JPS63198383A - 半導体受光装置及びその製造方法 - Google Patents
半導体受光装置及びその製造方法Info
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- JPS63198383A JPS63198383A JP62031785A JP3178587A JPS63198383A JP S63198383 A JPS63198383 A JP S63198383A JP 62031785 A JP62031785 A JP 62031785A JP 3178587 A JP3178587 A JP 3178587A JP S63198383 A JPS63198383 A JP S63198383A
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- Light Receiving Elements (AREA)
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〕
この発明は、アバランシホトダイオードにかかり、
そのガードリングのプロファイルの内周側を等方的な不
純物導入によるプロファイルより急峻とすることにより
、 その空乏層を受光領域より通常外側に停めて、有効な受
光径を拡大するものである。
純物導入によるプロファイルより急峻とすることにより
、 その空乏層を受光領域より通常外側に停めて、有効な受
光径を拡大するものである。
本発明は半導体受光装置及びその製造方法にかかり、特
にアバランシホトダイオードのガードリング構造の改善
に関する。
にアバランシホトダイオードのガードリング構造の改善
に関する。
光信号を電気信号に変換する半導体受光装置は、光通信
等の光を情報信号の媒体とするシステムの基本的な構成
要素の一つであり、光通信システムなどの品位向上の一
環として、半導体受光装置の特性の向上が要望されてい
る。
等の光を情報信号の媒体とするシステムの基本的な構成
要素の一つであり、光通信システムなどの品位向上の一
環として、半導体受光装置の特性の向上が要望されてい
る。
半導体受光装置のうちで、光電流がアバランシフレーク
タウンにより増倍されるアバランシホトダイオード（Ａ
ＰＤ）は光検知器の信号対雑音比を改善する効果が大き
いが、例えば石英系ファイバを伝送路とする光通信に現
在実用化されているＡＰＤは、ゲルマニウム（Ｇｅ）系
及びインジウム燐／インジウムガリウム砒素（ＦＰ）
（ＩｎＰ／ ＩｎＧａＡｓ （Ｐ） ）系などである。
タウンにより増倍されるアバランシホトダイオード（Ａ
ＰＤ）は光検知器の信号対雑音比を改善する効果が大き
いが、例えば石英系ファイバを伝送路とする光通信に現
在実用化されているＡＰＤは、ゲルマニウム（Ｇｅ）系
及びインジウム燐／インジウムガリウム砒素（ＦＰ）
（ＩｎＰ／ ＩｎＧａＡｓ （Ｐ） ）系などである。
第２図（ａｌは１．３Ｉ１ｍ帯域を対象とするＧｅ−Ａ
ＰＤの１従来例を示す模式側断面図であり、１はｎ型Ｇ
ｅ基板、２はｐ＋型領領域３はｐ型ガードリング領域、
４は反射防止膜、５は安定化絶縁膜、６はｐ側電極、７
はｎ側電極である。
ＰＤの１従来例を示す模式側断面図であり、１はｎ型Ｇ
ｅ基板、２はｐ＋型領領域３はｐ型ガードリング領域、
４は反射防止膜、５は安定化絶縁膜、６はｐ側電極、７
はｎ側電極である。
このＡＰＤにｎ側電極７を正、ｐ側電極６を負の損性と
する高い逆バイアス電圧を印加し、ｐｎ接合を挟んで形
成される空乏層８内で入力信号光により励起された電子
及び正孔を加速してアバランシブレークダウン状態とす
る。このためには一般に３ Ｘｌ０５Ｖ／ｃｍ程度の強
電界を必要とし、電界強度はｐｎ接合界面で最大となる
ためにｐ＋型領領域２周辺で局所的なブレークダウンが
発生し易い。この様なブレークダウンを防止するために
、ｐ型ガードリング領域３をｐ＋型領領域２外周に接し
て形成している。
する高い逆バイアス電圧を印加し、ｐｎ接合を挟んで形
成される空乏層８内で入力信号光により励起された電子
及び正孔を加速してアバランシブレークダウン状態とす
る。このためには一般に３ Ｘｌ０５Ｖ／ｃｍ程度の強
電界を必要とし、電界強度はｐｎ接合界面で最大となる
ためにｐ＋型領領域２周辺で局所的なブレークダウンが
発生し易い。この様なブレークダウンを防止するために
、ｐ型ガードリング領域３をｐ＋型領領域２外周に接し
て形成している。
上述の如き動作を実現するために、ｎ型Ｇｅ基板１のキ
ャリア濃度を例えばＩ ＸＩＯ”ｃｍ−”程度とし、ｐ
＋型領領域２例えばインジウム（Ｉｎ）を注入して表面
濃度Ｉ ＸＩＯ”ｃｍ−’、深さ０．２源程度の急峻な
接合とし、ｐ型ガードリング領域３は第２図（′ｂ）に
模式的に示す如く、Ｇｅ基板１上にホトレジスト或いは
′二酸化シリコン（ＳｉＯｚ）等からなるマスク１１を
設けて通常ベリリウム（Ｂｅ）をイオン注入しく３゛）
、活性化熱処理を行って、表面濃度Ｉ Ｘ１０１８ｃｍ
−”、深さ３１程度の緩徐なリニアグレイデッド接合と
している。
ャリア濃度を例えばＩ ＸＩＯ”ｃｍ−”程度とし、ｐ
＋型領領域２例えばインジウム（Ｉｎ）を注入して表面
濃度Ｉ ＸＩＯ”ｃｍ−’、深さ０．２源程度の急峻な
接合とし、ｐ型ガードリング領域３は第２図（′ｂ）に
模式的に示す如く、Ｇｅ基板１上にホトレジスト或いは
′二酸化シリコン（ＳｉＯｚ）等からなるマスク１１を
設けて通常ベリリウム（Ｂｅ）をイオン注入しく３゛）
、活性化熱処理を行って、表面濃度Ｉ Ｘ１０１８ｃｍ
−”、深さ３１程度の緩徐なリニアグレイデッド接合と
している。
上述の従来例ではｐ側電極６で画定される受光径Ｄ０を
通常１００−以上としているが、長距離光伝送システム
等ではその暗電流が大きいことが問題となっており、受
光径Ｄ０を縮小して暗電流を減少させることが必要とさ
れている。
通常１００−以上としているが、長距離光伝送システム
等ではその暗電流が大きいことが問題となっており、受
光径Ｄ０を縮小して暗電流を減少させることが必要とさ
れている。
しかしながらＡＰＤの有効な受光径Ｄｏｆｆは下記の様
に電極等で画定される受光径Ｄ０より小さくなっており
、受光径Ｄ０を単純に縮小することにも問題がある。
に電極等で画定される受光径Ｄ０より小さくなっており
、受光径Ｄ０を単純に縮小することにも問題がある。
すなわち、前記従来例のＡＰＤに所要の逆バイアス電圧
を印加して形成される空乏層８が、第２図（ａｌに見ら
れる如くｐ型ガードリング領域３によってｐ＋型領領域
２周辺部分では深くなるために、アバランシ増倍が発生
する高電界領域８八は受光径Ｄ０より狭く、受光面内の
感度分布は第２図（Ｃ）に示す様に受光径Ｄ０の周辺部
分では急激に低下して有効な受光径Ｄａｆｆが縮小され
ている。
を印加して形成される空乏層８が、第２図（ａｌに見ら
れる如くｐ型ガードリング領域３によってｐ＋型領領域
２周辺部分では深くなるために、アバランシ増倍が発生
する高電界領域８八は受光径Ｄ０より狭く、受光面内の
感度分布は第２図（Ｃ）に示す様に受光径Ｄ０の周辺部
分では急激に低下して有効な受光径Ｄａｆｆが縮小され
ている。
従って前記従来例の構造そのままで受光径Ｄ０を縮小す
るならば、有効な受光径Ｄｏｆｆが極めて小さくなって
出力が激減する結果となる。
るならば、有効な受光径Ｄｏｆｆが極めて小さくなって
出力が激減する結果となる。
前記問題点は、一導電型の領域内に、受光領域のｐｎ接
合を形成する第１の反対導電型領域と、ガードリング領
域を形成する第２の反対導電型領域とが形成され、該第
２の反対導電型領域のプロファイルの内周側が等方向な
不純物導入によるプロファイルより急峻である本発明に
よる半導体受光装置により解決される。
合を形成する第１の反対導電型領域と、ガードリング領
域を形成する第２の反対導電型領域とが形成され、該第
２の反対導電型領域のプロファイルの内周側が等方向な
不純物導入によるプロファイルより急峻である本発明に
よる半導体受光装置により解決される。
本半導体受光装置は、半導体基体内にｐｎ接合を形成す
る第１の反対導電型領域に対するガードリングとして第
２の反対導電型領域を形成するに際し、環状の開口の内
周の側面が該第１の反対導電型領域上で該半導体基体面
に対して傾斜するマスクを設けて、該半導体基体に不純
物を導入する製造方法により最も容易に実現される。
る第１の反対導電型領域に対するガードリングとして第
２の反対導電型領域を形成するに際し、環状の開口の内
周の側面が該第１の反対導電型領域上で該半導体基体面
に対して傾斜するマスクを設けて、該半導体基体に不純
物を導入する製造方法により最も容易に実現される。
本発明によれば、後述する実施例を示す第１図（ｄ）に
見られる如く、そのガードリング領域３のプロファイル
の内周側を従来一般に行われている等方的な不純物導入
によるプロファイルより急峻として、逆バイアス電圧を
印加したときにガードリング領域３によって形成される
空乏層８の内周を拡大し、通常は電極等で画定される受
光径Ｄ０より外側に停める。
見られる如く、そのガードリング領域３のプロファイル
の内周側を従来一般に行われている等方的な不純物導入
によるプロファイルより急峻として、逆バイアス電圧を
印加したときにガードリング領域３によって形成される
空乏層８の内周を拡大し、通常は電極等で画定される受
光径Ｄ０より外側に停める。
この結果、受光径り。の全領域の空乏層がアバランシ増
倍が発生し得る高電界領域８Ａとなり、有効な受光径Ｄ
ｅｆｆが受光径Ｄ０まで拡大されて、同一の有効受光径
Ｄｏｆｆに対しては電極等で画定される受光径り。を従
来より縮小することが可能となり、暗電流の減少が実現
される。
倍が発生し得る高電界領域８Ａとなり、有効な受光径Ｄ
ｅｆｆが受光径Ｄ０まで拡大されて、同一の有効受光径
Ｄｏｆｆに対しては電極等で画定される受光径り。を従
来より縮小することが可能となり、暗電流の減少が実現
される。
なお、プロファイルの内周側が等方的な不純物導入によ
るプロファイルより急峻であるガードリング領域３は、
第１図（Ｃ）に見られる如く、環状の開口の内周の側面
が受光領域上で半導体基体面に対して緩徐に傾斜するマ
スクＩＩＡ、ＩＩＢを設けて半導体基体に不純物を導入
し、不純物が到達する深さを制御することにより、容易
に実現される。
るプロファイルより急峻であるガードリング領域３は、
第１図（Ｃ）に見られる如く、環状の開口の内周の側面
が受光領域上で半導体基体面に対して緩徐に傾斜するマ
スクＩＩＡ、ＩＩＢを設けて半導体基体に不純物を導入
し、不純物が到達する深さを制御することにより、容易
に実現される。
以下本発明を実施例により具体的に説明する。
第１図は本発明の実施例を示す工程順模式側断面図であ
る。
る。
第１図（ａ）、（ｂｌ参照： キャリア濃度が例えばＩ
Ｘ １９１６ｃｍ−１程度のｎ型Ｇｅ基板１に、従来技
術により例えば硼素（Ｂ）をイオン注入し活性化して表
面濃度Ｉ Ｘ１０１８ｃｍ−”、深さ０．２−程度のｐ
＋型領領域２形成する。
Ｘ １９１６ｃｍ−１程度のｎ型Ｇｅ基板１に、従来技
術により例えば硼素（Ｂ）をイオン注入し活性化して表
面濃度Ｉ Ｘ１０１８ｃｍ−”、深さ０．２−程度のｐ
＋型領領域２形成する。
この基板上に例えばキノンジアジド系等のホトレジスト
を塗布して、通常のりソグラフィ法により受光領域上に
パターン１１Ａ゛を形成し、例えば温度２００℃、２〜
３分間程度の加熱処理を施して、外周端面が緩徐な傾斜
面となったレジストパターンＩＩＡ とする。
を塗布して、通常のりソグラフィ法により受光領域上に
パターン１１Ａ゛を形成し、例えば温度２００℃、２〜
３分間程度の加熱処理を施して、外周端面が緩徐な傾斜
面となったレジストパターンＩＩＡ とする。
第１図（Ｃ）参照： 同様のホトレジストを再び塗布し
て通常のりソグラフィ法により、開口の外周側のレジス
トパターンＩＩＢを形成する。
て通常のりソグラフィ法により、開口の外周側のレジス
トパターンＩＩＢを形成する。
これらのレジストパターン１１Ａ、ＩＩＢをマスクとし
て、Ｂｅを例えばエネルギー５０ｋｅＶでドーズ量ｌＸ
ｌ０１４ｃｍ−２程度にイオン注入する。この注入され
たＢｅの分布３°は開口の内周側で次第に低濃度で浅く
なる。
て、Ｂｅを例えばエネルギー５０ｋｅＶでドーズ量ｌＸ
ｌ０１４ｃｍ−２程度にイオン注入する。この注入され
たＢｅの分布３°は開口の内周側で次第に低濃度で浅く
なる。
第１図（ｄｉ参照： 例えば温度６００℃、１時間程度
の加熱処理を施して注入されたＢｅを活性化し、ｐ型ガ
ードリング領域３を形成する。このｐ型ガードリング領
域３はその内周側で図示の如く次第に浅くなるｐｎ接合
を形成する。
の加熱処理を施して注入されたＢｅを活性化し、ｐ型ガ
ードリング領域３を形成する。このｐ型ガードリング領
域３はその内周側で図示の如く次第に浅くなるｐｎ接合
を形成する。
この基板１上に、従来技術により反射防止膜４、安定北
進縁膜５、ｐ側電極６、ｎ側電極７をそれぞれ形成する
。
進縁膜５、ｐ側電極６、ｎ側電極７をそれぞれ形成する
。
電極で画定される受光径Ｄ０を例えば１００ ｔｒｒｎ
とした本実施例にバイアス電圧２７Ｖを印加したとき、
アバランシ増倍が発生し得る空乏層の高電界領域８Ａは
受光径り。以上で、有効な受光径り。ｆｆ−ＤＯとなっ
ており、前記従来例の構造で量子効率が等しい、即ち有
効な受光径が等しいＡＰＤのり。が１２０１１ｒｎ程度
であるのに比較して受光径り。の削減が実現し、この従
来例の暗電流が１．０μ八へ度であるのに対して本実施
例の暗電流は０．３μ八へ度であり、大幅な特性改善が
達成されている。
とした本実施例にバイアス電圧２７Ｖを印加したとき、
アバランシ増倍が発生し得る空乏層の高電界領域８Ａは
受光径り。以上で、有効な受光径り。ｆｆ−ＤＯとなっ
ており、前記従来例の構造で量子効率が等しい、即ち有
効な受光径が等しいＡＰＤのり。が１２０１１ｒｎ程度
であるのに比較して受光径り。の削減が実現し、この従
来例の暗電流が１．０μ八へ度であるのに対して本実施
例の暗電流は０．３μ八へ度であり、大幅な特性改善が
達成されている。
以上の説明はＧｅ−ＡＰＤを引例しているが、シリコン
（Ｓｉ）へＰＤ或いはＩｎＰ／ ＩｎＧａＡｓ系等のｎ
＋−ｖ族化合物半導体ＡＰＤについても本発明により同
様の効果が得られる。
（Ｓｉ）へＰＤ或いはＩｎＰ／ ＩｎＧａＡｓ系等のｎ
＋−ｖ族化合物半導体ＡＰＤについても本発明により同
様の効果が得られる。
以上説明した如く本発明によれば、アバランシホトダイ
オードのガードリングによる有効な受光径の縮小が防止
されて、量子効率の増大、暗電流の低減などの特性向上
が達成され、光通信システム等に大きく貢献する。
オードのガードリングによる有効な受光径の縮小が防止
されて、量子効率の増大、暗電流の低減などの特性向上
が達成され、光通信システム等に大きく貢献する。
第１図は本発明の実施例の工程順模式側断面図、第２図
は従来例の説明図である。 図において、 １はｎ型Ｇｅ基板、 ２はｐ＋型領領域３は
ｐ型ガードリング領域、 ３゛は注入されたＢｅの分布、 ４は反射防止膜、 ５は安定化絶縁膜、６はｐ
側電極、 ７はｎ側電極、８は空乏層、 師は空乏層のアバランシ増倍が発生し得る領域、１１Ａ
、ＩＩＢはレジストマスクを示す。 草 ｌ 口
は従来例の説明図である。 図において、 １はｎ型Ｇｅ基板、 ２はｐ＋型領領域３は
ｐ型ガードリング領域、 ３゛は注入されたＢｅの分布、 ４は反射防止膜、 ５は安定化絶縁膜、６はｐ
側電極、 ７はｎ側電極、８は空乏層、 師は空乏層のアバランシ増倍が発生し得る領域、１１Ａ
、ＩＩＢはレジストマスクを示す。 草 ｌ 口
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １）一導電型の領域内に、受光領域のｐｎ接合を形成す
る第１の反対導電型領域と、ガードリング領域を形成す
る第２の反対導電型領域とが形成され、該第２の反対導
電型領域のプロファイルの内周側が等方的な不純物導入
によるプロファイルより急峻であることを特徴とする半
導体受光装置。 ２）半導体基体内にｐｎ接合を形成する第１の反対導電
型領域に対するガードリングとして第２の反対導電型領
域を形成するに際し、 環状の開口の内周の側面が該第１の反対導電型領域上で
該半導体基体面に対して傾斜するマスクを設けて、該半
導体基体に不純物を導入することを特徴とする半導体受
光装置の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62031785A JPS63198383A (ja) | 1987-02-13 | 1987-02-13 | 半導体受光装置及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62031785A JPS63198383A (ja) | 1987-02-13 | 1987-02-13 | 半導体受光装置及びその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63198383A true JPS63198383A (ja) | 1988-08-17 |
Family
ID=12340712
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62031785A Pending JPS63198383A (ja) | 1987-02-13 | 1987-02-13 | 半導体受光装置及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63198383A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4943840A (en) * | 1985-11-29 | 1990-07-24 | Bbc Brown, Boveri & Company, Limited | Reverse-conducting thyristor |
| US4961099A (en) * | 1988-02-12 | 1990-10-02 | Asea Brown Boveri Ltd. | High-power GTO thyristor and also a method for its manufacture |
| US5093693A (en) * | 1987-10-15 | 1992-03-03 | Bbc Brown Boveri Ag | Pn-junction with guard ring |
| US5242849A (en) * | 1991-05-24 | 1993-09-07 | Nippon Steel Corporation | Method for the fabrication of MOS devices |
-
1987
- 1987-02-13 JP JP62031785A patent/JPS63198383A/ja active Pending
Cited By (4)
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|---|---|---|---|---|
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