JPH07321371A - Method for forming light receiving and emitting diode - Google Patents

Method for forming light receiving and emitting diode

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JPH07321371A
JPH07321371A JP11572794A JP11572794A JPH07321371A JP H07321371 A JPH07321371 A JP H07321371A JP 11572794 A JP11572794 A JP 11572794A JP 11572794 A JP11572794 A JP 11572794A JP H07321371 A JPH07321371 A JP H07321371A
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光彦 荻原
Yukio Nakamura
幸夫 中村
Masumi Yanaka
真澄 谷中
Takaatsu Shimizu
孝篤 清水
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Abstract

PURPOSE:To form a shallow pn junction and at the same time to form the Zn diffusion region of high concentration in the whole surface of a p-type diffusion layer. CONSTITUTION:An Al2O3 diffusion mask 16 is formed. on an n-GaAsP substrate 14. Next, a diffusion source film 10 comprising the mixed film of ZnO and SiO2 or a ZnO film is formed on a backing 14 exposed through the diffusion window 16a of the mask 16. Next, an AlN annealing cap film 20 is formed on the diffusion source film 10 and the surface 14a of the substrate 14, which is located on the opposite side to the film 10. After that, the substrate 14 is held and heated in the atmosphere of a nitrogen gas to diffuse Zn contained in the diffusion source film into the substrate 14, thereby forming a p-type diffusion layer 22.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は、受光及び発光の双方
の機能を合わせ持つ受発光ダイオードの形成方法、特に
その受発光に寄与するp型拡散層の形成方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for forming a light emitting / receiving diode having both light receiving and light emitting functions, and more particularly to a method for forming a p-type diffusion layer contributing to the light receiving / light emitting.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来より、コスト低減及び小型化を目的
として、LED(Light Emitting Diode)を静電潜像形
成用露光光源及び画像読取り用イメージセンサの双方に
利用する印刷・読取一体型の装置が提案されている。一
般的なLEDの作成では、基板上に拡散窓を有する拡散
マスクを形成し、この拡散窓を介し不純物を拡散させて
pn接合を形成する。この際、拡散窓内側のほぼ全面に
わたって深いpn接合が形成され、また不純物のサイド
拡散によって、拡散窓外側の窓周縁部分の狭い領域に浅
いpn接合が形成される。印刷・読取一体型の装置は、
深いpn接合は主に発光に寄与し浅いpn接合は主に受
光に寄与することに着目して、LEDを露光光源及びイ
メージセンサの双方に利用するものである。
2. Description of the Related Art Conventionally, for the purpose of cost reduction and size reduction, a printing / reading integrated type device using an LED (Light Emitting Diode) as both an exposure light source for electrostatic latent image formation and an image sensor for image reading. Is proposed. In the production of a general LED, a diffusion mask having a diffusion window is formed on a substrate, and impurities are diffused through the diffusion window to form a pn junction. At this time, a deep pn junction is formed over almost the entire inside of the diffusion window, and a shallow pn junction is formed in a narrow region at the window peripheral portion outside the diffusion window by side diffusion of impurities. The integrated printing / reading device
Focusing on the fact that the deep pn junction mainly contributes to light emission and the shallow pn junction mainly contributes to light reception, the LED is used as both an exposure light source and an image sensor.

【0003】一方、LEDの発光出力は深いpn接合の
深さ(不純物の拡散深さ)と密接に関わりあっているこ
とが知られている。LED発光出力は、深いpn接合の
深さの増加とともに増加し、ある深さで最大となり、そ
れより深い深さになると緩やかに減少する。このような
点に着目して、従来一般には、深いpn接合の深さをほ
ぼ3〜7μmとすることによって、発光出力強度を大き
くしている。
On the other hand, it is known that the light emission output of an LED is closely related to the depth of a deep pn junction (diffusion depth of impurities). The LED light output increases with increasing depth of the deep pn junction, reaches a maximum at a certain depth, and gradually decreases at a deeper depth. Focusing on such a point, in general, the emission output intensity is generally increased by setting the depth of the deep pn junction to approximately 3 to 7 μm.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】これに対し浅いpn接
合は、読取り装置で一般的に用いられる緑色の光に対し
受光感度が高く、従って受光感度を高めるためには浅い
pn接合の面積を広くすることが望まれる。しかしなが
ら従来の発光素子として用いられているLEDにおいて
は、浅いpn接合は、拡散窓の外側の周辺部分に横方向
(基板面に沿う方向)の拡散によって形成されるのみで
あり、従って浅いpn接合の面積は極めて狭くなる。
On the other hand, the shallow pn junction has a high photosensitivity to the green light generally used in the reader, and therefore the area of the shallow pn junction is wide in order to enhance the photosensitivity. It is desired to do. However, in the LED used as the conventional light emitting element, the shallow pn junction is formed only by lateral diffusion (direction along the substrate surface) in the peripheral portion outside the diffusion window, and thus the shallow pn junction is formed. The area of is extremely small.

【0005】そこで受発光に寄与するp型拡散層を備え
る受発光ダイオード(受光素子としても機能するLE
D)において、このp型拡散層の全面にわたって浅いp
n接合を形成するようにした受発光ダイオードが、この
出願人に係る特願平5−210074号に提案されてい
る。この受発光ダイオードでは、浅いpn接合をp型拡
散層の全面にわたって形成することにより受光感度を高
め、かつ、p型拡散層の不純物濃度を高めることにより
発光出力強度を高める。
Therefore, a light emitting / receiving diode (LE that also functions as a light receiving element) is provided with a p-type diffusion layer that contributes to light reception and emission.
In D), a shallow p is formed over the entire surface of this p-type diffusion layer.
A light emitting and receiving diode in which an n-junction is formed is proposed in Japanese Patent Application No. 5-210074 of the same applicant. In this light receiving and emitting diode, a shallow pn junction is formed over the entire surface of the p-type diffusion layer to enhance the light-receiving sensitivity, and the impurity concentration of the p-type diffusion layer is increased to enhance the emission output intensity.

【0006】しかしながら従来は封管法により不純物拡
散を行なっており、この封管法では、浅いpn接合の形
成領域全体にわたって、高濃度の不純物拡散を行なうこ
とが困難であった。
However, conventionally, the impurity diffusion is performed by the sealed tube method, and with this sealed method, it is difficult to diffuse the high concentration impurity over the entire region where the shallow pn junction is formed.

【0007】この発明の目的は、受発光に寄与するp型
拡散層の全面にわたって浅いpn接合を有し、かつ、こ
のp型拡散層の全面にわたって高濃度の不純物拡散領域
を有する受発光ダイオードの形成に適した方法を提供す
ることにある。
An object of the present invention is to provide a light receiving and emitting diode having a shallow pn junction over the entire surface of a p-type diffusion layer that contributes to light reception and emission, and having a high-concentration impurity diffusion region over the entire surface of the p-type diffusion layer. It is to provide a method suitable for formation.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】この目的を達成するた
め、この発明の受発光ダイオードの形成方法は、n型化
合物半導体から成る下地にZnを選択的に熱拡散して受
発光ダイオードの受発光に寄与するp型拡散層を形成す
るに当り、Znを含む拡散ソース膜を、拡散予定領域の
下地に対し選択的にZnの熱拡散可能に、下地上に形成
する工程と、アニーリングキャップ膜を、拡散ソース膜
上に形成する工程と、アニーリングキャップ膜の形成
後、拡散ソース膜が含むZnを、拡散予定領域の下地に
熱拡散させて受発光ダイオードの受発光に寄与するp型
拡散層を形成する工程とを含んで成ることを特徴とす
る。
In order to achieve this object, a method of forming a light emitting / receiving diode according to the present invention is a method of forming a light receiving / emitting diode by selectively thermally diffusing Zn on an underlayer made of an n-type compound semiconductor. In forming the p-type diffusion layer that contributes to the diffusion of Zn, a diffusion source film containing Zn is formed on the base so that Zn can be thermally diffused selectively with respect to the base of the planned diffusion region, and an annealing cap film is formed. The step of forming on the diffusion source film, and after forming the annealing cap film, a p-type diffusion layer that contributes to light reception and emission of the light receiving and emitting diode by thermally diffusing Zn contained in the diffusion source film into the base of the diffusion planned region is formed. And a forming step.

【0009】[0009]

【作用】このような形成方法によれば、下地上に拡散ソ
ース膜を形成し、さらにこの拡散ソース膜上にアニーリ
ングキャップ膜を形成し、然る後、拡散ソース膜が含む
Znを拡散予定領域(受発光に寄与するp型拡散層を形
成する予定の領域)の下地中へと選択的に熱拡散させ
る。アニーリングキャップ膜は、拡散ソース膜から蒸発
したZnが、下地を保持している雰囲気中へと逃散する
のを防ぐ。
According to such a forming method, the diffusion source film is formed on the underlayer, the annealing cap film is further formed on the diffusion source film, and then Zn contained in the diffusion source film is to be diffused. Heat is selectively diffused into the underlayer of (the region where a p-type diffusion layer that contributes to light reception and emission is to be formed). The annealing cap film prevents Zn evaporated from the diffusion source film from escaping into the atmosphere holding the base.

【0010】このように拡散ソース膜から下地へZnを
拡散させ、かつ、アニーリングキャップ膜によりZnの
逃散を防止するので、拡散予定領域の全面にわたって、
浅いpn接合を形成しかつZn濃度を高濃度にすること
ができる。
As described above, since Zn is diffused from the diffusion source film to the base and the Zn is prevented from escaping by the annealing cap film, the entire surface of the diffusion planned region is covered.
A shallow pn junction can be formed and the Zn concentration can be made high.

【0011】[0011]

【実施例】以下、図面を参照し、発明の実施例につき説
明する。尚、図面は発明が理解できる程度に概略的に示
してあるにすぎず、従って発明を図示例に限定するもの
ではない。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. It should be noted that the drawings are merely schematic representations so that the invention can be understood, and therefore the invention is not limited to the illustrated examples.

【0012】図1〜図3はこの発明の第一実施例の主要
な工程を段階的に示す断面図である。
1 to 3 are sectional views showing step by step the main steps of the first embodiment of the present invention.

【0013】(第一の工程)まず、n型半導体から成る
下地14を用意し、Znを構成元素として含む拡散ソー
ス膜10を、拡散予定領域12の下地14に対し選択的
にZnの熱拡散可能に、下地14上に形成する。拡散予
定領域は、受発光ダイオードの受発光に寄与するp型拡
散層を形成する予定の領域である。
(First Step) First, an underlayer 14 made of an n-type semiconductor is prepared, and a diffusion source film 10 containing Zn as a constituent element is selectively subjected to thermal diffusion of Zn with respect to the underlayer 14 in a predetermined diffusion region 12. It is formed on the base 14 as much as possible. The planned diffusion region is a region where a p-type diffusion layer that contributes to light reception and emission of the light emitting and receiving diode is to be formed.

【0014】この実施例では、下地14としてn−Ga
Asx1-x エピタキシャル基板を用意する(図1
(A))。そして、良く知られている標準的な方法で、
下地14に対し成膜前の洗浄及び前処理を施す。洗浄液
としては、有機溶剤及び酸を用いれば良い。受発光ダイ
オードの発光波長は、組成比xにより制御でき、例えば
x=0.1とすれば発光波長を740nmとすることが
できる。直接遷移型の発光を得るためには、x≦0.4
とするのが良い。
In this embodiment, as the base 14, n-Ga is used.
Prepare an As x P 1-x epitaxial substrate (Fig. 1
(A)). And in a well-known standard way,
The underlayer 14 is subjected to cleaning and pretreatment before film formation. An organic solvent and an acid may be used as the cleaning liquid. The emission wavelength of the light emitting / receiving diode can be controlled by the composition ratio x. For example, if x = 0.1, the emission wavelength can be 740 nm. In order to obtain direct transition type light emission, x ≦ 0.4
It is good to

【0015】次いで、拡散防止膜16を、下地14上に
形成する(図1(B))。ここでは、拡散防止膜16と
してAl23 膜を、スパッタ法により、下地14上に
下地14全面にわたって形成する。この形成では、スパ
ッタ法において通常行なわれる如く、下地14の予備加
熱、ターゲットのプレスパッタ及び本スパッタを行な
う。
Next, the diffusion prevention film 16 is formed on the base 14 (FIG. 1B). Here, an Al 2 O 3 film is formed as the diffusion prevention film 16 on the base 14 over the entire surface of the base 14 by the sputtering method. In this formation, preheating of the underlayer 14, pre-sputtering of the target, and main sputtering are performed, as is usually done in the sputtering method.

【0016】拡散防止膜16を介しZnの選択拡散を行
なうという目的から明らかなように、拡散防止膜16の
膜厚は、Znが拡散防止膜16を透過して下地14に達
するということが起こらないような膜厚に、設定され
る。このような膜厚は拡散条件によっても異なるが、こ
こでは膜厚2000Å程度の拡散防止膜16を形成す
る。拡散防止膜16のそのほかの成膜条件は、使用する
スパッタ装置により最適な条件が異なるのでその詳細な
説明は省略する。
As is clear from the purpose of selectively diffusing Zn through the diffusion prevention film 16, the diffusion prevention film 16 has a thickness such that Zn permeates the diffusion prevention film 16 and reaches the base 14. The film thickness is set so as not to exist. Although such a film thickness varies depending on the diffusion conditions, the diffusion prevention film 16 having a film thickness of about 2000Å is formed here. Optimum other film forming conditions of the diffusion prevention film 16 differ depending on the sputtering apparatus used, and therefore detailed description thereof will be omitted.

【0017】Al23 拡散防止膜16の熱膨張係数と
n−GaAsP下地14の熱膨張係数との差は小さく、
従ってこれら拡散防止膜16及び下地14を加熱した際
にこれらの間に生じる熱応力は小さくなる。従ってAl
23 拡散防止膜16及びn−GaAsP下地14を用
いることにより、熱応力に起因する拡散防止膜16及び
下地14の歪みを減少させることができる。
The difference between the coefficient of thermal expansion of the Al 2 O 3 diffusion prevention film 16 and the coefficient of thermal expansion of the n-GaAsP underlayer 14 is small,
Therefore, when the diffusion prevention film 16 and the base 14 are heated, the thermal stress generated between them becomes small. Therefore Al
By using the 2 O 3 diffusion prevention film 16 and the n-GaAsP underlayer 14, the strain of the diffusion prevention film 16 and the underlayer 14 due to thermal stress can be reduced.

【0018】また下地14のGaが拡散防止膜16中へ
と拡散すると、下地14に空孔を生じ、この空孔の発生
に起因してZnが横方向(基板面に沿う方向)に異常拡
散することが知られている。しかしn−GaAsP下地
14の構成元素GaはAl23 拡散防止膜16へ拡散
しにくいので、Al23 拡散防止膜16は、横方向の
異常拡散を防止するのに適している。Al23 膜を拡
散防止膜16に使用して選択拡散を行なう場合には、拡
散深さとサイド拡散距離とはほぼ等しくなる。従ってこ
の実施例で作成した受発光ダイオードをアレイ状に配列
すると、受発光に寄与するp型拡散層の拡散深さは浅い
のでサイド拡散距離は短くなり、これがため受発光ダイ
オードの配列密度を高めることができる。
When Ga of the underlayer 14 diffuses into the diffusion preventive film 16, holes are formed in the underlayer 14, and Zn is abnormally diffused laterally (a direction along the substrate surface) due to the generation of the holes. Is known to do. However constituent elements Ga of n-GaAsP base 14 so hard to diffuse into the Al 2 O 3 diffusion preventing film 16, Al 2 O 3 diffusion preventing film 16 is suitable for preventing abnormal lateral diffusion. When the Al 2 O 3 film is used as the diffusion prevention film 16 to perform selective diffusion, the diffusion depth and the side diffusion distance are almost equal. Therefore, when the light emitting and receiving diodes prepared in this embodiment are arranged in an array, the side diffusion distance is shortened because the diffusion depth of the p-type diffusion layer that contributes to light reception and emission is shallow, which increases the array density of the light receiving and emitting diodes. be able to.

【0019】これに対し、従来のLEDで用いられてい
るSiO2 膜を拡散防止膜16とした場合、n−GaA
sP下地14の構成元素GaはSiO2 拡散防止膜16
中へ著しく拡散しやすく、従ってSiO2 拡散防止膜1
6を用いると、Znの横方向異常拡散によりサイド拡散
距離がAl23 拡散防止膜16よりも長くなる。また
SiO2 拡散防止膜16の熱膨張係数はn−GaAsP
下地14の1/10程度となり、従ってSiO2 拡散防
止膜16及びn−GaAsP下地14の熱膨張係数の差
は、Al23 拡散防止膜16及びn−GaAsP下地
14の熱膨張係数の差よりも大きくなる。その結果、S
iO2 拡散防止膜16はAl23 拡散防止膜16より
も熱応力に起因する歪みが大きくなる。このように、A
23拡散防止膜16は横方向の異常拡散防止及び熱
応力による歪みの低減に適している。
On the other hand, when the SiO 2 film used in the conventional LED is used as the diffusion prevention film 16, n-GaA
The constituent element Ga of the sP underlayer 14 is the SiO 2 diffusion prevention film 16
It is very easy to diffuse in, and therefore SiO 2 diffusion preventive film 1
When 6 is used, the side diffusion distance becomes longer than that of the Al 2 O 3 diffusion prevention film 16 due to the lateral abnormal diffusion of Zn. The thermal expansion coefficient of the SiO 2 diffusion prevention film 16 is n-GaAsP.
Since it is about 1/10 of that of the underlayer 14, the difference in thermal expansion coefficient between the SiO 2 diffusion prevention film 16 and the n-GaAsP underlayer 14 is the difference in thermal expansion coefficient between the Al 2 O 3 diffusion prevention film 16 and the n-GaAsP underlayer 14. Will be larger than. As a result, S
The iO 2 diffusion prevention film 16 has a larger strain due to thermal stress than the Al 2 O 3 diffusion prevention film 16. Thus, A
The l 2 O 3 diffusion preventing film 16 is suitable for preventing abnormal diffusion in the lateral direction and reducing strain due to thermal stress.

【0020】次いで、拡散予定領域12の下地14を露
出する拡散窓16aを、拡散防止膜16に形成する(図
1(C))。拡散窓16aの形成は、標準的なフォトリ
ソ及びエッチング工程により行なう。すなわち、拡散防
止膜16上にレジスト18を塗布し、このレジスト18
を露光及び現像して、窓18aをレジスト18に形成す
る。この窓18aを介し拡散予定領域12の拡散防止膜
16を露出させる。然る後、窓18aを介し拡散予定領
域12の拡散防止膜16をエッチングして、拡散窓16
aを拡散防止膜16に形成する。この拡散窓16aを介
し拡散予定領域12の下地14を露出させる。拡散防止
膜16のエッチングは、熱りん酸を用いたウエットエッ
チングにより行なえば良い。
Next, a diffusion window 16a exposing the underlying layer 14 of the diffusion planned region 12 is formed in the diffusion prevention film 16 (FIG. 1C). The diffusion window 16a is formed by standard photolithography and etching processes. That is, a resist 18 is applied on the diffusion prevention film 16 and the resist 18
Is exposed and developed to form the window 18a in the resist 18. The diffusion prevention film 16 in the planned diffusion region 12 is exposed through the window 18a. After that, the diffusion prevention film 16 in the planned diffusion region 12 is etched through the window 18a to form the diffusion window 16
a is formed on the diffusion prevention film 16. The base 14 of the planned diffusion region 12 is exposed through the diffusion window 16a. The diffusion prevention film 16 may be etched by wet etching using hot phosphoric acid.

【0021】次いで拡散防止膜16の拡散窓16aを介
して、拡散予定領域12の下地14上に拡散ソース膜1
0を形成し、これにより、拡散予定領域12の下地14
に対し選択的にZnの熱拡散可能に、拡散ソース膜10
を形成する(図2(A))。ここでは、拡散ソース膜1
0として、ZnO及びSiO2 の混合膜(以下、ZnO
−SiO2 膜)、又は、ZnO膜を形成する。この拡散
ソース膜10の膜厚は200Å以上とする。ZnO−S
iO2 膜及びZnO膜いずれの場合も、スパッタで形成
するのが好ましい。これは、スパッタによって形成する
と膜面内における膜厚の均一性及び組成の均一性を向上
できるからである。実験によれば、CVD法で形成する
よりもスパッタ法で形成した方が、膜厚及び組成の均一
性を高めることができることを確認できた。膜厚及び組
成の均一性を高めることにより、受発光に寄与するp型
拡散層におけるZn濃度の均一化を図れる。
Next, the diffusion source film 1 is formed on the underlayer 14 in the diffusion planned region 12 through the diffusion window 16a of the diffusion prevention film 16.
0 is formed, so that the base 14 of the diffusion planned region 12 is formed.
The diffusion source film 10 enables Zn to be thermally diffused selectively.
Are formed (FIG. 2 (A)). Here, the diffusion source film 1
0, a mixed film of ZnO and SiO 2 (hereinafter ZnO
-SiO 2 film), or to form a ZnO layer. The film thickness of the diffusion source film 10 is set to 200 Å or more. ZnO-S
Both of the iO 2 film and the ZnO film are preferably formed by sputtering. This is because if the film is formed by sputtering, the uniformity of the film thickness and the uniformity of the composition in the film surface can be improved. According to the experiment, it was confirmed that the film thickness and the composition uniformity can be improved by the sputtering method rather than the CVD method. By increasing the uniformity of the film thickness and composition, the Zn concentration in the p-type diffusion layer that contributes to light reception and emission can be made uniform.

【0022】スパッタで使用するターゲットは、ZnO
及びSiO2 の混合ターゲット、或は、ZnOターゲッ
トであるが、ZnO及びSiO2 の混合ターゲットにお
いてはZnOに対するSiO2 のモル濃度比の値を1以
下とする。これらターゲットを使用して形成したZnO
−SiO2 拡散ソース膜10或はZnO拡散ソース膜1
0は、高濃度にZnを含み従って受発光に寄与するp型
拡散層の拡散深さを浅くかつZn濃度を高めるのに適
す。これらターゲットを使用して形成したZnO−Si
2 或はZnO拡散ソース膜10によれば、受発光に寄
与するp型拡散層の拡散深さを浅くした場合でも例えば
2μm以下とした場合でも、このp型拡散層表面におけ
るZn濃度を高く例えば5×1019〜1021cm-3とす
ることができることを、実験的に確認できた。ZnOに
対するSiO2 のモル濃度比の値が1を越えるとp型拡
散層表面におけるZn濃度をこのように高くすることが
できない。
The target used in sputtering is ZnO.
And a mixed target of SiO 2 or a ZnO target, the value of the molar concentration ratio of SiO 2 to ZnO is 1 or less in the mixed target of ZnO and SiO 2 . ZnO formed using these targets
-SiO 2 diffusion source film 10 or ZnO diffusion source film 1
0 is suitable for reducing the diffusion depth of the p-type diffusion layer which contains Zn in a high concentration and therefore contributes to light reception and emission, and to increase the Zn concentration. ZnO-Si formed using these targets
According to the O 2 or ZnO diffusion source film 10, the Zn concentration on the surface of the p-type diffusion layer is high even when the diffusion depth of the p-type diffusion layer that contributes to light reception and emission is shallow, for example, 2 μm or less. For example, it was confirmed experimentally that it could be 5 × 10 19 to 10 21 cm −3 . If the molar concentration ratio of SiO 2 to ZnO exceeds 1, the Zn concentration on the surface of the p-type diffusion layer cannot be increased in this way.

【0023】ZnO−SiO2 或はZnO拡散ソース膜
10の膜厚を200Å以上とすれば、受発光に寄与する
p型拡散層表面における不純物濃度を所望の濃度例えば
5×1019〜1021cm-3程度とするのに必要充分なZ
nを供給する無限拡散ソースとして、拡散ソース膜10
を機能させることができる。但し、ZnO−SiO2
はZnO拡散ソース膜10の熱膨張係数はAl23
散防止膜16及びn−GaAsP下地14の熱膨張係数
と差が大きいので、拡散ソース膜10の膜厚を厚くしす
ぎると、熱応力によるAl23 拡散防止膜16及びn
−GaAsP下地14の歪みが大きくなる。従ってZn
O−SiO2 或はZnO拡散ソース膜10の膜厚をなる
べく薄くするのが好ましい。
If the thickness of the ZnO-SiO 2 or ZnO diffusion source film 10 is set to 200 Å or more, the impurity concentration on the surface of the p-type diffusion layer that contributes to light reception and emission is desired to be, for example, 5 × 10 19 to 10 21 cm. -Z which is necessary and sufficient to be about -3
The diffusion source film 10 is used as an infinite diffusion source for supplying n.
Can function. However, the coefficient of thermal expansion of the ZnO-SiO 2 or ZnO diffusion source film 10 has a large difference from the coefficient of thermal expansion of the Al 2 O 3 diffusion prevention film 16 and the n-GaAsP underlayer 14, so the thickness of the diffusion source film 10 should be set to If it is made too thick, the Al 2 O 3 diffusion preventive film 16 and n due to thermal stress and n
-The strain of the GaAsP underlayer 14 becomes large. Therefore Zn
It is preferable to make the thickness of the O—SiO 2 or ZnO diffusion source film 10 as thin as possible.

【0024】(第二の工程)次に、アニーリングキャッ
プ膜20を、拡散ソース膜10上に形成する。
(Second Step) Next, the annealing cap film 20 is formed on the diffusion source film 10.

【0025】この実施例では、アニーリングキャップ膜
20として膜厚1000Å程度のAlN膜を、拡散ソー
ス膜10上と拡散ソース膜10とは反対側の下地面14
a上とに形成する(図2(B))。
In this embodiment, an AlN film having a film thickness of about 1000Å is used as the annealing cap film 20, and the lower ground surface 14 on the diffusion source film 10 and on the side opposite to the diffusion source film 10 is formed.
It is formed on a and a (FIG. 2 (B)).

【0026】アニーリングキャップ膜20は、少なくと
もZnが透過或は拡散しにくい膜であれば良いが、さら
に好ましくはこれに加え下地14の構成元素ここではG
a、As及びPも透過或は拡散しにくい膜であるのが良
い。AlNアニーリングキャップ膜20は、Zn及び下
地14の構成元素Ga、As及びPが透過しにくい膜と
して優れている。Znが透過しにくければ、Znの熱拡
散の際に、下地14を保持している雰囲気中へ拡散ソー
ス膜10から蒸発したZnが逃散するのを、防止できる
ので、受発光に寄与するp型拡散層のZn濃度を高濃度
に形成するのに適している。また下地14の構成元素が
透過しにくければ、Znの熱拡散の際に、下地14を保
持している雰囲気中へ下地14の構成元素が逃散するの
を、防止できるので、下地14における欠陥の発生を防
止できる。
The annealing cap film 20 may be a film in which at least Zn is difficult to permeate or diffuse, but more preferably, in addition to this, the constituent element of the base 14 is G here.
It is preferable that a, As, and P are films that are difficult to permeate or diffuse. The AlN annealing cap film 20 is excellent as a film in which Zn and the constituent elements Ga, As and P of the underlayer 14 are less likely to permeate. If Zn is difficult to permeate, it is possible to prevent Zn evaporated from the diffusion source film 10 from escaping into the atmosphere holding the underlayer 14 during thermal diffusion of Zn. It is suitable for forming a high Zn concentration in the diffusion layer. If the constituent elements of the underlayer 14 are difficult to permeate, it is possible to prevent the constituent elements of the underlayer 14 from escaping into the atmosphere holding the underlayer 14 during thermal diffusion of Zn. Occurrence can be prevented.

【0027】またアニーリングキャップ膜20を、拡散
ソース膜10上にのみ形成しても良いが、下地14の構
成元素の逃散防止のため及び又は下地14の反りの低減
のためには、拡散ソース膜10上のみならず拡散ソース
膜10とは反対側の下地面14a上にも、アニーリング
キャップ膜20を形成するのが好ましい。
Although the annealing cap film 20 may be formed only on the diffusion source film 10, in order to prevent the constituent elements of the underlayer 14 from escaping and / or to reduce the warp of the underlayer 14, the diffusion source film is formed. It is preferable to form the annealing cap film 20 not only on 10 but also on the lower ground surface 14 a opposite to the diffusion source film 10.

【0028】(第三の工程)アニーリングキャップ膜2
0の形成後、拡散ソース膜10が含むZnを、拡散予定
領域12の下地14に熱拡散させて受発光ダイオードの
受発光に寄与するp型拡散層22を形成する。
(Third Step) Annealing Cap Film 2
After the formation of 0, Zn contained in the diffusion source film 10 is thermally diffused into the base 14 of the planned diffusion region 12 to form the p-type diffusion layer 22 that contributes to the light reception and emission of the light emitting and receiving diode.

【0029】この実施例では、下地14を、100%窒
素ガスの雰囲気中に大気圧下で保持し、そして下地14
をほぼ750〜850℃例えば750℃で、約20分の
間加熱する。これにより、拡散ソース膜10が含むZn
を拡散予定領域12の下地14に拡散し、約2μmの拡
散深さ(pn接合深さ)を有するp−GaAsP拡散層
22を得る(図2(C))。拡散ソース膜10と下地1
4との間に拡散防止膜16を介在させ、拡散防止膜16
の拡散窓16aを介し選択的に拡散予定領域12の下地
14を露出させているので、拡散予定領域12の下地1
4に選択的に、Znを拡散させ従ってp型拡散層22を
形成できる。このp型拡散層22の形成のためのZn拡
散は、アニーリングキャップ膜20及び拡散ソース膜1
0を用いた開管法によるZn拡散である。
In this example, the substrate 14 was held at atmospheric pressure in an atmosphere of 100% nitrogen gas, and the substrate 14 was
At about 750-850 ° C, for example 750 ° C, for about 20 minutes. Thereby, the Zn contained in the diffusion source film 10
Is diffused into the underlying layer 14 of the planned diffusion region 12 to obtain a p-GaAsP diffusion layer 22 having a diffusion depth (pn junction depth) of about 2 μm (FIG. 2 (C)). Diffusion source film 10 and base 1
4, the diffusion prevention film 16 is interposed between
Since the underlayer 14 of the planned diffusion area 12 is selectively exposed through the diffusion window 16a of FIG.
4, Zn can be diffused selectively to form the p-type diffusion layer 22. Zn diffusion for forming the p-type diffusion layer 22 is performed by the annealing cap film 20 and the diffusion source film 1.
Zn diffusion by the open tube method using 0.

【0030】然る後、AlNアニーリングキャップ膜2
0及びZnO−SiO2 拡散ソース膜10を、エッチン
グ除去する(図3(A))。AlNアニーリングキャッ
プ膜20の除去には熱りん酸を、またZnO−SiO2
の除去にはバッファードHFを用いれば良い。
After that, the AlN annealing cap film 2 is formed.
0 and the ZnO—SiO 2 diffusion source film 10 are removed by etching (FIG. 3A). Hot phosphoric acid was used to remove the AlN annealing cap film 20, and ZnO-SiO 2 was used.
Buffered HF may be used for the removal.

【0031】(第四の工程)次に、p型拡散層22と電
気接続する電極24及び下地14と電気接続する電極2
6を形成する。この実施例では、EB(Electron Beam
)蒸着法により、膜厚約2.5μmのAl膜をp型拡
散層22上に形成し、然る後、フォトリソ及びエッチン
グ工程により、このAl膜を電極形状に加工して、Al
電極24を形成する(図3(B))。Al電極24は拡
散防止膜16の拡散窓16aを介しp型拡散層22と電
気接続し、従って拡散防止膜16は層間絶縁膜を兼ね
る。
(Fourth Step) Next, the electrode 24 electrically connected to the p-type diffusion layer 22 and the electrode 2 electrically connected to the base 14.
6 is formed. In this embodiment, EB (Electron Beam
) An Al film having a film thickness of about 2.5 μm is formed on the p-type diffusion layer 22 by a vapor deposition method, and then the Al film is processed into an electrode shape by a photolithography and etching process to form an Al film.
The electrode 24 is formed (FIG. 3B). The Al electrode 24 is electrically connected to the p-type diffusion layer 22 through the diffusion window 16a of the diffusion prevention film 16, so that the diffusion prevention film 16 also serves as an interlayer insulating film.

【0032】次いでp型拡散層22とは反対側の下地面
14aを研磨する。然る後、EB蒸着法により、膜厚約
1000ÅのAu合金膜を下地面14a全面にわたって
形成し、このAu合金膜から成る電極26を得る。これ
らAl電極24及びAu合金電極26の良好なオーミッ
クコンタクトを得るために、電極形成後、約500℃で
シンターを行ない、受発光ダイオード28を完成する
(図3(C))。受発光ダイオード28は露光光源及び
イメージセンサの双方の機能を合わせ持つアレイを構成
するのに用いて好適であり、複数個の受発光ダイオード
28を例えば直線状に配列してアレイを構成すれば良
い。
Next, the lower ground surface 14a opposite to the p-type diffusion layer 22 is polished. After that, an Au alloy film having a film thickness of about 1000 Å is formed over the entire under surface 14a by the EB vapor deposition method, and the electrode 26 made of this Au alloy film is obtained. In order to obtain a good ohmic contact between the Al electrode 24 and the Au alloy electrode 26, after the electrodes are formed, sintering is performed at about 500 ° C. to complete the light emitting / receiving diode 28 (FIG. 3C). The light emitting / receiving diodes 28 are suitable for use in forming an array having both the functions of the exposure light source and the image sensor, and a plurality of light receiving / emitting diodes 28 may be arranged in a linear array to form an array. .

【0033】この実施例によれば、次のようなことを実
験的に確認できた。すなわち、p型拡散層22の拡散深
さを約2μm程度として浅いpn接合を形成した場合で
も、p型拡散層22表層における不純物濃度が、1020
〜1021cm-3程度の高濃度となるように、p型拡散層
22を形成できる。この結果、p型拡散層22とAl電
極24との間で良好なオーミックコンタクトが得られ、
このオーミックコンタクト抵抗を、10-3Ω・cm以下
の低抵抗、より典型的には10-5Ω・cmの低抵抗とす
ることができる。
According to this embodiment, the following can be confirmed experimentally. That is, even when a shallow pn junction is formed with the diffusion depth of the p-type diffusion layer 22 being about 2 μm, the impurity concentration in the surface layer of the p-type diffusion layer 22 is 10 20.
The p-type diffusion layer 22 can be formed to have a high concentration of about 10 21 cm −3 . As a result, good ohmic contact is obtained between the p-type diffusion layer 22 and the Al electrode 24,
This ohmic contact resistance can be as low as 10 −3 Ω · cm or less, more typically as low as 10 −5 Ω · cm.

【0034】しかもp型拡散層22表層における不純物
濃度を、p型拡散層22表層のほぼ全面にわたって、1
20〜1021cm-3程度の高濃度とすることができる。
Moreover, the impurity concentration in the surface layer of the p-type diffusion layer 22 is set to 1 over almost the entire surface layer of the p-type diffusion layer 22.
The concentration can be as high as 0 20 to 10 21 cm -3 .

【0035】図4は第一実施例で製造した受発光ダイオ
ード28のp型拡散層22における不純物濃度の分布
を、示す図である。同図にあっては、横軸に距離D[μ
m]及び縦軸に不純物濃度[cm-3]を取り、p型拡散
層22の深さ方向(p型拡散層22表面の法線方向)に
おいてp型拡散層22表面から距離Dだけ離れた位置で
の、p型拡散層22の不純物濃度を、示してある。この
不純物濃度は実験的に測定して得たものである。距離D
については図3(C)を参照されたい。
FIG. 4 is a diagram showing the distribution of the impurity concentration in the p-type diffusion layer 22 of the light emitting / receiving diode 28 manufactured in the first embodiment. In the figure, the horizontal axis indicates the distance D [μ
m] and the impurity concentration [cm −3 ] on the vertical axis, and the distance D from the surface of the p-type diffusion layer 22 in the depth direction of the p-type diffusion layer 22 (direction normal to the surface of the p-type diffusion layer 22). The impurity concentration of the p-type diffusion layer 22 at the position is shown. This impurity concentration is obtained by experimental measurement. Distance D
Please refer to FIG.

【0036】図5は上述した実施例で製造した受発光ダ
イオード28において測定して得た発光強度のニヤフィ
ールドパターンを示す図、図6は封管法による従来方法
で製造した受発光ダイオード28において測定して得た
発光強度のニヤフィールドパターンを示す図である。こ
れら図にあって、図イは発光ダイオード28の構成を示
す平面図、図イの下側の図ロは位置Xにおける相対発光
強度を示す図、図イの右側の図ハは位置Yにおける相対
発光強度を示す図である。位置X及びYはp型拡散層2
2表面に設定したX軸及びY軸上の位置であって、Y軸
を、p型拡散層22と電気接続する電極24に沿ってか
つ平面的に見て電極24と重ね合わせるように設定する
と共に、X軸を、Y軸と直交させかつ平面的に見て電極
24と重ね合わせないように設定している。
FIG. 5 is a diagram showing a near-field pattern of emission intensity obtained by measuring the light receiving and emitting diode 28 manufactured in the above-described embodiment, and FIG. 6 shows the light receiving and emitting diode 28 manufactured by the conventional method by the sealed tube method. It is a figure which shows the near field pattern of the light emission intensity obtained by measurement. In these figures, FIG. 1A is a plan view showing the configuration of the light emitting diode 28, FIG. 2B is a diagram showing the relative emission intensity at the position X, and FIG. It is a figure which shows luminescence intensity. Positions X and Y are p-type diffusion layer 2
2 Positions on the X-axis and Y-axis set on the surface, the Y-axis is set so as to overlap with the electrode 24 when viewed in plan along the electrode 24 electrically connected to the p-type diffusion layer 22. At the same time, the X axis is set to be orthogonal to the Y axis and not overlapped with the electrode 24 when seen in a plan view.

【0037】前述のようにp型拡散層22表層における
不純物濃度を、その全面にわたって高濃度とすることに
より、p型拡散層22のシート抵抗を下げることができ
るので、浅い拡散深さ例えば拡散深さを2μmとしても
電極24からの距離にほぼ無関係に、pn接合に均一に
キャリアが注入されp型拡散層22全面にわたってほぼ
均一の発光強度が得られる。
Since the sheet resistance of the p-type diffusion layer 22 can be lowered by making the impurity concentration in the surface layer of the p-type diffusion layer 22 high over the entire surface as described above, the shallow diffusion depth, for example, the diffusion depth. Even if the thickness is set to 2 μm, carriers are uniformly injected into the pn junction regardless of the distance from the electrode 24, and almost uniform emission intensity is obtained over the entire surface of the p-type diffusion layer 22.

【0038】これに対しp型拡散層22表層の不純物濃
度が低いと、浅いp型拡散層22のシート抵抗が高くな
るため電極24付近に電流が集中する。従って、図6に
も示すように、p型拡散層22全体にわたってほぼ均一
な実用上満足できる発光強度を得ることができず、その
結果、実用に適した発光機能を有する受発光ダイオード
28を得ることが難しくなる。
On the other hand, when the impurity concentration of the surface layer of the p-type diffusion layer 22 is low, the sheet resistance of the shallow p-type diffusion layer 22 becomes high, so that the current concentrates near the electrode 24. Therefore, as shown also in FIG. 6, it is not possible to obtain a practically satisfactory light emission intensity over the entire p-type diffusion layer 22, and as a result, a light emitting / receiving diode 28 having a light emitting function suitable for practical use is obtained. Becomes difficult.

【0039】図7は第一実施例の変形例の説明図であ
る。以下、第一実施例と相違する点につき説明し、第一
実施例と同様の点についてはその詳細な説明を省略す
る。
FIG. 7 is an explanatory view of a modification of the first embodiment. Hereinafter, differences from the first embodiment will be described, and detailed description of the same points as the first embodiment will be omitted.

【0040】この変形例では、拡散窓16aを形成する
までの工程は第一実施例と同様である。拡散窓16aを
形成したら、次いで、拡散防止膜16の拡散窓16aを
介して、拡散予定領域12の下地14上に順次に下地保
護膜30及び拡散ソース膜10を形成する(図7)。こ
こでは下地保護膜30を膜厚約100ÅのSiO2 膜と
し、拡散ソース膜10を膜厚約200Å以上のZn膜又
はZnO膜とする。
In this modification, the steps up to forming the diffusion window 16a are the same as in the first embodiment. After forming the diffusion window 16a, then, the base protection film 30 and the diffusion source film 10 are sequentially formed on the base 14 in the planned diffusion region 12 through the diffusion window 16a of the diffusion prevention film 16 (FIG. 7). Here, the base protective film 30 is a SiO 2 film having a film thickness of about 100 Å, and the diffusion source film 10 is a Zn film or a ZnO film having a film thickness of about 200 Å or more.

【0041】下地保護膜30は拡散ソース膜10と下地
14とが反応して下地14が損傷するのを防止するため
の保護膜であり、従ってSiO2 膜の以外の膜例えばZ
nを含まない酸化膜或は窒化膜を下地保護膜30として
用いても良い。第一実施例では、拡散ソース膜10を拡
散予定領域12の下地14と直接に接触させて形成した
が、拡散ソース膜10と下地14との反応性が高い場合
には、この変形例のように拡散ソース膜10と下地14
との間に下地保護膜30を介在させるのが好ましい。下
地保護膜30の膜厚は、拡散ソース膜10が含むZnを
下地14へ熱拡散させるのを妨げないように薄くするの
が好ましい。
The base protection film 30 is a protection film for preventing the diffusion source film 10 and the base 14 from reacting with each other and damaging the base 14. Therefore, a film other than the SiO 2 film, for example, Z.
An oxide film or a nitride film not containing n may be used as the base protective film 30. In the first embodiment, the diffusion source film 10 is formed by directly contacting the underlayer 14 of the planned diffusion region 12, but when the reactivity between the diffusion source film 10 and the underlayer 14 is high, this modification is similar. The diffusion source film 10 and the base 14
It is preferable to interpose the undercoat protection film 30 between and. It is preferable that the thickness of the base protective film 30 be thin so as not to prevent the Zn contained in the diffusion source film 10 from being thermally diffused into the base 14.

【0042】次いでアニーリングキャップ膜20及び能
動層22を形成し、然る後、アニーリングキャップ膜2
0、下地保護膜30及び拡散ソース膜10を除去する。
以後の工程は第一実施例と同様である。
Next, an annealing cap film 20 and an active layer 22 are formed, and after that, the annealing cap film 2 is formed.
0, the base protection film 30 and the diffusion source film 10 are removed.
The subsequent steps are the same as those in the first embodiment.

【0043】図8は第一実施例の他の変形例の説明図で
ある。この変形例では、拡散ソース膜10をZn膜とす
る。その他は、第一実施例と同様である。Zn拡散ソー
ス膜10も、p型拡散層22の拡散深さを浅くしかつZ
n濃度を高めるのに適している。
FIG. 8 is an explanatory view of another modification of the first embodiment. In this modification, the diffusion source film 10 is a Zn film. Others are the same as those in the first embodiment. The Zn diffusion source film 10 also reduces the diffusion depth of the p-type diffusion layer 22 and Z
Suitable for increasing the n concentration.

【0044】図9〜図11はこの発明の第二実施例の主
要な工程を段階的に示す断面図である。
9 to 11 are sectional views showing stepwise the main steps of the second embodiment of the present invention.

【0045】(第一の工程)まず、n型半導体から成る
下地14を用意し、Znを含む拡散ソース膜10を、拡
散予定領域12の下地14に対し選択的にZnの熱拡散
可能に、下地14上に形成する。
(First Step) First, an underlayer 14 made of an n-type semiconductor is prepared, and the diffusion source film 10 containing Zn is selectively diffusible with respect to the underlayer 14 in the planned diffusion region 12 by thermal diffusion of Zn. It is formed on the base 14.

【0046】この実施例では、下地14としてn−Ga
Asx1-x エピタキシャル基板を用意し、そして、良
く知られている標準的な方法で、下地14に対し成膜前
の洗浄及び前処理を施す。
In this embodiment, n-Ga is used as the base 14.
An As x P 1-x epitaxial substrate is prepared, and the underlayer 14 is subjected to cleaning and pretreatment before film formation by a well-known standard method.

【0047】次いで、拡散ソース膜10を、下地14上
に形成する(図9(A))。ここでは、ZnO−SiO
2 拡散ソース膜10を、スパッタ法により、下地14上
に下地14全面にわたって形成する。
Next, the diffusion source film 10 is formed on the underlayer 14 (FIG. 9A). Here, ZnO-SiO
2 The diffusion source film 10 is formed on the entire surface of the base 14 by the sputtering method.

【0048】次いで、フォトリソ及びエッチング工程に
より、拡散ソース膜10をエッチングして、平面形状が
拡散予定領域12と同一形状の拡散ソース膜10を形成
し、これにより、拡散予定領域12の下地14に対し選
択的にZnの熱拡散可能に、拡散ソース膜10を形成す
る(図9(B))。拡散ソース膜10は拡散予定領域1
2のみに残存させそれ以外の領域の拡散拡散ソース膜1
0はエッチング除去する。
Next, the diffusion source film 10 is etched by a photolithography and etching process to form a diffusion source film 10 having the same planar shape as the planned diffusion region 12, and thereby the base 14 of the planned diffusion region 12 is formed. On the other hand, the diffusion source film 10 is formed so that Zn can be thermally diffused selectively (FIG. 9B). The diffusion source film 10 is a planned diffusion region 1
Diffusion source film 1
0 is removed by etching.

【0049】(第二の工程)次に、アニーリングキャッ
プ膜20を、拡散ソース膜10上に形成する。
(Second Step) Next, the annealing cap film 20 is formed on the diffusion source film 10.

【0050】この実施例では、AlNアニーリングキャ
ップ膜20を、拡散ソース膜10上と拡散ソース膜10
とは反対側の下地面14a上とにそれぞれ下地全面にわ
たって形成する(図9(C))。
In this embodiment, the AlN annealing cap film 20 is formed on the diffusion source film 10 and the diffusion source film 10.
Are formed on the lower ground surface 14a on the opposite side to the entire ground surface (FIG. 9C).

【0051】(第三の工程)アニーリングキャップ膜2
0の形成後、拡散ソース膜10が含むZnを、拡散予定
領域12の下地14に熱拡散させて受発光ダイオードの
受発光に寄与するp型拡散層22を形成する。
(Third Step) Annealing Cap Film 2
After the formation of 0, Zn contained in the diffusion source film 10 is thermally diffused into the base 14 of the planned diffusion region 12 to form the p-type diffusion layer 22 that contributes to the light reception and emission of the light emitting and receiving diode.

【0052】この実施例では、下地14を、窒素ガス雰
囲気中に保持して下地14を加熱し、これにより拡散ソ
ース膜10が含むZnを拡散予定領域12の下地14に
拡散させて、約2μmの拡散深さ(pn接合深さ)を有
するp−GaAsP拡散層22を得る(図10
(A))。平面形状が拡散予定領域12と同一形状の拡
散ソース膜10を、拡散予定領域12のみに残存させて
いるので、拡散予定領域12の下地14に選択的に、Z
nを拡散させ従ってp型拡散層22を形成できる。
In this embodiment, the underlayer 14 is held in a nitrogen gas atmosphere to heat the underlayer 14, thereby diffusing Zn contained in the diffusion source film 10 into the underlayer 14 in the planned diffusion region 12 to about 2 μm. A p-GaAsP diffusion layer 22 having a diffusion depth (pn junction depth) is obtained (FIG. 10).
(A)). Since the diffusion source film 10 having the same planar shape as that of the planned diffusion region 12 is left only in the planned diffusion region 12, the Z of the diffusion planned region 12 is selectively formed on the underlayer 14 of the planned diffusion region 12.
It is possible to diffuse n and thus form the p-type diffusion layer 22.

【0053】然る後、アニーリングキャップ膜20及び
拡散ソース膜10を、エッチング除去する(図10
(B))。
After that, the annealing cap film 20 and the diffusion source film 10 are removed by etching (FIG. 10).
(B)).

【0054】(第四の工程)次に、p型拡散層22と電
気接続する電極24及び下地14と電気接続する電極2
6を形成する。
(Fourth Step) Next, the electrode 24 electrically connected to the p-type diffusion layer 22 and the electrode 2 electrically connected to the base 14.
6 is formed.

【0055】この実施例では、層間絶縁膜32を、p型
拡散層22を形成した側の下地面14a上にその全面に
わたって形成する(図10(C))。然る後、フォトリ
ソ及びエッチング工程により、層間絶縁膜32に透光窓
32aを形成し、この透光窓32aを介しp型拡散層2
2を露出させる(図11(A))。次いで、透光窓32
aを介しp型拡散層22と電気接続するAl電極24を
形成する(図11(B))。次いで、p型拡散層22と
は反対側の下地面14a上にその全面にわたって、下地
14と電気接続するAu合金電極26を形成し、受発光
ダイオード28を完成する(図11(C))。
In this embodiment, the interlayer insulating film 32 is formed over the entire surface of the lower ground surface 14a on which the p-type diffusion layer 22 is formed (FIG. 10C). After that, a light transmitting window 32a is formed in the interlayer insulating film 32 by a photolithography and etching process, and the p-type diffusion layer 2 is formed through the light transmitting window 32a.
2 is exposed (FIG. 11 (A)). Next, the transparent window 32
An Al electrode 24 that is electrically connected to the p-type diffusion layer 22 via a is formed (FIG. 11B). Then, an Au alloy electrode 26 electrically connected to the base 14 is formed on the entire surface of the lower ground surface 14a opposite to the p-type diffusion layer 22 to complete the light emitting / receiving diode 28 (FIG. 11C).

【0056】図12は第二実施例の変形例の説明図であ
る。以下、第二実施例と相違する点につき説明し、第二
実施例と同様の点についてはその詳細な説明を省略す
る。
FIG. 12 is an explanatory diagram of a modification of the second embodiment. Hereinafter, differences from the second embodiment will be described, and detailed description of the same points as the second embodiment will be omitted.

【0057】この変形例では、下地14上に順次に下地
保護膜30及び拡散ソース膜10を形成する(図1
2)。ここでは下地保護膜30をAl23 膜とし、拡
散ソース膜10をZn膜又はZnO膜とする。下地保護
膜30は下地14全面にわたって形成してあっても良い
し、拡散ソース膜10と同様に、平面形状が拡散予定領
域12と同一形状の下地保護膜30を形成しても良い。
In this modification, the base protective film 30 and the diffusion source film 10 are sequentially formed on the base 14 (FIG. 1).
2). Here, the base protective film 30 is an Al 2 O 3 film, and the diffusion source film 10 is a Zn film or a ZnO film. The base protection film 30 may be formed over the entire surface of the base 14, or, like the diffusion source film 10, the base protection film 30 having the same planar shape as the planned diffusion region 12 may be formed.

【0058】次いでアニーリングキャップ膜20及びp
型拡散層22を形成し、然る後、アニーリングキャップ
膜20、下地保護膜30及び拡散ソース膜10を除去す
る。以後の工程は第二実施例と同様である。
Next, the annealing cap film 20 and p
The mold diffusion layer 22 is formed, and then the annealing cap film 20, the base protection film 30, and the diffusion source film 10 are removed. The subsequent steps are the same as those in the second embodiment.

【0059】この発明は上述した実施例にのみ限定され
るものではなく、従って各構成成分の寸法、形状、配設
位置、形成材料、成膜方法及びその他の条件を、この発
明の趣旨の範囲内で任意好適に変更できる。
The present invention is not limited to the above-mentioned embodiment, and therefore, the size, shape, arrangement position, forming material, film forming method and other conditions of each constituent are within the scope of the present invention. It can be changed as desired.

【0060】例えば、下地14はGaAsPに限定され
ず、GaAsPのほか例えばGaAs或はAlGaAs
から成る下地14を用いることもできる。
For example, the underlayer 14 is not limited to GaAsP, but other than GaAsP such as GaAs or AlGaAs.
It is also possible to use the base 14 made of.

【0061】下地14を例えばGaAsP下地、GaA
s下地或はAlGaAs下地としたいずれの場合にも、
Zn及び下地14の構成元素を透過しにくい或は透過し
ない膜として、Al23 膜やSiN膜を用いることが
できる。
The base 14 is, for example, GaAsP base, GaA
In either case of s substrate or AlGaAs substrate,
An Al 2 O 3 film or a SiN film can be used as a film that hardly transmits or does not transmit Zn and the constituent elements of the underlayer 14.

【0062】またZnの逃散を防止するアニーリングキ
ャップ膜20としては、AlN膜の以外の膜例えばZn
を含まない酸化膜或は窒化膜を用いることができ、例え
ばAl23 膜、SiN膜、PSG膜或はSiO2
を、アニーリングキャップ膜20として用いることがで
きる。下地14としてGaAsP下地、GaAs下地或
はAlGaAs下地を用いる場合、Al23 膜、Si
N膜、PSG膜及びSiO2 膜は下地14の構成元素の
逃散を抑制する効果も有する。また下地14としてGa
AsP下地、GaAs下地或はAlGaAs下地を用い
る場合、アニーリングキャップ膜20としてSiN膜或
はSiO2 膜を用いると、下地14及びアニーリングキ
ャップ膜20の熱膨張係数の差が大きくなるのでアニー
リングキャップ膜20の膜厚をあまり厚くすると加熱時
にクラックが発生するおそれがある。しかしこの場合で
も、膜厚を500Å未満とすればクラックの発生をかな
り抑えられる。また下地14としてGaAsP下地、G
aAs下地或はAlGaAs下地を用いる場合には、ア
ニーリングキャップ膜20としてAlN膜或はAl23
膜を用いると、下地14及びアニーリングキャップ膜
20の熱膨張係数の差は小さくなるので、クラック発生
の抑制に効果的である。
As the annealing cap film 20 for preventing the escape of Zn, a film other than the AlN film, for example, Zn
It is possible to use an oxide film or a nitride film that does not contain, for example, an Al 2 O 3 film, a SiN film, a PSG film or a SiO 2 film can be used as the annealing cap film 20. When a GaAsP underlayer, GaAs underlayer or AlGaAs underlayer is used as the underlayer 14, an Al 2 O 3 film, Si
The N film, the PSG film and the SiO 2 film also have an effect of suppressing the escape of the constituent elements of the underlayer 14. Further, as the base 14, Ga
When an AsP base, a GaAs base, or an AlGaAs base is used and an SiN film or a SiO 2 film is used as the annealing cap film 20, the difference in the thermal expansion coefficient between the base 14 and the annealing cap film 20 becomes large, so the annealing cap film 20. If the film thickness is too thick, cracks may occur during heating. However, even in this case, if the film thickness is less than 500 Å, the occurrence of cracks can be considerably suppressed. Further, as the base 14, a GaAsP base, G
When an aAs base or an AlGaAs base is used, an AlN film or Al 2 O 3 is used as the annealing cap film 20.
When a film is used, the difference in the coefficient of thermal expansion between the underlayer 14 and the annealing cap film 20 becomes small, which is effective in suppressing the occurrence of cracks.

【0063】またこの発明の実施に当り、実用上満足で
きる発光強度を得るためには、p型拡散層22表層にお
ける不純物濃度を、約5×1019cm-3以上約1021
-3以下とするのが好ましい。拡散深さを浅くした場合
例えば2μm以下とした場合、不純物濃度が5×1019
cm-3未満では実用上満足できる発光強度が得られずま
た不純物濃度が1021cm-3を越えるとp型拡散層22
における結晶の損傷が甚だしくなり受発光ダイオードの
機能を損ねるからである。これと共に、可視光特に短波
長の可視光に対して良好な受光感度を得るためには、p
型拡散層22の拡散深さ(pn接合深さ)をほぼ約0.
3μm以上約2μm以下とするのが良い。拡散深さが
0.3μm未満である場合及び拡散深さが2μmを越え
る場合、短波長の可視光に対して良好な受光感度を得る
ことができないからである。この出願の発明者らの実験
によれば、例えば読取り装置に重要な緑色光のような短
波長の可視光に対する受光感度を高め、なおかつ面内均
一なニヤフィールドパターンを形成し、実用上充分な発
光強度を得るためには、p型拡散層22の拡散深さを1
〜2μmとするのが、最も好ましい。
In the practice of the present invention, in order to obtain a practically satisfactory emission intensity, the impurity concentration in the surface layer of the p-type diffusion layer 22 should be approximately 5 × 10 19 cm −3 or more and approximately 10 21 c.
It is preferably m -3 or less. When the diffusion depth is shallow, for example, 2 μm or less, the impurity concentration is 5 × 10 19.
If it is less than cm −3 , practically satisfactory emission intensity cannot be obtained, and if the impurity concentration exceeds 10 21 cm −3 , the p-type diffusion layer 22 is obtained.
This is because the crystal damage in (3) becomes severe and the function of the light emitting / receiving diode is impaired. At the same time, in order to obtain good light receiving sensitivity for visible light, particularly visible light of short wavelength, p
The diffusion depth (pn junction depth) of the type diffusion layer 22 is about 0.
The thickness is preferably 3 μm or more and about 2 μm or less. This is because when the diffusion depth is less than 0.3 μm and when the diffusion depth exceeds 2 μm, good light receiving sensitivity for visible light of short wavelength cannot be obtained. According to the experiments conducted by the inventors of the present application, for example, it is possible to enhance the light receiving sensitivity to visible light having a short wavelength such as green light which is important for a reading device and to form a near-field uniform in-plane pattern, which is practically sufficient. In order to obtain the emission intensity, the diffusion depth of the p-type diffusion layer 22 is set to 1
Most preferably, the thickness is ˜2 μm.

【0064】[0064]

【発明の効果】上述した説明からも明らかなように、こ
の発明の受発光ダイオードの形成方法によれば、受発光
に寄与するp型拡散層のほぼ全面にわたって、浅いpn
接合を形成しつつかつ高濃度にZnを拡散できるので、
実用上満足できる受光感度を有しかつ実用上満足できる
発光出力強度が得られる受発光ダイオードを提供でき
る。
As is apparent from the above description, according to the method for forming a light emitting and receiving diode of the present invention, a shallow pn is formed over almost the entire surface of the p-type diffusion layer that contributes to light reception and emission.
Since Zn can be diffused in a high concentration while forming a junction,
It is possible to provide a light emitting and receiving diode which has practically satisfactory light receiving sensitivity and can obtain practically satisfactory light emission output intensity.

【0065】また従来の封管法によるp型拡散層の形成
と比較して、拡散工程の工数を少なくすることができし
かもより短時間でp型拡散層を形成できるので、製造コ
ストの低減を図れる。また浅いpn接合で受発光ダイオ
ードを形成するので、この受発光ダイオードをアレイ状
に配列した場合には、受発光ダイオードを高密度に配列
できる。
Further, as compared with the conventional method of forming the p-type diffusion layer by the sealed tube method, the number of steps of the diffusion step can be reduced and the p-type diffusion layer can be formed in a shorter time, so that the manufacturing cost can be reduced. Can be achieved. Further, since the light receiving and emitting diodes are formed by the shallow pn junction, when the light receiving and emitting diodes are arranged in an array, the light receiving and emitting diodes can be arranged at a high density.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】(A)〜(C)はこの発明の第一実施例の説明
に供する工程図である。
FIG. 1A to FIG. 1C are process drawings for explaining a first embodiment of the present invention.

【図2】(A)〜(C)はこの発明の第一実施例の説明
に供する工程図である。
2 (A) to (C) are process drawings for explaining a first embodiment of the present invention.

【図3】(A)〜(C)はこの発明の第一実施例の説明
に供する工程図である。
FIGS. 3A to 3C are process drawings for explaining the first embodiment of the present invention.

【図4】能動層の深さ方向における不純物濃度の分布状
態を示す図である。
FIG. 4 is a diagram showing a distribution state of impurity concentrations in a depth direction of an active layer.

【図5】能動層における相対発光強度の分布状態を示す
図である。
FIG. 5 is a diagram showing a distribution state of relative emission intensity in an active layer.

【図6】能動層における相対発光強度の分布状態を示す
図である。
FIG. 6 is a diagram showing a distribution state of relative emission intensity in an active layer.

【図7】第一実施例の変形例の説明に供する図である。FIG. 7 is a diagram for explaining a modified example of the first embodiment.

【図8】第一実施例の他の変形例の説明に供する図であ
る。
FIG. 8 is a diagram for explaining another modification of the first embodiment.

【図9】(A)〜(C)はこの発明の第二実施例の説明
に供する工程図である。
9A to 9C are process drawings for explaining a second embodiment of the present invention.

【図10】(A)〜(C)はこの発明の第二実施例の説
明に供する工程図である。
10 (A) to 10 (C) are process drawings for explaining the second embodiment of the present invention.

【図11】(A)〜(C)はこの発明の第二実施例の説
明に供する工程図である。
11 (A) to (C) are process drawings for explaining a second embodiment of the present invention.

【図12】第二実施例の変形例の説明に供する図であ
る。
FIG. 12 is a diagram for explaining a modification of the second embodiment.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10:拡散ソース膜 12:拡散予定領域 14:下地 16:拡散防止膜 16a:拡散窓 20:アニーリングキャップ膜 22:p型拡散層 28:受発光ダイオード 30:下地保護膜 10: Diffusion source film 12: Diffusion planned region 14: Base 16: Diffusion prevention film 16a: Diffusion window 20: Annealing cap film 22: P-type diffusion layer 28: Light emitting / receiving diode 30: Base protection film

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 清水 孝篤 東京都港区虎ノ門1丁目7番12号 沖電気 工業株式会社内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Takaatsu Shimizu 1-7-12 Toranomon, Minato-ku, Tokyo Oki Electric Industry Co., Ltd.

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 n型化合物半導体から成る下地にZnを
選択的に熱拡散して受発光ダイオードの受発光に寄与す
るp型拡散層を形成するに当り、 Znを含む拡散ソース膜を、拡散予定領域の下地に対し
選択的にZnの熱拡散可能に、下地上に形成する工程
と、 アニーリングキャップ膜を、拡散ソース膜上に形成する
工程と、 アニーリングキャップ膜の形成後、前記拡散ソース膜が
含むZnを、拡散予定領域の下地に熱拡散させて受発光
ダイオードの受発光に寄与するp型拡散層を形成する工
程とを含んで成ることを特徴とする受発光ダイオードの
形成方法。
1. A diffusion source film containing Zn is diffused in forming a p-type diffusion layer that selectively diffuses Zn on an underlayer made of an n-type compound semiconductor to contribute to light reception and emission of a light emitting and receiving diode. A step of forming on the underlayer so that Zn can be thermally diffused selectively with respect to the underlayer of the predetermined region; a step of forming an annealing cap film on the diffusion source film; and a step of forming the annealing cap film and then forming the diffusion source film. Forming a p-type diffusion layer that contributes to the light reception and emission of the light emitting and receiving diode by thermally diffusing Zn contained in the above into the base of the diffusion planned region.
【請求項2】 請求項1記載の受発光ダイオードの形成
方法において、 拡散ソース膜として、ZnO膜、又は、ZnO及びSi
2 の混合膜、又は、Zn膜を形成することを特徴とす
る受発光ダイオードの形成方法。
2. The method for forming a light emitting and receiving diode according to claim 1, wherein the diffusion source film is a ZnO film, or ZnO and Si.
A method of forming a light emitting and receiving diode, which comprises forming a mixed film of O 2 or a Zn film.
【請求項3】 請求項1記載の受発光ダイオードの形成
方法において、 アニーリングキャップ膜を拡散ソース膜とは反対側の下
地上にも形成することを特徴とする受発光ダイオードの
形成方法。
3. The method for forming a light receiving and emitting diode according to claim 1, wherein the annealing cap film is also formed on the lower ground opposite to the diffusion source film.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5700714A (en) * 1995-01-19 1997-12-23 Oki Electric Industry Co., Ltd. Diffusion mask and fabrication method for forming pn-junction elements in a compound semiconductor substrate
CN109768127A (en) * 2019-01-23 2019-05-17 华灿光电(浙江)有限公司 GaN base light emitting epitaxial wafer and preparation method thereof, light emitting diode

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