JPS63184371A - フオトダイオ−ドの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は、短波長光に対する感度を向上させたフォト
ダイオードの製造方法に関する。

（従来の技術） 従来のフォトダイオードの製造方法としては、例えば次
のようなものが知られている。

まず、ｎ型半導体基板に対して熱酸化法によりその表面
に酸化膜（Ｓ　ｉ　０２　）を形成する。次に、酸化膜
上にレジストを塗布し、露光、現像工程を経てエツチン
グすることにより受光部となるｐ型拡散層を形成するた
めの窓を開ける。続いて、ｐ型拡散層を例えばボロンイ
オンを用いたイオン注入法、もしくは三臭化ボロンまた
は窒化ボロンを用いた熱拡散法により形成する。次に、
ｐ型拡散層と電極との接触のために酸化膜に窓開けを行
い、アルミニウム電極を蒸着した後パターニングを行う
。その後リードボンディング等を含むパッケージング工
程を経てｐｎ接合型フォトダイオードが製造される。

（この発明が解決しようとする問題点）しかしながら、
このような従来のｐｎ接合型フォトダイオードの製造方
法により製造されたフォトダイオードにあっては、短波
長光に対する感度が十分でないという問題点があった。

（問題点を解決するための手段） 本発明者の研究によれば従来の製造方法によるフォトダ
イオードにおいて、短波長光に対する感度が十分でない
原因として、主として拡散層の表面近傍には結晶欠陥が
存在するため、拡散層の表面で光生成した少数キャリア
が表面再結合により消失することが考えられた。

そこで、少数キャリアが表面再結合により消失する確率
を低下させるべく研究を進めた結果、本発明を成すに至
った。

この発明は、半導体基板の表面上に熱拡散またはイオン
注入により不純物層を形成してｐｎ接合型またはｎｐ接
合型フォトダイオードを製造する製造方法において、前
記不純物層を形成した後の所望の製造工程で、前記不純
物層の受光面にレーザ光を照射したものである。

（作用） この発明においては、フォトダイオードの製造工程のう
ち所望の製造工程、例えば最終工程であるパッケージ工
程の終了後、不純物層の表面にレーザ光（エキシマレー
ザ光）を所定の強度で照射するようにしたため、表面層
の結晶欠陥を消失させることができる。したがって、少
数キャリアの再結合速度を制御することができ、短波長
光に対する感度を向上させることができる。

（実施例） 以下、この発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図および第２図は製造方法を説明するための各説明
図である。

まず、製造方法を説明すると、第１図において、ｎ型不
純物として、ＡＳ（砒素）、または３ｂ（アンチモン）
を含有するｎ型半導体（シリコン）基板１に対して、そ
の表面を酸化させ、５ｉ０２よりなる絶縁層２を形成す
る。そして、ｐｎ接合の形成を目的とする５ｉ０２領域
をホトエツチングにより除去し、ｎ型半導体基板１を露
出させる。

次に、露出部分の汚染防止およびイオンのチャネリング
防止を兼ねたスクリーン酸化（〜２０ＯＡ）を行うこと
が望ましい。

次に、ｐ型半導体層（不純物層）３を１１８＋（ボロン
）イオンを用いたイオン注入法、もしくはＢＢｒ３　　
（三臭化ボロン）、またはＢＮ（窒化ボロン）を用いた
熱拡散法により形成する。これにより半導体基板１とｐ
型半導体層３との間に空乏層４が形成される。

次に、電極５とｐ型半導体層３との接触のために窓を形
成し、アルミニウム電極５を蒸着した後パターニングを
行う。

次に、こうして製造されたセンサチップ６を入射光りの
窓ガラス７を有する金属製の容器８内にそのアイレット
９上に圧着した状態に収納する（第２図、参照）。なお
、容器８はコバール合金（ウェスチングハウスエレクト
リック社の商品名で、主としてＦｅ、Ｎｉ、Ｃｏから構
成され熱膨張係数の小さい合金）、ニッケル、または洋
銀（Ｃｕ、Ｚｕ、Ｎ　ｉの合金）で形成されている。

次に、容器８の端子のリード線（コバール合金）１０と
接続するために、ボンディングパット１１と接続線（金
線）１２を介してセンサチップ６のアルミニウム電極５
とを接続する。こうして、パッケージを完成する。

次に、ｐ型半導体層３の受光部分にエキシマレーザによ
り短時間照射を行う。照射強度としては、その表面が照
射損傷を受けない程度に設定すれば良いが、適切照射量
としては０．０５〜０．２ｊ／Ｃｍ２程度の照射エネル
ギーが望ましい。また、照射時間としては、単一パルス
でも十分であるが、数秒照射してもかまわない。ここで
はエキシマレーザ（例えば、ｋｒＦエキシマの場合の波
長は２４９ｎｍ）を用いているが、Ｎｄ：ＹＡＧレーザ
等の高調波を利用してもがまねない。

なお、この実施例においては、フォトダイオードパッケ
ージ後の処理であるため、半導体汚染防止上、極めて有
効であるが、拡散工程直後にエキシマレーザ照射を行っ
ても良い。また、拡散工程においては、エキシマ照射前
に所望のアニール（熱処理）を行っておくことが望まし
い。

次に、作用を説明する。

この発明におけるフォトダイオードの受光面へのエキシ
マレーザ照射による短波長光に対する感度を向上させる
作用は以下のような原理に基づいている。

前述したように短波長光に対する感度が十分でない原因
としてはｐ型半導体層３に存在する結晶欠陥が主たる原
因であり、エキシマレーザはこの点を改善する効果を有
している。

エキシマレーザ光をｐ型半導体層３の表面に照射するこ
とで、光励起された高密度電子正孔プラズマが生成され
、生成された電子正孔プラズマはその密度が高くなるに
つれてオージェ再結合過程を通じて緩和する割合が多く
なる。この際、ホットになった電子または正孔は光学フ
ォノンを放出することで格子系にエネルギーを伝達する
。このエネルギーは、熱的作用を有し、基板１側からの
エピタキシャル成長に基づいた再結晶化を促進する。こ
のため、結晶欠陥が消失し、ｐ型半導体層３の良質化を
図ることができる。したがって、フォトダイオード動作
モードにおいて、少数キャリアの再結合速度を制御する
ことができ、短波長光に対する感度を向上させることが
できる。

この短波長光に対する感度の向上効果は、具体的には第
３図に示される。

すなわち、第３図から明らかなように、エキシマレーザ
光を照射したものの分光特性（図中曲線Ａ）を、照射し
ないものく図中曲線Ｂ）のそれと比較すると、照射した
ものは０．２〜０．５μｍの短波長光に対して感度が高
くなっている。また、同図から明らかなように、長波長
光側においてはその分光特性（ピーク波長など）に差異
がみられない。すなわち、この発明にあっては、長波長
光に対する分光特性を損うことなく、短波長光に対する
感度を向上させることができる。

（発明の効果） 以上説明してきたように、この発明によれば、不純物層
の表面にエキシマレーザ光を照射するようにしたため、
従来の製造工程を大幅に変更することなく短波長光に対
する感度を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明に係るフォトダイオードの製造方法に
より製造したフォトダイオードの断面図、第２図はパッ
ケージされた状態の断面図、第３図は分光特性を示すグ
ラフである。 １：ｎ型半導体基板（半導体基板）、 ３：ｐ型半導体層（不純物層）。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）半導体基板の表面上に熱拡散またはイオン注入に
   より不純物層を形成してｐｎ接合型またはｎｐ接合型フ
   ォトダイオードを製造する方法において、前記不純物層
   を形成した後の所望の製造工程で、前記不純物層の受光
   面にレーザ光を照射することを特徴としたフォトダイオ
   ードの製造方法。
2. （２）前記所望の製造工程は、最終工程であるパッケー
   ジ工程の後工程であることを特徴とする前記特許請求の
   範囲第１項記載のフォトダイオードの製造方法。