[go: up one dir, main page]

JPH0770750B2 - 漏洩電流の低いｐｉｎフォトダイオード及びその製造方法 - Google Patents

漏洩電流の低いｐｉｎフォトダイオード及びその製造方法

Info

Publication number
JPH0770750B2
JPH0770750B2 JP61098399A JP9839986A JPH0770750B2 JP H0770750 B2 JPH0770750 B2 JP H0770750B2 JP 61098399 A JP61098399 A JP 61098399A JP 9839986 A JP9839986 A JP 9839986A JP H0770750 B2 JPH0770750 B2 JP H0770750B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
layer
mesa
inp
indium phosphide
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.)
Expired - Lifetime
Application number
JP61098399A
Other languages
English (en)
Other versions
JPS61255075A (ja
Inventor
ジャン−ルイ・ジャントネ
ジャン−ノエル・パティロン
カトリーヌ・マレ−ムコ
ジェラール・マリー・マルタン
Original Assignee
エヌ・ベ−・フイリツプス・フル−イランペンフアブリケン
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 エヌ・ベ−・フイリツプス・フル−イランペンフアブリケン filed Critical エヌ・ベ−・フイリツプス・フル−イランペンフアブリケン
Publication of JPS61255075A publication Critical patent/JPS61255075A/ja
Publication of JPH0770750B2 publication Critical patent/JPH0770750B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10F—INORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
    • H10F30/00—Individual radiation-sensitive semiconductor devices in which radiation controls the flow of current through the devices, e.g. photodetectors
    • H10F30/20—Individual 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
    • H10F30/21—Individual 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
    • H10F30/22—Individual 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
    • H10F30/223—Individual 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 PIN barrier

Landscapes

  • Light Receiving Elements (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、漏洩電流の低いPINフォトダイオードであっ
て、n+型のインジウム燐（InP）の基板を有して成り、
この基板の第１表面上にはインジウム燐（InP）のn-層
が形成され、この層の上にはガリウム・インジウム砒素
（InGaAs）のn-層で形成されるメサ（MESA）構造が配置
され、また、上記表面のメサ構造の縁に、及びメサ構造
の外周に沿って形成されるp+層を有して成り、更にま
た、基板の第１表面とは反対側にある第２表面上に形成
される金属接触〈metallic contact〉と、上記p+層の一
部分の上に形成されるオーム接触〈ohmic contact〉と
を有して成るPINフォトダイオードに関する。
本発明のフォトダイオードは、波長が１μｍないし1.7
μｍの範囲にある輻射線の検波に使用されるもので、更
に特定すれば電気通信の分野での応用例として波長1.3
μｍ及び波長1.55μｍの検波に使用される。
〔従来の技術〕
このようなフォトダイオードは、1985年に神戸で行われ
た第16回国際固体デバイス及び材料会議の論文要約集で
ある“Extended Abstracts of the 16th International
Conference on Solid State Devices and Materials"
のp.579,582,C−10−１所載のカツヤ ハセガワ他によ
る“InGaAs PIN photodiode with Low−Dark Current"
と題する文献から既知である。
この文献に記載のPINフォトダイオードは、n+にドープ
されたインジウム燐（InP）の基板で構成され、その１
番目の表面には液相からエピタクシーによってインジウ
ム燐（InP）の層が形成され、この層はn-にドープさ
れ、その層の電荷担体〈charge carriers〉の濃度〈con
centration〉は1cm3当たり約５×1015である。n-にドー
プされ、電荷担体の濃度はやはり1cm3当たり約５×1015
のガリウム・インジウム砒素の層が、n-層のインジウム
燐（InP）の層の上に同じくエピタクシーの過程によっ
て液相がらデポジットされ、それはエッチングされてメ
サ〈MESA〉構造を形成する。次にp+型の層がZnイオンの
拡散によって形成され、これはメサ構造の表面に形成さ
れるばかりでなく、その縁に沿って及び外周全体に沿っ
て形成される。拡散深度はInPの層中のメサ構造の表面
で0.5μｍである。次いで環状のオーム接触がメサ構造
の表面にTi/Au合金を用いて形成され、また、基板のメ
サ構造とは反対側の表面にAu/Sn/Auの金属接触が形成さ
れる。最後に、メサ構造の表面及びその縁と外周に沿う
環状のオーム接触の中心に、窒化珪素（Si3N4）のパッ
シベーション層がデポジットされ、これは非反射被覆と
しての役割も果たすものである。
かようなフォトダイオードは、従前の技術によるデバイ
スに比べて３つの利点がある。先ず第一にp+領域の外縁
がInP層の表面に位置するので漏洩電流が減少する。次
にダイオードの外周にまで延びる窒化珪素の層によるパ
ッシベーションは更に高度の量子効率〈quantum effici
ency〉と好適な寿命とをもたらす。三番目にはメサ構造
の周りに比較的厚いp+層を形成することが単純な構造の
防護用の環を構築することになり、トンネル効果を減少
させる。
〔発明が解決しようとする課題〕
III−Ｖ族の半導体を用いて作られたフォトダイオード
は、波長が１μｍないし1.7μｍの範囲で動作する光学
デバイス又は電気光学デバイスにおいて実際に工業的に
は極めて重要なものである。1.3μｍ及び1.55μｍの波
長を利用する電気通信の分野に適用するためには、それ
に課せられる要求条件はかなり厳しいものであって、そ
のために上記の文献に記載のダイオードで得られた結果
は更に改善しなければならない。
事実、これらの既知のダイオードは上述のような特質を
持っているが、それ以外に幾つかの欠点もある。更に詳
しく云えば、オーム接触がその上に形成されている表面
（この場合にはメサのInGaAs層の表面）と接合との間に
は、接合の劣化を防ぐために少なくとも0.5μｍの厚さ
が必要である。しかるにこの距離は大きいものであるか
らp+型のInGaAs素材による吸収もまた大きいものとな
り、その結果として効率が低い。そればかりでなくダイ
オードの固有〈intrinsic〉キャパシタンスは高い。更
にまた、液相からエピタクシーによって得られた層にお
いてはn-ドーピングを制御することが困難であって、In
Pの層中で得られるn-ドーピングはその大部分が、InGaA
sの層中で得られるn-ドーピングより高いことが判明し
ている。
〔課題を解決するための手段〕
本発明はこれらの問題点に解答を与えることを目的とし
ている。本発明によれば冒頭のパラグラフに規定されて
いるようなPINフォトダイオードが、インジウム燐（In
P）の層中のn-ドーピングの濃度はガリウム・インジウ
ム砒素（InGaAs）の層中のn-ドーピングの濃度よりも低
いこと、インジウム燐（InP）のn-層中に位置するp+層
の一部分の上にメサ構造の外周に沿ってオーム接触が形
成されること、及び、ガリウム・インジウム砒素（InGa
As）のn-層の表面に形成されたp+層の一部分の厚さは、
インジウム燐（InP）のn-層中のメサ構造の外周に沿っ
ているオーム接触の下に形成されたp+層の一部分の厚さ
よりも薄いことを特徴とする。
本発明によるダイオードの固有キャパシタンスは上述の
従来技術のものより減少しており、それはオーム接触が
その上に形成されているInPの層のn-ドーピングがメサ
構造を構成するInGaAsの層のn-ドーピングよりも低いと
いう事実によるのである。
従来技術の場合にそうであったようにメサの最上面には
最早オーム接触が配置されていないという事実により、
オーム接触の下のp+層の厚さはメサ上のp+層の厚さとは
異なるものとすることができ、それらの厚さの各々を最
適化することができる。
本発明によるダイオードでは、ガリウム・インジウム砒
素の層の表面におけるp+層の厚さを減らすことができる
ので、目的とする波長の範囲ではp+ガリウム・インジウ
ム砒素の素材が高度の吸収性を有するという理由によ
り、ダイオードの効率を向上させるという利点がある。
これとは反対に、オーム接触の下のインジウム燐のp+層
の厚さは十分大きくすることができるので該オーム接触
の形成を容易にし、またその長期安定性を増加する。
以上の好適実施例の一変形として、このフォトダイオー
ドは更に、上記のように形成されたメサ構造に、インジ
ウム燐（InP）のもう１つのp+層が設けられることを特
徴とする。
これらの好適実施例によるフォトダイオードは、インジ
ウム燐（InP）のn-層及びガリウム・インジウム砒素（I
nGaAs）のn-層の厚さが約３μｍ程度であり、インジウ
ム燐（InP）の層中のn-ドーピングが1cm3当たり約２×1
014電荷担体程度であり、またガリウム・インジウム砒
素（InGaAs）の層中のn-ドーピングは1cm3当たり２×10
15電荷担体程度であり、インジウム燐（InP）のn-層中
にメサ構造の外周に沿って形成されているp+層の一部分
の厚さは0.5μｍより大きく、ガリウム・インジウム砒
素（InGaAs）のn-層の表面に形成されているp+層の一部
分の厚さは0.1μｍないし0.2μｍ程度であることを特徴
とすることができる。
この実施例のフォトダイオードでは、すべてのドーピン
グ及び層の厚さの値が最適化され、可能な限り最低のキ
ャパシタンス、最適の効率、及び可能な限り最高の量子
効率を得ることができる。
本発明はまた、以上のようなフォトダイオードを形成す
る方法にも関する。この方法を用いて得られたフォトダ
イオードは、低い暗電流〈dark current〉、低い接合キ
ャパシタンス、高い量子効率、及び長い寿命を持ってい
る。
本発明の好適実施例の上記一変形によるフォトダイオー
ドを得ることのできる２番目の製造方法が、更に提案さ
れる。この方法を用いて得られたフォトダイオードはと
りわけ簡単な構造を持っている。メサの最上面にp+型の
インジウム燐の層が存在し、この層は目的とする１μｍ
ないし1.7μｍの波長を持つ輻射線に対して完全に透明
であるので、これらの波長に対しそれ自身が高度に吸収
性のあるガリウム・インジウム砒素の層の表面にあるp+
層の厚さは容易に制御することができ、従って更に適切
に限定することができる。また一方では、この方法によ
りメサの外周に沿っているオーム接触の下のｐ−ｎ接合
の位置も、やはり容易に制御することができる。
〔実施例〕
この発明を容易に実施するために、この発明は添付の図
面を参照してさらに充分説明されよう。
第1a図の断面図に示された様に、この発明によるPINフ
ォトダイオードは、n+型のインジウム燐（InP）の基板1
0、基板の第１表面１上に形成されたn-型のインジウム
燐（InP）の層11、n-型のガリウム・インジウムひ素（I
nGaAs）の層から形成されたメサ構造12、pn接合および
２つの接触を形成する様にn-帯域に形成されたp+型の層
13,113,213を具え、ここで２つの接触の一方（21）はp+
帯域213上に形成され、他方（22）は基板10の第２表面
上に形成されている。
このPINフォトダイオードはメサ構造の上側表面上で放
射Φを受ける。使用されたInP/InGaAs材料は１μｍと1.
7μｍとの間の波長、もって詳しくは1.3μｍと1.55μｍ
のごとき電気通信で利用される波長の範囲でダイオード
の利用を可能にする。
p+型の層13,113,213は次のようなやり方で形成される：
すなわち、層13の部分はメサの表面を覆い、層113の部
分はメサの縁を覆い、層213の部分はメサの外周を覆う
ように形成される。これらの条件の下ではｐ−ｎ接合の
縁はインジウム燐（InP）の層11中に現れ、ガリウム・
インジウム砒素（InGaAs）の層12中には現れない、とい
うことは当業者にとっては既知の多数のデバイスで当た
り前のやり方であり、またその一方で本発明によるダイ
オードの形状は漏洩電流が特に低くなることを保証して
いる。この利点は前に挙げた従来技術の文献からも良く
知られていることである。
しかし本発明によれば、インジウム燐（InP）層11のド
ーピングはガリウム・インジウム砒素（InGaAs）の層12
のドーピングより低くなるように選定されており、他
面、オーム接触21はメサの外周に沿って位置するp+領域
213の表面に形成されている。InPの層11のドーピングは
1cm3当たり約２×1014電荷担体程度とすることができ、
また、InGaAsの層12のドーピングは1cm3当たり約２×10
15電荷担体程度とするのが好適であろう。このドーピン
グ濃度は、前に挙げた従来技術の文献に記載のフォトダ
イオードの層のドーピング濃度とは著しく異なってお
り、従来のものでは２つの層の濃度は近似的に等値で、
それは約５×1015電荷担体程度だったのである。本発明
により所望のドーピング濃度を得るためには、従来技術
で用いられた液相からのエピタキシャル成長の方法では
なくて、いわゆるMOCVD法〈Metal Organjc Chemical Va
por Phase Deposition method〉（有機金属化学気相堆
積法）と呼ばれる有機金属素材の気相からの成長という
方法を選定するのが好適である。このMOCVD法を用いる
ならば、実際にInP層とInGaAs層とはその各々の残留ド
ーピング濃度がほぼ精確にそれぞれ本発明による所望の
濃度となり、このMOCVD法の使用が本発明に対して特に
適したものであることが分かる。これとは反対に、従来
技術による液相からの成長による方法は、本発明による
フォトダイオードを構成する層の求めるドーピング濃度
とは殆ど正反対のものを層として提供する。
そのドーピングがInGaAsの層のドーピングより低いInP
の層の上にオーミック接触21が形成されていると言う事
実により、この様にして得られたフォトダイオードの接
合容量は従前の技術によるフォトダイオード容量に比べ
て著しく減少されている。
更に、オーミック接触21がメサの周辺に沿って配置され
ている場合、２つの付随した利点が得られる。
第１に、高い量子効率が容易に得られることである。第
２に、メサの表面のp+層13の厚さと結び付いていること
である。非常に高い量子効率が0.1〜0.2μｍのオーダー
のこの層の厚さに対して得られている。
従前の技術によると、メサの表面におけるp+層は接触が
そこに配置されていると言う理由で少なくとも0.5μｍ
の厚さを持たなければならない。この配置はp+InGaAs材
料がダイオードの動作波長（１ないし1.7μｍ）に対し
丁度高い吸収を持っていると言う事実による欠点を含ん
でいる。従って、p+型のInGaAsの層がメサの表面で0.5
μｍの厚さを有するものを使用しなくてはならぬことは
非常に不利である。
従って、この発明によると、例えば、p+拡散がInP材料
中よりもInGaAs材料中でもっと急速に進行し、p+拡散が
InP中の信頼性あるオーミック接触の形成に必要な0.5μ
ｍを越える厚さに到達する場合に、メサの表面において
InGaAs中のp+拡散の厚さが約0.1ないし0.2μｍしかな
く、その結果吸収が減少されかつ効率が改善される様な
態様でp+拡散が実行されることで所望の構造が得られて
いる。
この発明による実施例において、メサを形成するInGaAs
材料の成分の濃度は、この材料が式In0.53Ga0.47Asに対
応する様なものである。InPとInGaAsの各層の厚さは３
μｍのオーダーの厚さである。オーミック接触21はクロ
ーム／白金／金あるいは白金／チタン／金の重畳層（su
perimposinglayer）によって形成されている。基板の表
面２の上に形成された接触22は金／ゲルマニウム／ニッ
ケルの重畳層によって形成されている。
更に、誘電体層がメサ構造の表面に形成され、この誘電
体層はフォトダイオードの動作波長の範囲に対して反射
防止層14を形成するのに適当な厚さを有している。この
誘電体材料は、例えば２酸化シリコン（SiO2）あるいは
窒化シリコン（Si3N4）であろう。最後に、誘電体層15
がメサ構造の縁部に形成され、この誘電体層は装置の不
活性層の形成を狙っている。この誘電体材料は、例えば
２酸化シリコン（SiO2）、窒化シリコン（Si3N4）ある
いはポリイミドであろう。
これ等の条件において、この発明によるフォトダイオー
ドは上述の従前の技術の利点（すなわち、非常に低い漏
洩電流、好ましい寿命時間および低いトンネル効果）を
持つのみならず、この発明による特徴ある構造による付
随の利点（すなわち、より低い接合容量、高い量子効率
および使用波長における高い効率）もまた有している。
実例によって、第1a図に対応するフォトダイオードの製
造方法が提案されている。第3a−3i図によって示された
この方法は以下の各ステップを含んでいる。すなわち （ａ） 例えば硫黄原子S+によってn+ドープされたイン
ジウム燐（InP）の基板10を作成すること。この材料は
例えばチョクラルスキー（Czochoralski）成長法によっ
て得られる（第3a図）。
（ｂ） 約３μｍの厚さを有するn-型のインジウム燐
（InP）の層11をこの基板の第１表面上に析出するこ
と。好ましいドーピングレベルは２・1014電荷担体/cm3
のオーダーで、そしてInPの層が有機金属材料の気相か
らエピタキシャル成長法によって処理される場合に残留
ドーピングとして得ることができる（第3b図）。
（ｃ） その格子パラメータが、約３μｍの厚さを有す
るn-型の前記の層の格子パラメータに適合されているガ
リウム・インジウムひ素（例えばIn0.53Ga0.47As）の層
12をInPの層11の上に析出すること。好ましいドーピン
グレベルは１ないし２・1015のオーダーであり、そして
InGaAsの層が有機金属材料の気相からエピタキシャル成
長法によって処理される場合に得られた残留ドーピング
によって形成できる。すべての場合において、InPの層
のドーピングレベルは、完成した素子の接合容量を減少
させるために、InGaAsの層のドーピングレベルよ低く選
ばれなくてはならない（第3c図）。
（ｄ） 例えばマスク30によってメサを形成しようとす
る表面を保護すること、およびInGaAsの層12の保護部分
によって構成されたメサの周りにInPの層11が現われる
様に保護帯域の外部でガリウム・インジウムひ素（InGa
As）の層を選択的にエッチすること（第3d図）、および
引き続いてマスク30を除去すること。InGaAs材料を選択
的にエッチングするステップは硫酸溶液により、そして
その後で水で洗うことにより化学的に実行できる。
（ｅ） メサの周りのメサの直径より大きい直径を有す
る開口を規定する誘電体層31をインジウム燐（InP）の
層11の上に析出すること。この開口はp+領域の拡散を制
限しようとするものである。誘電体材料は２酸化シリコ
ン（SiO2）あるいは窒化シリコン（Si3N4）であり、こ
の化合物は限定されない例によって与えられている（第
3e図）。
（ｆ） その層がメサの表面で参照番号13により、縁部
で参照番号113により、そしてメサの周辺に沿って参照
番号213によって示されたp+層を形成するために、メサ
の表面のInGaAsの層の中の拡散の厚さがメサの周辺に沿
うInPの層の中の拡散の深さより小さい様に封入された
アンプル（sealed ampulla）を用いる方法によって、例
えばZn原子のごとき原子を誘電体層31の開口に拡散する
こと。メサの周辺に沿うInPの層の中の拡散の深さは少
なくとも0.5μｍに達し、一方、メサの表面におけるInG
aAsの層の中の拡散の深さは0.1ないし0.2μｍのオーダ
ーであることが好ましい（第3f図）。
（ｇ） 例えば、層の重畳構造を形成するために、金、
ゲルマニウムおよびニッケルの引き続く蒸着によって基
板10の裏面２上に金属接触22を形成すること（第3g
図）。
（ｈ） メサの周辺に沿ってInP層の中に位置しているp
+帯域の部分213にオーミック接触21を形成すること。こ
の接触は、重畳層を形成するために、クローム、白金お
よび金かあるいは白金、チタンおよび金の引き続く蒸着
によって得ることができる（第3h図）。
（ｉ）例えば２酸化シリコン（SiO2）あるいは窒化シリ
コン（Si3N4）のごとき誘電体材料によってメサの表面
に反射防止層14を形成することであって、この層の厚さ
はフォトダイオードの動作波長の範囲で最大の伝達とな
っている（第3i図）。
（ｊ） フォトダイオードに対して不活性層を形成する
誘電体層15をメサの縁部に形成すること。この層は反射
防止層と同様であるかあるいは両立可能な材料からなっ
ている（第3j図）。従ってこの材料は、例えば２酸化シ
リコン、窒化シリコンあるいはポリイミドであろう。
この製造方法は実例によってのみ与えられている。と言
うのは全く明らかなことだが、p+型のガリウム・インジ
ウムひ素の層13,113,213は、一部分では（層13）エピタ
キシャル成長と、他方では（113および213）拡散との組
合せによって形成されるからである。
pn接合の位置がもっと容易に制御できるフォトダイオー
ドを得るために、この発明によるダイオードの好ましい
実施例が提案されている。この好ましい実施例は第1b図
に示されている。
この実施例によると、p+型のガリウム・インジウムひ素
の層13はメサの平坦表面においてp+型のインジウム燐
（InP）の層130の層で被覆されている。フォトダイオー
ドが使用されている波長領域、すなわち１ないし1.7μ
ｍで、p+型のInP材料は放射に対し完全に透明になって
おり、一方上に述べられてきた様に、p+InGaAs材料は高
度に吸収的である。従って、p+型のInGaAsの層13の厚さ
をできる限り減少し、そして、とにかく正確に制御する
ことは極めて重要である。p+型のInPの層130の存在はp+
型のInGaAsの層の厚さを最大量だけ減少することを許容
している。第1b図に示されたこの変形は、その方法に従
ってpn接合の位置性が容易に制御できるところの方法に
よってそれが得られると言う利点を与えている。この製
造方法は以下の実例によって与えられている。先づ前に
説明された方法のステップ（ａ），（ｂ），（ｃ）と全
く同一の（ａ′），（ｂ′），（ｃ′）によって示され
たステップを含んでいる。これ等のステップ（ａ′），
（ｂ′），（ｃ′）は第4a図、第4b図および第4c図によ
ってそれぞれ示されており、この方法の層11はインジウ
ム燐（InP）の第１層を構成している。これ等の操作は
以下の各ステップを具えている。
（ｄ′）n-型のガリウム・インジウムひ素（InGaAs）の
前記の層（12）の上に約0.1ないし0.2μｍの厚さを有す
るp+型のガリウム・インジウムひ素（InGaAs）の層を例
えば気相からのエピタキシャル成長によって（ドーパン
トは例えば亜鉛である）析出すること（第4d図）。
（ｅ′）約１μｍの厚さを有するp+型のインジウム燐
（InP）の層130の第２層を例えば気相からのエピタキシ
ーによって（ドーパントは例えば亜鉛である）析出する
こと（第4e図）。
（ｆ′）例えばマスク40によってメサを構成する表面を
保護すること、およびインジウム燐（InP）の第２層130
とインジウム・ガリウムひ素（InGaAs）の層12,13を例
えば化学的に）選択エッチングすること（第4f図）。
（ｇ′）メサの周りのメサの直径より大きな直径を有す
る開口を規定する例えば２酸化シリコン（SiO2）あるい
は窒化シリコン（Si3N4）の誘電体層31をインジウム燐
の第１層11上に析出すること（第4g図）。
（ｈ′）メサの縁部およびメサの表面に少なくとも0.5
μｍの厚さ以上にメサの周りでインジウム燐（InP）の
第１層11に、封入されたアンプルで例えば亜鉛原子の様
な原子を拡散することであって、この操作は縁部の113
によって、および前に形成された誘電体層31の開口にメ
サの周辺に沿って213によって示されたp+型の層を生成
している（第4h図）。
（ｉ′）例えば金／ゲルマニウム／ニッケル（Au/Ge/N
i）の重畳層構造によって基板の裏面に金属化被覆22を
形成すること（第4i図）。
（ｊ′）メサの周辺に沿ってインジウム燐（InP）の第
１層11に形成されたp+型の帯域213上に、例えばクロー
ム／白金／金あるいは白金／チタン／金の重畳層の構造
によってオーミック接触21を形成すること（第4j図）。
（ｋ′）例えば２酸化シリコン（SiO2）あるいは窒化シ
リコン（Si3N4）の誘電体によって、メサの表面に反射
防止層14を形成することであって、この層はフォトダイ
オードの動作波長に中心が置かれている。
（ｌ′）反射防止層を構成する誘電体に類似しかつ両立
可能な誘電体によってメサの縁部に不活性層15を形成す
ること（第1b図）。従って、この誘電体は２酸化シリコ
ン（SiO2）、窒化シリコン（Si3N4）あるいはポリイミ
ドであろう。
第２図は、第1a図と第1b図それぞれで断面図として示さ
れたダイオードの１つあるいは他方の平面図を示してい
る。接触21が円環形状を有することに注意すべきであ
る。この形状は、この接触がしばしば困難性を生起する
ものとして知られているところのInP材料上の接触を改
善するために好ましいものである。
このメサ構造は円形で、そして直径は約100μｍであ
る。オーミック接触21は円形で、約60μｍの直径を有し
ている。そればInPの層の上に形成される様にメサに対
し偏心的に配置されている。接触21上に位置し、かつメ
サの周辺に沿って位置しているp+型の帯域213は、この
様にして保護環（guard ring）を形成している。
実例によって説明された製造方法は、なかんずくマスク
・析出法（masking and deposition methods）を利用し
ており、それについてはここで説明しない。と言うの
は、それ等はこの発明に関連しておらず、そして当業者
にとって容易に近付き得るかあるいは既知のものである
からである。
この発明によるフォトダイオードを得るために実例によ
って与えられた方法と材料は限定的でなく、かつ同等な
材料および類似の製造方法はこの発明の範囲を逸脱する
ことなくこのフォトダイオードを得るために使用されよ
う。
【図面の簡単な説明】
第1a図は、この発明によるフォトダイオードの断面図を
示し、 第1b図は、この発明の変形によるフォトダイオードの断
面図を示し、 第２図は、第1a図および第1b図のフォトダイオードの平
面図を示し、 第3a−3i図は、第1a図に示されたダイオードに対応する
ダイオードを得ることができる製造方法の種々のステッ
プを示し、 第4a−4j図は、第1b図に示されたダイオードに対応する
ダイオードを得ることのできる製造方法の種々のステッ
プを示している。 １……第１表面 ２……第２表面（あるいは裏面） 10……基板 11……層 12……層（あるいはメサ構造） 13,113,213……p+型層（あるいはp+帯域） 14……反射防止層 15……誘電体層（あるいは不活性層） 21,22……オーミック接触 30……マスク 31……誘電体層 40……マスク 130……p+型InP層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ジェラール・マリー・マルタン フランス国 75008 パリ・リュ ド モ スク 23

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】漏洩電流の低いPINフォトダイオードであ
    って、 このPINフォトダイオードはn+型のインジウム燐（InP）
    の基板を有して成り、この基板の第１表面上にはインジ
    ウム燐（InP）のn-層が形成され、この層の上にはガリ
    ウム・インジウム砒素（InGaAs）のn-層が形成されるメ
    サ（MESA）構造が配置され、 上記PINフォトダイオードはまた、上記表面のメサ構造
    の縁に、及びメサ構造の外周に沿って形成されるp+層を
    有して成り、 上記PINフォトダイオードは更にまた、基板の第１表面
    とは反対側にある第２表面上に形成される金属接触と、
    上記p+層の一部分の上に形成されるオーム接触とを有し
    て成るPINフォトダイオードにおいて、 インジウム燐（InP）の層中のn-ドーピングの濃度はガ
    リウム・インジウム砒素（InGaAs）の層中のn-ドーピン
    グの濃度よりも低いこと、 インジウム燐（InP）のn-層中に位置するp+層の一部分
    の上にメサ構造の外周に沿ってオーム接触が形成される
    こと、及び ガリウム・インジウム砒素（InGaAs）のn-層の表面に形
    成されたp+層の一部分の厚さは、インジウム燐（InP）
    のn-層中のメサ構造の外周に沿っているオーム接触の下
    に形成されたp+層の一部分の厚さよりも薄いこと を特徴とする漏洩電流の低いPINフォトダイオード。
  2. 【請求項２】上記のように形成されたメサ構造には、イ
    ンジウム燐（InP）の２番目のp+層が設けられることを
    特徴とする請求項１に記載の漏洩電流の低いPINフォト
    ダイオード。
  3. 【請求項３】ガリウム・インジウム砒素のp+層の表面に
    形成されたインジウム燐の２番目のp+層は、その厚さが
    約１μｍ程度であることを特徴とする請求項２に記載の
    漏洩電流の低いPINフォトダイオード。
  4. 【請求項４】インジウム燐（InP）のn-層及びガリウム
    ・インジウム砒素（InGaAs）のn-層の厚さは約３μｍ程
    度であり、 インジウム燐（InP）のn-ドーピングは1cm3当たり約２
    ×1014電荷担体程度であり、ガリウム・インジウム砒素
    （InGaAs）の層中のn-ドーピングは1cm3当たり約２×10
    15電荷担体程度であり、 インジウム燐（InP）のn-層中にメサ構造の外周に沿っ
    て形成されているp+層の一部分の厚さは0.5μｍより大
    きく、ガリウム・インジウム砒素（InGaAs）のn-層の表
    面に形成されているp+層の一部分の厚さは0.1μｍない
    し0.2μｍ程度であることを特徴とする請求項1,2又は３
    に記載の漏洩電流の低いPINフォトダイオード。
  5. 【請求項５】n+型のインジウム燐（InP）の基板を有し
    て成り、この基板の第１表面上にはインジウム燐（In
    P）のn-層が形成され、この層の上にはガリウム・イン
    ジウム砒素（InGaAs）のn-層で形成されるメサ（MESA）
    構造が配置され、また、上記表面のメサ構造の縁に、及
    びメサ構造の外周に沿って形成されるp+層を有して成
    り、更にまた、基板の第１表面とは反対側にある第２表
    面上に形成される金属接触と、上記p+層の一部分の上に
    形成されるオーム接触とを有して成る漏洩電流の低いPI
    Nフォトダイオードの製造方法において、 該方法は次の諸ステップ、すなわち： （ａ）インジウム燐（InP）のn+基板を形成するステッ
    プ； （ｂ）厚さが約３μｍのインジウム燐（InP）のn-層を
    デポジットするステップ； （ｃ）約３μｍの厚さを持つ先行のインジウム燐の層よ
    りもドーピング・レベルの高いガリウム・インジウム砒
    素（InGaAs）のn-層をデポジットするステップ； （ｄ）メサ（MESA）を形成することを意図する表面にマ
    スクし、ガリウム・インジウム砒素の層を選択的にエッ
    チングし、次いでメサの表面からマスクを取り除くステ
    ップ； （ｅ）インジウム燐（InP）のn-層の上に誘電性の層を
    デポジットし、この誘電層はメサの直径よりその直径が
    大きい開口をメサの周りに規定するステップ； （ｆ）アクセプタ原子を拡散させ、その拡散のし方はイ
    ンジウム燐（InP）のn-層中の拡散深度がガリウム・イ
    ンジウム砒素の層中の拡散深度より大きくなるように、
    インジウム燐中の拡散深度は少なくとも0.5μｍに等し
    くし且つガリウム・インジウム砒素中の拡散深度は0.1
    〜0.2μｍ程度とし、この操作により前以て形成されて
    いる誘電層の開口中のメサの縁及びメサの外周に沿って
    表面にp+層を生成するステップ； （ｇ）基板の背面に金属被覆を形成するステップ； （ｈ）インジウム燐（InP）のn-層中にメサの外周に沿
    って設けられたp+層の一部分の上にオーム接触を形成す
    るステップ； （ｉ）メサの表面に誘電性の非反射層を形成し、この層
    の透明度はフォトダイオードの動作波長にその中心が置
    かれるステップ；及び （ｊ）メサの縁に、非反射層を形成する誘電体と類似で
    両立性のある誘電性のパッシベーション層を形成するス
    テップ； の諸ステップを含むことを特徴とする漏洩電流の低いPI
    Nフォトダイオードの製造方法。
  6. 【請求項６】請求項５に記載の漏洩電流の低いPINフォ
    トダイオードの製造方法において、前記ステップ（ｃ）
    とステップ（ｄ）との間に次の各ステップ、すなわち： （ｋ）先行のガリウム・インジウム砒素（InGaAs）のn-
    層上に約0.1〜0.2μｍの厚さを持つガリウム・インジウ
    ム砒素（InGaAs）のp+層をデポジットするステップ；及
    び （ｌ）約１μｍの厚さを持つガリウム・インジウム砒素
    （InGaAs）の２番目のp+層をエピタクシーによってデポ
    ジットするステップ； を含むことを特徴とする漏洩電流の低いPINフォトダイ
    オードの製造方法。
JP61098399A 1985-05-03 1986-04-30 漏洩電流の低いｐｉｎフォトダイオード及びその製造方法 Expired - Lifetime JPH0770750B2 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR8506753 1985-05-03
FR8506753A FR2581482B1 (fr) 1985-05-03 1985-05-03 Photodiode pin a faible courant de fuite

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS61255075A JPS61255075A (ja) 1986-11-12
JPH0770750B2 true JPH0770750B2 (ja) 1995-07-31

Family

ID=9318932

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP61098399A Expired - Lifetime JPH0770750B2 (ja) 1985-05-03 1986-04-30 漏洩電流の低いｐｉｎフォトダイオード及びその製造方法

Country Status (5)

Country Link
US (2) US4999696A (ja)
EP (1) EP0201127B1 (ja)
JP (1) JPH0770750B2 (ja)
DE (1) DE3677045D1 (ja)
FR (1) FR2581482B1 (ja)

Families Citing this family (45)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE69032669T2 (de) * 1989-02-27 1999-06-10 Nippon Telegraph And Telephone Corp., Tokio/Tokyo Verfahren zur Ansteuerung eines räumlichen Lichtmodulators
US5223704A (en) * 1992-03-31 1993-06-29 At&T Bell Laboratories Planar buried quantum well photodetector
FR2701602B1 (fr) * 1993-02-12 1995-03-31 Thomson Csf Détecteur thermique comprenant un isolant thermique en polymère expansé.
JP3270278B2 (ja) * 1994-12-15 2002-04-02 東芝電子エンジニアリング株式会社 半導体装置及びその製造方法
US6326649B1 (en) 1999-01-13 2001-12-04 Agere Systems, Inc. Pin photodiode having a wide bandwidth
WO2000052766A1 (en) * 1999-03-01 2000-09-08 Sensors Unlimited Inc. DOPED STRUCTURES FOR IMPROVED InGaAs PERFORMANCE IN IMAGING DEVICES
JP4084958B2 (ja) * 2002-05-24 2008-04-30 日本オプネクスト株式会社 半導体受光装置の製造方法
US20040000675A1 (en) * 2002-05-24 2004-01-01 Opnext Japan, Inc. Method for manufacturing avalanche photodiodes, avalanche photodiode, optical receiver module and optical receiving apparatus
US6815790B2 (en) * 2003-01-10 2004-11-09 Rapiscan, Inc. Position sensing detector for the detection of light within two dimensions
ES2461524T3 (es) * 2003-05-02 2014-05-20 Picometrix, Llc Fotodetector PIN
US7242069B2 (en) * 2003-05-05 2007-07-10 Udt Sensors, Inc. Thin wafer detectors with improved radiation damage and crosstalk characteristics
US7256470B2 (en) * 2005-03-16 2007-08-14 Udt Sensors, Inc. Photodiode with controlled current leakage
US7576369B2 (en) * 2005-10-25 2009-08-18 Udt Sensors, Inc. Deep diffused thin photodiodes
US8035183B2 (en) * 2003-05-05 2011-10-11 Udt Sensors, Inc. Photodiodes with PN junction on both front and back sides
US8686529B2 (en) * 2010-01-19 2014-04-01 Osi Optoelectronics, Inc. Wavelength sensitive sensor photodiodes
US7279731B1 (en) 2006-05-15 2007-10-09 Udt Sensors, Inc. Edge illuminated photodiodes
US8164151B2 (en) * 2007-05-07 2012-04-24 Osi Optoelectronics, Inc. Thin active layer fishbone photodiode and method of manufacturing the same
US7709921B2 (en) * 2008-08-27 2010-05-04 Udt Sensors, Inc. Photodiode and photodiode array with improved performance characteristics
US7655999B2 (en) * 2006-09-15 2010-02-02 Udt Sensors, Inc. High density photodiodes
US7656001B2 (en) * 2006-11-01 2010-02-02 Udt Sensors, Inc. Front-side illuminated, back-side contact double-sided PN-junction photodiode arrays
US8120023B2 (en) * 2006-06-05 2012-02-21 Udt Sensors, Inc. Low crosstalk, front-side illuminated, back-side contact photodiode array
US7880258B2 (en) * 2003-05-05 2011-02-01 Udt Sensors, Inc. Thin wafer detectors with improved radiation damage and crosstalk characteristics
US7057254B2 (en) * 2003-05-05 2006-06-06 Udt Sensors, Inc. Front illuminated back side contact thin wafer detectors
US8519503B2 (en) 2006-06-05 2013-08-27 Osi Optoelectronics, Inc. High speed backside illuminated, front side contact photodiode array
US7259377B2 (en) * 2005-12-15 2007-08-21 General Electric Company Diode design to reduce the effects of radiation damage
US9178092B2 (en) 2006-11-01 2015-11-03 Osi Optoelectronics, Inc. Front-side illuminated, back-side contact double-sided PN-junction photodiode arrays
US7863647B1 (en) * 2007-03-19 2011-01-04 Northrop Grumman Systems Corporation SiC avalanche photodiode with improved edge termination
KR100927417B1 (ko) * 2007-09-27 2009-11-19 삼성전기주식회사 노이즈를 저감시키기 위한 핑거 타입 포토다이오드 및 그제조방법
US20100053802A1 (en) * 2008-08-27 2010-03-04 Masaki Yamashita Low Power Disk-Drive Motor Driver
US8415713B2 (en) * 2008-02-25 2013-04-09 National Institute Of Advanced Industrial Science And Technology Photo-field effect transistor and its production method
US7868428B2 (en) * 2008-03-14 2011-01-11 M/A-Com Technology Solutions Holdings, Inc. PIN diode with improved power limiting
MX2011002852A (es) 2008-09-15 2011-08-17 Udt Sensors Inc Fotodiodo de espina de capa activa delgada con una capa n+ superficial y metodo para fabricacion del mismo.
JP5386764B2 (ja) * 2008-10-10 2014-01-15 独立行政法人産業技術総合研究所 光検出素子
US8072041B2 (en) * 2009-04-08 2011-12-06 Finisar Corporation Passivated optical detectors with full protection layer
US8399909B2 (en) 2009-05-12 2013-03-19 Osi Optoelectronics, Inc. Tetra-lateral position sensing detector
WO2011089949A1 (ja) 2010-01-25 2011-07-28 アイアールスペック株式会社 化合物半導体受光素子アレイ
SG2013075379A (en) * 2012-10-08 2014-05-29 Agency Science Tech & Res P-i-n photodiode
US8912615B2 (en) 2013-01-24 2014-12-16 Osi Optoelectronics, Inc. Shallow junction photodiode for detecting short wavelength light
JP6115890B2 (ja) * 2013-09-13 2017-04-19 住友電気工業株式会社 受光素子、その製造方法、および光センサ装置
EP3050128A4 (en) 2013-09-25 2017-04-05 Princeton Infrared Technologies, Inc. LOW NOISE InGaAs PHOTODIODE ARRAY
US10854656B2 (en) 2017-02-23 2020-12-01 Iris Industries Sa Short-wave infrared detector array and method for the manufacturing thereof
CN110176507B (zh) * 2019-05-31 2020-08-14 厦门市三安集成电路有限公司 一种台面pin的钝化结构和光电二极管及其制备方法
US11742309B2 (en) * 2020-08-21 2023-08-29 Micron Technology, Inc. Bump coplanarity for semiconductor device assembly and methods of manufacturing the same
US11532759B2 (en) * 2021-01-27 2022-12-20 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company Limited Capping structures for germanium-containing photovoltaic components and methods of forming the same
CN117476816B (zh) * 2023-12-28 2024-03-26 苏州焜原光电有限公司 分子束外延生长InGaAs/InP的界面处理方法

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3886579A (en) * 1972-07-28 1975-05-27 Hitachi Ltd Avalanche photodiode
US4258375A (en) * 1979-04-09 1981-03-24 Massachusetts Institute Of Technology Gax In1-x Asy P1-y /InP Avalanche photodiode and method for its fabrication
DE3172668D1 (en) * 1980-07-08 1985-11-21 Fujitsu Ltd Avalanche photodiodes
JPS5793585A (en) * 1980-12-02 1982-06-10 Fujitsu Ltd Semiconductor photoreceiving element
JPS5793584A (en) * 1980-12-02 1982-06-10 Fujitsu Ltd Semiconductor photoreceiving element
GB8322235D0 (en) * 1983-08-18 1983-09-21 Standard Telephones Cables Ltd Photodetector
US4651187A (en) * 1984-03-22 1987-03-17 Nec Corporation Avalanche photodiode
US4586066A (en) * 1984-04-10 1986-04-29 Rca Inc. Avalanche photodetector
JPS611064A (ja) * 1984-05-31 1986-01-07 Fujitsu Ltd 半導体受光装置

Also Published As

Publication number Publication date
EP0201127A1 (fr) 1986-11-12
JPS61255075A (ja) 1986-11-12
DE3677045D1 (de) 1991-02-28
US4999696A (en) 1991-03-12
FR2581482B1 (fr) 1987-07-10
US4904608A (en) 1990-02-27
FR2581482A1 (fr) 1986-11-07
EP0201127B1 (fr) 1991-01-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JPH0770750B2 (ja) 漏洩電流の低いｐｉｎフォトダイオード及びその製造方法
US5843804A (en) Method of making avalanche photodiodes with epitaxially-regrown guard rings
US5157473A (en) Avalanche photodiode having guard ring
US5866936A (en) Mesa-structure avalanche photodiode having a buried epitaxial junction
US5192695A (en) Method of making an infrared detector
CA1294349C (en) Rear entry photodiode
US7259439B2 (en) Semiconductor photodetector and its production method
US5001335A (en) Semiconductor photodetector device and method of manufacturing the same
US5006483A (en) Fabrication of P-N junction semiconductor device
US8263966B2 (en) Photodetector and method for manufacturing photodetector
GB2157490A (en) Avalanche photodetector
JP3074574B2 (ja) 半導体受光素子の製造方法
CN109888076B (zh) 一种自带反射碗杯的红外led芯片及制作方法
KR890004988B1 (ko) 발광소자 어레이의 전극 형성방법
JPS6259905B2 (ja)
CN114825030A (zh) 垂直腔面发射激光器及其制备方法
KR970008342B1 (ko) 이온 주입에 의한 고속 광스위치 제조방법
JPS6138871B2 (ja)
JPS62291981A (ja) 化合物半導体素子およびその製造方法
KR19990075459A (ko) 피아이엔 포토 다이오드 및 그 제조방법
JPH0793455B2 (ja) アバランシェフォトダイオードの製造方法
JPS6222475B2 (ja)
JPS637673A (ja) 化合物半導体素子およびその製造方法
JPH0231509B2 (ja)
JPS61150386A (ja) 受光素子の製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
EXPY Cancellation because of completion of term