JPS58170073A - 半導体装置 - Google Patents
半導体装置Info
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- JPS58170073A JPS58170073A JP57053125A JP5312582A JPS58170073A JP S58170073 A JPS58170073 A JP S58170073A JP 57053125 A JP57053125 A JP 57053125A JP 5312582 A JP5312582 A JP 5312582A JP S58170073 A JPS58170073 A JP S58170073A
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/08—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof in which radiation controls flow of current through the device, e.g. photoresistors
- H01L31/10—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof in which radiation controls flow of current through the device, e.g. photoresistors characterised by potential barriers, e.g. phototransistors
- H01L31/101—Devices sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation
- H01L31/102—Devices sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation characterised by only one potential barrier
- H01L31/107—Devices sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation characterised by only one potential barrier the potential barrier working in avalanche mode, e.g. avalanche photodiodes
- H01L31/1075—Devices sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation characterised by only one potential barrier the potential barrier working in avalanche mode, e.g. avalanche photodiodes in which the active layers, e.g. absorption or multiplication layers, form an heterostructure, e.g. SAM structure
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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】
（１）発明の技術分野
本発明は半導体装置に係り、特にアバランシェホトダイ
オード（Ａｌ）Ｄ）の増倍雑音を低減させた改良構造に
関する。
オード（Ａｌ）Ｄ）の増倍雑音を低減させた改良構造に
関する。
（２）技術の背景
光ファイバーの発達により、１μｍ帯（１〜１．６μｍ
）の光を用いた光通信システムが注目されている。この
光を検知する受光素子としてＧｅ−ＡＰＤの開発が進め
られたが増倍雑音、暗電流特性等に問題があった。近時
、ｍ−ｖ族化合物半導体を用いた光検出器として イン
ジウム燐（ＩｎＰ）を基板とし、これと格子整合のとれ
たインジウムガリウムヒ素燐（ｌｎＧａＡｓＰ）を用い
た１ｎＧａＡｓＰ／ＩｎＰ系とＧａＳｂを基板としたＡ
ｌＧａＡｓＳｂ／ＧａＳｂ系等が注目されているがこれ
らＡＰＤにおいては、逆方向電流が低減された耐圧のあ
る素子を作るのが難しい問題があった。プレーナ型のＡ
ＰＤを構成した場合にＰＮ接合部に逆方向の高電界を掛
けると周辺部のみに電界集中を起す問題があり、中心部
で高い増倍が得られないためにガードリングを形成して
この問題を解決しているが、ＰＮ接合部が形成されるＩ
ｎＰ等の表面層は現在のエピタキシャル技術によると厚
みが２〜３μｍが限度であるためにガードリング部のＰ
Ｎ接合の曲率を大きく取ることができず電界集中をやわ
らげることができないために、中央部を濃度変化の大き
いアブラプトジャンクションとし、周辺部を濃度変化の
なだらかなリニアグレードジャンクシランとしてもＰＮ
接合部の曲率が接合深さ２μｍ程度で小さいために、こ
の曲率の効果で耐圧が下る問題があった。
）の光を用いた光通信システムが注目されている。この
光を検知する受光素子としてＧｅ−ＡＰＤの開発が進め
られたが増倍雑音、暗電流特性等に問題があった。近時
、ｍ−ｖ族化合物半導体を用いた光検出器として イン
ジウム燐（ＩｎＰ）を基板とし、これと格子整合のとれ
たインジウムガリウムヒ素燐（ｌｎＧａＡｓＰ）を用い
た１ｎＧａＡｓＰ／ＩｎＰ系とＧａＳｂを基板としたＡ
ｌＧａＡｓＳｂ／ＧａＳｂ系等が注目されているがこれ
らＡＰＤにおいては、逆方向電流が低減された耐圧のあ
る素子を作るのが難しい問題があった。プレーナ型のＡ
ＰＤを構成した場合にＰＮ接合部に逆方向の高電界を掛
けると周辺部のみに電界集中を起す問題があり、中心部
で高い増倍が得られないためにガードリングを形成して
この問題を解決しているが、ＰＮ接合部が形成されるＩ
ｎＰ等の表面層は現在のエピタキシャル技術によると厚
みが２〜３μｍが限度であるためにガードリング部のＰ
Ｎ接合の曲率を大きく取ることができず電界集中をやわ
らげることができないために、中央部を濃度変化の大き
いアブラプトジャンクションとし、周辺部を濃度変化の
なだらかなリニアグレードジャンクシランとしてもＰＮ
接合部の曲率が接合深さ２μｍ程度で小さいために、こ
の曲率の効果で耐圧が下る問題があった。
このような問題を解決するために、本発明者等は以下に
述べるようなＡＰＤを提案した。
述べるようなＡＰＤを提案した。
（３）従来技術と問題点
第１図は本発明者の提案したＡＰＤの側断面図を示すも
ので基板としてはＮ１型１ｎＰ１を用い、該基板上にＮ
−１ｎＧａ’ＡｓＰを光吸収層２として形成し、さらに
該光吸収層２上に液相成長によって第１及び第２のＮ−
１ｎＰ層３及び４を形成する。該第１及び第２のＮ−１
ｎＰ層３及び４はキャリヤ濃度とＮ−１ｎＰ層３及び４
の深さｄとの関係は第２図に示すように段階的に変化さ
せるように構成させることでＮ−ＩｎＰ層４の不純物濃
度を低く取ることでアバランシェイブレイクダウン電圧
を高くするようにしたものである。
ので基板としてはＮ１型１ｎＰ１を用い、該基板上にＮ
−１ｎＧａ’ＡｓＰを光吸収層２として形成し、さらに
該光吸収層２上に液相成長によって第１及び第２のＮ−
１ｎＰ層３及び４を形成する。該第１及び第２のＮ−１
ｎＰ層３及び４はキャリヤ濃度とＮ−１ｎＰ層３及び４
の深さｄとの関係は第２図に示すように段階的に変化さ
せるように構成させることでＮ−ＩｎＰ層４の不純物濃
度を低く取ることでアバランシェイブレイクダウン電圧
を高くするようにしたものである。
このような第１及び第２のＮ−１ｎＰ層３．４にジャン
クション部、すなわち、ＰＮ接合部５を設けると共にガ
ードリング８を形成する。ＰＮ接合部５はカドミウム（
Ｃｄ）や亜鉛（Ｚｎ）のＰｌ 型不純物
を拡散して、アブラプトジャンクションとして、ガード
リング８はＰ型不純物としてベリリウム（Ｂｅ）をイオ
ンインプランテーションしてリニアグレードジャンクシ
ョンとする。そして、ＳｉＯ２等のコーティング層６に
コンタクト部７を形成するようになされるが、第１のＮ
−１ｎＰ層３と第２のＮ−１ｎＰ層４との接合部で第１
図の要部拡大図である第３図に示すようにガードリング
部８の接合が深くなったときにＰＮ接合周辺の湾曲部に
くびれ部９を生ずる。このために、このくびれ部９で局
部的な電界集中を生じてブレイクダウンを発生する欠点
を生じる問題があった。
クション部、すなわち、ＰＮ接合部５を設けると共にガ
ードリング８を形成する。ＰＮ接合部５はカドミウム（
Ｃｄ）や亜鉛（Ｚｎ）のＰｌ 型不純物
を拡散して、アブラプトジャンクションとして、ガード
リング８はＰ型不純物としてベリリウム（Ｂｅ）をイオ
ンインプランテーションしてリニアグレードジャンクシ
ョンとする。そして、ＳｉＯ２等のコーティング層６に
コンタクト部７を形成するようになされるが、第１のＮ
−１ｎＰ層３と第２のＮ−１ｎＰ層４との接合部で第１
図の要部拡大図である第３図に示すようにガードリング
部８の接合が深くなったときにＰＮ接合周辺の湾曲部に
くびれ部９を生ずる。このために、このくびれ部９で局
部的な電界集中を生じてブレイクダウンを発生する欠点
を生じる問題があった。
（４）発明の目的
本発明は上記欠点に鑑みなされたもので、局部的にブレ
イクダウンを発生しないＡＰＤを提供することを目的と
するものである。
イクダウンを発生しないＡＰＤを提供することを目的と
するものである。
（５）発明の構成
そして、この目的は本発明によれば基板上に光吸収層を
設け、該光吸収層上に表面層を形成し、該表面層にＰＮ
接合部を形成すると共にガードリングを設けてなるアバ
ランシェフォトダイオード半導体装置において、上記表
面層のキャリヤ濃度が表面では低く内部に向い深くなる
にしたがって高濃度となるように不純物をドープしてな
る半導体装置を提供することによって達成される。
設け、該光吸収層上に表面層を形成し、該表面層にＰＮ
接合部を形成すると共にガードリングを設けてなるアバ
ランシェフォトダイオード半導体装置において、上記表
面層のキャリヤ濃度が表面では低く内部に向い深くなる
にしたがって高濃度となるように不純物をドープしてな
る半導体装置を提供することによって達成される。
（６）発明の実施例
以下、本発明の一実施例を図面について説明する。
第４図（Ｉｌ＋、 （ｂｌ、 （ｃｌは本発明の半導体
装置、すなわちＡＰＤの製造工程を示すもので、第４図
＋ａ）において基板としてＮ”−１ｎＰｌ上に光吸収層
２としてＴｎＧａＡｓＰを成長させ、さらに該光吸収層
２上に気相成長あるいは分子線成長（ＭＢＥ）によって
１層のＮ型１ｎＰを２〜３μｍ厚に成長サセル。Ｅｔｊ
Ｉ ｎ Ｐによって形成された表面層１ｏのキャリヤ
濃度は従来の如く例えば２ Ｘ １０’６ｃＩ１１−３
の如く一定とせず、第５図に示す如く表面層１ｏの表面
より深さ方向に行くにしたがってキャリヤ濃度を直線的
に上昇させるように設定する。
装置、すなわちＡＰＤの製造工程を示すもので、第４図
＋ａ）において基板としてＮ”−１ｎＰｌ上に光吸収層
２としてＴｎＧａＡｓＰを成長させ、さらに該光吸収層
２上に気相成長あるいは分子線成長（ＭＢＥ）によって
１層のＮ型１ｎＰを２〜３μｍ厚に成長サセル。Ｅｔｊ
Ｉ ｎ Ｐによって形成された表面層１ｏのキャリヤ
濃度は従来の如く例えば２ Ｘ １０’６ｃＩ１１−３
の如く一定とせず、第５図に示す如く表面層１ｏの表面
より深さ方向に行くにしたがってキャリヤ濃度を直線的
に上昇させるように設定する。
次に第４図（ｂ）に示すように従来と同様の方法により
ガードリング８を含むＰＮ接合部５を形成し、第４図（
Ｃ）の如くコーティング層６及びコンタクト部７を形成
する。
ガードリング８を含むＰＮ接合部５を形成し、第４図（
Ｃ）の如くコーティング層６及びコンタクト部７を形成
する。
このような構成のＡＰＤによると第４図山）に示すよう
にＰＮ接合部５の周辺つまりガードリング９の湾曲部で
はくびれ９を発生せず、リニアグレードジャンクション
の不純物濃度と接合位置の関係により湾曲部１１での曲
率を大きくとることができるのでこの部分の電界集中を
緩和させることができる。
にＰＮ接合部５の周辺つまりガードリング９の湾曲部で
はくびれ９を発生せず、リニアグレードジャンクション
の不純物濃度と接合位置の関係により湾曲部１１での曲
率を大きくとることができるのでこの部分の電界集中を
緩和させることができる。
このように湾曲部１１を傾斜型に構成すると周辺部の耐
圧を大幅に向上させることが可能となる。
圧を大幅に向上させることが可能となる。
さらに表面層１０の電界分布について考察すると第６図
に示すように従来の構成ではほぼ三角形状１８で表すこ
とができて初期限界Ｂｍｉが比較的高い値から直線的に
減衰するのに対し、本発明の初期電界Ｅｍ２はＥｍｌ＞
ＥｍＺの関係にあり傾斜型とした場合には電圧分布はな
だらかな形状１３で表される。
に示すように従来の構成ではほぼ三角形状１８で表すこ
とができて初期限界Ｂｍｉが比較的高い値から直線的に
減衰するのに対し、本発明の初期電界Ｅｍ２はＥｍｌ＞
ＥｍＺの関係にあり傾斜型とした場合には電圧分布はな
だらかな形状１３で表される。
一般にアバランシェブレイクダウンは電界の強度と増倍
域（表面層１０）の幅に依存するが傾斜型の方が指数関
数的に変化するために電界強度の高い領域が拡がるため
にＥ ｍｌ ＞ Ｅ ｍｚの関係にあっても低い電界で
アバランシェブレイクダウンを起させることができるた
めに素子の低雑音化を計ることが可能となる。
域（表面層１０）の幅に依存するが傾斜型の方が指数関
数的に変化するために電界強度の高い領域が拡がるため
にＥ ｍｌ ＞ Ｅ ｍｚの関係にあっても低い電界で
アバランシェブレイクダウンを起させることができるた
めに素子の低雑音化を計ることが可能となる。
上記実施例ではＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＰ系のＡＰＤにつ
いて述べるがＡｌＧａＡｓＳｂ／ＧａＳｂ系等にも通用
し得ることは明らかである。
いて述べるがＡｌＧａＡｓＳｂ／ＧａＳｂ系等にも通用
し得ることは明らかである。
（７）発明の効果
以上、詳細に説明したように本発明によると、半導体装
置によればＰＮ接合周辺部で集中的な電界を生ずること
なく電界を緩和させることが可能となり、表面層の電界
分布がゆるやかとなるのでブレイクダウン電界を低くす
ることができて増倍雑音を低くすることができる特徴を
有するものである。
置によればＰＮ接合周辺部で集中的な電界を生ずること
なく電界を緩和させることが可能となり、表面層の電界
分布がゆるやかとなるのでブレイクダウン電界を低くす
ることができて増倍雑音を低くすることができる特徴を
有するものである。
第１図は従来のＡＰＤの側断面図、第２図は第１図の表
面層深さとキャリヤ濃度との関係を示す線図、第３図は
第１図のＡ部拡大断面図、第４図（ａｌ、 （ｂｌ、
（ｃ）は本発明のＡＰＤの製造工程図、第５図は第４図
に示すＡＰＤの表面層の深さとキャリヤ濃度の関係を示
す線図、第６図は本発明と従来のＡＰＤの電界分布を表
す線図である。 １ １・・・基板、 ２・・・光吸収層、
３．４゜１０・・・表面層、 ５・・・ＰＮ接合部、
６・・・コーティング部、 ７・・・コンタクト部、
８・・・ガードリング。 特許出願人 富士通株式会社 →うｑｚ ｔ 前４図 、 第５図 第６図
面層深さとキャリヤ濃度との関係を示す線図、第３図は
第１図のＡ部拡大断面図、第４図（ａｌ、 （ｂｌ、
（ｃ）は本発明のＡＰＤの製造工程図、第５図は第４図
に示すＡＰＤの表面層の深さとキャリヤ濃度の関係を示
す線図、第６図は本発明と従来のＡＰＤの電界分布を表
す線図である。 １ １・・・基板、 ２・・・光吸収層、
３．４゜１０・・・表面層、 ５・・・ＰＮ接合部、
６・・・コーティング部、 ７・・・コンタクト部、
８・・・ガードリング。 特許出願人 富士通株式会社 →うｑｚ ｔ 前４図 、 第５図 第６図
Claims (1)
- 基板上に光吸収層を設け、該光吸収層上に表面層を形成
し、該表面層にＰＮ接合部を形成すると共にガードリン
グを設けてなるアバランシェフォトダイオード半導体装
置において、上記表面層のキャリヤ濃度が表面では低く
内部に向い深くなるにしたがって高濃度となるように不
純物をドープしてなることを特徴とする半導体装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57053125A JPS58170073A (ja) | 1982-03-31 | 1982-03-31 | 半導体装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57053125A JPS58170073A (ja) | 1982-03-31 | 1982-03-31 | 半導体装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58170073A true JPS58170073A (ja) | 1983-10-06 |
Family
ID=12934080
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57053125A Pending JPS58170073A (ja) | 1982-03-31 | 1982-03-31 | 半導体装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58170073A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61265876A (ja) * | 1985-05-20 | 1986-11-25 | Nec Corp | プレ−ナ型ヘテロ接合半導体受光素子 |
| JPS61267375A (ja) * | 1985-05-21 | 1986-11-26 | Nec Corp | プレ−ナ型ヘテロ接合半導体受光素子 |
-
1982
- 1982-03-31 JP JP57053125A patent/JPS58170073A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61265876A (ja) * | 1985-05-20 | 1986-11-25 | Nec Corp | プレ−ナ型ヘテロ接合半導体受光素子 |
| JPS61267375A (ja) * | 1985-05-21 | 1986-11-26 | Nec Corp | プレ−ナ型ヘテロ接合半導体受光素子 |
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