发明名称 化合物半导体受光元件及其制法
摘要 ﹝目的﹞使用铟磷系的受光元件为长波长区域的受光元件。其系在n 型铟磷基片上使铟磷、铟镓砷等的外延层生长,选择性地形成保护膜以包覆外延层,并没有保护膜的部分使p 型不纯物扩散而形成p 型区域,并在p 型区域形成了p 侧电极者。其目的在于把pn接合区域弄窄、降低静电容量,减少p 侧电极的接触一阻抗,以提高感度,高速响应性。此外,降低制造成本亦为其目的。﹝构成﹞选择性地将保护膜形成于外延片之后,以保护膜做为光罩,将带隙狭窄且与电极的接触性佳的底层材料生长于外延片上。在底层上设置固体或气体的p 型不纯物扩散源,经由底层将p 型不纯物扩散至外延片。在底层上形成p 侧电极,而以电极作为光罩而蚀刻底层。或是选择蚀刻底层,并于其上形成p 侧电极。﹝参考图﹞图10
申请公布号 TW295730 申请公布日期 1997.01.11
申请号 TW085100710 申请日期 1996.01.22
申请人 住友电气工业股份有限公司 发明人 ︻口康博;山林直之;田中信久;岩崎孝
分类号 H01L31/304 主分类号 H01L31/304
代理机构 代理人 何金涂 台北巿大安区敦化南路二段七十七号八楼
主权项 1. 一种化合物半导体受光元件,其特征为包含:n型铟磷基片;在n型铟磷基片上使n型化合物半导体层外延生长而成的n型化合物半导体薄膜结晶;形成在n型铟磷基片背面之n侧电极;选择性地设在n型化合物半导体薄膜结晶的外延生长面上之由绝缘体所形成之保护膜;在不存在保护膜的部份藉p型不纯物之扩散所形成在外延生长层内部之p型区域;至少可与保护膜侧面之一部分接触地设在外延生长面上之带隙比铟磷较狭之半导体底层结晶;以及设在底层结晶上之p侧电极。2. 如申请专利范围第1项之化合物半导体受光元件,其中该n型化合物半导体层系由依序形成在铟磷基片上之n型铟磷缓冲层、n型铟镓砷受光层、及n型铟磷窗层所构成,而保护膜为SiOx或SixNy膜,P型不纯物为锌、镉、镁、铍中之任一者。3. 一种化合物半导体受光元件,其特征为包含:半绝缘性铟磷基片;在半绝缘性铟磷基片上使n型化合物半导体层外延生长而成的n型化合物半导体结晶;选择性地设在n型化合物半导体结晶的外延生长面上之由绝缘体所形成之保护膜;在不存在保护膜的部分藉p型不纯物之扩散所形成在外延生长层内部之p型区域;至少可与保护膜侧面之一部分接触地设在外延生长面上之带隙比铟磷较狭之半导体底层结晶;设在底层结晶上之p侧电极;以及能与除去一部分保护膜所露出之n型化合物半导体结晶接触而形成之n型电极。4. 如申请专利范围第3项之化合物半导体受光元件,其中该n型化合物半导体层系由依序形成在铟磷基片上之含有高浓度n型不纯物之n@su+-铟磷层、含有低浓度不纯物之n@su--铟磷层、n-型铟镓砷受光层、及n型铟磷窗层所构成,而保护膜为SiOx或SixNy膜,p型不纯物为锌、镉、镁、铍中之任一者。5. 如申请专利范围第1至第4项之化合物半导体受光元件,其中该底层结晶为铟镓砷结晶。6. 一种化合物半导体受光元件之制造方法,其特征为:在n型或半绝缘性铟磷基片上使n型化合物半导体结晶外延生长而成的外延片上,形成SiOx或SixNy膜之保护膜选择性地以蚀刻除去保护膜以形成孔,以保护膜作为光罩而在晶片之孔部分使无添加不纯物之铟镓砷底层外延生长,并使无添加不纯物之铟镓砷底层和保护膜于其侧面相接触,边以保护膜为光罩而在铟镓砷底层上使包含p型不纯物之磷为一边之成分的化合物半导体结晶之扩散源生长,或于扩散源生长后将晶片予以高温保持藉以使p型不纯物自扩散源穿过铟镓砷层而扩散至外延片之内部,边使p型区域形成在n型外延片内部,而在铟镓砷底层上形成所定形状之p侧电极,并以p侧电极作为光罩而以蚀刻除去铟镓砷,使p侧电极和其底层之铟镓砷的侧面一致者。7. 一种化合物半导体受光元件之制造方法,其特征为:在n型或半绝缘性铟磷基片上使化合物半导体结晶外延生长而成之外延片上,形成SiOx或SixNy之保护膜,选择性地以蚀刻除去保护膜以形成孔,以保护膜作为光罩而在无保护膜的晶片之窗部分使无添加不纯物之铟镓砷底层外延生长,并使无添加不纯物之铟镓砷底层和保护膜于其侧面相接触,边以保护膜为光罩而在铟镓砷底层上使包含p型不纯物之磷为一边之成分的化合物半导体结晶之扩散源生长,或于扩散源生长后将晶片予以高温保持藉以使p型不纯物自扩散源穿过铟镓砷层而扩散至外延片之内部,边使p型区域形成在n型外延片之内部,将铟镓砷层保留能符合电极形状之一部分外以蚀刻除去,而在残留下来的铟镓砷上形成所定形状之p侧电极者。8. 如申请专利范围第6项或第7项之化合物半导体受光元件之制造方法,其中该p型不纯物为锌,化合物半导体结晶扩散源为铟磷(锌)、铟镓砷(锌)、或铟镓砷磷(锌)。9. 如申请专利范围第8项之化合物半导体受光元件之制造方法,其中将铟镓砷底层和扩散源结晶以氯化物汽相法予以外延生长。10. 一种化合物半导体受光元件之制造方法,其特征为:在n型或半绝缘性铟磷基片上使化合物半导体结晶外延生长而成的外延片上,形成SiOx或SixNy膜之保护膜,选择性地以蚀刻除去保护膜以形成孔,以保护膜作为光罩而在无保护膜的晶片之窗部分使无添加不纯物之铟镓砷底层外延生长,并使无添加不纯物之铟镓砷底层和保护膜于其侧面相接触,以保护膜作为光罩而将含有p型不纯物成分和磷、砷之气体引至铟镓砷底层上,而以此为气体扩散源,藉予以加热晶片使p型不纯物自气体扩散源穿过铟镓砷层而扩散至外延片之内部,以使p型区域形成在n型外延片之内部,而在铟镓砷层上形成所定形状之n侧电极,并以p侧电极作为光罩而以蚀刻除去铟镓砷,使p侧电极和其底层之铟镓砷的侧面一致者。11. 一种化合物半导体受光元件之制造方法,其特征为:在n型或半绝缘性铟磷基上使化合物半导体结晶外延生长而成的外延片上,形成SiOx或SixNy膜之保护膜,选择性地以蚀刻除去保护膜以形成孔,以保护膜作为光罩而在无保护膜的晶片之窗部分使无添加不纯物之铟镓砷底层外延生长,并使无添加不纯物之铟镓砷底层和保护膜于其侧面相接触,以保护膜作为光罩而将含有p型不纯物成分和磷,砷之气体引至铟镓砷底层上,而以此为气体扩散源,藉予以加热晶片使p型不纯物自气体扩散源穿过铟镓砷层而扩散至外延片之内部,将铟镓砷层保留能附合电极形状之一部分外以蚀刻除去,而在残留下来的铟镓砷层上形成所定形状之p侧电极者。图示简单说明:图1受光直径较大时,与以往的例子有关的受光元件概略断面图。图2受光直径较大时,与以往的例子有关的受光元件平面图。图3受光直径较大时,与本发明的实施例子有关的受光元件概略断面图。图4受光直径较大时,与本发明的实施例子有关的受光元件平面图。图5受光直径较大时,与以往的例子有关的受光元件概略断面图。图6受光直径较小时,与以往的例子有关的受光元件平面图。图7受光直径较小时,与本发明的实施例子有关的受光元件概略断面图。图8受光直径较大时,与本发明的实施例子有关的受光元件平面图。图9本发明使用了在n型铟磷基片上形成薄膜的外延片,与其实施例子有关的受光元件制造过程之断面图。图10本发明使用了在n型铟磷基片上形成薄膜的外延片,与其实施例子有关的受光元件以外的制造过程断面图。图11本发明使用了在半绝缘性铟磷基片上形成薄膜的外延片,与其实施例子有关的受光元件晶片断面图。图12本发明使用了在半绝缘性铟磷基片上形成薄膜的外延片,与其实施例子有关的受光元件之制造过程(1)-(5)的断面图。图13本发明使用了在半绝缘性铟磷基片上形成薄膜的外延片,与其实施例子有关的受光元件之制造过程(6)-(9)的断面图。图14本发明使用了在半绝缘性铟磷基片上形成薄膜的外延片,与其实施例子有关的受光元件之制造过程(10)-(12)
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