JPS61267376A - 半導体装置 - Google Patents
半導体装置Info
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- JPS61267376A JPS61267376A JP60109938A JP10993885A JPS61267376A JP S61267376 A JPS61267376 A JP S61267376A JP 60109938 A JP60109938 A JP 60109938A JP 10993885 A JP10993885 A JP 10993885A JP S61267376 A JPS61267376 A JP S61267376A
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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
- H01L31/102—Devices sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation characterised by only one potential barrier
- H01L31/107—Devices sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation characterised by only one potential barrier the potential barrier working in avalanche mode, e.g. avalanche photodiodes
- H01L31/1075—Devices sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation characterised by only one potential barrier the potential barrier working in avalanche mode, e.g. avalanche photodiodes in which the active layers, e.g. absorption or multiplication layers, form an heterostructure, e.g. SAM structure
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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、p−n接合に逆バイアスを加えて動作させる
半導体装置に関し、特にブレークダウン近傍で使用する
アバランシ−フォトダイオード等の半導体装置に関する
。
半導体装置に関し、特にブレークダウン近傍で使用する
アバランシ−フォトダイオード等の半導体装置に関する
。
(従来技術とその問題点)
半導体光検出器としてアバランシ降伏近傍で使用するア
バランシ・フォトダイオード(以下APDと呼ぶ)は、
フォトダイオード(以下FDと呼ぶ)と共に光通信用シ
ステムにおける重要な素子であシ、光源としての半導体
レーザ、発光ダイオードと共にその開発が進められてい
る。現在、光通信システムでは0.8μm波長域あるい
は、1.2〜1.6μm波長域がその主流となっている
。0.8μm波長域としては、GaAs−Ga1As系
光源と81単結晶を用いたAPDあるいはFDとが実用
に供されている。これと較べて、波長1.2〜1.6μ
m域の伝送媒体としての光ファイバーの極低損失域に対
応する波長域用としては、工nGaAaP−工nP材料
による光源及び光検出器の研究開発が主流となっている
。この波長域用の光検出器としては、Slはその材料に
よる吸収係数が7〕・さくなシ使用不可能であるし、G
o材料によるAPD及びFDは、暗電流、過剰雑音等の
点から必ずしも満足できるものでないから、高品質なA
PDの開発が待たれる。
バランシ・フォトダイオード(以下APDと呼ぶ)は、
フォトダイオード(以下FDと呼ぶ)と共に光通信用シ
ステムにおける重要な素子であシ、光源としての半導体
レーザ、発光ダイオードと共にその開発が進められてい
る。現在、光通信システムでは0.8μm波長域あるい
は、1.2〜1.6μm波長域がその主流となっている
。0.8μm波長域としては、GaAs−Ga1As系
光源と81単結晶を用いたAPDあるいはFDとが実用
に供されている。これと較べて、波長1.2〜1.6μ
m域の伝送媒体としての光ファイバーの極低損失域に対
応する波長域用としては、工nGaAaP−工nP材料
による光源及び光検出器の研究開発が主流となっている
。この波長域用の光検出器としては、Slはその材料に
よる吸収係数が7〕・さくなシ使用不可能であるし、G
o材料によるAPD及びFDは、暗電流、過剰雑音等の
点から必ずしも満足できるものでないから、高品質なA
PDの開発が待たれる。
現在研究が進められているこの1.2〜1.6μm波長
域用の光検出器材料として、工nGaAe 。
域用の光検出器材料として、工nGaAe 。
■nGaAsP GaAjSb GaAs8b
GaAnAeSbGaAs等のI−V族化合物半
導体の組合せの例が報告されている。エレクトロニクス
・レターズ20巻、16分冊、653−654ページに
は最近のAPDの例が報告されており、第3図にその構
造を示す。本図の構造では、n+−InP基板11上に
、光吸収層としてのn型工nGaAθ層13、高速応答
を得る目的のn型工nGaAeP層14及びn型InP
層が層構造に形成してあシ、n−InP層中にp+
n 接合を形成することにより低暗電流、低雑音特性が
得られている。ここでp+ n接合周縁は、いわゆる
エツジブレークダウンを防止する目的でBe原子のイオ
ン注入及び熱処理による傾斜接合に近いp−n接合によ
り保護されている。
GaAnAeSbGaAs等のI−V族化合物半
導体の組合せの例が報告されている。エレクトロニクス
・レターズ20巻、16分冊、653−654ページに
は最近のAPDの例が報告されており、第3図にその構
造を示す。本図の構造では、n+−InP基板11上に
、光吸収層としてのn型工nGaAθ層13、高速応答
を得る目的のn型工nGaAeP層14及びn型InP
層が層構造に形成してあシ、n−InP層中にp+
n 接合を形成することにより低暗電流、低雑音特性が
得られている。ここでp+ n接合周縁は、いわゆる
エツジブレークダウンを防止する目的でBe原子のイオ
ン注入及び熱処理による傾斜接合に近いp−n接合によ
り保護されている。
j 又、n−1nP層の不純物濃度分布とし
てn −n−構造が採用されており、これは、p−n接
合周縁をn−域に設けることにより、ブレークダウン特
性の向上をねらったものである。
てn −n−構造が採用されており、これは、p−n接
合周縁をn−域に設けることにより、ブレークダウン特
性の向上をねらったものである。
しかし、このような従来のAPDには、動作の不安定性
と特性の再現性の低さとが問題点として残っていた。
と特性の再現性の低さとが問題点として残っていた。
そこで、本発明の目的は、動作がよ多安定で特性の再現
性に優れたAPD等の半導体装置の提供にある。
性に優れたAPD等の半導体装置の提供にある。
(問題点を解決するための手段)
前述の問題点を解決するために本発明が提供する手段は
、第1の導電型の第1の半導体層上にこの第1の半導体
層より禁制帯幅が大きい第1の導電型の第2の半導体層
を有し、この第2の半導体層の一領域を前記第1の導電
型とは逆の第2の導電型にすることによりp−n接合が
形成してある半導体装置であって、前記第2の半導体層
では不純物濃度の高い領域、低い領域及び高い領域が順
次に層状に分布していることを特徴とする。
、第1の導電型の第1の半導体層上にこの第1の半導体
層より禁制帯幅が大きい第1の導電型の第2の半導体層
を有し、この第2の半導体層の一領域を前記第1の導電
型とは逆の第2の導電型にすることによりp−n接合が
形成してある半導体装置であって、前記第2の半導体層
では不純物濃度の高い領域、低い領域及び高い領域が順
次に層状に分布していることを特徴とする。
(実施例)
以下、本発明の実施例について図面を参照して説明する
。
。
第1図は本発明の第1の実施例の概略を示す模式的なV
断面図である。本実施例は工nP−InGaAs系材料
を用いたものである。本実施例の製造においては、まず
(100)面を有するn+−InP基板11上にエピタ
キシャル成長法(例えば気相成長法)により数μm厚の
n+−■nP層12を形成したHC1膜厚3μm不純物
濃度I X 10”cra−” のn型InGaAs層
13を形成する。次に膜厚200OA、不純物濃度I
X 10” [−’のn型工nGaAsP層14を形成
し、ひき続き膜厚2.5μm、不純物濃度I X 10
” cru−”のn型工nP層15、膜厚1.5μm、
不純物濃度lXl0”cmのn−型InP層16及び膜
厚0.2μm不純物濃度3X10”儂−3のn型InP
層17を形成する。この様にして得られたウェーハの表
面にCVD法あるいはスパッタ法等により、1310t
(あるいは5iNx)膜を形成した後に、フォトレジス
ト、目合せ工程等により上記Sin。
断面図である。本実施例は工nP−InGaAs系材料
を用いたものである。本実施例の製造においては、まず
(100)面を有するn+−InP基板11上にエピタ
キシャル成長法(例えば気相成長法)により数μm厚の
n+−■nP層12を形成したHC1膜厚3μm不純物
濃度I X 10”cra−” のn型InGaAs層
13を形成する。次に膜厚200OA、不純物濃度I
X 10” [−’のn型工nGaAsP層14を形成
し、ひき続き膜厚2.5μm、不純物濃度I X 10
” cru−”のn型工nP層15、膜厚1.5μm、
不純物濃度lXl0”cmのn−型InP層16及び膜
厚0.2μm不純物濃度3X10”儂−3のn型InP
層17を形成する。この様にして得られたウェーハの表
面にCVD法あるいはスパッタ法等により、1310t
(あるいは5iNx)膜を形成した後に、フォトレジス
ト、目合せ工程等により上記Sin。
(あるいはSiNx )膜を円状に除去する。次に、C
d、P2を拡散源として排気した閉管中に上記ウェーハ
と共に配し、約570℃の熱処理を施すことによりCd
の選択拡散を行ない p+−工n、P域18を形成する
。試作では約40分の熱処理時間により約1.8μmの
深さの拡散が得られている。次に前述したのと同様な方
法により131Nx (あるいはSin、)膜19を形
成し図に示す様にフォト・レジスト、目合せ工程等によ
りp型電極2o及びn型電極21を形成するととにょシ
、本実施例を得ることができる。
d、P2を拡散源として排気した閉管中に上記ウェーハ
と共に配し、約570℃の熱処理を施すことによりCd
の選択拡散を行ない p+−工n、P域18を形成する
。試作では約40分の熱処理時間により約1.8μmの
深さの拡散が得られている。次に前述したのと同様な方
法により131Nx (あるいはSin、)膜19を形
成し図に示す様にフォト・レジスト、目合せ工程等によ
りp型電極2o及びn型電極21を形成するととにょシ
、本実施例を得ることができる。
又、第2の実施例として、いわゆるガードリングを形成
する場合に本発明を適用した構造を第2図に示す。第1
図と重複する部分は説明を省略するが、本実施例は、n
型InGaAs層13の不純物濃度を〜s x i o
” m−’とし、n型工nP層15を不純物濃度1.3
X10”□3、厚さ2.0μmとしだウェーハを使用し
た例である。ガードリングを形成するp −1:nP領
域22は、p+−工nP18ヲ形成する工程に先立って
、同心円状領域にBe原子を5 X 10”/ctn”
程度イオン注入しだ後に700’C程度のリン圧力下で
熱処理することにょシ得られる。
する場合に本発明を適用した構造を第2図に示す。第1
図と重複する部分は説明を省略するが、本実施例は、n
型InGaAs層13の不純物濃度を〜s x i o
” m−’とし、n型工nP層15を不純物濃度1.3
X10”□3、厚さ2.0μmとしだウェーハを使用し
た例である。ガードリングを形成するp −1:nP領
域22は、p+−工nP18ヲ形成する工程に先立って
、同心円状領域にBe原子を5 X 10”/ctn”
程度イオン注入しだ後に700’C程度のリン圧力下で
熱処理することにょシ得られる。
上に述べた実施例により得られた素子のブレークダウン
電圧は、第1図の実施例では約90V。
電圧は、第1図の実施例では約90V。
第2図の実施例では約100vであり、エツジ・ブレー
クダウンは完全に抑止されていた。又、200℃以上の
高温においてもきわめて安定に動作することが確かめら
れた。
クダウンは完全に抑止されていた。又、200℃以上の
高温においてもきわめて安定に動作することが確かめら
れた。
実施例の効果を第4図(a)及び(b)を用いて説明す
る。第4図(a)は、第3図の従来例における逆バイア
ス印加時のpn接合と空乏層の拡がり方を示す図であシ
、同図(b)が第2図実施例の逆バイアス印加時のpn
接合と空乏層の拡がりを示す。ここで特徴的なことは、
n−n−−n構造における薄い層のn領域(n型InP
層17)を通しての不純物拡散により得られたp−n接
合が、n領域中で第4図(b)に示す様にn−TnP層
1層表7表面0°以下の狭い角度をなして形成でき、こ
れによりエツジ・ブレークダウンが防止される。さらに
、実施例1 では、ウェーハ表面が従来例の
n−濃度のInPではなくn−工nPであるから、表面
処理上の汚染、可動イオン等の影響を受は難くしており
、このことが逆バイアス時のブレークダウン電圧を一層
安定にしエツジ・ブレークダウンの抑制効果をより高め
ているものと理解できる。
る。第4図(a)は、第3図の従来例における逆バイア
ス印加時のpn接合と空乏層の拡がり方を示す図であシ
、同図(b)が第2図実施例の逆バイアス印加時のpn
接合と空乏層の拡がりを示す。ここで特徴的なことは、
n−n−−n構造における薄い層のn領域(n型InP
層17)を通しての不純物拡散により得られたp−n接
合が、n領域中で第4図(b)に示す様にn−TnP層
1層表7表面0°以下の狭い角度をなして形成でき、こ
れによりエツジ・ブレークダウンが防止される。さらに
、実施例1 では、ウェーハ表面が従来例の
n−濃度のInPではなくn−工nPであるから、表面
処理上の汚染、可動イオン等の影響を受は難くしており
、このことが逆バイアス時のブレークダウン電圧を一層
安定にしエツジ・ブレークダウンの抑制効果をより高め
ているものと理解できる。
以上、実施例にもとづき本発明の効果について説明した
が、結晶の面方位、結晶の組合せが異なる等の場合にも
本発明を適用すれば同様の効果が得られることは明らか
である。
が、結晶の面方位、結晶の組合せが異なる等の場合にも
本発明を適用すれば同様の効果が得られることは明らか
である。
(発明の効果)
本発明によれば、以上に説明したように1動作が安定で
特性の再現性に優れたAPD等の半導体装置が提供でき
る。
特性の再現性に優れたAPD等の半導体装置が提供でき
る。
第1図及び第2図は本発明の第1及び第2の実施例をそ
れぞれ示す模式的な級断面図、第3図は従来のAPDを
示す模式的な縦断面図、第4図(a)及び(b)は第3
図の従来のAPD及び第2図実施例におけるp−n接合
と空乏層とを示す図である。 11・・・n+−工nP基板、12・・・n+−工nP
エピタキシャル層、13…n−工nGaAs層、14・
n−InGaAsP層、15・−n−InP層、16
=・n−−InP層、17・−n−InP層、18
=−p+−InP領域、19−−− SiNx (ある
いはSin、)膜、20 ・P型電極、21・・・n型
電極、22・・・p −]:nP領域。 代理人 弁理士 本 庄 伸 弁 箱2図 ρ−1nP勺す人 第3図 第4図 (a) (b) 17 ケL層婦 \= Xp−n#@ 1 つつ
れぞれ示す模式的な級断面図、第3図は従来のAPDを
示す模式的な縦断面図、第4図(a)及び(b)は第3
図の従来のAPD及び第2図実施例におけるp−n接合
と空乏層とを示す図である。 11・・・n+−工nP基板、12・・・n+−工nP
エピタキシャル層、13…n−工nGaAs層、14・
n−InGaAsP層、15・−n−InP層、16
=・n−−InP層、17・−n−InP層、18
=−p+−InP領域、19−−− SiNx (ある
いはSin、)膜、20 ・P型電極、21・・・n型
電極、22・・・p −]:nP領域。 代理人 弁理士 本 庄 伸 弁 箱2図 ρ−1nP勺す人 第3図 第4図 (a) (b) 17 ケL層婦 \= Xp−n#@ 1 つつ
Claims (1)
- 第1の導電型の第1の半導体層上にこの第1の半導体
層より禁制帯幅が大きい第1の導電型の第2の半導体層
を有し、この第2の半導体層の一領域を前記第1の導電
型とは逆の第2の導電型にすることによりp−n接合が
形成してある半導体装置において、前記第2の半導体層
では不純物濃度の高い領域、低い領域及び高い領域が順
次に層状に分布していることを特徴とする半導体装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP60109938A JPS61267376A (ja) | 1985-05-21 | 1985-05-21 | 半導体装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP60109938A JPS61267376A (ja) | 1985-05-21 | 1985-05-21 | 半導体装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS61267376A true JPS61267376A (ja) | 1986-11-26 |
Family
ID=14522913
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP60109938A Pending JPS61267376A (ja) | 1985-05-21 | 1985-05-21 | 半導体装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS61267376A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS631079A (ja) * | 1986-06-20 | 1988-01-06 | Hitachi Ltd | 半導体受光素子およびその製造方法 |
US5179431A (en) * | 1989-11-20 | 1993-01-12 | Fujitsu Limited | Semiconductor photodetection device |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5383470A (en) * | 1976-12-28 | 1978-07-22 | Fuji Electric Co Ltd | Silicon planar type semiconductor element |
JPS55103760A (en) * | 1979-01-31 | 1980-08-08 | Nec Home Electronics Ltd | Planar semiconductor device |
JPS5763867A (en) * | 1980-10-04 | 1982-04-17 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | Compound semiconductor avalanche diode |
JPS58180073A (ja) * | 1982-04-16 | 1983-10-21 | Fujitsu Ltd | 光半導体装置及びその製造方法 |
JPS59106165A (ja) * | 1982-12-10 | 1984-06-19 | Fujitsu Ltd | 半導体受光装置の製造方法 |
-
1985
- 1985-05-21 JP JP60109938A patent/JPS61267376A/ja active Pending
Patent Citations (5)
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