JPS6328505B2 - - Google Patents

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JPS6328505B2
JPS6328505B2 JP57171280A JP17128082A JPS6328505B2 JP S6328505 B2 JPS6328505 B2 JP S6328505B2 JP 57171280 A JP57171280 A JP 57171280A JP 17128082 A JP17128082 A JP 17128082A JP S6328505 B2 JPS6328505 B2 JP S6328505B2
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JP
Japan
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type
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aluminum
electrode
substrate
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Application number
JP57171280A
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English (en)
Other versions
JPS5961191A (ja
Inventor
Koichi Inoe
Hideki Isaka
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Publication date
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Publication of JPS5961191A publication Critical patent/JPS5961191A/ja
Publication of JPS6328505B2 publication Critical patent/JPS6328505B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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Classifications

    • 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
    • H10F30/221Individual 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 being a PN homojunction

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  • Light Receiving Elements (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 (1) 発明の技術分野 本発明は半導体装置の製造方法に関する。特
に、量子効率の良好なPN型、PIN型の受光素子
の改良に関する。
(2) 技術の背景 受光素子の一つにフオトダイオードがある。こ
れはゲルマニウム(Ge)、シリコン(Si)等を基
材として使用し、PN接合に逆バイアス電圧を印
加すると、キヤリヤが動いてその境界面付近が空
乏層化するという現象を利用したものである。
第1図はPN型フオトダイオードの基本構造の
一例を示す基板断面図であり、図において、1は
例えばP型ゲルマニウム(P―Ge)よりなる基
板であり、2はN型ゲルマニウム(N―Ge)よ
りなる層であり、3は二酸化シリコン(SiO2
よりなる絶縁層であり、4はアルミニウム(Al)
よりなる正電極、5は金・ゲルマニウム合金
(AuGe)よりなる負電極である。
この様な受光素子にあつては、光は結晶表面で
吸収されるためPN接合はできるだけ浅い位置に
形成する必要がある。量子効率が良好になるから
である。したがつて、浅いPN接合を形成するた
めの開発の努力がなされている。
(3) 従来技術と問題点 従来、第1図に示せる如く、P型ゲルマニウム
基板にN型拡散層を形成し、アルミニウム(Al)
をもつて電極を形成していた。その製造方法にお
いて、アルミニウム(Al)電極をN型拡散層上
に形成し、オーミツクコンタクトを形成するため
のアニール工程が含まれるが、このようにして製
造されたPNフオトダイオードを動作させると暗
電流が増加し、その程度によつてはフオトダイオ
ードとして動作しないという現象が認められた。
これは、アニール工程におけるアルミニウム
(Al)の挙動に起因するものと考えられる。
そこで、量子効率を良好に保ちながらも、この
様な暗電流の増加を防止するために第2図に示す
如き構造となす手法が用いられてきた。すなわ
ち、N型拡散層以外の構造は第1図と全く同様で
あるが、N型領域を形成するためのN型不純物拡
散工程を2回の工程となし、図において、12を
もつて示される受光領域を1回目の拡散工程によ
つて、又、12′をもつて示される電極接続領域
を2回目の拡散工程によつて夫々形成する。この
とき、受光領域12は浅く形成されているため量
子効率が良好に保たれ、かつ、電極接続12′は
受光領域12よりも深く形成され、PN接合の破
壊が防止されると共に耐圧も向上される。
かゝる半導体装置の製造方法の例として、特開
昭50−134394号公報に開示された発明や特開昭50
−114187号公報に開示された発明が知られている
が、いづれも、電極の下部に深いP型領域を、そ
の目的のみのための、いわば専用の工程をもつて
形成している。
しかしながら、このような2回の拡散工程は煩
雑であるため、もし、1回の拡散工程で上記と同
様の構造を実現しうれば、工業的にはなはだ有利
である。
(4) 発明の目的 本発明の目的は、この要請に応えることにあ
り、PN接合を有し、このPN接合領域の一部に
アルミニウム(Al)よりなる電極を有する半導
体装置の製造方法において、PN接合の破壊が有
効に防止される構造が1回の工程をもつて実現さ
れる半導体装置の製造方法を提供することにあ
る。
(5) 発明の構成 このような本発明の目的は、N型ゲルマニウム
基板にP型領域を選択的に形成する工程と、 該P型領域上の所定領域にアルミニウムよりな
る電極を形成する工程と、 該電極中のアルミニウムを該ゲルマニウム基板
中に拡散することで、該電極接触部に該P型領域
よりも深いP型拡散領域を形成する工程と が含まれてなる ことを特徴とする半導体装置の製造方法によつ
て達成される。
要するに、本発明の要旨は、アルミニウム電極
中のアルミニウムを基板中(前記アルミニウム電
極接触部)に拡散させて、電極接触部にP型領域
よりも深いP型拡散領域を形成することを特徴と
する。
前記従来技術において、暗電流が増加する等の
現象は、P型不純物となるアルミニウム(Al)
がアニールにより浅いPN接合を突き抜けて融け
出し、N型層の一部領域の導電型を反転させると
ともに、P型基板中まで進入し、その結果、電極
下部領域は全てP型層となつてしまい、この領域
においてNP接合が消滅してしまうことにあると
考えられる。
一方、N型シリコン(N―Si)層上にアルミニ
ウム(Al)よりなる薄膜を形成し、550〔℃〕程
度の温度をもつてアニールすると、この層中のド
ナー濃度が5×1018〔cm-3〕程度以下であるとき、
アルミニウム(Al)が融け込んでPN接合が形成
されることが知られている。
本発明の発明者らは、N型ゲルマニウム(N―
Ge)基板上に真空蒸着法等を使用してアルミニ
ウム(Al)層を形成したのちアニールを行なう
と、基板のドナー濃度が1×1018〔cm-3〕程度以
下、かつ、アニール温度が300〜420〔℃〕の範囲
のとき、PN接合が形成されることが確認した。
例えばドナー濃度が1×1015〔cm-3〕程度のN
型ゲルマニウム(N―Ge)基板に、イオン注入
法等を使用して浅いP型領域を形成したのち、こ
のPN接合上の所望の領域にアルミニウム(Al)
電極を真空蒸着法等を使用して形成し、約340
〔℃〕で10分間程度アニールを行つた結果、所望
のPN接合が形成された。
(6) 発明の実施例 以下図面を参照しつつ、本発明の一実施例に係
る半導体装置の製造方法について説明し、本発明
の構成と特有の効果とを明らかにする。
一例として、ゲルマニウム(Ge)を基材とし、
受光部径が5〔mm〕程度であるPNフオトダイオ
ードの製造方法について述べる。
第3図参照 ドナー濃度が1×1015〔cm-3〕程度のN型ゲル
マニウム(N―Ge)基板21の一部領域に選択
的にP型不純物として硼素(B)を導入し、深さ2000
〔Å〕程度P型受光領域22を形成する。かかる
硼素の注入エネルギーを40〔KeV〕程度、ドーズ
量を3×1013〔cm-2〕程度となし、かかるイオン
注入後温度550〔℃〕、時間1時間の熱処理(アリ
ール)を行つて所望のP型受光領域22が得られ
る。
第4図参照 N型基板21の全面に化学気相成長法(CVD
法)を使用して二酸化シリコン(SiO2)よりな
る絶縁層23を2200〔Å〕程度の厚さに形成した
のち、公知の方法を用いてPN接合上の所望の領
域に、負電極コンタクト用の、無終端の帯状の開
口を形成する。続いて、真空蒸着法とフオトエツ
チング法とを使用してアルミニウム(Al)より
なる負電極24を形成する。
第5図参照 上記の工程終了後、340〔℃〕程度の温度をもつ
て5分間程度以下のアニールをなすと、電極24
とP型受光領域22との界面には良好なオーミツ
クコンタクトが形成されるとともにアルミニウム
電極24よりアルミニウム(Al)が下方へ拡散
し、P型受光領域22を突き抜けて、図示せる如
くN型基板21の一部領域にP型領域22よりも
深いP型領域22′が形成される。
しかるのち、公知の方法を使用して金・ゲルマ
ニウム合金(AuGe)よりなる正電極25を形成
し、本実施例に係るPNフオトダイオードを完成
する。
すなわち、本発明にあつては、ゲルマニウム基
板21中への不純物導入工程(イオン注入)は1
回のみであり、アルミニウム電極24下へのアル
ミニウムの拡散はオーミツクコンタクト形成用ア
ニール工程になされるものであつて、工程数の増
加はない。
第6図は、上記により完成されたゲルマニウム
(Ge)を基材とし、受光部径が5〔mm〕程度のPN
フオトダイオードと、従来技術により製造され上
記と同様ゲルマニウム(Ge)を基材とし、受光
部径が5〔mm〕程度のPNフオトダイオードとの
逆バイアス電圧に対する暗電流特性を比較した線
図である。
図において、横軸は逆バイアス電圧〔V〕であ
り、縦軸は暗電流〔μA〕であり、実線Aは本発
明の実施例において得られたPNフオトダイオー
ドの特性であり、実線Bは従来技術において得ら
れたPNフオトダイオードの特性である。かかる
特性より明らかな如く、本実施例により得られた
PNフオトダイオードの暗電流は30〜35〔μA〕で
あり、従来技術における値、80〜90〔μA〕に比し
てはるかに低減されている。
以上の構造となすことにより、ゲルマニウム
(Ge)を基材とするPNフオトダイオードにて、
受光部のPN接合を非常に浅く形成しながら、暗
電流の増加が有効に防止されうる構造を、より少
い工程により実現することができる。
なお、第5図に示される構造において、電極2
4下部のP型領域22′をP型受光領域22の縁
部に沿つて形成すれば耐圧を更に向上することが
できる。
また、前記実施例にあつては、PNフオトダイ
オードを掲げて説明したが、本発明はこれに限定
されるものではなくPIN型フオトダイオードにも
適用し得るものである。
(7) 発明の効果 以上説明せるとおり、本発明によれば、PN接
合を有し、このPN接合領域の一部にアルミニウ
ム(Al)よりなる電極を有する半導体装置の製
造方法において、PN接合の破壊が有効に防止さ
れる構造が1回の工程をもつて実現されてなる、
半導体装置の製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図及び第2図は従来技術におけるPNフオ
トダイオードの基本構造を示す基板断面図であ
り、第3図乃至第5図は本発明の一実施例に係る
PNフオトダイオードの製造方法における主要工
程完了後の基板断面図である。第6図は本発明に
よる半導体装置と従来の半導体装置の電圧―暗電
流特性を示す曲線図である。 1,11……P型ゲルマニウム(P―Ge)基
板、21……N型ゲルマニウム(N―Ge)基板、
2,12……N型拡散層(Ge)、12′……2回
目の拡散工程によつて形成されたN型拡散層
(Ge)、22……P型拡散層(Ge)、22′……本
発明の一実施例に係り、アルミニウム(Al)電
極より融け出したアルミニウム(Al)によつて
形成されたP型領域、3,13,23……二酸化
シリコン(SiO2)絶縁層、4,14,24……
アルミニウム(Al)電極、5,15,25……
金・ゲルマニウム合金(AuGe)電極。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 N型ゲルマニウム基板にP型領域を選択的に
    形成する工程と、 該P型領域上の所定領域にアルミニウムよりな
    る電極を形成する工程と、 該電極中のアルミニウムを該ゲルマニウム基板
    中に拡散することで、該電極接触部に該P型領域
    よりも深いP型拡散領域を形成する工程と が含まれてなる ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
JP57171280A 1982-09-30 1982-09-30 半導体装置の製造方法 Granted JPS5961191A (ja)

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