JPS5891686A - ゲルマニウム半導体装置及びその製造方法 - Google Patents

ゲルマニウム半導体装置及びその製造方法

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JPS5891686A
JPS5891686A JP56190325A JP19032581A JPS5891686A JP S5891686 A JPS5891686 A JP S5891686A JP 56190325 A JP56190325 A JP 56190325A JP 19032581 A JP19032581 A JP 19032581A JP S5891686 A JPS5891686 A JP S5891686A
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    • H01ELECTRIC ELEMENTS
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    • H01L31/00Semiconductor 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
    • H01L31/08Semiconductor 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
    • H01L31/10Semiconductor 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
    • H01L31/101Devices sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 不発明はゲルマニウム半導体装置及びその製造方法に関
するものである口 近年、光通信の実用化がめざましく波長1〜1.6μm
帯の受光材料としてゲルマニウムがあげられ、ゲルマニ
ウム受光素子の開発が進められているが、素子特性、信
頼性の同上の点で、これら素子はプレーナ化が望ましい
。受光素子を含むゲルマニウム半導体素子のプレーナ化
を図るうえで重要な技術の1つに、表面不活性化膜の形
成があげられるが、ゲルマニウムはシリコンの場合とは
14なり。
その熱酸化膜((Jest )はドアツブ準位が多く、
ゲルマニウム半導体との界面における界面準位密度も1
012〜1014鐸−2ey 1と非常に多い。また、
粗悪な熱酸化膜は水醪性を有し、ゲルマニウム半導体装
置の製造上好ましくない。そのため、ゲルマニウム半導
体の表面不活性化は従来力)ら、二酸化シリコン膜のよ
うな異種絶縁膜をCV帳によって形成してきたが、該絶
縁膜とゲルマニウム半導体との界面における界面準位密
度は熱酸化膜の場合と同様に10 ’ 2〜10” ’
cm ”eV−’であり、著しい改善は図られていない
。従って本発明の目的は、界面準位留置の小さいゲルマ
ニウム半導体装置及び表面不活性化膜の形成工程を有す
るゲルマニウム半導体装置の製造方法を提供することで
ある。
本発明の半導体装置はゲルマニウム半導体表面上曇こ醸
化ゲルマニウム層を具備し、さらlここの酸化ゲルマニ
ウム膜上に酸化ゲルマニウムとは組Kが異なる誘電体膜
を備えた構造を有するもの・で、これを作る第1の方法
はゲルマニウム半導体表面に誘′一体@を形成する工程
において該誘電体膜形成の前に酸素雰囲気にて熱処理を
行なう工程を有することを特徴とするゲルマニウム半導
体装置の製造方法である。また本発明の第2の方法は、
ゲルマニラ合手導体表面に誘電体膜を形成した後酸*豚
囲気にて熱処理を行ない咳誘電体膜とゲルマニウム半導
体との界面に酸化ゲルマニウムを形成する工#Mを有す
ることを特徴とするゲルマニウム半導体装置の製造方法
である。
本発明によnば、誘電体膜形成前にゲルマニウム半導体
表面に酸素雰囲気熱処理を施すことによってゲルマニウ
ム表面に薄い酸化ゲルマニウム層を形成し、該酸化ゲル
マニウム層の上に誘電体膜を形成するために、上記酸化
ゲルマニウム層は直接外気に接することがない力)ら、
従来の熱酸化膜に比べて界面不安定性は生じない。
第2の方法によっても誘一体膜とゲルマニウム半導体と
の界面に酸化ゲルマニウム層が形成され該酸化ゲルマニ
ウム層は先の方法と同様に外気に接することはなく、安
輩な界面特性が得ら1しる。
第1図は上記効果を実証した結果を示している。
第1図はNfJ8X1015ω−3キャリア績度のゲル
マニウム半導体に通常の熱分解CVD法により、二酸化
シリコン挨ヲ形成し、該二酸化シリコン膜の上にAll
他極形成した云わゆるMI 8 (Metal−1ns
ulator−8emiconductor )ダイオ
ードの容蓋−電圧特性から界面準位着度を導出した結果
である。二酸    □化シリコン映は450℃に吃い
てArで3%に希釈さzl、りS i Ha i 毎分
500cc 、 02 yl;−毎分300CC,N2
キャリアガスを毎分80を流して120OAの厚さに形
成した。第1図において曲線1は11本発明によらない
、すなわちゲルマニウム半導体に二酸化シリコン[’)
形成したのみの場合の界面準位密度分a’j:示Ltテ
ィ6bs、最小テも3 X 10 ” 2cm−2eV
 ”程度である。曲線2は、本発明の第1の方法でゲル
マニウム半導体の表面不活性化を行なった場合、すなわ
ち、450℃のもとで02を毎分2.5tillt量で
5分間流した後、先の曲線lの場合と同一条件で二酸化
シリコン膜を修成した場合の界面単位密度分布を示して
おり、最小で5X10”国−2ey−1にまで低減され
た。曲II3は、本発明の第2の方法、すなわち、先の
曲線1の場合と同一条件で二酸化シリコン膜を形成した
後、600℃のもとで02を毎分2.5を流量で30分
間流して熱処理を施した場合の界面準位密度分布を示し
ており、最小で8×10 α eV−にまで低減された
。このように本発明によって界面特性が改善されること
が明らかである。
以下に夾IMnとしてゲルマニウム・アバランシェフォ
トダイオード(以下GトλP1)と称す)の製造に応用
して詳細に説明するが、実施、ガのみが本発明を限定す
るものでない事は容易に理解されなければならない。第
2図はその製造工程の途中からを示した一例である。準
備されたゲルマニウム基板21はn型でキャリア濃度が
8X10  cMlである。該ゲルマニウム基板21に
増倍特性の改善のために設けられるp導′l1ac型の
ガードリング部22、および受光部であ61)4電層2
3を各々べ1んム及びボロンのイオン打ち込み法により
形成した(第2図(a))。ベリリウムイオン打ち込み
の加速電圧とドース量は各々、100keV、lXl0
”cm−”に選んだ。またボロンイオン打ち込みの加速
電圧とドースtは各々、40keV、 2 X 10 
 ctnに選んだ。イオン打ち込ろのi、650℃で4
5分間窒素雰囲気中で加熱することにより、打ち込みイ
オンの活性化を行なった。このときのガードリングs2
2の接合深さは約3μm%p受光部23の接合深さは約
0.3μmである。次に、本発明の第1の方法によりゲ
ルマニウム・表面の不活性化を行なった。すなわち、4
50℃のもとで02を毎分2.5t流量で5分間流して
該ゲルマニウム表面に薄い酸化ゲルマニウム層24を形
成した後、直ちに二酸化シリコン誘電体膜25を前述の
条件で形成し、全体の厚さを23001にした(第2図
(b))。次に従来まり周知の露光技術により電極形成
用の窓あけを行ない、Al成極26を形成してGe −
A P Dを完成させた(第2図(C))。
才た不発明の第2の方法を用いてもう1つのGe −A
P Dを製造した。第3図はその製造工程の途中からを
示している。第3図(a)は第2図(a)と全く同じ工
程である。次いで前述の条件で二酸化シ17′  コン
d電体膜25を形成した後(第3図(b))600℃の
もとで02を毎分2.5を流量30分間流して、二酸化
シリコン膜2“5とゲルマニウム基板21との中間に酸
化ゲルマニウム層24を形成しく133図<C)) 、
全体の不活性化膜厚2300Aにした。次にfg2図(
C)と同様に、AI電極26を形成してαFI    
  APDを完成させた。−(第3図(dυ。第4図は
第2凶および第3図で示した工程で装造したアバランシ
ェフォトダイオードのaf電流−電圧特性を示しており
、同図には不発明によらないで、ただ二酸化シリコン膜
を形成したのみの場合の暗電流−電圧特性をも示してい
る。@4図からGe −AP Dの降伏電圧VBは約−
30Vである。曲線41は本発明によらない従来方法で
製造したGe−APDの暗電・流−電圧曲線であり、暗
11111流は0.9VBにおいて0.5〜0.6μ人
と非常に多い。それに対して、本発明の第1の方法を適
用して製造した(ト)−APDの暗電流は曲線42に示
してありs 0.9VBで0.3〜0.4μAにまで低
減されまた本発明の第2の方法を適用して製造した(ト
)−APDでは暗11AI5!は、曲線43に示スヨう
ニ0.9VB t’ 0.1−0.2μAf(マチ低減
され第111に示した結果と矛盾しない結果が得られ、
(je−APDの特性向上が図れた。
上e実a例では、誘電体として二酸化シリコン膜の場合
について説明したが、他の誘電体ガえば窒化シリコン1
3 (SisN4)  、窒化ゲルマニウム膜(Ge3
Nすt 酸化アルミニウム(Altos ) 4(ツい
ても全く同様の効果が得られた。
以上のように、本発明によれば酸化ゲルマニウム層を外
気に接することなく、誘電体とゲルマニウム半導体との
界面に形成することができるため界面準位密度の小さい
曳好な界面特性が得られるという利点を有する。
【図面の簡単な説明】
第1図は界面準位密度分布を示しており、1は本発明に
よらない場合の界面準位密度分布曲線、2は本発明の第
1の方法による場合、3は本発明の第2の方法による場
合の界面準位密度分布曲線である。第2図、第3図はそ
れぞれ本発明の第1の方法、第2の方法を適用した(ト
)−APDの製造工程の一部を示しており、21はゲル
マニウム基板。 22はガードリング層、23は受光部、24は酸化ゲル
マニウム層、25は二酸化シリコン膜、26はAl1極
である。第4図はGe−APDの暗電流−電圧特性を示
しており、41は本発明によらない場合、42は本発明
の@1の方法、43は本発明発Z図 (α) <b> (C) も3図 7(b) (O乙ン

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、ゲルマニウム半導体表面に酸化ゲルマニウム膜を形
    成し、さらにこの酸化ゲルマニウム膜上に酸化ゲルマニ
    ウムとは違う組成のl!誘電体膜形成した構造を具備し
    ていることを特徴とするゲルマニウム半導体装置。 2、ゲルマニウム半導体表面に誘電体膜を形成する工程
    において、該誘電体膜形成の前に酸素裏囲気に6て熱処
    理を行なう工程を有することを特徴とするゲルマニウム
    半導体装置の製造方法。 ゛3.ゲルマニウム牛導体表面に誘電体膜を形成した後
    、酸素雰囲気にて熱処理を行ない、該誘電体膜とゲルマ
    ニウム半導体との界面に、酸化ゲルマニ、ラムを形成す
    る工程を有することを特徴とするゲルマニウム半導体装
    置の製造方法0
JP56190325A 1981-11-27 1981-11-27 ゲルマニウム半導体装置及びその製造方法 Granted JPS5891686A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013058566A (ja) * 2011-09-07 2013-03-28 Univ Of Tokyo 光電変換素子、光検出器及び太陽電池
JP2022500882A (ja) * 2018-09-10 2022-01-04 ザ ユニバーシティー コート オブ ザ ユニバーシティー オブ グラスゴー 単一光子アバランシェ検出器、その使用方法および製造方法

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5111379A (en) * 1974-07-17 1976-01-29 Matsushita Electric Ind Co Ltd Handotaisochino seizohoho

Patent Citations (1)

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