JPH0770750B2 - 漏洩電流の低いｐｉｎフォトダイオード及びその製造方法 - Google Patents

漏洩電流の低いｐｉｎフォトダイオード及びその製造方法

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JPH0770750B2 JP61098399A JP9839986A JPH0770750B2 JP H0770750 B2 JPH0770750 B2 JP H0770750B2 JP 61098399 A JP61098399 A JP 61098399A JP 9839986 A JP9839986 A JP 9839986A JP H0770750 B2 JPH0770750 B2 JP H0770750B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、漏洩電流の低いPINフォトダイオードであっ
て、n+型のインジウム燐（InP）の基板を有して成り、
この基板の第１表面上にはインジウム燐（InP）のn-層
が形成され、この層の上にはガリウム・インジウム砒素
（InGaAs）のn-層で形成されるメサ（MESA）構造が配置
され、また、上記表面のメサ構造の縁に、及びメサ構造
の外周に沿って形成されるp+層を有して成り、更にま
た、基板の第１表面とは反対側にある第２表面上に形成
される金属接触〈metallic contact〉と、上記p+層の一
部分の上に形成されるオーム接触〈ohmic contact〉と
を有して成るPINフォトダイオードに関する。
本発明のフォトダイオードは、波長が１μｍないし1.7
μｍの範囲にある輻射線の検波に使用されるもので、更
に特定すれば電気通信の分野での応用例として波長1.3
μｍ及び波長1.55μｍの検波に使用される。
〔従来の技術〕
このようなフォトダイオードは、1985年に神戸で行われ
た第16回国際固体デバイス及び材料会議の論文要約集で
ある“Extended Abstracts of the 16th International
Conference on Solid State Devices and Materials"
のp.579,582,C−10−１所載のカツヤ ハセガワ他によ
る“InGaAs PIN photodiode with Low−Dark Current"
と題する文献から既知である。
この文献に記載のPINフォトダイオードは、n+にドープ
されたインジウム燐（InP）の基板で構成され、その１
番目の表面には液相からエピタクシーによってインジウ
ム燐（InP）の層が形成され、この層はn-にドープさ
れ、その層の電荷担体〈charge carriers〉の濃度〈con
centration〉は1cm3当たり約５×1015である。n-にドー
プされ、電荷担体の濃度はやはり1cm3当たり約５×1015
のガリウム・インジウム砒素の層が、n-層のインジウム
燐（InP）の層の上に同じくエピタクシーの過程によっ
て液相がらデポジットされ、それはエッチングされてメ
サ〈MESA〉構造を形成する。次にp+型の層がZnイオンの
拡散によって形成され、これはメサ構造の表面に形成さ
れるばかりでなく、その縁に沿って及び外周全体に沿っ
て形成される。拡散深度はInPの層中のメサ構造の表面
で0.5μｍである。次いで環状のオーム接触がメサ構造
の表面にTi/Au合金を用いて形成され、また、基板のメ
サ構造とは反対側の表面にAu/Sn/Auの金属接触が形成さ
れる。最後に、メサ構造の表面及びその縁と外周に沿う
環状のオーム接触の中心に、窒化珪素（Si3N4）のパッ
シベーション層がデポジットされ、これは非反射被覆と
しての役割も果たすものである。
かようなフォトダイオードは、従前の技術によるデバイ
スに比べて３つの利点がある。先ず第一にp+領域の外縁
がInP層の表面に位置するので漏洩電流が減少する。次
にダイオードの外周にまで延びる窒化珪素の層によるパ
ッシベーションは更に高度の量子効率〈quantum effici
ency〉と好適な寿命とをもたらす。三番目にはメサ構造
の周りに比較的厚いp+層を形成することが単純な構造の
防護用の環を構築することになり、トンネル効果を減少
させる。
〔発明が解決しようとする課題〕
III−Ｖ族の半導体を用いて作られたフォトダイオード
は、波長が１μｍないし1.7μｍの範囲で動作する光学
デバイス又は電気光学デバイスにおいて実際に工業的に
は極めて重要なものである。1.3μｍ及び1.55μｍの波
長を利用する電気通信の分野に適用するためには、それ
に課せられる要求条件はかなり厳しいものであって、そ
のために上記の文献に記載のダイオードで得られた結果
は更に改善しなければならない。
事実、これらの既知のダイオードは上述のような特質を
持っているが、それ以外に幾つかの欠点もある。更に詳
しく云えば、オーム接触がその上に形成されている表面
（この場合にはメサのInGaAs層の表面）と接合との間に
は、接合の劣化を防ぐために少なくとも0.5μｍの厚さ
が必要である。しかるにこの距離は大きいものであるか
らp+型のInGaAs素材による吸収もまた大きいものとな
り、その結果として効率が低い。そればかりでなくダイ
オードの固有〈intrinsic〉キャパシタンスは高い。更
にまた、液相からエピタクシーによって得られた層にお
いてはn-ドーピングを制御することが困難であって、In
Pの層中で得られるn-ドーピングはその大部分が、InGaA
sの層中で得られるn-ドーピングより高いことが判明し
ている。
〔課題を解決するための手段〕
本発明はこれらの問題点に解答を与えることを目的とし
ている。本発明によれば冒頭のパラグラフに規定されて
いるようなPINフォトダイオードが、インジウム燐（In
P）の層中のn-ドーピングの濃度はガリウム・インジウ
ム砒素（InGaAs）の層中のn-ドーピングの濃度よりも低
いこと、インジウム燐（InP）のn-層中に位置するp+層
の一部分の上にメサ構造の外周に沿ってオーム接触が形
成されること、及び、ガリウム・インジウム砒素（InGa
As）のn-層の表面に形成されたp+層の一部分の厚さは、
インジウム燐（InP）のn-層中のメサ構造の外周に沿っ
ているオーム接触の下に形成されたp+層の一部分の厚さ
よりも薄いことを特徴とする。
本発明によるダイオードの固有キャパシタンスは上述の
従来技術のものより減少しており、それはオーム接触が
その上に形成されているInPの層のn-ドーピングがメサ
構造を構成するInGaAsの層のn-ドーピングよりも低いと
いう事実によるのである。
従来技術の場合にそうであったようにメサの最上面には
最早オーム接触が配置されていないという事実により、
オーム接触の下のp+層の厚さはメサ上のp+層の厚さとは
異なるものとすることができ、それらの厚さの各々を最
適化することができる。
本発明によるダイオードでは、ガリウム・インジウム砒
素の層の表面におけるp+層の厚さを減らすことができる
ので、目的とする波長の範囲ではp+ガリウム・インジウ
ム砒素の素材が高度の吸収性を有するという理由によ
り、ダイオードの効率を向上させるという利点がある。
これとは反対に、オーム接触の下のインジウム燐のp+層
の厚さは十分大きくすることができるので該オーム接触
の形成を容易にし、またその長期安定性を増加する。
以上の好適実施例の一変形として、このフォトダイオー
ドは更に、上記のように形成されたメサ構造に、インジ
ウム燐（InP）のもう１つのp+層が設けられることを特
徴とする。
これらの好適実施例によるフォトダイオードは、インジ
ウム燐（InP）のn-層及びガリウム・インジウム砒素（I
nGaAs）のn-層の厚さが約３μｍ程度であり、インジウ
ム燐（InP）の層中のn-ドーピングが1cm3当たり約２×1
014電荷担体程度であり、またガリウム・インジウム砒
素（InGaAs）の層中のn-ドーピングは1cm3当たり２×10
15電荷担体程度であり、インジウム燐（InP）のn-層中
にメサ構造の外周に沿って形成されているp+層の一部分
の厚さは0.5μｍより大きく、ガリウム・インジウム砒
素（InGaAs）のn-層の表面に形成されているp+層の一部
分の厚さは0.1μｍないし0.2μｍ程度であることを特徴
とすることができる。
この実施例のフォトダイオードでは、すべてのドーピン
グ及び層の厚さの値が最適化され、可能な限り最低のキ
ャパシタンス、最適の効率、及び可能な限り最高の量子
効率を得ることができる。
本発明はまた、以上のようなフォトダイオードを形成す
る方法にも関する。この方法を用いて得られたフォトダ
イオードは、低い暗電流〈dark current〉、低い接合キ
ャパシタンス、高い量子効率、及び長い寿命を持ってい
る。
本発明の好適実施例の上記一変形によるフォトダイオー
ドを得ることのできる２番目の製造方法が、更に提案さ
れる。この方法を用いて得られたフォトダイオードはと
りわけ簡単な構造を持っている。メサの最上面にp+型の
インジウム燐の層が存在し、この層は目的とする１μｍ
ないし1.7μｍの波長を持つ輻射線に対して完全に透明
であるので、これらの波長に対しそれ自身が高度に吸収
性のあるガリウム・インジウム砒素の層の表面にあるp+
層の厚さは容易に制御することができ、従って更に適切
に限定することができる。また一方では、この方法によ
りメサの外周に沿っているオーム接触の下のｐ−ｎ接合
の位置も、やはり容易に制御することができる。
〔実施例〕
この発明を容易に実施するために、この発明は添付の図
面を参照してさらに充分説明されよう。
第1a図の断面図に示された様に、この発明によるPINフ
ォトダイオードは、n+型のインジウム燐（InP）の基板1
0、基板の第１表面１上に形成されたn-型のインジウム
燐（InP）の層11、n-型のガリウム・インジウムひ素（I
nGaAs）の層から形成されたメサ構造12、pn接合および
２つの接触を形成する様にn-帯域に形成されたp+型の層
13,113,213を具え、ここで２つの接触の一方（21）はp+
帯域213上に形成され、他方（22）は基板10の第２表面
上に形成されている。
このPINフォトダイオードはメサ構造の上側表面上で放
射Φを受ける。使用されたInP/InGaAs材料は１μｍと1.
7μｍとの間の波長、もって詳しくは1.3μｍと1.55μｍ
のごとき電気通信で利用される波長の範囲でダイオード
の利用を可能にする。
p+型の層13,113,213は次のようなやり方で形成される：
すなわち、層13の部分はメサの表面を覆い、層113の部
分はメサの縁を覆い、層213の部分はメサの外周を覆う
ように形成される。これらの条件の下ではｐ−ｎ接合の
縁はインジウム燐（InP）の層11中に現れ、ガリウム・
インジウム砒素（InGaAs）の層12中には現れない、とい
うことは当業者にとっては既知の多数のデバイスで当た
り前のやり方であり、またその一方で本発明によるダイ
オードの形状は漏洩電流が特に低くなることを保証して
いる。この利点は前に挙げた従来技術の文献からも良く
知られていることである。
しかし本発明によれば、インジウム燐（InP）層11のド
ーピングはガリウム・インジウム砒素（InGaAs）の層12
のドーピングより低くなるように選定されており、他
面、オーム接触21はメサの外周に沿って位置するp+領域
213の表面に形成されている。InPの層11のドーピングは
1cm3当たり約２×1014電荷担体程度とすることができ、
また、InGaAsの層12のドーピングは1cm3当たり約２×10
15電荷担体程度とするのが好適であろう。このドーピン
グ濃度は、前に挙げた従来技術の文献に記載のフォトダ
イオードの層のドーピング濃度とは著しく異なってお
り、従来のものでは２つの層の濃度は近似的に等値で、
それは約５×1015電荷担体程度だったのである。本発明
により所望のドーピング濃度を得るためには、従来技術
で用いられた液相からのエピタキシャル成長の方法では
なくて、いわゆるMOCVD法〈Metal Organjc Chemical Va
por Phase Deposition method〉（有機金属化学気相堆
積法）と呼ばれる有機金属素材の気相からの成長という
方法を選定するのが好適である。このMOCVD法を用いる
ならば、実際にInP層とInGaAs層とはその各々の残留ド
ーピング濃度がほぼ精確にそれぞれ本発明による所望の
濃度となり、このMOCVD法の使用が本発明に対して特に
適したものであることが分かる。これとは反対に、従来
技術による液相からの成長による方法は、本発明による
フォトダイオードを構成する層の求めるドーピング濃度
とは殆ど正反対のものを層として提供する。
そのドーピングがInGaAsの層のドーピングより低いInP
の層の上にオーミック接触21が形成されていると言う事
実により、この様にして得られたフォトダイオードの接
合容量は従前の技術によるフォトダイオード容量に比べ
て著しく減少されている。
更に、オーミック接触21がメサの周辺に沿って配置され
ている場合、２つの付随した利点が得られる。
第１に、高い量子効率が容易に得られることである。第
２に、メサの表面のp+層13の厚さと結び付いていること
である。非常に高い量子効率が0.1〜0.2μｍのオーダー
のこの層の厚さに対して得られている。
従前の技術によると、メサの表面におけるp+層は接触が
そこに配置されていると言う理由で少なくとも0.5μｍ
の厚さを持たなければならない。この配置はp+InGaAs材
料がダイオードの動作波長（１ないし1.7μｍ）に対し
丁度高い吸収を持っていると言う事実による欠点を含ん
でいる。従って、p+型のInGaAsの層がメサの表面で0.5
μｍの厚さを有するものを使用しなくてはならぬことは
非常に不利である。
従って、この発明によると、例えば、p+拡散がInP材料
中よりもInGaAs材料中でもっと急速に進行し、p+拡散が
InP中の信頼性あるオーミック接触の形成に必要な0.5μ
ｍを越える厚さに到達する場合に、メサの表面において
InGaAs中のp+拡散の厚さが約0.1ないし0.2μｍしかな
く、その結果吸収が減少されかつ効率が改善される様な
態様でp+拡散が実行されることで所望の構造が得られて
いる。
この発明による実施例において、メサを形成するInGaAs
材料の成分の濃度は、この材料が式In0.53Ga0.47Asに対
応する様なものである。InPとInGaAsの各層の厚さは３
μｍのオーダーの厚さである。オーミック接触21はクロ
ーム／白金／金あるいは白金／チタン／金の重畳層（su
perimposinglayer）によって形成されている。基板の表
面２の上に形成された接触22は金／ゲルマニウム／ニッ
ケルの重畳層によって形成されている。
更に、誘電体層がメサ構造の表面に形成され、この誘電
体層はフォトダイオードの動作波長の範囲に対して反射
防止層14を形成するのに適当な厚さを有している。この
誘電体材料は、例えば２酸化シリコン（SiO2）あるいは
窒化シリコン（Si3N4）であろう。最後に、誘電体層15
がメサ構造の縁部に形成され、この誘電体層は装置の不
活性層の形成を狙っている。この誘電体材料は、例えば
２酸化シリコン（SiO2）、窒化シリコン（Si3N4）ある
いはポリイミドであろう。
これ等の条件において、この発明によるフォトダイオー
ドは上述の従前の技術の利点（すなわち、非常に低い漏
洩電流、好ましい寿命時間および低いトンネル効果）を
持つのみならず、この発明による特徴ある構造による付
随の利点（すなわち、より低い接合容量、高い量子効率
および使用波長における高い効率）もまた有している。
実例によって、第1a図に対応するフォトダイオードの製
造方法が提案されている。第3a−3i図によって示された
この方法は以下の各ステップを含んでいる。すなわち （ａ） 例えば硫黄原子S+によってn+ドープされたイン
ジウム燐（InP）の基板10を作成すること。この材料は
例えばチョクラルスキー（Czochoralski）成長法によっ
て得られる（第3a図）。
（ｂ） 約３μｍの厚さを有するn-型のインジウム燐
（InP）の層11をこの基板の第１表面上に析出するこ
と。好ましいドーピングレベルは２・1014電荷担体/cm3
のオーダーで、そしてInPの層が有機金属材料の気相か
らエピタキシャル成長法によって処理される場合に残留
ドーピングとして得ることができる（第3b図）。
（ｃ） その格子パラメータが、約３μｍの厚さを有す
るn-型の前記の層の格子パラメータに適合されているガ
リウム・インジウムひ素（例えばIn0.53Ga0.47As）の層
12をInPの層11の上に析出すること。好ましいドーピン
グレベルは１ないし２・1015のオーダーであり、そして
InGaAsの層が有機金属材料の気相からエピタキシャル成
長法によって処理される場合に得られた残留ドーピング
によって形成できる。すべての場合において、InPの層
のドーピングレベルは、完成した素子の接合容量を減少
させるために、InGaAsの層のドーピングレベルよ低く選
ばれなくてはならない（第3c図）。
（ｄ） 例えばマスク30によってメサを形成しようとす
る表面を保護すること、およびInGaAsの層12の保護部分
によって構成されたメサの周りにInPの層11が現われる
様に保護帯域の外部でガリウム・インジウムひ素（InGa
As）の層を選択的にエッチすること（第3d図）、および
引き続いてマスク30を除去すること。InGaAs材料を選択
的にエッチングするステップは硫酸溶液により、そして
その後で水で洗うことにより化学的に実行できる。
（ｅ） メサの周りのメサの直径より大きい直径を有す
る開口を規定する誘電体層31をインジウム燐（InP）の
層11の上に析出すること。この開口はp+領域の拡散を制
限しようとするものである。誘電体材料は２酸化シリコ
ン（SiO2）あるいは窒化シリコン（Si3N4）であり、こ
の化合物は限定されない例によって与えられている（第
3e図）。
（ｆ） その層がメサの表面で参照番号13により、縁部
で参照番号113により、そしてメサの周辺に沿って参照
番号213によって示されたp+層を形成するために、メサ
の表面のInGaAsの層の中の拡散の厚さがメサの周辺に沿
うInPの層の中の拡散の深さより小さい様に封入された
アンプル（sealed ampulla）を用いる方法によって、例
えばZn原子のごとき原子を誘電体層31の開口に拡散する
こと。メサの周辺に沿うInPの層の中の拡散の深さは少
なくとも0.5μｍに達し、一方、メサの表面におけるInG
aAsの層の中の拡散の深さは0.1ないし0.2μｍのオーダ
ーであることが好ましい（第3f図）。
（ｇ） 例えば、層の重畳構造を形成するために、金、
ゲルマニウムおよびニッケルの引き続く蒸着によって基
板10の裏面２上に金属接触22を形成すること（第3g
図）。
（ｈ） メサの周辺に沿ってInP層の中に位置しているp
+帯域の部分213にオーミック接触21を形成すること。こ
の接触は、重畳層を形成するために、クローム、白金お
よび金かあるいは白金、チタンおよび金の引き続く蒸着
によって得ることができる（第3h図）。
（ｉ）例えば２酸化シリコン（SiO2）あるいは窒化シリ
コン（Si3N4）のごとき誘電体材料によってメサの表面
に反射防止層14を形成することであって、この層の厚さ
はフォトダイオードの動作波長の範囲で最大の伝達とな
っている（第3i図）。
（ｊ） フォトダイオードに対して不活性層を形成する
誘電体層15をメサの縁部に形成すること。この層は反射
防止層と同様であるかあるいは両立可能な材料からなっ
ている（第3j図）。従ってこの材料は、例えば２酸化シ
リコン、窒化シリコンあるいはポリイミドであろう。
この製造方法は実例によってのみ与えられている。と言
うのは全く明らかなことだが、p+型のガリウム・インジ
ウムひ素の層13,113,213は、一部分では（層13）エピタ
キシャル成長と、他方では（113および213）拡散との組
合せによって形成されるからである。
pn接合の位置がもっと容易に制御できるフォトダイオー
ドを得るために、この発明によるダイオードの好ましい
実施例が提案されている。この好ましい実施例は第1b図
に示されている。
この実施例によると、p+型のガリウム・インジウムひ素
の層13はメサの平坦表面においてp+型のインジウム燐
（InP）の層130の層で被覆されている。フォトダイオー
ドが使用されている波長領域、すなわち１ないし1.7μ
ｍで、p+型のInP材料は放射に対し完全に透明になって
おり、一方上に述べられてきた様に、p+InGaAs材料は高
度に吸収的である。従って、p+型のInGaAsの層13の厚さ
をできる限り減少し、そして、とにかく正確に制御する
ことは極めて重要である。p+型のInPの層130の存在はp+
型のInGaAsの層の厚さを最大量だけ減少することを許容
している。第1b図に示されたこの変形は、その方法に従
ってpn接合の位置性が容易に制御できるところの方法に
よってそれが得られると言う利点を与えている。この製
造方法は以下の実例によって与えられている。先づ前に
説明された方法のステップ（ａ），（ｂ），（ｃ）と全
く同一の（ａ′），（ｂ′），（ｃ′）によって示され
たステップを含んでいる。これ等のステップ（ａ′），
（ｂ′），（ｃ′）は第4a図、第4b図および第4c図によ
ってそれぞれ示されており、この方法の層11はインジウ
ム燐（InP）の第１層を構成している。これ等の操作は
以下の各ステップを具えている。
（ｄ′）n-型のガリウム・インジウムひ素（InGaAs）の
前記の層（12）の上に約0.1ないし0.2μｍの厚さを有す
るp+型のガリウム・インジウムひ素（InGaAs）の層を例
えば気相からのエピタキシャル成長によって（ドーパン
トは例えば亜鉛である）析出すること（第4d図）。
（ｅ′）約１μｍの厚さを有するp+型のインジウム燐
（InP）の層130の第２層を例えば気相からのエピタキシ
ーによって（ドーパントは例えば亜鉛である）析出する
こと（第4e図）。
（ｆ′）例えばマスク40によってメサを構成する表面を
保護すること、およびインジウム燐（InP）の第２層130
とインジウム・ガリウムひ素（InGaAs）の層12,13を例
えば化学的に）選択エッチングすること（第4f図）。
（ｇ′）メサの周りのメサの直径より大きな直径を有す
る開口を規定する例えば２酸化シリコン（SiO2）あるい
は窒化シリコン（Si3N4）の誘電体層31をインジウム燐
の第１層11上に析出すること（第4g図）。
（ｈ′）メサの縁部およびメサの表面に少なくとも0.5
μｍの厚さ以上にメサの周りでインジウム燐（InP）の
第１層11に、封入されたアンプルで例えば亜鉛原子の様
な原子を拡散することであって、この操作は縁部の113
によって、および前に形成された誘電体層31の開口にメ
サの周辺に沿って213によって示されたp+型の層を生成
している（第4h図）。
（ｉ′）例えば金／ゲルマニウム／ニッケル（Au/Ge/N
i）の重畳層構造によって基板の裏面に金属化被覆22を
形成すること（第4i図）。
（ｊ′）メサの周辺に沿ってインジウム燐（InP）の第
１層11に形成されたp+型の帯域213上に、例えばクロー
ム／白金／金あるいは白金／チタン／金の重畳層の構造
によってオーミック接触21を形成すること（第4j図）。
（ｋ′）例えば２酸化シリコン（SiO2）あるいは窒化シ
リコン（Si3N4）の誘電体によって、メサの表面に反射
防止層14を形成することであって、この層はフォトダイ
オードの動作波長に中心が置かれている。
（ｌ′）反射防止層を構成する誘電体に類似しかつ両立
可能な誘電体によってメサの縁部に不活性層15を形成す
ること（第1b図）。従って、この誘電体は２酸化シリコ
ン（SiO2）、窒化シリコン（Si3N4）あるいはポリイミ
ドであろう。
第２図は、第1a図と第1b図それぞれで断面図として示さ
れたダイオードの１つあるいは他方の平面図を示してい
る。接触21が円環形状を有することに注意すべきであ
る。この形状は、この接触がしばしば困難性を生起する
ものとして知られているところのInP材料上の接触を改
善するために好ましいものである。
このメサ構造は円形で、そして直径は約100μｍであ
る。オーミック接触21は円形で、約60μｍの直径を有し
ている。そればInPの層の上に形成される様にメサに対
し偏心的に配置されている。接触21上に位置し、かつメ
サの周辺に沿って位置しているp+型の帯域213は、この
様にして保護環（guard ring）を形成している。
実例によって説明された製造方法は、なかんずくマスク
・析出法（masking and deposition methods）を利用し
ており、それについてはここで説明しない。と言うの
は、それ等はこの発明に関連しておらず、そして当業者
にとって容易に近付き得るかあるいは既知のものである
からである。
この発明によるフォトダイオードを得るために実例によ
って与えられた方法と材料は限定的でなく、かつ同等な
材料および類似の製造方法はこの発明の範囲を逸脱する
ことなくこのフォトダイオードを得るために使用されよ
う。
【図面の簡単な説明】
第1a図は、この発明によるフォトダイオードの断面図を
示し、 第1b図は、この発明の変形によるフォトダイオードの断
面図を示し、 第２図は、第1a図および第1b図のフォトダイオードの平
面図を示し、 第3a−3i図は、第1a図に示されたダイオードに対応する
ダイオードを得ることができる製造方法の種々のステッ
プを示し、 第4a−4j図は、第1b図に示されたダイオードに対応する
ダイオードを得ることのできる製造方法の種々のステッ
プを示している。 １……第１表面 ２……第２表面（あるいは裏面） 10……基板 11……層 12……層（あるいはメサ構造） 13,113,213……p+型層（あるいはp+帯域） 14……反射防止層 15……誘電体層（あるいは不活性層） 21,22……オーミック接触 30……マスク 31……誘電体層 40……マスク 130……p+型InP層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ジェラール・マリー・マルタン フランス国 75008 パリ・リュ ド モ スク 23

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】漏洩電流の低いPINフォトダイオードであ
    って、 このPINフォトダイオードはn+型のインジウム燐（InP）
    の基板を有して成り、この基板の第１表面上にはインジ
    ウム燐（InP）のn-層が形成され、この層の上にはガリ
    ウム・インジウム砒素（InGaAs）のn-層が形成されるメ
    サ（MESA）構造が配置され、 上記PINフォトダイオードはまた、上記表面のメサ構造
    の縁に、及びメサ構造の外周に沿って形成されるp+層を
    有して成り、 上記PINフォトダイオードは更にまた、基板の第１表面
    とは反対側にある第２表面上に形成される金属接触と、
    上記p+層の一部分の上に形成されるオーム接触とを有し
    て成るPINフォトダイオードにおいて、 インジウム燐（InP）の層中のn-ドーピングの濃度はガ
    リウム・インジウム砒素（InGaAs）の層中のn-ドーピン
    グの濃度よりも低いこと、 インジウム燐（InP）のn-層中に位置するp+層の一部分
    の上にメサ構造の外周に沿ってオーム接触が形成される
    こと、及び ガリウム・インジウム砒素（InGaAs）のn-層の表面に形
    成されたp+層の一部分の厚さは、インジウム燐（InP）
    のn-層中のメサ構造の外周に沿っているオーム接触の下
    に形成されたp+層の一部分の厚さよりも薄いこと を特徴とする漏洩電流の低いPINフォトダイオード。
  2. 【請求項２】上記のように形成されたメサ構造には、イ
    ンジウム燐（InP）の２番目のp+層が設けられることを
    特徴とする請求項１に記載の漏洩電流の低いPINフォト
    ダイオード。
  3. 【請求項３】ガリウム・インジウム砒素のp+層の表面に
    形成されたインジウム燐の２番目のp+層は、その厚さが
    約１μｍ程度であることを特徴とする請求項２に記載の
    漏洩電流の低いPINフォトダイオード。
  4. 【請求項４】インジウム燐（InP）のn-層及びガリウム
    ・インジウム砒素（InGaAs）のn-層の厚さは約３μｍ程
    度であり、 インジウム燐（InP）のn-ドーピングは1cm3当たり約２
    ×1014電荷担体程度であり、ガリウム・インジウム砒素
    （InGaAs）の層中のn-ドーピングは1cm3当たり約２×10
    15電荷担体程度であり、 インジウム燐（InP）のn-層中にメサ構造の外周に沿っ
    て形成されているp+層の一部分の厚さは0.5μｍより大
    きく、ガリウム・インジウム砒素（InGaAs）のn-層の表
    面に形成されているp+層の一部分の厚さは0.1μｍない
    し0.2μｍ程度であることを特徴とする請求項1,2又は３
    に記載の漏洩電流の低いPINフォトダイオード。
  5. 【請求項５】n+型のインジウム燐（InP）の基板を有し
    て成り、この基板の第１表面上にはインジウム燐（In
    P）のn-層が形成され、この層の上にはガリウム・イン
    ジウム砒素（InGaAs）のn-層で形成されるメサ（MESA）
    構造が配置され、また、上記表面のメサ構造の縁に、及
    びメサ構造の外周に沿って形成されるp+層を有して成
    り、更にまた、基板の第１表面とは反対側にある第２表
    面上に形成される金属接触と、上記p+層の一部分の上に
    形成されるオーム接触とを有して成る漏洩電流の低いPI
    Nフォトダイオードの製造方法において、 該方法は次の諸ステップ、すなわち： （ａ）インジウム燐（InP）のn+基板を形成するステッ
    プ； （ｂ）厚さが約３μｍのインジウム燐（InP）のn-層を
    デポジットするステップ； （ｃ）約３μｍの厚さを持つ先行のインジウム燐の層よ
    りもドーピング・レベルの高いガリウム・インジウム砒
    素（InGaAs）のn-層をデポジットするステップ； （ｄ）メサ（MESA）を形成することを意図する表面にマ
    スクし、ガリウム・インジウム砒素の層を選択的にエッ
    チングし、次いでメサの表面からマスクを取り除くステ
    ップ； （ｅ）インジウム燐（InP）のn-層の上に誘電性の層を
    デポジットし、この誘電層はメサの直径よりその直径が
    大きい開口をメサの周りに規定するステップ； （ｆ）アクセプタ原子を拡散させ、その拡散のし方はイ
    ンジウム燐（InP）のn-層中の拡散深度がガリウム・イ
    ンジウム砒素の層中の拡散深度より大きくなるように、
    インジウム燐中の拡散深度は少なくとも0.5μｍに等し
    くし且つガリウム・インジウム砒素中の拡散深度は0.1
    〜0.2μｍ程度とし、この操作により前以て形成されて
    いる誘電層の開口中のメサの縁及びメサの外周に沿って
    表面にp+層を生成するステップ； （ｇ）基板の背面に金属被覆を形成するステップ； （ｈ）インジウム燐（InP）のn-層中にメサの外周に沿
    って設けられたp+層の一部分の上にオーム接触を形成す
    るステップ； （ｉ）メサの表面に誘電性の非反射層を形成し、この層
    の透明度はフォトダイオードの動作波長にその中心が置
    かれるステップ；及び （ｊ）メサの縁に、非反射層を形成する誘電体と類似で
    両立性のある誘電性のパッシベーション層を形成するス
    テップ； の諸ステップを含むことを特徴とする漏洩電流の低いPI
    Nフォトダイオードの製造方法。
  6. 【請求項６】請求項５に記載の漏洩電流の低いPINフォ
    トダイオードの製造方法において、前記ステップ（ｃ）
    とステップ（ｄ）との間に次の各ステップ、すなわち： （ｋ）先行のガリウム・インジウム砒素（InGaAs）のn-
    層上に約0.1〜0.2μｍの厚さを持つガリウム・インジウ
    ム砒素（InGaAs）のp+層をデポジットするステップ；及
    び （ｌ）約１μｍの厚さを持つガリウム・インジウム砒素
    （InGaAs）の２番目のp+層をエピタクシーによってデポ
    ジットするステップ； を含むことを特徴とする漏洩電流の低いPINフォトダイ
    オードの製造方法。
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