JPS60201676A - アバランシフオトダイオ−ド - Google Patents
アバランシフオトダイオ−ドInfo
- Publication number
- JPS60201676A JPS60201676A JP59058826A JP5882684A JPS60201676A JP S60201676 A JPS60201676 A JP S60201676A JP 59058826 A JP59058826 A JP 59058826A JP 5882684 A JP5882684 A JP 5882684A JP S60201676 A JPS60201676 A JP S60201676A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- layer
- inp
- semiconductor layer
- junction
- impurity concentration
- 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.)
- Pending
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10F—INORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
- H10F30/00—Individual radiation-sensitive semiconductor devices in which radiation controls the flow of current through the devices, e.g. photodetectors
- H10F30/20—Individual 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
- H10F30/21—Individual 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
- H10F30/22—Individual 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
- H10F30/225—Individual 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 working in avalanche mode, e.g. avalanche photodiodes
- H10F30/2255—Individual 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 working in avalanche mode, e.g. avalanche photodiodes in which the active layers form heterostructures, e.g. SAM structures
Landscapes
- Light Receiving Elements (AREA)
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）
本発明は化合物半導体受光素子の構造に係り、特にアバ
ランシフォトダイオード（ＡＰＤ）に関する。
ランシフォトダイオード（ＡＰＤ）に関する。
°（従来技術とその問題点）
ＡＰＤは高感度、高速応答の光検出器である。
この半導体装置はｐｎ接合を持つ。ＡＰＤなどの光検出
器ではこのｐｎ接合に対し逆方向の電圧を印加して使用
し、受光部での電界の均一性の成否が素子の性能に大き
な影響を与える。受光部で十分な電界強度を得るために
は受光部周辺での電界集中を押さえるガードリングが必
要である。ガードリングの必要性は次のことによる。
器ではこのｐｎ接合に対し逆方向の電圧を印加して使用
し、受光部での電界の均一性の成否が素子の性能に大き
な影響を与える。受光部で十分な電界強度を得るために
は受光部周辺での電界集中を押さえるガードリングが必
要である。ガードリングの必要性は次のことによる。
ＡＰＤは高利得の受光素子であるが、同時に利得の増大
は雑音の増加を伴なう。従って信号対雑音比については
ＡＰＤの最適な増倍率が存在することがわかっている。
は雑音の増加を伴なう。従って信号対雑音比については
ＡＰＤの最適な増倍率が存在することがわかっている。
このことから高利得、低雑音のＡＰＤとしては受光部全
体が均一増倍とすることが必要である。ガードリングは
プレーナｍＡＰＤで受光部の均一増倍を得るための方策
として広く使われている。しかしＡＰＤの逆方向なだれ
降伏電圧はｐｎ接合の曲率が大きい程小さくなる處 のでブレーナ型の場合ｐｎ接合の平差な受光部で均−増
倍を得るには受光部周囲の逆方向なだれ降伏電圧を十分
高く取るように構造設計する必要がある。
体が均一増倍とすることが必要である。ガードリングは
プレーナｍＡＰＤで受光部の均一増倍を得るための方策
として広く使われている。しかしＡＰＤの逆方向なだれ
降伏電圧はｐｎ接合の曲率が大きい程小さくなる處 のでブレーナ型の場合ｐｎ接合の平差な受光部で均−増
倍を得るには受光部周囲の逆方向なだれ降伏電圧を十分
高く取るように構造設計する必要がある。
ＩｎＰ系の材料を例にとった場合、従来のＡＰＤ構造は
第１図に示すようにＮ±ＩｎＰ基板１１の上に、Ｎ−Ｉ
ｎＰバッファ一層１２．Ｎ −ＩｎＧａＡｓｎＧａＡｓ
光吸収−１３Ｐ層１４が単純な多層結晶成長で作られて
いるため、ガードリング１５は亜鉛またはカドミウムの
熱拡散法あるいはべＩＪ ＩＪウムのイオン注入法など
で形成されている。第１図に示すようにガードリングの
ｐｎ接合の位置は受光部（Ｐ＋層）１６のｐｎ接合と同
一の層内にあり、傾斜接合にして降伏電圧を高く取るよ
うにしている。この場合、長時間の熱拡散で傾斜接合を
作るのが一般的であるが、層構造において層厚や不純物
濃度のばらつきや拡散温度のふらつき等によってｐｎ接
合の位置の制御は非常に難しく、ウェハ内の歩留りは当
然悪くなる。また受光部にｐｎ接合を改めて作らなけれ
ばならないということがあり、化合物ＡＰＤの製造にお
いて降伏電圧の十分高いガードリングの形成の可否は大
きな問題となっている。以上のことから技術的時間的に
１回のＰ＋領域作製でガードリングと受光部のｐｎ接合
の形成のできることが望ましい。
第１図に示すようにＮ±ＩｎＰ基板１１の上に、Ｎ−Ｉ
ｎＰバッファ一層１２．Ｎ −ＩｎＧａＡｓｎＧａＡｓ
光吸収−１３Ｐ層１４が単純な多層結晶成長で作られて
いるため、ガードリング１５は亜鉛またはカドミウムの
熱拡散法あるいはべＩＪ ＩＪウムのイオン注入法など
で形成されている。第１図に示すようにガードリングの
ｐｎ接合の位置は受光部（Ｐ＋層）１６のｐｎ接合と同
一の層内にあり、傾斜接合にして降伏電圧を高く取るよ
うにしている。この場合、長時間の熱拡散で傾斜接合を
作るのが一般的であるが、層構造において層厚や不純物
濃度のばらつきや拡散温度のふらつき等によってｐｎ接
合の位置の制御は非常に難しく、ウェハ内の歩留りは当
然悪くなる。また受光部にｐｎ接合を改めて作らなけれ
ばならないということがあり、化合物ＡＰＤの製造にお
いて降伏電圧の十分高いガードリングの形成の可否は大
きな問題となっている。以上のことから技術的時間的に
１回のＰ＋領域作製でガードリングと受光部のｐｎ接合
の形成のできることが望ましい。
（発明の目的）
本発明は上記のガードリング効果を１回のＰ＋領域形成
のみで得ることのできる層構造を有するＡＰＤを与える
ものである。
のみで得ることのできる層構造を有するＡＰＤを与える
ものである。
（発明の構成）
第２図に本発明の構造を示す。ＩｎＰ系の材料を例にと
った場合を示す。Ｎ−ＩｎＰ基板２１の上ζこＮ−Ｉｎ
ＧａＡｓ 層２２．Ｎ−ＩｎＰ層２３を順次結晶成長し
た後エツチング技術等によって凹部を形成した後２回目
の結晶成長１こよって、比較的不純物濃度の低いＮ−Ｉ
ｎＰ層２４．比較的不純物濃度の高いＮ−ＩｎＰ層２５
．比較的不純物濃度の低いＮ−ＩｎＰ 層２６と受光部
とガードリングを兼ねたＰ＋部部子７有する構造になっ
ている。その後、表面保護膜２８．Ｐ側電極２９Ｎ側電
極３０を形成している。
った場合を示す。Ｎ−ＩｎＰ基板２１の上ζこＮ−Ｉｎ
ＧａＡｓ 層２２．Ｎ−ＩｎＰ層２３を順次結晶成長し
た後エツチング技術等によって凹部を形成した後２回目
の結晶成長１こよって、比較的不純物濃度の低いＮ−Ｉ
ｎＰ層２４．比較的不純物濃度の高いＮ−ＩｎＰ層２５
．比較的不純物濃度の低いＮ−ＩｎＰ 層２６と受光部
とガードリングを兼ねたＰ＋部部子７有する構造になっ
ている。その後、表面保護膜２８．Ｐ側電極２９Ｎ側電
極３０を形成している。
（構成の詳細な説明及び実施例）
第３図に本構造の艮造工程を詳細に示す。第３図ＡはＩ
ｎＰ基板２１上に比較的不純物濃度の低い（正味のドナ
ー濃度が詔よそ３ Ｘ Ｉ ＱＩＣａｉ−”’ ）Ｉ
ｎ Ｇ ａ Ａ ｓ層２２とＩｎＰ層２３をそれぞれ３
μｍと１．６μｍ結晶成長した後、フォトリングラフ技
術ζこよりＩｎＰ層を約１．５μｍエツチングしたもの
を示すものである。その後第３図Ｂに示すように２回目
の結晶成長で前記ＩｎＰ層２３と同程度の不純物濃度を
有するＩｎＰ層２４．比較的不純物濃度の高い（正味の
ドナー濃度がおよそ２ Ｘ １０”５＋＋−’ ） Ｉ
Ｈｐ層２５を０．２μｍ比較的不純物濃度の低い（正味
のドナー濃度がおよそ８Ｘ１０”ｃ＋＊」 ）ＩｎＰ層２６を約５μｍ成長する。次に亜鉛（Ｚｎ）
あるいはカドミウム（Ｃｄ ）の熱拡散法により第３図
Ｃに示すようにｐｉ接合が領域２４のＩｎＰ まで達す
るようｌこＰ領域２７を形成する。
ｎＰ基板２１上に比較的不純物濃度の低い（正味のドナ
ー濃度が詔よそ３ Ｘ Ｉ ＱＩＣａｉ−”’ ）Ｉ
ｎ Ｇ ａ Ａ ｓ層２２とＩｎＰ層２３をそれぞれ３
μｍと１．６μｍ結晶成長した後、フォトリングラフ技
術ζこよりＩｎＰ層を約１．５μｍエツチングしたもの
を示すものである。その後第３図Ｂに示すように２回目
の結晶成長で前記ＩｎＰ層２３と同程度の不純物濃度を
有するＩｎＰ層２４．比較的不純物濃度の高い（正味の
ドナー濃度がおよそ２ Ｘ １０”５＋＋−’ ） Ｉ
Ｈｐ層２５を０．２μｍ比較的不純物濃度の低い（正味
のドナー濃度がおよそ８Ｘ１０”ｃ＋＊」 ）ＩｎＰ層２６を約５μｍ成長する。次に亜鉛（Ｚｎ）
あるいはカドミウム（Ｃｄ ）の熱拡散法により第３図
Ｃに示すようにｐｉ接合が領域２４のＩｎＰ まで達す
るようｌこＰ領域２７を形成する。
その後第３図りに示すようにエツチングにより第３図Ｃ
で示した領域２６中のｐｎ接合が受光部（第３図Ｄ３１
）だけＣとあるようにする。
で示した領域２６中のｐｎ接合が受光部（第３図Ｄ３１
）だけＣとあるようにする。
その後表面保護膜２８として８ｉ０ｚ膜あるいはＳｉＮ
膜を形成後Ｐ側電極２９として金亜鉛Ｎ側電極３０とし
て釜ゲル÷ニウムを形成して第２図に示すＡｐｎができ
あがる。
膜を形成後Ｐ側電極２９として金亜鉛Ｎ側電極３０とし
て釜ゲル÷ニウムを形成して第２図に示すＡｐｎができ
あがる。
十分なガードリング効果、即ち受光部での電界集中を得
るということは受光部のｐｎ接合（第２図中２６と２７
の境界に相当）での電界強度が受光部以外のｐｎ接合（
第２図中２４と２７の境界に相当）での電界強度より大
きくなることを意味する。
るということは受光部のｐｎ接合（第２図中２６と２７
の境界に相当）での電界強度が受光部以外のｐｎ接合（
第２図中２４と２７の境界に相当）での電界強度より大
きくなることを意味する。
（発明の効果）
本発明の構造では領域２４と２５の濃度の異なる領域の
存在により受光部のｐｎ接合での電界集中が起こり、ガ
ードリング効果を得ているのと同時に領域２６をｐｎ接
合に隣接することにより電界の平担部を導入することで
低雑音化が可能になりている。
存在により受光部のｐｎ接合での電界集中が起こり、ガ
ードリング効果を得ているのと同時に領域２６をｐｎ接
合に隣接することにより電界の平担部を導入することで
低雑音化が可能になりている。
従来のプレーナ型受光素子で用いられている２回の拡散
によるガードリングとＰ 領域の形成に比べ、本発明の
１回拡散による構造で簡単にガードリング効果が得られ
、かつ低雑音ＡＰＤの得られることがわかる。
によるガードリングとＰ 領域の形成に比べ、本発明の
１回拡散による構造で簡単にガードリング効果が得られ
、かつ低雑音ＡＰＤの得られることがわかる。
実施例としてＩｎＰ系の材料を用いて説明したが、Ｇ
ａ Ａ ｓ系、ＣａＳｂ 系等他の半導体材料に適用で
きることは言うまでもない。
ａ Ａ ｓ系、ＣａＳｂ 系等他の半導体材料に適用で
きることは言うまでもない。
第１図は従来のＡＰＤの断面図、第２図は本発明による
ＡＰＤの一実施例の断面図、第３図Ａ・Ｂ−Ｃ−Ｄは本
発明のＡＰＤを作製する各主要工程におけるウェハーの
断面図である。 １１ＮＩｎＰ基板 １２ Ｎ ＩｎＰバッファ一層 １３ Ｎ ＩｎＧａＡｓ 光吸収層 １４ Ｎ−ＩｎＰ層 １５ ガードリング １６ Ｐ層 ２１ Ｎ ＩｎＰ基板 ２２ Ｎ−ＩｎＧａＡｓ光吸収層 ２３ Ｎ−ＩｎＰ層 ２４ Ｎ−ＩｎＰ層 ２５ Ｎ ＩｎＰ層 ２６ Ｎ−ＩｎＰ層 ２７ Ｐ ＩｎＰ層 ２８ 表面保護膜 ２９ ｐ側電極 ３０ Ｎ側電極 第１図 ６ 第２図
ＡＰＤの一実施例の断面図、第３図Ａ・Ｂ−Ｃ−Ｄは本
発明のＡＰＤを作製する各主要工程におけるウェハーの
断面図である。 １１ＮＩｎＰ基板 １２ Ｎ ＩｎＰバッファ一層 １３ Ｎ ＩｎＧａＡｓ 光吸収層 １４ Ｎ−ＩｎＰ層 １５ ガードリング １６ Ｐ層 ２１ Ｎ ＩｎＰ基板 ２２ Ｎ−ＩｎＧａＡｓ光吸収層 ２３ Ｎ−ＩｎＰ層 ２４ Ｎ−ＩｎＰ層 ２５ Ｎ ＩｎＰ層 ２６ Ｎ−ＩｎＰ層 ２７ Ｐ ＩｎＰ層 ２８ 表面保護膜 ２９ ｐ側電極 ３０ Ｎ側電極 第１図 ６ 第２図
Claims (1)
- 第１導電凰の半導体基板上ζこ第１導電屋の光吸収層、
第１導電屋を有し中央部に凹部を有する第１の半導体層
、第１導電型を有し中央部に凹部を有する第２の半導体
層を順次積層した多層構造とこの第２の半導体層の凹部
内に形成した第１導電屋の第３の半導体層、第１導電型
の第４の半導体層を備え、前記第４の半導体層内及び第
４の半導体層周辺の第２の半導体層内ζこ第２の導電盤
の半導体層を備えていることを特徴とするアバランシフ
ォトダイオード。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59058826A JPS60201676A (ja) | 1984-03-27 | 1984-03-27 | アバランシフオトダイオ−ド |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59058826A JPS60201676A (ja) | 1984-03-27 | 1984-03-27 | アバランシフオトダイオ−ド |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60201676A true JPS60201676A (ja) | 1985-10-12 |
Family
ID=13095446
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59058826A Pending JPS60201676A (ja) | 1984-03-27 | 1984-03-27 | アバランシフオトダイオ−ド |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60201676A (ja) |
-
1984
- 1984-03-27 JP JP59058826A patent/JPS60201676A/ja active Pending
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