JPS6281780A - Manufacture of light receiving element - Google Patents
Manufacture of light receiving elementInfo
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- JPS6281780A JPS6281780A JP60222594A JP22259485A JPS6281780A JP S6281780 A JPS6281780 A JP S6281780A JP 60222594 A JP60222594 A JP 60222594A JP 22259485 A JP22259485 A JP 22259485A JP S6281780 A JPS6281780 A JP S6281780A
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔概要〕
半導体受光素子として、アバランシュ・フォト・ダイオ
ード(APD)は低暗電流、低雑音、高増幅度等の特徴
があり光通信用として用途が広いが、ブレーナ型構造で
はこの特徴を発揮させるには、受光面を囲繞してガード
リングを形成して、この領域での降伏電圧を受光面より
高くすることが必要で、本発明ではその製造方法の改善
によりその実現を容易とした。[Detailed Description of the Invention] [Summary] As a semiconductor photodetector, avalanche photodiodes (APDs) have features such as low dark current, low noise, and high amplification, and are widely used for optical communications. In order to exhibit this feature in the structure, it is necessary to form a guard ring surrounding the light-receiving surface and make the breakdown voltage in this region higher than that of the light-receiving surface.The present invention improves the manufacturing method to achieve this. This made it easy to implement.
本発明は、光通信用に用いられる半導体受光素子(AP
D)の製造方法の改良に関する。The present invention relates to a semiconductor photodetector (AP) used for optical communication.
D) Regarding improvement of the manufacturing method.
光吸収層と増倍層とを分離せる受光素子構造、即ち、S
AM型(Separated Absorption
andMulttplication Regi
ons) A P Dは低暗電流、高増幅特性をもつ受
光素子として光通信用に好適であることが知られている
。A light-receiving element structure that can separate a light absorption layer and a multiplication layer, that is, S
AM type (Separated Absorption)
and Multtplication Regi
ons) APD is known to be suitable for optical communication as a light receiving element having low dark current and high amplification characteristics.
このSAM型構造においては受光面領域でn型増倍層に
接してp型不純物を導入したpn接合が形成されるが、
低暗電流、高増幅特性を得るためには、このpn接合の
周囲にガードリングを設け、且つガードリング部の降伏
電圧を受光面領域より高くすることが必要である。In this SAM type structure, a pn junction with p-type impurities introduced is formed in contact with the n-type multiplication layer in the light-receiving surface region.
In order to obtain low dark current and high amplification characteristics, it is necessary to provide a guard ring around this pn junction and to make the breakdown voltage of the guard ring portion higher than that of the light-receiving surface region.
その手段としてガードリング領域の構造、及び製造方法
に種々の改善が提案されているが、更に改善が要望され
ている。As a means for achieving this, various improvements have been proposed in the structure and manufacturing method of the guard ring region, but further improvements are desired.
1.3〜1.6μmの波長帯の光通信用としてInPを
用いたAPDが広く使用されている。APDs using InP are widely used for optical communications in the wavelength band of 1.3 to 1.6 μm.
従来の技術によるIn PのAPD構造を第2図の断面
図により説明する。本発明は主としてガードリング部の
構造に関するものであるので、ガードリング以外の構造
で、本発明に関係のない部分は省略して説明する。A conventional InP APD structure will be explained with reference to the cross-sectional view of FIG. Since the present invention mainly relates to the structure of the guard ring portion, parts of the structure other than the guard ring that are not related to the present invention will be omitted from description.
第2図(a)において、1はn”−InP基板、2はr
l−1nGaAsP光吸収層、3はn−InP増倍層、
4はn−−InP層を示す。In FIG. 2(a), 1 is an n''-InP substrate, 2 is an r
l-1nGaAsP light absorption layer, 3 is n-InP multiplication layer,
4 indicates an n--InP layer.
上記の構造は液相成長法により基板より順次積層するこ
とにより得られる。次いで、受光面を開口せるマスクを
用いてCdを拡散することによりp” −InP層5を
形成する。The above structure can be obtained by sequentially stacking layers starting from the substrate using a liquid phase growth method. Next, a p''-InP layer 5 is formed by diffusing Cd using a mask that opens the light-receiving surface.
更に、上記の構造にガードリング領域のみ開口せるマス
クを用いてBeのイオン注入を行いp型のガードリング
6を形成する。第2図(blではこの状態かに示されて
いる。Furthermore, using a mask that opens only the guard ring region, Be ions are implanted into the above structure to form a p-type guard ring 6. This state is shown in FIG. 2 (bl).
受光部のp” −In P層5とn−InP増倍層3と
による接合面では階段状のpn接合を形成され、ガード
リング部では、傾斜型のpn接合が形成される。A stepped pn junction is formed at the junction surface between the p''-InP layer 5 and the n-InP multiplication layer 3 in the light receiving section, and a sloped pn junction is formed at the guard ring section.
不純物の導入を上記のごとく区別してpn接合を形成す
ることにより、ガードリング部の電界強度を受光部より
低くして、結果的にガードリング部の降伏電圧を高くす
るためである。This is because by forming a pn junction by introducing impurities separately as described above, the electric field strength of the guard ring portion is lower than that of the light receiving portion, and as a result, the breakdown voltage of the guard ring portion is increased.
第2図では光吸収層としてInGaAsPの4元化合物
を用いているが、InGaAsの3元化合物を用いるこ
ともあり、また3元と4元の2層積層とする構造も用い
られている。Although a quaternary compound of InGaAsP is used as the light absorption layer in FIG. 2, a ternary compound of InGaAs may also be used, and a two-layer structure of a ternary layer and a quaternary layer is also used.
上記に述べた、従来の技術によるBeのイオン注入によ
るガードリングの形成方法では、充分なる電界強度の低
下が得られず、降伏電圧としては尚不充分であることが
屡起こる。In the conventional method of forming a guard ring by implanting Be ions as described above, a sufficient reduction in electric field strength cannot be obtained, and the breakdown voltage is often still insufficient.
これを解決するため、APD構造としては受光面のp”
−In P層5とガードリング6の周辺部の形状と製
造方法を改良を加えて解決している例が多いが、これら
の方法は何れもプロセスが複雑で、コスト及び歩留りの
低下を招く場合が多い。To solve this problem, the APD structure has a p”
-In There are many cases in which the problem has been solved by improving the shape and manufacturing method of the peripheral parts of the P layer 5 and the guard ring 6, but all of these methods require complicated processes and may lead to a decrease in cost and yield. There are many.
本発明では、これを極めて簡単なる方法で製造工程を複
雑にすることなく、降伏電圧の向上を図らんとするもの
である。The present invention aims to improve the breakdown voltage using an extremely simple method without complicating the manufacturing process.
上記問題点は、m−v族化合物半導体を用いたAPDに
おいて、受光面を囲繞してイオン注入によりガードリン
グを形成するに当たり、それぞれ必要とするp型あるい
はn型のドーパントとは別に、それぞれ■族、あるいは
V族の原子を更にイオン注入することよりなる本発明の
製造方法によって解決される。The above problem is that in APDs using m-v group compound semiconductors, when forming a guard ring surrounding the light-receiving surface by ion implantation, in addition to the p-type or n-type dopants that are required, This problem is solved by the manufacturing method of the present invention, which comprises further ion implantation of group V or group V atoms.
即ち、p型ガー、ドリングを形成するには、p型ドーパ
ントと■族原子をそれぞれイオン注入を行う。That is, in order to form p-type guards and dolings, p-type dopants and group II atoms are ion-implanted, respectively.
また、n型ガードリングの場合は、n型ドーパントと■
族原子をそれぞれイオン注入する方法を適用することに
より問題の解決を図る。In addition, in the case of an n-type guard ring, the n-type dopant and ■
The problem is solved by applying a method of ion-implanting each of the group atoms.
m−v族化合物半導体のn層内に、イオン注入法でp型
不純物領域を形成子る場合、■族のp型ドーパントとし
てBeのみのイオンを注入するよりも、更に■族原子の
AIをイオン注入することにより傾斜が緩やかで、深い
不純物領域が形成されることを見出した。When forming a p-type impurity region in the n-layer of an m-v group compound semiconductor using an ion implantation method, it is necessary to further inject AI of group II atoms, rather than implanting only Be ions as a p-type dopant of group II. It has been found that a deep impurity region with a gentle slope can be formed by ion implantation.
本発明は、これをガードリングの形成に適用せるもので
ある。The present invention applies this to the formation of a guard ring.
また反対にp層内にn型不純物領域を形成する場合は、
■族原子のSiをn型ドーパントとし、更にV族のPを
イオン注入することにより同様の効果が得られる。On the other hand, when forming an n-type impurity region in the p-layer,
A similar effect can be obtained by using Si, a group (2) atom, as an n-type dopant and further ion-implanting P, a group V atom.
〔実施例] 本発明の一実施例を図面により詳細説明する。〔Example] An embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
液相成長法(LPE法)で基板上に積層する工程は、従
来の技術の項で第2図(alで説明せるものと同様であ
る。また、同一符号は説明を省略する。The process of laminating layers on a substrate using a liquid phase epitaxy (LPE method) is the same as that explained in FIG.
各層の厚みと不純物の濃度は下記の通り。The thickness of each layer and the concentration of impurities are as follows.
厚さμm 濃度cm−’
1 :n” −In P基板 350 1 Xl0
I82 : n−InGaAsP光吸収層2 1 Xl
0163:n−LnP増倍層 1 1 XIO”
4:rl−1nP層 25×101s次いで、
SiO2膜、またはSi3N、膜をマスクとして、受光
領域にCdの拡散を行ってp’−1nP層5を形成する
。Cdの拡散では拡散のフロントは極めて急峻なる階段
状の接合を得ることが出来る。Thickness μm Concentration cm-'1:n"-In P substrate 350 1 Xl0
I82: n-InGaAsP light absorption layer 2 1 Xl
0163: n-LnP multiplication layer 1 1 XIO”
4: rl-1nP layer 25×101s, then
Using the SiO2 film or Si3N film as a mask, Cd is diffused into the light receiving region to form the p'-1nP layer 5. In the case of Cd diffusion, an extremely steep step-like junction can be obtained at the diffusion front.
拡散のフロントは、n−1nP増倍層3に接してもよい
が、一部の1− 1nP層4が残っても良い。The diffusion front may be in contact with the n-1nP multiplication layer 3, but a portion of the 1-1nP layer 4 may remain.
次いで、第1図(a)に示すごとくガードリング領域を
開口せるSiO□膜7をマスクとして、Beのイオン注
入を行う。注入エネルギーは150KeVでドーズ量は
5 X 10”cm−”とする。Next, as shown in FIG. 1(a), Be ions are implanted using the SiO□ film 7 that opens the guard ring region as a mask. The implantation energy is 150 KeV and the dose is 5.times.10"cm.sup.-".
更に引き続きA、 lのイオン注入を行う。注入エネル
ギーは500 K e Vでドーズ量は5 XIO”c
m−2とする。Furthermore, ion implantation of A and l is performed subsequently. The implantation energy was 500 K e V and the dose was 5 XIO”c.
Let it be m-2.
以上のBeとA1のイオン注入は、その順序が逆になっ
ても構わない。The order of the Be and A1 ion implantations described above may be reversed.
イオン注入部の活性化アニールを行うことにより第1図
(alのごとく、不純物濃度の傾斜は緩やか深いガード
リング6を形成することが出来る。By performing activation annealing on the ion-implanted portion, it is possible to form a guard ring 6 with a gradual and deep impurity concentration slope, as shown in FIG. 1 (al).
以上で受光素子部の形成を終わり、SiO□膜7を除去
し、改めて電極形成のためSi3N4膜8を積層し、p
電極9をAu/Zn/Auにて、n電極10をAuGe
にて形成する。これを第1図(b)に示す。This completes the formation of the light-receiving element section, removes the SiO
The electrode 9 is made of Au/Zn/Au, and the n electrode 10 is made of AuGe.
Formed in This is shown in FIG. 1(b).
以上に説明せるごとく、本発明の受光素子の製造方法を
通用することにより、ガードリングは従来の方法を著し
く変更することなく形成可能で、且つ、降伏電圧の高い
受光素子を得ることが出来る。As explained above, by applying the method for manufacturing a photodetector of the present invention, a guard ring can be formed without significantly changing the conventional method, and a photodetector with a high breakdown voltage can be obtained.
第1図(al、 (blは本発明にかかわる受光素子の
製造方法を説明するための断面図、
第2図(a)、 (blは従来の技術による受光素子の
製造方法を説明するための断面図、
を示す。
図面において、
■はn”−InP基板、
2はn−1nGaAsP光吸収層、
3はn−InP増倍層、
4はn−−InP層、
5はp“−1nP層、
6はガードリング、
7ばS i OZ膜、
8はS i 3 N <膜、
9はp電極、
10はn電極、
をそれぞれ示す。
1(1) Be 、Aノブフン計
明″737”、h角断面図
第1図
+Q)
@ 2 図Figure 1 (al), (bl is a sectional view for explaining the method of manufacturing a light receiving element according to the present invention, Figure 2 (a), (bl is a sectional view for explaining the method of manufacturing a light receiving element according to the conventional technology) A cross-sectional view is shown. In the drawings, ■ is an n"-InP substrate, 2 is an n-1nGaAsP light absorption layer, 3 is an n-InP multiplication layer, 4 is an n--InP layer, and 5 is a p"-1nP layer. , 6 is a guard ring, 7 is a SiOZ film, 8 is a Si 3 N film, 9 is a p-electrode, and 10 is an n-electrode. h-angle cross-sectional view Fig. 1 + Q) @ Fig. 2
Claims (2)
、受光面を囲繞してp型ガードリング(6)を形成する
に当たり、 p型ドーパントとIII族原子をそれぞれイオン注入する
する工程を含むことを特徴とする受光素子の製造方法。(1) In an APD using a III-V group compound semiconductor, forming a p-type guard ring (6) surrounding the light-receiving surface includes a step of ion-implanting a p-type dopant and a group III atom, respectively. A method for manufacturing a light receiving element characterized by:
、受光面を囲繞してn型ガードリングを形成するに当た
り、 n型ドーパントとV族原子をそれぞれイオン注入するす
る工程を含むことを特徴とする受光素子の製造方法。(2) In an APD using a III-V group compound semiconductor, forming an n-type guard ring surrounding the light-receiving surface includes a step of ion-implanting an n-type dopant and a group V atom, respectively. A method for manufacturing a light receiving element.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60222594A JPS6281780A (en) | 1985-10-05 | 1985-10-05 | Manufacture of light receiving element |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60222594A JPS6281780A (en) | 1985-10-05 | 1985-10-05 | Manufacture of light receiving element |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6281780A true JPS6281780A (en) | 1987-04-15 |
Family
ID=16784915
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60222594A Pending JPS6281780A (en) | 1985-10-05 | 1985-10-05 | Manufacture of light receiving element |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6281780A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH062202A (en) * | 1992-06-16 | 1994-01-11 | Masao Kitatate | Brassiere |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5541712A (en) * | 1978-09-16 | 1980-03-24 | Sanyo Electric Co Ltd | Production of semiconductor device |
| JPS5811109A (en) * | 1981-07-10 | 1983-01-21 | 株式会社スギノマシン | Ceramic plate manufacturing method |
-
1985
- 1985-10-05 JP JP60222594A patent/JPS6281780A/en active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5541712A (en) * | 1978-09-16 | 1980-03-24 | Sanyo Electric Co Ltd | Production of semiconductor device |
| JPS5811109A (en) * | 1981-07-10 | 1983-01-21 | 株式会社スギノマシン | Ceramic plate manufacturing method |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH062202A (en) * | 1992-06-16 | 1994-01-11 | Masao Kitatate | Brassiere |
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