JPS60211885A - アバランシフオトダイオ−ドの製造方法 - Google Patents
アバランシフオトダイオ−ドの製造方法Info
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- JPS60211885A JPS60211885A JP59068011A JP6801184A JPS60211885A JP S60211885 A JPS60211885 A JP S60211885A JP 59068011 A JP59068011 A JP 59068011A JP 6801184 A JP6801184 A JP 6801184A JP S60211885 A JPS60211885 A JP S60211885A
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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
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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】
（産業上の利用分野）
本発明は半導体受光素子の構造に係シ、アバランシフォ
トダイオード（以下ＡＰＤと記す）の製造方法に関する
。
トダイオード（以下ＡＰＤと記す）の製造方法に関する
。
（従来技術とその問題点）
ＡＰＤは高感度、高速応答の光検出器である。この半導
体装置はｐｎ接合をもつ。ＡＰＤなとの光検出器ではこ
のｐｎ接合に対し逆方向の電圧を印加して使用し、その
接合付近での空乏層幅が装置の性能に大きな影響を与え
る。
体装置はｐｎ接合をもつ。ＡＰＤなとの光検出器ではこ
のｐｎ接合に対し逆方向の電圧を印加して使用し、その
接合付近での空乏層幅が装置の性能に大きな影響を与え
る。
光フアイバ通信システム用の受光素子であるＡＰＤとし
てはすでに１．３μｍ帯ではゲルマニウム（Ｇｅ）ＡＰ
Ｄが実用化されそいるが、更に光ファイバの極小損失領
域である１、５μｍ帯用の受光素子の開発が急がれてい
る。波長１．５μｍ帯の光に対して良好ガ感度を有する
だめには空乏層幅をいかに拡大するかにかかっている。
てはすでに１．３μｍ帯ではゲルマニウム（Ｇｅ）ＡＰ
Ｄが実用化されそいるが、更に光ファイバの極小損失領
域である１、５μｍ帯用の受光素子の開発が急がれてい
る。波長１．５μｍ帯の光に対して良好ガ感度を有する
だめには空乏層幅をいかに拡大するかにかかっている。
例えばゲルマニウムに関していうと、光吸収係数は波長
１．５５μｍの光に対して−１）’！’ ７ Ｘ １０
” ｃｍ−・という値であるととがわかっている。した
がって光吸収長として１５μｍ以上が必要で空乏層幅が
１５μｍ以下のときは空乏層端よシ深い基板内での光吸
収が遅い拡散電流成分となって光応答特性の劣化の要因
となる。前記により周波数特性を良くするだめには空乏
層幅を１５μｍ以上にして入射光を空乏層内で十分吸収
させることが必要である。以上ゲルマニウムを例に述べ
たが、他の半導体材料でも同様に波長の長い光に対して
は十分大きな空乏層幅が必要になる。以後、話をわかシ
やすくするため代表的な受光器材料例としてゲルマニウ
ムについて述べる。
１．５５μｍの光に対して−１）’！’ ７ Ｘ １０
” ｃｍ−・という値であるととがわかっている。した
がって光吸収長として１５μｍ以上が必要で空乏層幅が
１５μｍ以下のときは空乏層端よシ深い基板内での光吸
収が遅い拡散電流成分となって光応答特性の劣化の要因
となる。前記により周波数特性を良くするだめには空乏
層幅を１５μｍ以上にして入射光を空乏層内で十分吸収
させることが必要である。以上ゲルマニウムを例に述べ
たが、他の半導体材料でも同様に波長の長い光に対して
は十分大きな空乏層幅が必要になる。以後、話をわかシ
やすくするため代表的な受光器材料例としてゲルマニウ
ムについて述べる。
第１図は受光面となるｐｎ接合をボロン（Ｂ）のイオン
注入工程と熱処理工程で製造される良く知られた所謂プ
レーナ型ＡＰＤの構造図である。第１図ではｎ型ゲルマ
ニウム基板１１の上に深さ０．３μｍ程度のＰ領域１２
が受光領域として形成されている。図中１３は絶縁膜、
１４．１５はそれぞれＰ側電極、ｎ側電極であシ、１６
はガードリングである。この構造の位置に電極１４．１
５を通して１１．１２の間に形成されるｐｎ接合に逆方
向電圧を印加して使用する。この構造のＡＰＤでは空乏
層幅の拡大に限界があるため良好な感度を有するのはせ
いぜい１，０〜１，５２μｍの波長の光であり、この構
造で、よシ長波長側の１．５μｍ帯の光に高感度を持つ
ために必要な１５μｍ以上の空乏層幅を得ることは困難
である。これは次のことによる。
注入工程と熱処理工程で製造される良く知られた所謂プ
レーナ型ＡＰＤの構造図である。第１図ではｎ型ゲルマ
ニウム基板１１の上に深さ０．３μｍ程度のＰ領域１２
が受光領域として形成されている。図中１３は絶縁膜、
１４．１５はそれぞれＰ側電極、ｎ側電極であシ、１６
はガードリングである。この構造の位置に電極１４．１
５を通して１１．１２の間に形成されるｐｎ接合に逆方
向電圧を印加して使用する。この構造のＡＰＤでは空乏
層幅の拡大に限界があるため良好な感度を有するのはせ
いぜい１，０〜１，５２μｍの波長の光であり、この構
造で、よシ長波長側の１．５μｍ帯の光に高感度を持つ
ために必要な１５μｍ以上の空乏層幅を得ることは困難
である。これは次のことによる。
ｐｎ接合に階段接合近似を考えるとき、空乏層幅を１５
μｍ以上にするにはｎ型基板濃度を３ Ｘ １０”／ｄ
以下にしなければならず、その時の降伏電圧が３００Ｖ
以上となる。とのような低濃度基板ではガードリングの
降伏電圧との耐圧差を取ることが困難で、受光面内での
均一増倍を得ることができない。壕だ、逆方向印加電圧
が３００ｖ以上必要となれば低電圧での動作が必要なシ
ステムでは実用的でないという問題が発生する。
μｍ以上にするにはｎ型基板濃度を３ Ｘ １０”／ｄ
以下にしなければならず、その時の降伏電圧が３００Ｖ
以上となる。とのような低濃度基板ではガードリングの
降伏電圧との耐圧差を取ることが困難で、受光面内での
均一増倍を得ることができない。壕だ、逆方向印加電圧
が３００ｖ以上必要となれば低電圧での動作が必要なシ
ステムでは実用的でないという問題が発生する。
上記の問題を克服するためにドナー不純物をイオン注入
し熱処理工程を経て所望の比較的不純物濃度の高い領域
を形成することで第２図に示す、所謂、ハイロー（Ｈｉ
−Ｌｏ）構造の受光素子が作られている。図中１７が比
較的不純物濃度の高い領域（以後高濃度領域と呼ぶ）で
ある。この構造では図中１２と１７の間に形成されるｐ
ｎ接合近傍においてはアバランシ降伏を起こすに十分な
電界強度が得られかつ低濃度基板（図中１１）であるこ
とによって高速応答の可能な空乏層幅が低い印加電圧で
得られる。
し熱処理工程を経て所望の比較的不純物濃度の高い領域
を形成することで第２図に示す、所謂、ハイロー（Ｈｉ
−Ｌｏ）構造の受光素子が作られている。図中１７が比
較的不純物濃度の高い領域（以後高濃度領域と呼ぶ）で
ある。この構造では図中１２と１７の間に形成されるｐ
ｎ接合近傍においてはアバランシ降伏を起こすに十分な
電界強度が得られかつ低濃度基板（図中１１）であるこ
とによって高速応答の可能な空乏層幅が低い印加電圧で
得られる。
この構造では高濃度領域が受光部となるためその不純物
濃度分布は面内において均一でなければならない。これ
は次のことによる。不純物濃度分布が面内で、不均一で
ある場合、この素子に逆方向電圧を印加すると電界は高
濃度の部分に集中し例えば第３図に示すように増倍のラ
インスキャンは尖ったものになる。このように増倍が均
一でない素子では実効的な受光面積は小さくなるために
、実際の動作時において増倍の尖端部ではＡＰＤの最適
増倍率より幾分高い増倍率にすることが必要である。こ
の時当然信号対雑音比はあまシ良くならない。以上のこ
とによシ高濃度領域においてはその不純物濃度分布は面
内において均一でなければならないが、現在の構造では
一般に高濃度領域の中心部に電界集中が起き均一な増倍
は得られにくい。
濃度分布は面内において均一でなければならない。これ
は次のことによる。不純物濃度分布が面内で、不均一で
ある場合、この素子に逆方向電圧を印加すると電界は高
濃度の部分に集中し例えば第３図に示すように増倍のラ
インスキャンは尖ったものになる。このように増倍が均
一でない素子では実効的な受光面積は小さくなるために
、実際の動作時において増倍の尖端部ではＡＰＤの最適
増倍率より幾分高い増倍率にすることが必要である。こ
の時当然信号対雑音比はあまシ良くならない。以上のこ
とによシ高濃度領域においてはその不純物濃度分布は面
内において均一でなければならないが、現在の構造では
一般に高濃度領域の中心部に電界集中が起き均一な増倍
は得られにくい。
このことは高濃度領域がイオン注入とその後の熱処理工
程で形成された後の素子製造工程における表面処理など
による実質的な面内の不均一な不純物濃度分布に基因し
ていると思われる。
程で形成された後の素子製造工程における表面処理など
による実質的な面内の不均一な不純物濃度分布に基因し
ていると思われる。
（発明の目的）
本発明は上記従来法の欠点を克服し、均一な増倍領域を
有するＡＰＤの製造方法を与えるものである。
有するＡＰＤの製造方法を与えるものである。
（発明の構成）
本発明の製造方法は低濃度第１導電型の半導体基板の受
光領域とすべき領域の中心部表面に後述の注入イオンが
透過する程度の薄い膜を、又受光領域とすべき領域の周
囲には注入イオンが透過しない厚さの膜を形成する工程
と、前記膜が形成された半導体基板に、第１導電型とな
るような不純物イオンを注入・アニールして受光領域に
高濃度なるガードリングを形成する工程と、半導体基板
の受光領域となる領域及びその周囲の前記ガードリング
内部領域にまでまたがって、高濃度の第２導電型領域を
前記高濃度第１導電型を形成した領域より浅く形成する
工程とを備えた構成となっている。
光領域とすべき領域の中心部表面に後述の注入イオンが
透過する程度の薄い膜を、又受光領域とすべき領域の周
囲には注入イオンが透過しない厚さの膜を形成する工程
と、前記膜が形成された半導体基板に、第１導電型とな
るような不純物イオンを注入・アニールして受光領域に
高濃度なるガードリングを形成する工程と、半導体基板
の受光領域となる領域及びその周囲の前記ガードリング
内部領域にまでまたがって、高濃度の第２導電型領域を
前記高濃度第１導電型を形成した領域より浅く形成する
工程とを備えた構成となっている。
（構成の詳細な説明）
以下、本発明によるＡＰＤの製造方法について詳述する
。第４図に本発明によるＡＰＤの構造図を示す。この構
造は図中１８の領域において中央部と周辺部で若干不純
物濃度差がちシ均−増倍の得られる受光部不純物濃度分
布が形成されている。第４図中１８で示した高濃度領域
の形成方法を次のように行なう。第５図Ａに示すように
第１導電型基板において受光部中央に非常に薄い選択注
入マスク（図中３１）を形成した後第１導電型不純物イ
オン注入を行なう。とのマスクの厚さは通常のストッパ
ーとしてのマスク（図中３２）よシ薄いもので完全なス
トッパー効果を有しない厚さである必要がある。従って
イオン注入の結果受光部中央部でのイオンドース量を周
辺部より不妊くするができる。
。第４図に本発明によるＡＰＤの構造図を示す。この構
造は図中１８の領域において中央部と周辺部で若干不純
物濃度差がちシ均−増倍の得られる受光部不純物濃度分
布が形成されている。第４図中１８で示した高濃度領域
の形成方法を次のように行なう。第５図Ａに示すように
第１導電型基板において受光部中央に非常に薄い選択注
入マスク（図中３１）を形成した後第１導電型不純物イ
オン注入を行なう。とのマスクの厚さは通常のストッパ
ーとしてのマスク（図中３２）よシ薄いもので完全なス
トッパー効果を有しない厚さである必要がある。従って
イオン注入の結果受光部中央部でのイオンドース量を周
辺部より不妊くするができる。
このようにして該高濃度領域が形成できるがこの際すで
に基板上にガードリングが形成されているか否かは問題
ではない。該高濃度領域が形成された後第２導電型領域
形成、未形成ならばガードリング形成を順次行ない最終
的な素子構造（第４図）とする。本発明の構造では第４
図中１８において中央部と周辺部で若干不純物濃度差が
あり、均一増倍の得られる不純物濃度分布が形成されて
いる。
に基板上にガードリングが形成されているか否かは問題
ではない。該高濃度領域が形成された後第２導電型領域
形成、未形成ならばガードリング形成を順次行ない最終
的な素子構造（第４図）とする。本発明の構造では第４
図中１８において中央部と周辺部で若干不純物濃度差が
あり、均一増倍の得られる不純物濃度分布が形成されて
いる。
（実施例）
本発明の実施例について、例としてｎ型ゲルマニウム基
板を用いて詳述する。第６図に示す。
板を用いて詳述する。第６図に示す。
正味の不純物濃度６Ｘ１ｏ１４／ｃａのｎ型ゲルマニウ
ム基板（図中１１）に６５０℃、１６向間の亜鉛熱拡散
法によるガードリング（図中１６）を形このとき図中３
１として５００Ｘ図中３２としては３０００ Ｘの５ｉ
ｆｔ膜とした。次に砒素のイオン注−人（ドース量＝
１．２ Ｘ １０”／ｉ、イオン加速エネルギー−１３
０ｋｅＶ）を行ない活性化アニールオン注入（ドース量
−＝ ３ Ｘ １０１３／ｃ＋＋！、イオン加速エネル
ギー−４０ｋｅＶ）と６５０℃、３０分（ｓｈｏ、保護
膜、水素雰囲気中）の活性化アニールで行なう。この後
表面保護膜としてＣＶＤ−８ｉ０２膜を付け（第４図中
１３）、ｐ側′−極（第４図中１４）としてアルミニウ
ム、ｎ側電極（第４図中１５）として金−ゲルマニウム
をそれぞれ真空蒸着する。
ム基板（図中１１）に６５０℃、１６向間の亜鉛熱拡散
法によるガードリング（図中１６）を形このとき図中３
１として５００Ｘ図中３２としては３０００ Ｘの５ｉ
ｆｔ膜とした。次に砒素のイオン注−人（ドース量＝
１．２ Ｘ １０”／ｉ、イオン加速エネルギー−１３
０ｋｅＶ）を行ない活性化アニールオン注入（ドース量
−＝ ３ Ｘ １０１３／ｃ＋＋！、イオン加速エネル
ギー−４０ｋｅＶ）と６５０℃、３０分（ｓｈｏ、保護
膜、水素雰囲気中）の活性化アニールで行なう。この後
表面保護膜としてＣＶＤ−８ｉ０２膜を付け（第４図中
１３）、ｐ側′−極（第４図中１４）としてアルミニウ
ム、ｎ側電極（第４図中１５）として金−ゲルマニウム
をそれぞれ真空蒸着する。
（発明の効果）
上記によシ製造したゲルマニウムＡＰＤの増倍のライン
スキャンを第７図に示す。測定は１．５５μｍのレーザ
光に対して行なったもので受光面内で均一な増倍が得ら
れている。
スキャンを第７図に示す。測定は１．５５μｍのレーザ
光に対して行なったもので受光面内で均一な増倍が得ら
れている。
実施例としてゲルマニウムを用いて説明したがガリウム
砒素、ガリウムアンチモン系等の池の半導体利料に適用
できることは言うまでもない。
砒素、ガリウムアンチモン系等の池の半導体利料に適用
できることは言うまでもない。
第１図は従来よシ知られているｐ＋ｎあるいはｎ＋ｐ構
造のＡＰＤの断面図。第２図は比較的不純物濃度の高い
領域を有するＡＰＤの断面図。第３図は第２図の構造の
ＡＰＤで得られる増倍のラインスキャン。第４図は本発
明の方法により得られるＡＰＤの断面図。第５図Ａ ｐ
Ｂは本発明の構造の製造方法を説明する図で、第６図
Ａ ｔ Ｂ ｔ Ｃは実施例に用いた製造方法を説明す
る図。第７図は本発明のＡＰＤで得られた増倍のライン
スキャン。 １１ 第１導電型半導体基板 １２ 高濃度第２導電型領域 １３ 表面保護膜 １４電極 １５ を極 １６ ガードリング １７ 高濃度第１導電型領域 １８ 畠濃度第１導電型領域 ３１ 薄い選択注入マスク ３２ ストッパー用選択注入マスク 代理人弁理士 内原 蕗 ７１−１ 口 第２ 図 １７ １５ ７１−３ 図 ；ｉ１′４ 図 。 ７５ 図 オ ６図 ７１−７ 図
造のＡＰＤの断面図。第２図は比較的不純物濃度の高い
領域を有するＡＰＤの断面図。第３図は第２図の構造の
ＡＰＤで得られる増倍のラインスキャン。第４図は本発
明の方法により得られるＡＰＤの断面図。第５図Ａ ｐ
Ｂは本発明の構造の製造方法を説明する図で、第６図
Ａ ｔ Ｂ ｔ Ｃは実施例に用いた製造方法を説明す
る図。第７図は本発明のＡＰＤで得られた増倍のライン
スキャン。 １１ 第１導電型半導体基板 １２ 高濃度第２導電型領域 １３ 表面保護膜 １４電極 １５ を極 １６ ガードリング １７ 高濃度第１導電型領域 １８ 畠濃度第１導電型領域 ３１ 薄い選択注入マスク ３２ ストッパー用選択注入マスク 代理人弁理士 内原 蕗 ７１−１ 口 第２ 図 １７ １５ ７１−３ 図 ；ｉ１′４ 図 。 ７５ 図 オ ６図 ７１−７ 図
Claims (1)
- 低濃度第１導を型の半導体基板の受光領域とすべき領域
の中心部表面に後述め注入イオンが透過する程度の薄い
膜を、又受光領域とすべき領域の周囲には注入イオンが
透過しない厚さの膜を形成する工程と、前記膜が形成さ
れた半導体基板に、第１導電型となるような不純物イオ
ンを注入・アニールして受光領域に高濃度第１導電型を
形成す形成する工程と、半導体基板の受光領域となる領
域及びその周囲の前記ガードリング内部領域にまでまだ
がって、高濃度の第２導電型領域を前記高濃度第１導電
型を形成した領域よシ浅く形成する工程とを備えている
ことを特徴とするアバランシフォトダイオードの製造方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59068011A JPS60211885A (ja) | 1984-04-05 | 1984-04-05 | アバランシフオトダイオ−ドの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59068011A JPS60211885A (ja) | 1984-04-05 | 1984-04-05 | アバランシフオトダイオ−ドの製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60211885A true JPS60211885A (ja) | 1985-10-24 |
Family
ID=13361473
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59068011A Pending JPS60211885A (ja) | 1984-04-05 | 1984-04-05 | アバランシフオトダイオ−ドの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60211885A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102544194A (zh) * | 2010-12-31 | 2012-07-04 | 联亚光电工业股份有限公司 | 含扩散缓冲层的新a p d制造方法 |
-
1984
- 1984-04-05 JP JP59068011A patent/JPS60211885A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102544194A (zh) * | 2010-12-31 | 2012-07-04 | 联亚光电工业股份有限公司 | 含扩散缓冲层的新a p d制造方法 |
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