JPS63228767A - 受光素子およびその製造方法 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、低暗電流、高感度でかつ周波数特性の優れた
受光素子およびその製造方法に関するものである。

従来の技術 Ｉ！ＩＰ基板上にエピタキシャル成長されたＩｎＧａＡ
ｓ層を光吸収層とする受光素子の構造および製造方法に
ついては、従来より種々のものが提案されている。この
中で、ＩｎＧａＡｓ層上にさらにＩｎＰ層をエピタキシ
ャル成長して、いわゆるウィンドウ層付き構造としだも
のとして第３図に示すものがある（例えば、ルｌ５ｈｉ
ｈａｒａ他：”Ｈｌｇｈ−ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　ａ
ｇｉｎｇ　ｔｅｓｔｓ　ｏｎ　ｐｌａｎａｒｓｔｒｕｃ
ｔｕｒｅ　ＩｎＧａＡｓ／ＩｎＰ　ＰＩＮ　ｐｈｏｔｏ
ｄｉｏｄｅｓｗｉｔｈ　Ｔｔ／Ｐｔ　ａｎｄ　Ｔｉ／Ａ
ｕ　ｃｏｎｔａｃｔ、”　エレクトロニクス・レターズ
（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ、　Ｌｅｔ　ｔ、　）　、ｖｏ１１
１２０、ｐ、ｅｔｓ４（１９８４））。

第３図に示す受光素子の製造方法としては、まずｎ−Ｉ
　ｎ　Ｐ基板１上にｎ　−Ｉ　ｎ　Ｐバフフッ層２、ｒ
ｘ　−ＩｎＧａＡｓ光吸収層３、ｎ　−Ｉ　ｎ　Ｐウィ
ンドウ層４を順次エピタキシャル成長する。次にＺｎを
部分的に拡散して１反転領域５を形成する、さう［Ｓｉ
Ｎ／Ｓｉ○２のパノシベーシコン［６ヲ堆ｆｉ後、Ｐ側
電極７、ｎ側電極８を蒸着する。

発明が解決しようとする問題点 第３図に示す受光素子は、プレーナ構造であると同時に
低暗電流、高感度であるが、高周波領域における周波数
特性が必ずしも良くないという欠点を有している。これ
は、Ｐ型ＩｎＰ上にオーミック電極を形成するのが困難
であることによる。

すなわち、Ｐ＋反転領域６上のＰ側電極７がオーミック
電極とならず、コンタクト抵抗が大きくなるので、受光
素子の容量とコンタクト抵抗の積で決まる時定数が大き
くなり周波数特性を劣化させる。

問題点を解決するだめの手段 本発明は上記問題点を解決するために、半導体基板と、
前記基板上に形成された光吸収層と、前記光吸収層上に
部分的に形成されたオーミック電極と、前記オーミック
電極が形成された領域以外の前記光吸収層上に形成され
た前記光吸収層よりもバンド−ギヤノブの大きなウィン
ドウ層とを含むような構造で受光素子を構成するという
ものである。

作　　　用 本発明の受光素子は、第３図に示した従来構造と異なり
、ＩｎＧａＡｓ上にオーミック電極が形成されている。

ＩｎＧａＡｓはＩｎＰに比べてバンド・ギャップが小さ
く、容易に吐抵抗のオーミック電極を形成することがで
きる。しかも、オーミック電極が形成されていない部分
にはＩｎＰよりなるウィンドウ層が形成されているので
吐暗電流、高感度という特徴は維持される。まず低暗電
流という点に関して言えば、Ｉ　ｎＧａＡｓ５表面が露
出した部分にｐ−ｎ接合が形成されていると暗電流が大
幅に増大する。これに対して、本発明の構造では反転領
域内部のオーミック電極が形成された部分のみウィンド
ウ層がないだけであり、反転領域の境界（ｐ−ｎ接合の
境界）はＩｎＰウィンドウ層上にあるので暗電流は増大
しない。次に高感度という点に関しては、受光部表面に
ウィンドウ層があると表面再結合が抑制されて感度が向
上する。これについても、電極で光が反射されるため電
極直下には本来受光機能がないので、この部分にウィン
ドウ層がなくても感度は低下しない。

実施例 第１図は本発明の受光素子の一実施例を示す断面図であ
る。本実施例を第１図に従って説明すると、ｎ　−Ｉ　
！Ｉ　Ｐ基板９上に、　ｎ−ＩｎＧａＡｓ光吸収Ａｓ光
、ｎ−ＩｎＰウィンドウ層１層上１層されている。ウィ
ンドウ層１１および光吸収層１０の一部分はＰ型不純物
（例えばＺｎ）が拡散されていて１反転領域１２となっ
ている。戸　反転領域１２上には例えばＣｒ／Ｐｔ／Ａ
ｕ　　よりなるＰ側オーミック電極１３が形成されてい
るが、ｐＨｌ１１オーミック電極１３は光吸収層１０上
に形成されておりその部分のウィンドウ層１１は除去さ
れている。

また、ウィンドウ層１１０表面には反射防止とバンシベ
ーシ目ンのだめのＳｉＮ膜１膜上４積されており、Ｉｎ
Ｐ基板９の裏面には例えばＡｕ　−３ｎ　よりなるｎ側
電極１６が蒸着さｉｔている。

次に本受光素子の製造方法について、第２図を用いて説
明する。まず第２図（−）に示すようにｎ　−Ｉ　ｎ　
Ｐ基板９上にｒｘ　−ＩｎＧａＡｓ光吸収Ａｓ光、ｎ−
ＩｎＰウィンドウ層１層上１ピタキシアル成長する。次
に例えばＳ　ＩＮ　／　Ｓ　１０２の２層よりなる拡散
マスク１６を堆積し、通常のホトリソグラフィ技術を用
いて部分的に開口する（同図（ｂ））。この開口を通じ
てＰ型不純物を拡散すると同図（Ｃ）に示すような１反
転領域１２が形成される。ここで、拡散マスク１ｅを除
去してＳｉＮ膜を堆積し、反転領域１２上に部分的に開
口を有するレジスト１７を用いてＳｉＮ膜１膜上４口す
る（同図（ｄ））。

このレジスト１７とＳｉＮ膜１膜上４極マスクとなり、
この電極マスクの開口を通してウィンドウＩＸ′１１１
をエツチングすると同図（ｅ）のようになる。

この際、例えばＨＣｌ：Ｈ３Ｐ０４（体積比１：４）の
エツチング液を用いれば、ＩｎＰよりなるウィンドウ層
Δ１１はエツチングされるのに対し、ＩｎＧａＡｓ光吸
収層１０はエツチングされないので容易にウィンドウ層
のみを除去できる。この後、Ｐ側オーミック電極１３を
全面蒸着し、電極マスクのレジスト１了でり７トオフす
ると同図（ｆ）に示すようにウィンドウ層１１の開口部
のみにＰ側オーミック電極１３が形成される。最後にｎ
側電極１６を蒸着すると第１図に示した構造となる。

本受光素子の特徴は、Ｐ側オーミック電極がＩｎＧａＡ
ｓ光吸収層上に形成されており、かつ電極が形成された
以外の光吸収層上にはウィンドウ層が設けられていると
いう点にある。まず、電極をＩｎＧａＡｓ上に形成する
ことにより、コンタクト抵抗が低減される。これはＩｎ
Ｐに比べてＩｎＧａＡｓのバンド・ギャップが小さいこ
とによるものであり、ウィンドウ層上に電極を形成した
場合の１０分の１程度の値が容易に得られる。この結果
、受光素子の容量とその直列抵抗で決まる時定数が低減
され、受光素子の高周波応答が改善される。次に、電極
が形成された以外の領域にはウィンドウ層が積層されて
おり、特に反転領域の境界がＩｎＰウィンドウ層上で結
晶表面に露出することから暗電流を低減化できる。また
、電極で光が反射されるため本来受光機能がない電極直
下の光吸収層を除いて光吸収層上にはウィンドウ層が形
成されているので、受光感度（外部量子効率）が向上す
る。

さらに、本受光素子の製造方法において従来と異なるの
は、電極マスクを用いてウィンドウ層をエツチングする
点だけであり、工程数はほとんど変化しない。

発明の効果 以上述べてきたように、本発明によれば低暗電流、高感
度という特徴は変えずに、ウィンドウ層付き受光素子の
周波数特性を改善することができる。また、その製造方
法は、従来のものと比べて大きな変化はなく、従来の製
造技術を用いて容易に作製可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の受光素子の断面図、第２図
はその製造方法を示す断面図、第３図は従来の受光素子
の断面図である。 ９・・・・・・基板、１０・・・・・・光吸収層、１１
・・・・・・ウィンドウ層、１２・・・・・・反転領域
、１３・・・・・・オーミック電極。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名１６
〜−一鞍Ｉズ１スク ｔ２ｊ２−沫転楯憾 ｑ−゛ＩＪ基猥

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）半導体基板と、前記基板上に形成された光吸収層
   と、前記光吸収層上に部分的に形成されたオーミック電
   極と、前記オーミック電極が形成された領域以外の前記
   光吸収層上に形成された前記光吸収層よりもバンド・ギ
   ャップの大きなウィンドウ層とを有してなる受光素子。
2. （２）半導体基板上に光吸収層と前記光吸収層よりもバ
   ンド・ギャップが大きなウィンドウ層との少なくとも２
   層をエピタキシャル成長する工程と、部分的に開口を有
   する拡散マスクを前記ウィンドウ層上に形成する工程と
   、前記拡散マスクの開口を通して前記ウィンドウ層を貫
   き前記光吸収層内に達するまで不純物を拡散して反転領
   域を形成する工程と、前記反転領域上に部分的に開口を
   有する電極マスクを形成する工程と、前記電極マスクの
   開口を通して前記ウィンドウ層をエッチングする工程と
   、前記電極マスクを用いてオーミック電極をリフトオフ
   する工程とを含んでなる受光素子の製造方法。