JPS58122721A - 化合物半導体への不純物拡散方法 - Google Patents
化合物半導体への不純物拡散方法Info
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- JPS58122721A JPS58122721A JP57004566A JP456682A JPS58122721A JP S58122721 A JPS58122721 A JP S58122721A JP 57004566 A JP57004566 A JP 57004566A JP 456682 A JP456682 A JP 456682A JP S58122721 A JPS58122721 A JP S58122721A
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/22—Diffusion of impurity materials, e.g. doping materials, electrode materials, into or out of a semiconductor body, or between semiconductor regions; Interactions between two or more impurities; Redistribution of impurities
- H01L21/223—Diffusion of impurity materials, e.g. doping materials, electrode materials, into or out of a semiconductor body, or between semiconductor regions; Interactions between two or more impurities; Redistribution of impurities using diffusion into or out of a solid from or into a gaseous phase
- H01L21/2233—Diffusion into or out of AIIIBV compounds
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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
【発明の詳細な説明】
本発明はリン元素を有する半導体層を含む化合物半導体
への不純物拡散方法に関するものであるＯ半導体光検出
器のなかで、フォトダイオード（以下ＰＤと呼ぶ）ある
いはアノくランノ・フォトダイオード（以下ＡＰＤと呼
ぶ）は高速かつ高感度である特性を有し・光通信システ
ム等における光検出器として最も重要視されており、光
源である半導体レーザと共にその開発が活発に進められ
ている。半導体レーザの発振波長は０．８μｍから１．
Ｇａｍ域のもの１例えばＧａＡｓ−ＧａＡｌＡｓ系ある
いはＩｎＰ−ＩｎＧａＡｓＰ系の半導体レーずの研究開
発が主流である。現在、 Ｇａ Ａｍ −Ｇａ Ａ Ｉ
Ａｓ系レーザの主な発振波兼０．８μｍから０．８７
μｍＫ対する光検出器としては８ｉ単結ａｔ用いたＰＤ
あるいはＡＦＬ）が蛾も広く使われており一れ九％性を
示しているが、８直材料を用いた光検出器では１＃ｍ以
上の波長光を検出することは８ム材料の吸収係数が小さ
くなるために実用上困難でＴｏｔ）、光ファイバーの伝
送損失の低い１．１ｓｍ〜１．６ａｍ 波長域では使
用することができない。また１、１μｍ〜１．５μｍ波
長域用としてはＧｅ−ＡＰＤがあるが暗ＩＥ流と過剰雑
音の点で必ずしも光通信用としてＦｉ蝋適な光検出器で
な（１−Ｖ族化合物半導体材料等によるＡＰＤ、ＦＤ−
ｂＸ４１求されて５いる。しかし、化合物半導体材料で
は結晶成長技術や表面安定化技術、プロセス技術等の発
達が未熟で６シー化合物半導体で作られたＡＰＤ＆！ア
バランシ動作七行なわしめるに必要な高い逆バイアス電
圧に耐えられないのが塊状である。
への不純物拡散方法に関するものであるＯ半導体光検出
器のなかで、フォトダイオード（以下ＰＤと呼ぶ）ある
いはアノくランノ・フォトダイオード（以下ＡＰＤと呼
ぶ）は高速かつ高感度である特性を有し・光通信システ
ム等における光検出器として最も重要視されており、光
源である半導体レーザと共にその開発が活発に進められ
ている。半導体レーザの発振波長は０．８μｍから１．
Ｇａｍ域のもの１例えばＧａＡｓ−ＧａＡｌＡｓ系ある
いはＩｎＰ−ＩｎＧａＡｓＰ系の半導体レーずの研究開
発が主流である。現在、 Ｇａ Ａｍ −Ｇａ Ａ Ｉ
Ａｓ系レーザの主な発振波兼０．８μｍから０．８７
μｍＫ対する光検出器としては８ｉ単結ａｔ用いたＰＤ
あるいはＡＦＬ）が蛾も広く使われており一れ九％性を
示しているが、８直材料を用いた光検出器では１＃ｍ以
上の波長光を検出することは８ム材料の吸収係数が小さ
くなるために実用上困難でＴｏｔ）、光ファイバーの伝
送損失の低い１．１ｓｍ〜１．６ａｍ 波長域では使
用することができない。また１、１μｍ〜１．５μｍ波
長域用としてはＧｅ−ＡＰＤがあるが暗ＩＥ流と過剰雑
音の点で必ずしも光通信用としてＦｉ蝋適な光検出器で
な（１−Ｖ族化合物半導体材料等によるＡＰＤ、ＦＤ−
ｂＸ４１求されて５いる。しかし、化合物半導体材料で
は結晶成長技術や表面安定化技術、プロセス技術等の発
達が未熟で６シー化合物半導体で作られたＡＰＤ＆！ア
バランシ動作七行なわしめるに必要な高い逆バイアス電
圧に耐えられないのが塊状である。
現在、この１．１μｍ−１，６＾ｍ波長域の光検出器用
としてｒｉＩｎＧａＡｓ、ＩｎＧａＡｓＰ、ＧａＡ１８
ｂ。
としてｒｉＩｎＧａＡｓ、ＩｎＧａＡｓＰ、ＧａＡ１８
ｂ。
Ｇ為ＡｌＡｓ８ｂ、Ｇｍ８ｂ等の１−’Ｖ族績蟲、轡に
ｌ１ｎＰ基ａｔ用いた１ｎＧａＡ＠５ＩｎＧａＡｓＰの
彎究開発が主流であり８例えばａ ｎ” ＩａＰ基板
上にＩｎＧａλｍ、ｌするい１ｊＩｎＧａＡｓＰ４をエ
ピタキシャル成長した後、亜鉛あるいはカドミウム等の
Ｐ型不純物を拡散して三元あるいは四元の化合物半導体
中にｐ−ｎ４１合を形成後、メサエッチング等により素
子化した例、あるいはエピタキシャル成長中ＫＰＷＩ不
純物を混入させることＫよりｐ−ｎ 接合を形成する
方法等がある。しかしながら高い信頼性が要求される光
通信システム用の光検出器としてはプレーナ構造が望ま
しく、そのためＩ／ｃＦｉ単純な選択拡散のみＫより得
られるｐ−ｎ接合では逆バイアス印加によりいわゆるエ
ツジ−ブレークダウン現象が生じてしまう。これｔ−回
避するため〈、濃度勾配が緩やかで接合部位が深いいわ
ゆるガードリングの形成が必要である。現状ではＺｎ３
Ｐ２あるいＦｉｃｄ３Ｐｇ等の拡散源を用い友４３０℃
１１度の比較的低温での熱処理により拡散層＠Ｉｆｉ（
ＤＰ＠不純−表面ｍ度を抑えることによりガードリング
効果を生ぜしめる方法、及びイオン注入技術を用いてぺ
ＩＪ Ｖラム等のイオン注入後７５０℃１ｍｆＯ熱処理
によるガードリング試作例等が報告されているが、必ず
しも効果が充分とは言い難い点、非常に毒性の強いベリ
リウム等の材料を用いる点等で安定性、信頼性等に優れ
たガードリング形成技術の確立が望まれている。
ｌ１ｎＰ基ａｔ用いた１ｎＧａＡ＠５ＩｎＧａＡｓＰの
彎究開発が主流であり８例えばａ ｎ” ＩａＰ基板
上にＩｎＧａλｍ、ｌするい１ｊＩｎＧａＡｓＰ４をエ
ピタキシャル成長した後、亜鉛あるいはカドミウム等の
Ｐ型不純物を拡散して三元あるいは四元の化合物半導体
中にｐ−ｎ４１合を形成後、メサエッチング等により素
子化した例、あるいはエピタキシャル成長中ＫＰＷＩ不
純物を混入させることＫよりｐ−ｎ 接合を形成する
方法等がある。しかしながら高い信頼性が要求される光
通信システム用の光検出器としてはプレーナ構造が望ま
しく、そのためＩ／ｃＦｉ単純な選択拡散のみＫより得
られるｐ−ｎ接合では逆バイアス印加によりいわゆるエ
ツジ−ブレークダウン現象が生じてしまう。これｔ−回
避するため〈、濃度勾配が緩やかで接合部位が深いいわ
ゆるガードリングの形成が必要である。現状ではＺｎ３
Ｐ２あるいＦｉｃｄ３Ｐｇ等の拡散源を用い友４３０℃
１１度の比較的低温での熱処理により拡散層＠Ｉｆｉ（
ＤＰ＠不純−表面ｍ度を抑えることによりガードリング
効果を生ぜしめる方法、及びイオン注入技術を用いてぺ
ＩＪ Ｖラム等のイオン注入後７５０℃１ｍｆＯ熱処理
によるガードリング試作例等が報告されているが、必ず
しも効果が充分とは言い難い点、非常に毒性の強いベリ
リウム等の材料を用いる点等で安定性、信頼性等に優れ
たガードリング形成技術の確立が望まれている。
本発明の目的は不純物濃度勾配が緩やかな不純物拡散領
域を形成するため不純物拡散方法を提供するもので、こ
の方法を応用するとブレークダウン特性の向上と信頼性
に優れ九半導体装置を得ることができる。本発明の不純
物拡散方法は、少くともリン元素を組成元素として有し
、かつ・ｎＭの導電型を示す化合物半導体に＃選択的に
ｐ型不純物を熱拡散した後、前記熱拡散の温度以上の高
温でかうリンの飽和蒸気圧の下で熱処理する工程を有す
ることｔｌｆＩｌ黴とする化合物半導体への不純物拡散
方法である。
域を形成するため不純物拡散方法を提供するもので、こ
の方法を応用するとブレークダウン特性の向上と信頼性
に優れ九半導体装置を得ることができる。本発明の不純
物拡散方法は、少くともリン元素を組成元素として有し
、かつ・ｎＭの導電型を示す化合物半導体に＃選択的に
ｐ型不純物を熱拡散した後、前記熱拡散の温度以上の高
温でかうリンの飽和蒸気圧の下で熱処理する工程を有す
ることｔｌｆＩｌ黴とする化合物半導体への不純物拡散
方法である。
次に本発明の優れた利点について一実施例にもとづいて
説明する。第１図及び第２図は本発明の骨子をなす不純
物拡散の実施例を示すものである。
説明する。第１図及び第２図は本発明の骨子をなす不純
物拡散の実施例を示すものである。
纂１ｉ！１においてｌｌＩｍ（Ａ）は、ｃａ３ｐｚを拡
散源とし５７０℃ｇｇｏ＠ｔで所定時間熱処理すること
によって得られるＩｎＰへのカドミウムの拡散プ謂ファ
イルつまり正孔不純物一度分布を示したものである。曲
ｌｉｔ＠はこの試料を７００℃でリンの飽和蒸気圧に達
するに十分な固体のリンを含む閉管中に両人して＃７０
０℃１１に、で６５時時間区熱処理することにより得ら
れる正孔不純物濃度分布を示しており１曲線囚から曲線
（ハ）に正孔不純物濃度分布が変化したことが判るＯこ
こで・す／の飽和蒸気圧下で熱処理を行なう重要性は、
真空中（≦ｌＸ １０−’ ｔｏｒｒ ）あるいＨＨｚ
、Ｎｚ 等の雰ｔＳＺ中で比較的兼い時間熱処理を行
なう場合にＩｆｉ繭紀ＩｎＰの表面を８ ｓ ０２ ａ
Ｐ ８ Ｇ −８ｓ Ｎ膜等で辿った場合においても
組成元素であるリンの熱分解により表面に損慟を受は不
純物の移動という本来の目的にかなう試料が得られなく
なる。また、す／の蒸気圧下で熱処理を行なわないと＃
！ｌｔｌ記５７０℃機匿での＾温熱処理により得られる
選択不純喫拡散領域の選択性が失なわれることが判明し
ており、リンの蒸気圧での熱処理つまりリンの蒸気圧を
温度のみにより制御することにより＋１’）現性の高い
リンの飽和蒸気臣下での熱処理の］［豐性が判る。
散源とし５７０℃ｇｇｏ＠ｔで所定時間熱処理すること
によって得られるＩｎＰへのカドミウムの拡散プ謂ファ
イルつまり正孔不純物一度分布を示したものである。曲
ｌｉｔ＠はこの試料を７００℃でリンの飽和蒸気圧に達
するに十分な固体のリンを含む閉管中に両人して＃７０
０℃１１に、で６５時時間区熱処理することにより得ら
れる正孔不純物濃度分布を示しており１曲線囚から曲線
（ハ）に正孔不純物濃度分布が変化したことが判るＯこ
こで・す／の飽和蒸気圧下で熱処理を行なう重要性は、
真空中（≦ｌＸ １０−’ ｔｏｒｒ ）あるいＨＨｚ
、Ｎｚ 等の雰ｔＳＺ中で比較的兼い時間熱処理を行
なう場合にＩｆｉ繭紀ＩｎＰの表面を８ ｓ ０２ ａ
Ｐ ８ Ｇ −８ｓ Ｎ膜等で辿った場合においても
組成元素であるリンの熱分解により表面に損慟を受は不
純物の移動という本来の目的にかなう試料が得られなく
なる。また、す／の蒸気圧下で熱処理を行なわないと＃
！ｌｔｌ記５７０℃機匿での＾温熱処理により得られる
選択不純喫拡散領域の選択性が失なわれることが判明し
ており、リンの蒸気圧での熱処理つまりリンの蒸気圧を
温度のみにより制御することにより＋１’）現性の高い
リンの飽和蒸気臣下での熱処理の］［豐性が判る。
第２図において曲＃（Ｃ）ＦｉＺｎｓＰｚあるいｉ；ｘ
ＺｎＰ２等の拡散源を用いて５フ０℃ｉｉＡ度での熱処
理することにより得られる亜鉛不純物によるＩｎＰ 中
での正孔不純物濃度分布を示しており、曲線（ｌは上記
第１図で説明したと同様に上記００分布を示すＩｎＰ試
料をリンの飽和蒸気圧下の７００℃で６８時間程度熱処
理することにより得られる亜鉛による正孔不純物濃度分
布の移動を示し友ものである。
ＺｎＰ２等の拡散源を用いて５フ０℃ｉｉＡ度での熱処
理することにより得られる亜鉛不純物によるＩｎＰ 中
での正孔不純物濃度分布を示しており、曲線（ｌは上記
第１図で説明したと同様に上記００分布を示すＩｎＰ試
料をリンの飽和蒸気圧下の７００℃で６８時間程度熱処
理することにより得られる亜鉛による正孔不純物濃度分
布の移動を示し友ものである。
本発明の不純物拡散方法によると、正孔不純物濃ＩＩＩ
１０ ” 〜ｌ Ｑ ” （１１）−３代において＃
ｆ勾配の急峻な変化を有する不純物拡散分布をリンの飽
和蒸気臣下で熱処理することＫより１表面損傷もなく選
択性を保持して濃度勾配の緩やかな分布和することが可
能でありいわゆるガードリング形成が可能になる。なお
、ｓ度勾配を緩やかにするための熱５１に壇温度は６０
０℃以上の高温で実用上効果的でありた。
１０ ” 〜ｌ Ｑ ” （１１）−３代において＃
ｆ勾配の急峻な変化を有する不純物拡散分布をリンの飽
和蒸気臣下で熱処理することＫより１表面損傷もなく選
択性を保持して濃度勾配の緩やかな分布和することが可
能でありいわゆるガードリング形成が可能になる。なお
、ｓ度勾配を緩やかにするための熱５１に壇温度は６０
０℃以上の高温で実用上効果的でありた。
次に、不純−原子として亜鉛を用いた上記濃度勾配の緩
やかさを利用したガードリング形成を行り九−実施例を
以下に示す。５１３図は本発明の不純物拡散方法によっ
て得られた半導体装置の概略横断面である。
やかさを利用したガードリング形成を行り九−実施例を
以下に示す。５１３図は本発明の不純物拡散方法によっ
て得られた半導体装置の概略横断面である。
こ（Ｄ実ＭＡ例でｕＩｎＰ−１ｎＧａＡｓ−ＩｎＧａＡ
＠Ｐ系材料を用いたものであり、まず（１００）面を有
するｎ＋−ＩｎＰＪｉｔ板３１の上にエピタキシャル成
長法（例えば１相エビタ中シヤル法）Ｋより膜厚３μｍ
程度、不純物濃ｙ ｌｘ ｔ ｏｌ’ｍ−’ 程４１
のｎ＋−ＩｎＰ層３２ｔ−形成し２次に膜厚３μｍｓ度
、不純物譲ｔＬ５×ｌｏ”ｍ−”のｎ ＠ｌ Ｉｎ ６
，５３Ｇｌ ０４７ Ａｓ層３３を形成し１次に膜厚０
．３ ｆｉ ｍ ａ不純物−１ｆｌｘ１０１６７− Ｔ〜、７！ど’ｒａ／、Ｊ／ Ａ Ａ／、ｔｙ ｌ’；
１ｔ４３４ｒ ｘｌニア’ｔ−シマｔｖ’ｌへｔ−１ｆ
ｔをエピタキシャル成長する。上記の様にして作製した
クエーハの表−にスバ、りあるいはＣＶＤ法等により８
４０．あるいは８ｉＮｌ［ｔ″前記ｎｇＩｎＰ層３５上
に形成し、フォト・レジスト、目合せ工程等をへて＠配
８ｉ０２あるいは８４Ｎｄｉｆ選択的にリング状に除去
する。次にこの＃！に作成したウェーハｔＺ１１Ｐｚｔ
拡散源として排気した閉管中に配し約５７０℃の熱処理
ｔｔＸどこすことにより−亜鉛の選択拡散Ｐ型層３６を
得る。ここで熱処理時間Ｆｉ１６分程度程度い亜鉛の拡
散されたＰｇ不純物領域３６の深さ２μｍを形成する。
＠Ｐ系材料を用いたものであり、まず（１００）面を有
するｎ＋−ＩｎＰＪｉｔ板３１の上にエピタキシャル成
長法（例えば１相エビタ中シヤル法）Ｋより膜厚３μｍ
程度、不純物濃ｙ ｌｘ ｔ ｏｌ’ｍ−’ 程４１
のｎ＋−ＩｎＰ層３２ｔ−形成し２次に膜厚３μｍｓ度
、不純物譲ｔＬ５×ｌｏ”ｍ−”のｎ ＠ｌ Ｉｎ ６
，５３Ｇｌ ０４７ Ａｓ層３３を形成し１次に膜厚０
．３ ｆｉ ｍ ａ不純物−１ｆｌｘ１０１６７− Ｔ〜、７！ど’ｒａ／、Ｊ／ Ａ Ａ／、ｔｙ ｌ’；
１ｔ４３４ｒ ｘｌニア’ｔ−シマｔｖ’ｌへｔ−１ｆ
ｔをエピタキシャル成長する。上記の様にして作製した
クエーハの表−にスバ、りあるいはＣＶＤ法等により８
４０．あるいは８ｉＮｌ［ｔ″前記ｎｇＩｎＰ層３５上
に形成し、フォト・レジスト、目合せ工程等をへて＠配
８ｉ０２あるいは８４Ｎｄｉｆ選択的にリング状に除去
する。次にこの＃！に作成したウェーハｔＺ１１Ｐｚｔ
拡散源として排気した閉管中に配し約５７０℃の熱処理
ｔｔＸどこすことにより−亜鉛の選択拡散Ｐ型層３６を
得る。ここで熱処理時間Ｆｉ１６分程度程度い亜鉛の拡
散されたＰｇ不純物領域３６の深さ２μｍを形成する。
次に、前に亜鉛の選択拡散マスクの８ｉ０．あるいはｓ
ｔＮ膜等を除去した後、このウェーハを赤リン５０〜１
００ｍｇ 程度と共に排気した閉管中に配し。
ｔＮ膜等を除去した後、このウェーハを赤リン５０〜１
００ｍｇ 程度と共に排気した閉管中に配し。
７００℃程度の温度で７０時間 １１ｆ熱処理すること
により前記ｐ型不純物領域３６の深さ２μｍに形成され
たｐ−ｎ接合の位置を３．５μｍ程ｆまで移動させ、ｐ
−領域３７を形成する。ここでの熱処理でｔ！ＩｎＰ層
３５上には特に膜形成してないがｓｔｏ、ｐｓｏ、ｓｔ
Ｎ等の膜をＩｎＰ層３層上５上全域成後愚弟ｆｆｌを行
ってもよい。上記の様にして作製しタウ、−”のＩｎＰ
層３層表５表ｌ１ｉｉｔばＨ，８０４：Ｈ，０２： Ｈ
，０＝３ ： １ ： １の混合液により２５℃程度で
数分エツチングすることによりＩｏＰ層３層表５表２０
００Ａ＠度除去ｄ、ＩｎＰ層３層上５上１０２あるいは
８ｉＮ膜を形成し一次に７オトレジスト目合せ工ｓＫよ
り前記ｐｍ！不純物拡散領域３６のリング形状の内周よ
り大でかつ外局以上にならない形状に前記８１０２ある
い１ｊ８ｉＮ膜３８を残し、これを選択拡散マスクとし
て例えばＺａｓＰｚを拡散源として排気し九閉管中に配
し５７０℃。
により前記ｐ型不純物領域３６の深さ２μｍに形成され
たｐ−ｎ接合の位置を３．５μｍ程ｆまで移動させ、ｐ
−領域３７を形成する。ここでの熱処理でｔ！ＩｎＰ層
３５上には特に膜形成してないがｓｔｏ、ｐｓｏ、ｓｔ
Ｎ等の膜をＩｎＰ層３層上５上全域成後愚弟ｆｆｌを行
ってもよい。上記の様にして作製しタウ、−”のＩｎＰ
層３層表５表ｌ１ｉｉｔばＨ，８０４：Ｈ，０２： Ｈ
，０＝３ ： １ ： １の混合液により２５℃程度で
数分エツチングすることによりＩｏＰ層３層表５表２０
００Ａ＠度除去ｄ、ＩｎＰ層３層上５上１０２あるいは
８ｉＮ膜を形成し一次に７オトレジスト目合せ工ｓＫよ
り前記ｐｍ！不純物拡散領域３６のリング形状の内周よ
り大でかつ外局以上にならない形状に前記８１０２ある
い１ｊ８ｉＮ膜３８を残し、これを選択拡散マスクとし
て例えばＺａｓＰｚを拡散源として排気し九閉管中に配
し５７０℃。
２１分程度の熱処理により亜鉛の選択拡散を行ないＰ＋
−１ｎＰ領域３９ｔ−形成する。Ｐ＋の拡散深さは３μ
ｍ根度である。さらに８ｉ０２６るいは８ｉＮ膜４０を
形成した後、ｖＬ極取り出し窓をフォトレジスト目金せ
工１１により形成した後Ｐ型電極４１を第３図に示す様
に光の入射窓を除く様にリング状に形成する。次Ｋ ｎ
ｆｌ ｍ他４２’ｔＩｎＰ基板３１に形成することに
より第３図に示した本発明の不純物拡散方法を応用して
得られる半導体装置が得られる。
−１ｎＰ領域３９ｔ−形成する。Ｐ＋の拡散深さは３μ
ｍ根度である。さらに８ｉ０２６るいは８ｉＮ膜４０を
形成した後、ｖＬ極取り出し窓をフォトレジスト目金せ
工１１により形成した後Ｐ型電極４１を第３図に示す様
に光の入射窓を除く様にリング状に形成する。次Ｋ ｎ
ｆｌ ｍ他４２’ｔＩｎＰ基板３１に形成することに
より第３図に示した本発明の不純物拡散方法を応用して
得られる半導体装置が得られる。
次に、この発明の優れた％徴について低酸する。
前述の半導体装置においてガード・リング形成のリング
状の外周１５０μｍｌｉ の半導体装置において暗電流
１００ｎＡ以下できわめて急峻なブレークダウン特性を
示し、かつ光入射によるアノ（ランシ増倍も１００倍以
上という＾い値が得られた。これらの直れた特性は次に
示す理由によ５ｆｆｌ購できる。すなわちＩｎＰ−１ｎ
ＧａＡｓ−１ｎＧａＡｓＰ糸を用いたプレーナｎｔｆｌ
ｉとして、ｐ−ｎ嵌合をＩｎＰ中に形成し、かつ逆バイ
アス印加により空乏層ｔｆｔ、１＆収層であるＩｎＧａ
Ａｓ６るいＦｉｌｎＧａＡｓＰ中に拡げる例Ｆｉ、例え
ば特願昭５４−３９１６９．特願昭５４−１２４９７５
等にあり、低暗’を流化するために優れた構造であるが
、この％−昭５４−３９１６９゜１２４９７５の構造で
はエツジ、ブレークダウンが防止される奸容範囲が限ら
れてお妙設計許容範囲が比較的狭い一点がある。しかし
ながら１本発明の不純拡散方法によると・上ｍｌした第
３図の拠厖例においてはガードリング部のみのブレーク
ダウン電圧がガードリングを有するｆ−ｎのブレークダ
ウン電圧つｔり第３図の実施例より３０Ｖ程度高くなっ
ており、ｐ 層の形成深さの自由度が増シカつ、確実に
エツジ・ブレークダウンが防止されている点である。ま
た本発明の不純物拡散方法は７００’Ｃ＠度と比較的高
温でめるが、リンの飽和蒸気圧によシ再現性よく半導体
組成元素であるリンの熱分解を防止しており、この熱分
解等に起因した逆方向特性、 ４１Ｋｌｉｉｔ電流の増
加等の特性劣化を防止しており、優れた特性の半導体装
置が得られる。
状の外周１５０μｍｌｉ の半導体装置において暗電流
１００ｎＡ以下できわめて急峻なブレークダウン特性を
示し、かつ光入射によるアノ（ランシ増倍も１００倍以
上という＾い値が得られた。これらの直れた特性は次に
示す理由によ５ｆｆｌ購できる。すなわちＩｎＰ−１ｎ
ＧａＡｓ−１ｎＧａＡｓＰ糸を用いたプレーナｎｔｆｌ
ｉとして、ｐ−ｎ嵌合をＩｎＰ中に形成し、かつ逆バイ
アス印加により空乏層ｔｆｔ、１＆収層であるＩｎＧａ
Ａｓ６るいＦｉｌｎＧａＡｓＰ中に拡げる例Ｆｉ、例え
ば特願昭５４−３９１６９．特願昭５４−１２４９７５
等にあり、低暗’を流化するために優れた構造であるが
、この％−昭５４−３９１６９゜１２４９７５の構造で
はエツジ、ブレークダウンが防止される奸容範囲が限ら
れてお妙設計許容範囲が比較的狭い一点がある。しかし
ながら１本発明の不純拡散方法によると・上ｍｌした第
３図の拠厖例においてはガードリング部のみのブレーク
ダウン電圧がガードリングを有するｆ−ｎのブレークダ
ウン電圧つｔり第３図の実施例より３０Ｖ程度高くなっ
ており、ｐ 層の形成深さの自由度が増シカつ、確実に
エツジ・ブレークダウンが防止されている点である。ま
た本発明の不純物拡散方法は７００’Ｃ＠度と比較的高
温でめるが、リンの飽和蒸気圧によシ再現性よく半導体
組成元素であるリンの熱分解を防止しており、この熱分
解等に起因した逆方向特性、 ４１Ｋｌｉｉｔ電流の増
加等の特性劣化を防止しており、優れた特性の半導体装
置が得られる。
なお、ここでＦｉＩｎＰ−ＩｎＧａＡｓ−ＩｎＧａＡｓ
Ｐｔ材料としたＩｎＰ中への亜鉛を不純物とし九不純物
拡散による半導体装置の一実施例について述べたが、カ
ドミウム不純物を使用し九場合に４同様の装置が得られ
ること、及び、比較的厚膜を有するＩｎＧａＡｓＰ中で
も適用できるのは言うまでもないＯ 纂１１１ｇ１及びｌ＠２図は本発明の骨子１１す原理會
を示したものである。第１図において、（Ａ）ｒｉｃａ
ｚｐｚ＠拡散源とした５７０℃程度の＠！度でのＸｎｋ
”中へのカドミウム拡散により得られる正孔不純＊＊＊
分布を示し、（ハ）は、（６）により得られた正孔不純
物ｍ度分布を７００℃根度のリンの飽和蒸気圧下で熱処
理することによシ得られる正孔不純物＃１！［分布であ
る。ａｇＺ図において’１５ＦｉＺ ｎ ３ Ｐ ２あ
るいはＺ ｎ ｋ’ ２を拡散源とした５７０℃程度の
温度でのＩｎＰへの亜鉛拡散によシ得られる正孔不純物
１１１に分布であシ、（Ｄ）はこの（ｑの濃度分布を有
するＩｎＰを７００℃楓度のｙ／の飽和蒸気圧下で熱処
理することによシ得られる正孔不純物１１１ｊ［分布で
ある。第３図は本発明の不純物拡散方法を用いて作製し
た半導体装置の一実施例であり、３１けｎ＋型（１００
）ｆｌを有するＩｎＰ基板、３２ｔｆｎ＋１１１ｎＰ工
ピタキシヤＡ／層、 ３３１ｄ ｎ １！！！ Ｉ Ｅ
ｌ ｏ、ｓａ Ｏａｏ、ａｔＡ＄層、３４はｎ ＠ｌ
Ｉ ｎ ｏ、ｙｓＧａ ｏ、ｚｔＡｓ Ｏ，４ＴＰＯ，
Ｓ３層−３５はｎｌｌＩｎＰ層、３６ｄ５７０℃ｍｒｏ
ｍ拡ｓ温度で形成されたＰＩＩＩＥＩＰ層領域・３７は
、前記ＰｇｌＩｎＰ層領域３６ｔ７００℃飽和リン臣下
で熱処理することにより得られるＰ−型１ｎＰ層領域−
３８は８１０ｇ４るいは８ｉＮ薄膜、３９はＰ「純物會
拡散し［Ｐ”１１１１ｎＰ１１１１１１Ｉ域、４０は８
ｉ０．あるいはＳｉＮ膜、４１はｐｌｉ電極＃４２はｎ
型電砺である。
Ｐｔ材料としたＩｎＰ中への亜鉛を不純物とし九不純物
拡散による半導体装置の一実施例について述べたが、カ
ドミウム不純物を使用し九場合に４同様の装置が得られ
ること、及び、比較的厚膜を有するＩｎＧａＡｓＰ中で
も適用できるのは言うまでもないＯ 纂１１１ｇ１及びｌ＠２図は本発明の骨子１１す原理會
を示したものである。第１図において、（Ａ）ｒｉｃａ
ｚｐｚ＠拡散源とした５７０℃程度の＠！度でのＸｎｋ
”中へのカドミウム拡散により得られる正孔不純＊＊＊
分布を示し、（ハ）は、（６）により得られた正孔不純
物ｍ度分布を７００℃根度のリンの飽和蒸気圧下で熱処
理することによシ得られる正孔不純物＃１！［分布であ
る。ａｇＺ図において’１５ＦｉＺ ｎ ３ Ｐ ２あ
るいはＺ ｎ ｋ’ ２を拡散源とした５７０℃程度の
温度でのＩｎＰへの亜鉛拡散によシ得られる正孔不純物
１１１に分布であシ、（Ｄ）はこの（ｑの濃度分布を有
するＩｎＰを７００℃楓度のｙ／の飽和蒸気圧下で熱処
理することによシ得られる正孔不純物１１１ｊ［分布で
ある。第３図は本発明の不純物拡散方法を用いて作製し
た半導体装置の一実施例であり、３１けｎ＋型（１００
）ｆｌを有するＩｎＰ基板、３２ｔｆｎ＋１１１ｎＰ工
ピタキシヤＡ／層、 ３３１ｄ ｎ １！！！ Ｉ Ｅ
ｌ ｏ、ｓａ Ｏａｏ、ａｔＡ＄層、３４はｎ ＠ｌ
Ｉ ｎ ｏ、ｙｓＧａ ｏ、ｚｔＡｓ Ｏ，４ＴＰＯ，
Ｓ３層−３５はｎｌｌＩｎＰ層、３６ｄ５７０℃ｍｒｏ
ｍ拡ｓ温度で形成されたＰＩＩＩＥＩＰ層領域・３７は
、前記ＰｇｌＩｎＰ層領域３６ｔ７００℃飽和リン臣下
で熱処理することにより得られるＰ−型１ｎＰ層領域−
３８は８１０ｇ４るいは８ｉＮ薄膜、３９はＰ「純物會
拡散し［Ｐ”１１１１ｎＰ１１１１１１Ｉ域、４０は８
ｉ０．あるいはＳｉＮ膜、４１はｐｌｉ電極＃４２はｎ
型電砺である。
Ｔζ嘴ｒ理二 （ミクロン）
Claims (1)
- 少くとも組成元素としてり／元素を有し、かつｎｌｌの
導電ａｔ示す化合物半導体に遁択的に４型不＃Ｉｌ物を
熱拡散した後、前記熱拡ｔｏｉｍ度以上の＾温でかつリ
ンの飽和蒸気臣下で熱処理する１糧を有すること１０黴
とする化合物半導体への不純物拡散方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57004566A JPS58122721A (ja) | 1982-01-14 | 1982-01-14 | 化合物半導体への不純物拡散方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57004566A JPS58122721A (ja) | 1982-01-14 | 1982-01-14 | 化合物半導体への不純物拡散方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58122721A true JPS58122721A (ja) | 1983-07-21 |
Family
ID=11587582
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57004566A Pending JPS58122721A (ja) | 1982-01-14 | 1982-01-14 | 化合物半導体への不純物拡散方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58122721A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03108382A (ja) * | 1989-09-21 | 1991-05-08 | Oki Electric Ind Co Ltd | 半導体受光素子の製造方法 |
| US5098851A (en) * | 1989-02-10 | 1992-03-24 | Hitachi, Ltd. | Fabricating a semiconductor photodetector by annealing to smooth the PN junction |
-
1982
- 1982-01-14 JP JP57004566A patent/JPS58122721A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5098851A (en) * | 1989-02-10 | 1992-03-24 | Hitachi, Ltd. | Fabricating a semiconductor photodetector by annealing to smooth the PN junction |
| JPH03108382A (ja) * | 1989-09-21 | 1991-05-08 | Oki Electric Ind Co Ltd | 半導体受光素子の製造方法 |
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