JPS5943834B2 - 半導体受光装置の製造方法 - Google Patents

半導体受光装置の製造方法

Info

Publication number
JPS5943834B2
JPS5943834B2 JP57216037A JP21603782A JPS5943834B2 JP S5943834 B2 JPS5943834 B2 JP S5943834B2 JP 57216037 A JP57216037 A JP 57216037A JP 21603782 A JP21603782 A JP 21603782A JP S5943834 B2 JPS5943834 B2 JP S5943834B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
type
layer
germanium substrate
guard ring
germanium
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired
Application number
JP57216037A
Other languages
English (en)
Other versions
JPS58151074A (ja
Inventor
修三 香川
隆夫 金田
達哲 白井
靖男 馬場
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fujitsu Ltd filed Critical Fujitsu Ltd
Priority to JP57216037A priority Critical patent/JPS5943834B2/ja
Publication of JPS58151074A publication Critical patent/JPS58151074A/ja
Publication of JPS5943834B2 publication Critical patent/JPS5943834B2/ja
Expired legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10FINORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
    • H10F30/00Individual radiation-sensitive semiconductor devices in which radiation controls the flow of current through the devices, e.g. photodetectors
    • H10F30/20Individual radiation-sensitive semiconductor devices in which radiation controls the flow of current through the devices, e.g. photodetectors the devices having potential barriers, e.g. phototransistors
    • H10F30/21Individual radiation-sensitive semiconductor devices in which radiation controls the flow of current through the devices, e.g. photodetectors the devices having potential barriers, e.g. phototransistors the devices being sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation
    • H10F30/22Individual radiation-sensitive semiconductor devices in which radiation controls the flow of current through the devices, e.g. photodetectors the devices having potential barriers, e.g. phototransistors the devices being sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation the devices having only one potential barrier, e.g. photodiodes
    • H10F30/221Individual radiation-sensitive semiconductor devices in which radiation controls the flow of current through the devices, e.g. photodetectors the devices having potential barriers, e.g. phototransistors the devices being sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation the devices having only one potential barrier, e.g. photodiodes the potential barrier being a PN homojunction

Landscapes

  • Light Receiving Elements (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はゲルマニウム基板を有する半導体受光装置の製
造方法に関する。
ゲルマニウムは高温度の熱処理によつてその結晶構造が
乱されやすいという性質を有する。
従来よりヒ素(As)やアンチモン(Sb)や亜鉛(Z
n)をゲルマニウム基板に熱拡散することが行なわれて
いるが、これらの拡散温度は高いため、長時間熱処理し
て表面から深くまで拡散層を形成しようとすると、ゲル
マニウム基板に悪影響を与えるという問題があつた。こ
のためゲルマニウム基板に深い不純物層、殊にp・形不
純物層を形成することが困難であつた。ところが他方、
近年、1μm帯光通信用受光素子としてゲルマニウム受
光素子の必要性が増加してきた。従来のゲルマニウム受
光素子は、第1図に示すように、p形ゲルマニウム基板
1に受光面を構成する高不純物濃度のn+形層2を形成
し、n形ガ5−トリシダ層3を設け、ゲルマニウム基板
1の表面はn+形層2以外の部分が二酸化シリコン層(
SiO2)4によつて被覆されていた。
ゲルマニウム基板を用いて受光素子を構成すると、シリ
コンを用いたときよりも基板中で発生した少数キャリア
がpn接合の空乏層まで拡散することによつて生じる拡
散電流が大となる。室温における暗電流は大部分がこの
拡散電流に起因するから、ゲルマニウム受光素子は暗電
流が大きいという欠点を有していた。その上、二酸化シ
リコン層4内に帯電された正電荷の作用で、これと接す
るp形ゲ)L−■ニウム基板1の表面にはn形反転層が
生じてしまう。このため、pn接合の空乏層は反転層に
沿つて横方向に拡がり、等価的な接合面積が増大するた
め、拡散電流や表面もれ電流を増加させていた。しかる
に、ゲルマニウム基板にp形不純物、層を低温度で形成
する適当な方法がなかつたのでn形反転層を防止する有
効な方法が見い出されていなかつた。第2図は他の従来
のゲルマニウム受光素子を示すもので、n形ゲルマニウ
ム基板5にボロンBをイオン注入してp+形層6を形成
し、亜鉛Znを熱拡散してp形ガードリング層Tを形成
したものである。この従来例では亜鉛は800℃以上の
高温で熱処理されるのでゲルマニウム結晶に悪影響を与
えて暗電流は大となる。さらに亜鉛は拡散係数が比較的
小さいので、ガードリング層7の断面の曲率半径が比較
的小となり電界の集中が起こり、また亜鉛の不純物濃度
は比較的高いので、空乏層はn形ゲルマニウム基板5の
方向に主として拡がるだけなので耐圧が低いという欠点
があつた。本発明は上述の従来の欠点に鑑みて、n形ゲ
ルマニウム基板に低温度で深いp形ガードリング層を形
成することにより、低暗電流化を図り、耐圧を向上した
半導体装置の製造方法を提供することを目的とする。本
発明の目的は、n形ゲルマニウム基板にベリリウムBe
をイオン注入してp形ガードリング層を形成する工程と
、該n形ゲルマニウム基板の表面において前記p形ガー
ドリング層の内側に、該p形ガードリング層に接して高
不純物濃度のp形層を形成する工程とを有することによ
り達成される。
本発明者は、ゲルマニウム基板に各種の不純物をイオン
注入して調べたところ、ベリリウムをイオン注入したと
き第3図に示すような不純物濃度分布が得られることを
見い出した。
曲線A,Bは加速電圧100KeVで、ドーズ量はそれ
ぞれ5X1014礪二2と2×1014丁2の場合、ま
た曲線C,Dは加速電圧50Keでドーズ量はそれぞれ
1×1014m1と5×1013cm−2の場合を示す
。いずれも、ウエハ不純物濃度4×1015a「3で、
646すC1時間の熱処理を加えたものである。この不
純物濃度分布によれば、たとえば曲線Aは、ベリリウム
が表面付近で1018丁3以上の高キヤリア濃度を示し
、表面から深さ方向に沿つて濃度は急に低下するが、そ
の後、低濃度領域が伸びて12μm程の深さまで達する
ことがわかる。他の曲線B,C,Dもほぼ同様な不純物
濃度分布を示す。これに対して、ゲルマニウム基板にヒ
素をイオン注入したときは、加速電圧150KeV1ド
ーズ量5×10131,695℃で4時間熱処理しても
表面濃度約10180fn−3,拡散深さ1.5μm程
度である。したがつて、ゲルマニウム基板にベリリウム
をイオン注入することにより、ヒ素やアンチモンを熱拡
散する場合に比べれば匁論のことヒ素や亜鉛をイオン注
入する場合に比べても、低温度にて、表面高濃度でかつ
表面から深くまで伸びた低濃度の不純物層を形成できる
ものである。
本発明の方法によれば、少くとも700℃以下の温度で
p形不純物層を形成できるので、ゲルマニウム基板の結
晶構造が悪影響を受けて暗電流が増加することを抑制で
きる。第4図は本発明にかかるゲルマニウム受光素子の
製造方法の一実施例を示す。
p形ゲルマニウム基板11(a図)の表面を二酸化シリ
コン(SiO2)からなる酸化膜12で被覆し、通常の
フオトエツチング技術により窓開けし、750℃で2.
5時間アンチモン拡散を行なつて、n形ガードリング層
13を形成する(b図)。次に再び表面を酸化膜14で
被覆したあと、ガードリング層13の外側の部分を窓開
けし、ベリリウムをイオン注入により加速電圧100K
eV1ドーズ量2X101S「2で基板11に打ち込ん
だのち(c図)、表面を酸化膜で被覆してから、646
℃で1時間の熱処理を加えることにより、活性化して拡
散を行ないp形チヤンネルストツパ層15を形成する(
d図)。第2図の不純物濃度分布から明らかなように、
ベリリウムは表面付近で高濃度すなわち約1018−?
しかも表面から深くまで、すなわち1016cTn−3
の濃度のゲルマニウム基板の場合約6μmまで拡散され
る。次にガードリング層13の内側の酸化膜を除去し、
ヒ素を620℃で18分拡散し、3000〜4000人
の薄さで高不純物濃度を有するn+形層16を形成する
(e図)。n+形層16の表面は受光面として作用する
。次に、アルミニウムAl電極17をガードリング層1
3の表面に蒸着する(f図)。なお、ガードリング層1
3はn+形層16の周辺部の耐圧を高めるためのもので
ある。また、p形ゲルマニウム基板11に対する電極は
、受光素子の裏面に金メツキしたステムをボンデイング
することにより設けられるもので図示を省略した。以上
のようにして製造されたゲルマニウム受光素子は、p形
ゲルマニウム基板11に形成されたn+形層16からな
り、少くともn+形層よりも深い、望ましくは5μm以
上の深さを有するベリリウムのイオン注入で形成された
チヤンネルストツパ層15を有するものである。
本発明の上記実施例に従うゲルマニウム受光素子では、
チヤンネルストツパ層15が酸化膜14と接する部分の
ベリリウムによるp形キヤリア濃度が高いので、n形反
転層が形成されることはない。
このため空乏層が横方向に広がらないから、拡散電流お
よび表面もれ電流を小とできる。また、p形チヤンネル
ストツパ層15は表面から深くまで伸びるので、p形ゲ
ルマニウム基板11よりも高い不純物濃度を有する領域
が大となる。高不純物濃度領域では、少数キヤリアすな
わちここでは電子による拡散電流は減少するから、p形
チヤンネルストツパ層15によつてp形ゲルマニウム基
板11の拡散電流を小とできる。チヤンネルストツパ層
のない従来の受光素子は、約10プAの暗電流が生じた
のに対して、本発明によつて製造された受光素子では暗
電流を約10−6Aに低下できるので、受光素子の最低
受光レベルを低くすることができる。なお、第4図に示
した製造工程において、イオン注入されたベリリウムの
熱処理工程(d図)と、ヒ素の熱拡散によるn+形層1
6の形成工程(e図)とを同時に行なつてもよい。
次に、第5図は本発明による受光素子の製造方法の他の
実施例を示す。
n形ゲルマニウム基板21(a図)の表面を二酸シリコ
ンよりなる酸化膜22で被覆し、これに通常のフオトエ
ツチング技術により窓開けしてベリリウムを加速電圧5
0KeV1ドーズ量1×10141でイオン注入して(
b図)、p形ガードリング層23を形成し、酸化膜22
を窓開けしてインジニウムInを加速電圧90KeV1
ドーズ量2X1013cm−2でイオン注入し(c図)
、p+形層24を形成する(d図)。
そして、表面を酸化膜22で被覆し、646℃で1時間
熱処理を行ない、p形ガードリング層23を深さ約6μ
mに形成する。また、同時にp+形層24は約1000
への薄さで1018C7!l−3程の高濃度に形成され
る。次にp+形層24の表面の酸化膜を除去し(e図)
、受光面として作用させるとともに、ガードリング層2
3の表面にアルミニウムを蒸着することにより電極25
を取り付ける。以上のように製造されたゲルマニウム受
光素子はn形ゲルマニウム基板21とp+形層24およ
びp形ガードリング層23とからなる。
この実施例に従うゲルマニウム受光素子は、p形ガード
リング層23の深さが5岬以上と深く形成できるのでp
形ガードリング層23の断面の曲率半径は大とでき、ま
た、p形ガードリング層23のキヤリア濃度は10]6
0IrL6と比較的低いので、空乏層はp形ガードリン
グ層23とn形ゲルマニウム基板21との両方に向かつ
て広がる。
このため、耐圧が高くなる。さらに、n形ゲルマニウム
基板にp形ガードリング層、p+形層を形成しているの
で、p形ゲルマニウム基板を使用した場合よりも低雑音
にできる。以上説明したように本発明によれば、n型ゲ
ルマニウム基板にベリリウムをイオン注入することによ
り、700℃以下の低温度でp形ガードリング層を形成
できるので、低暗電流を達成でき、さらに、該p形ガー
ドリング層は深さが深くかつキヤリア濃度が比較的低い
ので高耐圧化が図れる半導体装置の製造方法を提供でき
る。
【図面の簡単な説明】
第1図及び第2図には従来の受光素子を示す断面図、第
3図はベリリウムをゲルマニウム基板にイオン注入した
場合の不純物濃度分布を示す図、第4図は本発明の製造
方法の一実施例を示す工程図、第5図は本発明の製造方
法の他の実施例を示す工程図である。 11・・・・・・p形ゲルマニウム基板、13・・・・
・・n形ガードリング層、15・・・・・・p形チヤン
ネルストツパ層、16・・・・・・n+形層、21・・
・・・・n形ゲルマニウム基板、23・・・・・・p形
ガードリング層、24・・・・・・p+形層。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 n形ゲルマニウム基板にベリリウムをイオン注入し
    てp形ガードリング層を形成する工程と、該n形ゲルマ
    ニウム基板の表面において前記p形ガードリング層の内
    側に該p形ガードリング層に接して該p形ガードリング
    層より高不純物濃度のp形層を形成する工程とを有する
    ことを特徴とする半導体受光装置の製造方法。
JP57216037A 1982-12-09 1982-12-09 半導体受光装置の製造方法 Expired JPS5943834B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP57216037A JPS5943834B2 (ja) 1982-12-09 1982-12-09 半導体受光装置の製造方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP57216037A JPS5943834B2 (ja) 1982-12-09 1982-12-09 半導体受光装置の製造方法

Related Parent Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP12504779A Division JPS5649523A (en) 1979-09-28 1979-09-28 Manufacture of semiconductor device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS58151074A JPS58151074A (ja) 1983-09-08
JPS5943834B2 true JPS5943834B2 (ja) 1984-10-24

Family

ID=16682290

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP57216037A Expired JPS5943834B2 (ja) 1982-12-09 1982-12-09 半導体受光装置の製造方法

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPS5943834B2 (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0296541U (ja) * 1989-01-14 1990-08-01

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0296541U (ja) * 1989-01-14 1990-08-01

Also Published As

Publication number Publication date
JPS58151074A (ja) 1983-09-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JPS6037775A (ja) 集積回路構成体の製造方法
JPS6259906B2 (ja)
US4313768A (en) Method of fabricating improved radiation hardened self-aligned CMOS having Si doped Al field gate
JP3199452B2 (ja) Pnp装置用p埋め込み層の製造方法
US4716451A (en) Semiconductor device with internal gettering region
US4654678A (en) Avalanche photodiode
US4415370A (en) Method of beryllium implantation in germanium substrate
JPS633448B2 (ja)
JPS5943834B2 (ja) 半導体受光装置の製造方法
JP4401036B2 (ja) フォトダイオードの製造方法
JP2680448B2 (ja) 耐放射線半導体装置の製造方法
JP2736089B2 (ja) 半導体素子及びその製造方法
JPS6328505B2 (ja)
JPH0417368A (ja) 縦型オーバーフロードレイン型固体撮像素子
JPH0474872B2 (ja)
JPS5946428B2 (ja) ゲルマニウム受光素子
JPS63273317A (ja) 半導体装置の製造方法
JPS60149125A (ja) 半導体基板への不純物添加方法
JPH03289131A (ja) 半導体装置の製造方法
JPH0492477A (ja) 可変容量ダイオードの製造方法
JPS5853867A (ja) 半導体受光素子
JPS6259898B2 (ja)
JPS61163672A (ja) 半導体受光素子の製造方法
JPS5848478A (ja) InΡ系Be注入ダイオ−ドの形成方法
JPS5954222A (ja) 半導体装置の製造方法