JPH0383382A - 半導体受光素子及びその製造方法 - Google Patents

半導体受光素子及びその製造方法

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JPH0383382A
JPH0383382A JP1221007A JP22100789A JPH0383382A JP H0383382 A JPH0383382 A JP H0383382A JP 1221007 A JP1221007 A JP 1221007A JP 22100789 A JP22100789 A JP 22100789A JP H0383382 A JPH0383382 A JP H0383382A
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JP
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conductivity type
junction
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JP1221007A
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Takashi Mikawa
孝 三川
Haruhiko Kuwazuka
治彦 鍬塚
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 [概要] 半導体受光素子に係り、特に超高速光フアイバ通信に用
いられる高感度な受信レベルのプレナー型APD (ア
バランシェフォトダイオード)に関し、 プレナー構造において、急峻な濃度分布を有するpn接
合を制御性よく形成して微小な増倍領域幅を確定し、G
B積が大きくて高周波領域での高速動作ができる半導体
受光素子及びその製造方法を提供することを目的とし、 基板上にメサ型に形成された第1導電型のi′!i倍領
域上領域記増倍領域上に結晶成長され、ρn接合を形成
する第2導電型領域と、前記増倍領域及び前記第2導電
型領域のメサ部を埋め込む埋込み層と、前記第2導電型
領域上に形成された第2導電型の受光領域とを具備し、
前記第2導電型領域が、前記増倍領域とのpn接合部に
おいて急峻な濃度分布を有しているように構成する。
[産業上の利用分野] 本発明は半導水受光素子及びその製造方法に係り、特に
超高速光フアイバ通信に用いられる高感度な受信レベル
のプレナー型APD及びその製造方法に関する。
近年の光フアイバ通信の超高速化は10Gb/Sに達し
、このような高周波領域において高速動作を行なうGB
I(ゲイン・バンド@8f)の太きいAPDが要求され
ている。そしてこのためには、APDの微小な増fΔ領
域幅を精度よく形成する必要がある。
[従来の技術] 従来のブレナー型APDにおいては、Zn(亜鉛〉やC
d(カドミウム)等のp型不純物を拡散することによっ
てpn接合を形成している。しかし、このような拡散法
では、結晶中の欠陥等に助長されて拡散プロファイルが
精度よく再現しにくく、また拡散接合部における拡散プ
ロファイルにテール等が生じるため、急峻な濃度分布を
有するpn接合を制御性よく形成することが困難であっ
た。従って、pn接合の位置が不明確となり、APDの
増倍領域幅のWj、細な制御を行なうことができなかっ
た。
また、拡散法の代わりに結晶成長法を用いて、より急峻
な濃度分布のpn成長接合を形成することが考えられる
が、この場合、メサ構造にすると信頼性に欠けるという
問題がある。また、この方法でプレナー構造を実現する
ために選択成長を行なうと、成長させた結晶に突起等が
生じるなど形状の制御性が十分でなく、未だ実用化に至
っていない。
[発明が解決しようとする課!!] このように従来のAPDは、信頼性に優れた実用的なプ
レナーm造において、急峻な濃度分布のpn接合を制御
性よく形成することが困難であり、従ってGB積を決定
する増倍領域幅を微細に制御性よく形成することができ
ないという問題があった。
そこで本発明は、プレナー梢遺において、急峻な濃度分
布を有するpn接合を制御性よく形成して微小な増fl
al¥域幅を確定し、GB積が大きくて高周波領域での
高速動作ができる半導体受光素子及びその製造方法を提
供することを目的とする。
[課題を解決するための手段] 上記課題は、基板上にメサ型に形威された第1導電型の
増倍領域と、前記増倍領域上に結晶成長され、pn接合
を形成する第2導電型領域と、前記増倍領域及び前記第
2導電型領域のメサ部を埋め込む埋込み層と、前記第2
導電型領域上に形成された第2導電型の受光領域とを具
備し、前記第2導電型領域が、前記増倍領域とのpn接
合部において急峻な濃度分布を有していることを特徴と
する半導体受光素子によって達成される。
また上記課題は、基板上に、第1導電型の光吸収領域及
び増倍領域並びに第2導電型領域を順に成長させる工程
と、積層した前記第2導電型領域、前記増倍領域及び前
記光吸収領域をメサ型にエツチングした後に、全面に埋
込み層を成長させてメサ部を埋め込む工程と、前記第2
導電型領域上方の前記埋込み層表面に第2導電型の受光
領域を形威し、前記第2導電型領域と接続する工程とを
有し、前記増倍領域とのpn接合部における前記第2導
電型領域の濃度分布を急峻に形成することを特徴とする
半導体受光素子の製造方法によって達成される。
[作 用] すなわち本発明は、第1導電型の増@領域とPn接合す
る第2導電型領域が結晶成長により形成されることによ
り、急峻な濃度分布のpn接合を得ることができるため
、微小な増倍領域幅を制御性よく確定することができる
また、メサ型の第2導電型WI域及び増倍領域を埋込み
層によって覆い、この埋込み層表面に第2導電型の受光
領域を形成して第2導電型領域と接続することにより、
プレナー構造を実現することができる。なお、ここで受
光fi域のフロントは、第2導電型領域に達すると共に
この第2導電型領域内に止まっているため、増倍領域と
第2導電型領域との急峻な濃度分布のpn接合に影響を
及ぼすことはない。
[実施例] 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、本発明の一実施例による半導体受光素子を示
す断面図である。
n2型InP基板2上に、n型1nPバッファ層4を介
して、n−型1 nGaAsGaAs光吸収−6InG
aAsPキャリア加速N8、n4型I nGaAsP@
界降下層10、n−型1nP増倍層12及びP+型1n
PM14がメサ型に積層されている。そしてそのメサ部
はn−型1nP埋込み層16によって埋め込まれている
また、P+型1nP層14上には、n−型fnP埋込み
層16表面に例えば不純物拡散等によって形成された受
光部のp”型1nP#18が設けられている。そしてそ
のフロントは、第1図の破線に示されるように、p+型
InP層14に達していると共に、p+型InP層14
内に止まっている。
そしてさらに、このP1型1nP層18周囲のn−型I
nP埋込みN16表面に、p+型InPガードリング層
20が設けられている。
次に、第1図の半導体受光素子のキャリア濃度分布及び
電界強度分布を、それぞれ第2図(a)。
(b)に示す。
第2図(a)において、p+型1nP層18の拡散プロ
ファイルは、A部に示されるようにテールを生じている
が、p1型InP層14内にマスクされている。そして
P“型InP層14は、結晶成長によって形成されてい
るため、B部に示されるように極めてR’Mlな濃度分
布をもち、従ってn−型1nP増1Δ層12との間の成
長接合はほぼ完全に近い片側階段pn接合となっている
。これによって、n−型1nP増倍層12のP+型In
9層14とのpn接合部の位置は、十分明確に確定され
る。
また、n−型InP増倍層12のn〜型InGaAsP
キャリア加速NJ8との境界にはn+型InGaAsP
電界降下層10が設けられていることにより、第2図(
b)に示されるように、この境界においてn−型1nP
増倍層12の電界強度が急激に低下している。
従って、@細に設計された増倍領域の幅は、P1型1n
P層14とn4型I nGaAsP電界降下層10とに
挟まれたn−型1nP増倍112の層厚により、精度よ
く確定される。
このように本実施例によれば、信頼性に優れた実用的な
プレナー楊造において、成長接合による急峻な濃度分布
のpn接合が形成されているため、微小な増倍領域幅を
精度よく確定することができる。従って、GB積を大き
くすることができ、高周波領域での高速動作を行なうこ
とができる。
次に、第1図の半導体受光素子の製造方法を、第3図を
用いて説明する。
n1型1nP基板2上に、n型InPバッファ層4、n
−型I nGaAsGaAs光吸収−6■nGaAsP
キャリア加速層8、n+型I nGaAsP電界降下層
10、n−型InP増倍層12、及びp1型InP層1
4を順に積層する。これらの積層は、全体として温度5
00℃程度において行なえばよいが、特にp”型InP
層14の場合は、n−型InP増倍層12との成長接合
部における急峻な濃度分布を保持するために、MO−V
P E (Metal Organic−Vapor 
Phase Epitaxy )法やCB E (Ch
eIIical Beal′1Epitaxy )法等
を用いた500℃以下の低温成長を行なうことが望まし
い(第3図(a>参照)。
次いで、積層されたp1型InP層14、n型InP増
倍112、n+型I nGaAsP電界降下層10、n
−型I nGaAsPキャリア加速層8、加速型8 n
GaAs光吸収層6、及びn型InPバッファ層4をメ
サエッチングして、メサ構造を形成する(第3図(b)
参照)。
次いで、全面にn−型rnP埋込み層16を成長させて
メサ部を埋め込むと共に、p“型InP層1層上4上n
−型InP埋込み層16を形成するく第3図(c)?照
)。
次いで、P1型InP層14上方のn−型InP埋込み
層16表面に、Zn、Cd等の拡散やBe(ベリリウム
〉等のイオン注入によって、受光部のρ′″型InP層
18を形成する。なお、このときp1型InPM18の
フロントはP1型InP層14に達すると共に、P+型
InP層14内に止まるように制御する。また、このと
きの拡散又はイオン注入後のアニールは、n−型InP
増倍層12とp+型InP114とのpn接合部におけ
る不純物の再分布を抑えるために、それぞれ拡散温度5
00℃以下又はアニール温度400〜500℃の低温に
おいて行なう。
続いて、P+型1nP層18周囲のn−型InP埋込み
層16表面に、例えばBeのイオン注入法を用いて、p
+梨型1nP−ドリング層20を形成する(第3図(d
)参照)。
こうして、第1図に示されるプレナー祷造の半導体受光
素子を製造する。
[発明の効果〕 以上のように本発明によれば、第1導電型の増倍領域と
、この増倍領域とpn接合する第2尋電型fJf域とを
有する半導体装置受光素子において、第2導電型領域が
結晶成長により形成されることにより、急峻な濃度分布
のpn接合を得ることができるため、微小な増倍領域幅
を制御性よく確定することができる。
また、メサ型の第2導電型領域及び増倍領域が埋込み層
によって覆われ、この埋込み層表面に受光部の第2導電
型の受光領域が形成されて第2導電型領域に接続されて
いることにより、プレナー横遣を実現することができる
これにより、信頼性が高く実用的なプレナー構造であっ
て、GB積を大きくして高周波領域での高速動作ができ
る半導体受光素子を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実熊例による半導体受光素子を示す
断面図、 第2図は第1図の半導体受光素子を説明するための図、 第3図は第1図の半導体受光素子の製造方法を示す工程
図である。 図において、 2・・・・・・n+型InP基板、 4・・・・・・n型InPバッファ層、6・・・・・・
n−型TnGaAs光吸収層、8・・・・・・n−型1
 nGaAs Pキャリア加速層、10・・・・・・n
+型InGaAsP電界降下層、12・・・・・・n−
型1nP増倍層、14 、18−−−・−・P ”型I
nP層、16・・・・・・n−型InP埋込み層、20
・・・・・・P+型InPガードリング層。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、基板上にメサ型に形成された第1導電型の増倍領域
    と、 前記増倍領域上に結晶成長され、pn接合を形成する第
    2導電型領域と、 前記増倍領域及び前記第2導電型領域のメサ部を埋め込
    む埋込み層と、 前記第2導電型領域上に形成された第2導電型の受光領
    域とを具備し、 前記第2導電型領域が、前記増倍領域とのpn接合部に
    おいて急峻な濃度分布を有していることを特徴とする半
    導体受光素子。 2、基板上に、第1導電型の光吸収領域及び増倍領域並
    びに第2導電型領域を順に成長させる工程と、 積層した前記第2導電型領域、前記増倍領域及び前記光
    吸収領域をメサ型にエッチングした後に、全面に埋込み
    層を成長させてメサ部を埋め込む工程と、 前記第2導電型領域上方の前記埋込み層表面に第2導電
    型の受光領域を形成し、前記第2導電型領域と接続する
    工程とを有し、 前記増倍領域とのpn接合部における前記第2導電型領
    域の濃度分布を急峻に形成することを特徴とする半導体
    受光素子の製造方法。
JP1221007A 1989-08-28 1989-08-28 半導体受光素子及びその製造方法 Pending JPH0383382A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000320437A (ja) * 1999-04-30 2000-11-21 Waertsilae Nsd Schweiz Ag 二行程ディーゼルエンジンを始動、制動及び逆転させる方法並びに装置

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000320437A (ja) * 1999-04-30 2000-11-21 Waertsilae Nsd Schweiz Ag 二行程ディーゼルエンジンを始動、制動及び逆転させる方法並びに装置

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