JPS61174680A - 半導体受光装置 - Google Patents

半導体受光装置

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JPS61174680A
JPS61174680A JP60014220A JP1422085A JPS61174680A JP S61174680 A JPS61174680 A JP S61174680A JP 60014220 A JP60014220 A JP 60014220A JP 1422085 A JP1422085 A JP 1422085A JP S61174680 A JPS61174680 A JP S61174680A
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JP
Japan
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layer
type
insulating film
electrode
bonding pad
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Pending
Application number
JP60014220A
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English (en)
Inventor
Hiroshi Matsuda
広志 松田
Kazuhiro Ito
和弘 伊藤
Ichiro Fujiwara
一郎 藤原
Hirobumi Ouchi
博文 大内
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
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Publication of JPS61174680A publication Critical patent/JPS61174680A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00Semiconductor 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
    • H01L31/08Semiconductor 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
    • H01L31/10Semiconductor 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
    • H01L31/101Devices sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation
    • H01L31/102Devices sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation characterised by only one potential barrier
    • H01L31/103Devices sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation characterised by only one potential barrier the potential barrier being of the PN homojunction type
    • H01L31/1035Devices 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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  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
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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】 〔発明の利用分野〕 本発明は半導体受光装置に係り、特に素子容量の低減に
好適な構造に関する。
〔発明の背景〕
従来、半導体受光装置の構造は種′々知られている。そ
の代表例として、ブレーナ型ホトダイオードを例にとり
、第1図を用いて説明する。
第1図において、1はn型基板、2はn型光吸収層、3
はn型窓層、4はp型不純物を拡散した領域であり、n
型窓層3のこの部分はp型に変換している。5は絶縁膜
、6はp電極で、7はその内のポンディングパッド部分
、8はn電極である。
通常はP電極6に−、n電極8に十のバイアス電圧(逆
バイアス)を印加して使用する。
光通信システムにおいて、特に高速応答、広帯域幅、高
S/N比動作を実現するにあたって、半導体受光装置に
要求される主要な性能の1つに、素子容量の低減がある
。この素子容量の主成分は。
接合容量とポンディングパッド容量であり、本発明は、
後者の低減に関するものである。
第1図において、ポンディングパッド容量は、n型窓層
3−絶縁膜5−P電極6中のポンディングパッド部分7
の間の容量である。ここで、絶縁膜5は、半導体表面の
パッシベーション、受光面の反射防止、電極と半導体と
の絶縁、等を目的とした1層または多層の膜であり、熱
CVD(Chemical Vapor Deposi
tion )+スパッタ、プラズマCVD等の方法で形
成したS i Nx。
SiO2,P S G (Phosphor 5ili
cate Glass) 。
AQ□O1等の材料が用いられていた。たとえば、19
84年春季応用物理学会予稿集31P−L−2,7P−
I−5等に公表されている。ポンディングパッド容量を
低減するには、■ポンディングパッド面積を小さくする
、■絶縁膜の誘電率を大きくする、■絶縁膜の厚みを大
きくする、という3つの方法があるが、これまで、いず
れの方法もあまり良い結果を得られなかった。すなわち
、■の方法は、ワイヤボンディング歩留との兼ね合いで
、あまりポンディングパッド面積を小さくできず、■の
方法は、上記絶縁膜の目的に合い、半導体および電極と
の密着性が良く、かつ誘電率が従来使用されていたもの
より小さい、という条件を満たす適当な材料が得られず
、■の方法は、従来の材料では、熱処理時の密着性劣化
、クラック発生等の問題があって、あまり厚い膜が得ら
れないという欠点があった。
例えば、有効受光径が100μmφの受光装置の素子容
量は約5pFであり、ポンプイングツくラド容量がその
大半をしめてt)た。周波数特性側よ、負荷抵抗50Ω
で約600MHz、S/N比を良くするために負荷抵抗
をIKΩにすると約30M Hzであり、高速応答、高
S/N比動作カヘ困難であった。
〔発明の目的〕
本発明は、上記した従来の欠点をなくし、ポンディング
パッド容量が小さい半導体受光装置を、容易に形成でき
る構造を提供する事に目的力1ある。
〔発明の概要〕
本発明の概要を第2図を用いて説明する。同図において
、21はn型基板、22はn型光吸収層、23はn型窓
層、24はp型不純物を拡散した領域であり、n型窓層
23のこの部分はp型番こ変換している。25は従来の
1層または多層の絶縁膜(第1絶縁膜)、26はn電極
で、27はその内のポンディングパッド部分;28はn
電極である。
29は耐熱性樹脂材料を用いた第2絶縁膜である。
本発明において、ポンディングパッド容量の低減は、第
2絶縁膜29を新たに付加し、膜厚の増加を企る事によ
って行なう。樹脂材料は、容易に数μmの膜厚を被着で
きるため、ポンディングパッド容量の大幅な低減が実現
できる。ここで、第2絶縁膜29には、SiO,等の樹
脂材料以外の層を含んでいても良く、耐熱性樹脂材料層
は、1種または数種の材料からなる層が、1層でも複数
層でも良い、また、第2絶縁膜の厚みが十分厚ければ、
第1絶縁膜25が無くても容量低減効果があ゛る事がわ
かる。すなわち、第1および第2絶縁膜25.29をい
っしょにして、最低限度1種の耐熱性絶縁膜が1層だけ
あれば、容量低減の効果は得られるという事である。さ
らに、第2絶縁膜29は、第1絶縁膜25上の全面にあ
る必要はなく、n電極26の下のみまたはそのポンディ
ングパッド部分27の下のみにあっても、容量低減効果
がある。
なお、本発明で用いる樹脂材料は゛、素子の信頼性およ
び作製歩留から、耐熱性である事が望ましい、この様な
耐熱性樹脂材料の例としては、PI樹脂(Polyim
ide 1soindoloquinazolined
ioneポリイミドイソインドロキナゾリンジオン)、
ポリイミド、シリコーン、エポキシとフェノールとの混
合物、等があり、加工性、取り扱い、コスト等の要求に
応じて使い分けできる。なお、上記の内、特に耐熱性の
点では、PI樹脂とポリイミド樹脂とが優れている。
〔発明の実施例〕
以下、本発明を実施例をもって詳細に説明する。
実施例1 第3図を用いて説明する6n型InP基板(Snドープ
、lX10”am弓)41上に溶液成長法により、n型
層nP層(バッファ一層)50を1.um、n型層 n
 G a A s P層(光吸収層)42を1.5μm
、n型層nP層(窓層)43を2μm、n型層 n G
 a A s P 層(キャップ層)51を0.2μm
、いずれもアンドープで連続成長した。
成長後、n型層51および43に、Zn拡散によつて円
型のp型変換域44を形成した。その後、n型層5上上
に第1絶縁膜45として、プラズマCVD法によるS 
izN* (0,1μm)、熱CVD法によるPSG 
(0,15pm)/Sin、(0,25μm)の3層膜
を被着し、第2絶縁膜49としてPI樹脂(3,5μm
) を被着した。ホトリソグラフィにより、p型変換域
44の内側で絶縁膜45および49にリング状のコンタ
クト穴をあけた後、ポンディングパッド部分47を含む
p電極46を形成した。後、P電極46の下以外の部分
の第2絶縁膜49を除去した。また、基板41側にはn
電極48を形成した。この後、600μm角に切断し、
ステムにダイボンディング、ワイヤボンディングを行な
って受光ダイオードとした。
電極46および48に逆バイアスを印加したところ、電
圧10Vにおいて、素子容量1.5 p F  を得た
。この値は、同一パターンで、第2絶縁膜49を省いた
構造(従来構造)での値5pFに比べて−以下であり、
はとんど接合容量のみになつた。また、周波数特性にお
いても、従来では600MHzだったのが、本実施例で
は2GHzとなり、格段の改善が得られた。一方、他の
素子特性、例えば暗電流、逆耐圧、量子効率、信頼性試
験等に関しては、従来構造の素子と同等であり、本発明
が非常に有効である事を示している。また、本構造にお
いて、バッファ一層50およびキャップ層45を省いて
も、同様の効果があった。特にキャップ層45は、一度
成長した後、その1部または全部を取り除いても同様の
効果が得られた。
実施例2 第4図を用いて説明する0本実施例の構造および製作方
法は、第2絶縁膜49において、p電極46の下以外の
部分を除去する工程をはぶき、n型層71上およびp型
変換層44上に全面残したままにした点を除き、実施例
1と同じである0本構造の受光ダイオードの素子容量を
測定した所、実施例1と同様の良好な効果を得た。ただ
し、他の主要特性中ただ一点、量子効率のみが従来構造
の値よりも約10%低下した。しかし、製作工程が簡易
な事から、製造コスト面で有利である事がわかった。し
たがって、本構造も有用である。
実施例3 第3図および第4図の構造において、第2絶縁膜49に
用いたPI樹脂の膜厚をパラメータとして変えて、検討
を行なった。その結果、膜厚が0.1μmないし10μ
mでは、素子容量は5PFないし1.2pF であり、
ポンディングパッド部分の容量は、絶縁膜の厚さの逆数
に対して、はぼリニアに変化した。したがって1本発明
によらない構造の素子容量5pFに比較して、著しい容
量の低減が行なえた。しかし、膜厚が0.1μmないし
0.5μmでは、効果がまだ不十分であり、また7μm
以上では、エツジの形状制御がむずかしくなって電極の
不連続が生じやすく、また容量低減率もあまり伸びない
。したがって、耐熱性樹脂膜厚としては、0.5μmか
ら7μmの間が、最も良好な範囲である。
〔発明の効果〕
以上説明した様に、本発明によれば、絶縁膜の厚膜化が
可能なため、素子特性および組立歩留を損なう事なく、
ポンディングパッド容量ひいては素子容量を低減できる
。したがって、高速応答、広帯域幅、S/N比動作が可
能な半導体受光装置を、歩留り良く製産する上で、多大
な効果がある。
本発明の効果は、実施例の他に、InP/InGaAs
、I nP/InGaAs/InGaAsP、G a 
A s / G a A n A s等の組合せ、およ
び他の■−■族化合物の組合せ、Si、Ge等でも同様
である。また、素子構造においても+ pin型ホトダ
イオード、アバランシェホトダイオード、ホトダイオー
ドとFETとを組合せた受光0EIC、ホトダイオード
と発光素子とを組合せたモニター付発光素子等、またプ
レーナ型とメサ型等、本発明の概念を変更しない範囲に
おいて、実施例にとられれる事なく、変更しても良い、
また、pおよびnの導伝型を実施例と全く逆にしたり、
半導体層の省略および追加等を行なったりしても良い事
は当然である。製作方法においても1例えばp−n接合
を成長接合する等、変更しても良い。また、モノリシッ
ク受光0EICのごとく、ポンディングパッドが受光素
子部分に無く、他部分への配線が出ている場合でも良い
、この結果、本発明の構造により、信頼性の高い半導体
受光装置を安価に製造できる。これらの受光装置は、光
通信、計測、その他の分野への応用が可能であり、本発
明は工業上、経済上極めて有用である。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来素子の縦断面図、第2図、第3図および第
4図は本発明の受光装置の縦断面図である。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1、p型またはn型の伝導型を持つ少なくとも1つの第
    1の半導体層と、該第1の半導体層と異なる伝導型を持
    つ少なくとも1つの第2の半導体層とが接触しており、
    該接触部の少なくとも1部と該第1および第2の半導体
    層の少なくとも1部に接触する絶縁物層があり、該絶縁
    物層上の少なくとも1部に金属層があり、該金属層は該
    第1の半導体層と接触している構造において、該絶縁物
    層の少なくとも1部は少なくとも耐熱性樹脂材料からな
    る事を特徴とする半導体受光装置。
JP60014220A 1985-01-30 1985-01-30 半導体受光装置 Pending JPS61174680A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0323950U (ja) * 1989-07-18 1991-03-12
JP2008021725A (ja) * 2006-07-11 2008-01-31 Hamamatsu Photonics Kk アバランシェホトダイオード

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS55124277A (en) * 1979-03-19 1980-09-25 Nec Corp Semiconductor photodetector

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