JPS61267376A - 半導体装置 - Google Patents
半導体装置Info
- Publication number
- JPS61267376A JPS61267376A JP60109938A JP10993885A JPS61267376A JP S61267376 A JPS61267376 A JP S61267376A JP 60109938 A JP60109938 A JP 60109938A JP 10993885 A JP10993885 A JP 10993885A JP S61267376 A JPS61267376 A JP S61267376A
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- 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
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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】
（産業上の利用分野）
本発明は、ｐ−ｎ接合に逆バイアスを加えて動作させる
半導体装置に関し、特にブレークダウン近傍で使用する
アバランシ−フォトダイオード等の半導体装置に関する
。
半導体装置に関し、特にブレークダウン近傍で使用する
アバランシ−フォトダイオード等の半導体装置に関する
。
（従来技術とその問題点）
半導体光検出器としてアバランシ降伏近傍で使用するア
バランシ・フォトダイオード（以下ＡＰＤと呼ぶ）は、
フォトダイオード（以下ＦＤと呼ぶ）と共に光通信用シ
ステムにおける重要な素子であシ、光源としての半導体
レーザ、発光ダイオードと共にその開発が進められてい
る。現在、光通信システムでは０．８μｍ波長域あるい
は、１．２〜１．６μｍ波長域がその主流となっている
。０．８μｍ波長域としては、ＧａＡｓ−Ｇａ１Ａｓ系
光源と８１単結晶を用いたＡＰＤあるいはＦＤとが実用
に供されている。これと較べて、波長１．２〜１．６μ
ｍ域の伝送媒体としての光ファイバーの極低損失域に対
応する波長域用としては、工ｎＧａＡａＰ−工ｎＰ材料
による光源及び光検出器の研究開発が主流となっている
。この波長域用の光検出器としては、Ｓｌはその材料に
よる吸収係数が７〕・さくなシ使用不可能であるし、Ｇ
ｏ材料によるＡＰＤ及びＦＤは、暗電流、過剰雑音等の
点から必ずしも満足できるものでないから、高品質なＡ
ＰＤの開発が待たれる。
バランシ・フォトダイオード（以下ＡＰＤと呼ぶ）は、
フォトダイオード（以下ＦＤと呼ぶ）と共に光通信用シ
ステムにおける重要な素子であシ、光源としての半導体
レーザ、発光ダイオードと共にその開発が進められてい
る。現在、光通信システムでは０．８μｍ波長域あるい
は、１．２〜１．６μｍ波長域がその主流となっている
。０．８μｍ波長域としては、ＧａＡｓ−Ｇａ１Ａｓ系
光源と８１単結晶を用いたＡＰＤあるいはＦＤとが実用
に供されている。これと較べて、波長１．２〜１．６μ
ｍ域の伝送媒体としての光ファイバーの極低損失域に対
応する波長域用としては、工ｎＧａＡａＰ−工ｎＰ材料
による光源及び光検出器の研究開発が主流となっている
。この波長域用の光検出器としては、Ｓｌはその材料に
よる吸収係数が７〕・さくなシ使用不可能であるし、Ｇ
ｏ材料によるＡＰＤ及びＦＤは、暗電流、過剰雑音等の
点から必ずしも満足できるものでないから、高品質なＡ
ＰＤの開発が待たれる。
現在研究が進められているこの１．２〜１．６μｍ波長
域用の光検出器材料として、工ｎＧａＡｅ 。
域用の光検出器材料として、工ｎＧａＡｅ 。
■ｎＧａＡｓＰ ＧａＡｊＳｂ ＧａＡｓ８ｂ
ＧａＡｎＡｅＳｂＧａＡｓ等のＩ−Ｖ族化合物半
導体の組合せの例が報告されている。エレクトロニクス
・レターズ２０巻、１６分冊、６５３−６５４ページに
は最近のＡＰＤの例が報告されており、第３図にその構
造を示す。本図の構造では、ｎ＋−ＩｎＰ基板１１上に
、光吸収層としてのｎ型工ｎＧａＡθ層１３、高速応答
を得る目的のｎ型工ｎＧａＡｅＰ層１４及びｎ型ＩｎＰ
層が層構造に形成してあシ、ｎ−ＩｎＰ層中にｐ＋
ｎ 接合を形成することにより低暗電流、低雑音特性が
得られている。ここでｐ＋ ｎ接合周縁は、いわゆる
エツジブレークダウンを防止する目的でＢｅ原子のイオ
ン注入及び熱処理による傾斜接合に近いｐ−ｎ接合によ
り保護されている。
ＧａＡｎＡｅＳｂＧａＡｓ等のＩ−Ｖ族化合物半
導体の組合せの例が報告されている。エレクトロニクス
・レターズ２０巻、１６分冊、６５３−６５４ページに
は最近のＡＰＤの例が報告されており、第３図にその構
造を示す。本図の構造では、ｎ＋−ＩｎＰ基板１１上に
、光吸収層としてのｎ型工ｎＧａＡθ層１３、高速応答
を得る目的のｎ型工ｎＧａＡｅＰ層１４及びｎ型ＩｎＰ
層が層構造に形成してあシ、ｎ−ＩｎＰ層中にｐ＋
ｎ 接合を形成することにより低暗電流、低雑音特性が
得られている。ここでｐ＋ ｎ接合周縁は、いわゆる
エツジブレークダウンを防止する目的でＢｅ原子のイオ
ン注入及び熱処理による傾斜接合に近いｐ−ｎ接合によ
り保護されている。
ｊ 又、ｎ−１ｎＰ層の不純物濃度分布とし
てｎ −ｎ−構造が採用されており、これは、ｐ−ｎ接
合周縁をｎ−域に設けることにより、ブレークダウン特
性の向上をねらったものである。
てｎ −ｎ−構造が採用されており、これは、ｐ−ｎ接
合周縁をｎ−域に設けることにより、ブレークダウン特
性の向上をねらったものである。
しかし、このような従来のＡＰＤには、動作の不安定性
と特性の再現性の低さとが問題点として残っていた。
と特性の再現性の低さとが問題点として残っていた。
そこで、本発明の目的は、動作がよ多安定で特性の再現
性に優れたＡＰＤ等の半導体装置の提供にある。
性に優れたＡＰＤ等の半導体装置の提供にある。
（問題点を解決するための手段）
前述の問題点を解決するために本発明が提供する手段は
、第１の導電型の第１の半導体層上にこの第１の半導体
層より禁制帯幅が大きい第１の導電型の第２の半導体層
を有し、この第２の半導体層の一領域を前記第１の導電
型とは逆の第２の導電型にすることによりｐ−ｎ接合が
形成してある半導体装置であって、前記第２の半導体層
では不純物濃度の高い領域、低い領域及び高い領域が順
次に層状に分布していることを特徴とする。
、第１の導電型の第１の半導体層上にこの第１の半導体
層より禁制帯幅が大きい第１の導電型の第２の半導体層
を有し、この第２の半導体層の一領域を前記第１の導電
型とは逆の第２の導電型にすることによりｐ−ｎ接合が
形成してある半導体装置であって、前記第２の半導体層
では不純物濃度の高い領域、低い領域及び高い領域が順
次に層状に分布していることを特徴とする。
（実施例）
以下、本発明の実施例について図面を参照して説明する
。
。
第１図は本発明の第１の実施例の概略を示す模式的なＶ
断面図である。本実施例は工ｎＰ−ＩｎＧａＡｓ系材料
を用いたものである。本実施例の製造においては、まず
（１００）面を有するｎ＋−ＩｎＰ基板１１上にエピタ
キシャル成長法（例えば気相成長法）により数μｍ厚の
ｎ＋−■ｎＰ層１２を形成したＨＣ１膜厚３μｍ不純物
濃度Ｉ Ｘ １０”ｃｒａ−” のｎ型ＩｎＧａＡｓ層
１３を形成する。次に膜厚２００ＯＡ、不純物濃度Ｉ
Ｘ １０” ［−’のｎ型工ｎＧａＡｓＰ層１４を形成
し、ひき続き膜厚２．５μｍ、不純物濃度Ｉ Ｘ １０
” ｃｒｕ−”のｎ型工ｎＰ層１５、膜厚１．５μｍ、
不純物濃度ｌＸｌ０”ｃｍのｎ−型ＩｎＰ層１６及び膜
厚０．２μｍ不純物濃度３Ｘ１０”儂−３のｎ型ＩｎＰ
層１７を形成する。この様にして得られたウェーハの表
面にＣＶＤ法あるいはスパッタ法等により、１３１０ｔ
（あるいは５ｉＮｘ）膜を形成した後に、フォトレジス
ト、目合せ工程等により上記Ｓｉｎ。
断面図である。本実施例は工ｎＰ−ＩｎＧａＡｓ系材料
を用いたものである。本実施例の製造においては、まず
（１００）面を有するｎ＋−ＩｎＰ基板１１上にエピタ
キシャル成長法（例えば気相成長法）により数μｍ厚の
ｎ＋−■ｎＰ層１２を形成したＨＣ１膜厚３μｍ不純物
濃度Ｉ Ｘ １０”ｃｒａ−” のｎ型ＩｎＧａＡｓ層
１３を形成する。次に膜厚２００ＯＡ、不純物濃度Ｉ
Ｘ １０” ［−’のｎ型工ｎＧａＡｓＰ層１４を形成
し、ひき続き膜厚２．５μｍ、不純物濃度Ｉ Ｘ １０
” ｃｒｕ−”のｎ型工ｎＰ層１５、膜厚１．５μｍ、
不純物濃度ｌＸｌ０”ｃｍのｎ−型ＩｎＰ層１６及び膜
厚０．２μｍ不純物濃度３Ｘ１０”儂−３のｎ型ＩｎＰ
層１７を形成する。この様にして得られたウェーハの表
面にＣＶＤ法あるいはスパッタ法等により、１３１０ｔ
（あるいは５ｉＮｘ）膜を形成した後に、フォトレジス
ト、目合せ工程等により上記Ｓｉｎ。
（あるいはＳｉＮｘ ）膜を円状に除去する。次に、Ｃ
ｄ、Ｐ２を拡散源として排気した閉管中に上記ウェーハ
と共に配し、約５７０℃の熱処理を施すことによりＣｄ
の選択拡散を行ない ｐ＋−工ｎ、Ｐ域１８を形成する
。試作では約４０分の熱処理時間により約１．８μｍの
深さの拡散が得られている。次に前述したのと同様な方
法により１３１Ｎｘ （あるいはＳｉｎ、）膜１９を形
成し図に示す様にフォト・レジスト、目合せ工程等によ
りｐ型電極２ｏ及びｎ型電極２１を形成するととにょシ
、本実施例を得ることができる。
ｄ、Ｐ２を拡散源として排気した閉管中に上記ウェーハ
と共に配し、約５７０℃の熱処理を施すことによりＣｄ
の選択拡散を行ない ｐ＋−工ｎ、Ｐ域１８を形成する
。試作では約４０分の熱処理時間により約１．８μｍの
深さの拡散が得られている。次に前述したのと同様な方
法により１３１Ｎｘ （あるいはＳｉｎ、）膜１９を形
成し図に示す様にフォト・レジスト、目合せ工程等によ
りｐ型電極２ｏ及びｎ型電極２１を形成するととにょシ
、本実施例を得ることができる。
又、第２の実施例として、いわゆるガードリングを形成
する場合に本発明を適用した構造を第２図に示す。第１
図と重複する部分は説明を省略するが、本実施例は、ｎ
型ＩｎＧａＡｓ層１３の不純物濃度を〜ｓ ｘ ｉ ｏ
” ｍ−’とし、ｎ型工ｎＰ層１５を不純物濃度１．３
Ｘ１０”□３、厚さ２．０μｍとしだウェーハを使用し
た例である。ガードリングを形成するｐ −１：ｎＰ領
域２２は、ｐ＋−工ｎＰ１８ヲ形成する工程に先立って
、同心円状領域にＢｅ原子を５ Ｘ １０”／ｃｔｎ”
程度イオン注入しだ後に７００’Ｃ程度のリン圧力下で
熱処理することにょシ得られる。
する場合に本発明を適用した構造を第２図に示す。第１
図と重複する部分は説明を省略するが、本実施例は、ｎ
型ＩｎＧａＡｓ層１３の不純物濃度を〜ｓ ｘ ｉ ｏ
” ｍ−’とし、ｎ型工ｎＰ層１５を不純物濃度１．３
Ｘ１０”□３、厚さ２．０μｍとしだウェーハを使用し
た例である。ガードリングを形成するｐ −１：ｎＰ領
域２２は、ｐ＋−工ｎＰ１８ヲ形成する工程に先立って
、同心円状領域にＢｅ原子を５ Ｘ １０”／ｃｔｎ”
程度イオン注入しだ後に７００’Ｃ程度のリン圧力下で
熱処理することにょシ得られる。
上に述べた実施例により得られた素子のブレークダウン
電圧は、第１図の実施例では約９０Ｖ。
電圧は、第１図の実施例では約９０Ｖ。
第２図の実施例では約１００ｖであり、エツジ・ブレー
クダウンは完全に抑止されていた。又、２００℃以上の
高温においてもきわめて安定に動作することが確かめら
れた。
クダウンは完全に抑止されていた。又、２００℃以上の
高温においてもきわめて安定に動作することが確かめら
れた。
実施例の効果を第４図（ａ）及び（ｂ）を用いて説明す
る。第４図（ａ）は、第３図の従来例における逆バイア
ス印加時のｐｎ接合と空乏層の拡がり方を示す図であシ
、同図（ｂ）が第２図実施例の逆バイアス印加時のｐｎ
接合と空乏層の拡がりを示す。ここで特徴的なことは、
ｎ−ｎ−−ｎ構造における薄い層のｎ領域（ｎ型ＩｎＰ
層１７）を通しての不純物拡散により得られたｐ−ｎ接
合が、ｎ領域中で第４図（ｂ）に示す様にｎ−ＴｎＰ層
１層表７表面０°以下の狭い角度をなして形成でき、こ
れによりエツジ・ブレークダウンが防止される。さらに
、実施例１ では、ウェーハ表面が従来例の
ｎ−濃度のＩｎＰではなくｎ−工ｎＰであるから、表面
処理上の汚染、可動イオン等の影響を受は難くしており
、このことが逆バイアス時のブレークダウン電圧を一層
安定にしエツジ・ブレークダウンの抑制効果をより高め
ているものと理解できる。
る。第４図（ａ）は、第３図の従来例における逆バイア
ス印加時のｐｎ接合と空乏層の拡がり方を示す図であシ
、同図（ｂ）が第２図実施例の逆バイアス印加時のｐｎ
接合と空乏層の拡がりを示す。ここで特徴的なことは、
ｎ−ｎ−−ｎ構造における薄い層のｎ領域（ｎ型ＩｎＰ
層１７）を通しての不純物拡散により得られたｐ−ｎ接
合が、ｎ領域中で第４図（ｂ）に示す様にｎ−ＴｎＰ層
１層表７表面０°以下の狭い角度をなして形成でき、こ
れによりエツジ・ブレークダウンが防止される。さらに
、実施例１ では、ウェーハ表面が従来例の
ｎ−濃度のＩｎＰではなくｎ−工ｎＰであるから、表面
処理上の汚染、可動イオン等の影響を受は難くしており
、このことが逆バイアス時のブレークダウン電圧を一層
安定にしエツジ・ブレークダウンの抑制効果をより高め
ているものと理解できる。
以上、実施例にもとづき本発明の効果について説明した
が、結晶の面方位、結晶の組合せが異なる等の場合にも
本発明を適用すれば同様の効果が得られることは明らか
である。
が、結晶の面方位、結晶の組合せが異なる等の場合にも
本発明を適用すれば同様の効果が得られることは明らか
である。
（発明の効果）
本発明によれば、以上に説明したように１動作が安定で
特性の再現性に優れたＡＰＤ等の半導体装置が提供でき
る。
特性の再現性に優れたＡＰＤ等の半導体装置が提供でき
る。
第１図及び第２図は本発明の第１及び第２の実施例をそ
れぞれ示す模式的な級断面図、第３図は従来のＡＰＤを
示す模式的な縦断面図、第４図（ａ）及び（ｂ）は第３
図の従来のＡＰＤ及び第２図実施例におけるｐ−ｎ接合
と空乏層とを示す図である。 １１・・・ｎ＋−工ｎＰ基板、１２・・・ｎ＋−工ｎＰ
エピタキシャル層、１３…ｎ−工ｎＧａＡｓ層、１４・
ｎ−ＩｎＧａＡｓＰ層、１５・−ｎ−ＩｎＰ層、１６
＝・ｎ−−ＩｎＰ層、１７・−ｎ−ＩｎＰ層、１８
＝−ｐ＋−ＩｎＰ領域、１９−−− ＳｉＮｘ （ある
いはＳｉｎ、）膜、２０ ・Ｐ型電極、２１・・・ｎ型
電極、２２・・・ｐ −］：ｎＰ領域。 代理人 弁理士 本 庄 伸 弁 箱２図 ρ−１ｎＰ勺す人 第３図 第４図 （ａ） （ｂ） １７ ケＬ層婦 ＼＝ Ｘｐ−ｎ＃＠ １ つつ
れぞれ示す模式的な級断面図、第３図は従来のＡＰＤを
示す模式的な縦断面図、第４図（ａ）及び（ｂ）は第３
図の従来のＡＰＤ及び第２図実施例におけるｐ−ｎ接合
と空乏層とを示す図である。 １１・・・ｎ＋−工ｎＰ基板、１２・・・ｎ＋−工ｎＰ
エピタキシャル層、１３…ｎ−工ｎＧａＡｓ層、１４・
ｎ−ＩｎＧａＡｓＰ層、１５・−ｎ−ＩｎＰ層、１６
＝・ｎ−−ＩｎＰ層、１７・−ｎ−ＩｎＰ層、１８
＝−ｐ＋−ＩｎＰ領域、１９−−− ＳｉＮｘ （ある
いはＳｉｎ、）膜、２０ ・Ｐ型電極、２１・・・ｎ型
電極、２２・・・ｐ −］：ｎＰ領域。 代理人 弁理士 本 庄 伸 弁 箱２図 ρ−１ｎＰ勺す人 第３図 第４図 （ａ） （ｂ） １７ ケＬ層婦 ＼＝ Ｘｐ−ｎ＃＠ １ つつ
Claims (1)
- 第１の導電型の第１の半導体層上にこの第１の半導体
層より禁制帯幅が大きい第１の導電型の第２の半導体層
を有し、この第２の半導体層の一領域を前記第１の導電
型とは逆の第２の導電型にすることによりｐ−ｎ接合が
形成してある半導体装置において、前記第２の半導体層
では不純物濃度の高い領域、低い領域及び高い領域が順
次に層状に分布していることを特徴とする半導体装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60109938A JPS61267376A (ja) | 1985-05-21 | 1985-05-21 | 半導体装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60109938A JPS61267376A (ja) | 1985-05-21 | 1985-05-21 | 半導体装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61267376A true JPS61267376A (ja) | 1986-11-26 |
Family
ID=14522913
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60109938A Pending JPS61267376A (ja) | 1985-05-21 | 1985-05-21 | 半導体装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61267376A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS631079A (ja) * | 1986-06-20 | 1988-01-06 | Hitachi Ltd | 半導体受光素子およびその製造方法 |
| US5179431A (en) * | 1989-11-20 | 1993-01-12 | Fujitsu Limited | Semiconductor photodetection device |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5383470A (en) * | 1976-12-28 | 1978-07-22 | Fuji Electric Co Ltd | Silicon planar type semiconductor element |
| JPS55103760A (en) * | 1979-01-31 | 1980-08-08 | Nec Home Electronics Ltd | Planar semiconductor device |
| JPS5763867A (en) * | 1980-10-04 | 1982-04-17 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | Compound semiconductor avalanche diode |
| JPS58180073A (ja) * | 1982-04-16 | 1983-10-21 | Fujitsu Ltd | 光半導体装置及びその製造方法 |
| JPS59106165A (ja) * | 1982-12-10 | 1984-06-19 | Fujitsu Ltd | 半導体受光装置の製造方法 |
-
1985
- 1985-05-21 JP JP60109938A patent/JPS61267376A/ja active Pending
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5383470A (en) * | 1976-12-28 | 1978-07-22 | Fuji Electric Co Ltd | Silicon planar type semiconductor element |
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| JPS58180073A (ja) * | 1982-04-16 | 1983-10-21 | Fujitsu Ltd | 光半導体装置及びその製造方法 |
| JPS59106165A (ja) * | 1982-12-10 | 1984-06-19 | Fujitsu Ltd | 半導体受光装置の製造方法 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS631079A (ja) * | 1986-06-20 | 1988-01-06 | Hitachi Ltd | 半導体受光素子およびその製造方法 |
| US5179431A (en) * | 1989-11-20 | 1993-01-12 | Fujitsu Limited | Semiconductor photodetection device |
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