JPS60254675A - 半導体受光素子の製造方法 - Google Patents

半導体受光素子の製造方法

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JPS60254675A JP59109434A JP10943484A JPS60254675A JP S60254675 A JPS60254675 A JP S60254675A JP 59109434 A JP59109434 A JP 59109434A JP 10943484 A JP10943484 A JP 10943484A JP S60254675 A JPS60254675 A JP S60254675A
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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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、アバランシェ・フォト・ダイオード(ava
lanc、he photo diode:APD)の
ような半導体受光素子を製造する方法の改良に関する。
〔従来の技術〕
第6図は従来の技術を適用して製造された半導体受光素
子の要部切断側面図である。
図に於いて、lはn+型1nP基板、2はn型InPバ
ッファ層、3はn型I nGaAs光吸収層、4はn型
InGaAsP加速層、5はn型■nP電界制御層、6
はn−型1nP増倍層、7は、p+型1nP受光領域、
8は表面保護膜、9は無反射コーテイング膜、10は例
えばAu−Znからなるp側電極、11は例えばAu−
Geからなるn側電極をそれぞれ示している。尚、図示
されていないが、p+型InP受光領域7の周囲には例
えばベリリウム(Be)を導入することに依りガード・
リングが形成されている。
図示の半導体受光素子では、実用上の充分な耐圧を得る
為、p+型1nP受光領域7が存在するn−型InP増
倍層6は実質的に薄く、また、ガード・リングが存在す
るn−型InP増倍層6は実質的に厚くする、所謂、埋
め込み構造にすることが行われ、そして、この構造を得
る為には、2回に亙る液相エピタキシャル成長法の適用
を必要とし、しかも、そのように液相エピタキシャル成
長法を2回に亙って適用する場合、暗電流を低減させる
為、1回目の成長で得られた結晶層表面を0.5 cμ
m〕以上メルト・ハックして欠陥層を除去してから2回
目の成長を行う必要があり、更にまた、アバランシェ増
倍を低電界領域で発生させるとホールとエレクトロンの
イオン化率差の関係で低雑音化することができるので、
第6図に見られる半導体受光素子では、n型1nP電界
制御層5を設けることに依り、n−型InP増倍一層6
中の電界強度を制御してアバランシェ増倍を起こす為の
pn接合近傍の電界を低下させ、併せてn型InGaA
s光吸収層3及びn型1nGaAsP加速層4に高い電
界が加わらないようにして暗電流の低下を図っているが
、このように電界を低下させるとアバランシェ増倍を起
こす回数が減少するので、キャリヤを成る程度長い距離
走らせて前記回数の減少を補償する必要があり、従って
、pn接合はn−型層中、即ち、n−型1nP増倍層6
中に形成されなければならない。
第7図乃至第9図は第6図に関して説明した従来の技術
に依る半導体受光素子を製造する場合について解説する
為の工程要所に於ける素子の要部切断側面図であり、以
下、これ等の図を参照しつつ説明する。
第7図参照 tal 液相エピタキシャル成長法を適用することに依
り、n+型1nP基板1上にn型1nPバッファ層2、
n型InGa’As光吸収層3、n型層 nGaAs 
P加速層4、n型1nP電界制御層5を順に成長させる
第8図参照 (bl プラズマ化学気相堆積法を適用することに依り
、窒化シリコン(Si3N4)膜を形成し、これをパタ
ーニングしてn型1nP電界制御層5の表面を選択的に
覆う保護膜(図示せず)とする。
(C1前記保護膜をマスクとし、化学エツチング法を適
用することに依り、n型1nP電界制御層5のメサ・エ
ツチングを行う。
第9図参照 (di メサ・エツチングのマスクとして用いた前記保
護膜を除去してから、再び液相エピタキシャル成長法を
適用することに依り、n−型1nP増倍層6を成長させ
る。
第6図参照 (8)例えば、カドミウム(Cd)の拡散を行ってp+
型1nP受光領域7を形成し、この後、表面保護膜8、
無反射コーテイング膜9、Au・Znからなるp側電極
10、Au−Geからなるn側電極11などを形成して
完成する。
〔発明が解決しようとする問題点〕
前記説明した従来技術に於ける工程(dlでは第2回目
の液相エピタキシャル成長を行うことに依ってn−型1
nPt91倍N6を形成している。
ところが、この際、第1回目の液相エピタキシャル成長
で形成され、且つ、メサ・エツチングされたn型1nP
電界制御層5の表面は不均一にメルト・バックされるの
で、その結果、かなり荒れたものとなる。
このn型TnP電界制御層5の表面には直接高電界が加
わり、増倍率の分布に関連を有している為、表面が荒れ
ている場合、該表面とp+型InP領域7との間に在る
n−型InP増倍層6で発生するアバランシェ増倍の面
内分布が不均一となる欠点がある。
第10図は第6図に見られる従来技術で製造された半導
体受光素子に於りるアバランシェ増倍率の分布を表す線
図である。
図に於いて、山型に隆起している部分は受光部分に於け
るアバランシェ増倍率を示すものであって、分布はかな
り不均一であることが看取できよう。
本発明では、この種の半導体受光素子に於けるアバラン
シェ増倍率の分布が均一となるようにする。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明の半導体受光素子を製造する方法では、第1回目
の結晶成長で基板上に電界制御層を含む増倍層までの所
要各結晶層を形成し、次いで、表面から前記増倍層及び
その下の電界制御層までをメサ・エツチングし、次いで
、第2回目の結晶成長で前記増倍層と同じ結晶層を形成
し、次いで、表面から前記増倍層内に達する不純物領域
の形成を行い該増倍層内にpn接合を設定するようにし
ている。
〔作用〕
このようにすると、第2回目の結晶成長でメルト・バッ
クされるのは、第1回目の結晶成長で最上層となった増
倍層の表面であり、該増倍層とその下の電界制御層との
界面は結晶成長したままの良好な状態を維持している。
また、受光領域である前記不純物領域に於ける底面、即
ち、pn接合は前記増倍層内に設定されている。
従って、該pfi−接合と前記電界制御層との間の増倍
層で発生するアバランシェ増倍は均一に分布する。
〔実施例〕
第1図は本発明一実施例に依り製造された半導体受光素
子の要部切断側面図であり、第6図に関して説明した部
分と同部分は同記号で指示しである。
図示の半導体受光素子が第6図に示した従来技術に依っ
て製造された半導体受光素子と相違する点は、n型1n
P電界制御層5のみでなくn−型InP増倍層6もメサ
・エツチングされていて、その上にn−型1nP増倍層
6と同じの新たな結晶層、即ち、n−型InP層12が
形成され、また、p+型1nP受光領域7は、そのアバ
ランシェ増倍に最も深い関連を有する底面、従って、そ
れに依り生成されるpn接合がn−型1nP増倍層6内
に存在するように形成されている。
第2図乃至第4図は第1図に示されている半導体受光素
子を製造する場合について解説する為の工程要所に於け
る素子の要部切断側面図であり、以下、各図を参照しつ
つ工程を説明する。尚、各図では、第1図に関して説明
した部分と同部分は同記号で指示しである。
第2図参照 fat 液相エピタキシャル成長法を適用することに依
り、n+型1nP基板1上にn型1nPバッファ層2、
n型1nGaAs光吸収層3、n型InGaAsP加速
層4、n型1nP電界制御層5、n−型1nP増倍層6
の各々を順に成長させる。
第3図参照 (bl プラズマ化学気相堆積法を適用することに依り
、窒化シリコン膜を形成し、これを通常のフォト・リソ
グラフィ技術を適用することに依ってパターニングして
n−型jnP増倍層6の表面を選択7的に覆う保護膜と
する。
(C1前記保護膜をマスクとし、化学エツチング法を適
用することに依り、n−型1nP増倍層6及びn型1n
P電界制御層5のメサ・エツチングを行う。
第4図参照 (dl メサ・エツチングのマスクとして用いた前記窒
化シリコンからなる保護膜を除去してから、再び液相エ
ピタキシャル成長法を適用することに依り、n−型1n
P層12を成長させる。
第1図参照 tel 適当なマスクを形成してからカドミウムの拡散
を行ってp+型1nP受光領域7を形成する。
この場合、pn接合がn−型1nP増倍層6内に存在す
るようにp+型1nP受光領域7の深さを制御する。尚
、この程度の制御は、現今の技術では再現性良く行うこ
とができる。
[f) この後、表面保護膜8、無反射コーテイング膜
9、Au−Znからなるp側電極10.Au・Geから
なるn側電極11などを形成して完成する。
第1図に見られる半導体受光素子の構造では、前記工程
(d)で第2回目の液相エピタキシャル成長でメルト・
バンクされる結晶層はn−型1nP増倍層6の表面であ
り、この表面が如何に荒れたとしても、完成された場合
、p+型1nP受光領域7の一部となってしまい、電界
は加わらない部分となり、増倍率分布には寄与しないこ
とになる。
第5図は第1図に見られる半導体受光素子に於けるアバ
ランシェ増倍率の分布を表し、第10図と同様な図であ
る。
図に於いて、頂面が略平坦な山型に隆起している部分は
受光部分に於けるアバランシェ増倍率を示している。
この図と第10図とを比較すると、本発明に依り製造さ
れた半導体受光素子に於けるアバランシェ増倍率の分布
が極めて均一であり、改善効果が顕著であることが理解
できよう。
〔発明の効果〕
本発明の半導体受光素子を製造する方法では、銅1回目
の結晶成長で基板上に電界制御層を含む増倍層までの所
要各結晶層を形成し、次いで、表面から前記増倍層及び
その下の電界制御層までをメサ・エツチングし、次いで
、第2回目の結晶成長で前記増倍層と同じ結晶層を形成
し、次いで、表面から前記増倍層内に達する不純物領域
の形成を行い該増倍層内にpn接合を設定するようにし
ている。
このような工程を採ると、第2回目の結晶成長を行う際
、欠陥層を除去する為にメルト・バンクされるのは増倍
層の表面であり、しかも、そのメルト・ハックが行われ
た表面は素子が完成された場合に受光領域となる不純物
領域内に存在することになり、該表面に高電界が印加さ
れることはなく、従って、アバランシェ増倍には何等寄
与しない。そして、アバランシェ増倍は結晶成長された
ままの状態を維持している電界制御層と増倍層との界面
及び前記不純物領域の底面の間に在る増倍層で発生する
ものであり、その分布は極めて均一である。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明一実施例に依って製造された半導体受光
素子の要部切断側面図、第2図乃至第4図は第1図に見
られる半導体受光素子を製造する場合を説明する為の工
程要所に於ける素子の要部切断側面図、第5図は第1図
に見られる半導体受光素子のアバランシェ増倍率の分布
を示す線図、第6図は従来技術に依って製造された半導
体受光素子の要部切断側面図、第7図乃至第9図は第6
図に見られる半導体受光素子を製造する場合を説明する
為の工程要所に於ける素子の要部切断側面図、第10図
は第6図に見られる半導体受光素子のアバランシェ増倍
率の分布を示す線図をそれぞれ表している。 図に於いて、1はn+型InP基板、2はn型InPバ
ッファ層、3はn型1nGaAs光吸収層、4はn型I
n’GaAsP加速層、5ばn型1nP電界制御層、6
はn−型InP増倍層、7はp+型1nP受光領域、8
は表面保護膜、9は無反射コーテイング膜、10は例え
ばAu−Znからなるp側電極、11は例えばAu−G
eからなるn側電極、12はn−型InP層をそれぞれ
示している。 特許出願人 富士通株式会社 代理人弁理士 相 谷 昭 司 代理人弁理士 渡 邊 弘 − 第1図 第21湯 11 第6図 第7図 第8因

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 第1回目の結晶成長で基板上に電界制御層を含む増倍層
    までの所要各結晶層を形成し、次いで、表面から前記増
    倍層及びその下の電界制御層までをメサ・エツチングし
    、次いで、第2回目の結晶成長で前記増倍層と同じ結晶
    層を形成し、次いで、表面から前記増倍層内に達する不
    純物領域の形成を行い該増倍層内にpn接合を設定する
    工程が含まれてなることを特徴とする半導体受光素子の
    製造方法。
JP59109434A 1984-05-31 1984-05-31 半導体受光素子の製造方法 Expired - Lifetime JPH0824199B2 (ja)

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