JPS6058684A - 光検出器の製造方法 - Google Patents
光検出器の製造方法Info
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- JPS6058684A JPS6058684A JP58167791A JP16779183A JPS6058684A JP S6058684 A JPS6058684 A JP S6058684A JP 58167791 A JP58167791 A JP 58167791A JP 16779183 A JP16779183 A JP 16779183A JP S6058684 A JPS6058684 A JP S6058684A
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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
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- H01L31/1035—Devices 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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は逆バイアス動作で使用する光検出器の２ンシ・
フォトダイオード（以下ＡＰＤと呼ぶ）の作り方に関す
るものである。
フォトダイオード（以下ＡＰＤと呼ぶ）の作り方に関す
るものである。
半導体光検出器のなかでフォトダイオード（以下ＰＤと
呼ぶ）あるいはＡＰＤは高速かつ高感度で光通信システ
ムにおける光検出器として重要視されておシ、光源であ
る半導体レーぜ、発光ダイオードと共にその研死ｌ＋１
発が進められている。半導体レーザの発振波長は０．７
ｐｍから１．６μｍ域のもの、例えばＧａＡｌｌＡｇ−
ＧａＡｓ系あるいはＩｎＧａＡｓＰ−ＩｎＰ系の半導体
レーザがその主流と７２っている。
呼ぶ）あるいはＡＰＤは高速かつ高感度で光通信システ
ムにおける光検出器として重要視されておシ、光源であ
る半導体レーぜ、発光ダイオードと共にその研死ｌ＋１
発が進められている。半導体レーザの発振波長は０．７
ｐｍから１．６μｍ域のもの、例えばＧａＡｌｌＡｇ−
ＧａＡｓ系あるいはＩｎＧａＡｓＰ−ＩｎＰ系の半導体
レーザがその主流と７２っている。
ＧａＡＪＡｒ−ＧａＡｓ系の王な発振波長０８から０．
８９ ｐｍ域に対する光検出器としてはＳ＋単結晶を用
いたＰＤあるいはＡＰＤがひろく使われており、製造技
術的にもＳｉのＩＣやＬＳＩ等の技術に支えられ信頼性
も含めてきわめて優れノこ特性を示している。しかしな
がら、Ｓｌの光検出器でｒ、ｊ：Ｓｉ狗料の吸収係数が
波長ｘｐｍ以上で急激に減少し、この波長域で光を有効
に電気信号に変換するためには空乏層として数ｘｏｐｍ
以上の厚さが必要となシ実用上は製作困難となる。特に
光ファイバーの伝送損失の低い１．１からＬ６ｐｍ波長
域では光検出器としての用をなさない。またこの１，１
から１．５μｍ波長域の光検出器としてＧ ｅ −ＡＰ
ＤあるいはＰＤがあるが、暗電流が大きいＧｅ材料に
よってきまる過剰雑音が比較的大でアシ改良の余地が少
ない、雰囲気温度の変化に対して敏感すぎる等によシ、
これに換わるこの１．１から１．６μｍ波長域でのＩ−
Ｖ族化合物半導体材料等による商品質なＡＰＤ、ＰＤが
要求されている。
８９ ｐｍ域に対する光検出器としてはＳ＋単結晶を用
いたＰＤあるいはＡＰＤがひろく使われており、製造技
術的にもＳｉのＩＣやＬＳＩ等の技術に支えられ信頼性
も含めてきわめて優れノこ特性を示している。しかしな
がら、Ｓｌの光検出器でｒ、ｊ：Ｓｉ狗料の吸収係数が
波長ｘｐｍ以上で急激に減少し、この波長域で光を有効
に電気信号に変換するためには空乏層として数ｘｏｐｍ
以上の厚さが必要となシ実用上は製作困難となる。特に
光ファイバーの伝送損失の低い１．１からＬ６ｐｍ波長
域では光検出器としての用をなさない。またこの１，１
から１．５μｍ波長域の光検出器としてＧ ｅ −ＡＰ
ＤあるいはＰＤがあるが、暗電流が大きいＧｅ材料に
よってきまる過剰雑音が比較的大でアシ改良の余地が少
ない、雰囲気温度の変化に対して敏感すぎる等によシ、
これに換わるこの１．１から１．６μｍ波長域でのＩ−
Ｖ族化合物半導体材料等による商品質なＡＰＤ、ＰＤが
要求されている。
現在、この１．１から１．６μｍ波長域用光検出器とし
て研究開発が進められている材料としては、Ｉ ｎＧａ
Ａｓ 、 Ｉ ｎＧａＡｓＰ 、ＧａＡＪＳｂ 、Ｇａ
ＡＪＡｓＳｂ 。
て研究開発が進められている材料としては、Ｉ ｎＧａ
Ａｓ 、 Ｉ ｎＧａＡｓＰ 、ＧａＡＪＳｂ 、Ｇａ
ＡＪＡｓＳｂ 。
ＧａＳｂ等のＩ−Ｖ族化合物半導体結晶、ＨｇＣｄＴｅ
等のｆｌ−Ｖｌ族化合物半導体結晶が多数ある。例えば
ｎ”−ＩｎＰ基板上にｎ型ＩｎＧａＡａ層をエピタキシ
ャル成長後、亜鉛あるいはカドミウム等のｐ型不純物を
全面拡散後、メサエッチングしたメサ型素子、あるいは
選択拡散した単純プレーナ型素子等がある。またｐ−ｎ
接合ｆ ＩｎＰ層中に形成し、ＩｎＧａＡａあるいはＩ
ｎＧａＡｓＰ層を光吸収層とすることによシ低暗電流、
高増倍化等が達成されてきている。しかしながら前記Ｉ
ｎＰ層中にｐｎ接合を有しＩｎＧａＡｓ層を光吸収層と
するＡＰＤを例にとると、逆バイアス印加電圧ケ上昇す
ると空乏層がＩｎＰ層中からＩｎＧａＡｓ層中へ拡がシ
アバランシ増倍が起きるに充分な逆バイアスが印加され
高電界（例えば２００ ＫＶ／ｃｍ以上）がＩｎＧａＡ
ｓ層中に形成された場合はＩｎＧａＡｓでのアバランシ
増倍が起こる。このときＩｎＧａＡｓでのイオン化率は
電子の方が正孔よシ大きく電子のアバランシ増倍成分に
よる雑音特性劣化をまねく。勿論ＩｎＰ層中でのイオン
化率は正孔の方が電子よシ大きく、正孔のアバランシ増
倍が主体となるべく直針されているが、との増倍に前記
ＩｎＧａＡｓ層中での電子にょるアバ２／シ増倍が加え
られて、結果としてＩｎＰＪ−中でのみアバ２ンシ増倍
を行なわしめた場合と比較して雑音特性が悪化する。ま
た前記ＩｎＧａＡｓ層での電界が例えば１００ＫＶ／ｃ
１１以下とアバ２ンシ増倍をほとんど起こさない様な電
界強度の場合にはＩｎＰと工れＧａＡｓ層界面でのエネ
ルギー・バンド構造において価電子帯の不連続に起因し
て、光励起によ１） Ｉ ｎＧａＡｓ／ｍ中で発生した
正孔かへテロ界面で蓄積されすみやかｉＣＩｎＰ層中へ
通過できないために光応答速度の劣化をきたす。これは
、低雑音特性と高速光応答がＩｎＧａＡｓ層中での電界
強度として相反する条件下で実現されることを示してお
シ、最適設計が計られた場合においても製造上歩留シ等
が悪い問題点等を含んでお少、低雑音特性と高速応答を
一意的に満足する様な素子及び構造の実現がまたれてい
る。
等のｆｌ−Ｖｌ族化合物半導体結晶が多数ある。例えば
ｎ”−ＩｎＰ基板上にｎ型ＩｎＧａＡａ層をエピタキシ
ャル成長後、亜鉛あるいはカドミウム等のｐ型不純物を
全面拡散後、メサエッチングしたメサ型素子、あるいは
選択拡散した単純プレーナ型素子等がある。またｐ−ｎ
接合ｆ ＩｎＰ層中に形成し、ＩｎＧａＡａあるいはＩ
ｎＧａＡｓＰ層を光吸収層とすることによシ低暗電流、
高増倍化等が達成されてきている。しかしながら前記Ｉ
ｎＰ層中にｐｎ接合を有しＩｎＧａＡｓ層を光吸収層と
するＡＰＤを例にとると、逆バイアス印加電圧ケ上昇す
ると空乏層がＩｎＰ層中からＩｎＧａＡｓ層中へ拡がシ
アバランシ増倍が起きるに充分な逆バイアスが印加され
高電界（例えば２００ ＫＶ／ｃｍ以上）がＩｎＧａＡ
ｓ層中に形成された場合はＩｎＧａＡｓでのアバランシ
増倍が起こる。このときＩｎＧａＡｓでのイオン化率は
電子の方が正孔よシ大きく電子のアバランシ増倍成分に
よる雑音特性劣化をまねく。勿論ＩｎＰ層中でのイオン
化率は正孔の方が電子よシ大きく、正孔のアバランシ増
倍が主体となるべく直針されているが、との増倍に前記
ＩｎＧａＡｓ層中での電子にょるアバ２／シ増倍が加え
られて、結果としてＩｎＰＪ−中でのみアバ２ンシ増倍
を行なわしめた場合と比較して雑音特性が悪化する。ま
た前記ＩｎＧａＡｓ層での電界が例えば１００ＫＶ／ｃ
１１以下とアバ２ンシ増倍をほとんど起こさない様な電
界強度の場合にはＩｎＰと工れＧａＡｓ層界面でのエネ
ルギー・バンド構造において価電子帯の不連続に起因し
て、光励起によ１） Ｉ ｎＧａＡｓ／ｍ中で発生した
正孔かへテロ界面で蓄積されすみやかｉＣＩｎＰ層中へ
通過できないために光応答速度の劣化をきたす。これは
、低雑音特性と高速光応答がＩｎＧａＡｓ層中での電界
強度として相反する条件下で実現されることを示してお
シ、最適設計が計られた場合においても製造上歩留シ等
が悪い問題点等を含んでお少、低雑音特性と高速応答を
一意的に満足する様な素子及び構造の実現がまたれてい
る。
本発明の目的は前記ＩｎＰ −Ｉ ｎＧ５Ａｓの例で示
した様なＩｎＧａＡｇ層中での電界が高電界でかつ低雑
音でかつ高速性に優れたＡＰＤを与えるものである。即
ち、本発明の光検出器の製造方法は、電子と正孔とのう
ちでイオン化率の大きい方のキャリアが少数キャリアと
なる第１の半導体層上に、第１の半導体層と同一導電型
でかつ第１の半導体層の禁制帯幅よシも大きな禁制帯幅
を有する第３の半導体層と前記第１の半導体層の禁制帯
幅よりも小さい禁制帯幅を有する第４の半導体層とを交
互に複数積層した多層構造を形成し、さらにこの多層構
造上に前記Ｍ１の半導体層と同一導電型で前記第４の半
導体層の禁制帯幅よシも大きな禁制帯幅を有し、かつ、
イオン化率の大きい方のキャリアが多数キャリアとなる
第２の半導体層を形成して積層構造を作る工程と、前記
第１の半導体層中にｐｎ接合を形成する工程と、前記積
層構造を７００℃以上の温度で熱処理する工程とを有す
る構成となっている。
した様なＩｎＧａＡｇ層中での電界が高電界でかつ低雑
音でかつ高速性に優れたＡＰＤを与えるものである。即
ち、本発明の光検出器の製造方法は、電子と正孔とのう
ちでイオン化率の大きい方のキャリアが少数キャリアと
なる第１の半導体層上に、第１の半導体層と同一導電型
でかつ第１の半導体層の禁制帯幅よシも大きな禁制帯幅
を有する第３の半導体層と前記第１の半導体層の禁制帯
幅よりも小さい禁制帯幅を有する第４の半導体層とを交
互に複数積層した多層構造を形成し、さらにこの多層構
造上に前記Ｍ１の半導体層と同一導電型で前記第４の半
導体層の禁制帯幅よシも大きな禁制帯幅を有し、かつ、
イオン化率の大きい方のキャリアが多数キャリアとなる
第２の半導体層を形成して積層構造を作る工程と、前記
第１の半導体層中にｐｎ接合を形成する工程と、前記積
層構造を７００℃以上の温度で熱処理する工程とを有す
る構成となっている。
次に本発明の優れた利点について一実施例にもとすいて
説明する。第１図は本発明のへテロ多重接合型光検出器
の横断概略図である。本実施例ではＩｎＰ−ＩｎＧａＡ
ｓ材料を用いたものであシ、まず（１００）面を有する
ｎ＋型ＩｎＰ基板１１の上にエピタキシャル成長法（例
えば気相エピタキシャル成長法）によシ３μｍｎ程度の
？−ＩｎＰ層１２を層成２た後、膜厚２μｍ１不純物濃
度５Ｘ１０ ０Ｋ Ｏｎ型Ｉ ｎ ４１６５ Ｇ ＆
（Ｌ４７ Ａ １層１３を形成する。次に膜厚６００Ｘ
、不純物濃度５ＸＩＱ”ｃ−’のｎ型ＩｎＰ層１４と膜
厚４００Ａ、不純物濃度５Ｘ１０ ｃｍ のｎ型Ｉ ｎ
ＣＬ５７ Ｇ ａ ＣＬ４７ Ａ ８層１５、を谷々
ｌＯ層ずつ交互に形成した後、膜厚３μｍ１不純物濃度
８Ｘ１０”α−６のｎ型ＩｎＰ層１６を形成し、最後に
膜厚２μｍ、不純物濃度３Ｘ１０１５菌−６のｎ型Ｉｎ
Ｐ層１７を形成する。ここで、前記半導体層１は１．ｎ
Ｐ層１６と１７に、半導体層２はＩ ｎｏ、６Ｓ Ｇ
＆ ｕ４７ Ａ ８層１３に、半導体層３はＩｎＰ層１
４に、半導体層４はＩｎａｓｓＧａ＋１４．ＡＢ層１５
になっている。このウェハをリンと共に排気した閉管中
に配し、約７５０℃２時間の熱処理をほどこす。次に、
この様にして作製したウェーハの表面に気相成長法ある
いはスパッタ法等によりＳｉｎ、あるいはＳｉ、Ｎ４膜
を形成した後、フォトレジスト目金せ工程によシ前記Ｓ
ｔ、、 Ｉ＞るいはＳ ｓ ｌＮ４ ｒｍを選択的にリ
ング状に除去する。次に上記ウェーハを亜鉛金属を拡散
源として排気した閉管中に配し、約３５０℃の熱処理を
ほどこすことによシ亜鉛の選択拡散を行ない亜鉛の拡散
領域１８を得る。ここで熱拡散処理時間は１００時間時
間性ない亜鉛の拡散されたｐ型子鈍物領域１８記亜鉛拡
散領域１８Ｃ＋リング状外周以内の領域の上記Ｓｌｏ、
ａ３るいはＳｉＮｇを選択的に除去する。
説明する。第１図は本発明のへテロ多重接合型光検出器
の横断概略図である。本実施例ではＩｎＰ−ＩｎＧａＡ
ｓ材料を用いたものであシ、まず（１００）面を有する
ｎ＋型ＩｎＰ基板１１の上にエピタキシャル成長法（例
えば気相エピタキシャル成長法）によシ３μｍｎ程度の
？−ＩｎＰ層１２を層成２た後、膜厚２μｍ１不純物濃
度５Ｘ１０ ０Ｋ Ｏｎ型Ｉ ｎ ４１６５ Ｇ ＆
（Ｌ４７ Ａ １層１３を形成する。次に膜厚６００Ｘ
、不純物濃度５ＸＩＱ”ｃ−’のｎ型ＩｎＰ層１４と膜
厚４００Ａ、不純物濃度５Ｘ１０ ｃｍ のｎ型Ｉ ｎ
ＣＬ５７ Ｇ ａ ＣＬ４７ Ａ ８層１５、を谷々
ｌＯ層ずつ交互に形成した後、膜厚３μｍ１不純物濃度
８Ｘ１０”α−６のｎ型ＩｎＰ層１６を形成し、最後に
膜厚２μｍ、不純物濃度３Ｘ１０１５菌−６のｎ型Ｉｎ
Ｐ層１７を形成する。ここで、前記半導体層１は１．ｎ
Ｐ層１６と１７に、半導体層２はＩ ｎｏ、６Ｓ Ｇ
＆ ｕ４７ Ａ ８層１３に、半導体層３はＩｎＰ層１
４に、半導体層４はＩｎａｓｓＧａ＋１４．ＡＢ層１５
になっている。このウェハをリンと共に排気した閉管中
に配し、約７５０℃２時間の熱処理をほどこす。次に、
この様にして作製したウェーハの表面に気相成長法ある
いはスパッタ法等によりＳｉｎ、あるいはＳｉ、Ｎ４膜
を形成した後、フォトレジスト目金せ工程によシ前記Ｓ
ｔ、、 Ｉ＞るいはＳ ｓ ｌＮ４ ｒｍを選択的にリ
ング状に除去する。次に上記ウェーハを亜鉛金属を拡散
源として排気した閉管中に配し、約３５０℃の熱処理を
ほどこすことによシ亜鉛の選択拡散を行ない亜鉛の拡散
領域１８を得る。ここで熱拡散処理時間は１００時間時
間性ない亜鉛の拡散されたｐ型子鈍物領域１８記亜鉛拡
散領域１８Ｃ＋リング状外周以内の領域の上記Ｓｌｏ、
ａ３るいはＳｉＮｇを選択的に除去する。
このウェーハを次にＣｄ、Ｐ、を拡散源として排気した
閉管中に配し約５７０℃の高温で熱処理することによシ
カドミウムの選択拡散を行ないカドミウムの拡散された
ｐ”−ＩｎＰ領域１９を得る。さらに前記５ｉｎｓある
いはＳｔＮ膜２０を形成した後、電極域）出し窓２１を
７オトレジスト・目合せ工程技術等を用いて形成した後
、ｐ型電極２２を図に示すごとく前記窓２１をおおい、
かつ光の入射窓を除くように形成する。最後にｎ型電極
２３をＩｎＰ基板１１に形成することにより第１図に示
した光検出器が得られる。
閉管中に配し約５７０℃の高温で熱処理することによシ
カドミウムの選択拡散を行ないカドミウムの拡散された
ｐ”−ＩｎＰ領域１９を得る。さらに前記５ｉｎｓある
いはＳｔＮ膜２０を形成した後、電極域）出し窓２１を
７オトレジスト・目合せ工程技術等を用いて形成した後
、ｐ型電極２２を図に示すごとく前記窓２１をおおい、
かつ光の入射窓を除くように形成する。最後にｎ型電極
２３をＩｎＰ基板１１に形成することにより第１図に示
した光検出器が得られる。
次に、この発明の優れた特徴について説明する。
前述の光検出器において５７０℃でＣｄ、Ｐ、を拡散源
としたカドミウムの熱拡散によって得られるｐｎ接合の
深さ約３５μｍで拡散の直径約１１００ｐの検出器にお
いて暗電流１ｎＡ以下でブレークダウン電圧１２０ｖ前
後できわめて急峻なブレークダウン特性を示した。また
アバランシ増倍１００倍以上を示し、増倍率１０での過
剰雑音が７ｄＢ程度で光応わ 答速度は１．６ＧＨｚ以上に／Ｌ７１Ｃシ顕著な劣化は
示さなかった。これらの優れた特性は次に示す理由によ
シ理解できる。すなわちＩｎＰ −Ｉ ｎＧａＡｓ−Ｉ
ｎＧａＡｓＰ系を用いたＡＰＤとしてｐｎ接合をＩｎＰ
層中に形成しかつ逆バイアス印加によシ空乏層を光吸収
層であるＩ ｎＧ ａＡ ｓあるいはＩｎＧａＡｓＰ層
中に拡げる例は、例えば特願昭５４−３９１６９．特願
昭５４−１２４９７５等にあシ、低暗電流化するために
優れた構造であるが、２つの問題点を有していることが
判ってきた。勿論、最適設計し製作すれば問題とならな
い可能性を有しているが、生産性等に問題が残シそうで
ある。問題点の１つはＩｎＰのイオン化率は正孔の方が
電子よシ大きく、ＩｎＧａＡｇあるいはＩｎＧａＡｓＰ
では電子の方が正孔よシイオン化率が大きいことに起因
し、前記した空乏層がＩｎＧａＡｓＰるいはＩｎＧａＡ
ｓＰ層に拡がシ高電界が形成されＩｎＧａＡｓあるいは
Ｉ ｎＧ ｔＡｓ Ｐ層内でアバランシ増倍が起きる状
況になるとＩ ｎＰ−Ｉ ｎＧａＡｓのＡＰＤあるいは
Ｉ ｎＰ−Ｉ ｎＧａＡｇＰ等のＡＰＤでは過剰雑音特
性が悪化する。即ち、イオン化率の大きな方のキャリア
が増倍の主成分となる様にならないと低雑音ＡＰＤが得
られないという基本概念からはずれることになる。第２
の問題点はＩ ｎＧａＡｓ（あるいはＩｎＧａＡｓＰ
）層内での電界強度が小さいと、逆バイアス印加によｌ
） ＩｎＧａＡｓ （ＩｎＧａＡｓＰ）層中で光励起さ
れた正孔はｐｎ接合を有するＩｎＰの方向へ進むが、Ｉ
ｎＰ−Ｉ ｎＧａＡｓ （Ｉ ｎＧａＡｓＰ ）バン
ド構造における価電子帯の不連続によＦ） ＩｎＰと接
するＩｎＧａＡｓ界面に一旦蓄積し、電子と再結合して
消滅するかあるいは応答速度の遅い成分として外部回路
に取力出され観測される。これを回避する方法としては
Ｉ ｎＰ−Ｉ ｎＧａＡｓ界面での電界強度を大きくす
ることによシ回避できるが、前記第１の問題点から低雑
音なＡＰＤが得られなくなる。
としたカドミウムの熱拡散によって得られるｐｎ接合の
深さ約３５μｍで拡散の直径約１１００ｐの検出器にお
いて暗電流１ｎＡ以下でブレークダウン電圧１２０ｖ前
後できわめて急峻なブレークダウン特性を示した。また
アバランシ増倍１００倍以上を示し、増倍率１０での過
剰雑音が７ｄＢ程度で光応わ 答速度は１．６ＧＨｚ以上に／Ｌ７１Ｃシ顕著な劣化は
示さなかった。これらの優れた特性は次に示す理由によ
シ理解できる。すなわちＩｎＰ −Ｉ ｎＧａＡｓ−Ｉ
ｎＧａＡｓＰ系を用いたＡＰＤとしてｐｎ接合をＩｎＰ
層中に形成しかつ逆バイアス印加によシ空乏層を光吸収
層であるＩ ｎＧ ａＡ ｓあるいはＩｎＧａＡｓＰ層
中に拡げる例は、例えば特願昭５４−３９１６９．特願
昭５４−１２４９７５等にあシ、低暗電流化するために
優れた構造であるが、２つの問題点を有していることが
判ってきた。勿論、最適設計し製作すれば問題とならな
い可能性を有しているが、生産性等に問題が残シそうで
ある。問題点の１つはＩｎＰのイオン化率は正孔の方が
電子よシ大きく、ＩｎＧａＡｇあるいはＩｎＧａＡｓＰ
では電子の方が正孔よシイオン化率が大きいことに起因
し、前記した空乏層がＩｎＧａＡｓＰるいはＩｎＧａＡ
ｓＰ層に拡がシ高電界が形成されＩｎＧａＡｓあるいは
Ｉ ｎＧ ｔＡｓ Ｐ層内でアバランシ増倍が起きる状
況になるとＩ ｎＰ−Ｉ ｎＧａＡｓのＡＰＤあるいは
Ｉ ｎＰ−Ｉ ｎＧａＡｇＰ等のＡＰＤでは過剰雑音特
性が悪化する。即ち、イオン化率の大きな方のキャリア
が増倍の主成分となる様にならないと低雑音ＡＰＤが得
られないという基本概念からはずれることになる。第２
の問題点はＩ ｎＧａＡｓ（あるいはＩｎＧａＡｓＰ
）層内での電界強度が小さいと、逆バイアス印加によｌ
） ＩｎＧａＡｓ （ＩｎＧａＡｓＰ）層中で光励起さ
れた正孔はｐｎ接合を有するＩｎＰの方向へ進むが、Ｉ
ｎＰ−Ｉ ｎＧａＡｓ （Ｉ ｎＧａＡｓＰ ）バン
ド構造における価電子帯の不連続によＦ） ＩｎＰと接
するＩｎＧａＡｓ界面に一旦蓄積し、電子と再結合して
消滅するかあるいは応答速度の遅い成分として外部回路
に取力出され観測される。これを回避する方法としては
Ｉ ｎＰ−Ｉ ｎＧａＡｓ界面での電界強度を大きくす
ることによシ回避できるが、前記第１の問題点から低雑
音なＡＰＤが得られなくなる。
そこで本発明では、この２つの問題点をＩｎＰとＩｎＧ
ａＡｓの多重接合を形成し、高温で熱処理する増大する
ことで回避されている。即ち、第２図に第１図に示した
実施例の概略エネルギーバンド図を逆バイアス印加状態
として示したが、ＩｎＧａＡｓ中で光励起によ多発生し
た正孔は高電界下で比較的なだらかなＣれは高温で熱処
理したため、多重接合を形成する各層の境かにやけ、そ
の結果として層界面におけるエネルギーバンドがなだら
かな曲線となるため。）Ｉ ｎＰ−Ｉ ｎＧａＡｓ界面
を通過しＩｎＰ層中に達し、次にＩｎＧａＡｓ −Ｉｎ
Ｐ界面を通過する過程でＩｎＧａＡｓとＩｎＰの価電子
帯の不連続に起因した差分のエネルギーを受けと少、正
孔のイオン化する確率がＩｎＧａＡｓ層中を走行する場
合よりも増加するものと説明される。以上説明した様に
本発明によると前記第１と第２の問題点を同時に解決で
きることが判シ、本発明の利点が理解できる。なお本実
施例では光吸収層としてＩｎＧａＡｓを用いた実施例に
ついて述べたが、ＩｎＧａＡｓＰ層を用いた場合及び光
吸収層をＩｎＧａＡｇとし、ペテロ多重接合なＩｎＰと
ＩｎＧａＡｓＰ層で構成する場合等について適用できる
のは言うまでもない。
ａＡｓの多重接合を形成し、高温で熱処理する増大する
ことで回避されている。即ち、第２図に第１図に示した
実施例の概略エネルギーバンド図を逆バイアス印加状態
として示したが、ＩｎＧａＡｓ中で光励起によ多発生し
た正孔は高電界下で比較的なだらかなＣれは高温で熱処
理したため、多重接合を形成する各層の境かにやけ、そ
の結果として層界面におけるエネルギーバンドがなだら
かな曲線となるため。）Ｉ ｎＰ−Ｉ ｎＧａＡｓ界面
を通過しＩｎＰ層中に達し、次にＩｎＧａＡｓ −Ｉｎ
Ｐ界面を通過する過程でＩｎＧａＡｓとＩｎＰの価電子
帯の不連続に起因した差分のエネルギーを受けと少、正
孔のイオン化する確率がＩｎＧａＡｓ層中を走行する場
合よりも増加するものと説明される。以上説明した様に
本発明によると前記第１と第２の問題点を同時に解決で
きることが判シ、本発明の利点が理解できる。なお本実
施例では光吸収層としてＩｎＧａＡｓを用いた実施例に
ついて述べたが、ＩｎＧａＡｓＰ層を用いた場合及び光
吸収層をＩｎＧａＡｇとし、ペテロ多重接合なＩｎＰと
ＩｎＧａＡｓＰ層で構成する場合等について適用できる
のは言うまでもない。
第１図は本発明の一実施例によシ得られたＡＰＤの横断
面図であシ、１１は１型ＩｎＰ基板、１２はｎ＋−Ｉｎ
Ｐエピタキシャル層、１３はｎ型Ｉｎ１５６Ｇａａ４７
Ａｓ層、１４はｎ型ＩｎＰ層、１５はｎ型Ｉｎｇ、６５
Ｇｓ（１４７Ａｓ層、１６はｎ型ＩｎＰ層、１７は。 −型ＩｎＰ層、１８はガードリングとしての用をなすｐ
型ＩｎＰ領域、１９はｐ＋型ＩｎＰ領域、２０はＳｓ’
、あるいはＳｓＮ薄膜、２１はｐ型電極取シ出しのため
の前記ＳＩＯ，あるいはＳＩＮ除去領域、２２はｐ型電
極、２３はｎ型電極である。 第２図は本発明の第１図実施例における逆バイアス印加
時におけるバンド・エネルギーの簡易モデル図であシ、
正孔が禁制帯幅の広い領域から狭い領域へ走行する場合
にほぼ価電子帯の不連続に対応したエネルギーを得るこ
とを示している。 門人弁理士内側 ｙ
面図であシ、１１は１型ＩｎＰ基板、１２はｎ＋−Ｉｎ
Ｐエピタキシャル層、１３はｎ型Ｉｎ１５６Ｇａａ４７
Ａｓ層、１４はｎ型ＩｎＰ層、１５はｎ型Ｉｎｇ、６５
Ｇｓ（１４７Ａｓ層、１６はｎ型ＩｎＰ層、１７は。 −型ＩｎＰ層、１８はガードリングとしての用をなすｐ
型ＩｎＰ領域、１９はｐ＋型ＩｎＰ領域、２０はＳｓ’
、あるいはＳｓＮ薄膜、２１はｐ型電極取シ出しのため
の前記ＳＩＯ，あるいはＳＩＮ除去領域、２２はｐ型電
極、２３はｎ型電極である。 第２図は本発明の第１図実施例における逆バイアス印加
時におけるバンド・エネルギーの簡易モデル図であシ、
正孔が禁制帯幅の広い領域から狭い領域へ走行する場合
にほぼ価電子帯の不連続に対応したエネルギーを得るこ
とを示している。 門人弁理士内側 ｙ
Claims (1)
- 電子と正孔とのうちでイオン化率の大きい方のキャリア
が少数キャリアとなる第１の半導体層上に、第１の半導
体層と同一導電型でかつ第１の半導体層の禁制帯幅よシ
も大きな禁制帯幅を有する第３の半導体層と前記第１の
半導体層の禁制帯幅よシも小さい禁制帯幅を有する第４
の半導体層とを交互に複数積層した多層構造を形成し、
さらにこの多層構造上に前記第１の半導体層と同一導電
型で前記第４の半導体層の禁制帯幅よルも大きな禁制帯
幅を有し、かつ、イオン化率の大きい方のキャリアが多
数キャリアとなる第２の半導体層を形成して積層構造を
作る工程と、前記第１の半導体層中にｐｎ接合を形成す
る工程と、前記積層構造を高温で熱処理する工程とを有
することを特徴とする光検出器の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58167791A JPS6058684A (ja) | 1983-09-12 | 1983-09-12 | 光検出器の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58167791A JPS6058684A (ja) | 1983-09-12 | 1983-09-12 | 光検出器の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6058684A true JPS6058684A (ja) | 1985-04-04 |
Family
ID=15856174
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58167791A Pending JPS6058684A (ja) | 1983-09-12 | 1983-09-12 | 光検出器の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6058684A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH08274366A (ja) * | 1995-03-31 | 1996-10-18 | Nec Corp | 半導体受光素子 |
-
1983
- 1983-09-12 JP JP58167791A patent/JPS6058684A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH08274366A (ja) * | 1995-03-31 | 1996-10-18 | Nec Corp | 半導体受光素子 |
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