JPH02239674A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
半導体装置の製造方法Info
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- JPH02239674A JPH02239674A JP1061544A JP6154489A JPH02239674A JP H02239674 A JPH02239674 A JP H02239674A JP 1061544 A JP1061544 A JP 1061544A JP 6154489 A JP6154489 A JP 6154489A JP H02239674 A JPH02239674 A JP H02239674A
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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】
[概要]
半導体装置の製造方法に係り、特に2個のフォトダイオ
ードが接続されたツイン型フォトダイオードに関し、 ツイン型フォトダイオードにおけるリーク電流の発生を
防止し、素子特性を向上させ、信頼性を向上させて、光
受信器としての性能を向上させることができる半導体装
置を提供することを目的とし、 半絶縁性基板と、前記半絶縁性基板表面に設けられたP
型領域と、前記P型領域上に形成され、N型層が前記P
型領域に接している第1のPINフォトダイオードと、
前記半絶縁性基板上に形成され、N型層が前記半絶縁性
基板に接している第2のPINフォトダイオードと、前
記第1のPINフォトダイオードのP型層と前記第2の
PINフォトダイオードのN型層とを接続する配線層と
を有するように構成する. また、P型基板と、前記P型基板上に形成され、N型層
が前記P型基板に接している第1のPINフォトダイオ
ードと、前記P型基板上に形成され、N型層が前記P型
基板に接している第2のPINフォトダイオードと、前
記第1のPINフォトダイオードのP型層と前記第2の
PINフォトダイオードのN型層とを接続する配線層と
を有するように構成する. [産業上の利用分野] 本発明は半導体装置に係り、特に2個のフォトダイオー
ドが直列に接続されたツイン型フォトダイオードに関す
る. [従来の技術] ツイン型フォトダイオードは、低雑音で長距離通信に適
する新たな高通信方式として期待されているコヒーレン
ト光通信用の光受信器として用いられる.例えば、第6
図に示されるように、直列に接続された2つのPINフ
ォトダイオード66.68に逆方向バイアスを印加し、
その2つのPINフォトダイオード66.68の接続点
から出力を取り出してアンプ70により増幅する、いわ
ゆるデュアル・バランスド・オプティカル・レシーバ(
Dual Balanced Oputical Re
ciever )を構成する.そして光ファイバ72か
ら送られてくる信号光P INとこの信号光PINの周
波数に近い周波数を持つ局発光PLOとを方向性結合器
74によって結合し、その結合した光をそれぞれ2つの
PINフォトダイオード66.68に入射して、出力か
らビート信号を取り出し、アンプ70に入力する.この
ようなヘテロダイン方式のコヒーレント光通信において
、2つのPINフォトダイオード66.68からなるツ
イン型フォトダイオードは局発光PLOの強度雑音の影
響を取り除くことができ、高感度の光受信が実現される
. このようなツイン型フォトダイオードは、2つのPIN
フォトダイオード66.68間のバランスが受信器の性
能に効いてくるため、その形状および特性ができるだけ
同一であることが望ましく、同一基板上の近接した場所
に形成される.このようにモノリシックに集積した従来
のツイン型フォトダイオードを第7図に示す.SI《半
絶縁性》基板76上に2つのPINダイオード66、6
8が隣接してメサ型に形成されている.これらのPIN
ダイオード66、68は、それぞれP型層78,80、
■型層82.84、およびN型層86.88を有してい
れる.そしてP型層78.80側面周囲はそれぞれN型
層90.92によって取り巻かれており、N型層86,
88はそれぞれSI基板76に接している.また、これ
らP型層78.80、■型層82,84、およびN型層
86.88のメサ表面および2つのPINダイオード6
6、68に挟まれたSI基板76表面はパッシベーショ
ン膜94によって覆われている.またP型層78.80
上およびN型層86.88上には、それぞれPコンタク
ト電極96.98およびNコンタクト電極100,10
2が形成され、一方のPINダイオード66のPコンタ
クト電極96と他方のPINダイオード68のNコンタ
クト電極102とは、バッシベーションfli94上に
配線された金属配線層104によって接続されている. [発明が解決しようとする課題〕 しかしながら、上記従来のツイン型フォトダイオードは
、SI基板76中の欠陥等によるリーク経路およびバッ
シベーションM94との界面における準位や表面反転層
の発生によるSI基板76表面のリーク経路を有してい
る. このため一方のPINダイオード66のNコンタクト電
極100と他方のPINダイオード68のPコンタクト
t[!98との間に逆バイアスを印加すると、上記従来
のツイン型フォトダイオードの等価回路を示す第8図か
ら明らかなように、方のPINダイオード66のNコン
タクト′rISf!100からSI基板76中のあるい
はSI基板76表面のリーク経路を通ってPINダイオ
ード68のNコンタクトt[il02すなわち出力端子
106に、破線で表したリーク電流ILが流れる.なお
、このリーク経路の抵抗Rは、SI基板76中あるいは
SI基板76表面のリーク経路の抵抗である。
ードが接続されたツイン型フォトダイオードに関し、 ツイン型フォトダイオードにおけるリーク電流の発生を
防止し、素子特性を向上させ、信頼性を向上させて、光
受信器としての性能を向上させることができる半導体装
置を提供することを目的とし、 半絶縁性基板と、前記半絶縁性基板表面に設けられたP
型領域と、前記P型領域上に形成され、N型層が前記P
型領域に接している第1のPINフォトダイオードと、
前記半絶縁性基板上に形成され、N型層が前記半絶縁性
基板に接している第2のPINフォトダイオードと、前
記第1のPINフォトダイオードのP型層と前記第2の
PINフォトダイオードのN型層とを接続する配線層と
を有するように構成する. また、P型基板と、前記P型基板上に形成され、N型層
が前記P型基板に接している第1のPINフォトダイオ
ードと、前記P型基板上に形成され、N型層が前記P型
基板に接している第2のPINフォトダイオードと、前
記第1のPINフォトダイオードのP型層と前記第2の
PINフォトダイオードのN型層とを接続する配線層と
を有するように構成する. [産業上の利用分野] 本発明は半導体装置に係り、特に2個のフォトダイオー
ドが直列に接続されたツイン型フォトダイオードに関す
る. [従来の技術] ツイン型フォトダイオードは、低雑音で長距離通信に適
する新たな高通信方式として期待されているコヒーレン
ト光通信用の光受信器として用いられる.例えば、第6
図に示されるように、直列に接続された2つのPINフ
ォトダイオード66.68に逆方向バイアスを印加し、
その2つのPINフォトダイオード66.68の接続点
から出力を取り出してアンプ70により増幅する、いわ
ゆるデュアル・バランスド・オプティカル・レシーバ(
Dual Balanced Oputical Re
ciever )を構成する.そして光ファイバ72か
ら送られてくる信号光P INとこの信号光PINの周
波数に近い周波数を持つ局発光PLOとを方向性結合器
74によって結合し、その結合した光をそれぞれ2つの
PINフォトダイオード66.68に入射して、出力か
らビート信号を取り出し、アンプ70に入力する.この
ようなヘテロダイン方式のコヒーレント光通信において
、2つのPINフォトダイオード66.68からなるツ
イン型フォトダイオードは局発光PLOの強度雑音の影
響を取り除くことができ、高感度の光受信が実現される
. このようなツイン型フォトダイオードは、2つのPIN
フォトダイオード66.68間のバランスが受信器の性
能に効いてくるため、その形状および特性ができるだけ
同一であることが望ましく、同一基板上の近接した場所
に形成される.このようにモノリシックに集積した従来
のツイン型フォトダイオードを第7図に示す.SI《半
絶縁性》基板76上に2つのPINダイオード66、6
8が隣接してメサ型に形成されている.これらのPIN
ダイオード66、68は、それぞれP型層78,80、
■型層82.84、およびN型層86.88を有してい
れる.そしてP型層78.80側面周囲はそれぞれN型
層90.92によって取り巻かれており、N型層86,
88はそれぞれSI基板76に接している.また、これ
らP型層78.80、■型層82,84、およびN型層
86.88のメサ表面および2つのPINダイオード6
6、68に挟まれたSI基板76表面はパッシベーショ
ン膜94によって覆われている.またP型層78.80
上およびN型層86.88上には、それぞれPコンタク
ト電極96.98およびNコンタクト電極100,10
2が形成され、一方のPINダイオード66のPコンタ
クト電極96と他方のPINダイオード68のNコンタ
クト電極102とは、バッシベーションfli94上に
配線された金属配線層104によって接続されている. [発明が解決しようとする課題〕 しかしながら、上記従来のツイン型フォトダイオードは
、SI基板76中の欠陥等によるリーク経路およびバッ
シベーションM94との界面における準位や表面反転層
の発生によるSI基板76表面のリーク経路を有してい
る. このため一方のPINダイオード66のNコンタクト電
極100と他方のPINダイオード68のPコンタクト
t[!98との間に逆バイアスを印加すると、上記従来
のツイン型フォトダイオードの等価回路を示す第8図か
ら明らかなように、方のPINダイオード66のNコン
タクト′rISf!100からSI基板76中のあるい
はSI基板76表面のリーク経路を通ってPINダイオ
ード68のNコンタクトt[il02すなわち出力端子
106に、破線で表したリーク電流ILが流れる.なお
、このリーク経路の抵抗Rは、SI基板76中あるいは
SI基板76表面のリーク経路の抵抗である。
そしてこのようなリーク電流ILは数1 0ALA以上
にもなり、このリーク電流ILによってPINフォI・
ダイオード66.68の特性の劣化や信頼性の低下を招
き、光受信器としての性能の低下を引き起こすという問
題があった. そこで本発明は、ツイン型フォトダイオードにおけるリ
ーク電流の発生を防止し、素子特性を向上させ、信顆性
を向上させて、光受信器としての性能を向上させること
ができる半導体装置を提供することを目白勺とする. [課題を解決するための手段] 上記課Uは、半絶縁性基板と、前記半絶縁性基板表面に
設けられたP型領域と、前記P型領域上に形成され、N
型層が前記P型領域に接している第1のPINフォトダ
イオードと、前記半絶縁性基板上に形成され、N型層が
前記半絶縁性基板に接している第2のPINフォトダイ
オードと、前記第1のPINフォトダイオードのP型層
と前記第2のPINフォトダイオードのN型層とを接続
する配線層とを有することを特徴とする半導体装置によ
って達成される. また、上記課題は、P型基板と、前記P型基板上に形成
され、N型層が前記P型基板に接している第1のPIN
フォトダイオードと、前記P型基板上に形成され、N型
層が前記P型基板に接している第2のPINフォトダイ
オードと、前記第1のPINフォトダイオードのP型層
と前記第2のPINフォトダイオードのN型層とを接続
する配線層とを有することを特徴とする半導体装置によ
って達成される. さらにまた、上記装置において、前記P型基板裏面の前
記第1および第2のPINフォトダイオードに対応する
位置にレンズ加工が施されて集光用レンズが形成され、
前記第1および第2のPINフォトダイオードのP型層
上にボンディング用電極が形成されていることを特徴と
する半導体装置によって達成される. [作 用] 本発明は、第1および第2ののPINフォトダイオード
からなるツイン型フォトダイオードに逆バイアスが印加
される場合において、そのNコンタクト電極に正の電圧
が印加される第1のPINフォトダイオードのN領域と
基板との間にP領域が設けられることにより、第1およ
び第2ののPINフォトダイオード間の基板中あるいは
基板表面を通るリーク電流に対して逆方向のPN接合が
形成され、リークt流が流れることを阻止することがで
きる. [実總例] 以下、本発明を図示する実施例に基づいて具体的に説明
する. 第1図は本発明の第1の実施例による半導体装置を示す
断面図である. 例えばSI(半絶縁性)InP基板2表面に、濃度1
0 ”〜1 0 ”c m−’以上のP型InP層4.
6が隣り合う2か所に設けられている,これらのP型I
nP層4.6上に、それぞれ厚さ2μm、濃度1 0
”c m−’のN型InP層8.10、厚さ2.5μm
、濃度10”cm−1のN一型1 nGaAs層12,
14、および厚さ1μm、濃度10”cm−’のN型I
nP層16.18が、順に格子整合的に形成されている
. そしてN型InP層16.18の所定の場所には、高濃
度のP型InP層20.22が形成され、それぞれ下方
のN一型I nGaAs層12.14と接合している. また、N型InP層8.10上にはそれぞれNコンタク
ト電極24.26が形成され、P型InP層20.22
上にはそれぞれPコンタクト電極28.30が形成され
ている.そしてP型1nP層20.22表面からPコン
タクト電@2B.30部分を除いた受光部の受光径は、
フォトダイオード容量を低減するために、20μmφに
抑えられている. このようにしてP型1nP層20.22、N一型InG
aAs層12,14、およびN型InP層8.10から
なるPIN接合を有するPINフォトダイオード32.
34が隣接して形成されている. そしてそのN型1nP層8,10、N一型InGaAs
層12.14、N型InP層16,18、およびP型1
nP層20.22からなるメサ表面および2つのPIN
ダイオード32.34に挟まれたInP基板2表面は、
SiNパッシベーション膜36によって覆われている.
また、このStNバッシベーションIII36上に配線
された金属配線層38によって、PINフォトダイオー
ド32のPコンタクト電@28とPINフォトダイオー
ド34のNコンタクト電[!26とが接続されている. さらにまた、InP基板2裏面には、例えばセラミック
基板にチップボンデイングするために、Au等からなる
メタライズ面40が形成されている. なお、P型1nP層4.6の濃度が10′5〜1 0
”c m−’以上とされているが、この濃度より低すぎ
ると、N型InP層8.10との間に有効なPN接合が
形成されず、第1の実施例の効果を奏することができな
い.また他方、この濃度よりも高すぎると、P型InP
層4,6とN型InP層8,10との間にブレイクダウ
ンが生じるおそれが出てくる.従って、PINダイオー
ド32.34の印加電圧と同等以上のブレイクダウン耐
圧が取れる濃度を、P型1nP層4.6の濃度の上限と
する. また、P型InP層4.6は、必ずしも2つのPINフ
ォトダイオード32.34のN型InP層8,10とI
nP基板2との間の両方に設ける必要はなく、PINフ
ォトダイオード32下方のP型1nP層4だけであって
もよい. 次に、第1図に示す半導体装置の製造方法を説明する. InP基板2表面の隣接した2か所に、Zn拡散または
Cd,Zn,Be等のイオン注入によってP型InP層
4.6を選択的に形成する.そしてこれらのP型1nP
層4.6上およびInP基板2上に、MOCVD (有
機金属気相成長法)を用いて、順にN型InP層、N一
型I nGaAs層、およびN型InP層を格子整合的
に形成する.そしてN型InP層にZn拡散を行なって
、高濃度のP型InP層20.22を形成し、それぞれ
N一型1 nGaAs層と接合するようにする.次いで
、N型1nP層、N−型1 nGaAs層、およびN型
InP層のメサエッチングを行なって2つに分離し、N
型InP層8、N一型I nGaAs層12、N型In
P層16、およびP型InP層20からなるPIN楕遣
と、N型InP層10、N一型1 nGaAs層14、
N型InP層18、およびP型InP層22からなるP
IN構遣とを、それぞれP型InP層4.6上に形成す
る.次いで、N一型1 nGaAs層12.14および
N型InP層16.18のメサエッチングを行なってN
型InP層8.10の一部を露出させ、コンタクト電極
を形成するための露出面を形成する. 次いで、全面にSiNパッシベーション膜36を堆積さ
せ、N型InP層8.10、N一型InGaAs層12
,14、N型InP層16,18、およびP型InP層
20.22からなるメサ表面および2つのPIN構造に
挟まれたInP基板2表面を覆う.そしてリングラフィ
技術を用いて、所定の場所にコンタクトホールを開口し
た後、N型InP層8.10上およびP型InP層20
,22上に、それぞれAuGeからなるNコンタクト電
極24.26およびAuZnからなるPコンタクト電極
28.30を形成する. 次いで、PINフォトダイオード32のPコンタクト電
極28とPINフォトダイオード34のNコンタクト電
ffi26とを接続する金属配線層38を、SiNバッ
シベーション膜36上に形成する. また、InP基板2裏面には、例えばセラミック基板に
チップボンディングするために、Au等からなるメタラ
イズ面40を形成する.次に、第2図を用いて、動作を
説明する.第2図は、第1図に示す半導体装置の等価回
路図である. 2つのPINフォトダイオード32.34は、直列に接
続され、その接続点から出力端子42が引き出されてい
る.また、PINフォトダイオード32のNコンタクト
電極24およびPINフォトダイオード34のPコンタ
クトiff!30は、それぞれ端子42.44に接、続
されている.そしてこれらの直列に接続されたPINフ
ォトダイオード32.34においても、従来例と同様に
、InP基板2中の欠陥等によるリーク経路およびSi
NパッシベーションM36との界面におけるInP基板
2表面のリーク経路が考えられるが、PINフォトダイ
オード32.34のN型InP層8,10とInP基板
2との間にそれぞれP型InP層4.6が設けられてい
るため、第2図に示されるように、P型InP層4,6
とN型InP層8.10とからなるPN接合を有するダ
イオード48.50が形成されている.なお、ダイオー
ド48.50間の抵抗Rは、InP基板2中のリーク経
路およびInP基板2表面のリーク経路の抵抗である. 従って、PINダイオード32.34が逆バイアスにな
るように両端子42.44間に所定の電圧を印加しても
、PINダイオード32のNコンタクト電極24からI
nP基板2中のあるいはInP基板2表面のリーク経路
を通ってPINダイオード34のNコンタクトt[!2
6すなわち出力端子40に向かうリーク電流エしは、逆
方向となるダイオード48によって阻止される.このよ
うに第1の実施例によれば、直列に接続された2つのP
INフォトダイオード32.34のN型InP層8,1
0とInP基板2との間にそれぞれP型InP層4.6
を設けることにより、InP基板2中のあるいはInP
基板2表面のリーク経路を通って流れるリーク電流IL
に対して逆方向となるダイオード48が形成され、従来
例において数10μA以上であったリーク電流■しを1
/100以下に減少させることができた.次に、第3図
を用いて、本発明の第2の実施例による半導体装置を説
明する. 第3図は、本発明の第2の実施例による半導体装置を示
す断面図である. 第2の実施例は、第1図に示す第1の実施例におけるS
I(半絶縁性)InP基板2の代わりに、濃度1 0
”〜1 0 16c m−’以上のP型1nP基板52
を用い、P型InP層4,6を取り除いているものであ
る.従って、P型1nP基板52上に直接に、第1図と
同一の部分には同一の番号が付されたN型InP層8.
10、N一型I nGaAs層12,14、N型InP
層16.18P型InP層20.22、Nコンタクトt
極24,26、Pコンタクト電極28,30、SiNバ
ッシベーションWA36、金属配線層38がそれぞれ形
成されている. なお、第1図に示す第1の実施例におけるメタライズ面
40は、設けられていない. このようにしてP型InP基板52上に、P型InP層
20.22、N一型1nGaAs層12.14、および
N型InP層8,10がらなるPIN接合を有するPI
Nフォトダイオード32.34が隣接して形成されてい
る. そしてこの第2の実施例による半導体装置も、上記第1
の実施例と同様にP型1nP基板52とPINフォトダ
イオード32.34のN型InP層8,10とからなる
PN接合を有するダイオードが形成され、このリーク電
流It.に対して逆方向となるダイオードにより、従来
例において数10μA以上であったリーク電流It.を
1/100以下に減少させることができる. 次に、第4図を用いて、本発明の第3の実施例による半
導体装置を説明する. 第4図は、本発明の第3の実飾例による半導体装置を示
す断面図である.第3図と同一の部分には同一の番号が
付されている. 第3の実施例は、第3図に示す第2の実施例におけるP
型InP基板52裏面にレンズ加工を施したものである
.P型InP基板52裏面に形成された集光用レンズ5
4.56は、PINフォトダイオード32.34のN一
型I nGaAs層12,14に対応する位置に設けら
れている,またP型InP層20.22表面には受光部
を設ける必要がなく、Pコンタクト電極58.60のみ
が形成されている.そしてこれらのPコンタクト電[j
28,30によってセラミック基板62とのフリップチ
ップボンディングがなされるようになっている. なお、第4図においては、PINフォトダイオード32
のPコンタクト電極28とPINフォトダイオード34
のNコンタクト電11ii 2 6とを接続する金属配
線層38やSiNパッシベーション膜36は、その図示
を省略している。
にもなり、このリーク電流ILによってPINフォI・
ダイオード66.68の特性の劣化や信頼性の低下を招
き、光受信器としての性能の低下を引き起こすという問
題があった. そこで本発明は、ツイン型フォトダイオードにおけるリ
ーク電流の発生を防止し、素子特性を向上させ、信顆性
を向上させて、光受信器としての性能を向上させること
ができる半導体装置を提供することを目白勺とする. [課題を解決するための手段] 上記課Uは、半絶縁性基板と、前記半絶縁性基板表面に
設けられたP型領域と、前記P型領域上に形成され、N
型層が前記P型領域に接している第1のPINフォトダ
イオードと、前記半絶縁性基板上に形成され、N型層が
前記半絶縁性基板に接している第2のPINフォトダイ
オードと、前記第1のPINフォトダイオードのP型層
と前記第2のPINフォトダイオードのN型層とを接続
する配線層とを有することを特徴とする半導体装置によ
って達成される. また、上記課題は、P型基板と、前記P型基板上に形成
され、N型層が前記P型基板に接している第1のPIN
フォトダイオードと、前記P型基板上に形成され、N型
層が前記P型基板に接している第2のPINフォトダイ
オードと、前記第1のPINフォトダイオードのP型層
と前記第2のPINフォトダイオードのN型層とを接続
する配線層とを有することを特徴とする半導体装置によ
って達成される. さらにまた、上記装置において、前記P型基板裏面の前
記第1および第2のPINフォトダイオードに対応する
位置にレンズ加工が施されて集光用レンズが形成され、
前記第1および第2のPINフォトダイオードのP型層
上にボンディング用電極が形成されていることを特徴と
する半導体装置によって達成される. [作 用] 本発明は、第1および第2ののPINフォトダイオード
からなるツイン型フォトダイオードに逆バイアスが印加
される場合において、そのNコンタクト電極に正の電圧
が印加される第1のPINフォトダイオードのN領域と
基板との間にP領域が設けられることにより、第1およ
び第2ののPINフォトダイオード間の基板中あるいは
基板表面を通るリーク電流に対して逆方向のPN接合が
形成され、リークt流が流れることを阻止することがで
きる. [実總例] 以下、本発明を図示する実施例に基づいて具体的に説明
する. 第1図は本発明の第1の実施例による半導体装置を示す
断面図である. 例えばSI(半絶縁性)InP基板2表面に、濃度1
0 ”〜1 0 ”c m−’以上のP型InP層4.
6が隣り合う2か所に設けられている,これらのP型I
nP層4.6上に、それぞれ厚さ2μm、濃度1 0
”c m−’のN型InP層8.10、厚さ2.5μm
、濃度10”cm−1のN一型1 nGaAs層12,
14、および厚さ1μm、濃度10”cm−’のN型I
nP層16.18が、順に格子整合的に形成されている
. そしてN型InP層16.18の所定の場所には、高濃
度のP型InP層20.22が形成され、それぞれ下方
のN一型I nGaAs層12.14と接合している. また、N型InP層8.10上にはそれぞれNコンタク
ト電極24.26が形成され、P型InP層20.22
上にはそれぞれPコンタクト電極28.30が形成され
ている.そしてP型1nP層20.22表面からPコン
タクト電@2B.30部分を除いた受光部の受光径は、
フォトダイオード容量を低減するために、20μmφに
抑えられている. このようにしてP型1nP層20.22、N一型InG
aAs層12,14、およびN型InP層8.10から
なるPIN接合を有するPINフォトダイオード32.
34が隣接して形成されている. そしてそのN型1nP層8,10、N一型InGaAs
層12.14、N型InP層16,18、およびP型1
nP層20.22からなるメサ表面および2つのPIN
ダイオード32.34に挟まれたInP基板2表面は、
SiNパッシベーション膜36によって覆われている.
また、このStNバッシベーションIII36上に配線
された金属配線層38によって、PINフォトダイオー
ド32のPコンタクト電@28とPINフォトダイオー
ド34のNコンタクト電[!26とが接続されている. さらにまた、InP基板2裏面には、例えばセラミック
基板にチップボンデイングするために、Au等からなる
メタライズ面40が形成されている. なお、P型1nP層4.6の濃度が10′5〜1 0
”c m−’以上とされているが、この濃度より低すぎ
ると、N型InP層8.10との間に有効なPN接合が
形成されず、第1の実施例の効果を奏することができな
い.また他方、この濃度よりも高すぎると、P型InP
層4,6とN型InP層8,10との間にブレイクダウ
ンが生じるおそれが出てくる.従って、PINダイオー
ド32.34の印加電圧と同等以上のブレイクダウン耐
圧が取れる濃度を、P型1nP層4.6の濃度の上限と
する. また、P型InP層4.6は、必ずしも2つのPINフ
ォトダイオード32.34のN型InP層8,10とI
nP基板2との間の両方に設ける必要はなく、PINフ
ォトダイオード32下方のP型1nP層4だけであって
もよい. 次に、第1図に示す半導体装置の製造方法を説明する. InP基板2表面の隣接した2か所に、Zn拡散または
Cd,Zn,Be等のイオン注入によってP型InP層
4.6を選択的に形成する.そしてこれらのP型1nP
層4.6上およびInP基板2上に、MOCVD (有
機金属気相成長法)を用いて、順にN型InP層、N一
型I nGaAs層、およびN型InP層を格子整合的
に形成する.そしてN型InP層にZn拡散を行なって
、高濃度のP型InP層20.22を形成し、それぞれ
N一型1 nGaAs層と接合するようにする.次いで
、N型1nP層、N−型1 nGaAs層、およびN型
InP層のメサエッチングを行なって2つに分離し、N
型InP層8、N一型I nGaAs層12、N型In
P層16、およびP型InP層20からなるPIN楕遣
と、N型InP層10、N一型1 nGaAs層14、
N型InP層18、およびP型InP層22からなるP
IN構遣とを、それぞれP型InP層4.6上に形成す
る.次いで、N一型1 nGaAs層12.14および
N型InP層16.18のメサエッチングを行なってN
型InP層8.10の一部を露出させ、コンタクト電極
を形成するための露出面を形成する. 次いで、全面にSiNパッシベーション膜36を堆積さ
せ、N型InP層8.10、N一型InGaAs層12
,14、N型InP層16,18、およびP型InP層
20.22からなるメサ表面および2つのPIN構造に
挟まれたInP基板2表面を覆う.そしてリングラフィ
技術を用いて、所定の場所にコンタクトホールを開口し
た後、N型InP層8.10上およびP型InP層20
,22上に、それぞれAuGeからなるNコンタクト電
極24.26およびAuZnからなるPコンタクト電極
28.30を形成する. 次いで、PINフォトダイオード32のPコンタクト電
極28とPINフォトダイオード34のNコンタクト電
ffi26とを接続する金属配線層38を、SiNバッ
シベーション膜36上に形成する. また、InP基板2裏面には、例えばセラミック基板に
チップボンディングするために、Au等からなるメタラ
イズ面40を形成する.次に、第2図を用いて、動作を
説明する.第2図は、第1図に示す半導体装置の等価回
路図である. 2つのPINフォトダイオード32.34は、直列に接
続され、その接続点から出力端子42が引き出されてい
る.また、PINフォトダイオード32のNコンタクト
電極24およびPINフォトダイオード34のPコンタ
クトiff!30は、それぞれ端子42.44に接、続
されている.そしてこれらの直列に接続されたPINフ
ォトダイオード32.34においても、従来例と同様に
、InP基板2中の欠陥等によるリーク経路およびSi
NパッシベーションM36との界面におけるInP基板
2表面のリーク経路が考えられるが、PINフォトダイ
オード32.34のN型InP層8,10とInP基板
2との間にそれぞれP型InP層4.6が設けられてい
るため、第2図に示されるように、P型InP層4,6
とN型InP層8.10とからなるPN接合を有するダ
イオード48.50が形成されている.なお、ダイオー
ド48.50間の抵抗Rは、InP基板2中のリーク経
路およびInP基板2表面のリーク経路の抵抗である. 従って、PINダイオード32.34が逆バイアスにな
るように両端子42.44間に所定の電圧を印加しても
、PINダイオード32のNコンタクト電極24からI
nP基板2中のあるいはInP基板2表面のリーク経路
を通ってPINダイオード34のNコンタクトt[!2
6すなわち出力端子40に向かうリーク電流エしは、逆
方向となるダイオード48によって阻止される.このよ
うに第1の実施例によれば、直列に接続された2つのP
INフォトダイオード32.34のN型InP層8,1
0とInP基板2との間にそれぞれP型InP層4.6
を設けることにより、InP基板2中のあるいはInP
基板2表面のリーク経路を通って流れるリーク電流IL
に対して逆方向となるダイオード48が形成され、従来
例において数10μA以上であったリーク電流■しを1
/100以下に減少させることができた.次に、第3図
を用いて、本発明の第2の実施例による半導体装置を説
明する. 第3図は、本発明の第2の実施例による半導体装置を示
す断面図である. 第2の実施例は、第1図に示す第1の実施例におけるS
I(半絶縁性)InP基板2の代わりに、濃度1 0
”〜1 0 16c m−’以上のP型1nP基板52
を用い、P型InP層4,6を取り除いているものであ
る.従って、P型1nP基板52上に直接に、第1図と
同一の部分には同一の番号が付されたN型InP層8.
10、N一型I nGaAs層12,14、N型InP
層16.18P型InP層20.22、Nコンタクトt
極24,26、Pコンタクト電極28,30、SiNバ
ッシベーションWA36、金属配線層38がそれぞれ形
成されている. なお、第1図に示す第1の実施例におけるメタライズ面
40は、設けられていない. このようにしてP型InP基板52上に、P型InP層
20.22、N一型1nGaAs層12.14、および
N型InP層8,10がらなるPIN接合を有するPI
Nフォトダイオード32.34が隣接して形成されてい
る. そしてこの第2の実施例による半導体装置も、上記第1
の実施例と同様にP型1nP基板52とPINフォトダ
イオード32.34のN型InP層8,10とからなる
PN接合を有するダイオードが形成され、このリーク電
流It.に対して逆方向となるダイオードにより、従来
例において数10μA以上であったリーク電流It.を
1/100以下に減少させることができる. 次に、第4図を用いて、本発明の第3の実施例による半
導体装置を説明する. 第4図は、本発明の第3の実飾例による半導体装置を示
す断面図である.第3図と同一の部分には同一の番号が
付されている. 第3の実施例は、第3図に示す第2の実施例におけるP
型InP基板52裏面にレンズ加工を施したものである
.P型InP基板52裏面に形成された集光用レンズ5
4.56は、PINフォトダイオード32.34のN一
型I nGaAs層12,14に対応する位置に設けら
れている,またP型InP層20.22表面には受光部
を設ける必要がなく、Pコンタクト電極58.60のみ
が形成されている.そしてこれらのPコンタクト電[j
28,30によってセラミック基板62とのフリップチ
ップボンディングがなされるようになっている. なお、第4図においては、PINフォトダイオード32
のPコンタクト電極28とPINフォトダイオード34
のNコンタクト電11ii 2 6とを接続する金属配
線層38やSiNパッシベーション膜36は、その図示
を省略している。
この第3の実施例による半導体装置は、リーク電流It
.の低減については、上記第2の実施例と全く同様な構
造であり、全く同様な効果を奏することができる. そして第3の実施例は、集光用レンズによって光学的な
メリットを有し、そ,の分だけPINフォトダイオード
32.34のサイズを小さくし、従って容量を小さくす
ることができる.さらにまた、上記第2の実施例の基板
がP型1nPであることから直接にセラミック基板にボ
ンディングする場台には寄生容量が増大ずるという問題
点を、P型InP基板52を宙に浮かして、電気的な浮
遊点とすることによって解決することができる.次に、
第5図を用いて、本発明の第4の実施例による半導体装
置を説明する. 第5図は、本発明の第4の実施例による半導体装置を示
す断面図である.第4図と同一の部分には同一の番号が
付されている. 第4の実施例は、第1図の半導体装置のメタライズ面4
0を取り除いたものを用い、ざらに第4図に示されるよ
うにInP基板2裏面にレンズ加工を施して集光用レン
ズ64.66を形成し、Pコンタクト電極68.70に
よってセラミック基板62とフリップチップボンディン
グされるようにしたものである. この第4の実施例による半導体装置は、リーク電流IL
.の低減または集光用レンズによる光学的なメリットに
ついては、上記第3の実施例と全く同様な構造であり、
全く同様な効果を奏することができる. [発明の効果] 以上のように本発明によれば、ツイン型PINフォトダ
イオードのN型層下に、P型領域またはP型基板を設け
ることにより、ツイン型PINフォトダイオード間のリ
ーク電流の経路にそのリーク電流に対して逆方向となる
ダイオードを形成し、リーク電流の発生を防止すること
ができる.これにより、ツイン型PINフォトダイオー
ドの特性および信頼性の向上させて、光受信器としての
性能を向上させることができる.
.の低減については、上記第2の実施例と全く同様な構
造であり、全く同様な効果を奏することができる. そして第3の実施例は、集光用レンズによって光学的な
メリットを有し、そ,の分だけPINフォトダイオード
32.34のサイズを小さくし、従って容量を小さくす
ることができる.さらにまた、上記第2の実施例の基板
がP型1nPであることから直接にセラミック基板にボ
ンディングする場台には寄生容量が増大ずるという問題
点を、P型InP基板52を宙に浮かして、電気的な浮
遊点とすることによって解決することができる.次に、
第5図を用いて、本発明の第4の実施例による半導体装
置を説明する. 第5図は、本発明の第4の実施例による半導体装置を示
す断面図である.第4図と同一の部分には同一の番号が
付されている. 第4の実施例は、第1図の半導体装置のメタライズ面4
0を取り除いたものを用い、ざらに第4図に示されるよ
うにInP基板2裏面にレンズ加工を施して集光用レン
ズ64.66を形成し、Pコンタクト電極68.70に
よってセラミック基板62とフリップチップボンディン
グされるようにしたものである. この第4の実施例による半導体装置は、リーク電流IL
.の低減または集光用レンズによる光学的なメリットに
ついては、上記第3の実施例と全く同様な構造であり、
全く同様な効果を奏することができる. [発明の効果] 以上のように本発明によれば、ツイン型PINフォトダ
イオードのN型層下に、P型領域またはP型基板を設け
ることにより、ツイン型PINフォトダイオード間のリ
ーク電流の経路にそのリーク電流に対して逆方向となる
ダイオードを形成し、リーク電流の発生を防止すること
ができる.これにより、ツイン型PINフォトダイオー
ドの特性および信頼性の向上させて、光受信器としての
性能を向上させることができる.
第1図は本発明の第1の実施例による半導体装置を示す
断面図、 第2図は第1図の半導体装置の等価回路図、第3図は本
発明の第2の実施例による半導体装置を示す断面図、 第4図は本発明の第3の実施例による半導体装置を示す
断面図、 第5図は本発明の第4の実施例による半導体装置を示す
断面図、 第6図乃至第8図はそれぞれ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、 2・・・・・・InP基板、 4,6・・・・・・P型InP層、 8 . 1 0−−−・−N型InP層、1 2 .
1 4 ・=−N一型1 nGaAs層、1 6 .
1 8=・=−N型InP層、2 0 . 2 2−.
...P型InP層、24.26,100,102・・
・・・・Nコンタクト電極、 28,30.58,60,96.98・・・・・・Pコ
ンタクト電極、 32.34,66.68・・・・・・PINフォトダイ
オード、 36・・・・・・SiNパッシベーション膜、38.1
04・・・・・・金属配線層、40・・・・・・メタラ
イズ面、 42,44.46・・・・・・端子、 48.50・・・・・・ダイオード、 52・・・・・・P型InP基板、 54,56,64.66 62・・・・・・セラミック基板 70・・・・・・アンプ、 72・・・・・・光ファイバ、 74・・・・・・方向性結合器、 76・・・・・・SI基板、 78.80・・・・・・P型層、 82.84・・・・・・I型層、 86,88,90.92・・・・・・N型層、94・・
・・・・パッシベーション膜.・・・・・集光用レンズ
、 第1図 第1図の牛導体表置の@価回路図 第2図 52:P型′hLP暴坂 本発明の第2の夫廁例による半21!停茨置を示す断面
図第3図 66.68 : PINフォトグイオ一ド70:アンフ
゛ 72:光ファイバ 74:万同任結合器 従来の半導体茨置を説明ずるための図 銚6図 第7図 従来の半導感置を説明5ろための図 第8図
断面図、 第2図は第1図の半導体装置の等価回路図、第3図は本
発明の第2の実施例による半導体装置を示す断面図、 第4図は本発明の第3の実施例による半導体装置を示す
断面図、 第5図は本発明の第4の実施例による半導体装置を示す
断面図、 第6図乃至第8図はそれぞれ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、 2・・・・・・InP基板、 4,6・・・・・・P型InP層、 8 . 1 0−−−・−N型InP層、1 2 .
1 4 ・=−N一型1 nGaAs層、1 6 .
1 8=・=−N型InP層、2 0 . 2 2−.
...P型InP層、24.26,100,102・・
・・・・Nコンタクト電極、 28,30.58,60,96.98・・・・・・Pコ
ンタクト電極、 32.34,66.68・・・・・・PINフォトダイ
オード、 36・・・・・・SiNパッシベーション膜、38.1
04・・・・・・金属配線層、40・・・・・・メタラ
イズ面、 42,44.46・・・・・・端子、 48.50・・・・・・ダイオード、 52・・・・・・P型InP基板、 54,56,64.66 62・・・・・・セラミック基板 70・・・・・・アンプ、 72・・・・・・光ファイバ、 74・・・・・・方向性結合器、 76・・・・・・SI基板、 78.80・・・・・・P型層、 82.84・・・・・・I型層、 86,88,90.92・・・・・・N型層、94・・
・・・・パッシベーション膜.・・・・・集光用レンズ
、 第1図 第1図の牛導体表置の@価回路図 第2図 52:P型′hLP暴坂 本発明の第2の夫廁例による半21!停茨置を示す断面
図第3図 66.68 : PINフォトグイオ一ド70:アンフ
゛ 72:光ファイバ 74:万同任結合器 従来の半導体茨置を説明ずるための図 銚6図 第7図 従来の半導感置を説明5ろための図 第8図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1、半絶縁性基板と、 前記半絶縁性基板表面に設けられたP型領域と、前記P
型領域上に形成され、N型層が前記P型領域に接してい
る第1のPINフォトダイオードと、 前記半絶縁性基板上に形成され、N型層が前記半絶縁性
基板に接している第2のPINフォトダイオードと、 前記第1のPINフォトダイオードのP型層と前記第2
のPINフォトダイオードのN型層とを接続する配線層
と を有することを特徴とする半導体装置。 2、P型基板と、 前記P型基板上に形成され、N型層が前記P型基板に接
している第1のPINフォトダイオードと、 前記P型基板上に形成され、N型層が前記P型基板に接
している第2のPINフォトダイオードと、 前記第1のPINフォトダイオードのP型層と前記第2
のPINフォトダイオードのN型層とを接続する配線層
と を有することを特徴とする半導体装置。 3、請求項2記載の装置において、前記P型基板裏面の
前記第1および第2のPINフォトダイオードに対応す
る位置にレンズ加工が施されて集光用レンズが形成され
、前記第1および第2のPINフォトダイオードのP型
層上にボンディング用電極が形成されていることを特徴
とする半導体装置。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1061544A JPH02239674A (ja) | 1989-03-14 | 1989-03-14 | 半導体装置の製造方法 |
| EP90302690A EP0388161B1 (en) | 1989-03-14 | 1990-03-14 | Semiconductor device having pin photodiodes |
| DE69013190T DE69013190T2 (de) | 1989-03-14 | 1990-03-14 | Halbleitereinrichtung mit pin-Photodiode. |
| US07/989,877 US5252852A (en) | 1989-03-14 | 1992-12-11 | Semiconductor device having flip chip bonding pads matched with pin photodiodes in a symmetrical layout configuration |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1061544A JPH02239674A (ja) | 1989-03-14 | 1989-03-14 | 半導体装置の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02239674A true JPH02239674A (ja) | 1990-09-21 |
Family
ID=13174169
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1061544A Pending JPH02239674A (ja) | 1989-03-14 | 1989-03-14 | 半導体装置の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02239674A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011187508A (ja) * | 2010-03-04 | 2011-09-22 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 光レシーバ装置 |
| US8766390B2 (en) | 2011-06-10 | 2014-07-01 | Fujitsu Limited | Light-receiving device, light receiver using same, and method of fabricating light-receiving device |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62254474A (ja) * | 1986-04-18 | 1987-11-06 | イ−ストマン コダック カンパニ− | 微小凸レンズ状ピクセルをもつ感光性デバイス |
| JPS63304664A (ja) * | 1987-06-03 | 1988-12-12 | Fujitsu Ltd | 集積型受光装置 |
-
1989
- 1989-03-14 JP JP1061544A patent/JPH02239674A/ja active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62254474A (ja) * | 1986-04-18 | 1987-11-06 | イ−ストマン コダック カンパニ− | 微小凸レンズ状ピクセルをもつ感光性デバイス |
| JPS63304664A (ja) * | 1987-06-03 | 1988-12-12 | Fujitsu Ltd | 集積型受光装置 |
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| JP2011187508A (ja) * | 2010-03-04 | 2011-09-22 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 光レシーバ装置 |
| US9163982B2 (en) | 2010-03-04 | 2015-10-20 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Optical receiver device |
| US8766390B2 (en) | 2011-06-10 | 2014-07-01 | Fujitsu Limited | Light-receiving device, light receiver using same, and method of fabricating light-receiving device |
| US9243952B2 (en) | 2011-06-10 | 2016-01-26 | Fujitsu Limited | Light-receiving device, light receiver using same, and method of fabricating light-receiving device |
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