JPS6193679A - アバランシフオトダイオ−ドの製造方法 - Google Patents
アバランシフオトダイオ−ドの製造方法Info
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- JPS6193679A JPS6193679A JP59215618A JP21561884A JPS6193679A JP S6193679 A JPS6193679 A JP S6193679A JP 59215618 A JP59215618 A JP 59215618A JP 21561884 A JP21561884 A JP 21561884A JP S6193679 A JPS6193679 A JP S6193679A
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-
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- 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
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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〕
本発明は光通信装置等において用いられる化合物半導体
受光素子のアバランシフォトダイオード（以下ＡＰＤと
略称する）の製造方法に関する。
受光素子のアバランシフォトダイオード（以下ＡＰＤと
略称する）の製造方法に関する。
（従来の技術）
ＡＰＤはｐｎ接合をもつ半導体装置であつ、高感度、高
速応答の光検出器となる。このＡＦＤなどの光検出器は
、このｐｎ接合に対し逆方向の電圧を印加して使用する
が、この逆方向電圧全印加したときにおける受光部での
電界の均一性の程度が光検出器の信号対雑音比に大きな
影’ｌ与える。
速応答の光検出器となる。このＡＦＤなどの光検出器は
、このｐｎ接合に対し逆方向の電圧を印加して使用する
が、この逆方向電圧全印加したときにおける受光部での
電界の均一性の程度が光検出器の信号対雑音比に大きな
影’ｌ与える。
このＡＰＤにエフ高い増倍率を得るには、受光部に十分
な強度の電界を加えなければならないが、そのためには
受光部周辺での電界集中を押さえるガードリングが必要
である。
な強度の電界を加えなければならないが、そのためには
受光部周辺での電界集中を押さえるガードリングが必要
である。
ＡＰＤｕ高利得の受光素子であるが、その利得を増大さ
せると雑音の増加を伴なうので、ＡＰＤの動作には信号
対雑音比の最高になる最適な増倍率が存在する。また、
受光部で電界が均一でないと受光部内の位置に応じて増
倍率が異な）、全体を最適な増倍率にできない。そこで
信号対雑音比の優れたＡＰＤｉ得るには、受光部全体に
均一に電界が加わることが必要である。
せると雑音の増加を伴なうので、ＡＰＤの動作には信号
対雑音比の最高になる最適な増倍率が存在する。また、
受光部で電界が均一でないと受光部内の位置に応じて増
倍率が異な）、全体を最適な増倍率にできない。そこで
信号対雑音比の優れたＡＰＤｉ得るには、受光部全体に
均一に電界が加わることが必要である。
一般に、プレーナ型ＡＰＤで受光部全体に均一な電界を
加え、受光部の均一増倍を得るための方策としてガード
リングが広く使われている。このＡＰＤの逆方向なだれ
降伏電圧はｐｎ接合の曲率半径が小さい程一般に低くな
る。ところがプレーナ型ＡＰＤの場合、薄くて不純物偵
度が高いｐ＋領領域受光部に形成しなければならないか
ら、ｐｎ接合の平担な受光部で均一増倍を得るためには
、ガードリングを設けて受光部周囲の逆方向なだれ降伏
電圧が十分高く取れる構造にする必要がある。
加え、受光部の均一増倍を得るための方策としてガード
リングが広く使われている。このＡＰＤの逆方向なだれ
降伏電圧はｐｎ接合の曲率半径が小さい程一般に低くな
る。ところがプレーナ型ＡＰＤの場合、薄くて不純物偵
度が高いｐ＋領領域受光部に形成しなければならないか
ら、ｐｎ接合の平担な受光部で均一増倍を得るためには
、ガードリングを設けて受光部周囲の逆方向なだれ降伏
電圧が十分高く取れる構造にする必要がある。
第３図は従来のＡＰＤの断面図である。この従来ｏｋＰ
Ｄ構造は、ｎ”−ＩｎＰ基板１１の上にｎ−ＩｎＰバッ
ファ一層１２、ｎ−ＩｎＧａＡ、光吸収層１３及びｎ−
−ＩｎＰ層１４が単純な多層結晶成長で作られている。
Ｄ構造は、ｎ”−ＩｎＰ基板１１の上にｎ−ＩｎＰバッ
ファ一層１２、ｎ−ＩｎＧａＡ、光吸収層１３及びｎ−
−ＩｎＰ層１４が単純な多層結晶成長で作られている。
また、ガードリング１５は、亜鉛またはカドミウムの熱
拡散法あるいはぺＩＪ ＩＪウムのイオン注入法などで
形成されている。このＡＰＤの受光部はｐ＋領域１６で
ある。
拡散法あるいはぺＩＪ ＩＪウムのイオン注入法などで
形成されている。このＡＰＤの受光部はｐ＋領域１６で
ある。
図に示すように、ガードリンク１５のｐｎ接合の位置は
受光部のｐ＋領域１６のｐｎ接合と同一の層内にあり、
傾斜接合にして降伏電圧が高く取れる＝９にしである。
受光部のｐ＋領域１６のｐｎ接合と同一の層内にあり、
傾斜接合にして降伏電圧が高く取れる＝９にしである。
この傾斜接合に、長時間の熱拡散で作るのが一般的であ
るが、第１図の層構造においては、層厚や不純物濃度の
ばらつきや、拡散温度のふらつき等によって、ｐｎ接合
の位置の制御が非常に難しく、適切な傾斜接合を得るの
が容易でなかった。特に、ｐｎ接合がバンドギヤ、プの
小さい光吸収層１３に極く近接する場合には、ガードリ
ングの降伏電圧が極端に小さくなることは周知である。
るが、第１図の層構造においては、層厚や不純物濃度の
ばらつきや、拡散温度のふらつき等によって、ｐｎ接合
の位置の制御が非常に難しく、適切な傾斜接合を得るの
が容易でなかった。特に、ｐｎ接合がバンドギヤ、プの
小さい光吸収層１３に極く近接する場合には、ガードリ
ングの降伏電圧が極端に小さくなることは周知である。
従って、従来の化合物ＡＰＤでは、ガードリングの降伏
電圧が低く、受光部の増倍率が十分高くできないし、そ
の増倍率が受光部面内において均一でない場合が多かっ
た。そこで従来の化合物ＡＰＤでは、利得及び信号対雑
音比が高いものを歩留りよく得られなかった。
電圧が低く、受光部の増倍率が十分高くできないし、そ
の増倍率が受光部面内において均一でない場合が多かっ
た。そこで従来の化合物ＡＰＤでは、利得及び信号対雑
音比が高いものを歩留りよく得られなかった。
（発明の目的）
本発明の目的は、このよりな問題点を解決し、利得及び
信号対雑音比が高く、しかも製造が容易なＡＰＤの製造
方法を提供することにある。
信号対雑音比が高く、しかも製造が容易なＡＰＤの製造
方法を提供することにある。
（発明の構成）
本発明のＡＰＤの製造方法の構成は、第１４電型牛纏体
基板にエツチングにより凹部を形成する工程と、液相エ
ピターシャル成長法により前記凹部に第１４電型の少な
くとも３層以上の多層半導体層全積層する工程と、気相
エピタキシャル成長法にエフ前記多層半導体層およびこ
の周囲の基板上部に第１導電型半導体層を積層する工程
と、前記多層半導体の周囲に第２導電型からなるガード
リング領域を形成する工程と、前記多層半導体及び少な
くとも前記凹部の縁の部分の基板を覆う第２４電型から
なる領域を形成する工程とを含むこと全特徴とする。
基板にエツチングにより凹部を形成する工程と、液相エ
ピターシャル成長法により前記凹部に第１４電型の少な
くとも３層以上の多層半導体層全積層する工程と、気相
エピタキシャル成長法にエフ前記多層半導体層およびこ
の周囲の基板上部に第１導電型半導体層を積層する工程
と、前記多層半導体の周囲に第２導電型からなるガード
リング領域を形成する工程と、前記多層半導体及び少な
くとも前記凹部の縁の部分の基板を覆う第２４電型から
なる領域を形成する工程とを含むこと全特徴とする。
（実施例〕
次に図面により本発明によるＡＰＤの製造方法を詳細に
説明する。
説明する。
第１図は本発明の一実施例にエフ得られたＡＰＤの断面
図である。本実施例によるＡＰＤは、比較的不純物濃度
の高いｎ型ＩｎＰ基板１１の受光部となる部分にエッチ
ングにより凹部が形成してあり、この凹部の中にｎ型Ｉ
ｎＰバッファ一層１２゜ｎ型ＩｎＧａＡｓ光の吸収層１
３．ｎ層ＩｎＧａＡｓＰメルトハ、り防止層２１及びｎ
型ＩｎＰキャ、プ層２２が液相エピタキシャル成長法に
エフ積層しである。これら１２．１３．２１．２２から
なる多層半導体の全上面及び基板１１の上面の一上に比
較的不純物濃度の低いｎ型ＩｎＰ層２３が形成しである
。またガードリンク１５、受光部となる＋ Ｐ 領域１６、表面保護膜１７．ｐ側電極１８及びｎ側
電極１９が形成しである。
図である。本実施例によるＡＰＤは、比較的不純物濃度
の高いｎ型ＩｎＰ基板１１の受光部となる部分にエッチ
ングにより凹部が形成してあり、この凹部の中にｎ型Ｉ
ｎＰバッファ一層１２゜ｎ型ＩｎＧａＡｓ光の吸収層１
３．ｎ層ＩｎＧａＡｓＰメルトハ、り防止層２１及びｎ
型ＩｎＰキャ、プ層２２が液相エピタキシャル成長法に
エフ積層しである。これら１２．１３．２１．２２から
なる多層半導体の全上面及び基板１１の上面の一上に比
較的不純物濃度の低いｎ型ＩｎＰ層２３が形成しである
。またガードリンク１５、受光部となる＋ Ｐ 領域１６、表面保護膜１７．ｐ側電極１８及びｎ側
電極１９が形成しである。
以下、本実施例の製造方法について詳述する。
第２図（ａＬ （ｂ）Ｉ （Ｃ）は第１図のＡＰＤのウ
ェハの製造工程における中間製品の断面図である。第２
図（ａ）は、比較的不純物濃度ＮＤの低い（ＮＤ〜８Ｘ
ＩＯｃｍ ）ｎ型ＩｎＰ基板ｌｌ上に、エッチング
により約５μｍの凹部全形成したものである。この後液
相エピタキシャル成長法によりｎ型ＩｎＰバ、ファ一層
１２ （ＮＤ〜ｌＸ４０ ｃｍ 。
ェハの製造工程における中間製品の断面図である。第２
図（ａ）は、比較的不純物濃度ＮＤの低い（ＮＤ〜８Ｘ
ＩＯｃｍ ）ｎ型ＩｎＰ基板ｌｌ上に、エッチング
により約５μｍの凹部全形成したものである。この後液
相エピタキシャル成長法によりｎ型ＩｎＰバ、ファ一層
１２ （ＮＤ〜ｌＸ４０ ｃｍ 。
ｏ、３μｍ）、光吸収層となるｎ型ＩｎＧａＡｓ層１３
（Ｎ Ｄ〜３ Ｘ １０ ” ５ｃ ｒｎ−３＋ ３
μｒｎ ） ＋ メルトバ、り防止用ｎ型Ｉ ｎＧａ
Ａｓ Ｐ層２１（ＮＤ〜８×１００ｍ。
（Ｎ Ｄ〜３ Ｘ １０ ” ５ｃ ｒｎ−３＋ ３
μｒｎ ） ＋ メルトバ、り防止用ｎ型Ｉ ｎＧａ
Ａｓ Ｐ層２１（ＮＤ〜８×１００ｍ。
０．２ ｔｔ ｍ ） ｍ ｎ型ＩｎＰキａｒツブ層２
２（ＮＤ〜８ｘ１０１５ｃｍ−３，０，５μｍ）を順次
に結晶成長し、第２図（ｂ）の構造にする。次に、気相
エピタキシャル成長法にエフ基板１１と同程度あるいは
、それ以下め不純物濃度金有するｎ型ＩｎＰ層２３（約
３μｍ）ｔ−結晶成長し、第２図（Ｃ）の構造を得る。
２（ＮＤ〜８ｘ１０１５ｃｍ−３，０，５μｍ）を順次
に結晶成長し、第２図（ｂ）の構造にする。次に、気相
エピタキシャル成長法にエフ基板１１と同程度あるいは
、それ以下め不純物濃度金有するｎ型ＩｎＰ層２３（約
３μｍ）ｔ−結晶成長し、第２図（Ｃ）の構造を得る。
本実施例による構造では、層１２，１３，２１゜２２か
″らなる多層半導体が凹部を全部埋め尽くしていないこ
とが一つの特徴である。この埋め込みに液相エピタキシ
ャル成長法を使うことから、凹部のみに結晶成長が可能
である。また、ｎ型ＩｎＰ層２３の気相エピタキシャル
成長の際に、凹部の縁をなす部分３１（エツジ部分）の
基板１１がエツチングされて、第２図（Ｃ）に符号３２
で示すようにエツジが丸みを帯びる現象によフ、低転位
の成長層２３が得られる。このように本実施例では光吸
収層が受光部のみにあり、かつマイクロプラズマが生じ
ない。
″らなる多層半導体が凹部を全部埋め尽くしていないこ
とが一つの特徴である。この埋め込みに液相エピタキシ
ャル成長法を使うことから、凹部のみに結晶成長が可能
である。また、ｎ型ＩｎＰ層２３の気相エピタキシャル
成長の際に、凹部の縁をなす部分３１（エツジ部分）の
基板１１がエツチングされて、第２図（Ｃ）に符号３２
で示すようにエツジが丸みを帯びる現象によフ、低転位
の成長層２３が得られる。このように本実施例では光吸
収層が受光部のみにあり、かつマイクロプラズマが生じ
ない。
次に、ガードリンク１５は亜鉛あるいはカドミウムの長
時間熱拡散法あるいはベリリウムのイオン注入法などに
より傾斜型ｐｎ接合になるように形成する。受光部のｐ
＋領域１６は亜鉛あるいはカドミウムの短時間熱拡散法
によフ階段接合となるように形成する。その後、表面保
護膜１７として５ｉ０２膜あるいはＳｉＮｘ膜を形成し
、ｐ側電極１８として金−亜鉛電極、ｎ側電極１９とし
て金−ゲルマニウム電極を形成して、第１図に示すＡＰ
Ｄができあがる。
時間熱拡散法あるいはベリリウムのイオン注入法などに
より傾斜型ｐｎ接合になるように形成する。受光部のｐ
＋領域１６は亜鉛あるいはカドミウムの短時間熱拡散法
によフ階段接合となるように形成する。その後、表面保
護膜１７として５ｉ０２膜あるいはＳｉＮｘ膜を形成し
、ｐ側電極１８として金−亜鉛電極、ｎ側電極１９とし
て金−ゲルマニウム電極を形成して、第１図に示すＡＰ
Ｄができあがる。
本実施例による構造では、ガードリンク１５のｐｎ接合
がｎ型ＩｎＰ中にあるとともに、逆方向電圧印加時に拡
がる空乏領域は受光部周囲において常にｎ型ＩｎＰにあ
るから、受光部がガードリング部より十分に低い電圧で
なだれ降伏を起こす条件を満足することが容易である。
がｎ型ＩｎＰ中にあるとともに、逆方向電圧印加時に拡
がる空乏領域は受光部周囲において常にｎ型ＩｎＰにあ
るから、受光部がガードリング部より十分に低い電圧で
なだれ降伏を起こす条件を満足することが容易である。
この実施例ではバンドギヤ、プの小さい光吸収層が受光
部のみに形成してあり、ガードリング１５の下側にはな
いから受光部で大きな増倍ｉｔ−得ることができる。
部のみに形成してあり、ガードリング１５の下側にはな
いから受光部で大きな増倍ｉｔ−得ることができる。
また、比較的不純物濃度の低いｎ型ＩｎＰ層２３ｆｔｐ
ｎ接合に隣接することにエフ、受光部において深さ方向
に電界がなだらかに変化する領域を導入することで低雑
音化が可能になっている。
ｎ接合に隣接することにエフ、受光部において深さ方向
に電界がなだらかに変化する領域を導入することで低雑
音化が可能になっている。
また、本実施例では、低転位な埋め込み結晶の成長が可
能であるから、マイクロプラズマによる雑音が発生し難
いし、高い増倍率を得ることができる。さらに、本実施
例による構造では、ガードリングのｐｎ接合の位置の多
少の変動は、ガードリングの降伏電圧に影響しないから
、本実施例の製造が容易であり、歩留りが従来例に比べ
て格段によい。
能であるから、マイクロプラズマによる雑音が発生し難
いし、高い増倍率を得ることができる。さらに、本実施
例による構造では、ガードリングのｐｎ接合の位置の多
少の変動は、ガードリングの降伏電圧に影響しないから
、本実施例の製造が容易であり、歩留りが従来例に比べ
て格段によい。
なお、実施例ではＩｎＰ系の材料を用いたが、本発明１
ｄＧａＡｓ系、ＧａＳｂ系等他の半導体材料を用いても
実現できることは言うまでもない。
ｄＧａＡｓ系、ＧａＳｂ系等他の半導体材料を用いても
実現できることは言うまでもない。
（発明の効果）
以上説明したように、本発明によれば、利得及び信号対
雑音比が高く、しかも製造が容易なアバランシフォトダ
イオードが提供できる。従って、本発明によれば高性能
なアバランシフォトダイオードが高い歩留力で得られる
。
雑音比が高く、しかも製造が容易なアバランシフォトダ
イオードが提供できる。従って、本発明によれば高性能
なアバランシフォトダイオードが高い歩留力で得られる
。
第１図は本発明の一実施例により得られたアバランシフ
ォトダイオードの断面図、第２図（ａ）、 （ｂ）。 （Ｃ）本実施例の製造工程順に示した中間製品の断面図
、第３図は従来のアバランシフォトダイオードの断面図
である。 １１・・・・・・ｎ型ＩｎＰ基板、１２・・・・・・ｎ
型ＩｎＰパ、ファ層、１３・・・・・・ｎ型ＩｎＧａＡ
ｓ光吸収層、１４・・・・・・ｎ型Ｉｎ２層、１５・・
・・・・ガードリング、１６・・・・・・ｐ＋領領域１
７・・・・・・表面保護膜、１８・・・・・・ｐ側電極
、１９・・・・・・ｎ側電極、２１・・・・・・ｎ型工
。 Ｃ）ａＡｓＰメルトバ、り防止層、２２・・・・・・ｎ
型工ｎＰキャップ層、２３・・・・・・不純物濃度の低
いｎ型Ｉｎ２層。 ８２図
ォトダイオードの断面図、第２図（ａ）、 （ｂ）。 （Ｃ）本実施例の製造工程順に示した中間製品の断面図
、第３図は従来のアバランシフォトダイオードの断面図
である。 １１・・・・・・ｎ型ＩｎＰ基板、１２・・・・・・ｎ
型ＩｎＰパ、ファ層、１３・・・・・・ｎ型ＩｎＧａＡ
ｓ光吸収層、１４・・・・・・ｎ型Ｉｎ２層、１５・・
・・・・ガードリング、１６・・・・・・ｐ＋領領域１
７・・・・・・表面保護膜、１８・・・・・・ｐ側電極
、１９・・・・・・ｎ側電極、２１・・・・・・ｎ型工
。 Ｃ）ａＡｓＰメルトバ、り防止層、２２・・・・・・ｎ
型工ｎＰキャップ層、２３・・・・・・不純物濃度の低
いｎ型Ｉｎ２層。 ８２図
Claims (1)
- 第１導電型半導体基板にエッチングにより凹部を形成
する工程と、液相エピタキシャル成長法により前記凹部
に第１導電型の少なくとも３層以上の多層半導体層を積
層する工程と、気相エピタキシャル成長法により前記多
層半導体層およびこの周囲の基板上部に第１導電型半導
体層を積層する工程と、前記多層半導体の周囲に第２導
電型からなるガードリング領域を形成する工程と、多層
半導体及び少なくとも前記凹部の縁の部分の基板を覆う
第２導電型からなる領域を形成する工程とを含むことを
特徴とするアバランシフォトダイオードの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59215618A JPS6193679A (ja) | 1984-10-15 | 1984-10-15 | アバランシフオトダイオ−ドの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59215618A JPS6193679A (ja) | 1984-10-15 | 1984-10-15 | アバランシフオトダイオ−ドの製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6193679A true JPS6193679A (ja) | 1986-05-12 |
Family
ID=16675386
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59215618A Pending JPS6193679A (ja) | 1984-10-15 | 1984-10-15 | アバランシフオトダイオ−ドの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6193679A (ja) |
-
1984
- 1984-10-15 JP JP59215618A patent/JPS6193679A/ja active Pending
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