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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- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 7
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- 239000000758 substrate Substances 0.000 abstract description 6
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- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N Nitric acid Chemical compound O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 1
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Landscapes
- 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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