JPH04192570A - Semiconductor device and its manufacture - Google Patents
Semiconductor device and its manufactureInfo
- Publication number
- JPH04192570A JPH04192570A JP2321311A JP32131190A JPH04192570A JP H04192570 A JPH04192570 A JP H04192570A JP 2321311 A JP2321311 A JP 2321311A JP 32131190 A JP32131190 A JP 32131190A JP H04192570 A JPH04192570 A JP H04192570A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- elements
- layer
- semiconductor layer
- forming
- heterojunction
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims abstract description 45
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 5
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 31
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims abstract description 26
- 230000031700 light absorption Effects 0.000 claims description 28
- 238000002488 metal-organic chemical vapour deposition Methods 0.000 claims description 20
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims description 20
- 229910052785 arsenic Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 5
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 claims description 4
- 229910052733 gallium Inorganic materials 0.000 claims 2
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 claims 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 abstract description 13
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 12
- 229910000530 Gallium indium arsenide Inorganic materials 0.000 description 7
- 230000008859 change Effects 0.000 description 5
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 5
- 238000000098 azimuthal photoelectron diffraction Methods 0.000 description 4
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 2
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 2
- 229910001218 Gallium arsenide Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 1
- 239000010408 film Substances 0.000 description 1
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 1
- 239000012808 vapor phase Substances 0.000 description 1
Landscapes
- Light Receiving Elements (AREA)
Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔概要〕
格子欠陥を有しないヘテロ接合、特にヘテロ接合アバラ
ンシェフォトダイオード（Ａ Ｐ Ｄ ）とその製造方
法に関し、
組成の変化を緩和し格子定数の不整合の発生を防いで、
その領域の格子欠陥を低減したヘテロ接合を有する半導
体装置、特に、暗電流が小さいＡＰＤを提供することを
目的とし、
４元の元素Ａ、Ｂ、Ｃ，Ｄからなる第１の化合物半導体
層と、前記４元の元素のうちの２元の元素Ａ、Ｂからな
る第２の化合物半導体層と、該第１の半導体層と第２の
半導体層の間に前記元素Ａ、Ｂ、Ｃ，Ｄと元素Ａ、Ｂの
間の組成傾斜層を有するヘテロ接合を含むように構成し
た。[Detailed Description of the Invention] [Summary] The present invention relates to a heterojunction without lattice defects, particularly a heterojunction avalanche photodiode (APD), and its manufacturing method, which alleviates changes in composition and prevents occurrence of lattice constant mismatch. in,
With the aim of providing a semiconductor device having a heterojunction with reduced lattice defects in that region, in particular an APD with a small dark current, a first compound semiconductor layer consisting of quaternary elements A, B, C, and D; , a second compound semiconductor layer consisting of two elements A and B out of the four elements, and the elements A, B, C, D between the first semiconductor layer and the second semiconductor layer. The structure includes a heterojunction having a compositionally graded layer between elements A and B.
なお、このＡ−ｔ−Ｉｎ、ＣをＧａ、ＤをＡｓ、ＢをＰ
とし、第１の化合物半導体層を光吸収層、第２の化合物
半導体層をキャリア増倍層としてアバランシェフォトダ
イオードを構成することができる。In addition, in this At-In, C is Ga, D is As, and B is P.
An avalanche photodiode can be constructed by using the first compound semiconductor layer as a light absorption layer and the second compound semiconductor layer as a carrier multiplication layer.
また、元素Ａ、Ｂ、Ｃ，Ｄを含む原料ガスを供給し、Ｍ
ＯＶＰＥ法によつて元素Ａ、Ｂ、Ｃ，Ｄからなる第１の
化合物半導体層を形成する工程と、元素Ａ、Ｂを含む原
料ガスを漸増し、元素Ｃ，Ｄを含む原料ガスを漸減して
供給し、ＭＯＶＰＥ法によって元素Ａ、Ｂ、Ｃ，Ｄと元
素Ａ、Ｂの間の組成傾斜層を形成する工程と、元素Ａ、
Ｂを含む原料ガスを供給し、ＭＯＶＰＥ法によって元素
Ａ。In addition, a raw material gas containing elements A, B, C, and D is supplied, and M
A step of forming a first compound semiconductor layer consisting of elements A, B, C, and D by an OVPE method, and gradually increasing a source gas containing elements A and B and gradually decreasing a source gas containing elements C and D. a step of supplying the elements A, B, C, and D and forming a compositionally graded layer between the elements A and B by the MOVPE method;
A raw material gas containing B is supplied, and element A is produced by the MOVPE method.
Ｂからなる第２の化合物半導体層を形成する工程とを有
するヘテロ接合形成する工程を含むように構成した。The present invention is configured to include a step of forming a heterojunction including a step of forming a second compound semiconductor layer made of B.
なお、このＡをＩｎ、ＣをＧａ、ＤをＡｓ、、ＢをＰと
し、第１の化合物半導体層を光吸収層、第２の化合物半
導体層をキャリア増倍層としてアバランシェフォトダイ
オードを製造することができる。An avalanche photodiode is manufactured by setting A to In, C to Ga, D to As, and B to P, and the first compound semiconductor layer is a light absorption layer and the second compound semiconductor layer is a carrier multiplication layer. be able to.
〔産業上の利用分野］
本発明は、格子欠陥を有しないヘテロ接合、特にヘテロ
接合アバランシェフォトダイオード（ＡＰＤ）とその製
造方法に関する。[Industrial Application Field] The present invention relates to a heterojunction having no lattice defects, particularly a heterojunction avalanche photodiode (APD), and a method for manufacturing the same.
近年、光通信システムにおいて、高速応答性を有する受
光素子としてヘテロ接合を用いたＡＰＤが期待されてい
る。In recent years, APDs using heterojunctions as light-receiving elements with high-speed response have been expected to be used in optical communication systems.
ＡＰＤは素子内部にキャリア増倍機能を有するため、高
感度受信機を構成する素子として最適であり、大容量化
に対応するための超高速ＡＰＤの検討が行われている。Since the APD has a carrier multiplication function inside the element, it is most suitable as an element constituting a high-sensitivity receiver, and studies are being conducted on ultra-high-speed APDs to cope with increased capacity.
そして、光フアイバ中での光減衰率が小さい１μｍ帯の
ＡＰＤは、ＩｎＰ基板に格子整合する■ｎＧａＡｓから
なる光吸収層を形成し、その上にＩｎＰからなるキャリ
ア増倍層を形成した半導体積層構造によって実現されて
いる。APDs in the 1 μm band, which have a small optical attenuation rate in optical fibers, are made by forming a semiconductor stack consisting of a light absorption layer made of ■nGaAs that is lattice-matched to an InP substrate, and a carrier multiplication layer made of InP formed thereon. This is achieved through the structure.
この構造のＡＰＤは、従来、液相エピタキシャル法（Ｌ
ＰＥ法）によって製造されており、格子整合性が良好で
暗電流の小さいヘテロ接合が得られていた。APDs with this structure have conventionally been produced using the liquid phase epitaxial method (L
PE method), and a heterojunction with good lattice matching and low dark current was obtained.
ところが、最近、ＡＰＤは、特に、薄膜を成長する場合
の制御性がよく、歩留りが大きい有機金属気相エピタキ
シャル法（ＭＯＶＰＥ法）が用いられるようになったが
、この工程によると、ＩｎＧａＡｓ光吸収層とＩｎＰキ
ャリア増倍増倍界面で格子欠陥が形成され、そのために
暗電流が発生し、光電変換特性が損なわることがわかっ
た。However, recently, metal organic vapor phase epitaxial method (MOVPE method), which has good controllability and high yield especially when growing thin films, has been used for APD, but according to this process, InGaAs light absorption It was found that lattice defects are formed at the interface between the InP layer and the InP carrier multiplication/multiplication layer, which causes dark current to occur and impairs photoelectric conversion characteristics.
第３図は、ＭＯＶＰＥ法によって製造された従来のへテ
ロ接合ＡＰＤの組成説明図である。FIG. 3 is an explanatory diagram of the composition of a conventional heterojunction APD manufactured by the MOVPE method.
この図に示されているように、上記従来のＡＰＤは、基
本的にはＩ ｎ ｇ Ｇ ａ Ｉ−ｘ Ａ Ｓ ＋−ｙ
Ｐ ｙから形成されており、ＩｎＰ基板上に、Ｉ ｎ
ＧａＡｓ光吸収層、ＩｎＰキャリア増倍層を形成した構
造を有している。As shown in this figure, the conventional APD described above is basically In g Ga I-x A S +-y
It is formed from Py, and is formed from InP substrate,
It has a structure in which a GaAs light absorption layer and an InP carrier multiplication layer are formed.
このＡＰＤにおいては、Ｉ ｎＧａＡｓ光吸収層とＩｎ
Ｐキャリア増倍増倍界の境界の組成の変化が急峻になっ
ているため、その部分で格子欠陥の発生を避けることが
できず、これが深いレベルとなって、暗電流を増大させ
る原因となっていた。In this APD, an InGaAs light absorption layer and an InGaAs light absorption layer are used.
Because the composition change at the boundary of the P carrier multiplication field is steep, it is impossible to avoid the generation of lattice defects in that part, which becomes a deep level and causes an increase in dark current. Ta.
そこで、この組成の急峻な変化を緩和するために、ヘテ
ロ接合領域に組成傾斜層を設けることが提案された。Therefore, in order to alleviate this steep change in composition, it has been proposed to provide a compositionally graded layer in the heterojunction region.
第４図は、従来提案されたヘテロ接合領域に組成の傾斜
層を設けたヘテロ接合の組成説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram of the composition of a conventionally proposed heterojunction in which a compositionally graded layer is provided in the heterojunction region.
この図に示されているように、上記の従来提案されたＡ
ＰＤは、ＩｎＰ基板上に、Ｉ ｎＧａＡｓ光吸収層、Ｉ
ｎＧａＡｓとＩｎＰの間の組成傾斜層、ＩｎＰキャリア
増倍層を形成した構造を有している。As shown in this figure, the above conventionally proposed A
The PD consists of an InP substrate, an InGaAs light absorption layer, an I
It has a structure in which a compositionally graded layer between nGaAs and InP and an InP carrier multiplication layer are formed.
しかし、実際にこのＡＰＤをＭＯＶＰＥ法によって製造
すると、Ｉ ｎＧａＡｓ光吸収層とＩｎＰキャリア増倍
増倍間に完全に連続した組成傾斜層を形成することがで
きないことがわかった。However, it has been found that when this APD is actually manufactured by the MOVPE method, it is not possible to form a completely continuous compositionally graded layer between the InGaAs light absorption layer and the InP carrier multiplication/multiplication layer.
その原因は、ＭＯＶＰＥ法においては、ＡＰＤの組成は
、構成元素を含む原料ガスの供給量を制御することによ
って行っているが、この供給量を制御するマスフローコ
ントローラーのバルブを閉から開へ切り換えるときにリ
ニアに原料ガスの供給量を制御できず、開へ切り換えた
とき段階的に原料ガスが供給され、そのため組成の変化
が急峻になるためである。The reason for this is that in the MOVPE method, the composition of APD is determined by controlling the supply amount of raw material gas containing constituent elements, but when the valve of the mass flow controller that controls this supply amount is switched from closed to open. This is because the amount of raw material gas supplied cannot be controlled linearly, and the raw material gas is supplied in stages when switched to open, resulting in a steep change in composition.
したがって、本発明は、組成の変化を緩和して、その領
域の格子欠陥を低減したヘテロ接合を有する半導体装置
、特に、暗電流が小さいＡＰＤを提供することを目的と
する。Therefore, an object of the present invention is to provide a semiconductor device having a heterojunction in which changes in composition are alleviated and lattice defects in that region are reduced, and in particular, an APD with a small dark current.
本発明にかかる半導体装置においては、４元の元素Ａ、
Ｂ、Ｃ，Ｄからなる第１の化合物半導体層と、前記４元
の元素のうちの２元の元素Ａ、 Ｂからなる第２の化合
物半導体層と、該第１の半導体層と第２の半導体層の間
に前記元素Ａ、Ｂ、Ｃ１Ｄと元素Ａ、Ｂの間の組成傾斜
層を有するヘテロ接合を有する構成を採用した。In the semiconductor device according to the present invention, quaternary elements A,
a first compound semiconductor layer made of B, C, and D; a second compound semiconductor layer made of binary elements A and B among the four elements; A structure having a heterojunction having the elements A, B, and C1D and a compositionally graded layer between the elements A and B was adopted between the semiconductor layers.
なお、このＡをＩｎ、ＣをＧａ、ＤをＡｓ、ＢをＰとし
、第１の化合物半導体層を光吸収層、第２の化合物半導
体層をキャリア増倍層としてアバランシェフォトダイオ
ードを構成することができる。Note that A is In, C is Ga, D is As, and B is P, and an avalanche photodiode is configured by using the first compound semiconductor layer as a light absorption layer and the second compound semiconductor layer as a carrier multiplication layer. I can do it.
また、本発明にかかる半導体装置の製造方法においては
、元素Ａ、Ｂ、Ｃ，Ｄを含む原料ガスを供給し、ＭＯＶ
ＰＥ法によって元素Ａ、Ｂ、Ｃ１Ｄからなる第１の化合
物半導体層を形成する工程と、元素Ａ、Ｂを含む原料ガ
スを漸増し、元素Ｃ１Ｄを含む原料ガスを漸減して供給
し、ＭＯＶＰＥ法によって元素Ａ、Ｂ、Ｃ，Ｄと元素Ａ
、Ｂの間の組成傾斜層を形成する工程と、元素Ａ、Ｂを
含む原料ガスを供給し、ＭＯＶＰＥ法によって元素Ａ、
Ｂからなる第２の化合物半導体層を形成する工程とを有
するヘテロ接合形成する工程を採用した。Furthermore, in the method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention, a raw material gas containing elements A, B, C, and D is supplied, and the MOV
A step of forming a first compound semiconductor layer consisting of elements A, B, and C1D by a PE method, and gradually increasing a raw material gas containing elements A and B and gradually decreasing a raw material gas containing element C1D, and supplying a first compound semiconductor layer consisting of elements A, B, and C1D, and a MOVPE method. By elements A, B, C, D and element A
, B, and supplying a raw material gas containing elements A and B, the elements A, B are formed by MOVPE.
A step of forming a heterojunction including a step of forming a second compound semiconductor layer made of B was adopted.
なお、このＡをＩｎ、ＣをＧａ、ＤをＡｓ、ＢをＰとし
、第１の化合物半導体層を光吸収層、第２の化合物半導
体層をキャリア増倍層としてアバランシェフォトダイオ
ードを製造することができる。Note that an avalanche photodiode is manufactured by setting A to In, C to Ga, D to As, and B to P, and the first compound semiconductor layer is a light absorption layer and the second compound semiconductor layer is a carrier multiplication layer. I can do it.
第２図（ａ） 〜（ｃ）は、従来のＭＯＶＰＥ法による
ＡＰＤの説明図である。FIGS. 2(a) to 2(c) are explanatory diagrams of APD using the conventional MOVPE method.
第２図（Ｃ）は、ＭＯＶＰＥ法による原料ガス流量の制
御を示している。FIG. 2(C) shows control of the raw material gas flow rate by the MOVPE method.
この図は、光吸収層から組成傾斜層に移行する過程を示
しているが、Ｐを含む原料ガスであるＰＨ３の供給量を
制御するマスフローコントローラのバルブを、ＩｎＧａ
Ａｓ光吸収層を形成する過程では閉にして０に絞り、組
成傾斜層を形成する過程に移るときにこのバルブを開に
するが、この開によって、原料ガスの供給量は０から破
線で示されるようにリニアに増加するのではなく、実線
で示されるようにフルスケール１０００ｃｃのマスフロ
ーコントローラーの場合は、階段状に流量が５０ｃｃ／
分に達し、その後バルブの開角に応じてリニアに増加す
る。This figure shows the process of transition from a light absorption layer to a compositionally graded layer.
In the process of forming the As light absorption layer, this valve is closed to zero, and when moving on to the process of forming the compositionally graded layer, this valve is opened. In the case of a mass flow controller with a full scale of 1000 cc, the flow rate does not increase linearly as shown by the solid line, but the flow rate increases stepwise to 50 cc/cm.
minute, and then increases linearly depending on the valve opening angle.
第２図（ｂ）は、この原料ガスの供給によって形成され
る光吸収層と組成傾斜層の近傍におけるＰの組成ｙの変
化の状態を示した図である。FIG. 2(b) is a diagram showing the state of change in the P composition y in the vicinity of the light absorption layer and the composition gradient layer formed by supplying this raw material gas.
この図に示されているように、Ｐの組成ｙは、光吸収層
から破線で示されているように０からリニアに増加する
のではなく、破線で示されているように、段階状に増加
する。As shown in this figure, the composition y of P does not increase linearly from 0 as shown by the dashed line from the light absorption layer, but in a stepwise manner as shown by the dashed line. To increase.
そのため、この部分に格子定数の不整合が生じて、この
ヘテロ接合の特性が損なわれる。Therefore, a lattice constant mismatch occurs in this portion, impairing the characteristics of this heterojunction.
第２図（ａ）は、第２図（ｂ）によって説明したヘテロ
接合をもつＡＰＤ全体の組成説明図である。FIG. 2(a) is an explanatory diagram of the overall composition of the APD having the heterojunction explained with reference to FIG. 2(b).
この図に示されているように、基本的にはＩｎ。As shown in this figure, basically In.
Ｇ ａ ｌ−１ｆ Ａ Ｓ ｔ−ｙ Ｐ ｙから形成さ
れており、ＩｎＰ基板上に、Ｉ ｎＧａＡｓ光吸収層、
ＩｎＧａＡＳとＩｎＰの間の組成傾斜層、ＩｎＰキャリ
ア増倍層から構造されているが、組成傾斜層の開始点に
組成の段差がみられる。It is formed from Gal-1f Asty Py, and has an InGaAs light absorption layer on an InP substrate,
Although it is structured from a compositionally graded layer between InGaAS and InP and an InP carrier multiplication layer, a step in the composition is observed at the starting point of the compositionally graded layer.
この組成の段差によって格子定数の不整合を生じ、その
ために発生する格子欠陥が深いレベルとなって、暗電流
を増大させる。This difference in composition causes a mismatch in lattice constants, and the resulting lattice defects become deep, increasing dark current.
本発明は、上記の格子欠陥が発生する機構を考察するこ
とによってなされたもので、光吸収層を形成するとき、
マスフローコントローラでリニアに絞ることができる最
小流量のＰＨ，ガスを供給してＩ ｎＧａＡｓ Ｐ層と
し、組成傾斜層の形成を開始するときは、マスフローコ
ントローラのリニア制御可能な供給量範囲の制御を用い
ることによって、組成の段差を解消するものである。The present invention was made by considering the mechanism by which the above-mentioned lattice defects occur, and when forming a light absorption layer,
When supplying the minimum flow rate of PH and gas that can be linearly throttled by the mass flow controller to form the InGaAs P layer and starting the formation of the compositionally graded layer, use the linearly controllable supply rate range control of the mass flow controller. This eliminates the difference in composition.
以下、本発明の詳細な説明する。 The present invention will be explained in detail below.
第１図（ａ）〜（Ｃ）は、本発明の実施例のＭＯＶＰＥ
法によるＡＰＤの説明図である。FIGS. 1(a) to (C) show the MOVPE of the embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an explanatory diagram of APD according to the law.
第１図（Ｃ）は、本発明の実施例のＭＯＶＰＥ法による
原料ガス供給量の制御を示している。FIG. 1(C) shows control of the raw material gas supply amount by the MOVPE method according to the embodiment of the present invention.
この図に示されるように、光吸収層を形成するとき予め
マスフローコントローラでリニアに絞ることができる５
０ｃｃ程度の最小流量のＰＨ，ガスを供給して光吸収層
をＩｎＧａＡｓＰ層で形成し、組成傾斜層の形成を開始
するときは、マスフローコントローラのリニア制御可能
な供給量範囲の制御を用いることによってＰＨ，ガスの
流量を増加して、従来技術に存在した組成の段差を解消
している。As shown in this figure, when forming the light absorption layer, it is possible to linearly narrow down the light using a mass flow controller in advance.
When forming a light absorption layer with an InGaAsP layer by supplying PH and gas at a minimum flow rate of about 0 cc and starting formation of a compositionally graded layer, use the linearly controllable supply amount range control of the mass flow controller. The PH and gas flow rates are increased to eliminate the compositional differences that existed in the prior art.
第１図（ｂ）は、本発明の実施例による原料ガスの供給
によって形成される光吸収層と組成傾斜層の近傍におけ
るＰの組成ｙの変化の状態を示した図である。FIG. 1(b) is a diagram showing how the composition y of P changes in the vicinity of the light absorption layer and the composition gradient layer formed by supplying the raw material gas according to the embodiment of the present invention.
この図に示されているように、光吸収層を形成するとき
５０ｃｃ／分のＰＨｓガスを供給するため光吸収層中に
Ｐがモル分率で２〜３％程度含まれることになる。As shown in this figure, since PHs gas is supplied at 50 cc/min when forming the light absorption layer, P is contained in the light absorption layer at a molar fraction of about 2 to 3%.
そして、この光吸収層から組成傾斜層に大きな段差を伴
うことなくリニアに移行しており、この部分に組成の急
峻な変化が生じることなく、したがって、格子欠陥を生
じないからヘテロ接合の特性が損なわれることがない。There is a linear transition from this light absorption layer to the compositionally graded layer without a large step, and there is no steep change in composition in this part, and therefore no lattice defects occur, so the characteristics of a heterojunction are maintained. will not be damaged.
第１図（ａ）は、第１図（ｂ）によって説明したヘテロ
接合をもつ本発明の実施例のＡＰＤ全体の組成説明図で
ある。FIG. 1(a) is a diagram illustrating the overall composition of the APD according to the embodiment of the present invention having the heterojunction explained with reference to FIG. 1(b).
この図のように、全体は基本的にはＩｎヨＧａ１−ｍｌ
Ａ ｉｔ １−ｙ ｐ、から形成されており、ＩｎＰ
基板上に、Ｉ ｎＧａＡｓ Ｐ光吸収層、Ｉ ｎＧａＡ
ｓＰとＩｎＰの間の組成傾斜層、ＩｎＰキャリア増倍層
から段差なく構成されている。As shown in this figure, the whole is basically InyoGa1-ml
It is formed from A it 1-y p, and InP
On the substrate, an InGaAsP light absorption layer, an InGaA
It is composed of a compositionally graded layer between sP and InP and an InP carrier multiplication layer without any difference in level.
上記の実施例は、Ｉ ｎｇ Ｇａ＋−ｘ ＡＳ＋−ｙ
Ｐｙを基本組成とするＡＰＤであるが、本発明は上記組
成に限定されることなく、化合物半導体材料を用い、ヘ
テロ接合の格子整合が問題となる半導体装置において一
般に適用することができる。The above example is Ing Ga+-x AS+-y
Although the APD has Py as its basic composition, the present invention is not limited to the above composition, and can be generally applied to semiconductor devices using compound semiconductor materials and in which lattice matching of heterojunctions is a problem.
この場合、実施例のＩｎをＡ、ＧａをＣ，Ａｓをり、Ｐ
をＢとし、−膜化して表現することができる。In this case, In in the example is A, Ga is C, As is P,
can be expressed as B and as a -film.
以上説明したように、本発明にかかる半導体装置におい
ては、ヘテロ接合間の格子不整合の発生を防止すること
ができ、それによって発生する格子欠陥を低減できて、
ヘテロ接合の特性を良好にすることができ、本発明にか
かるＡＰＤにおいては、光吸収層とキャリア倍増層の界
面付近の欠陥を低減することができ、その結果、暗電流
を低減することができ、広く半導体技術分野において寄
与するところが大きい。As explained above, in the semiconductor device according to the present invention, it is possible to prevent the occurrence of lattice mismatch between heterojunctions, thereby reducing the occurrence of lattice defects,
The characteristics of the heterojunction can be improved, and in the APD according to the present invention, defects near the interface between the light absorption layer and the carrier multiplication layer can be reduced, and as a result, dark current can be reduced. , has made a major contribution to a wide range of semiconductor technology fields.
第１図（ａ）〜（ｃ）は、本発明の実施例のＭＯＶＰＥ
法によるＡＰＤの説明図、第２図（ａ）〜（Ｃ）は、従
来（ＤＭＯＶＰＥ法によるＡＰＤ＋７）説明図、第３図
は、ＭＯＶＰＥ法によって製造された従来のへテロ接合
ＡＰＤの組成説明図、第４図は、従来提案されたヘテロ
接合領域に組成の傾斜層を設けたヘテロ接合の組成説明
図である。
特許出願人 富士通株式会社
代理人弁理士 相 谷 昭 司
代理人弁理士 渡 邊 弘 −
本発明の実施例のＭＯＶＰＥ法によるＡＰＤの説明図第
１図
従来のＭＯＶＰＥ法によるＡＰＤの説明図第２図
従来のへテロ接合ＡＰＤの組成説明図
第３図
第４図FIGS. 1(a) to (c) show the MOVPE of the embodiment of the present invention.
2(a) to (C) are explanatory diagrams of conventional APD (APD+7 by DMOVPE method), and FIG. 3 is a composition explanatory diagram of conventional heterojunction APD manufactured by MOVPE method. , FIG. 4 is an explanatory diagram of the composition of a conventionally proposed heterojunction in which a compositionally graded layer is provided in the heterojunction region. Patent Applicant: Fujitsu Ltd. Representative Patent Attorney: Akira Aitani Representative Patent Attorney: Hiroshi Watanabe - Illustration of an APD by the MOVPE method according to an embodiment of the present invention Figure 1 Illustration of an APD by the conventional MOVPE method Figure 2 Composition explanatory diagram of conventional heterojunction APD Fig. 3 Fig. 4
Claims (4)
物半導体層と、前記４元の元素のうちの２元の元素Ａ、
Ｂからなる第２の化合物半導体層と、該第１の半導体層
と第２の半導体層の間に前記元素Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄと元素
Ａ、Ｂの間の組成傾斜層を有するヘテロ接合を含むこと
を特徴とする半導体装置。(1) a first compound semiconductor layer consisting of quaternary elements A, B, C, and D, and a binary element A of the quaternary elements;
A heterojunction having a second compound semiconductor layer made of B, and a compositionally graded layer between the elements A, B, C, and D and the elements A and B between the first semiconductor layer and the second semiconductor layer. A semiconductor device comprising:
らなるキャリア増倍層と、該光吸収層とキャリア増倍層
の間にＩｎＧａＡｓＰとＩｎＰの組成傾斜層を含むこと
を特徴とするアバランシェフォトダイオード。(2) An avalanche photodiode comprising a light absorption layer made of InGaAsP, a carrier multiplication layer made of InP, and a compositionally graded layer of InGaAsP and InP between the light absorption layer and the carrier multiplication layer. .
ＭＯＶＰＥ法によって元素Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄからなる第１
の化合物半導体層を形成する工程と、元素Ａ、Ｂを含む
原料ガスを漸増し、元素Ｃ、Ｄを含む原料ガスを漸減し
て供給し、ＭＯＶＰＥ法によって元素Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄと
元素Ａ、Ｂの間の組成傾斜層を形成する工程と、元素Ａ
、Ｂを含む原料ガスを供給し、ＭＯＶＰＥ法によって元
素Ａ、Ｂからなる第２の化合物半導体層を形成する工程
とを有するヘテロ接合形成工程を含むことを特徴とする
半導体装置の製造方法。(3) supplying a raw material gas containing elements A, B, C, and D;
The first layer consisting of elements A, B, C, and D is produced by the MOVPE method.
A process of forming a compound semiconductor layer, gradually increasing the raw material gas containing elements A and B, and gradually decreasing the raw material gas containing elements C and D, and forming the elements A, B, C, D and the elements by the MOVPE method. Step of forming a composition gradient layer between A and B, and element A
, and a step of forming a second compound semiconductor layer made of elements A and B by a MOVPE method.
、ＭＯＶＰＥ法によってＩｎＧａＡｓＰからなる光吸収
層となる第１の化合物半導体層を形成する工程と、Ｉｎ
、Ｐを含む原料ガスを漸増し、Ｇａ、Ａｓを含む原料ガ
スを漸減して供給し、ＭＯＶＰＥ法によってＩｎＧａＡ
ｓＰとＩｎＰの間の組成傾斜層を形成する工程と、Ｉｎ
、Ｐを含む原料ガスを供給し、ＭＯＶＰＥ法によってＩ
ｎＰからなるキャリア増倍層となる第２の化合物半導体
層を形成する工程とを有するヘテロ接合形成工程を含む
ことを特徴とするアバランシェフォトダイオードの製造
方法。(4) a step of supplying a raw material gas containing In, Ga, As, and P and forming a first compound semiconductor layer that will become a light absorption layer made of InGaAsP by MOVPE;
, by gradually increasing the raw material gas containing P and gradually decreasing the raw material gas containing Ga and As.
A step of forming a compositionally graded layer between sP and InP, and a step of forming a compositionally gradient layer between sP and InP.
, P-containing raw material gas is supplied, and I is
1. A method for manufacturing an avalanche photodiode, comprising a step of forming a heterojunction, which includes a step of forming a second compound semiconductor layer that is a carrier multiplication layer made of nP.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2321311A JP3066654B2 (en) | 1990-11-27 | 1990-11-27 | Method for manufacturing semiconductor device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2321311A JP3066654B2 (en) | 1990-11-27 | 1990-11-27 | Method for manufacturing semiconductor device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04192570A true JPH04192570A (en) | 1992-07-10 |
| JP3066654B2 JP3066654B2 (en) | 2000-07-17 |
Family
ID=18131170
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2321311A Expired - Lifetime JP3066654B2 (en) | 1990-11-27 | 1990-11-27 | Method for manufacturing semiconductor device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3066654B2 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001313415A (en) * | 2000-04-28 | 2001-11-09 | Fujitsu Ltd | Light receiving device |
| JP2020113627A (en) * | 2019-01-10 | 2020-07-27 | 株式会社デンソー | Semiconductor device |
-
1990
- 1990-11-27 JP JP2321311A patent/JP3066654B2/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001313415A (en) * | 2000-04-28 | 2001-11-09 | Fujitsu Ltd | Light receiving device |
| JP4702977B2 (en) * | 2000-04-28 | 2011-06-15 | 富士通株式会社 | Receiver |
| JP2020113627A (en) * | 2019-01-10 | 2020-07-27 | 株式会社デンソー | Semiconductor device |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3066654B2 (en) | 2000-07-17 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7119377B2 (en) | II-VI/III-V layered construction on InP substrate | |
| EP0469790B1 (en) | Semiconductor devices with low dislocation defects and method for making same | |
| US4794611A (en) | Semiconductor laser having superlattice structure | |
| CN106784123A (en) | Single file carrier photodetector and preparation method thereof | |
| Ünlü et al. | A theoretical study of resonant cavity‐enhanced photodectectors with Ge and Si active regions | |
| WO2005086868A2 (en) | Metamorphic buffer on small lattice constant substrates | |
| WO2006007032A1 (en) | Ii-vi/iii-v layered construction on inp substrate | |
| JPH022691A (en) | Semiconductor light receiving device | |
| JP4868820B2 (en) | Compound solar cell and manufacturing method | |
| CN113097349B (en) | Method for preparing avalanche photodiode by molecular beam epitaxy | |
| JPH04192570A (en) | Semiconductor device and its manufacture | |
| CN109473496B (en) | Transition layer structure of avalanche detector and preparation method | |
| Makita et al. | Ga1− yInyAs/InAsxP1− x (y> 0.53, x> 0) pin photodiodes for long wavelength regions (λ> 2μm) grown by hydride vapour phase epitaxy | |
| CN104465750A (en) | Inp-based high electronic mobility transistor structure and preparing method | |
| JPH04342174A (en) | Semiconductor photoelectric receiving element | |
| JP3149026B2 (en) | Manufacturing method of semiconductor light receiving element | |
| Asahi et al. | Influence of hydrogen on the step flow growth of GaAs on vicinal surfaces by gas‐source migration enhanced epitaxy | |
| US4605600A (en) | Transparent GaAs photoelectric layer | |
| Ostinelli et al. | Highly reflective AlGaAsSb/InP Bragg reflector at 1.55 μm grown by MOVPE | |
| US20240047603A1 (en) | Continuous compositional grading for realization of low charge carrier barriers in electro-optical heterostructure semiconductor devices | |
| JPH01239973A (en) | Semiconductor photodetector | |
| US12132137B2 (en) | Continuous compositional grading for realization of low charge carrier barriers in electro-optical heterostructure semiconductor devices | |
| JPS63140588A (en) | Semiconductor light emitting device | |
| CN106409937A (en) | Indium arsenide base II superlattice structure and preparation method | |
| JPH06188447A (en) | Gainas photodiode |