JPS62282470A - メサ形半導体装置 - Google Patents

メサ形半導体装置

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JPS62282470A
JPS62282470A JP62095801A JP9580187A JPS62282470A JP S62282470 A JPS62282470 A JP S62282470A JP 62095801 A JP62095801 A JP 62095801A JP 9580187 A JP9580187 A JP 9580187A JP S62282470 A JPS62282470 A JP S62282470A
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semiconductor layer
mesa
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layer
insulating film
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Manabu Watase
渡瀬 学
Kazuhisa Takahashi
和久 高橋
Saburo Takamiya
高宮 三郎
Shigeru Mitsui
三井 茂
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Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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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】 3、発明の詳細な説明 本発明は、メサ形アバランシェフォトダイオード等のメ
サ形半導体装置に関する。
従来、アバランシェフォトダイオードをアレイ化した構
造としては、個々のダイオードチップをパッケージ上に
複数個配する構造や、プレーナ型素子を複数個結合させ
た構造、それに第1図に示すような、半導体層をメサエ
ッチングで分離して成る素子複数個を1単位とする構造
等があった。
第1図において、(1)は半導体基板、(2)は半導体
基板と逆導電型の半導体層、(3)は絶縁膜、(4)は
半導体基板(2)と同導電型の低比抵抗領域、(5)は
上部型4M、(6)は下部電極、(7)はエツチング溝
、(8)は接合部である。
ところで、プレイ化した構造においては溝成各素子間の
特性に高度の均一性が要求される。特にアレイ内全素子
を単一電源でバイアスできるようにする事が望まれる場
合には、構成各素子の特性を均一化する必要がある。又
アレイ状の素子はプレイ内の素子数が増えるに従い素子
I!1fIF、の難度が増大しこれが歩留りに悪影響を
与える。しかるに、前述した第1番目の、個々のチップ
を複数個パッケージ上に配する構造ではチップの特性バ
フツキが大きく個々のチップ選別が煩雑であシ、またこ
れら個々のチップをアレイ状にパッケージニ装着するに
は高度の技術を要する等の欠点があった。
また第2番目のプレーナ型素子を複数個結合させた構造
においては接合形状に起因する問題から高耐圧素子に適
用できないという欠点があり、さらに第3番目の第1図
に示したような構造では、高耐圧が得られるという利点
はあるが、接合が露出しているため特性の安定性の面で
問題があった。
本発明は、上記のような従来のプレイ構造の欠点を除去
するためになされたもので、メサ形半導体装置において
、高耐圧を有し且つ構成多素子間の特性の均−性及び安
定性を向上できるようにすることを目的とする。
以下、本発明の一実施例の構成を第2図(i)及び第2
図(j)を用いて説明する。
図において、(9)は一主面と対向する主面に第1の電
極へ傷が設けられたN型半導体基板、GOはこの半導体
基板(9)の上記一主面上に直接設けられたメサ領域と
なるP型半導体層で、このP型半導体層QOは降伏電圧
で空乏層が表面まで完全にパンチスルーするようにその
厚さと不純物濃度の積が8×to1″ご2以下にされて
いる。(2)はr半導体基板(9)とP型半導体層GO
とによるP−N接合部、(至)はP型半導体層αOの主
面に互いに離隔して設けられた複数の低比抵抗P属領域
、(至)はこの低比抵抗P+型領域上に直接設けられた
複数の第2の電極、αeはこれら複数の第2の電!M(
至)の周縁を囲み、上記半導体基板(9)とP型半導体
層αOとのP−N接合部α刀に達する深さで上記P型半
導体層αGに設けられたメサ溝、α4はこのメサ溝α・
の周囲の上記P型半導体層aGの主面上に設けられた酸
化膜(SiOz)、(ト)はこの酸化膜q4上に設けら
れた窒化膜(SisN4)、aηは、上記酸化膜α4に
接して、上記メサ溝α・の表面に設けられたN型不純物
の半導体層である。
次に上記のように構成されたメサ形半導体装置の製造方
法について、第2図(a)乃至第2図(i)を用いて説
明する。
■(第2図(a))まず第4の導電型の第1の導電体層
としてぺ型半導体基板(Si ) (9)を用意し、こ
の一主面上に例えばエピタキシャル成長法によシ第2の
導電型の第2の導電体層としてのP型半導体・層rJO
を形成する・ ■(第2図(b))前EP型型溝導体層00表面酸化性
界[I!気気中高温熱処理する事によシ酸化膜からなる
絶縁膜(財)を形成する。この場合における絶縁膜(2
)は高温熱処理に限らずCVD法等で形成してもよい。
、、、、■(第2図(C))前記絶縁膜υに周知の写真
蝕刻技術による選択エツチング法で拡散用の開孔部を形
成し、残存している絶縁膜υをマスクとしてP型不純物
を選択拡散し低比抵抗P属領域(至)を形成する。
■(第2図(d))前記絶縁膜(2)を除去しP型中導
体層頭上全面に新しく絶縁膜を形成する。この場合の絶
縁膜は後述するP型半導体層Qdの選択エツチングのマ
スクとするため例えば酸化膜(Sins)α尋と窒化膜
(SisNJ(至)からなる2層構造とする。
■(第2図(e))周知の写真蝕刻技術によ)複数個の
低比抵抗P属領域(至)を1単位とするレジストパター
ンを形成シ、このレジストパターンをマスクとして窒化
膜(S i 3N、)(至)と酸化膜(S i Ot 
) Q4を例えばプラズマエツチング及び希フッ酸溶液
で選択的に除去する。
■(第2図ば))窒化膜(Si、N、 >(ト)上のレ
ジストパターンに従って窒化膜(Si3N4 ) QI
19と酸化膜(SiOりα4を除去した後、残された窒
化膜(SisN4)(至)と酸化膜(Si Ot ) 
Q4をマスクとしてP型半導体層αGをメサエッチング
によシメサ溝α・を形成し、メサ@Qeで囲まれた半導
体層QGから成るメサ領域を形成する。
■(第2図(g))メサエッチングによシ形成された〆
す部斜面αGを周囲から分離するため、半導体基板(9
)と同一導電型のN型不純物の半導体層α力を拡散法に
より均一な厚さで形成し、このN型不純物の半導体層a
7)とP型中導体層αOとで形成されるP−N接合部が
表面酸化膜Q4下で終端するようにする。なお、N型不
純物としてはアルカリイオンのゲッター効果を有する燐
を使用するのがよい。
■(第2図(b))P型中導体層QO上の酸化膜(Si
Ot)Q4、窒化膜(Si、N、 )(ハ)に低比抵抗
P拡教領域(至)と対応する位置に写真蝕刻技術、プラ
ズマエツチング技術等を用いて適当な寸法の開孔部を形
成し、蒸着法及びメッキ法等を用い上部電極(至)およ
び下部電極α1を形成する。
■(第2図(ilおよび(j))以上のようにして形成
された試料を分割し、最終的にはこの図に示すようなア
レイ状ペレットに形成する。トこの状態では、連続する
メサ部斜面αQで囲まれた1つのメサ領域内に、複数個
の低比抵抗P型領域(至)が存在する。
以上如き実施例のメサ形半導体装置においては、1つの
メサ領域内に複数個の素子が配置され、各素子はP−N
接合を共有する構造となっていてま各素子は成る程度以
上の逆バイアス印加(降伏電圧以下)で半導体基板(9
)上に形成された逆導電型の半導体層αOが空乏し尽く
し、前記半導体層αG上面に形成された複数個の同導電
型の低比抵抗領域(至)が電気的に分離され独立に勧降
するという特徴を持つ、したがって各素子間の距離は前
述の構造的特徴から従来構造よフ小さくすることが可能
であシ、素子集積度の向上及び素子特性の均一性の向上
が成し得られる。
また、第1図に示したようなベベルメサ構造素子のよう
に負(接合部(8)から表面方向に向かって凹状)の曲
率で空乏層が拡がるようなものでは、メサ周縁部での空
乏層の曲率半径が小さい程周縁電界強度を内部電界強度
より小さくでき、したがって周縁降伏を防止できるとい
う特徴があるが、上記実施例のようにメサ溝αQに半導
体基板(9)と同導電型のN型の半導体層α力を形成し
、P型中導体層αOとのP−N接合部を表面絶縁膜下に
終端させた構造のものでは、逆バイアス印加時の空乏層
のメサ周縁部での曲率半径をベベルメサ構造よりさらに
小さくすることができるため、周縁降伏をさらに効果的
に防止できるという効果がある。
さらに上記実施例によれば、半導体層aηとP型中導体
層αOとで形成されるP−N接合が表面絶縁膜下に終端
していて半導体基板(9)上に形成された逆導電型の半
導体層(能動層)αOを均一な深さの接合で周囲から分
離しているので表面安定化のためにメサ溝0Gに特別に
絶縁膜を被着したシ或いはレジン等を塗布する必要なし
に、優れた表面安定化効果が得られる。なお、表面安定
性は接合周縁の割合いを従来構造よシ小さくできる点か
らしても向上する。また、この表面安定化は、前述した
絶縁膜を被着したり或いはレジンを塗布する等の方法に
比べ簡単に行なうことができるので作業性が向上する。
そして以上に述べたような利点を持つことから最終的に
素子製作歩留シも向上する。
なお、上記実施例においては、メサ溝a[9の内側に複
数のW、極を備えたものについて説明したが、第1図の
如き構成の溝(7)の斜面に基板と同一導電型の半導体
層を形成するようにしてもよい。
また、上記実施例では、本発明をアバランシェフォトダ
イオードに適用した場合について説明したが、本発明は
これに限定されるものではなく、他のダイオード、トラ
ンジスタ等メサ形状を有する半導体装置の全てに適用で
きるものである。
以上述べたように本発明に係るメサ形半導体装置は、メ
サ溝に半導体基板と同導電型の第2の半導体層を形成し
、この第2の半導体層が上記メサ溝の周囲の第1の半導
体層の主面上に設けられた絶縁層に接するようにしたの
で、周縁降伏をさらに効果的に防止できるとともに、表
面安定化のためにメサ部斜面α0に特別に絶縁膜を被着
したシ或いはレジン等を塗布する必要なしに、優れた表
面安定化効果が尋られる。なお、表面安定性は接合周縁
の割合いを従来構造より小さくできる点からしても向上
する。また、この表面安定化は、前述した絶縁膜を被着
したシ或いはレジンを塗布する等の方法に比べ簡単に行
なうことができるので乍−業性が向上する。そして以上
に述べたような利点を持つことから最終的に素子製作歩
留シも向上する。
【図面の簡単な説明】
第1図は、従来のプレイ状メサ形半導体装置を示す断面
図、第2図(a)〜(i)は本発明をメサ形アバランシ
ェフォトダイオードに適用した場合における各lll!
作工程の構成断面図、第2図(j)は、第2図(i)の
平面図である。 (9) : N型半導体基板(第tの半導体層)(10
: P型半導体層(第2の半導体層)(ロ):接合部 Q3=低比抵抗P型領域 ao:メサ部斜面 α7)二N型不純物の半導体層

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)一主面と対向する主面に第1の電極が設けられた
    第1導電型の半導体基板、この半導体基板の上記一主面
    上に直接設けられたメサ領域となる第2導電型の第1の
    半導体層、この第1の半導体層上に直接設けられた第2
    の電極、この第2の電極の周縁を囲み、上記半導体基板
    と上記第1の半導体層との接合部に達する深さで上記第
    1の半導体層に設けられたメサ溝、このメサ溝の周囲の
    上記第1の半導体層の主面上に設けられた絶縁層、この
    絶縁層に接して上記メサ溝の表面に設けられた第1導電
    型の第2の半導体層を備えたことを特徴とするメサ形半
    導体装置。
  2. (2)第2の電極はメサ溝に囲まれた領域内に互いに離
    隔して複数設けられていることを特徴とする特許請求の
    範囲第1項記載のメサ形半導体装置。
  3. (3)第1の半導体層は不純物濃度と層厚の積を3×1
    0^1^2cm^−^2以下にされていることを特徴と
    する特許請求の範囲第2項記載のメサ形半導体装置。
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JPH0461508B2 JPH0461508B2 (ja) 1992-10-01

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020213436A1 (ja) * 2019-04-18 2020-10-22 日本電信電話株式会社 受光装置および光受信器
WO2025263450A1 (ja) * 2024-06-19 2025-12-26 浜松ホトニクス株式会社 半導体検出器

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