JPH01503664A - 被覆層構造物 - 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】 被覆層構造物 この発明は、半導体装置に関し、特にブレーナビンダイオードを排除するもので はない。

光学受信機に組込まれるビンダイオードのような構造では、分離したｐｎ接合を もつことが必要である。前記ｐｎ接合は、ドーパントを含む層成長やその後につ づく拡散工程によって形成される。前記ｐｎ接合がウエノ＼上に完全に隣接した 層によって形成されるには、前記接合は通常メサを残すために回りの物質をエツ チング除去することによって分離される。この形式の構造でもたらされる問題は 、メサの露出側面がそれらの側面の電気的性質を変化させる傾向があること、前 記接合でリーク電流を上昇させることである。この変化は、雰囲気に曝される側 面で迅速に始まり、そしてその後の保護層の適用は保護層が雰囲気に接触される 前に適用できなければ前記問題を除去されない。

別の構造は、マスクの窓を通してウエノ＼中に亜鉛のようなドーパントの拡散に よってウエノ＼の特定の部分に形成されるｐｎ接合をもつブレーナダイオードで ある。この技術に関しては、前記ｐｎ接合自体は平面ではなく、ドーノくントの “ポケッピに限定される。しかしながら、電流リークは再び生じる傾向にあり、 この時前記接合のエツジの場所は拡散領域周辺の回りである前記ウニ／＼の上面 に現われる。前記リーク電流の大きさは、材料の表面リーク特性と半導体材料と 他の積層する層の境界の性質とに依存する。従って、それら（三元材料）の光学 吸収は比較的高いことから、その三元材料、特にＩｎＧａＡｓは少なくとも大き な部分の接合を含む半導体材料として選ばれる。光学受信機中のこの形態のダイ オードに用いられるＩｎＧａＡｓからの表面リークは、比較的高いが、四元材料 のような他の材料からのリークや特にインジウムリンからのリークはそれら材料 の大きなバンドギャップのために非常に低い。低リーク性質の他の材料で前記三 元材料の高い光学吸収を達成するために、被覆層が三元材料の成長後の位置に成 長される。この後にドーパントの拡散が三元材料中に前記被覆層を通して実行さ れる。

被覆層で発生する問題は、適切な電気的接触パッドを組立てることが困難である ことである。例えば、インジウムリンを用いた場合、チタニウム／金の接続パッ ドでは満足するオーミックコンタクトを取れない。亜鉛／金合金のような他の材 料は、既に用いられていたが、これらは他の材料上へのチタニウム／金の接続の ように同様な信頼性を示さず、例えば前記亜鉛は常時電気的に活性ではなく、そ して前記金はインジウムリンを通して拡散し、半導体材料を汚染させる傾向があ る。

本発明は、被覆ブレーナダイオード上に信頼性の高い接続を確立するのになされ る。

本発明によれば、活性層及びこの上を覆う被覆層と、少なくとも前記活性層部分 の中に位置し、なおかつ前記被覆層が被覆される前記活性層表面に入り込む不純 物添加された領域からなる接合と、前記選択的に不純物添加された領域内での前 記活性層の表面部分を露出させるための前記被覆層の窓と、少なくとも前記窓に よって露出された活性層部分上に堆積される電気的接続層とからなる接合装置が 提供される。

好ましくは前記電気的接続層は、チタニウムを第１層とするチタニウム金の二層 からなる。これは、海水の連結部中のように使用が困難な場所に適用するがゆえ に、最も信頼性の高い技術を有効に利用することが重要であり、このため装置へ の電気的接続としてチタニウム／全接続パッドが選ばれる。

これらの接続パッドのうち、第１層のチタニウムは前記装置への良好な接続に供 するためになされ、金はその電気導電性及び低抵抗性のために取付けられる配線 の層として選ばれる。

更に、この発明によれば活性層及びこの上を覆う被覆層を形成する工程、接合を 形成するために前記活性層中の少なくとも特定部分に位置する領域に選択的に不 純物を添加する工程、前記活性層中の選択的に不純物添加された領域の部分であ って前記領域の境界内に完全に位置する部分を露出させるために前記被覆層に窓 を作る工程、少なくとも露出した選択的に不純物が添加された領域部分上に電気 的接続層を堆積する工程からなる接合装置を組立てる方法が提供される。

図面の簡単な説明 具体化した本発明を添附した図面について例証して説明する。その図面において 、第１図は９ンダイオードにおける層構造の断面を示し、第２図は好ましい製作 工程を示し、第３図は好ましい具体化した完成装置を示し、第４図はオーバーエ ツチングされた製作工程を示し、第５図は別の好ましい製作工程を示し、第６図 は第５図の製作工程を含む方法により製造された好ましい完成装置を示し、第７ 図は他の選ばれた製作工程を示す。（細かい平行線の陰影は明快にするために省 略した。） 第１図は、光学受信機への使用に適した形態のピンダイオードにおける層構造を 示し、その層構造は信頼性、低抵抗性の接続がなされる必要がある。

基本的に前記ダイオードは、入射光がキャリア対を発生する箇所内にある活性層 からなり、前記キャリア対は活性領域内に形成されたｐｎ接合の範囲で分離され 、そして光キャリアは光学信号に対応して生じる。前記活性層は、基板上に支持 され、かつ上面６覆層を有する。電流の生成は、前記基板及び前記被覆層経由の 前記活性層に対する電気的接続手段（第１図中に示さず）を通して検出される。

前記活性層への電気的接続は、誘電（絶縁）層５の窓を通して作り出され、その 絶縁層はまたダイオードのｐｎ接合を形成する際のマスクとして作用する。

光は、前記基板もしくは基板が搭載された装置か上面入口による上部のいずれか から装置に入射される。入射光を前記活性層に到達できるようにするには、光が 進行して通過する外層は透明である必要があり、例えばその外層は入射光のエネ ルギーより大きなバンドギャップを有する。

特に提示された第１図の構造を参照すると、基板ｌは約２　Ｘｌｏ”ＣＭ−’の レベルで錫が添加されたｎ型インジウムリンからなり、そしてインジウムリンか らなる名目的にアンドープバッファ層２が次に続き、そのバッファ層２は約１０ ”ｉ−’のキャリア濃度に上げられた不純物を有する。

キャリア発生のための活性層を構成する三番目の層３は、ＩｎＧａＡｓのような 三元材料であり、そのＩｎＧａＡｓは名目的にアンドープであるが、裏面の不純 物によって約１０”ｎ−’のレベルのｎ型とされ、そして名目的にアンドープイ ンジウムリンからなる被覆煽勉（次に続き、その被覆層は通常少なくともｔｏ１ ５ｉ″″３のレベルのｎ型である。これらの層は、全て金属有機気相エピタキシ ャル法によって成長される。

前記被覆層の形成後、絶縁マスク層５はその表面に設けられ、窓６は写真蝕刻法 のような一般的な手法により形成される。ウェハ上に各装置を分離する多くの窓 が形成される。前記マスク層は、好ましくは窒化ケイ素であるが、ガラスや二酸 化ケイ素を含む他の絶縁材料を用いてもよい。そして、ｐ種領域７は亜鉛拡散に よって前記各層３．４中に形成される。前記インジウムリン層表面において、そ のキャリア濃度はｔｏ”ｃｌｌ−’オーダのｐ型である。前記三元材料中におい て、キャリア濃度はより高＜シてもよいが、キャリア濃度は拡散境界の方に向か って低減され、その拡散境界は１０”ｃ１！１−’のｎ型に転じる。

亜鉛拡散のための多様な方法は、使用されている封管法、半開管拡散、又はスピ ンオングラスペーストとして知られており、他の子細はここでは提示しない。

第２図を参照すると、塩酸とリン酸のに３混合物のように精選したエッチャント は前記窓Ｂの内の前記インジウムリンを除去するのに用いられる。

前記マスク層５での窓６を用いての前記エツチング工程の結果は、パッシベーシ ョン層５の窓に一致する前記インジウムリン層４に窓１１を作り出す。これによ って、２つの窓６．１１の境界は一致するか、もしくは前記パッシベーション層 ５の窓６が前記インジウムリン層４の窓１１に対して基本的に一定幅をもつ張り 出したへりを現わすかいずれかである。

第３図を参照すると、三元層は一旦前記選択的なエッチャントにより露出され、 チタニウム層１０が堆積され、そして前記窓６の領域を覆って選択的にエツチン グすることにより第１層がチタニウムのチタニウム／金の接続に供される。この 工程後、前記マスク層５の役目は絶縁層としてであり、この絶縁層はダイオード に用いる時の前記活性層３から流れ出す電流を制御する作用をなす。

しかしながら、前記インジウムリン被覆層４を除去するためと窓１１を作り出す ために用いられるエッチャントは、前記三元材料上で停止するか、もしくは示差 的に低い速度で進むべきで、前記インジウムリンに向かっての過度なアンダーカ ットエツチングや、ましてや三元活性層３中の接合を通り過ぎるのを許容しない 手段を講じるべきである。前記危険は、前記インジウムリンが実質的に垂直面に 沿ってエツチングされ、ところが一方前記インジウムリン中の接合の輪郭が実質 的に半球状であるという理由から過大視される。第４図は、三元層中の接合の露 出を導くオーバーエツチングの結果を略図的に示している。

第５図を参照すると、前記インジウムリン被覆層４のオーバーエツチングに関連 する前記危険を低減するために、より小さな窓９を供した第２のマスク８が選択 的に用いてもよい。

この第２のマスク８は、ｐ種領域７が形成された後の段階で前記第１のマスク層 ５上に設けてもよい。続いて、前記第２のマスク８のより小さな窓９を通して前 記インジウムリン層４をエツチングし、そしてこのエツチングは前記接合に過度 に接近することなく前記インジウムリン層４のオーバーエッチに対する大きな余 裕をもたらすことが想像される。前記第２のマスク８は、装置のパッシベーショ ンの改善に同様に供される。

第６図を参照すると、チタニウム層１０の堆積は第３図に示した構成に対して二 重絶縁マスク層５．８を有する代替構成となる。

前記チタニウム層ＩＯは、第３図に示したように堆積され、前記絶縁マスク層又 は層５での窓の周囲内で選択的にエツチングするか、もしくは代わりにチタニウ ム層は第６図に示したように前記窓の縁に重ねてもよい。これらは、その構成が １つのマスク層だけか、もしくは２つのマスク層５．８かであるかによって択一 的に適用される。

前記インジウムリン層を通して亜鉛ドーパントを拡散する代わりに、前記インジ ウムリン層は拡散させる前にマスク層５の窓を通して除去される。第２の絶縁マ スク層を用いない場合、後者の手法は第７図に示すような構成に供する。

亜鉛の使用の代わりにカドミウムのような他のドーパントを用いてもよい。

前記被覆層は、必ずしもインジウムリンである必要はない。

例えば、ウェハの層が液相エピタキシャル法で成長されるならば前記被覆層はメ ルトバック問題からインジウムリンで形成できない。この場合、四元被覆層（Ｉ ｎ　Ｇａ　Ａｓ　Ｐ）を成長してもよい。しかし、四元材料はインジウムリンよ り狭いバンドギャップを有し、それゆえその低い透明性は光の入りが前記四元層 を経由した場合に検出波長を制限する。拡散前後の前記四元層の除去は、前記イ ンジウムリンでの適切なエッチャントを用いた除去と類似した方法でなし遂げら れる。

前記活性層内に選択的に不純物を添加した領域の形成は、拡散法とは別の手法、 例えばイオン注入や選択領域成長法を用いても実現し得る。同様に、パッシベー ション層の窓は、湿式エツチングプロセスとは別の手法、例えばリアクティブイ オンエツチングやイオンビームミリングによって形成される。選択的な成長法は 、成長中に前記窓を形成するのに使用されてもよい。

ｌａｗ＋＋’ｗ＋ｔｍｅｌＡ＃Ｎ’ａｍｍ’ａ、ＰＣＴ／ＧＢ　８ｇ１００１０ ０

Claims (20)

【特許請求の範囲】
1. １．活性層及びこの上を覆う被覆層と、少なくとも前記活性層に位置し、なおか つ前記被覆層に入込む選択的に不純物添加された部分の境界からなる接合と、前 記選択的に不純物添加された部分の境界内の前記活性層の表面部分を露出させる ための前記被覆層の窓と、少なくとも前記窓によって露出された活性層部分上に 堆積される電気的接続層とからなる半導体接合装置。
2. ２．特許請求の範囲第１又は第２による接合装置において、前記選択的に不純物 が添加された部分が三元ｎ型活性層中の拡散ｐ領域からなる。
3. ３．特許請求の範囲第１、第２いずれかによる接合装置において、前記ドーパン トが亜鉛である。
4. ４．特許請求の範囲第１、第２いずれかによる接合装置において、前記ドーパン トがカドミウムである。
5. ５．前述の特許請求の範囲による接合装置において、前記被覆層はインジウムリ ンからなる。
6. ６．前述の特許請求の範囲による接合装置において、前記活性層はＩｎＧａＡｓ からなる。
7. ７．前述の特許請求の範囲による接合装置において、前記接続層はチタニウムか らなる。
8. ８．前述の特許請求の範囲による接合装置において、更に前記被覆層を覆う絶縁 層からなり、かつ絶縁層は前記被覆層の窓より大きくなく、それと一致して通じ る窓を有する。
9. ９．特許請求の範囲第８による接合装置において、更に第１の絶縁層を覆う第２ の絶縁層からなり、かつ第２の絶縁層には前記第１の絶縁層の窓より小さく、そ れと一致して通じる窓を有する。
10. １０．活性層及びこの上を覆う被覆層を形成する工程、接合を形成するために前 記活性層中に位置し、なおかつ前記被覆層に入り込む部分に選択的に不純物を添 加する工程、前記選択的に不純物添加された活性層のみの表面部分を露出させる ために前記被覆層に窓を作る工程、少なくとも露出した部分上に電気的接続層を 堆積する工程からなる半導体接合装置を製作する方法。
11. １１．特許請求の範囲第１０による方法において、前記活性層は前記窓が前記被 覆層に形成される前に選択的に不純物が添加される。
12. １２．特許請求の範囲第１０による方法において、前記活性層は前記窓が前記被 覆層に形成される後に選択的に不純物が添加される。
13. １３．特許請求の範囲第１０から第１２のいずれかによる方法において、前記選 択的な不純物添加は装置表面上のマスクを通しての拡散ドーパントによりなされ る。
14. １４．特許請求の範囲第１０から第１３のいずれかによる方法において、前記窓 はエッチングにより形成される。
15. １５．特許請求の範囲第１０による方法において、マスクが被覆層を覆って形成 され、窓が前記活性層に至るまで前記マスクを通して前記被覆層をエッチングす ることによって形成され、ひきつづいてドーパントが露出した活性層に拡散され る。
16. １６．特許請求の範囲第１０による方法において、窓を有する第１のマスクが前 記被覆層を覆って形成され、ドーパントが前記窓を通して前記被覆層及び前記活 性層に拡散され、第２のマスクがそれから前記第１のマスク及び前記露出した被 覆層の表面を覆って形成され、前記第２のマスクは前記第１のマスクの窓の境界 内に完全に形成されるより小さな窓を有し、前記被覆層の窓はそれからより小さ な窓を通してのエッチングにより形成される。
17. １７．特許請求の範囲第１０から第１６のいずれかによる方法において、接合装 置は特許請求の範囲第１から第９による接合装置からなる。
18. １８．基本的にこの中に関連して述べられ、かつ添附した図面に例証されたのと 同様な方法。
19. １９．特許請求の範囲第１０から第１６のいずれかにより製造されれた装置。
20. ２０．基本的に添附した図面の第１図、第２図、第３図、第４図、第５図、第６ 図又は第７図に関連して上に述べたのと同様な装置。