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JPH0722641A - 受光素子 - Google Patents

受光素子

Info

Publication number
JPH0722641A
JPH0722641A JP5164373A JP16437393A JPH0722641A JP H0722641 A JPH0722641 A JP H0722641A JP 5164373 A JP5164373 A JP 5164373A JP 16437393 A JP16437393 A JP 16437393A JP H0722641 A JPH0722641 A JP H0722641A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
layer
insulating film
contact
inp
ingaas
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP5164373A
Other languages
English (en)
Inventor
Yoshitaka Iwai
誉貴 岩井
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.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electronics Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Matsushita Electronics Corp filed Critical Matsushita Electronics Corp
Priority to JP5164373A priority Critical patent/JPH0722641A/ja
Publication of JPH0722641A publication Critical patent/JPH0722641A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

(57)【要約】 【目的】 拡散フロントであるP型領域層の下辺の平坦
化、窓層と絶縁膜の間の界面準位の抑制を図り、暗電流
を低く抑えることができる。 【構成】 InP基板1と、基板1上に形成したInP
からなる第1層2と、第1層2上に形成したInGaA
sまたはInGaAsPからなる第2層3と、第2層3
上に形成したInPからなる第3層4と、第3層4上に
選択的に形成したInGaAsまたはInGaAsPか
らなる第4層5と、第4層5上に選択的に形成したIn
Pからなる第5層6と、第2層3,第3層4,第4層
5,第5層6中に形成した不純物領域7と、第5層6上
に選択的に形成した絶縁膜8と、第4層5の第5層6で
覆われていない領域を覆って形成した電極9とを備えた
ものである。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、長波長用受光素子で
あるInGaAsPINフォトダイオードからなる受光
素子に関するものである。
【0002】
【従来の技術】PINフォトダイオードは、シリコン
(Si)、ゲルマニウム(Ge)、ヒ化インジウム・ガ
リウム(InGaAs)、ヒ化リン化インジウム・ガリ
ウム(InGaAsP)等を用いて、広範囲の波長域
(0.7〜1.6μm)で実用化されている。特に長波
長域(1.0〜1.6μm)では高感度特性等の利点を
有するためにInGaAsが広く用いられており、応用
分野としては、光通信用やレーザダイオードのモニタ用
として使用されている。
【0003】近年のPINフォトダイオードに対する要
求として、高受光感度・高速応答・低歪特性が求めらて
いる。そのためには暗電流および端子間のシリーズ抵抗
を低減する必要がある。以下、従来の技術について長波
長用のInGaAsPINフォトダイオードを用いて、
図3ないし図5を参照しながら説明する。
【0004】図3は従来の技術によるInGaAsのプ
ラナー型PINフォトダイオードのチップ断面構造図で
ある。図3において、1はn+ −InP基板、2は基板
1上に成長されたn−InPバッファ層、3はバッファ
層2上に成長されたn−InGaAs光吸収層、4は光
吸収層3上に成長されたn−InP窓層、5は窓層4上
に選択的に形成されたInGaAsコンタクト層、7は
光吸収層3,窓層4,コンタクト層5中にZnまたはC
dの熱拡散により形成されたP型領域層、8は窓層4上
に選択的に形成された絶縁膜、9はコンタクト層5上を
覆うように形成されたP側電極、10は窓層4上に選択
的に形成された反射防止(以下ARと略す)膜、11は
基板1の裏面側に形成されたN側電極である。
【0005】バッファ層2,光吸収層3,窓層4,コン
タクト層5は有機金属気相成長法等により、基板1上に
結晶成長させて形成される。窓層4はInPを使用して
いるので、波長1μm以上の光に対しては透明である。
コンタクト層5はInGaAsを使用しているので、I
nPに比較してバンドギャップが小さいために、オーミ
ック接触が取り易く、コンタクト抵抗の低減を図ること
ができる。絶縁膜8は特に、窓層4の表面上にP型領域
層7とその外側のN型領域とのPN接合が形成されるた
め、これを外気から保護することで表面準位を低減し、
表面リーク電流を抑えている。なお、絶縁膜8と半導体
との界面準位は、InGaAsよりもInPの方が少な
いため、これによる表面リーク電流を抑えるために、絶
縁膜8はInP上に形成されるよう配慮する。AR膜1
0は膜厚と屈折率を制御することにより、入射光がチッ
プ表面で反射するのをできるだけ抑えてチップ内に光が
有効に入射するようにしている。
【0006】以上のような構造を有するチップに光が上
部から入射すると、光は窓層4を通過して光吸収層3で
吸収され、電子・正孔対が形成される。N側電極11に
+、P側電極9に−の逆方向電圧を印加すると、外部回
路に電流が流れる。それにより光が電流に変換される。
図4は従来のInGaAsPINフォトダイオードの第
1の製造方法の概略図である。まず、基板1上にバッフ
ァ層2、光吸収層3、窓層4、コンタクト層5を結晶成
長する(図4(a))。次にフォトリソ工程・エッチン
グ工程により、コンタクト層5を選択的に除去する(図
4(b))。次に窓層4上にSiNX 等の絶縁膜8をC
VD法によりに形成し、フォトリソ工程・エッチング工
程により部分的に除去する。絶縁膜8を拡散マスクとし
て、ZnまたはCdを光吸収層3まで選択的に熱拡散
し、P型領域層7を形成する(図4(c))。次いで、
コンタクト層5を完全に覆うように真空蒸着法等により
P側電極9を形成し、窓層4上にAR膜10を形成する
(図4(d))。最後に、基板1の裏面側にN側電極1
1を真空蒸着法等により形成する。これにより、InG
aAsPINフォトダイオードチップが形成される(図
4(e))。
【0007】図5は、従来のInGaAsPINフォト
ダイオードの第2の製造方法の概略図である。まず、第
1の製造方法と同様に、基板1上にバッファ層2、光吸
収層3、窓層4、コンタクト層5を結晶成長する(図5
(a))。次に、コンタクト層5上にCVD法によりS
iNX 等の拡散マスク12を形成する。フォトリソ工程
・エッチング工程により、拡散マスク12を選択的に除
去する。次いで、ZnまたはCdの熱拡散により、光吸
収層3,窓層4,コンタクト層5中にP型領域層7を形
成する(図5(b))。次に拡散マスク12を除去した
後、コンタクト層5を選択的に除去する(図5
(c))。さらに窓層4上に、PN接合部を覆い隠すよ
うに選択的に絶縁膜8を形成する(図5(d))。この
後は第1の製造方法と同様にP側電極9、AR膜10、
N側電極11を形成する(図5(e))。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来のInGaAsPINフォトダイオードの第1の製造
方法においては、絶縁膜8を拡散マスクとして、熱拡散
等によりP型領域層7が形成されるが、その際にコンタ
クト層5が窓層4上に部分的に存在するために、コンタ
クト層5下の領域で拡散が入り難く、P型領域層7の下
辺が平面ではなくくぼみがある形になる。そのためにく
ぼみの部分に電界が集中して暗電流が増加したり、電気
的特性悪化の原因となる。
【0009】前記従来の第2の製造方法では、拡散マス
ク12を除去する工程で、窓層4表面上のPN接合が一
時的に外気にさらされる。その結果、窓層4とその後形
成した絶縁膜8との界面準位が増加し、表面リーク電流
の増加により暗電流が増加するという問題がある。この
発明は前記従来の問題点を解決するもので、拡散フロン
トであるP型領域層の下辺の平坦化、窓層と絶縁膜の間
の界面準位の抑制を図って、低暗電流を実現できる受光
素子を提供することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】この発明の受光素子は、
InP基板と、基板上に形成したInPからなる第1層
と、第1層上に形成したInGaAsまたはInGaA
sPからなる第2層と、第2層上に形成したInPから
なる第3層と、第3層上に選択的に形成したInGaA
sまたはInGaAsPからなる第4層と、第4層上に
選択的に形成したInPからなる第5層と、第2層,第
3層,第4層,第5層中に形成した不純物領域と、第5
層上に選択的に形成した絶縁膜と、第4層の第5層で覆
われていない領域を覆って形成した電極とを備えたもの
である。
【0011】
【作用】この発明の構成によれば、不純物領域を形成す
る際、チップ表面は第5層のみが露出し平坦であるた
め、不純物領域の下辺が平坦になり電界の集中を防止で
きる。また、絶縁膜はInPからなる第5層と接してい
るため、界面準位を低減できる。
【0012】
【実施例】この発明の一実施例について、図1および図
2を参照しながら説明する。図1は一実施例におけるプ
ラナー型InGaAsPINフォトダイオードのチップ
断面構造図である。図1において、1はn+ −InP基
板、2は基板1上に成長されたn−InPバッファ層
(第1層)、3はバッファ層2上に成長されたn−In
GaAs光吸収層(第2層)、4は光吸収層3上に成長
されたn−InP窓層(第3層)、5は窓層4上に選択
的に形成されたn−InGaAsコンタクト層(第4
層)、6はコンタクト層5上に選択的に形成されたn−
InP表面層(第5層)、7は光吸収層3,窓層4,コ
ンタクト層5,表面層6中に熱拡散またはイオン注入に
より選択的に形成されたP型領域層(不純物領域)、8
は表面層6上に形成された絶縁膜、9はコンタクト層5
上で、表面層6に覆われていない領域を完全に覆うよう
に形成されたP側電極である。10は窓層4上でコンタ
クト層5で覆われていない領域に形成されたAR膜であ
る。11は基板1の裏面側に形成されたN側電極であ
る。
【0013】図2は一実施例におけるInGaAsPI
Nフォトダイオードの製造方法の概略図である。まず、
基板1上にバッファ層2、光吸収層3、窓層4、コンタ
クト層5、表面層6を有機金属気相成長法により結晶成
長する(図2(a))。次に表面層6上にSiNX 等の
絶縁膜8をCVD法によりに形成し、フォトリソ工程・
エッチング工程により部分的に除去する。絶縁膜8をマ
スクとして、ZnまたはCdを光吸収層3まで熱拡散
し、P型領域層7を形成する(図2(b))。次に、絶
縁膜8をマスクとして、表面層6を部分的に除去する。
次いでコンタクト層5を部分的に表面が露出するように
エッチングする(図2(c))。次いで、コンタクト層
5の表面を完全に覆うように真空蒸着法等によりP側電
極9を形成し、窓層4上に酸化膜または窒化膜によるA
R膜10を形成する(図2(d))。最後に、基板1の
裏面側にN側電極11を真空蒸着法等により形成する。
これにより、InGaAsPINフォトダイオードチッ
プが形成される(図2(e))。
【0014】チップの動作原理は概ね従来の技術と同様
である。コンタクト層5は、P側電極9とオーミック接
触をとるためのもので、バンドギャップの小さいInG
aAsを用いたことにより、コンタクト抵抗の低減を図
ることができ、シリーズ抵抗の低減が図れる。また、表
面層6はInPを用いたことにより、絶縁膜8との界面
準位を少なくすることができ、暗電流を小さく抑えるこ
とができる。さらに、P型領域層7を熱拡散により形成
する際に、図2(b)のように拡散を行うチップ表面は
平坦であるので、拡散終了後のP型領域層7の下辺も平
面になり、拡散深さの制御性も増す。そのために従来の
技術でみられたような、電界の集中が起こらず、耐圧が
理論値に近い値が得られ、暗電流も低くなる。
【0015】なお、前記実施例では、n−InP基板1
を用いたInGaAsのPINフォトダイオードについ
て述べたが、p型基板を用いたPINフォトダイオード
でも適応は可能である。また光吸収層3とコンタクト層
5にInGaAsを用いたが、InGaAsPであって
も同様の効果が得られる。
【0016】
【発明の効果】この発明の受光素子によれば、不純物領
域を形成する際、チップ表面は第5層のみが露出し平坦
であるため、不純物領域の下辺が平坦になり電界の集中
を防止できる。また、絶縁膜はInPからなる第5層と
接しているため、界面準位を低減できる。よって、暗電
流を低く抑えることができ、高受光感度化が可能とな
る。
【0017】さらに、第4層にInGaAsを用いてい
るため、コンタクト抵抗を小さくでき、シリーズ抵抗の
低減が図れ、高速応答・低歪化が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の一実施例におけるInGaAsPI
Nフォトダイオードの構造断面図である。
【図2】この発明の一実施例におけるInGaAsPI
Nフォトダイオードの製造方法の概略図である。
【図3】従来のInGaAsPINフォトダイオードの
構造断面図である。
【図4】従来のInGaAsPINフォトダイオードの
第1の製造方法の概略図である。
【図5】従来のInGaAsPINフォトダイオードの
第2の製造方法の概略図である。
【符号の説明】
1 基板 2 バッファ層(第1層) 3 光吸収層(第2層) 4 窓層(第3層) 5 コンタクト層(第4層) 6 表面層(第5層) 7 P型領域層(不純物領域) 8 絶縁膜 9 P側電極 10 AR膜 11 N側電極

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 InP基板と、前記基板上に形成したI
    nPからなる第1層と、前記第1層上に形成したInG
    aAsまたはInGaAsPからなる第2層と、前記第
    2層上に形成したInPからなる第3層と、前記第3層
    上に選択的に形成したInGaAsまたはInGaAs
    Pからなる第4層と、前記第4層上に選択的に形成した
    InPからなる第5層と、前記第2層,第3層,第4
    層,第5層中に形成した不純物領域と、前記第5層上に
    選択的に形成した絶縁膜と、前記第4層の前記第5層で
    覆われていない領域を覆って形成した電極とを備えた受
    光素子。
JP5164373A 1993-07-02 1993-07-02 受光素子 Pending JPH0722641A (ja)

Priority Applications (1)

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JP5164373A JPH0722641A (ja) 1993-07-02 1993-07-02 受光素子

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ID=15791908

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JP5164373A Pending JPH0722641A (ja) 1993-07-02 1993-07-02 受光素子

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008193109A (ja) * 2008-03-10 2008-08-21 Sumitomo Electric Ind Ltd 半導体受光素子を製造する方法
JP2010056147A (ja) * 2008-08-26 2010-03-11 Hamamatsu Photonics Kk 半導体受光素子
CN113644165A (zh) * 2021-08-11 2021-11-12 全磊光电股份有限公司 一种低暗电流高灵敏度光电探测器结构及其制造方法

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