JPS6248078A - 半導体受光素子 - Google Patents
半導体受光素子Info
- Publication number
- JPS6248078A JPS6248078A JP60190128A JP19012885A JPS6248078A JP S6248078 A JPS6248078 A JP S6248078A JP 60190128 A JP60190128 A JP 60190128A JP 19012885 A JP19012885 A JP 19012885A JP S6248078 A JPS6248078 A JP S6248078A
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- Japan
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- light receiving
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- guard ring
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- Pending
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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】
〔概要〕
１．３〜１．５５μｍ帯の光通信用受光素子として、Ｉ
ｎＰ系アバランシュ・フォト・ダイオード（ＡＰＤ）は
低暗電流、低雑音、畜増幅度等の特徴があるが、プレー
ナ型構造ではこの特徴を発揮させるには、増倍領域の周
囲に形成するガードリング領域の降伏電圧を受光面より
高くすることが必要で、本発明ではその構造の改善によ
りその実現を容易とした。
ｎＰ系アバランシュ・フォト・ダイオード（ＡＰＤ）は
低暗電流、低雑音、畜増幅度等の特徴があるが、プレー
ナ型構造ではこの特徴を発揮させるには、増倍領域の周
囲に形成するガードリング領域の降伏電圧を受光面より
高くすることが必要で、本発明ではその構造の改善によ
りその実現を容易とした。
本発明は、光通信用に用いられるＩｎＰ系の半導体受光
素子（Ａ Ｐ Ｄ）構造の改良に関する。
素子（Ａ Ｐ Ｄ）構造の改良に関する。
ＩｎＰ層を増倍層とし、Ｇａ１ｎＡｓ（Ｐ）を光吸収層
としたＳＡＭ型（Ｓｅｐａｒａｔｅｄ Ａｂｓｏｒｐｔ
ｉｏｎ ａｎｄＭｕｌｔｉｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｒｅｇ
ｉｏｎｓ） Ａ Ｐ Ｄは低暗電流、高増幅特性をもつ
受光素子として光通信用に好適であることが知られてい
る。
としたＳＡＭ型（Ｓｅｐａｒａｔｅｄ Ａｂｓｏｒｐｔ
ｉｏｎ ａｎｄＭｕｌｔｉｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｒｅｇ
ｉｏｎｓ） Ａ Ｐ Ｄは低暗電流、高増幅特性をもつ
受光素子として光通信用に好適であることが知られてい
る。
この構造においてはＩｎ Ｐ層中にｐ型不純物を導入せ
るｐｎ接合が形成されるが、低暗電流、高増幅特性を得
るため、プレーナ型ではガードリングを設け、且つガー
ドリング部の降伏電圧を受光面より高くなるごと＜ｐｎ
接合を形成することが必要である。
るｐｎ接合が形成されるが、低暗電流、高増幅特性を得
るため、プレーナ型ではガードリングを設け、且つガー
ドリング部の降伏電圧を受光面より高くなるごと＜ｐｎ
接合を形成することが必要である。
その手段として受光部のｎ−１ｎＰ層をメサ構造エツチ
ングし、その周囲をｎ−ＩｎＰ層で埋め込む構造が優れ
ていることが知られているが、その製造プロセスのコン
トロールは難しく改善が要望されている。
ングし、その周囲をｎ−ＩｎＰ層で埋め込む構造が優れ
ていることが知られているが、その製造プロセスのコン
トロールは難しく改善が要望されている。
ＩｎＰ／ＧａＩｎＡｓ（Ｐ）ＳＡＭ型受光素子の構造を
第４図の断面図により説明する。
第４図の断面図により説明する。
ｎ”−Ｉｎ−Ｐ基板１上に、ｎ−１ｎＰバッファ層２、
ｎ−Ｇａ１ｎＡｓ光吸収層３、ｎ ＧａＩｎＡｓＰ中
間層４、ｎ−ＩｎＰ増倍層５をスライド・ボートによる
液相成長法で順次積層される。
ｎ−Ｇａ１ｎＡｓ光吸収層３、ｎ ＧａＩｎＡｓＰ中
間層４、ｎ−ＩｎＰ増倍層５をスライド・ボートによる
液相成長法で順次積層される。
３元化合物のＧａｌｎＡｓ層３は、受光波長として１．
３〜１．５５μｍを目的とする場合、エネルギー・ギャ
ップとして約０．７５ｅＶの組成が用いられる。
３〜１．５５μｍを目的とする場合、エネルギー・ギャ
ップとして約０．７５ｅＶの組成が用いられる。
ＧａＩｎＡｓ Ｐ中間層４は、キャリヤの動きを容易に
するためＩｎ Ｐ増倍層５と前記３元化合物との中間的
なるエネルギー・ギャップ特性を持つ層として挿入され
る。
するためＩｎ Ｐ増倍層５と前記３元化合物との中間的
なるエネルギー・ギャップ特性を持つ層として挿入され
る。
ｎ−１ｎＰ層５の受光部には、不純物としてカドミュウ
ムＣｄが拡散により導入され、ｐＪＪ域６が形成される
。一方ガードリング領域７にはへりリュウムＢｅがイオ
ン注入法で導入されたｐ層が形成される。
ムＣｄが拡散により導入され、ｐＪＪ域６が形成される
。一方ガードリング領域７にはへりリュウムＢｅがイオ
ン注入法で導入されたｐ層が形成される。
受光部のｐｎ接合は階段状接合を形成し、ガードリング
部のｐｎ接合では、傾斜型接合特性が用いられる。
部のｐｎ接合では、傾斜型接合特性が用いられる。
この理由は接合特性を上記のごとく区別することにより
ガードリング部の電界強度を受光部より低くして、結果
的にガードリング部の降伏電圧を高くするためである。
ガードリング部の電界強度を受光部より低くして、結果
的にガードリング部の降伏電圧を高くするためである。
然し、上記構造にて製作された受光素子においてもガー
ドリングの湾曲部８近傍にて、尚電界の集中による降伏
電圧の低下という問題があり、その対策として受光部以
外の領域をｎ−−１ｎＰ層９で埋め込んで接合部の電界
を下げる構造が採用されて来た。
ドリングの湾曲部８近傍にて、尚電界の集中による降伏
電圧の低下という問題があり、その対策として受光部以
外の領域をｎ−−１ｎＰ層９で埋め込んで接合部の電界
を下げる構造が採用されて来た。
この構造は第５図に示すごと（ｎ−１ｎＰ増倍層５をｎ
６−１ｎＰ層９にて埋込んだもので、所謂、埋込み型Ａ
ＰＤと称せられる。
６−１ｎＰ層９にて埋込んだもので、所謂、埋込み型Ａ
ＰＤと称せられる。
上記ＡＰＤの製作はｎ−１ｎＰ増倍層５にメサ・エツチ
ングを行い、次いで周辺にｎ−−１ｎＰ層を液相成長に
て埋め込むもので、前の構造よりもエツチング、成長工
程が増加するが、ガードリング部の降伏電圧が高いこと
から利用価値は高い。
ングを行い、次いで周辺にｎ−−１ｎＰ層を液相成長に
て埋め込むもので、前の構造よりもエツチング、成長工
程が増加するが、ガードリング部の降伏電圧が高いこと
から利用価値は高い。
上記に述べた、埋込み型ＡＰＤの構造の製造工程での問
題点を説明する。
題点を説明する。
第１の方法として、既にメサ・エツチングの終わったペ
テロ構造１０を用い、これにメサ部以外を選択的に埋め
込む方法がある。これを第６図（ａ）を用いて説明する
。
テロ構造１０を用い、これにメサ部以外を選択的に埋め
込む方法がある。これを第６図（ａ）を用いて説明する
。
この図では、本説明に直接関係のない基板上のへテロ構
造自体については詳細を省略している。
造自体については詳細を省略している。
メサ部の頂部にはエツチングに用いた５ｉＯｚ膜、ある
いはＳｉ３Ｎ４膜等のマスク１１が積層されている。
いはＳｉ３Ｎ４膜等のマスク１１が積層されている。
上記構造をそのまま用いて、液組成接法にてｎ−−Ｉｎ
Ｐ層９を成長させる。メサ部は図のごとく埋め込まれる
がマスク１１とｎ６−ＩｎＰ層９との境界面１２上に結
晶欠陥を発生し易い。このため製品の歩留りは著しく低
下する。
Ｐ層９を成長させる。メサ部は図のごとく埋め込まれる
がマスク１１とｎ６−ＩｎＰ層９との境界面１２上に結
晶欠陥を発生し易い。このため製品の歩留りは著しく低
下する。
第２の方法としてマスク１１を除去して、全面に液相法
でｎ−−ＩｎＰ層９を成長させた場合を第６図（ｂ）に
て説明する。
でｎ−−ＩｎＰ層９を成長させた場合を第６図（ｂ）に
て説明する。
メサ部分の高さが高くなると図に示すごとく、成長層の
表面に、被成長面のメサ構造の面方位のずれに起因した
テラス・パターン１３が発生し、これを平坦化するには
成長層の厚みを大きくしなければならない問題を生ずる
。
表面に、被成長面のメサ構造の面方位のずれに起因した
テラス・パターン１３が発生し、これを平坦化するには
成長層の厚みを大きくしなければならない問題を生ずる
。
上記問題点は、アバランシュ・フォト・ダイオード構造
において、基板上に積層れた増倍層の表面に受光部を囲
んで溝を形成し、液溝を前記増倍層より不純物濃度の低
い材料にて埋込み、該埋込み領域にガードリングを形成
することよりなる本発明の半導体受光素子の構造によっ
て解決される。
において、基板上に積層れた増倍層の表面に受光部を囲
んで溝を形成し、液溝を前記増倍層より不純物濃度の低
い材料にて埋込み、該埋込み領域にガードリングを形成
することよりなる本発明の半導体受光素子の構造によっ
て解決される。
従来のメサ構造の周辺を埋込む方法では、埋込み層の表
面に欠陥を発生したり、平坦化が困難となる問題があっ
たが、本発明の溝を埋め込む構造を採用することにより
、溝の内部の結晶成長は非常に早く行われ、表面の平坦
化の問題はなくなる。
面に欠陥を発生したり、平坦化が困難となる問題があっ
たが、本発明の溝を埋め込む構造を採用することにより
、溝の内部の結晶成長は非常に早く行われ、表面の平坦
化の問題はなくなる。
本発明の埋込み型ＡＰＤの製造方法の一実施例を図面に
より詳細説明する。Ｉｎ Ｐ基板にペテロ構造の積層を
液相成長により形成する工程は従来の技術の項で説明せ
るものと変わらない。従って、用いた符号と同一のもの
は説明を省略する。
より詳細説明する。Ｉｎ Ｐ基板にペテロ構造の積層を
液相成長により形成する工程は従来の技術の項で説明せ
るものと変わらない。従って、用いた符号と同一のもの
は説明を省略する。
上記構造のｎ−ＩｎＰ層５に受光部を取り巻いて溝１４
を形成する。溝の幅は５０〜６０μｍ、深さは約３μｍ
に選ばれ、また受光面の直径は８０〜１００μｒｎ程度
に選定される。これを第１図（ａｌに示す。
を形成する。溝の幅は５０〜６０μｍ、深さは約３μｍ
に選ばれ、また受光面の直径は８０〜１００μｒｎ程度
に選定される。これを第１図（ａｌに示す。
次いで、ｎ−−１ｎＰ層９を液相成長により全血υζ成
長させる。Ｉｎ Ｐはノン・ドープ状態ではｎ型である
のでｐ型不純物のＣｄをメルトに加えることによりｎ−
型のＩｎＰ層を成長させることが出来る。このときの不
純物の濃度は約５ ｘｌＯ”ｃｍ−’に選ばれる。一方
ｎ−１ｎＰ層５の濃度は１．５×１０１６ｃｍ−３にて
積層されている。これを第１図（ｂ）に示す。
長させる。Ｉｎ Ｐはノン・ドープ状態ではｎ型である
のでｐ型不純物のＣｄをメルトに加えることによりｎ−
型のＩｎＰ層を成長させることが出来る。このときの不
純物の濃度は約５ ｘｌＯ”ｃｍ−’に選ばれる。一方
ｎ−１ｎＰ層５の濃度は１．５×１０１６ｃｍ−３にて
積層されている。これを第１図（ｂ）に示す。
この成長においては、基板の最初の平坦面の面方位を（
１１１）面とすると、溝１４の横方向の成長は著しく早
い速度で進むため、溝を埋込んで平坦化が行われる。
１１１）面とすると、溝１４の横方向の成長は著しく早
い速度で進むため、溝を埋込んで平坦化が行われる。
もとのｎ−１ｎＰ層５より更に１μｍ程度の厚さで成長
させた状態では、成長面は殆ど平坦となぎ。
させた状態では、成長面は殆ど平坦となぎ。
上記基板にガードリング部にベリリュウムＢｅのイオン
打込みによりｐ型ガードリング領域７を形成し、更にカ
ドミュウムＣｄの拡散により受光部のｐ″領域６を形成
する。
打込みによりｐ型ガードリング領域７を形成し、更にカ
ドミュウムＣｄの拡散により受光部のｐ″領域６を形成
する。
その後保護膜としてＳｉ、Ｎ４膜１５、反射防止膜１６
を形成し、ｐ型の電極１７としてＴｉ／Ｐｔ／Ａｕ、ｎ
型の電極１８としてはＡｕＧｅＮｉを蒸着して受光素子
としての製作が終わる。これを第１図ｆｃ）に示す。
を形成し、ｐ型の電極１７としてＴｉ／Ｐｔ／Ａｕ、ｎ
型の電極１８としてはＡｕＧｅＮｉを蒸着して受光素子
としての製作が終わる。これを第１図ｆｃ）に示す。
本発明は、設計上必要なる場合にはｎ−１ｎＰ層５のメ
サ部の高さが周辺部より高低を生ずることがあるが、こ
のときも同様に適用可能であることは勿論である。第２
図にメサ部１９の高さが低い場合の１例を示す。
サ部の高さが周辺部より高低を生ずることがあるが、こ
のときも同様に適用可能であることは勿論である。第２
図にメサ部１９の高さが低い場合の１例を示す。
またへテロ接合部の組成、あるいは積層構造の変形も考
えられる。例えば第３図に示すごとく光吸収層とｎ−Ｉ
ｎＰ層５との間にＡｌＧａＩｎＡｓよりなるエツチング
・ストップ層２０を挿入するような場合もあるが、これ
についても本発明は同様有効であることは論をまたない
。
えられる。例えば第３図に示すごとく光吸収層とｎ−Ｉ
ｎＰ層５との間にＡｌＧａＩｎＡｓよりなるエツチング
・ストップ層２０を挿入するような場合もあるが、これ
についても本発明は同様有効であることは論をまたない
。
以上に説明せるごとく、本発明の受光素子の構造を適用
することによりＳＡＭ型ＡＰＤとして低暗電流、高増幅
度特性を得ることが容易となり、また製造での歩留りの
向上と品質の改善に寄与するところ大である。
することによりＳＡＭ型ＡＰＤとして低暗電流、高増幅
度特性を得ることが容易となり、また製造での歩留りの
向上と品質の改善に寄与するところ大である。
第１図は本発明にかかわる受光素子構造を説明する工程
順断面図、 第２図、第３図は本発明の別の実施例を説明する断面図
、 第４図は従来の技術を説明する受光素子の断面図、 第５図は従来の技術の改良を説明する断面図、第６図（
ａ）、 （ｂｌは従来技術の改良での問題点を説明する
断面図、 を示す。 図面において、 １はｎ”−１ｎＰ基板、 ２はｎ−１ｎＰバッファ層、 ３はｎ Ｇａ１ｎＡｓ光吸収層、 ４はｎ−Ｇａ１ｎＡｓＰ中間層、 ５はｎ−１ｎＰ増倍層、 ６はｐ″領域 ７はｐ型ガードリング領域、 ８は湾曲部、 ９はｎ” ＩｎＰ層、 １０はへテロ構造、 １１はマスク、 １２は境界面、 １３はテラス・パターン、 １４は溝、 １５は保護膜、 １６は反射防止膜、 １７．１８は電極、 Ｉ９はメサ部、 ２０はＡｌＧａ１ｎＡＳエツチング・ストップ層、をそ
れぞれ示す。 オ発明／ｌ”ｊｆＪ軒疋旋グ九討Ｂ和は１凹＠ ２ 図 ／１−発明ｙ＋１む一疋施別峠を明７）村面図第３図 従Ｊ／ＩＪえ曜り説明１シ會克事ブ眸肉図第 ４ 図 従沫／ｌ技ｆｊ１ｒ改友を動酊ば清面 ＠ ５図
順断面図、 第２図、第３図は本発明の別の実施例を説明する断面図
、 第４図は従来の技術を説明する受光素子の断面図、 第５図は従来の技術の改良を説明する断面図、第６図（
ａ）、 （ｂｌは従来技術の改良での問題点を説明する
断面図、 を示す。 図面において、 １はｎ”−１ｎＰ基板、 ２はｎ−１ｎＰバッファ層、 ３はｎ Ｇａ１ｎＡｓ光吸収層、 ４はｎ−Ｇａ１ｎＡｓＰ中間層、 ５はｎ−１ｎＰ増倍層、 ６はｐ″領域 ７はｐ型ガードリング領域、 ８は湾曲部、 ９はｎ” ＩｎＰ層、 １０はへテロ構造、 １１はマスク、 １２は境界面、 １３はテラス・パターン、 １４は溝、 １５は保護膜、 １６は反射防止膜、 １７．１８は電極、 Ｉ９はメサ部、 ２０はＡｌＧａ１ｎＡＳエツチング・ストップ層、をそ
れぞれ示す。 オ発明／ｌ”ｊｆＪ軒疋旋グ九討Ｂ和は１凹＠ ２ 図 ／１−発明ｙ＋１む一疋施別峠を明７）村面図第３図 従Ｊ／ＩＪえ曜り説明１シ會克事ブ眸肉図第 ４ 図 従沫／ｌ技ｆｊ１ｒ改友を動酊ば清面 ＠ ５図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 アバランシュ・フォト・ダイオード構造において、増倍
層（５）の表面に受光部を囲んで溝（１４）が形成され
、 該溝が前記増倍層より不純物濃度の低い材料にて埋込ま
れ、 該埋込み領域にガードリング（７）が形成されてなるこ
とを特徴とする半導体受光素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60190128A JPS6248078A (ja) | 1985-08-28 | 1985-08-28 | 半導体受光素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60190128A JPS6248078A (ja) | 1985-08-28 | 1985-08-28 | 半導体受光素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6248078A true JPS6248078A (ja) | 1987-03-02 |
Family
ID=16252858
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60190128A Pending JPS6248078A (ja) | 1985-08-28 | 1985-08-28 | 半導体受光素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6248078A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03102882A (ja) * | 1989-09-18 | 1991-04-30 | Fujitsu Ltd | 受光素子の製造方法 |
| JPH0459386U (ja) * | 1990-09-29 | 1992-05-21 | ||
| US8230806B2 (en) | 2007-09-26 | 2012-07-31 | Tokyo Electron Limited | Heat treatment method and heat treatment apparatus wherein the substrate holder is composed of two holder constituting bodies that move relative to each other |
-
1985
- 1985-08-28 JP JP60190128A patent/JPS6248078A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03102882A (ja) * | 1989-09-18 | 1991-04-30 | Fujitsu Ltd | 受光素子の製造方法 |
| JPH0459386U (ja) * | 1990-09-29 | 1992-05-21 | ||
| US8230806B2 (en) | 2007-09-26 | 2012-07-31 | Tokyo Electron Limited | Heat treatment method and heat treatment apparatus wherein the substrate holder is composed of two holder constituting bodies that move relative to each other |
| US8741064B2 (en) | 2007-09-26 | 2014-06-03 | Tokyo Electron Limited | Heat treatment method and heat treatment apparatus |
| US9064916B2 (en) | 2007-09-26 | 2015-06-23 | Tokyo Electron Limited | Heat treatment method and heat treatment apparatus |
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