JPS61131573A - メサ型ホトダイオ−ド - Google Patents

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） 本発明は赤外線の検出に適したメサ型ホトダイオードに
関する。

（従来の技術） 赤外線の検出器として第３図に示すメサ型ホトダイオー
ドが知られている。

ｎ型基板１の頂面にｐ型層２が形成されており、基板１
の斜面および突出部の斜面およびｐ−ｎ接合の周縁部は
陽極酸化膜３で覆われている。

ｐ型層２の上面には電極バッド４が設けられている。

前述した従来装置で赤外線検出用のホトダイオードを製
造するために禁制帯幅の小さなＩｎＳｂ。

ＩｎＡｓ、ＨｇＣｄＴｅの半導体基板１を用いると、陽
極酸化Ｍ３を形成しただけでは、ｐ−ｎ接合の端を流れ
るリーク電流を充分小さくできないという問題がある。

またポンディングパッド（電極パッド４）を接合部上に
形成するとポンディング時に接合物に歪を与える恐れが
あり、リーク電流が増゛加する。

前述の装置と異なるプレナー型はｐ−ｎ接合部を部分的
に形成しなければならず、化合物半導体の場合はとくに
このプロセスが煩雑となる。

また絶縁ゲートを形成するプロセスが多くなる。

（発明の目的） 本発明の目的は、従来の赤外線検出用の前記ホトダイオ
ードの問題を解決し、検出特性が優れ１５．　　　　　
　かつ製造が容易であるメサ型ホトダイオードを提供す
ることにある。

（発明の構成） 前記目的を達成するために、本発明によるメサ型のホト
ダイオードは、メサ型ホトダイオードのｐ−ｎ接合の端
縁を、陽極酸化膜とアルミナ膜の２層構造で不活性化し
、接合の一方側に取り出し電極を形成して構成されてい
る。

（実施例） 以下、図面等を参照して本発明をさらに詳しく説明する
。

第１図は本発明のメサ型ホトダイオードの実施例の断面
構造図である。

インジニウム・アンチモン（ＩｎＳｂ）ｎ型Ｎ１の頂部
にｐ型層２が形成されている。

陽極酸化膜３により斜面と裾野部が覆われており表面は
アルミナ層５で覆われている。

アルミナ層５の一部に孔が明けられ前記ｐ型層２に接続
するチタン・金電極４が設けられている。

第２図は前記メサ型ホトダイオードの製造工程を示す図
である。

（Ａ）不純物濃度約２Ｘ１０１４／ｃｍ’のｎ型のイン
ジニウム・アンチモン（ＩｎＳｂ）基板１を用意する。

前記基板の表面に数１０ＫＱＶでベリリュウム（Ｂｅ）
を４．Ｉ　Ｘ　１０”　７ｃｍ２の低いドーズ量でイオ
ン注入を行ってｐ型層２を形成してｐ−ｎ接合が形成さ
れたウェハーにホトレジストｌＩ！　６を形成する。

（Ｂ）３μｍ程度のメサエッチングを行い頂部の直径が
０．５　ｍ　ｍのメサ型にする。

（Ｃ）クエン酸の３％水溶液とエチレングリコールの混
合液をｐＨ６〜７に調整した液を用いて陽極酸化を行い
陽極酸化膜３を形成する。

陽極酸化膜３の膜厚は、後のスパッタ蒸着プロセスでの
ダメージを防ぐため２００Å以上とする。

（Ｄ）ホトレジストを除去する。

ＩｎＳｂなどの狭禁制帯半導体は数百℃で分解を起こす
ため低温で形成可能で側面被覆（サイドカヴアレジ）の
良好なスパッタ蒸着法によりアルミナ膜５を堆積させる
。

膜厚はスパッタアルミナ膜の絶縁性・強度の点から１０
００Å以上必要である。

（Ｅ）アルミナ膜５に穴をあけるためのホトレジストを
形成し、リン酸でエツチングしてアルミナ膜５に穴をあ
けて、ホトレジストを除去する。

（Ｆ）　ｉ）型層２の電極とボンディングパッド形成用
のホトレジストを付着させて、チタンと金を蒸着してチ
タン・金電極４を形成して、ホトレジストを除去する。

（Ｇ）ウェハーを分割してベース７に固定、ボンディン
グによりボンディングワイヤ８を接続する。

前述のようにして製造されたメサ型ホトダイオードを液
体窒素温度に冷却できる容器に取付は冷却して、リード
線で電極からの電気的導通をとることにより、ホトダイ
オードとしての特性を従来装置と比較した。

従来の装置も前記実施例装置と同様に、メサ型で第３図
に示す構造のものであり、感光部分の直径が０．５ｍｍ
で前記実施例装置と同じである。

５００にの黒体炉で１２００Ｈｚの周波数、バンド幅Ｉ
　Ｈｚでの得られた比検出能（Ｄ＊）は、従来装置　　
Ｄ＊＝７Ｘ１０りｃｍ　Ｈｚ　１ｔ２／　Ｗ実施例装置
　Ｄ＊＝２Ｘ　Ｉ　Ｑ”　ｃ＋ｎＨｚ１１２／Ｗ次に前
記従来装置と前記実施例装置を液体窒素中に浸して逆方
向のリーク電流を測定した。

従来装置のリーク電流　１０μＡ（３Ｖ）実施例装置の
リーク電流　２μＡ（５Ｖ）また参考までに絶縁ゲート
の入ったプレナー型のそれは３■で５メＺＡであった。

また本発明によるホトダイオードでは表面リーク電流が
除かれたことにより、それまで隠れていたバルクの特性
が現れ、逆バイアス時でのアバランシェ効果が顕著とな
った。

その結果５■の逆バイアス時でも信号電流がゼロバイア
ス時に比べて２倍以上となり量子効率１を越えるアバラ
ンシェホトダイオードとして安定に働くことが確認され
た。

以上実施例について、ＩｎＳｂについてのみ述べたが、
陽極酸化膜が絶縁層となるＴｎＡｓ、ＨｇＣｄＴｅ等に
も同様の構成を適用することができ、同様な効果が得ら
れる。

（発明の効果） 以上説明したように本発明によるメサ型ホトダイオード
では、二重被覆によりリーク電流を少なくすることがで
きる。

また、ボンディングパソドのボンディング位置をｐ−ｎ
接合部以外にすることができて、ボンディングによる機
械的ダメージが原因と思われる特性劣化がなくなった。

プレナー型にくらべ製作プロセスが簡単化し、またｐ−
ｎ接合の端の部分の不純物濃度勾配が小さくなるので、
トンネル電流成分によるリーク電流を小さくできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のメサ型ホトダイオードの実施例を示す
断面図である。 第２図は前記実施例装置の製造工程を説明するための工
程図である。 第３図は従来のメサ型ホトダイオードの構成例を示す断
面図である。 １・・・ｎ型基板　　　　　　　２・・・ｐ型層３・・
・陽極酸化膜　　　　　　４・・・電極パッド５・・・
アルミナ層　　　　　　６・・・ホトレジスト７・・・
ヘース ８・・・ボンディングワイヤ 特許出願人　通産省工業技術院長 等々力　達

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. （１）メサ型ホトダイオードのｐ−ｎ接合の端縁を、陽
   極酸化膜とアルミナ膜の２層構造で不活性化し、接合の
   一方側に取り出し電極を形成して構成したメサ型ホトダ
   イオード。
2. （２）前記メサ型ホトダイオードの基板はｎ型のインジ
   ニウム・アンチモン（ＩｎＳｂ）である特許請求の範囲
   第１項記載のメサ型ホトダイオード。
3. （３）前記陽極酸化膜の厚さは２００Å以上である特許
   請求の範囲第２項記載のメサ型ホトダイオード。
4. （４）前記アルミナ膜は厚さが１０００Å以上である特
   許請求の範囲第２項記載のメサ型ホトダイオード。
5. （５）前記アルミナ膜はスパッタにより形成されている
   特許請求の範囲第２項記載のメサ型ホトダイオード。
6. （６）前記取り出し電極は、２層構造の不活性化層の形
   成する斜面の外側に延出させられている特許請求の範囲
   第２項記載のメサ型ホトダイオード。
7. （７）前記メサ型ホトダイオードはアバランシェホトダ
   イオードとして使用できるホトダイオードである特許請
   求の範囲第２項記載のメサ型ホトダイオード。
8. （８）前記メサ型ダイオードの基板はＩｎＡｓまたはＨ
   ｇＣｄＴｅである特許請求の範囲第１項記載のメサ型ホ
   トダイオード。