JP2709008B2 - 半導体光検出器の製造方法 - Google Patents
半導体光検出器の製造方法Info
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- JP2709008B2 JP2709008B2 JP4298272A JP29827292A JP2709008B2 JP 2709008 B2 JP2709008 B2 JP 2709008B2 JP 4298272 A JP4298272 A JP 4298272A JP 29827292 A JP29827292 A JP 29827292A JP 2709008 B2 JP2709008 B2 JP 2709008B2
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- Japan
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- layer
- semiconductor
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- semiconductor photodetector
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、オーミック電極による
寄生抵抗を低減した、ｐｎ接合を有する半導体光検出器
の製造方法に関するものである。
寄生抵抗を低減した、ｐｎ接合を有する半導体光検出器
の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来の一般的な半導体光検出器は、信号
光波長が１.５５μｍの場合を例にとると、図３に示す
ように、低キャリア濃度の光吸収層２０３（図３の場合
はノンドープＩnＧaＡs）の上下に、ｐ型導電層２０４
とｎ型導電層２０２をそれぞれ配置して形成している
（櫛原勝利 他、「直列抵抗を低減した高速ＧaＩnＡs／
ＩnＰ ＰＩＮフォトダイオード」、１９９１年春季応用
物理学会学術講演会予稿集、９５３頁、２８ｐ-Ｆ-
１）。上記半導体光検出器においては、ｐ型導電層２０
４とｎ型導電層２０２との間に逆バイアス電圧を印加し
て、上記ノンドープ光吸収層２０３内に空乏層を形成
し、上記空乏層にかかる高電界を利用して、半導体光検
出器の上面あるいは裏面より上記光吸収層２０３に入射
された信号光を光電変換するものである。なお図におけ
る２０１は基板、２０６および２０７はそれぞれｎ型オ
ーミック電極およびｐ型オーミック電極である。
光波長が１.５５μｍの場合を例にとると、図３に示す
ように、低キャリア濃度の光吸収層２０３（図３の場合
はノンドープＩnＧaＡs）の上下に、ｐ型導電層２０４
とｎ型導電層２０２をそれぞれ配置して形成している
（櫛原勝利 他、「直列抵抗を低減した高速ＧaＩnＡs／
ＩnＰ ＰＩＮフォトダイオード」、１９９１年春季応用
物理学会学術講演会予稿集、９５３頁、２８ｐ-Ｆ-
１）。上記半導体光検出器においては、ｐ型導電層２０
４とｎ型導電層２０２との間に逆バイアス電圧を印加し
て、上記ノンドープ光吸収層２０３内に空乏層を形成
し、上記空乏層にかかる高電界を利用して、半導体光検
出器の上面あるいは裏面より上記光吸収層２０３に入射
された信号光を光電変換するものである。なお図におけ
る２０１は基板、２０６および２０７はそれぞれｎ型オ
ーミック電極およびｐ型オーミック電極である。
【０００３】ところで上記半導体光検出器の応答速度
は、ＣＲ時定数と光励起キャリアの走行時間とで決定さ
れる。光励起キャリアの走行時間を小さくするためには
光吸収層を薄くする必要があるが、一方、光吸収層を薄
くすることによる静電容量Ｃの増加を抑えるために、上
記光吸収層の面積を小さくしなければならなかった。
は、ＣＲ時定数と光励起キャリアの走行時間とで決定さ
れる。光励起キャリアの走行時間を小さくするためには
光吸収層を薄くする必要があるが、一方、光吸収層を薄
くすることによる静電容量Ｃの増加を抑えるために、上
記光吸収層の面積を小さくしなければならなかった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上部ｐ
型導電層上面の一部には図３に示すようにｐ型オーミッ
ク電極を形成する必要があるため、従来のようにほぼ垂
直な側面をもつ半導体光検出器においては、光吸収層の
面積を小さくした場合にｐ型オーミック電極の面積も必
然的に小さくなり、その結果オーミック抵抗Ｒが増加し
てＣＲ時定数が増大し、結局は高速応答ができないとい
う問題があった。
型導電層上面の一部には図３に示すようにｐ型オーミッ
ク電極を形成する必要があるため、従来のようにほぼ垂
直な側面をもつ半導体光検出器においては、光吸収層の
面積を小さくした場合にｐ型オーミック電極の面積も必
然的に小さくなり、その結果オーミック抵抗Ｒが増加し
てＣＲ時定数が増大し、結局は高速応答ができないとい
う問題があった。
【０００５】本発明は、従来技術におけるオーミック抵
抗の増大を解消し、高速応答が可能な半導体光検出器の
製造方法を提供することを目的とする。
抗の増大を解消し、高速応答が可能な半導体光検出器の
製造方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記目的は、半導体基板
上に設けた、上部ｐ型導電層と低キャリア濃度層と下部
ｎ型導電層、または上部ｎ型導電層と低キャリア濃度層
と下部ｐ型導電層の、少なくとも３つの層を有するｐi
ｎ型半導体光検出器の製造方法において、半導体基板上
に下部導電層と低キャリア濃度層との少なくとも２つの
層からなる半導体層を積層し、上記半導体層をエッチン
グにより島状に加工して上記下部導電層または半導体基
板を露出させ、上記露出させた下部導電層または半導体
基板の上面および島状に加工した半導体層の側面に選択
成長マスクを形成し、上記半導体層上部に少なくとも上
部導電層を積層することにより達成される。
上に設けた、上部ｐ型導電層と低キャリア濃度層と下部
ｎ型導電層、または上部ｎ型導電層と低キャリア濃度層
と下部ｐ型導電層の、少なくとも３つの層を有するｐi
ｎ型半導体光検出器の製造方法において、半導体基板上
に下部導電層と低キャリア濃度層との少なくとも２つの
層からなる半導体層を積層し、上記半導体層をエッチン
グにより島状に加工して上記下部導電層または半導体基
板を露出させ、上記露出させた下部導電層または半導体
基板の上面および島状に加工した半導体層の側面に選択
成長マスクを形成し、上記半導体層上部に少なくとも上
部導電層を積層することにより達成される。
【０００７】
【作用】本発明による半導体光検出器は、半導体基板上
に形成した少なくとも下部導電層と低キャリア濃度層を
有する半導体層を、島状にエッチングして上記下部導電
層または半導体基板を露出させ、上記島状の半導体層側
面と露出した上記下部導電層または半導体基板に選択成
長マスクを形成したのち、選択成長における水平方向の
成長を利用して上部導電層を形成し、上記上部導電層表
面の面積を、光吸収層に対して増大させている。したが
って、光吸収層の面積を小さく保ちながら、上部導電層
上に大きな面積の上部電極を形成することが可能にな
り、オーミック抵抗を低減し高速応答が可能な半導体光
検出器を実現することができる。
に形成した少なくとも下部導電層と低キャリア濃度層を
有する半導体層を、島状にエッチングして上記下部導電
層または半導体基板を露出させ、上記島状の半導体層側
面と露出した上記下部導電層または半導体基板に選択成
長マスクを形成したのち、選択成長における水平方向の
成長を利用して上部導電層を形成し、上記上部導電層表
面の面積を、光吸収層に対して増大させている。したが
って、光吸収層の面積を小さく保ちながら、上部導電層
上に大きな面積の上部電極を形成することが可能にな
り、オーミック抵抗を低減し高速応答が可能な半導体光
検出器を実現することができる。
【０００８】
【実施例】つぎに本発明の実施例を図面とともに説明す
る。図１は本発明に係る半導体光検出器の製造方法の一
実施例によって製造した半導体光検出器を示す構造図、
図２は本発明に係る半導体光検出器の製造方法の実施例
の製造工程を（ａ）〜（ｆ）に示す図である。図１にお
いて、１０１は半絶縁性ＩnＰ基板、１０２はｎ型ＩnＰ
下部導電層、１０３はノンドープＩnＧaＡs光吸収層、
１０４はｐ型ＩnＰ上部導電層、１０５は選択成長マス
ク（ＳiＯ 2 膜）、１０６はｎ型オーミック電極、１０７
はｐ型オーミック電極である。この光検出器はノンドー
プＩnＧaＡs光吸収層を光電変換層とするｐiｎホトダイ
オードの構成となっている。図に明らかなようにｐ型Ｉ
nＰ上部導電層１０４の上面面積は、ｎ型ＩnＰ下部導電
層１０２および低キャリア濃度層である光吸収層１０３
の面積よりも大きく、したがって、大きな面積のｐ型オ
ーミック電極１０７が形成でき、オーミック抵抗が小さ
い高速応答可能な半導体光検出器が得られる。
る。図１は本発明に係る半導体光検出器の製造方法の一
実施例によって製造した半導体光検出器を示す構造図、
図２は本発明に係る半導体光検出器の製造方法の実施例
の製造工程を（ａ）〜（ｆ）に示す図である。図１にお
いて、１０１は半絶縁性ＩnＰ基板、１０２はｎ型ＩnＰ
下部導電層、１０３はノンドープＩnＧaＡs光吸収層、
１０４はｐ型ＩnＰ上部導電層、１０５は選択成長マス
ク（ＳiＯ 2 膜）、１０６はｎ型オーミック電極、１０７
はｐ型オーミック電極である。この光検出器はノンドー
プＩnＧaＡs光吸収層を光電変換層とするｐiｎホトダイ
オードの構成となっている。図に明らかなようにｐ型Ｉ
nＰ上部導電層１０４の上面面積は、ｎ型ＩnＰ下部導電
層１０２および低キャリア濃度層である光吸収層１０３
の面積よりも大きく、したがって、大きな面積のｐ型オ
ーミック電極１０７が形成でき、オーミック抵抗が小さ
い高速応答可能な半導体光検出器が得られる。
【０００９】本発明に係る半導体光検出器の製造方法の
実施例の製造工程は以下の通りである。まず、図２
（ａ）に示すように半絶縁性ＩnＰ基板１０１上に、厚
さ１μｍのｎ型ＩnＰ下部導電層１０２と厚さ０.５μｍ
のノンドープＩnＧaＡs光吸収層１０３とを、順次エピ
タキシャル成長させる。つぎに上記ノンドープＩnＧaＡ
s光吸収層１０３の一部を図２（ｂ）のようにドライエ
ッチングし、上記ｎ型ＩnＰ下部導電層１０２を露出さ
せる。上記半導体層全面に図２（ｃ）に示すようにＳi
Ｏ2膜１０５を堆積し、さらに上記ＳiＯ2膜１０５上に
レジスト１０８を塗布する。ここで、レジストが持つ粘
性により上記半導体層の段差上部のレジストは、上記段
差の下部におけるレジストよりも薄く形成される。つぎ
に図２（ｄ）に示すように、酸素を用いた反応性イオン
エッチング（ＲＩＥ）により、上記段差上部のレジスト
がなくなるまでレジスト１０８全体をエッチングする。
ふつ素化合物を用いたＲＩＥにより上記段差上部のＳi
Ｏ2膜１０５をエッチングし、図２（ｅ）に示すように
ノンドープＩnＧaＡs光吸収層１０３を露出させたの
ち、残りのレジストを除去する。つぎに、上記ノンドー
プＩnＧaＡs光吸収層１０３上に、図２（ｆ）に示すよ
うに厚さ１μｍのｐ型ＩnＰ上部導電層１０４をエピタ
キシャル成長させる。さらに、上記ＳiＯ2膜１０５の一
部分をエッチングして、そこにｎ型オーミック電極を形
成し、ｐ型ＩnＰ上部導電層１０４上の一部にｐ型オー
ミック電極を形成すれば、図１に示した半導体光検出器
が得られる。
実施例の製造工程は以下の通りである。まず、図２
（ａ）に示すように半絶縁性ＩnＰ基板１０１上に、厚
さ１μｍのｎ型ＩnＰ下部導電層１０２と厚さ０.５μｍ
のノンドープＩnＧaＡs光吸収層１０３とを、順次エピ
タキシャル成長させる。つぎに上記ノンドープＩnＧaＡ
s光吸収層１０３の一部を図２（ｂ）のようにドライエ
ッチングし、上記ｎ型ＩnＰ下部導電層１０２を露出さ
せる。上記半導体層全面に図２（ｃ）に示すようにＳi
Ｏ2膜１０５を堆積し、さらに上記ＳiＯ2膜１０５上に
レジスト１０８を塗布する。ここで、レジストが持つ粘
性により上記半導体層の段差上部のレジストは、上記段
差の下部におけるレジストよりも薄く形成される。つぎ
に図２（ｄ）に示すように、酸素を用いた反応性イオン
エッチング（ＲＩＥ）により、上記段差上部のレジスト
がなくなるまでレジスト１０８全体をエッチングする。
ふつ素化合物を用いたＲＩＥにより上記段差上部のＳi
Ｏ2膜１０５をエッチングし、図２（ｅ）に示すように
ノンドープＩnＧaＡs光吸収層１０３を露出させたの
ち、残りのレジストを除去する。つぎに、上記ノンドー
プＩnＧaＡs光吸収層１０３上に、図２（ｆ）に示すよ
うに厚さ１μｍのｐ型ＩnＰ上部導電層１０４をエピタ
キシャル成長させる。さらに、上記ＳiＯ2膜１０５の一
部分をエッチングして、そこにｎ型オーミック電極を形
成し、ｐ型ＩnＰ上部導電層１０４上の一部にｐ型オー
ミック電極を形成すれば、図１に示した半導体光検出器
が得られる。
【００１０】上記した図２（ｆ）に示すｐ型ＩnＰ上部
導電層１０４の形成においては、選択成長によって形成
されるエピタキシャル層が、上面からの成長だけでなく
側面からの成長も促進されるため、上記光吸収層１０３
の上面積に対して２倍以上の上面積をもつ上部導電層１
０４を形成することができる。実際に、本発明によって
製作した半導体光検出器においては、５μｍ四方の光吸
収層１０３に対して、上部導電層１０４の面積は７μｍ
四方になった。そして、上記上部導電層１０４の上面の
周囲に幅２μｍのｐ型オーミック電極を形成した結果、
従来構造の半導体光検出器に較べて、容量は同程度でも
オーミック抵抗は約３分の１に減少し、応答速度は４０
ＧＨＺと従来の約２.５倍の性能を実現することが可能
になった。
導電層１０４の形成においては、選択成長によって形成
されるエピタキシャル層が、上面からの成長だけでなく
側面からの成長も促進されるため、上記光吸収層１０３
の上面積に対して２倍以上の上面積をもつ上部導電層１
０４を形成することができる。実際に、本発明によって
製作した半導体光検出器においては、５μｍ四方の光吸
収層１０３に対して、上部導電層１０４の面積は７μｍ
四方になった。そして、上記上部導電層１０４の上面の
周囲に幅２μｍのｐ型オーミック電極を形成した結果、
従来構造の半導体光検出器に較べて、容量は同程度でも
オーミック抵抗は約３分の１に減少し、応答速度は４０
ＧＨＺと従来の約２.５倍の性能を実現することが可能
になった。
【００１１】上記実施例においては、半導体材料として
ＩnＰ基板と格子整合する材料を用いた例を示したが、
これらの一部または全部をＩnＰと格子整合しない材料
としても同様の効果が実現できる。また、信号光波長が
１.５５μmの場合について例を示したが、材料を適当に
選ぶことにより、波長１.５５μｍ以外の信号光に対し
て、本実施例によって製造した半導体光検出器と同様の
効果がある半導体光検出器が実現できる。さらに、本実
施例によって製造した構造を半導体レーザあるいは半導
体光変調器などの他の光素子に適用することも可能であ
る。
ＩnＰ基板と格子整合する材料を用いた例を示したが、
これらの一部または全部をＩnＰと格子整合しない材料
としても同様の効果が実現できる。また、信号光波長が
１.５５μmの場合について例を示したが、材料を適当に
選ぶことにより、波長１.５５μｍ以外の信号光に対し
て、本実施例によって製造した半導体光検出器と同様の
効果がある半導体光検出器が実現できる。さらに、本実
施例によって製造した構造を半導体レーザあるいは半導
体光変調器などの他の光素子に適用することも可能であ
る。
【００１２】
【発明の効果】上記のように本発明の半導体光検出器製
造方法によれば、半導体基板上に設けた、上部ｐ型導電
層と低キャリア濃度層と下部ｎ型導電層、または上部ｎ
型導電層と低キャリア濃度層と下部ｐ型導電層の、少な
くとも３つの層を有するｐiｎ型半導体光検出器におい
て、上記上部導電層の上面の面積を、選択成長における
水平方向成長を利用することにより、上記低キャリア濃
度層または下部導電層の面積よりも大きくすることがで
きるため、オーミック抵抗が低く、高速応答が可能な半
導体光検出器を製造することが可能となるという効果が
ある。
造方法によれば、半導体基板上に設けた、上部ｐ型導電
層と低キャリア濃度層と下部ｎ型導電層、または上部ｎ
型導電層と低キャリア濃度層と下部ｐ型導電層の、少な
くとも３つの層を有するｐiｎ型半導体光検出器におい
て、上記上部導電層の上面の面積を、選択成長における
水平方向成長を利用することにより、上記低キャリア濃
度層または下部導電層の面積よりも大きくすることがで
きるため、オーミック抵抗が低く、高速応答が可能な半
導体光検出器を製造することが可能となるという効果が
ある。
【図１】本発明に係る半導体光検出器の製造方法の一実
施例によって製造した半導体光検出器を示す構造図であ
る。
施例によって製造した半導体光検出器を示す構造図であ
る。
【図２】本発明に係る半導体光検出器の製造方法の実施
例の製造工程を、（ａ）〜（ｆ）にそれぞれ示す図であ
る。
例の製造工程を、（ａ）〜（ｆ）にそれぞれ示す図であ
る。
【図３】従来の半導体光検出器を示す模式図である。
１０１…半導体基板 １０２…下部導電層 １０３…低キャリア濃度層（ノンドープ光吸収層） １０４…上部導電層 １０５…選択成長マスク
Claims (1)
- 【請求項１】半導体基板上に設けた、上部ｐ型導電層と
低キャリア濃度層と下部ｎ型導電層、または上部ｎ型導
電層と低キャリア濃度層と下部ｐ型導電層の、少なくと
も３つの層を有するｐiｎ型半導体光検出器の製造方法
において、半導体基板上に下部導電層と低キャリア濃度
層との少なくとも２つの層からなる半導体層を積層する
工程と、上記半導体層をエッチングにより島状に加工
し、上記下部導電層または半導体基板を露出させる工程
と、上記露出させた下部導電層または半導体基板の上面
および島状に加工した半導体層の側面に、選択成長マス
クを形成する工程と、上記半導体層上部に少なくとも上
部導電層を積層する工程とを、有することを特徴とする
半導体光検出器の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4298272A JP2709008B2 (ja) | 1992-11-09 | 1992-11-09 | 半導体光検出器の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4298272A JP2709008B2 (ja) | 1992-11-09 | 1992-11-09 | 半導体光検出器の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06151939A JPH06151939A (ja) | 1994-05-31 |
| JP2709008B2 true JP2709008B2 (ja) | 1998-02-04 |
Family
ID=17857492
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4298272A Expired - Lifetime JP2709008B2 (ja) | 1992-11-09 | 1992-11-09 | 半導体光検出器の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2709008B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP6735215B2 (ja) * | 2016-11-21 | 2020-08-05 | 株式会社東芝 | 放射線検出器 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02228079A (ja) * | 1989-02-28 | 1990-09-11 | Hikari Keisoku Gijutsu Kaihatsu Kk | Ｐｉｎフォトダイオード |
-
1992
- 1992-11-09 JP JP4298272A patent/JP2709008B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06151939A (ja) | 1994-05-31 |
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Legal Events
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