JPS63237484A - 半導体装置 - Google Patents

半導体装置

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JPS63237484A
JPS63237484A JP62072815A JP7281587A JPS63237484A JP S63237484 A JPS63237484 A JP S63237484A JP 62072815 A JP62072815 A JP 62072815A JP 7281587 A JP7281587 A JP 7281587A JP S63237484 A JPS63237484 A JP S63237484A
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JP
Japan
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semiconductor layer
impurity
layer
compound semiconductor
conductivity type
Prior art date
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Application number
JP62072815A
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English (en)
Inventor
Yoshihiro Hisa
義浩 久
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
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Publication of JPS63237484A publication Critical patent/JPS63237484A/ja
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は半導体装置に関し、特にリーク電流の少ない
ダイオードの構造に関するものである。
〔従来の技術〕
第5図は例えば特開昭57−107082号公報に示さ
れた従来の半導体装置を説明するための断面図であり、
図において1は禁制帯幅の小なる化合物半導体基板、2
は化合物半導体基板1と同じ導電型で、禁制帯幅の大な
る化合物半導体層、3は上記化合物半導体基板1′と異
なる導電型の不純物ドープ層、4はpn接合面、5は保
護膜を兼ねた絶縁膜、6はオーミック電極、7はpn接
合面4の表面i山部である。
この構造のダイオードを例えば赤外線検知器として用い
た場合、°性能を左右するのはゼロバイアス状態での該
検知器のインピーダンスで、該インピーダンスは主に外
部回路への信号読み出し効率を支配するため、該インピ
ーダンスが高い程効率良く信号を読み出せ高性能の赤外
線検知器を得ることができる。
ところで該インピーダンスを左右するものには大きく分
けて、バルク内でのリーク電流と、pn接合面4の表面
露出部7での表面リーク電流とがあるが、表面部ではバ
ルク部に比べて表面準位や表面電荷などの影響を受けや
すく、そのためにリーク電流も生じやすい。従って従来
の半導体装置は、上記理由による表面リーク電流を減少
させるために表面部に禁制帯幅の大なる表面層を用いて
いる。こうすることにより表面部の真性キャリヤ濃度が
下がり、表面準位を介したキャリヤの励起及び再結合の
確率も少なくなり、表面リークがバルク部でのリーク電
流に比べて無視できる程度の素子を安定して作ることが
できる。
また従来の半導体装置を赤外線検知器として用いる場合
、たとえば10μmの赤外線を検知するためには、上記
化合物半導体基板1の禁制帯幅を0.12eV以下にし
、化合物半導体層2の禁制帯幅を基板1の禁制帯幅より
ある程度大きくする。化金物半導体結晶として、例えば
Hg+−+c CdxTe結晶を用いればHg +−ヨ
Cd、Te結晶は組成Xを変化させることにより禁制帯
幅を0から1.6eVまで連続的に変化できるため、禁
制帯幅の異なる層を容易に得られる。また不純物ドープ
層3については化合物半導体基板1まで達するように形
成する。このように上記各層を形成することにより表面
リーク電流が無視できる10μmの赤外線検知器を安定
性良く得ることができる。
〔発明が解決しようとする問題点〕
従来の半導体装置は以上のように構成されているので、
不純物ドープN3を禁制帯幅の大きい化合物半導体層2
より深く形成しなければならず、このためたとえばイオ
ン注入法により不純物ドープN3を形成する場合、禁制
帯幅の大きい半導体層2を数千Å以下にする必要があり
、該半導体層2の形成法が困難でかつ限定されるなどの
問題があった。
この発明は上記のような問題点を解消するためになされ
たもので、禁制帯幅の大きい半導体層の  、層厚を極
端に薄くせずともイオン注入法などにより不純物ドープ
層を形成でき、かつ性能の劣化がない半導体装置を得る
ことを目的とする。
〔問題点を解決するための手段〕
この発明に係る半導体装置は、第1導電型半導体基板上
に形成され、部分的にエツチングされた部分を有し、該
基板よりその禁制帯幅が大なる第11電型半導体層と、
該第1導電型半導体層のエツチング部及びその周辺部に
第2導電型不純物を、該エツチング部ではこれが上記基
板に達するようドープしてなる第2導電型不純物ドープ
層とを備えたものである。
〔作用〕
この発明においては禁制帯幅の大きい半導体層の一部が
エツチングされているから、該半導体層の層厚を考慮せ
ずに、イオン注入など任意の方法で不純物をドープして
pn接合面を形成できる。
〔実施例〕
以下、この発明の実施例を図について説明する。
第1図は本発明の一実施例による半導体装置の断面構造
を示し、図において、1は禁制帯幅の小なる化合物半導
体基板、2は禁制帯幅の大なる該基板1と同一導電型の
化合物半導体層、3は上記基板1とは異なる導電型の不
純物ドープ層、4はpn接合面、5は保rlIPaを兼
ねた絶縁膜、6は電極であり、ここでpn接合面4の表
面露出部7付近以外の化合物半導体N2は除去されてい
る。
上記のように構成された半導体装置の製造方法を第2図
(a)〜(d)を用いて説明する。
まず第2図(a)に示すように禁制帯幅の小なる化合物
−半導体基板1の上に禁制帯幅の大なる化合物半導体層
2を成長させる。このとき膜厚を厳密にコントロールす
る必要はないので、分子線エピタキシャル成長法などの
特殊な方法を用いる必要はなく、容易に高品質の結晶が
得られる液相成長法を用いることができる0次に第2図
(b)のように上記化合物半導体層2を部分的に除去し
、第2図(C)に示すように化合物半導体層2の除去部
分及びその周辺部に不純物をドープして不純物ドープ層
3を形成すると共にpn接合面4を形成する。このとき
化合物半4体層2の一部が予め除去されているため、不
純物ドープ層3の深さを極端に深くする必要はなく、よ
って不純物ドープにイオン注入法を用いる場合注入エネ
ルギーは任意の値で良く、注入時のダメージも少なくで
き、又不純物の深さ方向分布も、所望の分布にできる。
さらに不純物ドープに拡散法を用いる場合も拡散深さは
任意の値で良く、また拡散時間を短縮でき、横方向拡散
による拡散層面積の増大は無視できる。最後に第2図(
d)のように保護膜を兼ねた絶縁膜5と電極6とを形成
して素子が完成する。
このようにして作製された本実施例の半導体装置では、
従来の半導体装置と同様の表面リーク電流低減の効果が
得られ、かつ化合物半導体層2の成長を容易に行なうこ
とができ、さらに不純物ドープは任意の方法及び任意の
条件で行なうことができる。
次に上記構造とした場合の他の利点について述べる。例
えば第3図は光通信などに用いられている従来のフォト
ダイオードの構造で11は禁制帯幅の大なる化合物半導
体基板、22は禁制帯幅の小なる化合物半導体層、3は
不純物ドープ層、4はpn接合面であり、このpn接合
面4の表面露出部7は禁制帯幅の大なる化合物半導体基
板11内に有り、pn接合面の入射光を感じる部分は禁
制帯幅の小なる化合物半導体7122内に有る。
この場合例えば禁制帯幅の小なる化合物半導体1122
にHg、−xCdxTe結晶を用いて、10μmの波長
の赤外線を検知するとすれば、吸収係数が103C!1
1であるから、光感度を高めるために、禁制帯幅の小な
る化合物半導体N22の厚みを10μm以上とする必要
があり、さらに長い波長の赤外線を検知するためには波
長に比例して化合物半導体層22の厚みを厚くしなけれ
ばならない。
そうする場合10μm以上の段差の存在は、ウェハプロ
セス時に種々の問題を生じさせる。
たとえば写真製版工程では、現像時に段差部に゛レジス
ト切れが起きる。それを防ぐにはレジスト厚を厚くすれ
ば良いがそれは同時に微細パターンの形成を困難にする
。又別工程での表面保護膜形成時には、段差部の膜厚が
薄くなり保護膜上に電極を形成する場合、段差部での電
流リークが起きる可能性が高くなる。またこれ以外にも
さまざまな問題が生じることが予想でき、例えば、禁制
帯幅の大なる化合物半導体基板11の禁制帯幅が化合物
半導体層22のそれに比べて、極めて大きい場合とか、
化合物半導体基板11において所望の導電型で低抵抗の
ものが得難いたとえばCdTeなどを用いた場合では、
化合物半導体基板11側でのオーミック電極形成が不可
能となる。
しかしながら本発明の実施例による半導体装置の構造で
は、第1図に示すように、pn接合面4の、受光部とな
る部分が禁制帯幅の小なる化合物半導体基板1内に有る
ため、化合物半導体基板1の厚みを任意の厚みにするこ
とができる。また、第1図の構造の場合にも段差はでき
るのであるが禁制帯幅の大なる化合物半導体層2の厚み
を、例えは2〜3μm程度にした場合ウェハプロセス時
にもほとんど問題は生じない。
なお、上記実施例では化合物半導体層2はそのエツチン
グ部の深さが禁制帯幅の小なる化合物半導体基板lまで
達しているが、これはその深さが禁制帯幅の小なる化合
物半導体基板1まで達していない第4図のような構造と
してもよい。この場合不純物ドープ層3の表面露出部が
すべて禁制帯幅の大きい化合物半導体112内に有るた
め表面再結合の影響が小さくなる。
また、上記実施例では赤外線検知器の場合について説明
したが、これは他の半導体装置であってもよく、この場
合も同様の効果を奏する。
〔発明の効果〕
以上のように、この発明によれば、第1導電型半導体基
板上の、該基板より禁制帯幅の大きい第1導電型半導体
層にエツチング部を設けたので、pn接合面の形成が容
易で、かつ精度が高く、安価な半導体装置が得られる効
果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の一実施例による半導体装置を示す断
面側面図、第2図は該半導体装置の製11工程を示す図
、第3図は従来のフォトダイオードの構造を示す断面図
、第4図は本発明の他の実施例による半導体装置を示す
図、第5図は従来の半導体装置を説明するための図であ
る。 図において、■は禁制帯幅の小なる化合物半導体基板、
2は禁制帯幅の大なる化合物半導体層、3は不純物ドー
プ層、4はpn接合面、5は保8W膜を兼ねた絶縁膜、
6はオーミック電極、7はpn接合面の表面露出部、1
1は禁制帯幅の大なる化合物半導体基板、22は禁制帯
幅の小なる化合物半導体層である。 なお図中同一符号は同−又は相当部分を示す。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)pn接合面を有する半導体装置において、第1導
    電型半導体基板上に形成され、部分的にエッチングされ
    た部分を有し、該基板よりその禁制帯幅が大なる第1導
    電型半導体層と、 該第1導電型半導体層のエッチング部及びその周辺部に
    第2導電型不純物を、該エッチング部ではこれが上記基
    板に達するようドープしてなる第2導電型不純物ドープ
    層とを備えたことを特徴とする半導体装置。
  2. (2)上記第1導電型半導体層はそのエッチング部の深
    さが上記基板表面に達するものであることを特徴とする
    特許請求の範囲第1項記載の半導体装置。
  3. (3)上記第1導電型半導体層は、そのエッチング部の
    深さが上記基板表面に達しないものであることを特徴と
    する特許請求の範囲第1項記載の半導体装置。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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