JPH04246867A - 半導体光検出器 - Google Patents
半導体光検出器Info
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- JPH04246867A JPH04246867A JP3011836A JP1183691A JPH04246867A JP H04246867 A JPH04246867 A JP H04246867A JP 3011836 A JP3011836 A JP 3011836A JP 1183691 A JP1183691 A JP 1183691A JP H04246867 A JPH04246867 A JP H04246867A
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- semiconductor
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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
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、光通信等に用いる光検
出器に関するものである。
出器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】高信頼が要求される光通信用半導体素子
においては、通常、ｐｎ接合を有するｐ型半導体層への
電極材料として、ＡｕＺｎ等の完全合金タイプとは異な
るＴｉ／Ｐｔ／Ａｕ系が最も一般的に用いられてきてい
る。例えば、受光用フォトダイオードにおいては、図４
のごとくなっている。即ち、ｎ＋ −ＩｎＰ基板１１上
に、ｎ−ＩｎＰバッファー層１２を介してｎ− −Ｉｎ
ＧａＡｓ層１３及びｎ−ＩｎＰキャップ層１４を順次エ
ピタキシャル成長する。この様なウェーハに、例えば、
ＳｉＯ２ 膜を施し、これを選択拡散用マスクとして用
いて、選択的にｐ＋ −ＩｎＰ領域１５を形成する。次
に、パッシベーション膜としての用をなすＳｉＮＸ 膜
１６を形成後、選択的に電極取出し用窓を形成した後、
選択的にＴｉ層１７，Ｐｔ層１８，Ａｕ層１９を順次形
成することによりｐ型電極とし、ＩｎＰ基板裏面にＡｕ
ＧｅＮｉで成るｎ型電極２０を形成することにより所望
のフォトダイオードが得られる。本構造では、プレーナ
化、即ち、選択的にｐ＋ −ＩｎＰ領域１５を形成し
、かつ、Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕ電極を用いることにより高信
頼性を得ている。
においては、通常、ｐｎ接合を有するｐ型半導体層への
電極材料として、ＡｕＺｎ等の完全合金タイプとは異な
るＴｉ／Ｐｔ／Ａｕ系が最も一般的に用いられてきてい
る。例えば、受光用フォトダイオードにおいては、図４
のごとくなっている。即ち、ｎ＋ −ＩｎＰ基板１１上
に、ｎ−ＩｎＰバッファー層１２を介してｎ− −Ｉｎ
ＧａＡｓ層１３及びｎ−ＩｎＰキャップ層１４を順次エ
ピタキシャル成長する。この様なウェーハに、例えば、
ＳｉＯ２ 膜を施し、これを選択拡散用マスクとして用
いて、選択的にｐ＋ −ＩｎＰ領域１５を形成する。次
に、パッシベーション膜としての用をなすＳｉＮＸ 膜
１６を形成後、選択的に電極取出し用窓を形成した後、
選択的にＴｉ層１７，Ｐｔ層１８，Ａｕ層１９を順次形
成することによりｐ型電極とし、ＩｎＰ基板裏面にＡｕ
ＧｅＮｉで成るｎ型電極２０を形成することにより所望
のフォトダイオードが得られる。本構造では、プレーナ
化、即ち、選択的にｐ＋ −ＩｎＰ領域１５を形成し
、かつ、Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕ電極を用いることにより高信
頼性を得ている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、拡散（
ｐ＋ 領域）深さを制御した拡散が必要な点などからｐ
＋ −ＩｎＰ層１５の表面濃度が十分高くなっていない
ことも多く、Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕ系での接触抵抗が大きい
と言う問題点があった、また、この主原因として、ｐ型
ＩｎＰの正孔濃度を１０１９ｃｍ−３以上にすることが
難しいという傾向を反映したものと言える。
ｐ＋ 領域）深さを制御した拡散が必要な点などからｐ
＋ −ＩｎＰ層１５の表面濃度が十分高くなっていない
ことも多く、Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕ系での接触抵抗が大きい
と言う問題点があった、また、この主原因として、ｐ型
ＩｎＰの正孔濃度を１０１９ｃｍ−３以上にすることが
難しいという傾向を反映したものと言える。
【０００４】本発明の目的は、半導体層の構造に工夫を
施して、低接触抵抗で等価的直列抵抗を低くした高信頼
な半導体光検出器を提供することにある。
施して、低接触抵抗で等価的直列抵抗を低くした高信頼
な半導体光検出器を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】前述の問題点を解決する
為に本発明が提供する手段は、光吸収によりキャリアを
生成する光吸収層を少くとも含む半導体層をｎ型半導体
基板上に備え、前記半導体層表面の少くとも一部がｐ＋
型半導体となっている半導体光検出器において、前記
ｐ＋ 型半導体内またはｐ＋ 型半導体表面上にｎ＋
型半導体を備え、当該ｎ＋ 型半導体を備え、当該ｎ＋
型半導体に電極を設けたことを特徴とする半導体光検
出器である。
為に本発明が提供する手段は、光吸収によりキャリアを
生成する光吸収層を少くとも含む半導体層をｎ型半導体
基板上に備え、前記半導体層表面の少くとも一部がｐ＋
型半導体となっている半導体光検出器において、前記
ｐ＋ 型半導体内またはｐ＋ 型半導体表面上にｎ＋
型半導体を備え、当該ｎ＋ 型半導体を備え、当該ｎ＋
型半導体に電極を設けたことを特徴とする半導体光検
出器である。
【０００６】
【実施例】次に、本発明について、図面を参照して説明
する。図１は本発明の一実施例を示す概略横断面図であ
る。ｎ＋ −ＩｎＰ基板１１上にｎ−ＩｎＰバッファー
層１２を成長後、不純物濃度約１×１０１５ｃｍ−３で
膜厚４μｍのｎ− −ＩｎＧａＡｓ層１３と、不純物濃
度１×１０１６ｃｍ−３，膜厚２μｍのｎ−ＩｎＰキャ
ップ層１４を順次、エピタキシャル成長する。この様な
ウェーハに、例えば、Ｚｎ３ Ｐ２ を拡散源としたＺ
ｎの熱処理拡散により選択的にｐ＋ −領域１５を得る
。ここで選択拡散域の先端を制御性よくＩｎＰ−ＩｎＰ
ＧａＡｓ界面近傍のＩｎＧａＡｓ層中に形成する必要が
あり、拡散温度として５００〜５５０℃で数分から数１
０分の熱処理によりｐ＋ −領域１５を形成する。次に
、このウェーハの上記、ｐ＋ −領域１５と同心円状に
ＳｉＯ２ あるいはフォト・レジスト等をイオン注入の
ストッパーとして用いて、ｐ＋ −領域１５内に選択的
にｎ型不純物となる、例えば、Ｓｉのイオン注入を実施
する。ここで、例えばイオン注入条件として、ドーズ量
２×１０１４ｃｍ−２，加速電圧３０ｋｅＶによりＳｉ
のイオン注入を実施し、このウェーハを清浄化後、７０
０〜７５０℃で数分から数１０分熱処理を施すことによ
り上記ｐ＋ 領域内の一部をｎ＋ ＩｎＰ領域２１に極
性反転することができる。ｎ＋ −ＩｎＰ領域としては
、深さ０．５μｍ程度、表面濃度８×１０１８ｃｍ−３
以上のｎ＋ 型領域が得られる。この様にして作製した
ウェーハに、絶縁膜としての用をなすＳｉＮＸ 膜１６
を施し、電極取り出し用金属としてｎ型電極ＡｕＧｅＮ
ｉ２０をフォトレジスト，目合せ工程等により図に示す
様に加工する。これにより本発明の目的に適うフォト・
ダイオードが得られる。
する。図１は本発明の一実施例を示す概略横断面図であ
る。ｎ＋ −ＩｎＰ基板１１上にｎ−ＩｎＰバッファー
層１２を成長後、不純物濃度約１×１０１５ｃｍ−３で
膜厚４μｍのｎ− −ＩｎＧａＡｓ層１３と、不純物濃
度１×１０１６ｃｍ−３，膜厚２μｍのｎ−ＩｎＰキャ
ップ層１４を順次、エピタキシャル成長する。この様な
ウェーハに、例えば、Ｚｎ３ Ｐ２ を拡散源としたＺ
ｎの熱処理拡散により選択的にｐ＋ −領域１５を得る
。ここで選択拡散域の先端を制御性よくＩｎＰ−ＩｎＰ
ＧａＡｓ界面近傍のＩｎＧａＡｓ層中に形成する必要が
あり、拡散温度として５００〜５５０℃で数分から数１
０分の熱処理によりｐ＋ −領域１５を形成する。次に
、このウェーハの上記、ｐ＋ −領域１５と同心円状に
ＳｉＯ２ あるいはフォト・レジスト等をイオン注入の
ストッパーとして用いて、ｐ＋ −領域１５内に選択的
にｎ型不純物となる、例えば、Ｓｉのイオン注入を実施
する。ここで、例えばイオン注入条件として、ドーズ量
２×１０１４ｃｍ−２，加速電圧３０ｋｅＶによりＳｉ
のイオン注入を実施し、このウェーハを清浄化後、７０
０〜７５０℃で数分から数１０分熱処理を施すことによ
り上記ｐ＋ 領域内の一部をｎ＋ ＩｎＰ領域２１に極
性反転することができる。ｎ＋ −ＩｎＰ領域としては
、深さ０．５μｍ程度、表面濃度８×１０１８ｃｍ−３
以上のｎ＋ 型領域が得られる。この様にして作製した
ウェーハに、絶縁膜としての用をなすＳｉＮＸ 膜１６
を施し、電極取り出し用金属としてｎ型電極ＡｕＧｅＮ
ｉ２０をフォトレジスト，目合せ工程等により図に示す
様に加工する。これにより本発明の目的に適うフォト・
ダイオードが得られる。
【０００７】図２に、本発明の別の一実施例を示す概略
横断面図を示す。本実施例は、アバランシ・フォトダイ
オードへの本発明実施例であるが、図１との共通工程は
割愛して説明する。ここで、１３ａはｎ−ＩｎＰ層１４
とｎ− ＩｎＧａＡｓ層１３での価電子帯の不連続を緩
和することを目的として挿入されたＩｎＧａＡｓＰ層で
あり、ＩｎＧａＡｓ層１３で光励起により発生した正孔
が価電子帯の不連続領域でトラップされることなく、高
速に光応答する為に設けられている。ｎ−ＩｎＰ層１４
は、不純物濃度２×１０１６ｃｍ−３で、厚さ１．５μ
ｍで、これに続いて、ｎ− −ＩｎＰ層（不純物濃度５
×１０１５ｃｍ−３，厚さ１．３μｍ）１４ａを有する
点が、図１の例と異なっている。この様な、ウェーハに
、Ｂｅ（ベリリウム）の選択的イオン注入とアニール工
程によりｐ− −ＩｎＰガードリング領域２２を形成す
る。ここでは、ドーズ量５×１０１３ｃｍ−２で加速電
圧１２０ｋｅＶ条件と、２×１０１３ｃｍ−２で６０ｋ
ｅＶ条件の重ね合せ注入と、７００℃での２０分熱処理
により図に示す様なガードリング２２を形成する。この
他に注意する点は、ヘテロ接合型アバランシ・フォトダ
イオードとしての用をなす為に、ｐ＋ −領域１５の先
端（ｐｎ接合位置）を上記ｎ−ＩｎＰ１４とｎ− −Ｉ
ｎＰ１４ａ境界付近に制御するべく、熱拡散時間を調整
した。この他の製造工程は図１でのフォト・ダイオード
実施例と共通する工程を経ることにより、図２に示す、
所望のアバランジ・フォトダイオードが得られる。
横断面図を示す。本実施例は、アバランシ・フォトダイ
オードへの本発明実施例であるが、図１との共通工程は
割愛して説明する。ここで、１３ａはｎ−ＩｎＰ層１４
とｎ− ＩｎＧａＡｓ層１３での価電子帯の不連続を緩
和することを目的として挿入されたＩｎＧａＡｓＰ層で
あり、ＩｎＧａＡｓ層１３で光励起により発生した正孔
が価電子帯の不連続領域でトラップされることなく、高
速に光応答する為に設けられている。ｎ−ＩｎＰ層１４
は、不純物濃度２×１０１６ｃｍ−３で、厚さ１．５μ
ｍで、これに続いて、ｎ− −ＩｎＰ層（不純物濃度５
×１０１５ｃｍ−３，厚さ１．３μｍ）１４ａを有する
点が、図１の例と異なっている。この様な、ウェーハに
、Ｂｅ（ベリリウム）の選択的イオン注入とアニール工
程によりｐ− −ＩｎＰガードリング領域２２を形成す
る。ここでは、ドーズ量５×１０１３ｃｍ−２で加速電
圧１２０ｋｅＶ条件と、２×１０１３ｃｍ−２で６０ｋ
ｅＶ条件の重ね合せ注入と、７００℃での２０分熱処理
により図に示す様なガードリング２２を形成する。この
他に注意する点は、ヘテロ接合型アバランシ・フォトダ
イオードとしての用をなす為に、ｐ＋ −領域１５の先
端（ｐｎ接合位置）を上記ｎ−ＩｎＰ１４とｎ− −Ｉ
ｎＰ１４ａ境界付近に制御するべく、熱拡散時間を調整
した。この他の製造工程は図１でのフォト・ダイオード
実施例と共通する工程を経ることにより、図２に示す、
所望のアバランジ・フォトダイオードが得られる。
【０００８】本発明の第３の実施例を図３に示す。この
実施例は、ｎ＋ −ＩｎＰ領域２１を選択エピタキシャ
ル成長によりｐ＋ −ＩｎＰ上に形成した例である。こ
の他の部分は図１の実施例と同じである。
実施例は、ｎ＋ −ＩｎＰ領域２１を選択エピタキシャ
ル成長によりｐ＋ −ＩｎＰ上に形成した例である。こ
の他の部分は図１の実施例と同じである。
【０００９】
【発明の効果】以上説明したように、本発明では、本来
ｐｎ接合とｐ型電極，ｎ型電極より成る光検出器におい
て、ｐ型領域の一部を高濃度ｎ型半導体を設け、このｎ
型半導体にｎ型電極を形成することにより外部電気回路
と結線することが出来、半導体起因の直列抵抗を低減す
る効果を有する。実施例にもとづくならば、従来のＴｉ
／Ｐｔ／Ａｕ系の電極を用いた場合においては順方向電
流特性における電流値が１０ｍＡと２０ｍＡを測定点と
した微分抵抗が３０Ω以上であったものが、本実施例に
おいては１５Ω以下と従来値の半分以下となり、かつ、
ｎ＋ −ＩｎＰ領域は、再現性よく形成できるために信
頼性的にも優れている利点を有している。
ｐｎ接合とｐ型電極，ｎ型電極より成る光検出器におい
て、ｐ型領域の一部を高濃度ｎ型半導体を設け、このｎ
型半導体にｎ型電極を形成することにより外部電気回路
と結線することが出来、半導体起因の直列抵抗を低減す
る効果を有する。実施例にもとづくならば、従来のＴｉ
／Ｐｔ／Ａｕ系の電極を用いた場合においては順方向電
流特性における電流値が１０ｍＡと２０ｍＡを測定点と
した微分抵抗が３０Ω以上であったものが、本実施例に
おいては１５Ω以下と従来値の半分以下となり、かつ、
ｎ＋ −ＩｎＰ領域は、再現性よく形成できるために信
頼性的にも優れている利点を有している。
【図１】本発明の一実施例であるフォト・ダイオードを
示す概略横断面図。
示す概略横断面図。
【図２】本発明の別の一実施例を示すアバランシ・フォ
トダイオードの概略図。
トダイオードの概略図。
【図３】本発明の第３の実施例を示す図。
【図４】従来の構造例を示す横断面図である。
１１ ｎ＋ −ＩｎＰ基板
１２ ｎ−ＩｎＰバッファー層
１３ ｎ− −ＩｎＧａＡｓ層
１３ａ ｎ−ＩｎＧａＡｓＰ層
１４ ｎ−ＩｎＰ層
１４ａ ｎ− −ＩｎＰ層
１５ ｐ＋ 拡散領域
１６ ＳｉＮＸ 膜
１７ Ｔｉ層
１８ Ｐｔ層
１９ Ａｕ層
２０ ＡｕＧｅＮｉｎ型電極
２１ ｎ＋ −ＩｎＰ領域
Claims (2)
- 【請求項１】 光吸収によりキャリアを生成する光吸
収層を少くとも含む半導体層をｎ型半導体基板上に備え
、前記半導体層表面の少くとも一部がｐ＋ 型半導体と
なっている半導体光検出器において、前記ｐ＋ 型半導
体内にｎ＋ 型半導体を備え、当該ｎ＋ 型半導体に電
極を設けたことを特徴とする半導体光検出器。 - 【請求項２】 光吸収によりキャリアを生成する光吸
収層を少くとも含む半導体層をｎ型半導体基板上に備え
、前記半導体層表面の少くとも一部がｐ＋ 型半導体と
なっている光検出器において、前記ｐ＋ 型半導体表面
上にｎ＋ 型半導体層を備え、当該ｎ＋ 型半導体層に
電極を設けたことを特徴とする半導体光検出器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3011836A JPH04246867A (ja) | 1991-02-01 | 1991-02-01 | 半導体光検出器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3011836A JPH04246867A (ja) | 1991-02-01 | 1991-02-01 | 半導体光検出器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04246867A true JPH04246867A (ja) | 1992-09-02 |
Family
ID=11788824
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3011836A Pending JPH04246867A (ja) | 1991-02-01 | 1991-02-01 | 半導体光検出器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04246867A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6781211B2 (en) * | 2002-02-18 | 2004-08-24 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Photodiode having an active region shaped in a convex lens |
| JP2015041746A (ja) * | 2013-08-23 | 2015-03-02 | 株式会社豊田中央研究所 | シングルフォトンアバランシェダイオード |
| JP2017005276A (ja) * | 2016-09-30 | 2017-01-05 | 株式会社豊田中央研究所 | シングルフォトンアバランシェダイオード |
-
1991
- 1991-02-01 JP JP3011836A patent/JPH04246867A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6781211B2 (en) * | 2002-02-18 | 2004-08-24 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Photodiode having an active region shaped in a convex lens |
| US6812059B2 (en) * | 2002-02-18 | 2004-11-02 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Method of manufacturing a photodiode to have an active region with a convex-lens-shaped surface |
| JP2015041746A (ja) * | 2013-08-23 | 2015-03-02 | 株式会社豊田中央研究所 | シングルフォトンアバランシェダイオード |
| JP2017005276A (ja) * | 2016-09-30 | 2017-01-05 | 株式会社豊田中央研究所 | シングルフォトンアバランシェダイオード |
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