JPS6286878A - 光検出器の製作方法 - Google Patents
光検出器の製作方法Info
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- JPS6286878A JPS6286878A JP60229244A JP22924485A JPS6286878A JP S6286878 A JPS6286878 A JP S6286878A JP 60229244 A JP60229244 A JP 60229244A JP 22924485 A JP22924485 A JP 22924485A JP S6286878 A JPS6286878 A JP S6286878A
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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
- H01L31/09—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〕
本発明は半導体材料による光検出器の製造方法に関する
ものである。
ものである。
現在、種々の光システムの中で光信号を電気信号に変換
するための光検出器としては半導体、材料によるフォト
ダイオード（ＰＤ）やアバランシェ・フォトダイオード
（ＡＰＤ）が広く用□いられている。近年、これに対し
光導電現象を利用したＰＣ（Ｐｈｏｔｏ Ｃｏｎｄｕｃ
ｔｉｖｅ）光検出器は、高速性、低雑音声があり、低電
圧で動作し、構造が簡単である等の利点から注目され研
究が盛んに行なわれている。
するための光検出器としては半導体、材料によるフォト
ダイオード（ＰＤ）やアバランシェ・フォトダイオード
（ＡＰＤ）が広く用□いられている。近年、これに対し
光導電現象を利用したＰＣ（Ｐｈｏｔｏ Ｃｏｎｄｕｃ
ｔｉｖｅ）光検出器は、高速性、低雑音声があり、低電
圧で動作し、構造が簡単である等の利点から注目され研
究が盛んに行なわれている。
このようなＰＣ光検出器の１つとしてノツチ付構造のも
のが報告されている雑誌〔［アイ・イー・イー・イー・
ジャーナル・オブ・カンタム・エレクトロニクス（ＩＥ
ＥＥ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｑｕａｎｔｕｍ Ｅｌｅ
ｃｔｒｏｎｉｃｓ）１第ＱＦ、−１７巻、２号、２６９
−２７２頁（１９８１年）参照〕。
のが報告されている雑誌〔［アイ・イー・イー・イー・
ジャーナル・オブ・カンタム・エレクトロニクス（ＩＥ
ＥＥ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｑｕａｎｔｕｍ Ｅｌｅ
ｃｔｒｏｎｉｃｓ）１第ＱＦ、−１７巻、２号、２６９
−２７２頁（１９８１年）参照〕。
第２図はこの従来のＰＣ光検出器の断面図である。この
ＰＣ光検出器を製作する場合、まず半絶縁性１．Ｐ基板
１１上に分子線エピタキシ（Ｍ Ｂ Ｅ ）によりＪｉ
ｏ −５７ＧａＯ−４３Ａｇ光吸収層１２（キャリア濃
度１〜２Ｘ１０ ｒＩｌｌ）を成長したウェハを用い
、通常リアランド・ゲートＦＥＴのマスクを用いて＾ｕ
ＧｅＮＩによるオーム性電極１３ａ、１３ｂ及びその中
間部のノツチ１５を形成する。このノ・・ｌチ形成の際
のエツチングは、ｔ１３ＰＯ４：Ｈ２０□：Ｈ２０＝
１．１：８の混合液を用いて行なっており、当初のＩ
ｎ ｆｉ ｓ Ａ ｍ層厚は１．３μｍ、そのエツチン
グ深さは約１μｍである。このデバイスは、半値全幅１
５ｐｓＣｃのモード同期色素レーザのパルス光に対し２
００ｐｓｅｃの半値全幅という良好な応答、内部利得約
１０３示しており、高速信号の光信号の光検出器として
殴れた特性を示している。この構造では、ノツチ近傍に
光電界領域が形成され、その部分で応答特性が決まるた
め、通常のプレーナー構造に比べ利得・帯域積が大きく
とれることが報告されている。
ＰＣ光検出器を製作する場合、まず半絶縁性１．Ｐ基板
１１上に分子線エピタキシ（Ｍ Ｂ Ｅ ）によりＪｉ
ｏ −５７ＧａＯ−４３Ａｇ光吸収層１２（キャリア濃
度１〜２Ｘ１０ ｒＩｌｌ）を成長したウェハを用い
、通常リアランド・ゲートＦＥＴのマスクを用いて＾ｕ
ＧｅＮＩによるオーム性電極１３ａ、１３ｂ及びその中
間部のノツチ１５を形成する。このノ・・ｌチ形成の際
のエツチングは、ｔ１３ＰＯ４：Ｈ２０□：Ｈ２０＝
１．１：８の混合液を用いて行なっており、当初のＩ
ｎ ｆｉ ｓ Ａ ｍ層厚は１．３μｍ、そのエツチン
グ深さは約１μｍである。このデバイスは、半値全幅１
５ｐｓＣｃのモード同期色素レーザのパルス光に対し２
００ｐｓｅｃの半値全幅という良好な応答、内部利得約
１０３示しており、高速信号の光信号の光検出器として
殴れた特性を示している。この構造では、ノツチ近傍に
光電界領域が形成され、その部分で応答特性が決まるた
め、通常のプレーナー構造に比べ利得・帯域積が大きく
とれることが報告されている。
しかし、このような単層の光吸収層を持つＰＣ光検出器
では、光吸収領域に於ける表面準位のため、非常に応答
が遅く、利得の大きな動作モードが存在し、周波数応答
の平坦性が得られないという問題がある。（雑誌［ジャ
パニーズ・ジャーナル・オブ・アプライド・フィジクス
（Ｊａｐａｎｅｓｅ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ａｐｐｌ
ｉｐｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ）１第２３巻、第５号、Ｌ２９
９−Ｌ３０１頁（１９８４年）参照）。
では、光吸収領域に於ける表面準位のため、非常に応答
が遅く、利得の大きな動作モードが存在し、周波数応答
の平坦性が得られないという問題がある。（雑誌［ジャ
パニーズ・ジャーナル・オブ・アプライド・フィジクス
（Ｊａｐａｎｅｓｅ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ａｐｐｌ
ｉｐｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ）１第２３巻、第５号、Ｌ２９
９−Ｌ３０１頁（１９８４年）参照）。
本発明の目的は、このような問題を除去し、周波数応答
の良好な光検出器の製造方法を提供することにある。
の良好な光検出器の製造方法を提供することにある。
本発明の構成は、半絶縁性半導体基板上に形成された半
導体材料からなる光吸収層と、この光吸収層上に形成さ
れた一対のオーム性電極とを備え、この一対のオーム性
電極間の前記光吸収層の部分に窪みを形成した光検出器
の製作方法において、前記窪みをイオンビームエツチン
グあるいは反応性イオン・ビーム・エツチングにより形
成することを特徴とするものである６ し作用〕 先に述べた応答が１μｓが程度と遅くかつ利得が非常に
大きな動作モードは、半導体光吸収層の表面準位のため
表面近傍に正孔がトラップされライフタイムが大きくな
ることに起因する。従って、このような応答を抑圧する
ためには、光吸収層の上にバンドギャップの大きな半導
体を成長したダブルへテロ構造とするか、プロトン打込
み等により光吸収層表面を不活性化することが有効であ
る。
導体材料からなる光吸収層と、この光吸収層上に形成さ
れた一対のオーム性電極とを備え、この一対のオーム性
電極間の前記光吸収層の部分に窪みを形成した光検出器
の製作方法において、前記窪みをイオンビームエツチン
グあるいは反応性イオン・ビーム・エツチングにより形
成することを特徴とするものである６ し作用〕 先に述べた応答が１μｓが程度と遅くかつ利得が非常に
大きな動作モードは、半導体光吸収層の表面準位のため
表面近傍に正孔がトラップされライフタイムが大きくな
ることに起因する。従って、このような応答を抑圧する
ためには、光吸収層の上にバンドギャップの大きな半導
体を成長したダブルへテロ構造とするか、プロトン打込
み等により光吸収層表面を不活性化することが有効であ
る。
（雑誌「ジャパニーズ・ジャーナル・オブ・アプライド
・フィジクス（Ｊａｐａｎｅｓｅ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏ
ｆ＾ｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｃｉｃｓ）１第２３巻、第
５号、頁Ｌ２９９−Ｌ３０１、（１９８４年）参照）。
・フィジクス（Ｊａｐａｎｅｓｅ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏ
ｆ＾ｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｃｉｃｓ）１第２３巻、第
５号、頁Ｌ２９９−Ｌ３０１、（１９８４年）参照）。
一方、半導体表面の不活性化は、化合物半導体の場合ド
ライエツチングを施した面でも見られることが知られて
いる９例えば、第１回集積光エレクトロニクス研究会資
料、文部省特別推進研究［長波長集積レーザ及び光集積
回路に関する研究」に於ける藩主による文献によれば、
カウフマン型イオン源によるＡ、ビームエツチング（加
速電圧５００■）で１．、Ｐを加工して場合、表面から
８０Ａ程度迄多結晶化していることが報告されている。
ライエツチングを施した面でも見られることが知られて
いる９例えば、第１回集積光エレクトロニクス研究会資
料、文部省特別推進研究［長波長集積レーザ及び光集積
回路に関する研究」に於ける藩主による文献によれば、
カウフマン型イオン源によるＡ、ビームエツチング（加
速電圧５００■）で１．、Ｐを加工して場合、表面から
８０Ａ程度迄多結晶化していることが報告されている。
このような多結晶化した部分では、表面準位による正孔
のライフタイム増大が生じず、逆にライフタイムの減少
が期待できる。従って、このようなドライエッチにより
電極間にノツチを形成したＰＣ光検出器は、ノ・ソチ付
構造に起因する利得・帯域積の増大は保たれたまま、光
吸収層の表面順位による低周波における利得の異常増大
を抑圧できる。
のライフタイム増大が生じず、逆にライフタイムの減少
が期待できる。従って、このようなドライエッチにより
電極間にノツチを形成したＰＣ光検出器は、ノ・ソチ付
構造に起因する利得・帯域積の増大は保たれたまま、光
吸収層の表面順位による低周波における利得の異常増大
を抑圧できる。
以下本発明を図面により詳細に説明する。
第１図（ａ＞、（ｂ）、（ｃ）は本発明による光検出器
の製作方法の一実施例の工程を説明する断面図である。
の製作方法の一実施例の工程を説明する断面図である。
ここでは、Ｉ、、Ｇ、Ａ、／ １．、Ｐ糸材料による長
波長帯光検出器を製作する例を示している。
波長帯光検出器を製作する例を示している。
まず、半絶縁性ｌ１ｌＰ基板１１上にハイドライド気相
成長法により１゜Ｇ＠＾３光吸収層１２（キャリア濃度
＜ Ｉ Ｘ １０１６ｃｍ−３、厚み〜２１ｔ ｒｎ
）を成長したウェハ上にＡ、Ｇ、Ｎ＋による電極パター
ンをリフトオフ法により形成し、１１□雰囲気中での熱
処理によ９１対のオーム性電極１３ａ、１３ｂを製作す
る（第１図（ａ）〉。
成長法により１゜Ｇ＠＾３光吸収層１２（キャリア濃度
＜ Ｉ Ｘ １０１６ｃｍ−３、厚み〜２１ｔ ｒｎ
）を成長したウェハ上にＡ、Ｇ、Ｎ＋による電極パター
ンをリフトオフ法により形成し、１１□雰囲気中での熱
処理によ９１対のオーム性電極１３ａ、１３ｂを製作す
る（第１図（ａ）〉。
次に、第１図（１））のように、シブレー社ＭＰ１３０
０フォトレジスト１４をマスクとして、Ａ。
０フォトレジスト１４をマスクとして、Ａ。
イオンビームエ・ソチングにより、オーム性電極１３ａ
、１３ｂの間の部分にノツチ１５を形成する。
、１３ｂの間の部分にノツチ１５を形成する。
このエツチングは加速電圧５００Ｖ、圧力２×１０−’
Ｔｏｒｒの粂件で行ない、Ｉ 、Ｇ、Ａ、のエツチング
速度は約１０００ Ａ／ａ＋ｉｎであった。ここではエ
ツチング深さは〜１μｍとした。最後に、散票プラズマ
によりフォトレジストを灰化して除去し光検出器とする
（第１図（Ｃ））。この場合、受光部以外の１．Ｇ、Ａ
、層をメサエッチにより除去すれば不要な光応答を除去
できるので望ましい。
Ｔｏｒｒの粂件で行ない、Ｉ 、Ｇ、Ａ、のエツチング
速度は約１０００ Ａ／ａ＋ｉｎであった。ここではエ
ツチング深さは〜１μｍとした。最後に、散票プラズマ
によりフォトレジストを灰化して除去し光検出器とする
（第１図（Ｃ））。この場合、受光部以外の１．Ｇ、Ａ
、層をメサエッチにより除去すれば不要な光応答を除去
できるので望ましい。
このようにして製作した光検出器は、ドライエツチング
によるエツチング表面の変質により表面準位に起因する
低周波数域での利得の異常増大が抑圧され、ｌ０Ｍ１１
゜から１ ｃｎｚの間で単調に利得が減少する周波数応
答が得られＩＧＨ２においても利得１０が得られた。
によるエツチング表面の変質により表面準位に起因する
低周波数域での利得の異常増大が抑圧され、ｌ０Ｍ１１
゜から１ ｃｎｚの間で単調に利得が減少する周波数応
答が得られＩＧＨ２においても利得１０が得られた。
また、ノツチを形成するためのエツチング手法としては
、この池にＣＦ４． Ｃｅ□等を反応ガスとする反応性
イオンエツチング等を用いても同様の効果が得られるが
、物理的なエツチング機構によるイオン・ビーム・エツ
チングが最も効果が大きい。
、この池にＣＦ４． Ｃｅ□等を反応ガスとする反応性
イオンエツチング等を用いても同様の効果が得られるが
、物理的なエツチング機構によるイオン・ビーム・エツ
チングが最も効果が大きい。
なお、本実施例は、Ｉ ｏＧ ａ Ａ ｓ光吸収層の成
長をハイドライド気相成長法によって行ったが、液相エ
ピタキシャル成長・分子線エピタキシャル成長であって
も良い。また、オーム性電極のパターン化はリフトオフ
法を用いたが、これもイオンビームエツチング等のドラ
イエッチにより行なうことも可能である。また、材料と
しては、１．Ｇ、Ａ、／ １．Ｐ素を用いて説明したが
、Ｇ、ＡｅＡ、／ Ｇ、Ａ、、＾２１、Ａ、／ Ｉｆｌ
Ｇ、Ａ、、等の材料にも適用可能であることは明らかで
ある。
長をハイドライド気相成長法によって行ったが、液相エ
ピタキシャル成長・分子線エピタキシャル成長であって
も良い。また、オーム性電極のパターン化はリフトオフ
法を用いたが、これもイオンビームエツチング等のドラ
イエッチにより行なうことも可能である。また、材料と
しては、１．Ｇ、Ａ、／ １．Ｐ素を用いて説明したが
、Ｇ、ＡｅＡ、／ Ｇ、Ａ、、＾２１、Ａ、／ Ｉｆｌ
Ｇ、Ａ、、等の材料にも適用可能であることは明らかで
ある。
以上説明したように本発明の光検出器の製造方法によれ
ば、周波数応答特性の良好な光検出器を得ることができ
る。
ば、周波数応答特性の良好な光検出器を得ることができ
る。
第１図（ａ＞、（ｂ）、（ｃ）は本発明による光検出器
の製造方法の実施例を工程順に示した断面図、第２図は
従来の光検出器の構造を示す断面図である。図に於て、 １１・・・半絶縁性１ｎＰ基板、１２・・・Ｉ、Ｇ、＾
、光吸収層、１３ａ、１３ｂ・・・オーム性電極、１４
・・・フ才Ｉ・レジスト、１５・・・ノツチである。 ＄ １ 図 斗 ２ 図
の製造方法の実施例を工程順に示した断面図、第２図は
従来の光検出器の構造を示す断面図である。図に於て、 １１・・・半絶縁性１ｎＰ基板、１２・・・Ｉ、Ｇ、＾
、光吸収層、１３ａ、１３ｂ・・・オーム性電極、１４
・・・フ才Ｉ・レジスト、１５・・・ノツチである。 ＄ １ 図 斗 ２ 図
Claims (1)
- 半絶縁性半導体基板上に形成された半導体材料からなる
光吸収層とこの光吸収層上に形成された一対のオーム性
電極とを備え、この一対のオーム性電極間の前記光吸収
層の部分に窪みを形成した光検出器の製作方法において
、前記窪みをイオンビームエッチングあるいは反応性イ
オンエッチングにより形成することを特徴とする光検出
器の製作方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60229244A JPS6286878A (ja) | 1985-10-14 | 1985-10-14 | 光検出器の製作方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60229244A JPS6286878A (ja) | 1985-10-14 | 1985-10-14 | 光検出器の製作方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6286878A true JPS6286878A (ja) | 1987-04-21 |
Family
ID=16889075
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60229244A Pending JPS6286878A (ja) | 1985-10-14 | 1985-10-14 | 光検出器の製作方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6286878A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2644294A1 (fr) * | 1989-03-10 | 1990-09-14 | Mitsubishi Electric Corp | Detecteur infrarouge |
| EP0403936A2 (en) * | 1989-06-15 | 1990-12-27 | Sel Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Method for producing a conductive oxide pattern |
| US5264077A (en) * | 1989-06-15 | 1993-11-23 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Method for producing a conductive oxide pattern |
-
1985
- 1985-10-14 JP JP60229244A patent/JPS6286878A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2644294A1 (fr) * | 1989-03-10 | 1990-09-14 | Mitsubishi Electric Corp | Detecteur infrarouge |
| EP0403936A2 (en) * | 1989-06-15 | 1990-12-27 | Sel Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Method for producing a conductive oxide pattern |
| US5264077A (en) * | 1989-06-15 | 1993-11-23 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Method for producing a conductive oxide pattern |
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