JPH0547692A - 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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- JPH0547692A JPH0547692A JP3208300A JP20830091A JPH0547692A JP H0547692 A JPH0547692 A JP H0547692A JP 3208300 A JP3208300 A JP 3208300A JP 20830091 A JP20830091 A JP 20830091A JP H0547692 A JPH0547692 A JP H0547692A
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- dopant
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 本発明は、半導体装置の製造方法に関し、イ
オン注入よるガードリングの形成を行なわないで、拡散
によって形成されるpn接合界面エッジでの電気力線の
集中を防止してブレークダウンを起こり難くすることが
でき、素子特性を向上させることができる半導体装置の
製造方法を提供することを目的とする。 【構成】 InP結晶層1上に膜厚の厚い部分と薄い部
分を有するInGaAs結晶層6を形成する工程と、次
いで、ドーパント雰囲気中で熱処理することにより、該
InGaAs結晶層6を介して該InP結晶層1内にド
ーパントを拡散させて拡散層2を形成する工程とを含む
ように構成する。
オン注入よるガードリングの形成を行なわないで、拡散
によって形成されるpn接合界面エッジでの電気力線の
集中を防止してブレークダウンを起こり難くすることが
でき、素子特性を向上させることができる半導体装置の
製造方法を提供することを目的とする。 【構成】 InP結晶層1上に膜厚の厚い部分と薄い部
分を有するInGaAs結晶層6を形成する工程と、次
いで、ドーパント雰囲気中で熱処理することにより、該
InGaAs結晶層6を介して該InP結晶層1内にド
ーパントを拡散させて拡散層2を形成する工程とを含む
ように構成する。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、InP結晶層内に拡散
層を形成する半導体装置の製造方法に係り、特に、拡散
によって形成されるpn接合界面エッジでのブレークダ
ウンを起こり難くすることができる半導体装置の製造方
法に関する。近年、InP結晶層内にpn接合を有する
ようにInP結晶層とは異なる導電型の拡散層を形成す
る半導体装置の製造方法においては、pn接合界面エッ
ジでブレークダウンが起き易いという問題があった。こ
のため、拡散によって形成されるpn接合界面エッジで
のブレークダウンを起こり難くすることができる半導体
装置の製造方法が要求されている。
層を形成する半導体装置の製造方法に係り、特に、拡散
によって形成されるpn接合界面エッジでのブレークダ
ウンを起こり難くすることができる半導体装置の製造方
法に関する。近年、InP結晶層内にpn接合を有する
ようにInP結晶層とは異なる導電型の拡散層を形成す
る半導体装置の製造方法においては、pn接合界面エッ
ジでブレークダウンが起き易いという問題があった。こ
のため、拡散によって形成されるpn接合界面エッジで
のブレークダウンを起こり難くすることができる半導体
装置の製造方法が要求されている。
【0002】
【従来の技術】従来の半導体装置の製造方法において
は、pn接合を選択的に形成する場合、拡散法が主に用
いられている。このような選択的な拡散はSiN等のマ
スクを形成することにより行われている。例えば、この
種の従来の半導体装置の製造方法においては、図5に示
すように、InP結晶層31上にドーパントを遮断する開
口部32を有するSiN等のマスク層33を形成した後、こ
のマスク層33の開口部32に露出されたInP結晶層31内
に矢印の如く不純物をドーパントしてInP結晶層31内
にInP結晶層31とは異なる導電型の拡散層34を形成す
ることにより、InP結晶層31と拡散層34間にpn接合
35を得ることができる。
は、pn接合を選択的に形成する場合、拡散法が主に用
いられている。このような選択的な拡散はSiN等のマ
スクを形成することにより行われている。例えば、この
種の従来の半導体装置の製造方法においては、図5に示
すように、InP結晶層31上にドーパントを遮断する開
口部32を有するSiN等のマスク層33を形成した後、こ
のマスク層33の開口部32に露出されたInP結晶層31内
に矢印の如く不純物をドーパントしてInP結晶層31内
にInP結晶層31とは異なる導電型の拡散層34を形成す
ることにより、InP結晶層31と拡散層34間にpn接合
35を得ることができる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た従来の半導体装置の製造方法では、マスク層33では拡
散はほとんど生じず開口部32内のInP結晶層31中に等
方的に略等しい速度で拡散して拡散層34が形成されるた
め、マスク層33近傍でpn接合35界面の曲率が小さくな
り、この状態で電界を印加すると、曲率の小さな部分に
電気力線が集中し、その結果、図6のAに示す如くマス
ク層33近傍のpn接合35界面エッジでブレークダウンが
起き易く、素子特性が劣化し易いという問題があった。
た従来の半導体装置の製造方法では、マスク層33では拡
散はほとんど生じず開口部32内のInP結晶層31中に等
方的に略等しい速度で拡散して拡散層34が形成されるた
め、マスク層33近傍でpn接合35界面の曲率が小さくな
り、この状態で電界を印加すると、曲率の小さな部分に
電気力線が集中し、その結果、図6のAに示す如くマス
ク層33近傍のpn接合35界面エッジでブレークダウンが
起き易く、素子特性が劣化し易いという問題があった。
【0004】特に、強電界を印加するアバランシェフォ
トダイオードでは、拡散によって形成されるpn接合界
面エッジでのブレークダウンを防ぐためにイオン注入に
よるガードリングの形成を行っている。しかしながら、
イオン注入とイオン活性化のための高温熱処理を行って
いるため、イオン注入と高温熱処理の際に結晶にダメー
ジを与え易く、素子特性が劣化し易かった。
トダイオードでは、拡散によって形成されるpn接合界
面エッジでのブレークダウンを防ぐためにイオン注入に
よるガードリングの形成を行っている。しかしながら、
イオン注入とイオン活性化のための高温熱処理を行って
いるため、イオン注入と高温熱処理の際に結晶にダメー
ジを与え易く、素子特性が劣化し易かった。
【0005】また、その他の半導体装置においても、こ
のようなpn接合界面の曲率の小さなエッジにおける電
気力線の集中を低減することが、信頼性向上のために必
要であった。そこで本発明は、イオン注入によるガード
リングの形成を行なわないで、拡散によって形成される
pn接合界面エッジでの電気力線の集中を防止してブレ
ークダウンを起こり難くすることができ、素子特性を向
上させることができる半導体装置の製造方法を提供する
ことを目的とする。
のようなpn接合界面の曲率の小さなエッジにおける電
気力線の集中を低減することが、信頼性向上のために必
要であった。そこで本発明は、イオン注入によるガード
リングの形成を行なわないで、拡散によって形成される
pn接合界面エッジでの電気力線の集中を防止してブレ
ークダウンを起こり難くすることができ、素子特性を向
上させることができる半導体装置の製造方法を提供する
ことを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明による半導体装置
の製造方法は上記目的達成のため、InP結晶層上に膜
厚の厚い部分と薄い部分を有するInGaAs結晶層を
形成する工程と、次いで、ドーパント雰囲気中で熱処理
することにより、該InGaAs結晶層を介して該In
P結晶層内にドーパントを拡散させて拡散層を形成する
工程とを含むものである。
の製造方法は上記目的達成のため、InP結晶層上に膜
厚の厚い部分と薄い部分を有するInGaAs結晶層を
形成する工程と、次いで、ドーパント雰囲気中で熱処理
することにより、該InGaAs結晶層を介して該In
P結晶層内にドーパントを拡散させて拡散層を形成する
工程とを含むものである。
【0007】本発明においては、前記InGaAs結晶
層をドーパントを拡散する領域において中心部が薄く周
辺部が厚くなるように形成するようにしてもよい。
層をドーパントを拡散する領域において中心部が薄く周
辺部が厚くなるように形成するようにしてもよい。
【0008】
【作用】図1は本発明の原理説明図である。図1におい
て、Aに示す矢印はドーパントの流れを示しており、こ
のドーパントガスが結晶中に取り込まれてInP結晶層
1とは異なる導電型の拡散層2が形成される。3はIn
P結晶層1と拡散層2間に形成されたpn接合であり、
4は開口部5を有するドーパントを遮断するためのSi
N等からなるマスク層である。6は下地InP結晶層1
へのドーパントの拡散量を適宜調節するために、ここで
はドーパントを拡散する領域において中心部が薄く周辺
部が厚くなるように形成されたInGaAs結晶層であ
る。なお、InP結晶層1の導電型がn型の場合はドー
パントとしてはZn、Cd等のp型不純物を用いること
ができ、またInP結晶層1の導電型がp型の場合はド
ーパントとしてはSi、S、Sn等のn型不純物を用い
ることができる。
て、Aに示す矢印はドーパントの流れを示しており、こ
のドーパントガスが結晶中に取り込まれてInP結晶層
1とは異なる導電型の拡散層2が形成される。3はIn
P結晶層1と拡散層2間に形成されたpn接合であり、
4は開口部5を有するドーパントを遮断するためのSi
N等からなるマスク層である。6は下地InP結晶層1
へのドーパントの拡散量を適宜調節するために、ここで
はドーパントを拡散する領域において中心部が薄く周辺
部が厚くなるように形成されたInGaAs結晶層であ
る。なお、InP結晶層1の導電型がn型の場合はドー
パントとしてはZn、Cd等のp型不純物を用いること
ができ、またInP結晶層1の導電型がp型の場合はド
ーパントとしてはSi、S、Sn等のn型不純物を用い
ることができる。
【0009】本発明では、図1に示すように、InP結
晶層1上に下地InP結晶層1へのドーパントの拡散量
を適宜調節するInGaAs結晶層6をドーパントを拡
散する領域において中心部が薄く周辺部が厚くなるよう
に形成し、InGaAs結晶層6上にドーパントを遮断
する開口部5を有するマスク層4を形成した後、開口部
5内のInGaAs結晶層6上からドーパントの拡散を
行っている。InGaAs結晶層6中のドーパントの拡
散速度は、InP結晶層1中の拡散速度に比べて4〜5
倍遅い。このため、図1に示すように、InGaAs結
晶層6に膜厚分布をつけ、ここではドーパントを拡散す
る領域において周辺部を厚く中心部を薄くすることによ
って、中心部よりも周辺部の拡散量を減らすことがで
き、周辺部の拡散を浅くすることができる。このため、
拡散深さを、中心部から周辺部に向かって徐々に薄くす
ることができ、その結果、従来の開口部内から直接In
P結晶層中に拡散させる場合よりもpn接合3界面の曲
率半径を大きくすることができる。従って、拡散によっ
て形成されるpn接合界面エッジでの電気力線の集中を
緩和してブレークダウンを起こり難くすることができ
る。
晶層1上に下地InP結晶層1へのドーパントの拡散量
を適宜調節するInGaAs結晶層6をドーパントを拡
散する領域において中心部が薄く周辺部が厚くなるよう
に形成し、InGaAs結晶層6上にドーパントを遮断
する開口部5を有するマスク層4を形成した後、開口部
5内のInGaAs結晶層6上からドーパントの拡散を
行っている。InGaAs結晶層6中のドーパントの拡
散速度は、InP結晶層1中の拡散速度に比べて4〜5
倍遅い。このため、図1に示すように、InGaAs結
晶層6に膜厚分布をつけ、ここではドーパントを拡散す
る領域において周辺部を厚く中心部を薄くすることによ
って、中心部よりも周辺部の拡散量を減らすことがで
き、周辺部の拡散を浅くすることができる。このため、
拡散深さを、中心部から周辺部に向かって徐々に薄くす
ることができ、その結果、従来の開口部内から直接In
P結晶層中に拡散させる場合よりもpn接合3界面の曲
率半径を大きくすることができる。従って、拡散によっ
て形成されるpn接合界面エッジでの電気力線の集中を
緩和してブレークダウンを起こり難くすることができ
る。
【0010】
【実施例】以下、本発明を図面に基づいて説明する。図
2は本発明の一実施例に則した半導体装置の製造方法を
説明する図である。図2において、図1と同一符号は同
一または相当部分を示す。次に、その半導体装置の製造
方法について説明する。ここでは主にn−InP結晶層
1内にp−InP拡散層2を形成する工程について具体
的に説明する。
2は本発明の一実施例に則した半導体装置の製造方法を
説明する図である。図2において、図1と同一符号は同
一または相当部分を示す。次に、その半導体装置の製造
方法について説明する。ここでは主にn−InP結晶層
1内にp−InP拡散層2を形成する工程について具体
的に説明する。
【0011】まず、図2(a)に示すように、CVD法
等によりInP結晶層1上にSi3 N4 を膜厚0.1μm程
度で堆積した後、RIE等によりSi3 N4 膜をエッチ
ングしてInP結晶層1が露出された開口部5を有する
マスク層4を形成する。次いで、MOVPE法等により
開口部5内のInP結晶層1上にInGaAsを選択成
長させてInGaAs結晶層6を形成する。この時、ド
ーパントを拡散する領域において中心部が薄く周辺部が
厚くなるようにInGaAs結晶層6が形成される。
等によりInP結晶層1上にSi3 N4 を膜厚0.1μm程
度で堆積した後、RIE等によりSi3 N4 膜をエッチ
ングしてInP結晶層1が露出された開口部5を有する
マスク層4を形成する。次いで、MOVPE法等により
開口部5内のInP結晶層1上にInGaAsを選択成
長させてInGaAs結晶層6を形成する。この時、ド
ーパントを拡散する領域において中心部が薄く周辺部が
厚くなるようにInGaAs結晶層6が形成される。
【0012】そして、Cd(P型)のドーパント雰囲気
中で熱処理することにより、InGaAs結晶層6を介
してInP結晶層1内にCd(P型)ドーパントを拡散
させて拡散層2を形成することにより、図2(b)に示
すようなpn接合3を得ることができる。このように、
本実施例では、InP結晶層1上にドーパントを拡散す
る領域において中心部が薄く周辺部が厚くなるようにI
nGaAs結晶層6を形成し、このInGaAs結晶層
6を介してInP結晶層1内にドーパントを拡散させて
拡散層2を形成したため、中心部よりも周辺部の拡散量
を減らすことができ、周辺部の拡散を浅くすることがで
きる。このため、拡散層2の拡散深さを中心から周辺に
向かって徐々に薄くすることができるため、従来の開口
部内から直接InP結晶層中に拡散させる場合よりもp
n接合3界面の曲率半径を大きくすることができる。従
って、pn接合3界面エッジでの電気力線の集中を防止
してブレークダウンを起こり難くすることができ、素子
特性を向上させることができる。そして、特に高電界を
印加するようなアバランシェフォトダイオードの性能向
上に寄与するところが大きい。
中で熱処理することにより、InGaAs結晶層6を介
してInP結晶層1内にCd(P型)ドーパントを拡散
させて拡散層2を形成することにより、図2(b)に示
すようなpn接合3を得ることができる。このように、
本実施例では、InP結晶層1上にドーパントを拡散す
る領域において中心部が薄く周辺部が厚くなるようにI
nGaAs結晶層6を形成し、このInGaAs結晶層
6を介してInP結晶層1内にドーパントを拡散させて
拡散層2を形成したため、中心部よりも周辺部の拡散量
を減らすことができ、周辺部の拡散を浅くすることがで
きる。このため、拡散層2の拡散深さを中心から周辺に
向かって徐々に薄くすることができるため、従来の開口
部内から直接InP結晶層中に拡散させる場合よりもp
n接合3界面の曲率半径を大きくすることができる。従
って、pn接合3界面エッジでの電気力線の集中を防止
してブレークダウンを起こり難くすることができ、素子
特性を向上させることができる。そして、特に高電界を
印加するようなアバランシェフォトダイオードの性能向
上に寄与するところが大きい。
【0013】なお、上記実施例では、マスク層4の開口
部5内のInP結晶層1上にMOVPE法によりInG
aAsを選択成長させることにより、ドーパントを拡散
する領域において中心部が薄く周辺部が厚くなるように
InGaAs結晶層6を形成する場合について説明した
が、本発明はこれに限定させるものではなく、例えば図
3に示すように、InP結晶層1上にInGaAs結晶
層6を形成し、InGaAs結晶層6上に開口部5を有
するSi3 N4 からるマスク層4を形成し、開口部5を
覆うようにレジストを塗布し、露光、現像によりレジス
トをパターニングしてマスク層4の開口部5幅よりも小
さい幅の開口部11を有するレジストマスク12を形成した
後、このレジストマスク12をマスクとして開口部11内の
InP結晶層1を部分的にエッチングして、ドーパント
を拡散する領域において中心部が薄く周辺部が厚くなる
ようにInGaAs結晶層6を加工してもよい。
部5内のInP結晶層1上にMOVPE法によりInG
aAsを選択成長させることにより、ドーパントを拡散
する領域において中心部が薄く周辺部が厚くなるように
InGaAs結晶層6を形成する場合について説明した
が、本発明はこれに限定させるものではなく、例えば図
3に示すように、InP結晶層1上にInGaAs結晶
層6を形成し、InGaAs結晶層6上に開口部5を有
するSi3 N4 からるマスク層4を形成し、開口部5を
覆うようにレジストを塗布し、露光、現像によりレジス
トをパターニングしてマスク層4の開口部5幅よりも小
さい幅の開口部11を有するレジストマスク12を形成した
後、このレジストマスク12をマスクとして開口部11内の
InP結晶層1を部分的にエッチングして、ドーパント
を拡散する領域において中心部が薄く周辺部が厚くなる
ようにInGaAs結晶層6を加工してもよい。
【0014】また、上記各実施例では、ドーパントを拡
散する領域において中心部が薄く周辺部が厚くなるよう
にInGaAs結晶層6を形成することにより、pn接
合3界面の曲率半径を大きくする場合について説明した
が、本発明はこれに限定されるものではなく、図4に示
すように、ドーパントを拡散する領域において中心部が
厚く周辺部が薄くなるようにInGaAs結晶層6を形
成しても従来よりもpn接合界面の曲率半径を大きくす
ることができる。
散する領域において中心部が薄く周辺部が厚くなるよう
にInGaAs結晶層6を形成することにより、pn接
合3界面の曲率半径を大きくする場合について説明した
が、本発明はこれに限定されるものではなく、図4に示
すように、ドーパントを拡散する領域において中心部が
厚く周辺部が薄くなるようにInGaAs結晶層6を形
成しても従来よりもpn接合界面の曲率半径を大きくす
ることができる。
【0015】
【発明の効果】本発明によれば、拡散によって形成され
るpn接合界面エッジでの電気力線の集中を防止してブ
レークダウンを起こり難くすることができ、素子特性を
向上させることができるという効果がある。
るpn接合界面エッジでの電気力線の集中を防止してブ
レークダウンを起こり難くすることができ、素子特性を
向上させることができるという効果がある。
【図1】本発明の原理説明図である。
【図2】本発明の一実施例に則した半導体装置の製造方
法を説明する図である。
法を説明する図である。
【図3】本発明に適用できる半導体装置の製造方法を説
明する図である。
明する図である。
【図4】本発明に適用できる半導体装置の製造方法を説
明する図である。
明する図である。
【図5】従来例の半導体装置の製造方法を説明する図で
ある。
ある。
【図6】従来例の課題を説明する図である。
1 InP結晶層 2 拡散層 3 pn接合 4 マスク層 5 開口部 6 InGaAs結晶層 11 開口部 12 レジストマスク
Claims (2)
- 【請求項1】InP結晶層(1)上に膜厚の厚い部分と
薄い部分を有するInGaAs結晶層(6)を形成する
工程と、 次いで、ドーパント用不純物雰囲気中で熱処理すること
により、該InGaAs結晶層(6)を介して該InP
結晶層(1)内にドーパントを拡散させて拡散層(2)
を形成する工程とを含むことを特徴とする半導体装置の
製造方法。 - 【請求項2】前記InGaAs結晶層(6)をドーパン
トを拡散する領域において中心部が薄く周辺部が厚くな
るように形成することを特徴とする請求項1記載の半導
体装置の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3208300A JPH0547692A (ja) | 1991-08-20 | 1991-08-20 | 半導体装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3208300A JPH0547692A (ja) | 1991-08-20 | 1991-08-20 | 半導体装置の製造方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0547692A true JPH0547692A (ja) | 1993-02-26 |
Family
ID=16553971
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP3208300A Withdrawn JPH0547692A (ja) | 1991-08-20 | 1991-08-20 | 半導体装置の製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0547692A (ja) |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2011060855A (ja) * | 2009-09-07 | 2011-03-24 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 受光素子及びエピタキシャルウェハ |
JP2011155291A (ja) * | 2011-04-01 | 2011-08-11 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 気体モニタリング装置、燃焼状態モニタリング装置、経年変化モニタリング装置、および不純物濃度モニタリング装置 |
JP2011193024A (ja) * | 2008-02-01 | 2011-09-29 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 受光素子、受光素子アレイおよびそれらの製造方法 |
JP2014064009A (ja) * | 2013-10-15 | 2014-04-10 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 受光素子及びエピタキシャルウェハ |
US8866199B2 (en) | 2009-09-07 | 2014-10-21 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Group III-V compound semiconductor photo detector, method of fabricating group III-V compound semiconductor photo detector, photo detector, and epitaxial wafer |
EP3900053A4 (en) * | 2018-12-19 | 2022-09-28 | National Research Council of Canada | METHOD OF MAKING AN AVALANCHE PHOTODIODE USING SINGLE DIFFUSION |
-
1991
- 1991-08-20 JP JP3208300A patent/JPH0547692A/ja not_active Withdrawn
Cited By (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2011193024A (ja) * | 2008-02-01 | 2011-09-29 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 受光素子、受光素子アレイおよびそれらの製造方法 |
US8729527B2 (en) | 2008-02-01 | 2014-05-20 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Light-receiving element, light-receiving element array, method for manufacturing light-receiving element and method for manufacturing light-receiving element array |
JP2011060855A (ja) * | 2009-09-07 | 2011-03-24 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 受光素子及びエピタキシャルウェハ |
US8866199B2 (en) | 2009-09-07 | 2014-10-21 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Group III-V compound semiconductor photo detector, method of fabricating group III-V compound semiconductor photo detector, photo detector, and epitaxial wafer |
US9159853B2 (en) | 2009-09-07 | 2015-10-13 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Group III-V compound semiconductor photo detector, method of fabricating group III-V compound semiconductor photo detector, photo detector, and epitaxial wafer |
JP2011155291A (ja) * | 2011-04-01 | 2011-08-11 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 気体モニタリング装置、燃焼状態モニタリング装置、経年変化モニタリング装置、および不純物濃度モニタリング装置 |
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US11837681B2 (en) | 2018-12-19 | 2023-12-05 | National Research Council Of Canada | Method of fabricating an avalanche photodiode employing single diffusion |
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