡａ Ｐホールパイルア
ップ緩和層、（５）はｎ −ＩｎＰ増倍層、（６）はｎ
′″工ｎＰガードリング層、（７〕は工ｎＧａＡｓＰキ
ャップ層、（８）は工ｎＰキャッグ層、αυは拡散マス
クとしての拡散防止層、（２）は受光部となるＣｄ拡散
領域、（至）はエッヂブレークダウンを防ぐためのＢｅ
イオン注入によるガードリング領域である。
初めに、従来のムＰＤ構造の製造方法について述べる。
まず、ｎ”−ＩｎＰ基板（１）上に、それと格子整合の
とれた、（２）〜（８）の半導体エピタキシャル層を連
続に成長する。ついでＢｅイオン注入によりＰ＋ｎ傾斜
接合をりくるガードリング領域（２）を形成し、拡散マ
スクとしての拡散防止層（ロ）を用いて、 Ｐ”ｎ階段
接合をつくるＯａ拡散領域ＯＺを形成する。ここでエッ
ヂブレークダウンを防ぐためにｃｄ拡散領域（２）のエ
ッヂをガードリング領域（至）中に充分含むよう制御す
る必要がある。この後、キャップ層（７） （８）を除
去し反射防止膜及びオーミック電極を形成しダイオード
構造を完成する。
とれた、（２）〜（８）の半導体エピタキシャル層を連
続に成長する。ついでＢｅイオン注入によりＰ＋ｎ傾斜
接合をりくるガードリング領域（２）を形成し、拡散マ
スクとしての拡散防止層（ロ）を用いて、 Ｐ”ｎ階段
接合をつくるＯａ拡散領域ＯＺを形成する。ここでエッ
ヂブレークダウンを防ぐためにｃｄ拡散領域（２）のエ
ッヂをガードリング領域（至）中に充分含むよう制御す
る必要がある。この後、キャップ層（７） （８）を除
去し反射防止膜及びオーミック電極を形成しダイオード
構造を完成する。
次に従来のＡＰＤ構造の動作を説明する。Ｏ（ｌ拡散領
域＠とｎ＋−工ｎＰ基板（１）の間には、常にｎ−Ｉｎ
Ｐ増倍層（５）かアバランシェブレークダウンを起こす
寸然の高い逆方向電圧がかけられている。Ｃａ拡散領域
（２）より入射した光信号杖、（５） （４１０半導体
層を通過し、ｎ−工ｎＧａム８ 元吸収層（３）で全て
吸収され、電子とホールの対を発生する。このうちホー
ルは、Ｃａ拡散領域（２）に与えられた負の電位にひか
れ、（４）を通過し、ｎ−ＩｎＰ増倍層（５）に注入さ
れる。ｎ−ＩｎＰ増倍層（５）は、上述した様な高電界
状態にあるため注入されたホール線加速され非常に大き
な速度をもって格子原子に衝突し、電子ホールの対を発
生させる。ｎ−１ｎＰ増倍層（５）中において、この現
象が連鎖的に生じ、雪崩れ的にホール数が増加しＡＰＤ
の出力光電流として寄与する。以上の様なアバランシェ
増倍現象（作用）を利用し、微弱光信号を大きな電流信
号に変換する点が通常の７オトダイオードと異なるＡＰ
Ｄの特徴である。
域＠とｎ＋−工ｎＰ基板（１）の間には、常にｎ−Ｉｎ
Ｐ増倍層（５）かアバランシェブレークダウンを起こす
寸然の高い逆方向電圧がかけられている。Ｃａ拡散領域
（２）より入射した光信号杖、（５） （４１０半導体
層を通過し、ｎ−工ｎＧａム８ 元吸収層（３）で全て
吸収され、電子とホールの対を発生する。このうちホー
ルは、Ｃａ拡散領域（２）に与えられた負の電位にひか
れ、（４）を通過し、ｎ−ＩｎＰ増倍層（５）に注入さ
れる。ｎ−ＩｎＰ増倍層（５）は、上述した様な高電界
状態にあるため注入されたホール線加速され非常に大き
な速度をもって格子原子に衝突し、電子ホールの対を発
生させる。ｎ−１ｎＰ増倍層（５）中において、この現
象が連鎖的に生じ、雪崩れ的にホール数が増加しＡＰＤ
の出力光電流として寄与する。以上の様なアバランシェ
増倍現象（作用）を利用し、微弱光信号を大きな電流信
号に変換する点が通常の７オトダイオードと異なるＡＰ
Ｄの特徴である。
一般にＡＰＤ において、充分なアバランシェ増倍作用
を得るためにＣａ拡散領域（６）のエッヂ部分でのブレ
ークダウンを防ぎ、また円周方向のブレークダウン電圧
を高める必要がある。
を得るためにＣａ拡散領域（６）のエッヂ部分でのブレ
ークダウンを防ぎ、また円周方向のブレークダウン電圧
を高める必要がある。
そこで従来のムＰＤにおいて、低キヤリア濃度のｎ″″
−工ｎＰガードリング＃（６）とＰｎ傾斜ν合をつくる
Ｂｅイオン注入によるガードリング領域（至）を形成し
、エッヂブレークダウンを防ぐと共に、円周方向のブレ
ークダウン電圧を高める工夫がなされている。
−工ｎＰガードリング＃（６）とＰｎ傾斜ν合をつくる
Ｂｅイオン注入によるガードリング領域（至）を形成し
、エッヂブレークダウンを防ぐと共に、円周方向のブレ
ークダウン電圧を高める工夫がなされている。
しかし、Ｂｅイオン注入によるガードリング領域０を形
成することは拡散深さの制御性の困難な点、さらには、
Ｏｄ拡散領域＠以外にＰｎ接合容量か増すことになり、
周波数特性の劣化をまねくため望ましいものではない。
成することは拡散深さの制御性の困難な点、さらには、
Ｏｄ拡散領域＠以外にＰｎ接合容量か増すことになり、
周波数特性の劣化をまねくため望ましいものではない。
この発明は、上記のような問題点を解消するためになさ
れたもので、Ｂｅイオン注入によるガードリング領域（
至）を形成することなく、エッヂブレークダウンを防ぐ
と共に、円周方向のブレークダウン電圧を高めることが
可能な製造方法を得をことを目的とする。
れたもので、Ｂｅイオン注入によるガードリング領域（
至）を形成することなく、エッヂブレークダウンを防ぐ
と共に、円周方向のブレークダウン電圧を高めることが
可能な製造方法を得をことを目的とする。
この発明に係るＡＰＤの作製方法は、受光部の拡散にお
いて選択エツチングが可能な２種類以上の半導体を交互
に重ねた構造を利用し、拡散マスクの円周部でその半導
体層厚を階段状に変化させるものである。
いて選択エツチングが可能な２種類以上の半導体を交互
に重ねた構造を利用し、拡散マスクの円周部でその半導
体層厚を階段状に変化させるものである。
この発明における拡散領域の構造は、選択エツチングが
可能な２種類以上の半導体を交互に重ねた構造を利用し
、拡散マスクの円周部で、階段状にエツチングした半導
体膜を通したもので階段状の拡散深さの分布が得られ、
等測的に曲率半径の大きなエッヂが形成される。この様
に曲率半径を大きくすることにより、エッヂブレークダ
ウンは防ぐことができる。
可能な２種類以上の半導体を交互に重ねた構造を利用し
、拡散マスクの円周部で、階段状にエツチングした半導
体膜を通したもので階段状の拡散深さの分布が得られ、
等測的に曲率半径の大きなエッヂが形成される。この様
に曲率半径を大きくすることにより、エッヂブレークダ
ウンは防ぐことができる。
以下、この発明の一実施例について説明する。
第１図に、拡散領域エッヂ部の曲率半径を大きく作製し
たＡＰＤの拡散工程における断面構造を示す。図におい
て、（１）はｎ＋−工ｎＰ基板、（２）はｎ＋ＩｎＰバ
ッファ層、（３）はｎ−一工ｎＧａＡｓ ｊｔ吸収層、
（４）はｎ−工ｎＧａＡｓ Ｐホールパイルアップ層、
（５）はｎ−工ｎＰガードリング層、（７）はｎ−工ｎ
ＧａＡｓＰ Ｎ ｌキャップ層、（８）はｎ−−工ｎＰ
＠ｌキャップ層、（９）はｎ′″工ｎＧａＡｓＰ第２キ
ャップ層、（ＩＱはｎ−ＩｎＰ第２キャップ層、（ロ）
は拡散防止膜としてのＳｉ３Ｎ４絶縁膜、Ｏ３は受光部
となるＣａ拡散領域である。
たＡＰＤの拡散工程における断面構造を示す。図におい
て、（１）はｎ＋−工ｎＰ基板、（２）はｎ＋ＩｎＰバ
ッファ層、（３）はｎ−一工ｎＧａＡｓ ｊｔ吸収層、
（４）はｎ−工ｎＧａＡｓ Ｐホールパイルアップ層、
（５）はｎ−工ｎＰガードリング層、（７）はｎ−工ｎ
ＧａＡｓＰ Ｎ ｌキャップ層、（８）はｎ−−工ｎＰ
＠ｌキャップ層、（９）はｎ′″工ｎＧａＡｓＰ第２キ
ャップ層、（ＩＱはｎ−ＩｎＰ第２キャップ層、（ロ）
は拡散防止膜としてのＳｉ３Ｎ４絶縁膜、Ｏ３は受光部
となるＣａ拡散領域である。
次に製造方法について述べる。まず、ｎ−工ｎＰ基板（
１）上に（２）〜σｑの半導体層を連続に成長する。
１）上に（２）〜σｑの半導体層を連続に成長する。
ついで選択エツチングが可能なｎ″″−工ｎＰｇ１キャ
ップ層（３）、ｎ−工ｎＧａＡａＰ第２キャップ層（９
）ｎＩｎＰＷｃ２キャップ層Ｃ１□をＩｎＰ忙対しては
塩酸、工ｎＧａＡｓＰに対しては、硝散を用いて、第１
図に示すように階段状エツチングする。また、受光部外
への拡散を完全に防止するために、拡散防止層としての
８１３Ｎ４絶縁膜（ロ）を形成する。以上の構造を用い
てｎ−−１ｎＰガードリング層へのＣト拡散を行なう。
ップ層（３）、ｎ−工ｎＧａＡａＰ第２キャップ層（９
）ｎＩｎＰＷｃ２キャップ層Ｃ１□をＩｎＰ忙対しては
塩酸、工ｎＧａＡｓＰに対しては、硝散を用いて、第１
図に示すように階段状エツチングする。また、受光部外
への拡散を完全に防止するために、拡散防止層としての
８１３Ｎ４絶縁膜（ロ）を形成する。以上の構造を用い
てｎ−−１ｎＰガードリング層へのＣト拡散を行なう。
ここでＯｆ１拡散領域の円周部では、階段状の半導体層
を通って拡散されるため階段状の拡散深さの分布が得ら
れる。これは等制約に曲率半径の大きなエッチが得られ
たと考えられ、Ｃａ拡散領域（２）のエッヂブレークダ
ウンを防ぐことが可能である。さらに、Ｏ（１拡散領域
（２）のｎ−ＩｎＰ増倍層（５）と接する平担部以外は
、キャリア濃度の低いｎ−工ｎＰガードリング層により
、囲まれているため、ブレークダウン電圧は、ｎ−工ｎ
ｐ増倍・Ｊよりも高い。デバイスとしては、（７）〜（
ロ）の層を除去し、反射防止膜及びオーミック電極を形
成し完成する。
を通って拡散されるため階段状の拡散深さの分布が得ら
れる。これは等制約に曲率半径の大きなエッチが得られ
たと考えられ、Ｃａ拡散領域（２）のエッヂブレークダ
ウンを防ぐことが可能である。さらに、Ｏ（１拡散領域
（２）のｎ−ＩｎＰ増倍層（５）と接する平担部以外は
、キャリア濃度の低いｎ−工ｎＰガードリング層により
、囲まれているため、ブレークダウン電圧は、ｎ−工ｎ
ｐ増倍・Ｊよりも高い。デバイスとしては、（７）〜（
ロ）の層を除去し、反射防止膜及びオーミック電極を形
成し完成する。
以上のように、この発明によれば、拡散円周部において
、階段状の半導体層を通して拡散が行なわれるため、拡
散領域のエッヂを大きな曲率半径で形成することができ
、エッヂブレークダウンを防ぐことが可能である。従っ
て、従来のＡＰＤ の様なガードリング領域を形成する
必要がなく、ガードリング領域形成の困難をなくし、余
分なＰｎ接合容量を除去することにより、周波数特性を
向上することができる。
、階段状の半導体層を通して拡散が行なわれるため、拡
散領域のエッヂを大きな曲率半径で形成することができ
、エッヂブレークダウンを防ぐことが可能である。従っ
て、従来のＡＰＤ の様なガードリング領域を形成する
必要がなく、ガードリング領域形成の困難をなくし、余
分なＰｎ接合容量を除去することにより、周波数特性を
向上することができる。
第１図は、この発明におけるＡＰＤの拡散工程における
断面構造図、第２図は、従来のＡＰＤの拡散工程におけ
る断面構造図である。 図において、（６）はｎ″′−工ｎＰガードリング層、
（７）はｎ″″−工ｎＧａＡｓＰ第１キャップ層、（８
）はｎ″″−工ｎＰ第１キャップ層、（９）はｎ−工ｎ
ＧａＡｓＰ第２キャップ層、（へ）はｎ″″−工ｎＰ第
２ｄＰヤツプ層、（６）は拡散防止膜、（２）は○ｄ拡
散領域である０ なお、各図中の同一符号は同−又は、相当部分を示す。
断面構造図、第２図は、従来のＡＰＤの拡散工程におけ
る断面構造図である。 図において、（６）はｎ″′−工ｎＰガードリング層、
（７）はｎ″″−工ｎＧａＡｓＰ第１キャップ層、（８
）はｎ″″−工ｎＰ第１キャップ層、（９）はｎ−工ｎ
ＧａＡｓＰ第２キャップ層、（へ）はｎ″″−工ｎＰ第
２ｄＰヤツプ層、（６）は拡散防止膜、（２）は○ｄ拡
散領域である０ なお、各図中の同一符号は同−又は、相当部分を示す。
Claims (1)
- 受光部となる拡散領域を形成するにあたり、該領域が形
成される半導体層上に、それぞれ選択的にエッチングが
可能な、第１及び第２の半導体層を交互に少なくとも各
一層設け、該第１及び第２の半導体層上に、選択的にエ
ッチングが可能な、拡散防止層を設ける工程と、前記拡
散防止層、第２及び第１の半導体層のそれぞれに、上層
から順に大きさの小さい第１、第２及び第３の開口部を
選択的に設けた後、拡散処理する工程とを含んで成るこ
とを特徴とするアバランシェフオトダイオードの製造方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1146039A JPH03255676A (ja) | 1989-06-07 | 1989-06-07 | アバランシエフオトダイオードの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1146039A JPH03255676A (ja) | 1989-06-07 | 1989-06-07 | アバランシエフオトダイオードの製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03255676A true JPH03255676A (ja) | 1991-11-14 |
Family
ID=15398725
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1146039A Pending JPH03255676A (ja) | 1989-06-07 | 1989-06-07 | アバランシエフオトダイオードの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH03255676A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1860703A1 (en) * | 2006-05-22 | 2007-11-28 | Eudyna Devices Inc. | Semiconductor light-receiving device with carrier multiplication |
| EP2073277A1 (en) * | 2007-12-19 | 2009-06-24 | Alcatel Lucent | Avalanche photodiode |
-
1989
- 1989-06-07 JP JP1146039A patent/JPH03255676A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1860703A1 (en) * | 2006-05-22 | 2007-11-28 | Eudyna Devices Inc. | Semiconductor light-receiving device with carrier multiplication |
| EP2073277A1 (en) * | 2007-12-19 | 2009-06-24 | Alcatel Lucent | Avalanche photodiode |
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