JPS633448B2 - - Google Patents

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JPS633448B2
JPS633448B2 JP54125047A JP12504779A JPS633448B2 JP S633448 B2 JPS633448 B2 JP S633448B2 JP 54125047 A JP54125047 A JP 54125047A JP 12504779 A JP12504779 A JP 12504779A JP S633448 B2 JPS633448 B2 JP S633448B2
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JP
Japan
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type
layer
germanium substrate
germanium
guard ring
Prior art date
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Application number
JP54125047A
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English (en)
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JPS5649523A (en
Inventor
Shuzo Kagawa
Takao Kaneda
Tatsuaki Shirai
Yasuo Baba
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Publication date
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Priority to US06/187,419 priority patent/US4415370A/en
Priority to EP80303334A priority patent/EP0026629B1/en
Priority to DE8080303334T priority patent/DE3071864D1/de
Publication of JPS5649523A publication Critical patent/JPS5649523A/ja
Publication of JPS633448B2 publication Critical patent/JPS633448B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10PGENERIC PROCESSES OR APPARATUS FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
    • H10P30/00Ion implantation into wafers, substrates or parts of devices
    • H10P30/20Ion implantation into wafers, substrates or parts of devices into semiconductor materials, e.g. for doping

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  • Light Receiving Elements (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はゲルマニウム基板を有する半導体装置
の製造方法に関する。
ゲルマニウムは高温度の熱処理によつてその結
晶構造が乱されやすいという性質を有する。従来
よりヒ素(As)やアンチモン(Sb)や亜鉛
(Zn)をゲルマニウム基板に熱拡散することが行
なわれているが、これらの拡散温度は高いため、
長時間熱処理して表面から深くまで換散層を形成
しようとすると、ゲルマニウム基板に悪影響を与
えるという問題があつた。このためゲルマニウム
基板に深い不純物層、主にp形不純物層を形成す
ることが困難であつた。ところが他方、近年、
1μm帯光通信用受光素子としてゲルマニウム受
光素子の必要性が増加してきた。
従来のゲルマニウム受光素子は、第1図に示す
ように、p形ゲルマニウム基板1に受光面を構成
する高不純物濃度のn+形層2を形成し、n形ガ
ードリング層3を設け、ゲルマニウム基板1の表
面はn+形層2以外の部分が二酸化シリコン層
(SiO2)4によつて被覆されていた。ゲルマニウ
ム基板を用いて受光素子を構成すると、シリコン
を用いたときよりも基板中で発生した少数キヤリ
アがpn接合の空乏層まで拡散することによつて
生じる拡散電流が大となる。室温における暗電流
は大部分がこの拡散電流に起因するから、ゲルマ
ニウム受光素子は暗電流が大きいという欠点を有
していた。その上、二酸化シリコン層4内に帯電
された正電荷の作用で、これと接するp形ゲルマ
ニウム基板1の表面にはn形反転層が生じてしま
う。このため、pn接合の空乏層は反転層に沿つ
て横方向に拡がり、等価的な接合面積が増大する
ため、拡散電流や表面もれ電流を増加させてい
た。しかるに、ゲルマニウム基板にp形不純物層
を低温度で形成する適当な方法がなかつたのでn
形反転層を防止する有効な方法が見い出されてい
なかつた。
第2図は他の従来のゲルマニウム受光素子を示
すもので、n形ゲルマニウム基板5にボロン(B)を
イオン注入してp+形層6を形成し、亜鉛(Zn)
を熱拡散してp形ガードリング層7を形成したも
のである。この従来例では亜鉛は800℃以上の高
温で熱処理されるのでゲルマニウム結晶に悪影響
を与えて暗電流は大となる。さらに亜沿は拡散係
数が比較的小さいので、ガードリング層7の断面
の曲率半径が比較的小となり電界の集中が起こ
り、また亜沿の不純物濃度は比較的高ので、空乏
層はn形ゲルマニウム基板5の方向に主として拡
がるだけなので耐圧が低いという欠点があつた。
本発明は上述の従来の欠点に鑑みて、p型ゲル
マニウム基板に低温度で深いp形チヤンネルスト
ツパ層を形成することにより、低暗電流化を図る
半導体装置の製造方法を提供することを目的とす
る。
本発明の目的は、P形ゲルマニウム基板にベリ
ウム(Be)をイオン注入してp形チヤンネルス
トツパ層を形成する工程と、該p形ゲルマニウム
基板の表面において前記チヤンネルストツパ層の
内側に高不純物濃度のn形層を形成する工程とを
有することにより達成される。
本発明は、ゲルマニウム基板に各種の不純物を
イオン注入して調べたところ、ベリリウムをイオ
ン注入したとき第3図に示すような不純物濃度分
布が得られることを見い出した。曲線A,Bは加
速電圧100KeVで、ドーズ量はそれぞれ5×1014
cm-2と2×1014cm-2の場合、また曲線C,Dは加
速電圧50KeVでドーズ量はそれぞれ1×1014cm-2
と5×1013cm-2の場合を示す。いずれも、ウエハ
不純物濃度4×1015cm-3で、646℃1時間の熱処
理を加えたものである。この不純物濃度分布によ
れば、たとえば曲線Aは、ベリリウムが表面付近
で1018cm-3以上の高いキヤリア濃度を示し、表面
から深さ方向に沿つて濃度は急に低下するが、そ
の後、低濃度領域が伸びて12μm程の深さまで達
することがわかる。他の曲線B,C,Dもほぼ同
様な不純物濃度分布を示す。これに対して、ゲル
マニウム基板にヒ素をイオン注入したときは、加
速電圧150KeV、ドーズ量5×1013cm-2、692℃で
1時間熱処理しても表面濃度約1017cm-3、拡散深
さ2μm程度である。また、ゲルマニウム基板に
亜鉛をイオン注入したときは、加速電圧
150KeV、ドーズ量5×1013cm-2、695℃で4時間
熱処理しても表面濃度約1018cm-3、拡散深さ1.5μ
m程度である。
したがつて、ゲルマニウム基板にベリリウムを
イオン注入することにより、ヒ素やアンチモンを
熱拡散する場合に比べれば勿論のことヒ素や亜鉛
をイオン注入する場合に比べても、低温度にて、
表面高濃度でかつ表面から深くまで伸びた低濃度
の不純物層を形成できるものである。本発明の方
法によれば、少くとも700℃以下の温度でp形不
純物層を形成できるので、ゲルマニウム基板の結
晶構造が悪影響を受けて暗電流が増加することを
抑制できる。
第4図は本発明にかかるゲルマニウム受光素子
の製造方法の一実施例を示す。p形ゲルマニウム
基板11(a図)の表面を二酸化シリコン
(SiO2)からなる酸化膜12で被覆し、通常のフ
オトエツチング技術により窓開けし、750℃で2.5
時間アンチモン拡散を行なつて、n形ガードリン
グ層13を形成する(b図)。次に再び表面を酸
化膜14で被覆したあと、ガードリング層13の
外側の部分を窓開けし、ベリリウムをイオン注入
により加速電圧100KeV、ドーズ量2×1014cm-2
で基板11に打ち込んだのち(c図)、表面を酸
化膜で被覆してから、646℃で1時間の熱処理を
加えることにより、活性化して拡散を行ないp形
チヤンネルストツパ層15を形成する(d図)。
第2図の不純物濃度分布から明かなように、ベリ
リウムは表面付近で高濃度すなわち約1018cm-3
で、しかも表面から深くまで、すなわち1016cm-3
の濃度のゲルマニウム基板の場合約6μmまで拡
散される。次にガードリング層13の内側の酸化
膜を除去し、ヒ素を620℃で18分拡散し、3000〜
4000Åの薄さで高不純物濃度を有するn+形層1
6を形成する。e図)。n+形層16の表面は受光
面として作用する。次に、アルミニウム(Al)
電極17をガードリング層13の表面に蒸着する
(f図)。なお、ガードリング層13はn+形層1
6の周辺部の耐圧を高めるためのものである。ま
た、p形ゲルマニウム基板11に対する電極は、
受光素子の裏面に金メツキしたステムをボンデイ
ングすることにより設けられるもので図示を省略
した。
以上のようにして製造されたゲルマニウム受光
素子は、p形ゲルマニウム基板11に形成された
n+形層16からなり、少くともn+形層よりも深
い、望ましくは5μm以上の深さを有するベリリ
ウムのイオン注入で形成されたチヤンネルストツ
パ層15を有するものである。
本発明の上記実施例に従うゲルマニウム受光素
子では、チヤンネルストツパ層15が酸化膜14
と接する部分のベリリウムによるp形キヤリア濃
度が高いので、n形反転層が形成されることはな
い。このため空乏層が横方向に広がらないから、
拡散電流および表面もれ電流を小とできる。ま
た、p形チヤンネルストツパ層15は煩面から深
くまで伸びるので、p形ゲルマニウム基板11よ
りも高い不純物濃度を有する領域が大となる。高
不純物濃度領域では、少数キヤリアすなわちここ
では電子による拡散電流は減少するから、p形チ
ヤンネルストツパ層15によつてp形ゲルマニウ
ム基板11の拡散電流を小とできる。チヤンネル
ストツパ層のない従来の受光素子は、約10-7Aの
暗電流が生じたのに対して、本発明によつて製造
された受光素子では暗電流を約10-6Aに低下でき
るので、受光素子の最低受光レベルを低くするこ
とができる。
なお、第4図に示した製造工程において、イオ
ン注入されたベリリウムの熱処理工程(d図)
と、ヒ素の熱拡散によるn+形層16の形成工程
(e図)とを同時に行なつてもよい。
次に、第5図は本発明による受光素子の製造方
法の他の実施例を示す。
n形ゲルマニウム基板21(a図)の表面を二
酸シリコンよりなる酸化膜22で被覆し、これに
通常のフオトエツチング技術により窓開けしてベ
リリウムを加速電圧50KeV、ドース量1×1014cm
-2でイオン注入して(b図)、p形ガードリング
層23を形成し、酸化膜22を窓開けしてインジ
ユウム(In)を加速電圧90KeV、ドース量2×
1013cm-2でイオン注入し(c図)、p+形層24を
形成する(d図)。そして、表面を酸化膜22で
被覆し、646℃で1時間熱処理を行ない、p形ガ
ードリング層23を深さ約6μmに形成する。ま
た、同時にp+形層24は約1000Åの薄さで1018cm
-3程の高濃度に形成される。次にp+形層24の表
面の酸化膜を除去し(e図)、受光面として作用
させるとともに、ガードリング層23の表面にア
ルミニウムを蒸着することにより電極25を取り
付ける。
以上のように製造されたゲルマニウム受光素子
はn形ゲルマニウム基板21とp+形層24およ
びp形ガードリング層23とからなる。
この実施例に従うゲルマニウム受光素子は、p
形ガードリング層23の深さが5μm以上と深く
形成できるのでp形ガードリング層13の断面の
曲率半径は大とでき、また、p形ガードリング層
23のキヤリア濃度は1016cm-3と比較的低いの
で、空乏層はp形ガードリング層23とn形ゲル
マニウム基板21との両方に向つて広がる。この
ため、耐圧が高くなる。さらに、n形ゲルマニウ
ム基板にp形ガードリング層、p+形層を形成し
ているので、p形ゲルマニウム基板を使用した場
合よりも低雑音にできる。
以上説明したように本発明によれば、p形ゲル
マニウム基板にベリリウムをイオン注入すること
により、700℃以下の低温度でp形チヤンネルス
トツパ層を形成でき、半導体装置の製造方法を提
供できる。
【図面の簡単な説明】
第1図及び第2図には従来の受光素子を示す断
面図、第3図はベリリウムをゲルマニウム基板に
イオン注入した場合の不純物濃度分布を示す図、
第4図は本発明の製造方法の一実施例を示す工程
図、第5図は本発明の製造方法の他の実施例を示
す工程図である。 11……p形ゲルマニウム基板、13……n形
ガードリング層、15……p形チヤンネルストツ
パ層、16……n+形層、21……n形ゲルマニ
ウム基板、23……p形ガードリング層、24…
…p+形層。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 p形ゲルマニウム基板にベリリウムをイオン
    注入してp形チヤンネルストツパ層を形成する工
    程と、該p形ゲルマニウム基板の表面において前
    記チヤンネルストツパ層の内側に高不純物濃度の
    n形層を形成する工程とを有することを特徴とす
    る半導体装置の製造方法。
JP12504779A 1979-09-28 1979-09-28 Manufacture of semiconductor device Granted JPS5649523A (en)

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JP12504779A JPS5649523A (en) 1979-09-28 1979-09-28 Manufacture of semiconductor device
US06/187,419 US4415370A (en) 1979-09-28 1980-09-15 Method of beryllium implantation in germanium substrate
EP80303334A EP0026629B1 (en) 1979-09-28 1980-09-24 Methods of manufacturing semiconductor devices, for example photodiodes, and devices so manufactured
DE8080303334T DE3071864D1 (en) 1979-09-28 1980-09-24 Methods of manufacturing semiconductor devices, for example photodiodes, and devices so manufactured

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JPS5936978A (ja) * 1982-08-24 1984-02-29 Fujitsu Ltd 半導体装置の製造方法
JPS60168324U (ja) * 1984-04-16 1985-11-08 株式会社クボタ 歩行型芝刈機
JPS60168325U (ja) * 1984-04-16 1985-11-08 株式会社クボタ 歩行型芝刈機

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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