JPS60110177A - 半導体受光装置の製造方法 - Google Patents

半導体受光装置の製造方法

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JPS60110177A
JPS60110177A JP58217414A JP21741483A JPS60110177A JP S60110177 A JPS60110177 A JP S60110177A JP 58217414 A JP58217414 A JP 58217414A JP 21741483 A JP21741483 A JP 21741483A JP S60110177 A JPS60110177 A JP S60110177A
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JP
Japan
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type
layer
region
substrate
impurity
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Pending
Application number
JP58217414A
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English (en)
Inventor
Kazuto Yasuda
和人 安田
Shuzo Kagawa
修三 香川
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Filing date
Publication date
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Publication of JPS60110177A publication Critical patent/JPS60110177A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • 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
    • H01L31/102Devices sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation characterised by only one potential barrier
    • H01L31/103Devices sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation characterised by only one potential barrier the potential barrier being of the PN homojunction type
    • H01L31/1035Devices sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation characterised by only one potential barrier the potential barrier being of the PN homojunction type the devices comprising active layers formed only by 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。

Description

【発明の詳細な説明】 (−〇 発明の技術分野 本発明は半導体受光装置の製造方法、特に応答速度が速
い半導体受光装置fを容易にかつ再現性良ステムにおい
て、光信号it=を気信号に変換する半導体受光装置は
重要で基本的な(111成要素の一つであり、既に多数
実用化されている。
例えば光通信においては石英系光ファイバの伝送特性か
ら波長1.3〔μm〕乃至1.65(μm)程度の帯域
が用いられ、半導体受光装置〆tとしてはまずゲルマニ
ウム(Ge)を半導体劇料とするものが実用化さnてい
る。しかしながらGeでは雑音及び暗−流の低減が物性
的に制約されることから化合物半導体を用いる受光装置
が開発されている。
tel 従来技術と問題点 光通信の前記波長帯域に適合する化合物半導体受光装置
として、インジウム・燐化合物(InP)とこれに格子
整合するインジウム・ガリウム・砒素化合物(Ins 
−x GaxAs :x=0.47)とによって第1図
に示す如く構成される半導体受光装置が既に知られてい
る。
図において、1はn+型InP基板、2はn型InPバ
ッファ層、3はn製InGaAs光吸収層、4はn型I
nPウィンド層、5Lrip+型領域、6は保護膜、7
はp側風、極、8はn fill m極である。前記半
導体層中n型InGaAs光吸収層3は、その成長材料
の純度を高くし不純物をドープすることなくエピタキシ
ャル成長を行なって、そのキャリア濃度をできるだけ低
くしている。゛またp+型領領域5例えば亜鉛(Zn)
の気相拡散によって形成している。
前記p側’li、(i′i7を負、n側電極8を正の少
注とする逆バイアスn圧を印加して、1111接合金挟
んで少なくともn型InGaAs光吸収層3のnff1
−InPバッファ層2との界面に達する空乏層を#成せ
る。
光信号はInPウィンド層4(p+早I領域5)有・透
過し、これより県側帯幅が狭いn型InGaAs光秋収
層3で電子を励起してm子正孔対を生ずる。この正孔は
p11111電極7に同って移動し、これ〃Lpn接合
?横切ることによって電気的応答が1dら丁1.る。
しかしながら正孔は縫子に比較]−7で有効質量が大き
く、移動度が低い。その緒果として前記構成の受光装置
は変h1.1周波1yioot:へ4L :] W、反
以上においてその応答が低下する周波数特性f!−示す
電気的応答を与える少数ギヤリアを移動度の高い1゛L
子にすれば前記周波数特性ケ改善することができる。し
かしながら第1図に示した各半導体基板、層及び領域の
導電型をすべて反転することは容易ではない。すなわち
1)IJ記pl゛型領域5は気相拡散によって容易に形
成することができるのに対して、これ全反転したnL型
狽域を不純物1ノベ敞によって形成することは実際上不
可能といえる。
前記のn+型領領域形成間:追全回甘し、かつpn接合
を横切る少数キャリアを電子とすることは、例えは第1
図の半導体層構成のうち光吸収層3をn型からp型例反
転して、pn4と冶を・光吸収A’fi 3とn側電極
7との間に設けることによっても可能である。この構造
においても光吸収層のる′と芝屑化を低い逆バイアス−
1,圧で行なうためVCはそのキャリア濃度金低くする
ことが必侠でありて、1乃至5×1015(m’ :l
 a 度板下で出来るフヒは低疾j隻であることが望ま
しい。この様な低キヤリア濃度を再現性良く実現するた
めにはアクセプタ不純1り1のzLt人などその製造方
法の確立が必装である。
fdl 発明の目的 本発明は、n型化合物半導体基板上に低不純物濃度のp
型光吸収層f:設置f:1て該光吸収層の基板側界面近
傍にpn接合が形成され、i包速IWの応答が得られる
半導体受光装置iニア: Q容易VC製造することが可
能な製造方法を提供すること全目的とする。。
tel 発明の構成 本発明のRil記目的は、II型化合!17半棉体基板
とに、該基板より禁制帯幅が狭い光吸収J−と、該光吸
収層より禁制(I′i幅が広いn帖つィンドJC)と全
形成し、アクセプタ不可(物を前記ウィンド層のべ而か
ら選択的に拡散して第1の不純物I!J入領域を形成し
、かつ該第1の不純物λ4人領域に71して据状に低下
した濃度の前記不純物拡散によって前記光吸収層と前記
基板との界面近傍にpn接合を形成する半導体受光装置
t、の製造方法にまり外戚づれる。
前記アクセプタ不純物拡1)(全第2図を参照して説明
する。キャリア濃度が例えfrJ:lXl0”[on”
l程度のn型化会物半df体iH5板の一表面から、例
えば亜鉛(Zn)又は力1ミウム(Cd)ffiその燐
化合物等を用いて封管法によって高a度に拡散させた場
合にそのアクセプタ不純物の分布は第2図に例示する如
きプロファイルとなる。すなわち表面近傍においてはそ
の濃度が例えば2X]0 (ffi )程度となり、深
さ例えば2〔μm:1程度の位(行でこの設置が急激に
低下する。この範囲が前記第1の不純物導入領域である
。しかしながら不純物の拡散はこの深さに止まらず、第
1の不純物導入領域から更に同程度の深さまで5 X 
10”乃至I X 1015(cn+ )程度の紙製用
の拡散がβりめられる。このイ政δ;度の拡散領域はし
、はし7ば裾(tait)と呼ばわている。この様な不
純物プロファイルの結果本例の如き低濃度のn型基板に
おいては拡散の裾の領域においても導電型のn型からp
型への反転が行なわれて、pn接合は第1の不純物拡散
領域の2倍程度の深さの位(t1′に形成される。
(fi 発明の実施例 以下本発明を実施例により図面を参照し、て具体的に説
明する。
第3図(al乃至IC)は本発明の実施例を示す工程順
断面図、第4図は本実施例の不純物プロファイルを示す
図である。
第3図fat参照 不純物濃度が例えば2X]0”(on’)程良のn型ト
np ’JHy板】1上に液相エピタキシャル成長方法
熔によって、不純物濃度がクリえは5 X 10” (
cm ’−程度のn型InPバッファ層J21νさレリ
メーは2〔μ用〕以上に、キャリア+a1則がし:1え
i’f I X 10” [m’:]以下で通常n型と
なるInGaAs元吸収層13をIIIさ例えば2〔μ
m)程1死に、不可1物lに度が例えばlX10”C瞥
〕4゛4度のn型TnPウィンドツメ14な+、Aさ例
えば2〔声〕程度にIl’i次成長させる。
第31]Wl〕l参照 前記ウィンド層14上に1)すえE、f: @ 化シリ
コンによって負?光領j或に開ロゲ形成したマスクl 
5 ’([−設ける。この半導体基体かfyoえはか「
化カドミウム(CdPz )とともy(封管内に収イf
して、η14度例えば500乃至650[℃]において
時間例えrj、 I 1iJf間乃主5時間程度の不純
物拡11々全拠hrnする。この拡散の結果法4図に例
示する如き不純物プロファイルが侍られて、InPウィ
ンドハク14の受光と1j茨e」不純物硅fllj カ
2X 10”Lm’ ) 、1”i’Jl CD p”
JJ、 1itJ 塘16 Jニー )’2す、In−
GaAs光吸収N13の受光領域は不純物濃度が5X 
10”(6n3)程度以下のp型領域17となる。この
結果pnJJj合が光吸収層13とn型InPバッファ
層12との界面もしくはその近傍に形成される。
第3図(C1参照 従来技術によって保赦膜18.p側電極19゜n 1L
!li電極20を形成することによって本′に凡例の生
竹7体受光素子が完成する。
前記実施例の半導体受光装館について、入力信号の変調
周波数−出力電流0住e jllll定した結果、第5
図の線Aの如き結果がqttられて、同図に曲線7″′ B広例示する従来例に比軟して周波数特性の改善、すな
わち応答速度の向上の効果が確認された。
なお前記実施例においてバッファ層12金設けてその不
純物濃度を例えば5 X 101015(;’)程度と
することは、pn接合位jd、の変化を防止し、かつ受
光装置の動作状態においてバッファ層12にも空乏層が
深く形成されてキャパシタンスを減少式せる効果を有す
る。
尚、本実施例では基板と光吸収層との間にバッファ層を
設けているが、バッファ層を形成しなくてもよい。
+g+ 発明の詳細 な説明した如く本発明にょ冶に、半消体受光装置の応答
を与える少数キャリア全正孔より移動〃)の高い電子と
するti’j造を、容易にかつ再現性良く実現する製造
方法が提供されて、応答速度が高く周波数特性の優れた
半導体受光!4G (、+1゛を扶供することが可能と
なる。
【図面の簡単な説明】
第1図は半導体受光kl八′の従来例を示す断面図、第
2図は不純物拡散のプロファイルの説明図、tル3図(
=i1乃至telは本発明の実施例の工程11:+11
f;r面図、第4図は該実施例の不純物分布を示す図、
第5し1は該実施例の周波数特性の例f示す図である。 11はn型半導体基板、12はn拗バッファ層、13は
光吸収層、14はn捜つィンド層、yiσ16はp+型
領領域17けp型領域、18け保護1厚、19はp側電
極、20はn fl′Ill t’t 極2示す。 晃 1 図 第 2 月 1ml、−56フJ’t [s n1]俤 3 図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. n型化合物半導体基板上に、該基板より禁制帯幅が狭い
    光吸収層と、該光吸収層より禁制帯幅が広いn3Jll
    Iウィンド層とを形成し、アクセプタ不純物を前記ウィ
    ンド層の表面から選択的に拡散して第1の不純物導入領
    域を形成し、かつ該第1の不純物導入領域に対して裾状
    に低下した濃度の前記不純物拡散によって前記光吸収層
    と前記基板との界面近傍にpn接合を形成することを特
    徴とする
JP58217414A 1983-11-18 1983-11-18 半導体受光装置の製造方法 Pending JPS60110177A (ja)

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