JPH0380575A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
半導体装置の製造方法Info
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- JPH0380575A JPH0380575A JP1216302A JP21630289A JPH0380575A JP H0380575 A JPH0380575 A JP H0380575A JP 1216302 A JP1216302 A JP 1216302A JP 21630289 A JP21630289 A JP 21630289A JP H0380575 A JPH0380575 A JP H0380575A
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- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 10
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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。
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〕
本発明はアバランシュ・フォトダイオードの如き半導体
装置の製造に関し、 ＡＰＤとして機能する部分とその周囲のガードリング部
とを、１回のイオン注入処理によって形成する処理法を
提供することを目的とし、本発明の半導体装置の製造方
法は 円形の開口部と、該円形開口部と中心を共有する複数の
環状開口部とを備えるマスクを用いて半導体基板に選択
的イオン注入を行う工程を包含し、前記マスクの任意の
環状開口部と該開口部の前記中心側に隣接する開口部と
の距離は、該開口部と該開口部の前記中心とは反対側に
隣接する開口部との距離よりも小であることを特徴とし
て構成される。
装置の製造に関し、 ＡＰＤとして機能する部分とその周囲のガードリング部
とを、１回のイオン注入処理によって形成する処理法を
提供することを目的とし、本発明の半導体装置の製造方
法は 円形の開口部と、該円形開口部と中心を共有する複数の
環状開口部とを備えるマスクを用いて半導体基板に選択
的イオン注入を行う工程を包含し、前記マスクの任意の
環状開口部と該開口部の前記中心側に隣接する開口部と
の距離は、該開口部と該開口部の前記中心とは反対側に
隣接する開口部との距離よりも小であることを特徴とし
て構成される。
本発明はアバランシュ・フォトダイオード（ＡＰＤ）の
ような半導体装置の製造方法に関わり、特に、１回のイ
オン注入工程によって半導体基板に高不純物濃度領域と
低不純物濃度領域を同時に形成する処理法に関わる。
ような半導体装置の製造方法に関わり、特に、１回のイ
オン注入工程によって半導体基板に高不純物濃度領域と
低不純物濃度領域を同時に形成する処理法に関わる。
光通信の受光素子として用いられるＡＰＤは、使用波長
に応じた材料によって形成され、１μｍ帯ではＩｎＰの
ＡＰＤが用いられる。近年光通信の利用分野が多方面に
拡がるに伴い、ＡＰＤ等の素子に対する低価格、量産性
の要求が強くなっている。
に応じた材料によって形成され、１μｍ帯ではＩｎＰの
ＡＰＤが用いられる。近年光通信の利用分野が多方面に
拡がるに伴い、ＡＰＤ等の素子に対する低価格、量産性
の要求が強くなっている。
ＡＰＤの基本的な構成は、半導体単結晶にｐｎ接合を設
け、接合の一方の側をキャリヤ増倍領域としたものであ
る。ＡＰＤでは、キャリヤの増倍を生じさせるため、ｐ
ｎ接合部に比較的高い電圧が印加されるので、接合をブ
レーナ型に形成した場合には、第４図に示すように接合
面の湾曲部に電界が集中し、光信号の入力とは無関係に
局所的なブレークダウンを生じることがある。
け、接合の一方の側をキャリヤ増倍領域としたものであ
る。ＡＰＤでは、キャリヤの増倍を生じさせるため、ｐ
ｎ接合部に比較的高い電圧が印加されるので、接合をブ
レーナ型に形成した場合には、第４図に示すように接合
面の湾曲部に電界が集中し、光信号の入力とは無関係に
局所的なブレークダウンを生じることがある。
かかる不都合を避けるため、第５図（ａ）及び伽）に示
されるように接合面が湾曲する部分の不純物濃度を低く
し、電界の集中を避けることが行われている。同図（ａ
）はｐｎ接合の位置を示す断面図であり、同図（ｂ）は
、図（ａ）中にｘ−ｘ’で示された深さに於ける不純物
濃度分布を示す図である。
されるように接合面が湾曲する部分の不純物濃度を低く
し、電界の集中を避けることが行われている。同図（ａ
）はｐｎ接合の位置を示す断面図であり、同図（ｂ）は
、図（ａ）中にｘ−ｘ’で示された深さに於ける不純物
濃度分布を示す図である。
図（ａ）を参照すると、ＡＰＤ本体部分である領域りで
はｐ側の不純物濃度はｐ゛であり、領域りから外れたと
ころではｐ−である、ここではｐｎ接合面は略一定の深
さに設けられているが、ｐ−８ｆｆ域の接合面が若干浅
くなっていても差し支えない。
はｐ側の不純物濃度はｐ゛であり、領域りから外れたと
ころではｐ−である、ここではｐｎ接合面は略一定の深
さに設けられているが、ｐ−８ｆｆ域の接合面が若干浅
くなっていても差し支えない。
ｐ′領領域びｐ−ｆｆ１域の不純物濃度分布は、ＸＸ′
に於けるものが図（ｂ）に例示されている。
に於けるものが図（ｂ）に例示されている。
このように不純物濃度を低くしておけば、ｐｎ接合部の
電界が低くなるため、接合面に電界が集中してもブレー
クダウンするには至らず、ＡＰＤとしての耐圧を備えた
ものとなる。
電界が低くなるため、接合面に電界が集中してもブレー
クダウンするには至らず、ＡＰＤとしての耐圧を備えた
ものとなる。
第５図に示されるような不純物濃度分布を実現する処理
法として、従来はＡＰＤ本体部分である領域りには、熱
拡散により高濃度に不純物を導入してｐ゛とし、その周
囲のｐ ６Ｎ域は、環状の開口を持つマスクを用いるイ
オン注入によってｐ−とすることが行われてきた。この
ｐ−不純物分布領域は、環状にイオン注入して形成され
ることから、ガードリングと呼ばれている。
法として、従来はＡＰＤ本体部分である領域りには、熱
拡散により高濃度に不純物を導入してｐ゛とし、その周
囲のｐ ６Ｎ域は、環状の開口を持つマスクを用いるイ
オン注入によってｐ−とすることが行われてきた。この
ｐ−不純物分布領域は、環状にイオン注入して形成され
ることから、ガードリングと呼ばれている。
〔発明が解決しようとするｔｌ！！！りこのように熱拡
散とイオン注入で別々に不純物の導入を行うのでは、工
程数が多いことによるコスト高がさけられない。熱拡散
をイオン注入に替えても、ＡＰＤ本体部分とガードリン
グを別々のイオン注入で形成するのであれば、工程数に
起因するコスト高という問題は依然として残る。
散とイオン注入で別々に不純物の導入を行うのでは、工
程数が多いことによるコスト高がさけられない。熱拡散
をイオン注入に替えても、ＡＰＤ本体部分とガードリン
グを別々のイオン注入で形成するのであれば、工程数に
起因するコスト高という問題は依然として残る。
本発明の目的はＡＰＤ本体部分とガードリング部分への
不純物導入を１回のイオン注入によって行う処理法を提
供することであり、それによって製造コストが低減され
た光半導体素子の製造方法を提供することである。
不純物導入を１回のイオン注入によって行う処理法を提
供することであり、それによって製造コストが低減され
た光半導体素子の製造方法を提供することである。
上記目的を遺戒するため、本発明の半導体装置の製造方
法は、 円形の開口部と、該円形開口部と中心を共有する複数の
環状開口部とを備えるマスクを用いて半導体基板に選択
的イオン注入を行う工程を包含し、前記マスクの任意の
環状開口部と該開口部の前記中心側に隣接する開口部と
の距離は、該開口部と該開口部の前記中心とは反対側に
隣接する開口部との距離よりも小であるように設定され
ている。
法は、 円形の開口部と、該円形開口部と中心を共有する複数の
環状開口部とを備えるマスクを用いて半導体基板に選択
的イオン注入を行う工程を包含し、前記マスクの任意の
環状開口部と該開口部の前記中心側に隣接する開口部と
の距離は、該開口部と該開口部の前記中心とは反対側に
隣接する開口部との距離よりも小であるように設定され
ている。
（作 用〕
第１図は本発明の詳細な説明する原理図であって、横軸
に直径方向の位置、縦軸に不純物濃度の対数値をとり、
各処理段階の断面横方向濃度分布が示されている。以下
、該図面を参照しながら、本発明による不純物濃度分布
について説明する。
に直径方向の位置、縦軸に不純物濃度の対数値をとり、
各処理段階の断面横方向濃度分布が示されている。以下
、該図面を参照しながら、本発明による不純物濃度分布
について説明する。
図面の上方には選択注入のマスク４が模式的に示されて
いるが、このマスクの平面形状は第２図に示されるよう
に円形の開口と、その周囲の環状開口が同心円状に配置
されたものである。
いるが、このマスクの平面形状は第２図に示されるよう
に円形の開口と、その周囲の環状開口が同心円状に配置
されたものである。
マスクの開口部５を通じて注入された不純物は最初、細
い実線で示されたように分布する。注入されたイオンは
基板の結晶格子との相互作用で横方向にも拡がるので、
開口部直下だけでなく、マスクされた範囲にも分布して
いる。
い実線で示されたように分布する。注入されたイオンは
基板の結晶格子との相互作用で横方向にも拡がるので、
開口部直下だけでなく、マスクされた範囲にも分布して
いる。
これを熱処理し、注入された不純物を活性化すると、同
時に不純物の再分布も行われ、線図に点線で示されてい
る中間段階を経て、最終的には太い実線で示される分布
となる。即ち、環状開口相互間の間隔はＡＰＤ本体に近
いほど狭く、離れるほど広く設定されているため、ＡＰ
Ｄ本体に近い部分では不純物濃度があまり低下しないの
に比べ、離れた部分では限られた量の不純物がより広い
範囲に拡がって、より低濃度となるのである。
時に不純物の再分布も行われ、線図に点線で示されてい
る中間段階を経て、最終的には太い実線で示される分布
となる。即ち、環状開口相互間の間隔はＡＰＤ本体に近
いほど狭く、離れるほど広く設定されているため、ＡＰ
Ｄ本体に近い部分では不純物濃度があまり低下しないの
に比べ、離れた部分では限られた量の不純物がより広い
範囲に拡がって、より低濃度となるのである。
また、ｐ型不純物としてベリリウム（Ｂｅ）を用いれば
、ＢｅはＩｎＰ中を速やかに拡散するので、図のような
不純物再分布を短時間の中に実現することが出来る。
、ＢｅはＩｎＰ中を速やかに拡散するので、図のような
不純物再分布を短時間の中に実現することが出来る。
第◆図（ａ）〜（Ｃ）は本発明の実施例の工程を示す断
面模式図である。以下、同図を参照しながら説明する。
面模式図である。以下、同図を参照しながら説明する。
同図（ａ）は基板上にフォトレジストのマスクが形成さ
れた状態を示している。基板の構造は、ｎｏ−ＩｎＰ基
板層１上にｎ−−１ｎＧａＡｓ光吸収層２とｎ−−Ｉｎ
Ｐ増倍層３がエピタキシャル成長されたもので、各層の
厚さは通常のＩｎＰ−ＡＰＤに於けると同様であり、キ
ャリヤ増倍層であるＩｎｐＨ３の厚さは例えば２．０μ
ｍ、ｎ型不純物濃度はＩ ＸＩＯ”ｃｍ−’程度である
。
れた状態を示している。基板の構造は、ｎｏ−ＩｎＰ基
板層１上にｎ−−１ｎＧａＡｓ光吸収層２とｎ−−Ｉｎ
Ｐ増倍層３がエピタキシャル成長されたもので、各層の
厚さは通常のＩｎＰ−ＡＰＤに於けると同様であり、キ
ャリヤ増倍層であるＩｎｐＨ３の厚さは例えば２．０μ
ｍ、ｎ型不純物濃度はＩ ＸＩＯ”ｃｍ−’程度である
。
マスク４の寸法は図中に記入されている通りである。Ａ
ＰＤ部分の開口は直径３０ＩＩｍであり、最初、１．０
μｍの環状マスク部分を挟んで、１．０μｍの環状開口
があり、次に１．５μｍの環状マスク部分を挟んで、同
じ＜１．０．ｕｍの環状開口がある。更に次の環状マス
ク部分の幅は２．０μｍで、その外側にも１． Ｏｉｔ
ｍの環状開口が設けられている。
ＰＤ部分の開口は直径３０ＩＩｍであり、最初、１．０
μｍの環状マスク部分を挟んで、１．０μｍの環状開口
があり、次に１．５μｍの環状マスク部分を挟んで、同
じ＜１．０．ｕｍの環状開口がある。更に次の環状マス
ク部分の幅は２．０μｍで、その外側にも１． Ｏｉｔ
ｍの環状開口が設けられている。
これにＢｅイオンを加速エネルギ２００ ｋ ｅ Ｖ。
ドーズ１５ Ｘ１０１４０ｍ−”で打ち込むと、第番図
（ロ）のような分布となるので、７００℃、２０分の熱
処理を加えると、横方向に０．６μｍ程度の拡がりを見
せ、第４図（Ｃ）に示された位置にｐｎ接合が形成され
る。ま・た、ｐｆｉｌ域に於ける不純物濃度分布は第１
図に示されたようなものとなる。
（ロ）のような分布となるので、７００℃、２０分の熱
処理を加えると、横方向に０．６μｍ程度の拡がりを見
せ、第４図（Ｃ）に示された位置にｐｎ接合が形成され
る。ま・た、ｐｆｉｌ域に於ける不純物濃度分布は第１
図に示されたようなものとなる。
以上の工程でＡＰＤ及びガードリング形成のための不純
物導入は終了し、以後、通常の工程により電極形成等の
処理が行われてＡＰＤが完成することになる。
物導入は終了し、以後、通常の工程により電極形成等の
処理が行われてＡＰＤが完成することになる。
上記の説明で明らかなように、本発明によれば、ＡＰＤ
本体とガードリングを形成する不純物導入が１回のイオ
ン注入によって同時に行われるので、耐圧特性の優れた
ＡＰＤを簡略化された工程によって製造することが出来
る。
本体とガードリングを形成する不純物導入が１回のイオ
ン注入によって同時に行われるので、耐圧特性の優れた
ＡＰＤを簡略化された工程によって製造することが出来
る。
また本発明の処理法は、プレーナ型のｐｎ接合を有し且
つ湾曲した接合面近傍の不純物濃度がより低いことが要
求される半導体装置の製造に適用することで、同様の効
果を期待し得るものである。
つ湾曲した接合面近傍の不純物濃度がより低いことが要
求される半導体装置の製造に適用することで、同様の効
果を期待し得るものである。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の詳細な説明する図、
第２図は本発明に使用するマスクの平面形状を示す図、
第３図は実施例の工程を示す断面模式図、第４図はＡＰ
Ｄに於ける電界集中を示す図、第５図は高耐圧ＡＰＤの
構造を示す断面模式図であって、 図に於いて １は１ｎＰ基板、 ２ばＩｎＧａＡｓ１゜ ３はＩｎＰ層、 ４はマスク、 ５は開口部 である。 直径方向位置 本発明の原理を示す模式図 第 図 本発明に使用するマスクの平面形状を示す図（ａ） Ｂｅ”イオン注入 実施例の工程を示す断面模式図 第 図
Ｄに於ける電界集中を示す図、第５図は高耐圧ＡＰＤの
構造を示す断面模式図であって、 図に於いて １は１ｎＰ基板、 ２ばＩｎＧａＡｓ１゜ ３はＩｎＰ層、 ４はマスク、 ５は開口部 である。 直径方向位置 本発明の原理を示す模式図 第 図 本発明に使用するマスクの平面形状を示す図（ａ） Ｂｅ”イオン注入 実施例の工程を示す断面模式図 第 図
Claims (1)
- 円形の開口部と、該円形開口部と中心を共有する複数の
環状開口部とを備えるマスクを用いて半導体基板に選択
的イオン注入を行う工程を包含し、前記マスクの任意の
環状開口部と該開口部の前記中心側に隣接する開口部と
の距離は、該開口部と該開口部の前記中心とは反対側に
隣接する開口部との距離よりも小であることを特徴とす
る半導体装置の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1216302A JPH0380575A (ja) | 1989-08-23 | 1989-08-23 | 半導体装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1216302A JPH0380575A (ja) | 1989-08-23 | 1989-08-23 | 半導体装置の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0380575A true JPH0380575A (ja) | 1991-04-05 |
Family
ID=16686397
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1216302A Pending JPH0380575A (ja) | 1989-08-23 | 1989-08-23 | 半導体装置の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0380575A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001522538A (ja) * | 1998-02-09 | 2001-11-13 | 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 | 半導体デバイスの製造方法 |
| WO2022110097A1 (en) * | 2020-11-30 | 2022-06-02 | Suzhou Xpectsense Technology Co., Ltd. | Image sensor based on charge carrier avalanche |
-
1989
- 1989-08-23 JP JP1216302A patent/JPH0380575A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001522538A (ja) * | 1998-02-09 | 2001-11-13 | 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 | 半導体デバイスの製造方法 |
| WO2022110097A1 (en) * | 2020-11-30 | 2022-06-02 | Suzhou Xpectsense Technology Co., Ltd. | Image sensor based on charge carrier avalanche |
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