KR100790020B1 - 아발란치 광검출기 제조 공정에서 이용되는 확산방법 - Google Patents
아발란치 광검출기 제조 공정에서 이용되는 확산방법 Download PDFInfo
- Publication number
- KR100790020B1 KR100790020B1 KR1020050089249A KR20050089249A KR100790020B1 KR 100790020 B1 KR100790020 B1 KR 100790020B1 KR 1020050089249 A KR1020050089249 A KR 1020050089249A KR 20050089249 A KR20050089249 A KR 20050089249A KR 100790020 B1 KR100790020 B1 KR 100790020B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- diffusion
- layer
- control layer
- main junction
- region
- Prior art date
Links
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 title claims abstract description 147
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 21
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 46
- 238000007667 floating Methods 0.000 claims abstract description 7
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 17
- 238000005253 cladding Methods 0.000 claims description 15
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims description 11
- 229910000530 Gallium indium arsenide Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims description 6
- 230000031700 light absorption Effects 0.000 claims description 6
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 18
- 230000008569 process Effects 0.000 description 10
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 8
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 8
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 7
- 238000004943 liquid phase epitaxy Methods 0.000 description 7
- 239000010408 film Substances 0.000 description 6
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 6
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 4
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 3
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 3
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052785 arsenic Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 2
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 2
- 238000001451 molecular beam epitaxy Methods 0.000 description 2
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 2
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 235000012431 wafers Nutrition 0.000 description 2
- XNWFRZJHXBZDAG-UHFFFAOYSA-N 2-METHOXYETHANOL Chemical compound COCCO XNWFRZJHXBZDAG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 230000003667 anti-reflective effect Effects 0.000 description 1
- RQNWIZPPADIBDY-UHFFFAOYSA-N arsenic atom Chemical compound [As] RQNWIZPPADIBDY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 1
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 239000002019 doping agent Substances 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 150000002148 esters Chemical class 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 229910021478 group 5 element Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 238000005304 joining Methods 0.000 description 1
- 238000010030 laminating Methods 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 229910052755 nonmetal Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 238000000059 patterning Methods 0.000 description 1
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 1
- 238000005498 polishing Methods 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 1
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052714 tellurium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005979 thermal decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 1
- 238000000927 vapour-phase epitaxy Methods 0.000 description 1
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 1
Images
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
- H01L31/101—Devices sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation
- H01L31/102—Devices sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation characterised by only one potential barrier
- H01L31/107—Devices sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation characterised by only one potential barrier the potential barrier working in avalanche mode, e.g. avalanche photodiodes
-
- 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
- H01L31/0248—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 characterised by their semiconductor bodies
- H01L31/0256—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 characterised by their semiconductor bodies characterised by the material
- H01L31/0264—Inorganic materials
- H01L31/0304—Inorganic materials including, apart from doping materials or other impurities, only AIIIBV compounds
- H01L31/03046—Inorganic materials including, apart from doping materials or other impurities, only AIIIBV compounds including ternary or quaternary compounds, e.g. GaAlAs, InGaAs, InGaAsP
-
- 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
- H01L31/101—Devices sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation
- H01L31/102—Devices sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation characterised by only one potential barrier
- H01L31/109—Devices sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation characterised by only one potential barrier the potential barrier being of the PN heterojunction type
-
- 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
- H01L31/18—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Light Receiving Elements (AREA)
Abstract
본 발명은 아발란치 광검출기 제조 공정에서 1번의 확산 공정으로 가드링 영역과 본접합 영역을 형성하는 새로운 방식의 확산방법으로서, 클래드층 상부에 본접합 영역을 개방하는 확산조절층의 패턴을 형성하고, 전체 구조 상부에 확산물질층을 형성하되, 본접합 영역과 가드링 영역 상부에 패턴이 잔류하도록 하고, 본접합 영역과 부유 가드링 영역에서의 확산 깊이가 서로 다르도록 확산물질층을 확산시키는 확산방법을 제공한다.
확산조절층, 확산물질층, 아발란치 광검출기
Description
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 애발란치 광검출기의 개략적인 단면도이다.
도 2a 내지 도 2e는 본 발명의 일 실시예에 따른 아발란치 광검출기의 제조시 이용되는 확산공정을 설명하기 위한 도면들이다.
도 3a 및 도 3b는 기판, LPE, MOVPE 방식에 의해 성장된 InP 에서의 Zn 확산 프로파일을 나타내는 그래프들이다.
도 4a 및 도 4b는 기판, LPE, MOVPE 방식에 의해 성장된 In0.53Ga0.47As에서 Zn의 확산 프로파일을 나타낸 그래프들이다.
* 도면의 주요부분에 대한 설명
1 : 아발란치 광검출기 12 : 클래드층
13 : 전기장 조절층 14 : 전이층
15 : 광흡수층 16 : 기판
18, 19 : 금속전극 20 : 확산조절층
22 : 확산 물질층
본 발명은 아발란치 광검출기의 제조 기술에 관한 것으로, 1번의 확산 공정으로 가드링 영역과 본접합 영역을 형성하는 새로운 공정을 제시하여 신뢰성 있는 아발란치 광검출기 제조가 가능하도록 하는 발명에 관한 것이다.
최근, 초고속 대용량 광통신 시스템과 영상처리 시스템의 수요 확대에 힘입어 이들 시스템에 필수적으로 사용되는 광검출기에 대한 연구도 활발하게 진행되고 있다. 이러한 연구의 대부분은 광검출기를 고속화, 고감도화하는 방법에 관한 것이다.
종래의 광검출기 대부분은 구조가 단순한 PIN 광 검출기였으나 분자빔 에피택시, 금속 유기 화학증착법 등의 반도체 성장기술과 더불어 다양한 이종접합 구조를 실현할 수 있게 되면서 APD(Avalanche Photo Detector)가 PIN 광검출기를 대체하고 있다. APD는 애발란치 이득을 이용하기 때문에 PIN 광검출기에 비해서 높은 감도를 가진다는 장점이 있다.
일반적으로 아발란치 광검출기는 높은 전기장이 원하는 부분에서만 형성될 수 있도록 하는 보조 구조들을 사용하게 된다. 종래에 사용되어 온 방법으로는 중앙의 접합 부분에서만 높은 전기장을 유지하기 위하여 가드링을 이용한다. 가드링은 본접합의 가장자리 영역에서 쉽게 접합항복이 일어나는 것을 막기 위해 접합깊이가 작은 영역을 본접합 주위로 형성하는 구조를 말한다.
이와 같은 가드링 구조에서는 불순물(예를 들어, Zn)의 확산 깊이가 흡수층과 달라지므로 2번의 Zn 확산공정을 수행해야한다. 그런데 통상적으로 Zn 확산공정은 재현성이 떨어지므로 2번의 연속하는 확산 공정으로 원하는 구조를 정교하게 제어하기가 용이하지 않은 문제점이 있었다.
상술한 문제점을 해결하기 위하여 한국등록특허 제10-399050호(발명의 명칭은 "초고속 통신용 아발란치 광검출기 및 그 제조방법")에는 1번의 확산 공정으로 가드링과 본 접합면을 형성하는 공정이 개시되어 있다. 이 방식에 의하면, 본 접합면 영역의 반도체 클래드층을 일부 깊이로 에칭하고 후속 공정에서 마스크층과 반도체 클래드층의 계면을 타고 확산되는 것을 방지하기 위하여 희생층을 형성하고, 본 접합면 영역과 가드링 영역이 오픈된 마스크를 형성하고 확산을 실시하여 가드링과 본 접합면을 형성한다.
그러나, 이와 같은 종래 기술에 의하면 에칭 공정에 의해 소자의 상부가 평탄하지 못하여 후속공정에서 공정신뢰성이 문제되고, 확산 영역을 정밀하게 조절하는 것도 용이하지 않아 신뢰성 있는 아발란치 광검출기를 제조하기에는 여전히 미흡한 문제점이 있다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 1번의 확산 공정으로 가드링 영역과 본접합 영역을 형성하는 새로운 공정을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 아발란치 광검출기의 제조공정에서 불순물 확산 공정의 재현성을 확보하는 것이다.
상술한 문제점을 해결하기 위한 기술적 수단으로서, 본 발명의 일 측면은 아발란치 광검출기 제조 공정에서 이용되는 확산방법에 있어서, 기판 상에 광흡수층과 클래드층을 구비하는 화합물 반도체 구조물을 준비하는 단계;
상기 클래드층 상부에 본접합 영역을 개방하는 확산조절층의 패턴을 형성하는 단계;
상기 전체 구조 상부에 확산물질층을 형성하되, 상기 본접합 영역과 가드링 영역 상부에 패턴이 잔류하도록 하는 단계; 및
상기 본접합 영역과 상기 부유 가드링 영역에서의 확산 깊이가 서로 다르도록, 상기 확산물질층을 확산시키는 단계를 구비하는 아발란치 광검출기 제조공정에서 이용되는 확산방법을 제공한다.
바람직하게는, 상기 확산조절층 상부에 상기 확산 물질층을 형성할 때 상기 확산물질층의 가장자리 일부는 상기 확산조절층을 덮는 구조로 형성한다.
한편, 상기 클래드층이 InP 물질로 이루어진 경우, 상기 확산조절층은 InGaAs 또는 InGaAsP 물질로 이루어지도록 구성할 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예는 발명의 개시가 완전하도록 하며 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 한편, 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭하며, 중복되는 요소에 대해서는 설명을 생략하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 아발란치 광검출기 구조의 개략적인 단면도이다.
아발란치 광검출기는 기판(16)상에 차례로 형성된 광흡수층(15), 전이층(그래이딩층, 밴드갭조절층)(14), 전기장 조절층(13), 클래드층(12), 본접합 영역(A), 및 본접합 영역(A)과 동일한 극성을 갖는 부유 가드링 영역(B)을 구비하고, 본접합 영역(A) 상부와 기판(16) 하부에 각각에는 금속전극들(18, 20)을 구비한다.
아발란치 광검출기의 제작예를 각층의 구체적인 물질을 예로 들어 설명하면, 아발란치 광검출기는 n형의 InP 기판(16), 그 위에 도핑하지 않은(따라서 n형) InGaAs 광흡수층(15), 그 위에 형성한 여러 층의 InGaAsP 전이층(14), 그 위에 형성한 n-형의 InP 전기장 조절층(13), 그 위에 형성한 도핑하지 않은(따라서 n형) InP 클래드층(12)으로 구성되고, InP 클래드층(12)의 일부 상부에 Zn의 확산을 통해 p-InP 확산 영역인 본접합 영역(A)과 부유 가드링 영역(B)을 갖는다. 한편, n형의 InP 기판(16) 상부에는 InP 버퍼층(미도시)이 추가로 형성되어 있을 수 있다.
이와 같은 아발란치 광검출기의 제조과정 중에서 가장 중요한 공정은 확산 공정에 의해 본 접합면 영역과 부유 가드링 영역을 형성하는 과정이다. 본 발명에 의하면 이와 같은 확산 공정을 용이하게 수행가능하다. 이하, 본 발명의 아발란치 광검출기의 제조방법을 첨부한 도면들을 참조하여 확산공정을 위주로 상세히 설명한다.
도 2a 내지 도 2e는 본 발명의 일 실시예에 따른 아발란치 광검출기의 제조시 이용되는 확산공정을 설명하기 위한 도면들이다.
도 2a를 참조하면, 먼저 기판(16) 상에 광흡수층(15)과 클래드층(12)을 구비하는 화합물 반도체 구조물을 준비한다. 도 2에 도시된 화합물 반도체 구조물은 예를 들어 n형 InP 기판(16), n형 InGaAs 광흡수층(15), InGaAsP 전이층(14), n형 InP 전기장 조절층(13), 그 상부에 형성된 n형 InP 클래드층(12)을 구비할 수 있다. 이들 막들은 CVD장치나 MBE 장치와 같은 결정 박막 성장 장비를 이용해서 n형 InP 기판(16) 상부에 차례로 성장한다.
도 2b을 참조하면, 화합물 반도체 구조물 상부에 본접합이 형성될 영역을 오 픈하는 방식으로 확산조절층(20)을 형성한다. 확산조절층(20)은 10 내지 수백 nm의 두께를 갖는다. 그런 다음, 확산 물질층(22)을 패터닝하여 형성한다. 확산물질층(22)은 Zn 등의 일반적인 금속물질 또는 비금속 물질일 수도 있다. 확산 물질층(22)은 확산이 이루어질 영역, 특히 본접합 영역과 가드링 영역에 패턴이 잔류하도록 형성한다. 바람직하게는, 패턴된 확산 물질층(22)의 가장자리 일부는 확산조절층(20)을 덮는 구조(도 2b의 "L"은 덮인 길이)로 형성가능하다. 이와 같은 구조에 의하면, 접합곡률(junction curvature)이 커지게 되고, 중앙 부분에 전기장을 집중시키는 데 더욱 효과적이다.
도 2c를 참조하면, 도 2b의 구조가 완성된 상태에서 확산공정을 수행한다. 이 경우 확산조절층(20)이 형성된 영역 상부에 있는 확산 물질층(22)은 확산조절층(20)을 통과하여 확산이 일어나므로 확산물질의 확산 깊이가 작아지고 확산조절층(20)이 형성되지 않은 영역 상부에 있는 확산 물질층(22)은 확산조절층(20)을 통과하지 않고 바로 확산이 일어나므로 더 깊이 확산이 일어난다. 이런 방식으로, 확산 공정의 깊이가 다른 2개의 확산 프로파일을 형성할 수 있다.
클래드층(12)이 n형 InP로 구성된 경우, 확산조절층(20)은 InGaAs물질 또는 InGaAsP 물질을 이용하는 것이 바람직하다. 이 경우, 확산물질로 예컨대 Zn를 사용하는 경우 본접합 영역과 가드링 영역의 확산 깊이를 조절할 수 있다. 확산조절층(20)은 LPE 또는 MOVPE 등의 성막방법에 따라서도 Zn 물질의 확산의 빠르기를 조절할 수 있고, Si, S, Te 등의 물질을 도핑량을 어느 정도로 할 것인가에 의해서도 Zn 물질의 확산의 빠르기를 조절할 수 있다(이 현상에 대해서는 "Dopant accumulation during substitional-interstitial diffusion in semiconductors", Applied Phys. Letter. Vol.70, p613(1997) 참조).
한편, P형 물질에서 Zn의 확산속도는 도핑이 증가함에 따라 증가하고 n형 물질에서는 확산속도가 크게 느려진다. 따라서, 확산조절층(20)으로 n형 InGaAs물질 또는 InGaAsP 물질을 소정 두께의 층으로 가드링 영역 상부에 형성하는 경우, 본접합 영역에서의 Zn 확산속도는 가드링 영역에서의 Zn 확산속도 보다 빠르게 되고 따라서 본접합 영역과 가드링 영역은 서로 확산 공정의 깊이가 다른 2개의 확산 프로파일을 형성하게 된다. 한편, 확산조절층(20)은 클래드층(12)과 동일한 물질로 구성하고 도핑 물질의 적절한 선택과 도핑량의 조절함으로써 본 발명에 의한 확산조절 기능을 수행할 수도 있다. 보다 바람직하게는 후속공정시 식각 선택도 등을 고려하여 확산조절층(20)은 클래드층(12)과 서로 상이한 물질로 구성하고 확산조절층(20)을 도핑처리함으로써 더욱 효과적인 확산속도의 조절이 가능하게 된다. 또한, 확산조절층(20)의 두께, 물질 구성 등에 의해서도 Zn 물질의 확산 정도는 달라지게 되고, 확산조절층(20)의 성막방법, 사용하는 확산공정, 확산공정시 사용하는 열처리 온도에 따라서도 Zn 물질의 확산 정도는 조절가능하다. 확산 공정은 보트 확산, As도핑 또는 P 도핑 스핀-온 확산, 및 In 도핑된 스핀-온 확산 방식을 이용할 수 있다.
도 2d 및 도 2e를 참조하면, 확산공정이 완료된 후, 확산조절층(20)의 패턴을 제거한다. 그 후, 본 접합면(11) 상부와 기판 (16) 하부에 각각 형성된 금속전극들(18,20)을 구비한다. 예를 들어 p-금속전극(18)과 질화실리콘 표면보호막(미 도시)을 형성한 다음, 뒷면을 래핑(lapping) 및 폴리싱(polishing)한 후 질화실리콘 무반사막(미도시)과 n-금속전극(19)을 형성하여 제작한다.
이하, 본 발명이 실제 구현가능한지 검토하기 위해 InP와 In0.53Ga0.47As 샘플을 준비하고 각각에 Zn 확산공정을 수행함으로써 확산 속도가 서로 상이함을 도시하는 그래프들을 소개한다.
도 3a 및 도 3b는 기판, LPE, MOVPE 방식에 의해 성장된 InP 에서의 Zn 확산 프로파일을 나타내는 그래프들이고, 도 4a 및 도 4b는 기판, LPE, MOVPE 방식에 의해 성장된 In0.53Ga0.47As에서 Zn의 확산 프로파일을 나타낸 그래프들이다.
상기 그래프들을 참조하면, InP 와 In0.53Ga0.47As의 성막방법, 확산방법에 의해서도 Zn의 확산 정도가 상이하지만 대체적으로 In0.53Ga0.47As에서의 Zn 확산이 InP 에서의 Zn 확산 보다 작게 일어남을 알 수 있다. 이와 같은 원리를 이용하여 아발란치 광검출기의 제조시 InP을 클래드층으로, In0.53Ga0.47As을 확산조절층으로 이용할 수 있다.
한편, 상기 그래프들이 도시된 샘플들을 제조한 구체적인 방식들을 상세히 소개하면 다음과 같다.
상기 샘플들은 LPE(Liquid Phase Epitaxy) 또는 MOVPE(Molecular Vapor Phase Epitaxy) 방식으로 적층하여 제작되었다. 두께는 3 내지 4 um이고 도핑을 하지 않아서 n형이고 도핑농도(Doping Concentration)는 5 X 1015 cm-3 정도이다. InP 기판(벌크)는 도핑 농도가 2 X 1015 cm-3 정도이다. 확산 공정을 수행하는 유형은 보트 확산, As도핑 또는 P 도핑 스핀-온 확산, 및 In 도핑된 스핀-온 확산 방식이다.
보트 확산 방식의 경우 Zn 확산은 밀페된 그라파이트 보트에서 진공 상태로 수행된다. 그라파이트 보트는 2개의 두꺼운 그라파이트 플레이트로 구성되는데, 하나의 그라파이트 플레이트는 웨이퍼를 위한 리세스와, 그 양쪽으로 Zn 소스가 탑재되는 2개의 깊은 리세스를 구비하는 그라파이트 플레이트이고, 이는 다른 그라파이트 플레이트에 의해 캡핑된다. 보트에는 웨이프와 Zn3P2 물질(Zn와 P 소스)를 탑재하고 그라파이트 보트는 진공 상태의 열 전극들 속에 고정된다. 그라파이트 보트는 그라파이트를 통해 전달되는 전류에 의해 발열되고, 열처리와 냉각을 주기적으로 가능하게 한다. 확산 온도는 560도, InGaAs는 600도를 사용하였다. 확산공정의 시간은 확산온도의 80% 를 시점과 종점으로 할 때 약 2분이었다.
스핀-온 확산의 경우는 Zn 확산이 약 0.3um의 스핀-온 SiO2 필름으로부터 일어난다. 스핀-온 용액은 주로 Silicic ester와 methylglycol을 솔벤트로 구성된다. 필름들은 ZnO(10mol%)를 포함하는데 이로부터 확산이 가능해진다. 반도체의 열적 디콤퍼지션(decomposition)을 방지하고 레지듀얼 P 또는 As의 영향을 조사할 목적으로 Arsenic 또는 phospheric acid를 스핀-온 용액에 첨가함으로써 V족 원소의 확산배리어가 형성된다. 확산 실험은 확산공정에서 In 농도의 영향을 평가하기 위해 In2O3-도핑된 스핀온 필름으로 수행하였다. 상온 또는 200도에서 건조한 후, 확산공정이 수행되었다. 확산공정은 웨이퍼를 흐르는 수소 분위기의 퍼니스 내에서 열처리하였다. 확산 온도는 InP, InGaAs 모두 600도를 사용하였고 확산시간은 2분이었다.
이상에서 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의해 정하여 져야만 할 것이다.
일반적인 아발란치 광검출기의 제조공정에서 불순물 확산 공정에서 2회의 확산공정으로 가드링영역과 본접합 영역을 형성하는 것에 비해 본 발명에 의하면, 1회의 확산 공정으로 가드링 영역과 본접합 영역을 형성할 수 있게 되어 공정이 간편하고 재현성을 확보할 수 있게 되어 신뢰성있는 소자의 제작이 가능해진다.
Claims (4)
- 아발란치 광검출기 제조 공정에서 이용되는 확산방법에 있어서,기판 상에 광흡수층과 클래드층을 구비하는 화합물 반도체 구조물을 준비하는 단계;상기 클래드층 상부에 본접합 영역을 개방하는 확산조절층의 패턴을 형성하는 단계;상기 전체 구조 상부에 확산물질층을 형성하되, 상기 본접합 영역과 가드링 영역 상부에 패턴이 잔류하도록 하는 단계; 및상기 본접합 영역과 상기 부유 가드링 영역에서의 확산 깊이가 서로 다르도록, 상기 확산물질층을 확산시키는 단계를 구비하되,상기 확산조절층은 n형 도핑되어 있고,상기 확산조절층은 상기 클래드층과 동일한 물질로 구성하고, 도핑 물질과 그 도핑량의 조절함으로써, 상기 확산물질층의 확산시 상기 확산조절층을 통과하는 경우는 확산 깊이가 작아지도록 하는 것을 특징으로 하는 아발란치 광검출기 제조공정에서 이용되는 확산방법.
- 제1 항에 있어서,상기 확산조절층 상부에 상기 확산 물질층을 형성할 때 상기 확산물질층의 가장자리 일부는 상기 확산조절층을 덮는 구조로 형성하는 아발란치 광검출기 제조공정에서 이용되는 확산방법.
- 삭제
- 아발란치 광검출기 제조 공정에서 이용되는 확산방법에 있어서,기판 상에 광흡수층과 클래드층을 구비하는 화합물 반도체 구조물을 준비하는 단계;상기 클래드층 상부에 본접합 영역을 개방하는 확산조절층의 패턴을 형성하는 단계;상기 전체 구조 상부에 확산물질층을 형성하되, 상기 본접합 영역과 가드링 영역 상부에 패턴이 잔류하도록 하는 단계; 및상기 본접합 영역과 상기 부유 가드링 영역에서의 확산 깊이가 서로 다르도록, 상기 확산물질층을 확산시키는 단계를 구비하고,상기 클래드층이 InP 물질로 이루어진 경우, 상기 확산조절층은 InGaAs 또는 InGaAsP 물질로 이루어 지고,상기 확산조절층은 n 도핑되어 있는 아발란치 광검출기 제조공정에서 이용되는 확산방법.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020050089249A KR100790020B1 (ko) | 2005-09-26 | 2005-09-26 | 아발란치 광검출기 제조 공정에서 이용되는 확산방법 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020050089249A KR100790020B1 (ko) | 2005-09-26 | 2005-09-26 | 아발란치 광검출기 제조 공정에서 이용되는 확산방법 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20070034747A KR20070034747A (ko) | 2007-03-29 |
| KR100790020B1 true KR100790020B1 (ko) | 2008-01-02 |
Family
ID=41343522
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020050089249A KR100790020B1 (ko) | 2005-09-26 | 2005-09-26 | 아발란치 광검출기 제조 공정에서 이용되는 확산방법 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR100790020B1 (ko) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5572083A (en) | 1978-11-27 | 1980-05-30 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | Semiconductor photo-detector |
| KR19980044005A (ko) * | 1996-12-05 | 1998-09-05 | 양승택 | 애벌런치 포토다이오드 및 그 제조방법 |
| KR20000024447A (ko) * | 2000-02-15 | 2000-05-06 | 주흥로 | 애벌란치형 광검출기 및 제작 방법 |
| KR20020001988A (ko) * | 2000-06-29 | 2002-01-09 | 윤종용 | 에벌란치 포토다이오드 제조방법 |
-
2005
- 2005-09-26 KR KR1020050089249A patent/KR100790020B1/ko not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5572083A (en) | 1978-11-27 | 1980-05-30 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | Semiconductor photo-detector |
| KR19980044005A (ko) * | 1996-12-05 | 1998-09-05 | 양승택 | 애벌런치 포토다이오드 및 그 제조방법 |
| KR20000024447A (ko) * | 2000-02-15 | 2000-05-06 | 주흥로 | 애벌란치형 광검출기 및 제작 방법 |
| KR20020001988A (ko) * | 2000-06-29 | 2002-01-09 | 윤종용 | 에벌란치 포토다이오드 제조방법 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR20070034747A (ko) | 2007-03-29 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7282428B2 (en) | Method for solid phase diffusion of zinc into an InP-based photodiode and an InP photodiode made with the method | |
| EP0053513B1 (en) | Avalanche photodiodes | |
| US4656494A (en) | Avalanche multiplication photodiode having a buried structure | |
| US8673664B2 (en) | Method of manufacturing photodiode with waveguide structure and photodiode | |
| JP2016129225A (ja) | 半導体受光装置、半導体受光素子 | |
| US8039282B2 (en) | Semiconductor optical device and method of fabricating the same | |
| US20100148216A1 (en) | Semiconductor light receiving element and method for manufacturing semiconductor light receiving element | |
| KR101695700B1 (ko) | 아발란치 포토다이오드의 제조방법 | |
| CN1922518A (zh) | 由单步金属有机化学气相沉积制造的掩埋式异质结构器件 | |
| US6967112B2 (en) | Three-dimensional quantum dot structure for infrared photodetection | |
| US10686093B2 (en) | Semiconductor light receiving element including si avalanche multiplication part and compound semiconductor light receiving layer | |
| KR100790020B1 (ko) | 아발란치 광검출기 제조 공정에서 이용되는 확산방법 | |
| KR100509355B1 (ko) | 포토 다이오드의 구조 및 제조 방법 | |
| CN103078009A (zh) | 基于免等离子工艺降低暗电流的光电探测器芯片制作方法 | |
| JPH09181349A (ja) | 半導体デバイスの製造方法 | |
| KR100837808B1 (ko) | 아발란치 광검출기의 제조방법 | |
| KR20040032026A (ko) | 애벌란치 포토다이오드 및 그 제조 방법 | |
| JP2009272543A (ja) | フォトダイオード | |
| JP2002299677A (ja) | 半導体受光素子 | |
| JPH0410233B2 (ko) | ||
| JP4518233B2 (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
| CN117543340A (zh) | 半导体激光器的外延结构及半导体激光器的制备方法 | |
| JPS59103385A (ja) | 半導体装置 | |
| Bubke et al. | Loss measurements in intermixed InGaAs/AlGaInAs multiple-quantum-well ridge waveguides | |
| JPH0992872A (ja) | 導波路型半導体受光器 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant | ||
| G170 | Publication of correction | ||
| LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |