JP2002057364A - アバランシェフォトダイオードの製造方法 - Google Patents
アバランシェフォトダイオードの製造方法Info
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- JP2002057364A JP2002057364A JP2000239879A JP2000239879A JP2002057364A JP 2002057364 A JP2002057364 A JP 2002057364A JP 2000239879 A JP2000239879 A JP 2000239879A JP 2000239879 A JP2000239879 A JP 2000239879A JP 2002057364 A JP2002057364 A JP 2002057364A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 増倍層の結晶性が低いため、素子としての特
性が悪かった。 【解決手段】 エッチングストッパー層を介して第１の
基板の上に増倍層、光吸収層を順に形成するとともに、
上記増倍層、上記光吸収層をエピタキシャル成長させる
工程、上記第１の基板を除去する工程、上記第１の基板
を除去した側とは反対側であって、上記光吸収層の上に
第２の基板を形成する工程、上記第１の基板を除去した
側からイオン注入を行い、ガードリンクを形成する工程
なる工程を有する。
性が悪かった。 【解決手段】 エッチングストッパー層を介して第１の
基板の上に増倍層、光吸収層を順に形成するとともに、
上記増倍層、上記光吸収層をエピタキシャル成長させる
工程、上記第１の基板を除去する工程、上記第１の基板
を除去した側とは反対側であって、上記光吸収層の上に
第２の基板を形成する工程、上記第１の基板を除去した
側からイオン注入を行い、ガードリンクを形成する工程
なる工程を有する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、アバランシェフ
ォトダイオードの製造方法に関するものであり、特に増
倍層の結晶性が高く、低い増倍暗電流となるようなプレ
ーナー型のアバランシェフォトダイオードの製造方法に
関するものである。
ォトダイオードの製造方法に関するものであり、特に増
倍層の結晶性が高く、低い増倍暗電流となるようなプレ
ーナー型のアバランシェフォトダイオードの製造方法に
関するものである。
【０００２】
【従来の技術】図４は従来における半導体受光素子（ア
バランシェフォトダイオード）を説明するための図であ
る。以下の工程により半導体受光素子を製作した。ｐ+
型ＩｎＰ基板１１上に、ｐ+型ＩｎＰバッファ層１２を
０．５〜１μｍ厚に、キャリア濃度２×１０15cm-3のｐ
- 型ＩｎＧａＡｓ光吸収層１３を１〜１．５μm 厚に、
キャリア濃度０．５〜１×１０18cm-3のｐ+型ＩｎＰ電
界緩和層１４を０．１〜０．０５μｍ厚（ｐ+型ＩｎＰ
電界緩和層１４のキャリア濃度に依存）、ノンドープｉ
型もしくはキャリア濃度〜２×１０15cm-3以下のｎ-型
ＩｎＡｌＧａＡｓ／ＩｎＡｌＡｓ超格子増倍層１５を
０．２３μｍ厚に、キャリア濃度〜１×１０18cm-3のｎ
+型ＩｎＡｌＡｓ（もしくはＩｎＰ）キャップ層１６を
０．５μｍ厚に、キャリア濃度〜１×１０19cm-3のｎ+
型ＩｎＧａＡｓコンタクト層１７を０．１μｍ厚に順
次、ガスソース分子線成長法（ガスソースＭＢＥ）を用
いて成長する。
バランシェフォトダイオード）を説明するための図であ
る。以下の工程により半導体受光素子を製作した。ｐ+
型ＩｎＰ基板１１上に、ｐ+型ＩｎＰバッファ層１２を
０．５〜１μｍ厚に、キャリア濃度２×１０15cm-3のｐ
- 型ＩｎＧａＡｓ光吸収層１３を１〜１．５μm 厚に、
キャリア濃度０．５〜１×１０18cm-3のｐ+型ＩｎＰ電
界緩和層１４を０．１〜０．０５μｍ厚（ｐ+型ＩｎＰ
電界緩和層１４のキャリア濃度に依存）、ノンドープｉ
型もしくはキャリア濃度〜２×１０15cm-3以下のｎ-型
ＩｎＡｌＧａＡｓ／ＩｎＡｌＡｓ超格子増倍層１５を
０．２３μｍ厚に、キャリア濃度〜１×１０18cm-3のｎ
+型ＩｎＡｌＡｓ（もしくはＩｎＰ）キャップ層１６を
０．５μｍ厚に、キャリア濃度〜１×１０19cm-3のｎ+
型ＩｎＧａＡｓコンタクト層１７を０．１μｍ厚に順
次、ガスソース分子線成長法（ガスソースＭＢＥ）を用
いて成長する。
【０００３】次に、直径３０μｍの円形ＳｉＮ膜をマス
クとして、マスクの周囲にキャリア濃度１０18〜１０19
cm-3台程度のｐ+型導伝領域を通常のＺｎ選択熱拡散の
手法で形成する。拡散深さは表面より少なくともｐ+型
ＩｎＰ電界緩和層１４以上の深さ、通常はｐ+型ＩｎＰ
バッファ層１２に達するまでの値とする。
クとして、マスクの周囲にキャリア濃度１０18〜１０19
cm-3台程度のｐ+型導伝領域を通常のＺｎ選択熱拡散の
手法で形成する。拡散深さは表面より少なくともｐ+型
ＩｎＰ電界緩和層１４以上の深さ、通常はｐ+型ＩｎＰ
バッファ層１２に達するまでの値とする。
【０００４】次に、このｐ+型領域と拡散されていない
円形のｎ+領域の境界部分を幅数μｍのリング同心円状
にｎ+型ＩｎＧａＡｓコンタクト層１７をエッチング除
去する。さらにこの同心円部分に該超格子増倍層に達す
るまで（すなわち境界領域のＩｎＡｌＡｓ層１６に）酸
素イオン（Ｏ+）あるいはプロトン（Ｈ+）、あるいは鉄
（Ｆｅ+）、あるいはチタン（Ｔｉ）、あるいはコバル
ト（Ｃｏ）をイオン注入し（注入後は適当な温度でアニ
ールしイオンを活性化する。あるいは活性化しない場合
もある。）高抵抗化領域１１３を形成する。
円形のｎ+領域の境界部分を幅数μｍのリング同心円状
にｎ+型ＩｎＧａＡｓコンタクト層１７をエッチング除
去する。さらにこの同心円部分に該超格子増倍層に達す
るまで（すなわち境界領域のＩｎＡｌＡｓ層１６に）酸
素イオン（Ｏ+）あるいはプロトン（Ｈ+）、あるいは鉄
（Ｆｅ+）、あるいはチタン（Ｔｉ）、あるいはコバル
ト（Ｃｏ）をイオン注入し（注入後は適当な温度でアニ
ールしイオンを活性化する。あるいは活性化しない場合
もある。）高抵抗化領域１１３を形成する。
【０００５】このウェハ表面にパッシベーション膜１１
２、ｎ側電極１８をＡｕＧｅＮｉで形成する。次に、受
光領域以外の領域に深さがｐ+型ＩｎＰバッファ層１２
に達するメサエッチングを行い、エッチング表面にｐ側
電極１９をＡｕＺｎで形成する。最後に裏面研磨を行っ
てから反射防止膜１１１をＳｉＮ膜で形成する。
２、ｎ側電極１８をＡｕＧｅＮｉで形成する。次に、受
光領域以外の領域に深さがｐ+型ＩｎＰバッファ層１２
に達するメサエッチングを行い、エッチング表面にｐ側
電極１９をＡｕＺｎで形成する。最後に裏面研磨を行っ
てから反射防止膜１１１をＳｉＮ膜で形成する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】現在の技術では、完全
な結晶性を有するエピタキシャル層の作製は不可能であ
り、どうしても結晶欠陥、結晶転位、歪み、不純物デイ
ープレベルなどの不完全性が生じる。また、増倍層を超
格子構造など、オングストロームスケールでの精密な結
晶作製が必要な場合は，下地層にフラットネスなども含
めより一層の結晶完全性が求められる事は明らかであ
る。一般に基板の上に成膜を重ね基板からの距離が遠ざ
かるほど、その表面の平坦性は劣っていく。増倍層の結
晶性の精密さを高めるためには増倍層下面を平坦にして
おくのが望ましい。したがって、増倍層は、できるだけ
基板に近い側に形成し、成長させることが望ましい。
な結晶性を有するエピタキシャル層の作製は不可能であ
り、どうしても結晶欠陥、結晶転位、歪み、不純物デイ
ープレベルなどの不完全性が生じる。また、増倍層を超
格子構造など、オングストロームスケールでの精密な結
晶作製が必要な場合は，下地層にフラットネスなども含
めより一層の結晶完全性が求められる事は明らかであ
る。一般に基板の上に成膜を重ね基板からの距離が遠ざ
かるほど、その表面の平坦性は劣っていく。増倍層の結
晶性の精密さを高めるためには増倍層下面を平坦にして
おくのが望ましい。したがって、増倍層は、できるだけ
基板に近い側に形成し、成長させることが望ましい。
【０００７】従来のプレーナ型のアバランシェフォトダ
イオードの製造方法は増倍層を表面側に作製し、ｎ型あ
るいは絶縁性のイオン注入を行ってガードリングを形成
しなければならないため、増倍層を光吸収層よりも後に
形成する必要があった。つまり、増倍層は、光吸収層、
電解緩和層の上に設ける必要があるため、先に１〜３μ
ｍ程度の光吸収層を成長させた後、増倍層を成長させな
ければならない。このため、増倍層の下面の平坦性が悪
く、これが増倍層の結晶性の不完全性を導くことにな
る。
イオードの製造方法は増倍層を表面側に作製し、ｎ型あ
るいは絶縁性のイオン注入を行ってガードリングを形成
しなければならないため、増倍層を光吸収層よりも後に
形成する必要があった。つまり、増倍層は、光吸収層、
電解緩和層の上に設ける必要があるため、先に１〜３μ
ｍ程度の光吸収層を成長させた後、増倍層を成長させな
ければならない。このため、増倍層の下面の平坦性が悪
く、これが増倍層の結晶性の不完全性を導くことにな
る。
【０００８】特に高電界強度が印加されキャリアを増倍
する増倍層における不完全性は、光を入射させていない
にもかかわらず、光吸収層と超格子層との間に流れる暗
電流が増加するといった素子特性の低下や、素子歩留ま
りの低下などの要因となる。
する増倍層における不完全性は、光を入射させていない
にもかかわらず、光吸収層と超格子層との間に流れる暗
電流が増加するといった素子特性の低下や、素子歩留ま
りの低下などの要因となる。
【０００９】本発明は、これらの問題を解決するために
なされたもので、増倍層の結晶性が高いプレーナー型の
アバランシェフォトダイオードの製造方法を得ることを
目的とするものである。
なされたもので、増倍層の結晶性が高いプレーナー型の
アバランシェフォトダイオードの製造方法を得ることを
目的とするものである。
【００１０】また、電子を増倍する方式のアバランシェ
フォトダイオードでは、ｐ電極側に光吸収層、ｎ電極側
に増倍層という構成になる。プレーナー型構造とするた
めには、前述のように増倍層（ｎ電極）が表面側に配置
する必要がある。したがって、ｐ電極はｐ導電型基板を
介して基板裏面からとる方式がもっとも簡便であるが、
次段プリアンプ（図示せず）との接続を考えると，高さ
的に表面側でとる配置が求められる。
フォトダイオードでは、ｐ電極側に光吸収層、ｎ電極側
に増倍層という構成になる。プレーナー型構造とするた
めには、前述のように増倍層（ｎ電極）が表面側に配置
する必要がある。したがって、ｐ電極はｐ導電型基板を
介して基板裏面からとる方式がもっとも簡便であるが、
次段プリアンプ（図示せず）との接続を考えると，高さ
的に表面側でとる配置が求められる。
【００１１】そこで、従来方式は受光領域周辺のエピタ
キシャル層を除去するか、ｐ導電型化することによっ
て、表面にｐ電極を配置している。この時、基板として
は半絶縁性の基板が通常用いられる。なぜならば、半絶
縁性の基板はｐ導電型基板と比較すると、素子容量の減
少や、基板による光吸収が小さいため裏面入射に適して
いるためである。しかしながら、通常、半絶縁性の基板
（ＦｅドープＩｎＰ基板）は導電型基板と比べ、結晶性
に劣る。
キシャル層を除去するか、ｐ導電型化することによっ
て、表面にｐ電極を配置している。この時、基板として
は半絶縁性の基板が通常用いられる。なぜならば、半絶
縁性の基板はｐ導電型基板と比較すると、素子容量の減
少や、基板による光吸収が小さいため裏面入射に適して
いるためである。しかしながら、通常、半絶縁性の基板
（ＦｅドープＩｎＰ基板）は導電型基板と比べ、結晶性
に劣る。
【００１２】したがって、半絶縁性の基板を下地の基板
として増倍層をエピタキシャル成長させると結晶性が劣
る。結晶性が劣ると、アバランシェフォトダイオードを
動作させていないにもかかわらず、光吸収層と増倍層と
の間に流れる暗電流が増加し、これが増倍層内を流れる
ことにより電流が増倍される（増倍暗電流と称す）ため
素子特性の低下や、素子歩留まりの低下などの要因とな
る。本発明は、これらの問題を解決するためになされた
もので、結晶性の高い増倍層、裏面入射に適した光吸収
が小さい基板を有し、素子容量の小さいアバランシェフ
ォトダイオードを得るための製造方法を得ることを目的
とする。
として増倍層をエピタキシャル成長させると結晶性が劣
る。結晶性が劣ると、アバランシェフォトダイオードを
動作させていないにもかかわらず、光吸収層と増倍層と
の間に流れる暗電流が増加し、これが増倍層内を流れる
ことにより電流が増倍される（増倍暗電流と称す）ため
素子特性の低下や、素子歩留まりの低下などの要因とな
る。本発明は、これらの問題を解決するためになされた
もので、結晶性の高い増倍層、裏面入射に適した光吸収
が小さい基板を有し、素子容量の小さいアバランシェフ
ォトダイオードを得るための製造方法を得ることを目的
とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】この発明に係るアバラン
シェフォトダイオードの製造方法は、 （ａ） エッチングストッパー層を介して第１の基板の
上に増倍層、光吸収層を順に形成するとともに、上記増
倍層、上記光吸収層をエピタキシャル成長させる工程 （ｂ）上記第１の基板を除去する工程 （ｃ）上記第１の基板を除去した側とは反対側であっ
て、上記光吸収層の上に第２の基板を形成する工程 （ｄ）上記第１の基板を除去した側からイオン注入を行
い、ガードリングを形成する工程 なる工程を有する。
シェフォトダイオードの製造方法は、 （ａ） エッチングストッパー層を介して第１の基板の
上に増倍層、光吸収層を順に形成するとともに、上記増
倍層、上記光吸収層をエピタキシャル成長させる工程 （ｂ）上記第１の基板を除去する工程 （ｃ）上記第１の基板を除去した側とは反対側であっ
て、上記光吸収層の上に第２の基板を形成する工程 （ｄ）上記第１の基板を除去した側からイオン注入を行
い、ガードリングを形成する工程 なる工程を有する。
【００１４】この発明に係るアバランシェフォトダイオ
ードの製造方法は、増倍層としてＡｌＩｎＡｓまたはＡ
ＩｎＧａＡｓのいずれか一方のみを用いたことを特徴と
する。
ードの製造方法は、増倍層としてＡｌＩｎＡｓまたはＡ
ＩｎＧａＡｓのいずれか一方のみを用いたことを特徴と
する。
【００１５】この発明に係るアバランシェフォトダイオ
ードの製造方法は、増倍層は超格子増倍層であることを
特徴とする。
ードの製造方法は、増倍層は超格子増倍層であることを
特徴とする。
【００１６】この発明に係るアバランシェフォトダイオ
ードの製造方法は、第１の基板を導電型基板としたこと
を特徴とする。
ードの製造方法は、第１の基板を導電型基板としたこと
を特徴とする。
【００１７】この発明に係るアバランシェフォトダイオ
ードの製造方法は、第２の基板を半絶縁性の基板とした
ことを特徴とする。
ードの製造方法は、第２の基板を半絶縁性の基板とした
ことを特徴とする。
【００１８】この発明に係るアバランシェフォトダイオ
ードの製造方法は、ガードリングを形成した後、上記ガ
ードリングの外側にＺｎ拡散層を形成する工程を有す
る。
ードの製造方法は、ガードリングを形成した後、上記ガ
ードリングの外側にＺｎ拡散層を形成する工程を有す
る。
【００１９】
【発明の実施の形態】実施の形態１．図１は実施の形態
１のアバランシェフォトダイオードを説明するための図
であり、より具体的には実施の形態１のプレーナ型のア
バランシェフォトダイオードの要部の断面図である。図
１において、２はエッチング液の侵攻を防ぐエッチング
ストッパー層であり、後述する基板１の上に形成したも
ので、その厚さは例えば２０ｎｍ〜５０ｎｍ、その材料
として例えばＧａＩｎＡｓを用いるものである。３はバ
ッファー層であり、エッチンッグストッパー層２の上に
形成したもので、その厚さは例えば５０ｎｍ〜２００ｎ
ｍ、その材料として例えばＩｎＰを用いるものである。
４は増倍層であり、例えば超格子構造を有する超格子増
倍層である。本実施の形態においては、増倍層として超
格子増倍層を用いたものを例に説明を行う。超格子増倍
層４はエッチングストッパー層２、バッファー層３を介
して基板１の上に形成したものである。超格子構造とは
バンドギャップの異なる材料を薄く（１０〜１００ｎｍ
程度）交互に積層したものであり、ここではＡｌＩｎＡ
ｓと、ＡｌＧａＩｎＡｓとを交互に積層し、その厚さを
２００ｎｍ〜３００ｎｍとしたものを超格子増倍層４と
して用いたものを例に説明する。
１のアバランシェフォトダイオードを説明するための図
であり、より具体的には実施の形態１のプレーナ型のア
バランシェフォトダイオードの要部の断面図である。図
１において、２はエッチング液の侵攻を防ぐエッチング
ストッパー層であり、後述する基板１の上に形成したも
ので、その厚さは例えば２０ｎｍ〜５０ｎｍ、その材料
として例えばＧａＩｎＡｓを用いるものである。３はバ
ッファー層であり、エッチンッグストッパー層２の上に
形成したもので、その厚さは例えば５０ｎｍ〜２００ｎ
ｍ、その材料として例えばＩｎＰを用いるものである。
４は増倍層であり、例えば超格子構造を有する超格子増
倍層である。本実施の形態においては、増倍層として超
格子増倍層を用いたものを例に説明を行う。超格子増倍
層４はエッチングストッパー層２、バッファー層３を介
して基板１の上に形成したものである。超格子構造とは
バンドギャップの異なる材料を薄く（１０〜１００ｎｍ
程度）交互に積層したものであり、ここではＡｌＩｎＡ
ｓと、ＡｌＧａＩｎＡｓとを交互に積層し、その厚さを
２００ｎｍ〜３００ｎｍとしたものを超格子増倍層４と
して用いたものを例に説明する。
【００２０】５は超格子増倍層４と後述する光吸収層６
との境界面にかかる電界を緩和する電界緩和層であり、
超格子増倍層４の上に形成したもので、その厚さは例え
ば２０ｎｍ〜６０ｎｍ、その材料として例えばＩｎＰ、
ＡｌＧａＩｎＡｓ、ＡｌＩｎＡｓまたはＧａＩｎＡｓＰ
を用いるものである。６は光吸収層であり、電界緩和層
５の上に形成したもので、その厚さは例えば１．０μｍ
〜４μｍ、その材料として例えばＧａＩｎＡｓを用いる
ものである。７はバッファー層であり、光吸収層６の上
に形成したもので、その厚さは例えば５０ｎｍ〜２００
ｎｍ、その材料として例えばＡｌＩｎＡｓを用いるもの
である。８は第２の基板に対応する基板であり、例えば
半絶縁性のもの（例えばＦｅ、Ｃｒ、ＣｄまたはＺｎの
うちの少なくともいずれか１つをドープしたＩｎＰ基
板：半絶縁性基板と称す）を用いるものである。９はＴ
ｉイオン注入を行ったＴｉイオン注入領域であり、Ｔｉ
イオン注入領域９は受光領域外縁での電界集中によるブ
レークダウンを防ぐガードリングとして機能する。１０
はＴｉイオン注入領域９の外側に形成したＺｎ拡散層で
ある。
との境界面にかかる電界を緩和する電界緩和層であり、
超格子増倍層４の上に形成したもので、その厚さは例え
ば２０ｎｍ〜６０ｎｍ、その材料として例えばＩｎＰ、
ＡｌＧａＩｎＡｓ、ＡｌＩｎＡｓまたはＧａＩｎＡｓＰ
を用いるものである。６は光吸収層であり、電界緩和層
５の上に形成したもので、その厚さは例えば１．０μｍ
〜４μｍ、その材料として例えばＧａＩｎＡｓを用いる
ものである。７はバッファー層であり、光吸収層６の上
に形成したもので、その厚さは例えば５０ｎｍ〜２００
ｎｍ、その材料として例えばＡｌＩｎＡｓを用いるもの
である。８は第２の基板に対応する基板であり、例えば
半絶縁性のもの（例えばＦｅ、Ｃｒ、ＣｄまたはＺｎの
うちの少なくともいずれか１つをドープしたＩｎＰ基
板：半絶縁性基板と称す）を用いるものである。９はＴ
ｉイオン注入を行ったＴｉイオン注入領域であり、Ｔｉ
イオン注入領域９は受光領域外縁での電界集中によるブ
レークダウンを防ぐガードリングとして機能する。１０
はＴｉイオン注入領域９の外側に形成したＺｎ拡散層で
ある。
【００２１】図２、図３は図１に示すアバランシェフォ
トダイオードの製造方法を説明するための図である。図
において図１と同一の符号を付したものは同一またはこ
れに相当するものである。図において１は第１の基板に
対応する基板であり、例えば半絶縁性ではなく欠陥が少
ないものであり、より具体的にはＩｎＰを用いるもので
ある。また、基板1において、成膜を施す部分に対して
は予め平坦にする処理を施しておけば、その上方に形成
される膜の平坦性は、更に良くなる。
トダイオードの製造方法を説明するための図である。図
において図１と同一の符号を付したものは同一またはこ
れに相当するものである。図において１は第１の基板に
対応する基板であり、例えば半絶縁性ではなく欠陥が少
ないものであり、より具体的にはＩｎＰを用いるもので
ある。また、基板1において、成膜を施す部分に対して
は予め平坦にする処理を施しておけば、その上方に形成
される膜の平坦性は、更に良くなる。
【００２２】まず、ＧＳ−ＭＢＥ（Gas Source−Molec
ular Beam Epitaxy）装置を用い、超格子増倍層を形
成するための下地になる基板１の上にエッチングストッ
パー層２、バッファー層３、超格子増倍層４、電界緩和
層５、光吸収層６、バッファー層７を順に形成するとと
もに、エピタキシャル成長させる。（図２（ａ））。こ
のとき、超格子増倍層４は基板1から７０ｎｍ〜２５０
ｎｍ離れた程度の位置に形成されるため、その下面（こ
こではエッチングストッパー層２）の平坦性は高い。ま
た、エッチングストッパー層２はその厚さが２０ｎｍ〜
５０ｎｍ、バッファー層３はその厚さが５０ｎｍ〜２０
０ｎｍ程度であるため、超格子増倍層４を結晶成長させ
るときの悪影響は無視できる程度のものである。
ular Beam Epitaxy）装置を用い、超格子増倍層を形
成するための下地になる基板１の上にエッチングストッ
パー層２、バッファー層３、超格子増倍層４、電界緩和
層５、光吸収層６、バッファー層７を順に形成するとと
もに、エピタキシャル成長させる。（図２（ａ））。こ
のとき、超格子増倍層４は基板1から７０ｎｍ〜２５０
ｎｍ離れた程度の位置に形成されるため、その下面（こ
こではエッチングストッパー層２）の平坦性は高い。ま
た、エッチングストッパー層２はその厚さが２０ｎｍ〜
５０ｎｍ、バッファー層３はその厚さが５０ｎｍ〜２０
０ｎｍ程度であるため、超格子増倍層４を結晶成長させ
るときの悪影響は無視できる程度のものである。
【００２３】次に基板１を溶かすものの、エッチングス
トッパー層２は溶かさないエッチング液（例えば塩酸、
塩酸／燐酸、塩酸／燐酸：水、塩酸／水など）を用いて
基板１を除去する（図２（ｂ））。次に、基板１を除去
した側とは反対側であって、バッファー層７を介して光
吸収層６の上に半絶縁性の基板８を融着することによ
り、光吸収層６の上に基板８を形成する（図３
（ａ））。融着時においてはここでは、水素雰囲気中で
６３０℃で基板８を融着した。なお、ここでは水素雰囲
気中で６３０℃としたが、これに限定される必要はなく
温度は６００〜７００℃、圧力は５００Ｐａ〜３ＧＰａ
の条件に合致するように融着を行えばよい。
トッパー層２は溶かさないエッチング液（例えば塩酸、
塩酸／燐酸、塩酸／燐酸：水、塩酸／水など）を用いて
基板１を除去する（図２（ｂ））。次に、基板１を除去
した側とは反対側であって、バッファー層７を介して光
吸収層６の上に半絶縁性の基板８を融着することによ
り、光吸収層６の上に基板８を形成する（図３
（ａ））。融着時においてはここでは、水素雰囲気中で
６３０℃で基板８を融着した。なお、ここでは水素雰囲
気中で６３０℃としたが、これに限定される必要はなく
温度は６００〜７００℃、圧力は５００Ｐａ〜３ＧＰａ
の条件に合致するように融着を行えばよい。
【００２４】次に、エッチングストッパー層２側からＴ
ｉイオン注入を行いことにより、Ｔｉイオン注入領域９
を形成する（図３（ｂ））。形成されたＴｉイオン注入
領域９は、ガードリングとして機能する。Ｔｉイオン注
入領域の形成において、温度が６００℃〜７００℃程度
の雰囲気中で、３０分程度の時間をかけた。
ｉイオン注入を行いことにより、Ｔｉイオン注入領域９
を形成する（図３（ｂ））。形成されたＴｉイオン注入
領域９は、ガードリングとして機能する。Ｔｉイオン注
入領域の形成において、温度が６００℃〜７００℃程度
の雰囲気中で、３０分程度の時間をかけた。
【００２５】次に、ガードリングの外側にＺｎ拡散層を
形成する（図３（ｃ））。これはガードリングとして機
能するＴｉイオン注入領域９の外側に位置するエッチン
グストッパー層２にＺｎ層を形成するものである。形成
においては、４９０度程度の雰囲気中において行う。そ
うするとＺｎがエッチング層２下面へ浸透し拡散してい
くことにより、Ｚｎ拡散層がＴｉイオン注入領域９の外
側に形成される。またＴｉイオン注入領域９は６００℃
〜７００℃程度の温度でなければその形状が変わること
がないので、Ｔｉイオン注入領域９を形成後、４９０度
程度の雰囲気中でＺｎ拡散層を形成すれば、Ｔｉイオン
注入領域９に悪影響を及ぼすことはない。
形成する（図３（ｃ））。これはガードリングとして機
能するＴｉイオン注入領域９の外側に位置するエッチン
グストッパー層２にＺｎ層を形成するものである。形成
においては、４９０度程度の雰囲気中において行う。そ
うするとＺｎがエッチング層２下面へ浸透し拡散してい
くことにより、Ｚｎ拡散層がＴｉイオン注入領域９の外
側に形成される。またＴｉイオン注入領域９は６００℃
〜７００℃程度の温度でなければその形状が変わること
がないので、Ｔｉイオン注入領域９を形成後、４９０度
程度の雰囲気中でＺｎ拡散層を形成すれば、Ｔｉイオン
注入領域９に悪影響を及ぼすことはない。
【００２６】このようにすることにより、図１に示すア
バランシェフォトダイオードを製造することができる。
このアバランシェフォトダイオードの製造方法によれ
ば、超格子増倍層４をより基板１に近い側に配置してエ
ピタキシャル成長させるため、より結晶性の優れた超格
子増倍層４が形成されるばかりか、基板１を除去し、バ
ッファー層７を介して光吸収層６の上に基板８を形成す
るため、超格子増倍層４の結晶特性を向上しつつ、超格
子増倍層４を表面側（光吸収層６に比べ基板８から遠い
側）に配置できるため、増倍層における増倍暗電流を低
減でき、高品質で高信頼なプレーナー型構造を有するア
バランシェフォトダイオードを製造できるので、歩留ま
りが向上する。
バランシェフォトダイオードを製造することができる。
このアバランシェフォトダイオードの製造方法によれ
ば、超格子増倍層４をより基板１に近い側に配置してエ
ピタキシャル成長させるため、より結晶性の優れた超格
子増倍層４が形成されるばかりか、基板１を除去し、バ
ッファー層７を介して光吸収層６の上に基板８を形成す
るため、超格子増倍層４の結晶特性を向上しつつ、超格
子増倍層４を表面側（光吸収層６に比べ基板８から遠い
側）に配置できるため、増倍層における増倍暗電流を低
減でき、高品質で高信頼なプレーナー型構造を有するア
バランシェフォトダイオードを製造できるので、歩留ま
りが向上する。
【００２７】また、超格子増倍層４の下地となる基板１
として結晶性に優れたｐ導電型あるいはｎ導電型の基板
とすれば、高品質な導電型の基板上にエピタキシャル層
を成長させながら超格子増倍層を形成できるので、結晶
特性のより高い超格子増倍層を得ることが可能となり、
増倍暗電流の一層の低減、より高信頼なプレーナー型の
アバランシェフォトダイオードを製造できるので、歩留
まりが一層の向上する。
として結晶性に優れたｐ導電型あるいはｎ導電型の基板
とすれば、高品質な導電型の基板上にエピタキシャル層
を成長させながら超格子増倍層を形成できるので、結晶
特性のより高い超格子増倍層を得ることが可能となり、
増倍暗電流の一層の低減、より高信頼なプレーナー型の
アバランシェフォトダイオードを製造できるので、歩留
まりが一層の向上する。
【００２８】また、半絶縁性の基板８を融着し補強する
ことにより、以後のプロセス処理、ハンドリングを可能
とするばかりか、素子容量が少なく、光吸収が小さい裏
面入射に適したアバランシェフォトダイオードを製造す
ることが可能となる。また、６００℃〜７００℃の雰囲
気中でＴｉイオン注入領域９を形成後、４９０℃程度の
雰囲気中でＺｎ拡散層１０を形成するため、Ｚｎ拡散層
１０形成時にＴｉイオン注入領域９へ悪影響を及ぼすこ
とはない。
ことにより、以後のプロセス処理、ハンドリングを可能
とするばかりか、素子容量が少なく、光吸収が小さい裏
面入射に適したアバランシェフォトダイオードを製造す
ることが可能となる。また、６００℃〜７００℃の雰囲
気中でＴｉイオン注入領域９を形成後、４９０℃程度の
雰囲気中でＺｎ拡散層１０を形成するため、Ｚｎ拡散層
１０形成時にＴｉイオン注入領域９へ悪影響を及ぼすこ
とはない。
【００２９】また、本実施の形態では増倍層として超格
子増倍層４を用いたものを例に説明をしたが、これに限
定する必要はなくＡｌＩｎＡｓまたはＡｌＩｎＧａＡｓ
のいずれか一方のみを用いた構成としてもよい。このよ
うな構成にすると増倍層をより簡単に構成することがで
きるため、アバランシェフォトダイオードの製造がより
簡単になる。
子増倍層４を用いたものを例に説明をしたが、これに限
定する必要はなくＡｌＩｎＡｓまたはＡｌＩｎＧａＡｓ
のいずれか一方のみを用いた構成としてもよい。このよ
うな構成にすると増倍層をより簡単に構成することがで
きるため、アバランシェフォトダイオードの製造がより
簡単になる。
【００３０】
【発明の効果】この発明に係るアバランシェフォトダイ
オードの製造方法によれば、 （ａ） エッチングストッパー層を介して第１の基板の
上に増倍層、光吸収層を順に形成するとともに、上記増
倍層、上記光吸収層をエピタキシャル成長させる工程 （ｂ）上記第１の基板を除去する工程 （ｃ）上記第１の基板を除去した側とは反対側であっ
て、上記光吸収層の上に第２の基板を形成する工程 （ｄ）上記第１の基板を除去した側からイオン注入を行
い、ガードリングを形成する工程 なる工程を有するので、増倍層をより第１の基板により
近い側で形成するため、増倍層の下面の平坦性がより高
くなり、より結晶性の優れた増倍層が生成されるばかり
か、第１の基板を除去し、光吸収層の上に第２の基板を
形成するため、増倍層の結晶特性を向上しつつ、増倍層
を表面側に配置できるため、増倍層における増倍暗電流
を低減するとともに、高品質で高信頼なアバランシェフ
ォトダイオードを製造することが可能となり、歩留まり
が向上する。
オードの製造方法によれば、 （ａ） エッチングストッパー層を介して第１の基板の
上に増倍層、光吸収層を順に形成するとともに、上記増
倍層、上記光吸収層をエピタキシャル成長させる工程 （ｂ）上記第１の基板を除去する工程 （ｃ）上記第１の基板を除去した側とは反対側であっ
て、上記光吸収層の上に第２の基板を形成する工程 （ｄ）上記第１の基板を除去した側からイオン注入を行
い、ガードリングを形成する工程 なる工程を有するので、増倍層をより第１の基板により
近い側で形成するため、増倍層の下面の平坦性がより高
くなり、より結晶性の優れた増倍層が生成されるばかり
か、第１の基板を除去し、光吸収層の上に第２の基板を
形成するため、増倍層の結晶特性を向上しつつ、増倍層
を表面側に配置できるため、増倍層における増倍暗電流
を低減するとともに、高品質で高信頼なアバランシェフ
ォトダイオードを製造することが可能となり、歩留まり
が向上する。
【００３１】この発明に係るアバランシェフォトダイオ
ードの製造方法は、増倍層としてＡｌＩｎＡｓまたはＡ
ＩｎＧａＡｓのいずれか一方のみを用いたので、複雑な
工程を経ることなく増倍層が形成できるようになり、ア
バランシェフォトダイオードの製造が簡単になる。
ードの製造方法は、増倍層としてＡｌＩｎＡｓまたはＡ
ＩｎＧａＡｓのいずれか一方のみを用いたので、複雑な
工程を経ることなく増倍層が形成できるようになり、ア
バランシェフォトダイオードの製造が簡単になる。
【００３２】この発明に係るアバランシェフォトダイオ
ードの製造方法は、増倍層は超格子増倍層であるため、
アバランシェフォトダイオードの特性を高めることが可
能となる
ードの製造方法は、増倍層は超格子増倍層であるため、
アバランシェフォトダイオードの特性を高めることが可
能となる
【００３３】この発明に係るアバランシェフォトダイオ
ードの製造方法によれば、第１の基板を導電型基板とし
たので、高品質な導電型の基板上にエピタキシャル層を
成長させながら超格子増倍層を形成できるので、結晶特
性のより高い超格子増倍層を得ることが可能となり、増
倍暗電流の一層の低減、より高信頼なアバランシェフォ
トダイオードを製造することが可能となり、歩留まりが
より一層向上する。
ードの製造方法によれば、第１の基板を導電型基板とし
たので、高品質な導電型の基板上にエピタキシャル層を
成長させながら超格子増倍層を形成できるので、結晶特
性のより高い超格子増倍層を得ることが可能となり、増
倍暗電流の一層の低減、より高信頼なアバランシェフォ
トダイオードを製造することが可能となり、歩留まりが
より一層向上する。
【００３４】この発明に係るアバランシェフォトダイオ
ードの製造方法によれば、第２の基板を半絶縁性の基板
としたので、以後のプロセス処理、ハンドリングを可能
とするばかりか、素子容量が少なく、光吸収が小さい裏
面入射に適したアバランシェフォトダイオードを製造す
ることが可能となる。
ードの製造方法によれば、第２の基板を半絶縁性の基板
としたので、以後のプロセス処理、ハンドリングを可能
とするばかりか、素子容量が少なく、光吸収が小さい裏
面入射に適したアバランシェフォトダイオードを製造す
ることが可能となる。
【００３５】この発明に係るアバランシェフォトダイオ
ードの製造方法によれば、ガードリングを形成した後、
上記ガードリングの外側にＺｎ拡散層を形成する工程を
有するので、Ｚｎ拡散層１０形成時にガードリングへへ
悪影響を及ぼすことがなくなり、高品質で高信頼なアバ
ランシェフォトダイオードを製造することが可能とな
り、歩留まりが向上する。
ードの製造方法によれば、ガードリングを形成した後、
上記ガードリングの外側にＺｎ拡散層を形成する工程を
有するので、Ｚｎ拡散層１０形成時にガードリングへへ
悪影響を及ぼすことがなくなり、高品質で高信頼なアバ
ランシェフォトダイオードを製造することが可能とな
り、歩留まりが向上する。
【図１】 実施の形態１のアバランシェフォトダイオー
ドの構成を説明するための図である。
ドの構成を説明するための図である。
【図２】 実施の形態１のアバランシェフォトダイオー
ドの製造方法を説明するための図である。
ドの製造方法を説明するための図である。
【図３】 実施の形態１のアバランシェフォトダイオー
ドの製造方法を説明するための図である。
ドの製造方法を説明するための図である。
【図４】 従来のアバランシェフォトダイオードを説明
するための図である。
するための図である。
１：基板（第１の基板） ２：エッチングストッパー層 ３：バッファー層 ４：超格子増倍層 ５：電界緩和層 ６：光吸収層 ７：バッファー層 ８：基板（第２の基板） ９：Ｔｉイオン注入領域 １０：Ｚｎ拡散層
フロントページの続き Ｆターム(参考） 4K029 AA04 AA24 BA41 BB02 BC07 BD01 CA01 CA10 GA01 5F049 MA08 MB07 MB12 NA05 NA18 PA09 PA10 PA14 PA20 QA06 QA12 QA16 SS04 5F103 AA05 BB05 DD01 GG01 HH03 JJ01 JJ03 LL04 RR04 RR07
Claims (6)
- 【請求項１】 アバランシェフォトダイオードの製造方
法であって、 （ａ） エッチングストッパー層を介して第１の基板の
上に増倍層、光吸収層を順に形成するとともに、上記増
倍層、上記光吸収層をエピタキシャル成長させる工程 （ｂ）上記第１の基板を除去する工程 （ｃ）上記第１の基板を除去した側とは反対側であっ
て、上記光吸収層の上に第２の基板を形成する工程 （ｄ）上記第１の基板を除去した側からイオン注入を行
い、ガードリングを形成する工程 なる工程を有するアバランシェフォトダイオードの製造
方法。 - 【請求項２】 増倍層としてＡｌＩｎＡｓまたはＡＩｎ
ＧａＡｓのいずれか一方のみを用いたことを特徴とする
請求項１に記載のアバランシェフォトダイオードの製造
方法。 - 【請求項３】 増倍層は超格子増倍層であることを特徴
とする請求項１に記載のアバランシェフォトダイオード
の製造方法。 - 【請求項４】 第１の基板を導電型基板としたことを特
徴とする請求項１に記載のアバランシェフォトダイオー
ドの製造方法。 - 【請求項５】 第２の基板を半絶縁性の基板としたこと
を特徴とする請求項１に記載のアバランシェフォトダイ
オードの製造方法。 - 【請求項６】ガードリングを形成した後、上記ガードリ
ングの外側にＺｎ拡散層を形成する工程を有する請求項
１に記載のアバランシェフォトダイオードの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000239879A JP2002057364A (ja) | 2000-08-08 | 2000-08-08 | アバランシェフォトダイオードの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000239879A JP2002057364A (ja) | 2000-08-08 | 2000-08-08 | アバランシェフォトダイオードの製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002057364A true JP2002057364A (ja) | 2002-02-22 |
Family
ID=18731346
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000239879A Pending JP2002057364A (ja) | 2000-08-08 | 2000-08-08 | アバランシェフォトダイオードの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002057364A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007311705A (ja) * | 2006-05-22 | 2007-11-29 | Gyoseiin Genshino Iinkai Kakuno Kenkyusho | 光スイッチ |
| WO2020202557A1 (ja) * | 2019-04-05 | 2020-10-08 | 三菱電機株式会社 | 半導体受光素子及び半導体受光素子製造方法 |
| JP2022524628A (ja) * | 2019-03-12 | 2022-05-09 | デファン リミテッド ライアビリティ カンパニー | アバランシェ光検出器（変形形態）およびこれを製造するための方法（変形形態） |
-
2000
- 2000-08-08 JP JP2000239879A patent/JP2002057364A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007311705A (ja) * | 2006-05-22 | 2007-11-29 | Gyoseiin Genshino Iinkai Kakuno Kenkyusho | 光スイッチ |
| JP2022524628A (ja) * | 2019-03-12 | 2022-05-09 | デファン リミテッド ライアビリティ カンパニー | アバランシェ光検出器（変形形態）およびこれを製造するための方法（変形形態） |
| JP7455407B2 (ja) | 2019-03-12 | 2024-03-26 | デファン リミテッド ライアビリティ カンパニー | アバランシェ光検出器（変形形態）およびこれを製造するための方法（変形形態） |
| WO2020202557A1 (ja) * | 2019-04-05 | 2020-10-08 | 三菱電機株式会社 | 半導体受光素子及び半導体受光素子製造方法 |
| JPWO2020202557A1 (ja) * | 2019-04-05 | 2021-11-25 | 三菱電機株式会社 | 半導体受光素子及び半導体受光素子製造方法 |
| JP7134338B2 (ja) | 2019-04-05 | 2022-09-09 | 三菱電機株式会社 | 半導体受光素子及び半導体受光素子製造方法 |
| US11862747B2 (en) | 2019-04-05 | 2024-01-02 | Mitsubishi Electric Corporation | Semiconductor light-receiving element and method of manufacturing semiconductor light-receiving element |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| RD01 | Notification of change of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7421 Effective date: 20040707 |