JPH0215680A - 半導体受光装置 - Google Patents
半導体受光装置Info
- Publication number
- JPH0215680A JPH0215680A JP63165006A JP16500688A JPH0215680A JP H0215680 A JPH0215680 A JP H0215680A JP 63165006 A JP63165006 A JP 63165006A JP 16500688 A JP16500688 A JP 16500688A JP H0215680 A JPH0215680 A JP H0215680A
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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。
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〕
本発明は半導体受光装置に係り、特にメサ型構造のアバ
ランシェ・ホトダイオード（以下ＡＰＤと略記する）お
よびｐｉｎホトダイオードの構造とその製造方法に係る
。
ランシェ・ホトダイオード（以下ＡＰＤと略記する）お
よびｐｉｎホトダイオードの構造とその製造方法に係る
。
以下、ＩｎＰ系の受光素子を例にして説明する。
ＡＰＤにおいては、主接合端部のカバーが重要な課題で
ある。プレーナ型ＡＰＤでは、ガードリング接合を形成
して、主接合湾曲部をカバーしている。しかし、ガード
リング接合の深さ制御は非常に難しい。すなわち、ガー
ドリング接合深さと主接合深さの相対位置および光吸収
層との距離の微妙な差異がＡＰＤ特性の上では大きな差
となるためであり、エピタキシャル層の厚みバラツキを
考慮すると、制御は非常に困難である。この点、メサ型
構造のＡＰＤ主接合湾曲部がないため、ガードリング接
合は不要となる利点を持つ。
ある。プレーナ型ＡＰＤでは、ガードリング接合を形成
して、主接合湾曲部をカバーしている。しかし、ガード
リング接合の深さ制御は非常に難しい。すなわち、ガー
ドリング接合深さと主接合深さの相対位置および光吸収
層との距離の微妙な差異がＡＰＤ特性の上では大きな差
となるためであり、エピタキシャル層の厚みバラツキを
考慮すると、制御は非常に困難である。この点、メサ型
構造のＡＰＤ主接合湾曲部がないため、ガードリング接
合は不要となる利点を持つ。
例えば、エレクトロニクスレターズ
（ＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣ３ＬＥＴＴＥＲ５）第２９，９
月、１９８３年第１９巻第２０号第８１８〜８２０頁の
従来構造を第２図に示す。同図において、１１はｐ型Ｉ
ｎＰ基板、１２はｐ型ＩｎＰ層、１３はｎ型ＩｎＰ層、
１４はｎ型Ｉ ｎ Ｇ ａ Ａ ｓ Ｐ層、１５はｎ型
Ｉ ｎ Ｇ ａ Ａ ｓ層（光吸収層）、１６はｐ電極
。
月、１９８３年第１９巻第２０号第８１８〜８２０頁の
従来構造を第２図に示す。同図において、１１はｐ型Ｉ
ｎＰ基板、１２はｐ型ＩｎＰ層、１３はｎ型ＩｎＰ層、
１４はｎ型Ｉ ｎ Ｇ ａ Ａ ｓ Ｐ層、１５はｎ型
Ｉ ｎ Ｇ ａ Ａ ｓ層（光吸収層）、１６はｐ電極
。
１７はｎ電極であり、１８はｐｎ接合である。しかし、
メサ型構造は同図からもわかるように。
メサ型構造は同図からもわかるように。
ｐｎ接合１８および光吸収層１５の端部がメサ側面に露
出してしまい、その保護が難しく５表面リーク電流の低
減および信頼性の面で劣るという欠点を持つ。
出してしまい、その保護が難しく５表面リーク電流の低
減および信頼性の面で劣るという欠点を持つ。
また、メサ型構造はｐｉｎホトダイオード（以下ｐｉｎ
ＰＤと略記）でも検討されている０例えば第３図に示す
従来例はエレクトロニクスレターズ（ＨＬＥＣＴＲＯＮ
ＩＣ５ＬＥＴＴｆ！Ｒ３）第９，５月、１９８５年第２
１巻、第１０号、第４４１〜４４２頁の構造である。同
図において、２１はｎ型ＩｎＰ基板、２２はｎ型ＩｎＰ
層、２３はｎ型Ｉ ｎ Ｇ ａ Ａ ｓ層（光吸収層）
、２４はｐ型Ｉ ｎ Ｇ ａ Ａ ｓ層、２５はｐ型Ｉ
ｎＰ層、２６はｐ電極であり、２７はｐｎ接合である０
本例でもｐｎ接合２７および光吸収層２３の端部はメサ
側面に露出しており、第２図の従来例と同様の欠点を有
している。
ＰＤと略記）でも検討されている０例えば第３図に示す
従来例はエレクトロニクスレターズ（ＨＬＥＣＴＲＯＮ
ＩＣ５ＬＥＴＴｆ！Ｒ３）第９，５月、１９８５年第２
１巻、第１０号、第４４１〜４４２頁の構造である。同
図において、２１はｎ型ＩｎＰ基板、２２はｎ型ＩｎＰ
層、２３はｎ型Ｉ ｎ Ｇ ａ Ａ ｓ層（光吸収層）
、２４はｐ型Ｉ ｎ Ｇ ａ Ａ ｓ層、２５はｐ型Ｉ
ｎＰ層、２６はｐ電極であり、２７はｐｎ接合である０
本例でもｐｎ接合２７および光吸収層２３の端部はメサ
側面に露出しており、第２図の従来例と同様の欠点を有
している。
メサ型構造受光素子における上記従来技術は、メサ側面
に露出したｐｎ接合端および光吸収層端の保護に関して
配慮がされておらず、表面リーク電流の低減および信頼
性の点で問題が残されていた。
に露出したｐｎ接合端および光吸収層端の保護に関して
配慮がされておらず、表面リーク電流の低減および信頼
性の点で問題が残されていた。
本発明の目的はメサ型構造における上記欠点を解消する
ことにある。
ことにある。
尚、メサ側面にＳｉＮ膜を被着した例（例えば。
昭和５８年度電子通信学会半導体・材料部門全国大会予
稿３１４）もあるが、信頼性の点で不十分と考えられる
。
稿３１４）もあるが、信頼性の点で不十分と考えられる
。
上記目的を達成するための手段をＡＰＤを例に第１図を
用いて説明する。第１図において、１はｎ型ＩｎＰ基板
、２はｎ型ＩｎＧａＡｓ光吸収層。
用いて説明する。第１図において、１はｎ型ＩｎＰ基板
、２はｎ型ＩｎＧａＡｓ光吸収層。
３はｎ型ＩｎＰ増倍層、４はｐ型ＩｎＰ層で、５はｐｎ
接合である。６は不活性不純物導入によって、上記１〜
５を半絶縁物化した領域、７は絶縁膜、８はｐ電極、９
はｎ電極である１本発明の目的は、メサ側面の保護を、
不活性不純物を導入して半絶縁物化した半導体領域６で
行なうことによって達成される。
接合である。６は不活性不純物導入によって、上記１〜
５を半絶縁物化した領域、７は絶縁膜、８はｐ電極、９
はｎ電極である１本発明の目的は、メサ側面の保護を、
不活性不純物を導入して半絶縁物化した半導体領域６で
行なうことによって達成される。
メサ側面を、不活性不純物を導入して半絶縁物化するこ
とにより、ｐｎ接合５および光吸収層２の端面が半導体
結晶端に露出しなくなることにより、表面リーク電流が
おさえられ、かつ信頼性が良いＡＰＤを作製することが
できる。
とにより、ｐｎ接合５および光吸収層２の端面が半導体
結晶端に露出しなくなることにより、表面リーク電流が
おさえられ、かつ信頼性が良いＡＰＤを作製することが
できる。
本発明の作用は、上記のごとく、連続した結晶内部にｐ
ｎ接合端と光吸収層端を閉じこめることにあり、メサ側
面に絶縁膜を被着する方法、メサ部を半絶縁性半導体結
晶で埋め込む方法等とは本質的に異なる。すなわち、メ
サ側面に絶縁膜を被着あるいは埋め込む方式においては
、メサ側面と被着物あるいは埋め込み層との界面は活き
ており、本発明以外の方法ではこの界面の汚染またた活
性不純物の導入が生じやすいためである。
ｎ接合端と光吸収層端を閉じこめることにあり、メサ側
面に絶縁膜を被着する方法、メサ部を半絶縁性半導体結
晶で埋め込む方法等とは本質的に異なる。すなわち、メ
サ側面に絶縁膜を被着あるいは埋め込む方式においては
、メサ側面と被着物あるいは埋め込み層との界面は活き
ており、本発明以外の方法ではこの界面の汚染またた活
性不純物の導入が生じやすいためである。
実施例１
第４図を用いて説明する。ｎ型ＩｎＰ基板３１（Ｓドー
プｔ ｎ ＝ Ｉ Ｘ １０１ｇ（１ｍ−８）上に、ｎ
型ＩｎＰバッファー層３２（アンドープ、０．５ｐｍ）
、ｎ型ＩｎＧａＡｓ光吸収層３３（アンドープ、２μｍ
）、ｎ型ＩｎＧａＡｓＰ障壁緩和層３４（アンドープ、
Ｑ、２μｍ）ｍ ｎ型ＩｎＰ電界緩和層３５（Ｓｉドー
プ、ｎ＝２Ｘ１０”ｍ″″８１．２μｍ）、ｎ型ＩｎＰ
層（アンドープ、２．６μｍ）をＭＯＣＶＤ法を用いて
連続成長した。アンドープ層のキャリア濃度は１〜５Ｘ
１０１Ｂａｍ−８であった。この後、深さ２μｍのＺｎ
拡散によって、最上層のＩｎＰ層をｎ型１ｎＰ増倍層３
６（アンドープ、０．６μｍ ）とｐ型ＩｎＰ層３７（
Ｚｎ拡散、２μｍ）とにし、ｐｎ接合３８を形成した。
プｔ ｎ ＝ Ｉ Ｘ １０１ｇ（１ｍ−８）上に、ｎ
型ＩｎＰバッファー層３２（アンドープ、０．５ｐｍ）
、ｎ型ＩｎＧａＡｓ光吸収層３３（アンドープ、２μｍ
）、ｎ型ＩｎＧａＡｓＰ障壁緩和層３４（アンドープ、
Ｑ、２μｍ）ｍ ｎ型ＩｎＰ電界緩和層３５（Ｓｉドー
プ、ｎ＝２Ｘ１０”ｍ″″８１．２μｍ）、ｎ型ＩｎＰ
層（アンドープ、２．６μｍ）をＭＯＣＶＤ法を用いて
連続成長した。アンドープ層のキャリア濃度は１〜５Ｘ
１０１Ｂａｍ−８であった。この後、深さ２μｍのＺｎ
拡散によって、最上層のＩｎＰ層をｎ型１ｎＰ増倍層３
６（アンドープ、０．６μｍ ）とｐ型ＩｎＰ層３７（
Ｚｎ拡散、２μｍ）とにし、ｐｎ接合３８を形成した。
メサ側面に保護膜３９を形成した後、酸素をイオン打込
によって導入して半絶縁物領域４０を形成した。７００
℃、１分のアニールを行なった後、ｐ電極４１．ｎ電極
４２を形成してＡＰＤとした。本素子の特性を測定した
ところ、逆方向降伏電圧ＶＢは約８０Ｖ、逆バイアス電
圧１０Ｖにおける暗電流は１ｎＡ以下、０．９Ｖａにお
ける暗電流は約２０ｎＡ、最大増倍率約４０と良好な特
性を得た。また信頼性においても、０．９Ｖａでの逆バ
イアス通電テストにおいて、１０００時間経過後も劣化
が見られなかった。
によって導入して半絶縁物領域４０を形成した。７００
℃、１分のアニールを行なった後、ｐ電極４１．ｎ電極
４２を形成してＡＰＤとした。本素子の特性を測定した
ところ、逆方向降伏電圧ＶＢは約８０Ｖ、逆バイアス電
圧１０Ｖにおける暗電流は１ｎＡ以下、０．９Ｖａにお
ける暗電流は約２０ｎＡ、最大増倍率約４０と良好な特
性を得た。また信頼性においても、０．９Ｖａでの逆バ
イアス通電テストにおいて、１０００時間経過後も劣化
が見られなかった。
実施例２
第５図を用いて説明する１本実施例はｐ電極４１をパタ
ーン電極とし、ｎ電極４２を全面電極として表面光入射
型にした点を除き、実施例１と同じである。特性面でも
、実施例１とほぼ同等の性能が得られた。
ーン電極とし、ｎ電極４２を全面電極として表面光入射
型にした点を除き、実施例１と同じである。特性面でも
、実施例１とほぼ同等の性能が得られた。
本発明によれば、メサ側面を不活性不純物の導入によっ
て半絶縁物化することにより、従来メサ型受光素子で問
題とされていた、暗電流の低減および信頼性の向上が得
られる。したがって、良好な特性の受光素子を再現性良
く得られることから、産業上多大な効果がある。
て半絶縁物化することにより、従来メサ型受光素子で問
題とされていた、暗電流の低減および信頼性の向上が得
られる。したがって、良好な特性の受光素子を再現性良
く得られることから、産業上多大な効果がある。
本発明はＡＰＤを例にとって説明してきたが、例えばｐ
ｉｎホトダイオード等、ｐｎ接合を有するメサ型の受光
装置において共通して効果が発揮されることは明らかで
ある。また、材料においても、ＩｎＰ系を例に実施例を
説明したが１例えばＧａＡｓ系等においても材料に特定
されることな〈実施例と同様の効果が得られることも明
らかである。
ｉｎホトダイオード等、ｐｎ接合を有するメサ型の受光
装置において共通して効果が発揮されることは明らかで
ある。また、材料においても、ＩｎＰ系を例に実施例を
説明したが１例えばＧａＡｓ系等においても材料に特定
されることな〈実施例と同様の効果が得られることも明
らかである。
第１図は本発明の基本概念を示すＡＰＤの縦断面図、第
２図は従来のＡＰＤを示す縦断面図、第３図は従来のｐ
ｉｎＰＤを示す縦断面図、第４図はおよび第５図は本発
明の実施例を示す縦断面図である。尚、図面を兄やすく
するため、ハツチングは不活性不純物を注入して半絶縁
物化した領域のみとした。 １．３１−ｎ型ＩｎＰ基板、２，３３−ｎ型Ｉ ｎＧａ
Ａｓ光吸収層、３．３５−ｎ型ＩｎＰ増倍層、４．３７
−Ｐ型ＩｎＰ層、５．３８−ｐｎ接合、６，４２・・・
半絶縁物化した領域、７．３９・・・絶縁膜。 壽１呂 茅ス図 茅夕図
２図は従来のＡＰＤを示す縦断面図、第３図は従来のｐ
ｉｎＰＤを示す縦断面図、第４図はおよび第５図は本発
明の実施例を示す縦断面図である。尚、図面を兄やすく
するため、ハツチングは不活性不純物を注入して半絶縁
物化した領域のみとした。 １．３１−ｎ型ＩｎＰ基板、２，３３−ｎ型Ｉ ｎＧａ
Ａｓ光吸収層、３．３５−ｎ型ＩｎＰ増倍層、４．３７
−Ｐ型ＩｎＰ層、５．３８−ｐｎ接合、６，４２・・・
半絶縁物化した領域、７．３９・・・絶縁膜。 壽１呂 茅ス図 茅夕図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、ｐｎ接合を有するメサ型半導体受光素子を含む半導
体受光装置において、メサ側面の少なくともｐｎ接合端
を含む一部または全部の領域を、不活性不純物導入によ
つて絶縁物化または半絶縁物化したことを特徴とする半
導体受光装置。 ２、プロトンまたは酸素のイオン打込を用いて請求項第
１項記載の半導体受光装置の不活性不純物導入層を形成
することを特徴とする半導体受光装置の製造方法。 ３、メサ側面に絶縁物保護膜を形成した後、その絶縁物
保護膜を通してメサ側面に不活性不純物を導入すること
を特徴とする請求項第２項記載の半導体受光装置の製造
方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63165006A JP2633912B2 (ja) | 1988-07-04 | 1988-07-04 | 半導体受光装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63165006A JP2633912B2 (ja) | 1988-07-04 | 1988-07-04 | 半導体受光装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0215680A true JPH0215680A (ja) | 1990-01-19 |
| JP2633912B2 JP2633912B2 (ja) | 1997-07-23 |
Family
ID=15804051
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63165006A Expired - Lifetime JP2633912B2 (ja) | 1988-07-04 | 1988-07-04 | 半導体受光装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2633912B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06232442A (ja) * | 1993-02-04 | 1994-08-19 | Nec Corp | 半導体受光素子 |
| JPH09213988A (ja) * | 1995-02-02 | 1997-08-15 | Sumitomo Electric Ind Ltd | ｐｉｎ型受光素子、光電変換回路及び光電変換モジュール |
| RU2627146C1 (ru) * | 2016-10-04 | 2017-08-03 | Акционерное общество "НПО "Орион" | Мезаструктурный фотодиод на основе гетероэпитаксиальной структуры InGaAs/AlInAs/InP |
-
1988
- 1988-07-04 JP JP63165006A patent/JP2633912B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06232442A (ja) * | 1993-02-04 | 1994-08-19 | Nec Corp | 半導体受光素子 |
| JPH09213988A (ja) * | 1995-02-02 | 1997-08-15 | Sumitomo Electric Ind Ltd | ｐｉｎ型受光素子、光電変換回路及び光電変換モジュール |
| RU2627146C1 (ru) * | 2016-10-04 | 2017-08-03 | Акционерное общество "НПО "Орион" | Мезаструктурный фотодиод на основе гетероэпитаксиальной структуры InGaAs/AlInAs/InP |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2633912B2 (ja) | 1997-07-23 |
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