JPS61171176A - 光導電性半導体受光素子の製造方法 - Google Patents
光導電性半導体受光素子の製造方法Info
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- JPS61171176A JPS61171176A JP60011921A JP1192185A JPS61171176A JP S61171176 A JPS61171176 A JP S61171176A JP 60011921 A JP60011921 A JP 60011921A JP 1192185 A JP1192185 A JP 1192185A JP S61171176 A JPS61171176 A JP S61171176A
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- 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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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〕
本発明は光通信、光情報処理等に於て用いられる光導電
性半導体受光素子の製造方法に関するものである。
性半導体受光素子の製造方法に関するものである。
化合物中導体受光素子は、光通信或いは光情報処理用の
受光器として活発に研究開発並びに実用化が進められて
いる。その中で光導電性を用いた半導体受光素子も高速
応答の可能性から注目を集め、アバランシェ・７オトダ
イオード、フォトダイオードと並んで優れた受信特性の
実現が強く望まれている。
受光器として活発に研究開発並びに実用化が進められて
いる。その中で光導電性を用いた半導体受光素子も高速
応答の可能性から注目を集め、アバランシェ・７オトダ
イオード、フォトダイオードと並んで優れた受信特性の
実現が強く望まれている。
従来２次元電子ガスを利用した高速応答光導電性半導体
受光素子として第２図に示す構造のものかありた（アプ
ライド・フィツクス・レター（Ａｐ−ｐｌ、Ｐｈｙｓ、
Ｌｅｔｔ 、 ） 、 ４３（３）、 Ｐ２Ｏ３〜３１
０ 、 Ｉ Ａｕ−ｇｕｓｔ １９８３ ）。この例で
は半絶縁性ＩｎＰ基板ｌ上にＰ”−ＧａＩｍＡｓ層２を
介して設けたｎ−−ＧａＩｎＡｓ層３を光吸収層とし、
ｎ−−ＧａＩｎＡｓ層３とｎ−ＡｊｌＩ ｎＡｓ層９．
ｌＯの接合によりて低濃度なｎ−−ＧａＩｎＡｓ層３中
に生ずる伝導帯不連続の谷の部分に光励起されたキャリ
アのうちの電子を空間的に閉じ込めることにより、ドナ
ーイオン等による散乱の無い電子の高いモビリティ−を
利用している。こうして立ち上り時間ｇＱｐｓｅｃ、半
値全幅２５０ｐｓｅｃ程度のパルス応答特性が得られた
が、正孔の遅いドリフト速度の為にパルス応答にはｎ５
ｅｃオーダーの長いテイルが見られた。
受光素子として第２図に示す構造のものかありた（アプ
ライド・フィツクス・レター（Ａｐ−ｐｌ、Ｐｈｙｓ、
Ｌｅｔｔ 、 ） 、 ４３（３）、 Ｐ２Ｏ３〜３１
０ 、 Ｉ Ａｕ−ｇｕｓｔ １９８３ ）。この例で
は半絶縁性ＩｎＰ基板ｌ上にＰ”−ＧａＩｍＡｓ層２を
介して設けたｎ−−ＧａＩｎＡｓ層３を光吸収層とし、
ｎ−−ＧａＩｎＡｓ層３とｎ−ＡｊｌＩ ｎＡｓ層９．
ｌＯの接合によりて低濃度なｎ−−ＧａＩｎＡｓ層３中
に生ずる伝導帯不連続の谷の部分に光励起されたキャリ
アのうちの電子を空間的に閉じ込めることにより、ドナ
ーイオン等による散乱の無い電子の高いモビリティ−を
利用している。こうして立ち上り時間ｇＱｐｓｅｃ、半
値全幅２５０ｐｓｅｃ程度のパルス応答特性が得られた
が、正孔の遅いドリフト速度の為にパルス応答にはｎ５
ｅｃオーダーの長いテイルが見られた。
この様なパルス応答立ち下がりの遅い成分、即ち遅い正
孔の影響を取り除く為に第３図に示す構造の光導電性半
導体受光素子も報告されている（アプライド・フィツク
ス・レター（Ａｐｐｌ、Ｐｈｙｓ。
孔の影響を取り除く為に第３図に示す構造の光導電性半
導体受光素子も報告されている（アプライド・フィツク
ス・レター（Ａｐｐｌ、Ｐｈｙｓ。
Ｌｅｔｔ、）、４３（１２）＝Ｐ１１１５〜１１１７，
１５Ｄｅ−ｃｅｍｂｅｒ １９８３ ）。この例では、
Ｇ ａ Ａ ｓ層１４゜１５を元吸収層とし、ｎ Ｇ
ａＡｓ層１５とｎ −ＡＪＧａＡｓ層１６の接合によっ
てｎ ＧａＡｓ層１５中に生ずる２次元電子ガスを利
用している。ｐ −ＧａＡｓ基板１２をゲートとし、逆
バイアスを加えることにより正孔をゲートから取り出し
てソース・ドレイン間を流れる光電流に寄与しないよう
にすることにより遅い成分の無くなったＢｇ ｐｓｅｃ
程度の立ち下がり時間が得られている。しかしながら。
１５Ｄｅ−ｃｅｍｂｅｒ １９８３ ）。この例では、
Ｇ ａ Ａ ｓ層１４゜１５を元吸収層とし、ｎ Ｇ
ａＡｓ層１５とｎ −ＡＪＧａＡｓ層１６の接合によっ
てｎ ＧａＡｓ層１５中に生ずる２次元電子ガスを利
用している。ｐ −ＧａＡｓ基板１２をゲートとし、逆
バイアスを加えることにより正孔をゲートから取り出し
てソース・ドレイン間を流れる光電流に寄与しないよう
にすることにより遅い成分の無くなったＢｇ ｐｓｅｃ
程度の立ち下がり時間が得られている。しかしながら。
この様にｐ基板を用いることは今後光デバイスが１指し
て行く集積化という点では非常に不利となる。
て行く集積化という点では非常に不利となる。
本発明は、この様な従来の欠点を除去し、高速応答性を
有し、且つ集積化に適した光導電性半導体受光素子の製
造方法を提供することにある。
有し、且つ集積化に適した光導電性半導体受光素子の製
造方法を提供することにある。
本発明によれば、半絶縁性化合物半導体基板表面に選択
的に設けた絶縁膜を用いて半導体基板の特定領域を選択
的にエツチングして凹部を形成する工程と、この絶縁膜
を用いて凹部に気相成長法により少なくとも半導体基板
側から順次バンドギャップＥｌなる第１の導電型化合物
半導体層、バンドギャップＥ１なる第１の導電型と逆の
第２の導電型化合物半導体層及びバンドギャップＥｌ
、＋（Ｅｓ＞Ｅｔ）なる第２の導電型
化合物半導体層を選択的に形成する工程とを有すること
を特徴とする光導電性半導体受光素子の製造方法が得ら
れる。
的に設けた絶縁膜を用いて半導体基板の特定領域を選択
的にエツチングして凹部を形成する工程と、この絶縁膜
を用いて凹部に気相成長法により少なくとも半導体基板
側から順次バンドギャップＥｌなる第１の導電型化合物
半導体層、バンドギャップＥ１なる第１の導電型と逆の
第２の導電型化合物半導体層及びバンドギャップＥｌ
、＋（Ｅｓ＞Ｅｔ）なる第２の導電型
化合物半導体層を選択的に形成する工程とを有すること
を特徴とする光導電性半導体受光素子の製造方法が得ら
れる。
上述の構成をとる事により従来技術の問題点を解決する
ことができる。即ち、まず半絶縁性基板を用いることに
より他のデバイスとの１積化が可能となり、且つｐ型導
電性化合物半導体層をｎ型導電性の光吸収電子走行層の
下に設けることにより遅い正孔の影響を除去し高速応答
特性の光導電性半導体受光素子を得ることができるので
ある。
ことができる。即ち、まず半絶縁性基板を用いることに
より他のデバイスとの１積化が可能となり、且つｐ型導
電性化合物半導体層をｎ型導電性の光吸収電子走行層の
下に設けることにより遅い正孔の影響を除去し高速応答
特性の光導電性半導体受光素子を得ることができるので
ある。
以下本発明の実施例について図面を参照して詳細に説明
する。
する。
第１図は本発明に係る製造方法を、ＧａＩｎＡｓ層を光
吸層としＧａＩｎＡｓとＩｎＰの接合によって低濃度な
ＧａＩｎＡｓ層に生じる２次元電子ガスを電子走行層と
する光導電性半導体受光素子の製造に適用した場合の一
実施例を工程順に示す断面構造板式図である。まず同図
（ａ）に示す様に半絶縁性ＩｎＰ基板１を覆う絶縁膜８
の特定部分をレジスト工程を経て選択的に除去する。次
に絶縁膜８を用いて選択エツチングを施し同図（ｂ）の
様に半絶縁性ＩｎＰ基板１に凹部を形成する。その後、
量産性、制御性に優れたハイドライド気相成長法を用い
絶縁１１１８を残したまま結晶成長をすることにより凹
部にのみ選択的に半導体基板側からｐ −ＧａＩｎＡｓ
層２ 、ｎ−ＧａＩｎＡｓ層３およびｎ−ＩｎＰ層４を
順次形成し同図（Ｃ）の層構造を得る。ここでｐ＋−Ｇ
ａＩｎＡｓ層２はＺｎをドーピングすることによ多形成
し、その濃度はｌＸ１０ｃｍ 程度である。
吸層としＧａＩｎＡｓとＩｎＰの接合によって低濃度な
ＧａＩｎＡｓ層に生じる２次元電子ガスを電子走行層と
する光導電性半導体受光素子の製造に適用した場合の一
実施例を工程順に示す断面構造板式図である。まず同図
（ａ）に示す様に半絶縁性ＩｎＰ基板１を覆う絶縁膜８
の特定部分をレジスト工程を経て選択的に除去する。次
に絶縁膜８を用いて選択エツチングを施し同図（ｂ）の
様に半絶縁性ＩｎＰ基板１に凹部を形成する。その後、
量産性、制御性に優れたハイドライド気相成長法を用い
絶縁１１１８を残したまま結晶成長をすることにより凹
部にのみ選択的に半導体基板側からｐ −ＧａＩｎＡｓ
層２ 、ｎ−ＧａＩｎＡｓ層３およびｎ−ＩｎＰ層４を
順次形成し同図（Ｃ）の層構造を得る。ここでｐ＋−Ｇ
ａＩｎＡｓ層２はＺｎをドーピングすることによ多形成
し、その濃度はｌＸ１０ｃｍ 程度である。
またｎ−−ＧａＩｎＡｓ層３は高純度な原料ガス及びメ
タルの使用と併せて、酸素の微量添加により低濃度化が
計られ、ｎ〜５Ｘ１０ｃｍ が得られる。最上層のｎ
−ＩｎＰ４はノンドープで成長速度の制御で濃度制御が
でき、ｎ〜ｌＸ１０ｃｍ としている０次に埋め込み
成長を施した領邊のうちの一部、即ちゲートコンタクト
を得る為の領域のみｐ −ＣｆａＩｎＡｓ層２を露出す
る為に、同図（ｄ）の様に新たに蒸着し直した絶縁膜８
にレジスト工程を経てパターニングを施し、同図（ｅ）
の様にｐ −ＧａＩｎＡｓ層２が露出するまでエツチン
グをする。しかる後に、ＡｕＧｅを用いてソース電極５
およびドレイン電極６を形成しｓ ＡｕＺｎを用いてゲ
ート電極７の形成を行ない同図（ｆ）に示す半導電性半
導体受光素子を得る。こうして得た素子は、ＧａＩｎＡ
ｓ３とＩｎＦ３との接合による伝導帯の不連続によりｎ
”’−ＧａＩｎＡｓ層３中に生ずる２次元電子ガスとし
て光励起された電子が高速でソース・ドレイン間を移動
する為高速応答が得られる。更にこの際光励起されたド
リフト速度の遅い正孔は、ｐ −ＧａＩｎＡｓゲート層
２に逆バイアスを加えることにより取り出すことができ
光電流には寄与せず、パルス応答の立ち下がり特性に遅
い成分を生じさせることが無い。
タルの使用と併せて、酸素の微量添加により低濃度化が
計られ、ｎ〜５Ｘ１０ｃｍ が得られる。最上層のｎ
−ＩｎＰ４はノンドープで成長速度の制御で濃度制御が
でき、ｎ〜ｌＸ１０ｃｍ としている０次に埋め込み
成長を施した領邊のうちの一部、即ちゲートコンタクト
を得る為の領域のみｐ −ＣｆａＩｎＡｓ層２を露出す
る為に、同図（ｄ）の様に新たに蒸着し直した絶縁膜８
にレジスト工程を経てパターニングを施し、同図（ｅ）
の様にｐ −ＧａＩｎＡｓ層２が露出するまでエツチン
グをする。しかる後に、ＡｕＧｅを用いてソース電極５
およびドレイン電極６を形成しｓ ＡｕＺｎを用いてゲ
ート電極７の形成を行ない同図（ｆ）に示す半導電性半
導体受光素子を得る。こうして得た素子は、ＧａＩｎＡ
ｓ３とＩｎＦ３との接合による伝導帯の不連続によりｎ
”’−ＧａＩｎＡｓ層３中に生ずる２次元電子ガスとし
て光励起された電子が高速でソース・ドレイン間を移動
する為高速応答が得られる。更にこの際光励起されたド
リフト速度の遅い正孔は、ｐ −ＧａＩｎＡｓゲート層
２に逆バイアスを加えることにより取り出すことができ
光電流には寄与せず、パルス応答の立ち下がり特性に遅
い成分を生じさせることが無い。
併せて、半絶縁性基板を用いている為ＫＦＥＴ等の他素
子との集積化が容易で、また凹部に埋め込む構造である
のでプレーナ素子が得られ、他素子の微細プロセス時に
も支障をき九すことが無い。
子との集積化が容易で、また凹部に埋め込む構造である
のでプレーナ素子が得られ、他素子の微細プロセス時に
も支障をき九すことが無い。
以上説明した様に、本発明によれば集積化に適し且つ高
速応答特性を有する光導電性半導体受光素子の製造方法
が得られる。
速応答特性を有する光導電性半導体受光素子の製造方法
が得られる。
第１図（ａ）〜（ｆ）は本発明に係る製造方法の一実施
例を工程順に示す断面構造模式図、第２図及び第３図は
従来例の断面構造図である。 図に於て、ｌ・・・・・・半絶縁性ＩｎＰ基板、２・・
・・・・ｐ＋−ＧａＩｎＡｓ、：ｌ旧・・ｎ−−ＧａＩ
ｎＡｓ、４−・＝ｎ−ＩｎＰ、５・・・・・・ソース電
極、６・・・・・・ドレイン電極、７・・・・・・ゲー
ト電極、８・・・・・・絶縁膜、９・・・・・・ｎ−−
ＡｌＩｎＡｓ、 １０−− ｎ−ＡＪＩｎＡｓ 、
１１−・” ｎ”−ＧａＩｎＡｓ、 １１ ”・・ｎ
”−ＧａＩｎＡｓ、 ｌ ２− ｐ −Ｇ ａ Ａ ｓ
基板ｓ１３−・・・ｐ”−ＧａＡｓ 、 １４−−
ｐ〜−ＧａＡｓ 、 １５−”−ｎ−ＧａＡｓ 、 １
６−− ｎ＋−ＡｊＧａ人ｓ、１７・・・・・・ｎ−Ｇ
ａＡｓ５を各々示す。 −１瞥１ ＄ １ 凹 募 ２ 回 茅 ３ 図
例を工程順に示す断面構造模式図、第２図及び第３図は
従来例の断面構造図である。 図に於て、ｌ・・・・・・半絶縁性ＩｎＰ基板、２・・
・・・・ｐ＋−ＧａＩｎＡｓ、：ｌ旧・・ｎ−−ＧａＩ
ｎＡｓ、４−・＝ｎ−ＩｎＰ、５・・・・・・ソース電
極、６・・・・・・ドレイン電極、７・・・・・・ゲー
ト電極、８・・・・・・絶縁膜、９・・・・・・ｎ−−
ＡｌＩｎＡｓ、 １０−− ｎ−ＡＪＩｎＡｓ 、
１１−・” ｎ”−ＧａＩｎＡｓ、 １１ ”・・ｎ
”−ＧａＩｎＡｓ、 ｌ ２− ｐ −Ｇ ａ Ａ ｓ
基板ｓ１３−・・・ｐ”−ＧａＡｓ 、 １４−−
ｐ〜−ＧａＡｓ 、 １５−”−ｎ−ＧａＡｓ 、 １
６−− ｎ＋−ＡｊＧａ人ｓ、１７・・・・・・ｎ−Ｇ
ａＡｓ５を各々示す。 −１瞥１ ＄ １ 凹 募 ２ 回 茅 ３ 図
Claims (1)
- 半絶縁性化合物半導体基板表面に選択的に設けた絶縁
膜を用いて半導体基板の特定領域を選択的にエッチング
して凹部を形成する工程と、前記絶縁膜を用いて該凹部
に気相成長法により少なくとも前記半導体基板側から順
次バンドギャップＥ＿１なる第１の導電型化合物半導体
層、バンドギャップＥ＿１なる第１の導電型と逆の第２
の導電型化合物半導体層及びバンドギャップＥ＿２（Ｅ
＿２＞Ｅ＿１）なる第２の導電型化合物半導体層を形成
する工程とを有することを特徴とする光導電性半導体受
光素子の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60011921A JPS61171176A (ja) | 1985-01-25 | 1985-01-25 | 光導電性半導体受光素子の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60011921A JPS61171176A (ja) | 1985-01-25 | 1985-01-25 | 光導電性半導体受光素子の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61171176A true JPS61171176A (ja) | 1986-08-01 |
Family
ID=11791150
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60011921A Pending JPS61171176A (ja) | 1985-01-25 | 1985-01-25 | 光導電性半導体受光素子の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61171176A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63160283A (ja) * | 1986-12-23 | 1988-07-04 | Fujitsu Ltd | 半導体受光素子 |
| JPS6477960A (en) * | 1987-09-18 | 1989-03-23 | Fujitsu Ltd | Manufacture of light-electron integrated circuit |
| US4904607A (en) * | 1987-11-20 | 1990-02-27 | U.S. Philips Corp. | Method of manufacturing an integrated infrared detector |
| US7214971B2 (en) | 2003-06-13 | 2007-05-08 | Hamamatsu Photonics K.K. | Semiconductor light-receiving device |
| US7259439B2 (en) * | 2001-12-27 | 2007-08-21 | Hamamatsu Photonics K.K. | Semiconductor photodetector and its production method |
-
1985
- 1985-01-25 JP JP60011921A patent/JPS61171176A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63160283A (ja) * | 1986-12-23 | 1988-07-04 | Fujitsu Ltd | 半導体受光素子 |
| JPS6477960A (en) * | 1987-09-18 | 1989-03-23 | Fujitsu Ltd | Manufacture of light-electron integrated circuit |
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| CN100413096C (zh) * | 2001-12-27 | 2008-08-20 | 浜松光子学株式会社 | 半导体感光元件及其制造方法 |
| US7214971B2 (en) | 2003-06-13 | 2007-05-08 | Hamamatsu Photonics K.K. | Semiconductor light-receiving device |
| CN100433341C (zh) * | 2003-06-13 | 2008-11-12 | 浜松光子学株式会社 | 半导体光接收器件 |
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