JPS61225878A - 半導体受光素子の製造方法 - Google Patents

半導体受光素子の製造方法

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JPS61225878A
JPS61225878A JP60065064A JP6506485A JPS61225878A JP S61225878 A JPS61225878 A JP S61225878A JP 60065064 A JP60065064 A JP 60065064A JP 6506485 A JP6506485 A JP 6506485A JP S61225878 A JPS61225878 A JP S61225878A
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JP
Japan
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layer
guard ring
groove
conductivity type
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JP60065064A
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English (en)
Inventor
Takao Kaneda
隆夫 金田
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Publication date
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Publication of JPS61225878A publication Critical patent/JPS61225878A/ja
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    • 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
    • H10F30/225Individual 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
    • H10F30/2255Individual 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

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  • 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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔概要〕 本発明は、ガード・リングを備え、アバランシェ増倍現
象を利用して動作するプレーナ型の半導体受光素子を製
造する場合に於いて、半導体基板上の一導電型増倍層を
メサ状にエツチングし、次いで、前記メサ状一導電型増
倍層を埋め込む同導電型且つ低不純物濃度である埋め込
み層を形成し、次いで、前記一導電型低不純物濃度埋め
込み層内に於けるガード・リング形成予定部分に倣う溝
を形成し、次いで、前記溝を介して反対導電型不純物の
拡散を行ってガード・リングを形成することに依り、機
能的に優れ且つ信頼性が高いガード・リングを有する半
導体受光素子を得られるようにするものである。
〔産業上の利用分野〕
本発明は、プレーナ型アバランシェ・フォト・ダイオー
ド(avalanche  phot。
diode:APD)と呼ばれる半導体受光素子を製造
する方法の改良に関する。
〔従来の技術〕
現在、l 〔μm〕帯の光通信用半導体受光素子として
、高感度であるm−v族化合物半導体を用いたAPDの
開発が盛んに行われている。
第2図は従来のプレーナ型APDの要部切断側面図を表
している。
図に於いて、1はn++1nP基板、2はn型Ga1n
As光吸収層、3はn型Ga1nAsPへテロ・バリヤ
緩和層、4はn型1nP増倍層、5はn−型1nP埋め
込み層、6はp++1nP受光領域、7はp型1nPガ
ード・リング層、8は絶縁膜、9は電極をそれぞれ示し
ている。
図示例では、p++1nP受光領域6及びその直下に在
るn型1nP増倍層4に依って生成されているpn接合
に於けるブレイク・ダウン耐圧を他の部分に於けるそれ
に対して相対的に低く維持する為、p++1nP受光領
域6及びn型1nP増倍層4をn−型1nP埋め込み層
5で囲むようにしたり、n−型InP埋め込み層5中に
p+型型光光領域6接するようにp型1nPガード・リ
ング層7を形成するようにしている。
〔発明が解決しようとする問題点〕
一般に、この種の半導体受光素子の信転性及び製造歩留
りを向上するにはプレーナ型にすることが望ましいが、
ブレーナ型半導体受光素子に於いては、第2図に関して
説明したようなブレイク・ダウン耐圧差を得る為の構成
、特に、ガード・リングを設ける構成は不可欠である。
ところで、第2図の半導体受光素子に関して説明したよ
うな構成、即ち、p型InPガード・リング層7を形成
するには、イオン注入法を適用することに依り、ベリリ
ウム(Be)イオンを打ち込んでから熱処理を行って拡
散する技法を採用している。
ところが、Beイオンを注入した後、例えば温度550
(’C)で熱処理を行っても、ガード・リング7の深さ
は高々工 〔μm〕程度にしかならない。
このように、Beが深く拡散しないことは、ガード・リ
ング7の形状がBeイオンを注入したままの状態に於け
るそれと大差ないことを意味し、従って、ガード・リン
グ7で生成される接合面の周辺部分に於ける曲率はかな
り小さいものになっていて、当然、そこでの耐圧は低く
なってしまうから、充分なガード・リング効果が得られ
ないことになる。尚、現在、InPをp+型にするには
カドミウム(Cd)或いは亜鉛(Zn)など好ましい不
純物が知られているが、それよりも低濃度のp型にする
にはBeが最も良いとされでいる。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明一実施例を説明する為の図である第1図を借りて
説明する。
本発明に依る手段では、n1型1nP基板11(半導体
基板)上のn型1nP増倍層14(−導電型増倍層)を
メサ状にエツチングし、次いで、前記メサ状n型1nP
増倍層14を埋め込むn−型1nP埋め込み層15(同
導電型且つ低不純物濃度である埋め込み層)を形成し、
次いで、前記n′″型1nP埋め込み層15内に於ける
ガード・リング形成予定部分に倣う溝15Aを形成し、
次いで、前記溝15Aを介してp型不純物(反対導電型
不純物)の拡散を行ってガード・リング16を形成する
工程を採っている。
〔作用〕
前記手段に依ると、ガード・リング16はn−型1nP
埋め込み層15に予め形成された溝15Aを介してp型
不純物を拡散して形成されるものであるから、溝15A
を形成した分だけ深くなって、pn接合面の周辺に於け
る曲率は大きくなるので、その部分の耐圧は充分に高く
なり、ガード・リング効果は向上する。
〔実施例〕
第1図(A)及び(B)は本発明一実施例を解説する為
の工程要所に於ける半導体受光素子の要部切断側面図を
表し、以下、これ等の図を参照しつつ説明する。
第1図(A)参照 +a)  例えば液相成長(liquid  phas
eepitaxy:LPE)法を適用することに依り、
n++1nP基板11上にn型Ga1nAs光吸収層1
2、n型GaInASPヘテロ・バリヤ緩和層−13、
n型InP増倍層14のそれぞれを成長させる。
この場合の各半導体層のデータを示すと次の通りである
(1)n型Ga I nAsAs光吸収層厚2厚約2〔
μm〕程度 不純物濃度: l X I Q” (am−’)(2)
n型Ga1nAsPへテロ・バリヤ緩和層厚さ:約0.
5〔μm〕程度 不純物濃度: I X 1016(cm−’)(3)n
型1nP増倍層14 厚さ:約2.5〔μm〕 不純物濃度71〜2X 10” (c!m−’)(b)
  例えばプラズマCVD (plasma  che
mical  vapour  depositton
)法を適用することに依り、窒化シリコン膜を形成し、
これを通常のフォト・リソグラフィ技術を適用すること
に依ってバターニングしてn型1nP増倍層14の表面
を選択的に覆う保護膜とする。
(C)  前記保護膜をマスクに、そして、エッチャン
トを硫酸と過酸化水素と水(H2SO4+H2O2+H
20)の混合液とするウェット・エツチング法を適用す
ることに依り、n型1nP増倍層14のメサ・エツチン
グを行う。
+d)  メサ・エツチングのマスクとして用いた前記
窒化シリコンからなる保護膜を除去してから、再び、L
PE法を適用することに依り、n−型InP埋め込み層
15を形成する。尚、この場合、n−型InP埋め込み
層15の厚さは約2〔μm〕となる。
(e)  工程(blと同様にして窒化シリコンからな
り且つ溝状の開口を有している保護膜を形成してから、
それをマスクとして、受光領域形成予定部分を囲む深さ
約0.5〔μm〕程度、幅約20〔μm〕の溝15Aを
形成する。
尚、この場合のエッチャントとしては、例えば(Br+
HBr+H20)混合液を用いることができる。
(fl  溝15Aを形成する為にマスクとして用いた
保護膜をそのまま残し、イオン注入法を適用すことに依
り、Beイオンの打ち込みを行い、熱処理を行って、p
型ガード・リング16を形成する。
Beイオンの注入を行う場合、 ドーズN: l x l Q 13(am−”)注入エ
ネルギ:100(KeV) とし、また、熱処理は、 温度:550(”C) 時間=60〔分〕 とした。
これに依り、p型ガード・リング16゛の深さは溝15
Aの底から約1 〔μm〕程度になり、接合周辺の曲率
は充分になだらかなものとなって、耐圧向上に寄与する
ことができる。
(幻 新たに適当なマスクを形成し、イオン注入法を適
用することに依り、Cdイオン或いはZnイオンの打ち
込みを行ってp+型InP受光領域17を形成する。
尚、この工程は、p型ガード・リング16を形成する一
連の工程以前、即ち、工程(e)の前に行うこともでき
る。
第1図(B)参照 (h)  通常の技法を適用するごとに依り、新たな窒
化シリコンからなる絶縁膜18、電極19及び20など
を形成して完成する。尚、電極19はT i / P 
t / A u或いはAu−Zn/Auなどを、また、
電極20としてはAu−Ge合金を用いることができる
〔発明の効果〕
本発明に依る半導体受光素子の製造方法では、半導体基
板上の一導電型増倍層をメサ状にエツチングし、次いで
、前記メサ状一導電型増倍層を埋め込む同導電型且つ低
不純物濃度である埋め込み層を形成し、次いで、前記一
導電型低不純物濃度埋め込み層内に於けるガード・リン
グ形成予定部分に倣う溝を形成し、次いで、前記溝を介
して反対導電型不純物の拡散を行ってガード・リングを
形成するようにしている。
このようにすると、ガード・リングは、溝を形成した分
だけ深(形成され、しかも、pn接合の周辺部分での曲
率を大きくして、なだらかに立ち上げることができるの
で、良好な傾斜接合が生成れ、高い耐圧、即ち、確実な
ガード・リング効果を得ることができるものであり、例
えば第2図に見られる従来例に於けるガード・リングの
耐圧が約140(V)であるのに対し、第1図に見られ
る本発明一実施例のそれは約20(V)程度向上し、約
160(V)にも達した。
【図面の簡単な説明】
第1図(A)及び(B)は本発明一実施例を説明する為
の工程要所に於ける半導体受光素子の要部切断側面図、
第2図は従来例の要部切断側面図をそれぞれ表している
。 図に於いて、11はn+型1nP基板、12はn型Ga
 I nAs光吸収層、13はn型Ga1nAsPへテ
ロ・バリヤ緩和層、工4はn型1nP増倍層、15はn
−型!nP埋め込み層、15Aは溝、16はp型1nP
ガード・リング、17はp+型InP受光領域、18は
絶縁膜、19及び20は電極をそれぞれ示している。 (A) 第1図 (B) 受光素子の要部切断側面図 第1図 従来例の要部切断側面図 第2図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 半導体基板上の一導電型増倍層をメサ状にエッチングし
    、 次いで、前記メサ状一導電型増倍層を埋め込む同導電型
    且つ低不純物濃度である埋め込み層を形成し、 次いで、前記一導電型低不純物濃度埋め込み層内に於け
    るガード・リング形成予定部分に倣う溝を形成し、 次いで、前記溝を介して反対導電型不純物の拡散を行っ
    てガード・リングを形成する工程が含まれてなることを
    特徴とする半導体受光素子の製造方法。
JP60065064A 1985-03-30 1985-03-30 半導体受光素子の製造方法 Pending JPS61225878A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09148618A (ja) * 1995-11-24 1997-06-06 Hamamatsu Photonics Kk シリコンアバランシェフォトダイオード
CN115803896A (zh) * 2020-12-21 2023-03-14 华为技术有限公司 单光子雪崩二极管及光电传感装置

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09148618A (ja) * 1995-11-24 1997-06-06 Hamamatsu Photonics Kk シリコンアバランシェフォトダイオード
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