JPS6373676A - 半導体受光装置 - Google Patents
半導体受光装置Info
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- JPS6373676A JPS6373676A JP61218347A JP21834786A JPS6373676A JP S6373676 A JPS6373676 A JP S6373676A JP 61218347 A JP61218347 A JP 61218347A JP 21834786 A JP21834786 A JP 21834786A JP S6373676 A JPS6373676 A JP S6373676A
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Classifications
-
- 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
- H01L31/10—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 characterised by potential barriers, e.g. phototransistors
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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。
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Description
【発明の詳細な説明】
〔概要〕
この発明は、半導体受光装置の主たる不純物導入領域を
囲繞するガードリング領域内で、異なる不純物種による
高不純物濃度領域を、半導体基体の表面近傍に形成する
ことにより、反転層による暗電流を防止して、その特性
及び信頼性を向上するものである。
囲繞するガードリング領域内で、異なる不純物種による
高不純物濃度領域を、半導体基体の表面近傍に形成する
ことにより、反転層による暗電流を防止して、その特性
及び信頼性を向上するものである。
本発明は半導体受光装置、特にガードリング領域の半導
体基体表面近傍の暗電流を防止して、その特性及び経時
劣化を向上する半導体受光装置の構造に関する。
体基体表面近傍の暗電流を防止して、その特性及び経時
劣化を向上する半導体受光装置の構造に関する。
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及び信頼
性向上の一環として、半導体受光装置の特性及び信頼性
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及び信頼
性向上の一環として、半導体受光装置の特性及び信頼性
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（なだれ
）降伏により増倍されて感度が高められるアバランシホ
トダイオード（八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（ＩｎＰ／ＩｎＧａＡｓ）系である。
）降伏により増倍されて感度が高められるアバランシホ
トダイオード（八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（ＩｎＰ／ＩｎＧａＡｓ）系である。
第３図（ａｌは１．３−帯域を対象とするＧｅ−ＡＰＤ
の１従来例を示す模式側断面図であり、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、４は
反射防止膜、５は二酸化シリコン（Ｓｉ（ｈ）等の安定
化絶縁膜、６はｐ側電極、７はｎ側電極である。
の１従来例を示す模式側断面図であり、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、４は
反射防止膜、５は二酸化シリコン（Ｓｉ（ｈ）等の安定
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を負の極性と
する高い逆バイアス電圧を印加し、Ｇｅ基板１の空乏層
内で人力信号光により励起された電子及び正札を加速し
て、次々に衝突電離を繰り返すアバランシ降伏状態とす
る。この結果ｐｎ接合を横切る正札が増加して電気的応
答が増倍される。
する高い逆バイアス電圧を印加し、Ｇｅ基板１の空乏層
内で人力信号光により励起された電子及び正札を加速し
て、次々に衝突電離を繰り返すアバランシ降伏状態とす
る。この結果ｐｎ接合を横切る正札が増加して電気的応
答が増倍される。
このアバランシ降伏を発生させるためには一般に３ Ｘ
ＩＯ’ Ｖ／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
でアバランシ降伏より低電圧で局所的な降伏が発生し易
い。この様な降伏を防止するために、ｐ型ガードリング
領域３をプ型領域２の外周に接して形成している。
ＩＯ’ Ｖ／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
でアバランシ降伏より低電圧で局所的な降伏が発生し易
い。この様な降伏を防止するために、ｐ型ガードリング
領域３をプ型領域２の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
十型領域２は例えばインジウム（Ｉｎ）を注入して表面
濃度Ｉ ＸＩＯ”ｃｍ−’、深さ０．２Ｊｒｒ１１程度
の急峻な接合とし、ｐ型ガードリング領域３は例えばベ
リリウム（Ｂｅ）を注入して表面濃度Ｉ ＸＩＯ”ｃｍ
−’、深さ３μ程度の緩徐なリニアグレイデッド接合と
して、例えば３０〜４０Ｖ程度のバイアス電圧を印加し
ている。
ャリア濃度を例えばＩ ＸＩＯ”ｃｍ−”程度とし、ｐ
十型領域２は例えばインジウム（Ｉｎ）を注入して表面
濃度Ｉ ＸＩＯ”ｃｍ−’、深さ０．２Ｊｒｒ１１程度
の急峻な接合とし、ｐ型ガードリング領域３は例えばベ
リリウム（Ｂｅ）を注入して表面濃度Ｉ ＸＩＯ”ｃｍ
−’、深さ３μ程度の緩徐なリニアグレイデッド接合と
して、例えば３０〜４０Ｖ程度のバイアス電圧を印加し
ている。
前記従来例に所要の逆バイアス電圧を印加すればｐｎ接
合を挟んで空乏層８が形成されるが、第３図（ｂ）の部
分拡大図に破線で例示する如く、この空乏層８は半導体
基体の表面準位などにより基体表面に沿って深く伸びる
傾向がある。
合を挟んで空乏層８が形成されるが、第３図（ｂ）の部
分拡大図に破線で例示する如く、この空乏層８は半導体
基体の表面準位などにより基体表面に沿って深く伸びる
傾向がある。
他方、この半導体基体上の安定化絶縁膜５が例えば化学
気相成長方法（ＣＶＤ法）によるＳｉｎ、からなる場合
には、この安定化絶縁膜５中に正電荷が蓄積されるため
に半導体基体の表面近傍に負電荷が誘導され、ｐ型であ
るガードリング領域３では反転層を形成して、半導体基
体表面近傍に暗電流を生ずる。
気相成長方法（ＣＶＤ法）によるＳｉｎ、からなる場合
には、この安定化絶縁膜５中に正電荷が蓄積されるため
に半導体基体の表面近傍に負電荷が誘導され、ｐ型であ
るガードリング領域３では反転層を形成して、半導体基
体表面近傍に暗電流を生ずる。
この暗電流は初期特性の問題に止まらず、半導体受光装
置の経時劣化は主として暗電流の増大であることから信
頬性に大きく影響する問題であり、これを防止すること
が強く要望されている。
置の経時劣化は主として暗電流の増大であることから信
頬性に大きく影響する問題であり、これを防止すること
が強く要望されている。
前記問題点は、受光領域のｐｎ接合を形成する主たる不
純物導入領域を囲繞して形成された、該主たる不純物導
入領域より低濃度かつ緩徐なプロファイルで、該主たる
不純物導入領域より深いｐｎ接合を半導体基体との間に
形成する第１の不純物によるガードリング領域内で、該
第１の不純物より高濃度の第２の不純物に支配される領
域が、半導体基体の表面近傍に形成されてなる本発明に
よる半導体受光装置により解決される。
純物導入領域を囲繞して形成された、該主たる不純物導
入領域より低濃度かつ緩徐なプロファイルで、該主たる
不純物導入領域より深いｐｎ接合を半導体基体との間に
形成する第１の不純物によるガードリング領域内で、該
第１の不純物より高濃度の第２の不純物に支配される領
域が、半導体基体の表面近傍に形成されてなる本発明に
よる半導体受光装置により解決される。
本発明によれば、主たる不純物導入領域を囲繞する第１
の不純物によるガードリング領域内の半導体基体表面近
傍に、第２の不純物をこの第１の不純物より高濃度に導
入して、ガードリング領域内の基体表面に沿って形成さ
れる反転層、空乏層を防止し、前記従来例の問題点の原
因を排除する。
の不純物によるガードリング領域内の半導体基体表面近
傍に、第２の不純物をこの第１の不純物より高濃度に導
入して、ガードリング領域内の基体表面に沿って形成さ
れる反転層、空乏層を防止し、前記従来例の問題点の原
因を排除する。
この様に異種の不純物を併用するのは、深い緩徐なリニ
アグレイデッド接合と、半導体基体表面近傍に限定した
浅く高濃度の、従って急峻な接合形成とにそれぞれ最適
の不純物種を用いるためである。
アグレイデッド接合と、半導体基体表面近傍に限定した
浅く高濃度の、従って急峻な接合形成とにそれぞれ最適
の不純物種を用いるためである。
すなわち例えばＧｅに対するアクセプタ不純物としては
、前記Ｂｅ、 Ｉｎの他に硼素（Ｂ）、亜鉛（Ｚｎ）な
どもあるが、Ｂｅはイオン注入の飛程とその分布、拡散
係数が最も大きく、例えばエネルギー５０ｋｅＶ、ドー
ズ量２×１０１′ｃｌＴｌ−２のイオン注入で第２図（
ａｌに例示する様なプロファイルが得られて、深いリニ
アグレイデッド接合形成に最も適している。しかしなが
ら得られる最高濃度はＩ ＸＩＯ”ｃｍ−”程度である
。
、前記Ｂｅ、 Ｉｎの他に硼素（Ｂ）、亜鉛（Ｚｎ）な
どもあるが、Ｂｅはイオン注入の飛程とその分布、拡散
係数が最も大きく、例えばエネルギー５０ｋｅＶ、ドー
ズ量２×１０１′ｃｌＴｌ−２のイオン注入で第２図（
ａｌに例示する様なプロファイルが得られて、深いリニ
アグレイデッド接合形成に最も適している。しかしなが
ら得られる最高濃度はＩ ＸＩＯ”ｃｍ−”程度である
。
これに対してＩｎは第２図（ｂ）に例示する様に、例え
ばエネルギー５０ｋｅＶ、ドーズ量５ ＸＩＯ”ＣＤｌ
−”のイオン注入で、Ｉ ＸＩＯ”ｃｍ−’を越える濃
度を深さ０．５ｐｍ以内に形成することが可能で、高濃
度で急峻なプロファイル形成に最も適している。
ばエネルギー５０ｋｅＶ、ドーズ量５ ＸＩＯ”ＣＤｌ
−”のイオン注入で、Ｉ ＸＩＯ”ｃｍ−’を越える濃
度を深さ０．５ｐｍ以内に形成することが可能で、高濃
度で急峻なプロファイル形成に最も適している。
なお本発明による前記第２の不純物の高濃度導入領域は
、半導体基体面近傍の深さ例えば０．３Ｊｒｍ程度の範
囲に限定してリニアグレイデッド接合からのずれを少な
くすることが望ましい。
、半導体基体面近傍の深さ例えば０．３Ｊｒｍ程度の範
囲に限定してリニアグレイデッド接合からのずれを少な
くすることが望ましい。
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１実施例を示す模式側断面図であり、
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、３Ａはｐ型ガードリング領域３内に形成した
本発明によるｐ＋型領領域４は反射防止膜、５はＳｉＯ
２安定化絶縁膜、６はｐ側電極、７はｎ側電極である。
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、３Ａはｐ型ガードリング領域３内に形成した
本発明によるｐ＋型領領域４は反射防止膜、５はＳｉＯ
２安定化絶縁膜、６はｐ側電極、７はｎ側電極である。
本実施例では、ｎ型Ｇｅ基板ｌのキャリア濃度を例えば
Ｉ ＸＩＯ”ｃｍ−’程度とし、ｐ＋型領領域２Ｉｎの
例えばエネルギー５０ｋｅＶ、ドーズ量５ ＸＩＯ”ｃ
ｍ−”程度のイオン注入で深さ０．２Ｉｒｍ程度の急峻
な接合としている。
Ｉ ＸＩＯ”ｃｍ−’程度とし、ｐ＋型領領域２Ｉｎの
例えばエネルギー５０ｋｅＶ、ドーズ量５ ＸＩＯ”ｃ
ｍ−”程度のイオン注入で深さ０．２Ｉｒｍ程度の急峻
な接合としている。
本発明によるり型領域３Ａは、エネルギー５０ｋｅＶ、
ドーズ量約５ Ｘ １０’ ｆｆｃｒｇ−”のＩｎイオ
ン注入で第２図（ｂｌに示したプロファイルとしている
。更にｐ型ガードリング領域３は、エネルギー５０ｋｅ
Ｖ、 ドーズ量約３ Ｘ１０１３ｃｍ−”のＢｅイオ
ン注入で第２図（ａｌに示したプロファイルとして、緩
徐なリニアグレイデッド接合を形成している。
ドーズ量約５ Ｘ １０’ ｆｆｃｒｇ−”のＩｎイオ
ン注入で第２図（ｂｌに示したプロファイルとしている
。更にｐ型ガードリング領域３は、エネルギー５０ｋｅ
Ｖ、 ドーズ量約３ Ｘ１０１３ｃｍ−”のＢｅイオ
ン注入で第２図（ａｌに示したプロファイルとして、緩
徐なリニアグレイデッド接合を形成している。
本実施例に例えば温度２５℃においてバイアス電圧２５
Ｖを印加したとき、暗電流初期値は約０．２μＡ、１０
００時間経過後の値は０．３ハ程度であり、本発明によ
るｐ＋型領領域３Ａ設けない相当する比較試料が同一条
件で、暗電流初期値が０．５μＡ、１０００時間経過後
が０．８ｄ程度であるのに対して明らかな向上が実証さ
れている。
Ｖを印加したとき、暗電流初期値は約０．２μＡ、１０
００時間経過後の値は０．３ハ程度であり、本発明によ
るｐ＋型領領域３Ａ設けない相当する比較試料が同一条
件で、暗電流初期値が０．５μＡ、１０００時間経過後
が０．８ｄ程度であるのに対して明らかな向上が実証さ
れている。
以上の説明はＧｅ−ＡＰＤを引例しているが、例えばＩ
ｎＰ／ ＩｎＧａＡｓ系等のｍ−ｖ族化合物半導体ＡＰ
Ｄでは、高濃度で浅いり型領域を形成するアクセプタ不
純物として例えばＢｅ、 Ｍｇが適している。
ｎＰ／ ＩｎＧａＡｓ系等のｍ−ｖ族化合物半導体ＡＰ
Ｄでは、高濃度で浅いり型領域を形成するアクセプタ不
純物として例えばＢｅ、 Ｍｇが適している。
またシリコン（Ｓｉ）ＡＰＤでは、イオン化率がＧｅや
ＩｎＰとは反対に電子が正孔より大きいために基板およ
び不純物導入領域の導電型が反転した構成となり、安定
化絶縁膜が例えばＳｉｎｇである場合にはＧｅ−ＡＰＤ
より反転層を生じ難いが本発明は同様の効果がある。こ
の場合に、高濃度で浅い１型領域を形成するドナー不純
物として例えば燐（Ｐ） 、砒素（Ａｓ）が適し、緩徐
なリニアグレイデッド接合を形成するドナー不純物とし
て例えばＰが適当である。
ＩｎＰとは反対に電子が正孔より大きいために基板およ
び不純物導入領域の導電型が反転した構成となり、安定
化絶縁膜が例えばＳｉｎｇである場合にはＧｅ−ＡＰＤ
より反転層を生じ難いが本発明は同様の効果がある。こ
の場合に、高濃度で浅い１型領域を形成するドナー不純
物として例えば燐（Ｐ） 、砒素（Ａｓ）が適し、緩徐
なリニアグレイデッド接合を形成するドナー不純物とし
て例えばＰが適当である。
以上説明した如く本発明によれば、半導体受光装置のガ
ードリング領域における半導体基体面近傍の反転層によ
る暗電流の発生を防止して、その特性及び信頼性を向上
する効果が得られる。
ードリング領域における半導体基体面近傍の反転層によ
る暗電流の発生を防止して、その特性及び信頼性を向上
する効果が得られる。
第１図は本発明の実施例の模式側断面図、第２図Ｔａ）
、申）はそれぞれＢｅ５Ｉｎ注入によるプロファイル、 第３図（ａｌ、（′ｂ）はＧｅ−ＡＰＤの従来例の模式
側断面図及びその部分拡大図である。 図において、 １はｎ型Ｇｅ基板、 ２はり型領域、 ３はｐ型ガードリング領域、 ３Ａは本発明によるｐ＋型領領域 ４は反射防止膜、 ５は５ｉｎ２安定化絶縁膜、 ６はｐ側電極、 ７はｎ側電極を示す。 躬３図
、申）はそれぞれＢｅ５Ｉｎ注入によるプロファイル、 第３図（ａｌ、（′ｂ）はＧｅ−ＡＰＤの従来例の模式
側断面図及びその部分拡大図である。 図において、 １はｎ型Ｇｅ基板、 ２はり型領域、 ３はｐ型ガードリング領域、 ３Ａは本発明によるｐ＋型領領域 ４は反射防止膜、 ５は５ｉｎ２安定化絶縁膜、 ６はｐ側電極、 ７はｎ側電極を示す。 躬３図
Claims (1)
- 受光領域のｐｎ接合を形成する主たる不純物導入領域
を囲繞して形成された、該主たる不純物導入領域より低
濃度かつ緩徐なプロファイルで、該主たる不純物導入領
域より深いｐｎ接合を半導体基体との間に形成する第１
の不純物によるガードリング領域内で、該第１の不純物
より高濃度の第２の不純物に支配される領域が、半導体
基体の表面近傍に形成されてなることを特徴とする半導
体受光装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61218347A JPS6373676A (ja) | 1986-09-17 | 1986-09-17 | 半導体受光装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61218347A JPS6373676A (ja) | 1986-09-17 | 1986-09-17 | 半導体受光装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6373676A true JPS6373676A (ja) | 1988-04-04 |
Family
ID=16718447
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61218347A Pending JPS6373676A (ja) | 1986-09-17 | 1986-09-17 | 半導体受光装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6373676A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02159774A (ja) * | 1988-12-14 | 1990-06-19 | Mitsubishi Electric Corp | アバランシェ・ホトダイオードの製造方法 |
| JPH02177570A (ja) * | 1988-12-28 | 1990-07-10 | Toshiba Corp | 半導体素子及びその製造方法 |
| JPH02248081A (ja) * | 1989-03-22 | 1990-10-03 | Toshiba Corp | アバランシェフォトダイオード及びその製造方法 |
-
1986
- 1986-09-17 JP JP61218347A patent/JPS6373676A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02159774A (ja) * | 1988-12-14 | 1990-06-19 | Mitsubishi Electric Corp | アバランシェ・ホトダイオードの製造方法 |
| JPH02177570A (ja) * | 1988-12-28 | 1990-07-10 | Toshiba Corp | 半導体素子及びその製造方法 |
| JPH02248081A (ja) * | 1989-03-22 | 1990-10-03 | Toshiba Corp | アバランシェフォトダイオード及びその製造方法 |
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