專利名稱：光檢測(cè)器和光檢測(cè)器的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是關(guān)于一種光檢測(cè)器和該光檢測(cè)器的制造方法。
背景技術(shù)：
作為光檢測(cè)器已知有光電二極管。在專利文獻(xiàn)1中公開了由p型
InAsPSb半導(dǎo)體層和n型InAs半導(dǎo)體層而形成pn接合的臺(tái)面型光電二 極管。
專利文獻(xiàn)l:日本特開平10-233523號(hào)公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容
然而，臺(tái)面型光電二極管中，pn接合部露出，故因吸濕等而引起 的特性的經(jīng)時(shí)變化較大，可靠性低。另外，pn接合部的露出還會(huì)導(dǎo)致 暗電流的增大。
因此，本發(fā)明的目的在于提供一種可提高可靠性且減小暗電流的 光檢測(cè)器。
本發(fā)明的光檢測(cè)器具備(a滯1導(dǎo)電型InAs基板；(b)第1導(dǎo)電型 InAs緩沖層，其形成于第1導(dǎo)電型InAs基板上；(c)第1導(dǎo)電型InAs 光吸收層，其形成于第l導(dǎo)電型InAs緩沖層上；(d)頂蓋層，其形成于 第1導(dǎo)電型InAs光吸收層上，且由包含As、 P及Sb中的至少兩者與 In的InAsxPySbLx.Y(X^0， Y〉0)而構(gòu)成；(e)第1無機(jī)絕緣膜，其形成 于頂蓋層上，且在堆積方向上具有開口部；(f)第2導(dǎo)電型雜質(zhì)半導(dǎo)體 層，其由第2導(dǎo)電型雜質(zhì)自第1無機(jī)絕緣膜的開口部擴(kuò)散而形成，并 且自頂蓋層一直到達(dá)第1導(dǎo)電型InAs光吸收層的上層為止；以及(g) 第2無機(jī)絕緣膜，其形成于第1無機(jī)絕緣膜上及第2導(dǎo)電型雜質(zhì)半導(dǎo) 體層上。
本發(fā)明的光檢測(cè)器的制造方法包括以下工序(l)第1堆積工序， 在第1導(dǎo)電型InAs基板上，依次堆積第1導(dǎo)電型InAs緩沖層、第1
5導(dǎo)電型InAs光吸收層、由包含As、 P及Sb中的至少兩者與In的 InAsxPySb,—x.y(X^0， Y〉0)所構(gòu)成的頂蓋層、以及第1無機(jī)絕緣膜； (2)開口部形成工序，在第1無機(jī)絕緣膜上沿堆積方向形成開口部；(3)
擴(kuò)散工序，使用第1無機(jī)絕緣膜的開口部，使第2導(dǎo)電型雜質(zhì)自頂蓋 層一直擴(kuò)散到第1導(dǎo)電型InAs光吸收層的上層為止，以形成第2導(dǎo)電 型雜質(zhì)半導(dǎo)體層；以及(4)第2堆積工序，在第1無機(jī)絕緣膜上及第2 導(dǎo)電型雜質(zhì)半導(dǎo)體層上堆積第2無機(jī)絕緣膜。
根據(jù)該光檢測(cè)器，使用第1無機(jī)絕緣膜的開口部使第2導(dǎo)電型雜 質(zhì)擴(kuò)散以形成第2導(dǎo)電型雜質(zhì)半導(dǎo)體層，并且在該第2導(dǎo)電型雜質(zhì)半 導(dǎo)體層及第1無機(jī)絕緣膜上形成第2無機(jī)絕緣膜，故由第2導(dǎo)電型雜 質(zhì)半導(dǎo)體層和第1導(dǎo)電型InAs光吸收層所形成的pn接合部被由耐濕 性優(yōu)異的無機(jī)絕緣膜而覆蓋。因此，可提高可靠性，并且可減小暗電 流。另外，除包含受光區(qū)域的第2導(dǎo)電型雜質(zhì)半導(dǎo)體層之外，被第1 無機(jī)絕緣膜及第2無機(jī)絕緣膜覆蓋雙層，故可進(jìn)一步減小暗電流。
此處，InAs與InAsxPYSb,.x.y的晶格匹配度高。因此，根據(jù)該光檢 測(cè)器，可提高光吸收層與頂蓋層的晶格匹配度，且可減少結(jié)晶變形。 進(jìn)而，根據(jù)該光檢測(cè)器，第2導(dǎo)電型雜質(zhì)半導(dǎo)體層自頂蓋層一直到達(dá) 第1導(dǎo)電型InAs光吸收層的上層為止，故可充分確保相對(duì)于被檢測(cè)光 的波長(zhǎng)的吸收波長(zhǎng)。其結(jié)果可提高相對(duì)于被檢測(cè)光的波長(zhǎng)的受光靈敏 度。
本發(fā)明的光檢測(cè)器具備(a)第1導(dǎo)電型InAs基板；(b揮1導(dǎo)電型 InAs緩沖層，其形成于第1導(dǎo)電型InAs基板上；(c)第1導(dǎo)電型InAs 光吸收層，其形成于第1導(dǎo)電型InAs緩沖層上；(d)頂蓋層，其形成于 第1導(dǎo)電型InAs光吸收層上，且由包含As、 P及Sb中的至少兩者與 In的InAsxPySbLx.y(X^0， Y〉0)而構(gòu)成；(e)第1無機(jī)絕緣膜，其形成 于頂蓋層上；(f)第2導(dǎo)電型雜質(zhì)半導(dǎo)體層，其由第2導(dǎo)電型雜質(zhì)經(jīng)由 第1無機(jī)絕緣膜進(jìn)行離子注入而形成，并且自頂蓋層一直到達(dá)第1導(dǎo) 電型InAs光吸收層的上層為止；以及(g)第2無機(jī)絕緣膜，其形成于第 1無機(jī)絕緣膜上。
本發(fā)明的光檢測(cè)器的制造方法包括以下工序(l)第1堆積工序， 在第1導(dǎo)電型InAs基板上，依次堆積第1導(dǎo)電型InAs緩沖層、第1導(dǎo)電型InAs光吸收層、由包含As、 P及Sb中的至少兩者與In的 InAsxPYSbbx.y(X^0， Y〉0)所構(gòu)成的頂蓋層、以及第1無機(jī)絕緣膜； (2)離子注入工序，將第2導(dǎo)電型雜質(zhì)經(jīng)由第1無機(jī)絕緣膜自頂蓋層直 至第1導(dǎo)電型InAs光吸收層的上層為止進(jìn)行離子注入，以形成第2導(dǎo) 電型雜質(zhì)半導(dǎo)體層；以及(3)第2堆積工序，在第l無機(jī)絕緣膜上堆積 第2無機(jī)絕緣膜。
根據(jù)該光檢測(cè)器，將第2導(dǎo)電型雜質(zhì)經(jīng)由第1無機(jī)絕緣膜進(jìn)行離 子注入以形成第2導(dǎo)電型雜質(zhì)半導(dǎo)體層，并且在第1無機(jī)絕緣膜上形 成第2無機(jī)絕緣膜，故由第2導(dǎo)電型雜質(zhì)半導(dǎo)體層和第1導(dǎo)電型InAs 光吸收層所形成的pn接合部被耐濕性優(yōu)異的無機(jī)絕緣膜覆蓋雙層。因 此，可提高可靠性，并且可減小暗電流。
如上所述，由于InAs與InAsxPySbbx.y的晶格匹配度高，故該光 檢測(cè)器也可提高光吸收層與頂蓋層的晶格匹配度，且可減少結(jié)晶變形。 進(jìn)而，由于第2導(dǎo)電型雜質(zhì)半導(dǎo)體層自頂蓋層一直到達(dá)第1導(dǎo)電型InAs 光吸收層的上層為止，因此該光檢測(cè)器也可充分確保相對(duì)于被檢測(cè)光 的波長(zhǎng)的吸收波長(zhǎng)，故可提高相對(duì)于被檢測(cè)光的波長(zhǎng)的受光靈敏度。
上述頂蓋層的厚度優(yōu)選為0.8 pm以上且1.4 pm以下。本申請(qǐng)發(fā)明 者根據(jù)實(shí)驗(yàn)的分析結(jié)果發(fā)現(xiàn)，頂蓋層越厚則暗電流越小。該光檢測(cè)器 中，由于頂蓋層的厚度為0.8(^m以上，故可進(jìn)一步減小暗電流。另外， 由于頂蓋層的厚度為1.4 pm以下，故可抑制在頂蓋層中摻雜第2導(dǎo)電 型雜質(zhì)而形成的第2導(dǎo)電型雜質(zhì)半導(dǎo)體層中的光吸收的增加，并且可 抑制第2導(dǎo)電型雜質(zhì)半導(dǎo)體層的擴(kuò)散時(shí)間或離子注入時(shí)間的增大，即，
可抑制光檢測(cè)器制造時(shí)間的增大。
另外，上述第2導(dǎo)電型雜質(zhì)半導(dǎo)體層的受光區(qū)域的厚度優(yōu)選為， 較頂蓋層的厚度薄。由此，可使第2導(dǎo)電型雜質(zhì)半導(dǎo)體層的受光區(qū)域 的厚度變薄，而頂蓋層的厚度不會(huì)變薄，故可減少第2導(dǎo)電型雜質(zhì)半 導(dǎo)體層對(duì)光的吸收，而不會(huì)增加暗電流。
另外，優(yōu)選為，上述頂蓋層含有第1導(dǎo)電型雜質(zhì)，并且頂蓋層中 至少下層的一部分的第1導(dǎo)電型雜質(zhì)的濃度分布傾斜，即，自第1導(dǎo) 電型InAs光吸收層向頂蓋層濃度變高。根據(jù)該構(gòu)成，頂蓋層中至少下 層的一部分的第1導(dǎo)電型雜質(zhì)的濃度會(huì)連續(xù)或階段性地增加，故能帶隙自光吸收層向頂蓋層連續(xù)或階段性地變高。因此，可使載流子順利 地移動(dòng)，以進(jìn)行高速動(dòng)作。
根據(jù)本發(fā)明可提高光檢測(cè)器的可靠性且可減小暗電流。


圖1是表示本發(fā)明第1實(shí)施方式的光檢測(cè)器的圖。
圖2是相對(duì)于頂蓋層的厚度的暗電流的測(cè)量結(jié)果。 圖3是表示圖1所示的光檢測(cè)器的制造工序的剖面圖。 圖4是表示本發(fā)明第2實(shí)施方式的光檢測(cè)器的剖面圖。 圖5是表示圖4所示的光檢測(cè)器的制造工序的剖面圖。 圖6是表示本發(fā)明第3實(shí)施方式的光檢測(cè)器的剖面圖。 圖7是表示本發(fā)明第4實(shí)施方式的光檢測(cè)器的剖面圖。
符號(hào)說明
1， 1A， 1B， 1C 光檢測(cè)器
12n型InAs基板
14n型InAs緩沖層
16 n型InAs光吸收層
18， 18A n型InAsxPYSbLxw頂蓋層
20， 20A 第1無機(jī)絕緣膜
20h開口部
22， 22A 第2無機(jī)絕緣膜
24， 24A， 24B p型雜質(zhì)半導(dǎo)體層
24m受光區(qū)域
26， 26A， 28 配線電極
具體實(shí)施例方式
以下，參照附圖來詳細(xì)說明本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式。并且，對(duì)于 各附圖中相同或相當(dāng)?shù)牟糠指揭韵嗤?hào)。 [第1實(shí)施方式]
圖1是表示本發(fā)明第1實(shí)施方式的光檢測(cè)器。圖l(a)中顯示有從受
8光面?zhèn)扔^察的光檢測(cè)器，圖l(b)中顯示有沿圖l(a)中I-I線的剖面圖。
圖1所示的光檢測(cè)器1是平面型光電二極管。光檢測(cè)器1中，在n 型(第1導(dǎo)電型)InAs基板12上，依次堆積有n型InAs緩沖層14、 n 型lnAs光吸收層16、 n型InAsxPySbLx.Y頂蓋層18(X^0， Y>0)、以 及第1無機(jī)絕緣膜20和第2無機(jī)絕緣膜22。
在自受光面?zhèn)扔^察的第1無機(jī)絕緣膜20的中央部，形成有在堆積 方向上開口的大致圓形的開口部20h， p型(第2導(dǎo)電型)雜質(zhì)自該開口 部20h擴(kuò)散而形成p型雜質(zhì)半導(dǎo)體層24。 p型雜質(zhì)半導(dǎo)體層24的深度 是自頂蓋層18 —直到達(dá)光吸收層16的上層為止。作為p型雜質(zhì)，例 如可使用Zn或Cd等。以此，在p型雜質(zhì)半導(dǎo)體層24與n型光吸收層 16的邊界上形成pn接合。
光吸收層16的雜質(zhì)濃度與p型雜質(zhì)半導(dǎo)體層24的雜質(zhì)濃度相比 為低濃度。由此，產(chǎn)生于pn接合部附近的耗盡層(depletion layer)易 向光吸收層16側(cè)擴(kuò)展，使該耗盡層的厚度變厚，因此受光靈敏度提高。 為改善該光吸收層16的結(jié)晶性而設(shè)置緩沖層14及頂蓋層18，使光吸 收層16夾在緩沖層14及頂蓋層18之間。
頂蓋層18由包含In及除此以外的As、 P及Sb中的至少P與Sb 的InAsxPYSbi.x.Y而構(gòu)成。此處，X為As的組成比率。如下所述，由 于制造方法而使X為零以上。InAsxPySb,.x.Y可與InAs以高晶格匹配 度進(jìn)行晶格匹配。本實(shí)施方式中，以使頂蓋層18與光吸收層16的晶 格匹配度為±0.1%以內(nèi)的方式，來調(diào)整As、 P及Sb的組成比。另外， 頂蓋層18的厚度優(yōu)選為0.8 pm以上且1.4 pm以下，更優(yōu)選為1.0 pm 以上且1.4pm以下。
圖2是相對(duì)于頂蓋層的厚度的暗電流的測(cè)量結(jié)果。根據(jù)圖2可知， 若使頂蓋層18變厚，則暗電流從厚度為0.7 pm時(shí)開始下降，在厚度為 1.0 pm時(shí)暗電流降低至毫微安級(jí)。如上所述，若頂蓋層18的厚度為0.8 pm以上，則可減小暗電流。若頂蓋層18的厚度為1.0 pm以上，則可 進(jìn)一步減小暗電流。
另外，若頂蓋層18的厚度為1.4pm以下，則可抑制p型雜質(zhì)向頂 蓋層18中擴(kuò)散而形成的p型雜質(zhì)半導(dǎo)體層24中的光吸收的增加，并 且可抑制p型雜質(zhì)半導(dǎo)體層24的擴(kuò)散時(shí)間的增大，即可抑制光檢測(cè)器1的制造時(shí)間的增大。
返回至圖1 ，作為第1無機(jī)絕緣膜20及第2無機(jī)絕緣膜22的材料，
例如可使用Si;N4及Si()2等。這些無機(jī)絕緣膜的耐濕性優(yōu)異。
第2無機(jī)絕緣膜22設(shè)置于p型雜質(zhì)半導(dǎo)體層24上及第1無機(jī)絕 緣膜20上。第2無機(jī)絕緣膜22作為pn接合部形成時(shí)所使用的開口部 20h的保護(hù)膜及入射至受光區(qū)域24m的被檢測(cè)光的防反射膜而發(fā)揮其 功能。
在該第2無機(jī)絕緣膜22上，在堆積方向上設(shè)置有環(huán)狀開口部，并 且在該開口部上依次設(shè)置有環(huán)狀接觸層(未圖示)和環(huán)狀的配線電極26。 開口部的直徑小于第1無機(jī)絕緣膜20的開口部20h的直徑，故配線電 極26經(jīng)由接觸層而電連接于p型雜質(zhì)半導(dǎo)體層24。作為接觸層的材料 例如可使用AuZn或Ti/Pt/Au等歐姆特性較高的材料，作為配線電極 26的材料例如可使用Ti/Pt/Au、 Ti/Pt/AuZn、 Ti/Au或者Cr/Au等。
另外，在基板12的下側(cè)設(shè)置有配線電極28。例如可使用 AuGe/Ni/Au作為配線電極28的材料。
其次，對(duì)光檢測(cè)器1的制造方法進(jìn)行說明。圖3是表示光檢測(cè)器 的制造工序的剖面圖。
(第1堆積工序)
首先，在n型InAs基板112(12)上形成半導(dǎo)體層的堆積構(gòu)造。如圖 3(a)所示，在n型InAs基板112上，依次形成n型InAs緩沖層114(14)、 n型InAs光吸收層116(16)以及n型InAsxPYSb，.x.Y頂蓋層118(18)。這 些半導(dǎo)體層例如使用有機(jī)金屬氣相外延生長(zhǎng)法(OrganoMetallic V叩or Phase Epitaxy: OMVPE)、液相外延生長(zhǎng)法(Liquid PhaseEpitaxy: LPE) 或者分子線外延生長(zhǎng)法(Molecular Beam Epitaxy: MBE)而成長(zhǎng)。以 下例示有機(jī)金屬氣相外延生長(zhǎng)法。
首先，向結(jié)晶成長(zhǎng)爐內(nèi)供給含有In的III族材料氣體及含有As的 V族材料氣體，由此而依次形成n型InAs緩沖層114、 n型InAs光吸 收層116。接著，停止供給含有As的V族材料氣體，并且開始供給含 有P及Sb的V族材料氣體，形成n型InAsxPYSb,.x—Y頂蓋層(X^0， Y >0)118。如此，在形成頂蓋層118時(shí)，停止供給含有As的V族材料 氣體。然而，結(jié)晶成長(zhǎng)爐內(nèi)殘留有As，故所形成的頂蓋層118中的As的組成比率X為零以上。另外，也可繼續(xù)供給含有AS的V族材料氣 體。
其后，在頂蓋層118上形成第1無機(jī)絕緣膜120(20)作為保護(hù)膜。 第1無機(jī)絕緣膜120使用化學(xué)氣相成長(zhǎng)法(Chemical Vapor Deposition : CVD)而成長(zhǎng)。
(開口部形成工序)
隨后，如圖3(b)所示，使用光刻技術(shù)，以蝕刻而去除第1無機(jī)絕 緣膜120的中央部，并在堆積方向上形成大致圓形的開口部120h (20h)。 (擴(kuò)散工序)
其后，如圖3(c)所示，向結(jié)晶成長(zhǎng)爐內(nèi)供給含有作為p型雜質(zhì)的 Zn或Cd的材料氣體，并使用第l無機(jī)絕緣膜120的開口部120h，使 p型雜質(zhì)從頂蓋層118熱擴(kuò)散至光吸收層116的上層為止，以形成p 型雜質(zhì)半導(dǎo)體層124 (24)。
(第2堆積工序)
繼而，在第1無機(jī)絕緣膜120上及p型雜質(zhì)半導(dǎo)體層124上形成 第2無機(jī)絕緣膜122 (22)。第2無機(jī)絕緣膜122使用化學(xué)氣相成長(zhǎng)法而 成長(zhǎng)。
(電極形成工序)
隨后，如圖3(d)所示，使用光刻技術(shù)，以蝕刻而環(huán)狀地去除第2 無機(jī)絕緣膜122的中央部，并在堆積方向上形成環(huán)狀的開口部122h。 其后，如圖3(e)所示，在該開口部122h依次形成環(huán)狀的接觸層和環(huán)狀 的配線電極126 (26)。其次，將基板112的底面削至特定厚度為止后， 形成配線電極128 (28)。
如上所述，根據(jù)第1實(shí)施方式的光檢測(cè)器1，由p型雜質(zhì)半導(dǎo)體層 24和n型光吸收層16所形成的pn接合部，被耐濕性優(yōu)異的無機(jī)絕緣 膜覆蓋。因此，可提高可靠性，并且可減小暗電流。進(jìn)而，除包含受 光區(qū)域24m的p型雜質(zhì)半導(dǎo)體層24以外，被第1無機(jī)絕緣膜20及第 2無機(jī)絕緣膜22而覆蓋雙層，故可進(jìn)一步減小暗電流。
另外，根據(jù)第1實(shí)施方式的光檢測(cè)器l，頂蓋層18的厚度為0.8 )am 以上且1.4 (am以下，故不會(huì)使p型雜質(zhì)向頂蓋層18擴(kuò)散而形成的p 型雜質(zhì)半導(dǎo)體層24中的光吸收有較大增加，且不會(huì)使p型雜質(zhì)半導(dǎo)體層24的擴(kuò)散時(shí)間即光檢測(cè)器1的制造時(shí)間有較大增加，并在此前提下 可減小暗電流。
另夕卜，根據(jù)第l實(shí)施方式的光檢測(cè)器l，光吸收層16和頂蓋層18 分別由晶格匹配度較高的InAs和InAsxPYSb,.x.Y而構(gòu)成，故可提高光 吸收層16與頂蓋層18的晶格匹配度，且可減少結(jié)晶變形。
另外，根據(jù)第1實(shí)施方式的光檢測(cè)器1， p型雜質(zhì)半導(dǎo)體層24自 頂蓋層18 —直到達(dá)n型光吸收層16的上層為止，故可充分確保相對(duì) 于被檢測(cè)光(例如，紅外線區(qū)域的光)的波長(zhǎng)的吸收波長(zhǎng)。其結(jié)果可提高 相對(duì)于被檢測(cè)光的波長(zhǎng)的受光靈敏度。
圖4是表示本發(fā)明第2實(shí)施方式的光檢測(cè)器的剖面圖。圖4所示 的光檢測(cè)器1A具備第1無機(jī)絕緣膜20A、第2無機(jī)絕緣膜22A、 p型 雜質(zhì)半導(dǎo)體層24A及配線電極26A,并以此分別取代光檢測(cè)器1中的 第1無機(jī)絕緣膜20、第2無機(jī)絕緣膜22、 p型雜質(zhì)半導(dǎo)體層24及配線 電極26，這一構(gòu)成就是與第1實(shí)施方式的不同之處。光檢測(cè)器1A的 其他構(gòu)成與第1實(shí)施方式相同。
第1無機(jī)絕緣膜20A形成于頂蓋層18上。第1無機(jī)絕緣膜20A 使用與上述第1無機(jī)絕緣膜20相同的材料。
自受光面?zhèn)扔^察的頂蓋層18的中央部及光吸收層16的上層的中 央部，形成有p型雜質(zhì)半導(dǎo)體層24A。 p型雜質(zhì)半導(dǎo)體層24A是通過 將p型雜質(zhì)經(jīng)由第1無機(jī)絕緣膜20A進(jìn)行離子注入而形成。p型雜質(zhì) 半導(dǎo)體層24A的深度自頂蓋層18 —直到達(dá)光吸收層16的上層為止。 該p型雜質(zhì)與上述p型雜質(zhì)半導(dǎo)體層24的p型雜質(zhì)相同。由此，在p 型雜質(zhì)半導(dǎo)體層24A與n型光吸收層16的邊界上形成pn接合。
第2無機(jī)絕緣膜22A形成于第1無機(jī)絕緣膜20A上。第2無機(jī)絕 緣膜22A使用與上述第2無機(jī)絕緣膜22相同的材料。第1無機(jī)絕緣膜 20A及第2無機(jī)絕緣膜22A作為半導(dǎo)體層的保護(hù)膜及入射光的防反射 膜而發(fā)揮其功能。
在這些第1無機(jī)絕緣膜20A及第2無機(jī)絕緣膜22A的中央部，設(shè) 置有環(huán)狀的開口部，并且在該開口部上依次形成有接觸層(未圖示)與配 線電極26A。環(huán)狀開口部的直徑小于p型雜質(zhì)半導(dǎo)體層24A的直徑，故配線電極26A經(jīng)由接觸層而電連接于p型雜質(zhì)半導(dǎo)體層24A。接觸 層及配線電極26A分別使用與上述接觸層及配線電極26相同的材料。
其次，對(duì)光檢測(cè)器1A的制造方法進(jìn)行說明。圖5是表示光檢測(cè)器 的制造工序的剖面圖。
(第1堆積工序)
首先，如圖5(a)所示，與第1實(shí)施方式相同，在n型InAs基板112 (12)上依次形成n型InAs緩沖層114 (14)、n型InAs光吸收層116(16)、 n型InAsxPySbLx.y頂蓋層U8(18)(X^0， Y〉0)以及第1無機(jī)絕緣膜 120A (20A)。
(離子注入工序)
隨后，如圖5(b)所示，以由光刻技術(shù)而制作的抗蝕劑沐圖示)作為 掩模，將作為p型雜質(zhì)的Zn或Cd的離子從受光面?zhèn)茸⑷胫恋?無機(jī) 絕緣膜120A的中央部，由此，將p型雜質(zhì)經(jīng)由第1無機(jī)絕緣膜120A 自頂蓋層U8 —直注入至光吸收層116的上層為止，形成p型雜質(zhì)半 導(dǎo)體層124A (24A)。其后，去除用作掩模的抗蝕劑后進(jìn)行加熱，并實(shí) 施退火處理。由此，使所注入的p型雜質(zhì)活性化，并且使注入損害降 低。
(第2堆積工序)
隨后，如圖5(c)所示，與第1實(shí)施方式同樣，在第1無機(jī)絕緣膜 120A上形成第2無機(jī)絕緣膜122A (22A)。 (電極形成工序)
隨后，如圖5(d)所示，使用光刻技術(shù)，以蝕刻而去除第1無機(jī)絕 緣膜120A及第2無機(jī)絕緣膜122A的中央部，并且在堆積方向上形成 環(huán)狀的開口部122h。其后，如圖5(e)所示，在該開口部122h依次形成 環(huán)狀的接觸層和環(huán)狀的配線電極126A (26A)。之后，將基板112的底 面削至特定厚度為止后，形成配線電極128 (28)。
如上所述，根據(jù)第2實(shí)施方式的光檢測(cè)器1A，由p型雜質(zhì)半導(dǎo)體 層24A和n型光吸收層16而形成的pn接合部，被耐濕性優(yōu)異的無機(jī) 絕緣膜而覆蓋雙層。因此，可提高可靠性，并且可減小暗電流。
另外，第2實(shí)施方式的光檢測(cè)器1A中，頂蓋層18的厚度也是0.8 ^im以上且1.4pm以下，故不會(huì)使p型雜質(zhì)向頂蓋層18進(jìn)行離子注入
13而形成的p型雜質(zhì)半導(dǎo)體層24中的光吸收有較大增加，且不會(huì)使p型 雜質(zhì)半導(dǎo)體層24的離子注入時(shí)間即光檢測(cè)器1的制造時(shí)間有較大增 加，并且在此前提下可減小暗電流。
另外，第2實(shí)施方式的光檢測(cè)器1A中，光吸收層16和頂蓋層18 也分別由晶格匹配度較高的InAs和InAsxPYSb,.x.Y而構(gòu)成，故可提高 光吸收層16與頂蓋層18的晶格匹配度，且可減少結(jié)晶變形。
另外，第2實(shí)施方式的光檢測(cè)器1A中，p型雜質(zhì)半導(dǎo)體層24A也 是自頂蓋層18 —直到達(dá)n型光吸收層16的上層為止，故可充分確保 相對(duì)于被檢測(cè)光(例如，紅外線區(qū)域的光)的波長(zhǎng)的吸收波長(zhǎng)。其結(jié)果可 提高相對(duì)于被檢測(cè)光的波長(zhǎng)的受光靈敏度。
圖6是表示本發(fā)明第3實(shí)施方式的光檢測(cè)器的剖面圖。圖6所示 的光檢測(cè)器1B具備p型雜質(zhì)半導(dǎo)體層24B以取代光檢測(cè)器1中的p 型雜質(zhì)半導(dǎo)體層24，該構(gòu)成就是與第1實(shí)施方式的不同之處。光檢測(cè) 器1B的其他構(gòu)成與第1實(shí)施方式相同。
對(duì)p型雜質(zhì)半導(dǎo)體層24B削去p型雜質(zhì)半導(dǎo)體層24中包含受光區(qū) 域24m的區(qū)域的上層。由此，p型雜質(zhì)半導(dǎo)體層24B中的受光區(qū)域24m 的厚度較非受光區(qū)域24n的厚度及頂蓋層18的厚度薄。
第3實(shí)施方式的光檢測(cè)器1B也可獲得與第1實(shí)施方式的光檢測(cè)器 l相同的優(yōu)點(diǎn)。進(jìn)而，根據(jù)第3實(shí)施方式的光檢測(cè)器1B，不會(huì)使頂蓋 層18的厚度變薄，而可使p型雜質(zhì)半導(dǎo)體層24B中的受光區(qū)域24m 的厚度變薄，故不會(huì)增加暗電流，而可降低p型雜質(zhì)半導(dǎo)體層24B中 的光吸收。
圖7是表示本發(fā)明第4實(shí)施方式的光檢測(cè)器的剖面圖。圖7所示 的光檢測(cè)器1C具備頂蓋層18A以取代光檢測(cè)器1中的頂蓋層18，該 構(gòu)成就是與第1實(shí)施方式的不同之處。光檢測(cè)器1C的其他構(gòu)成與第1 實(shí)施方式相同。
頂蓋層18A與頂蓋層18同樣由InAsxP丫SbnY(X^O，Y〉0)構(gòu)成， 且以使頂蓋層18A與光吸收層16的晶格匹配度為±0.1%以內(nèi)的方式， 來調(diào)整As、 P及Sb的組成比。頂蓋層18A由上層18b和下層18c而構(gòu)成。上層18b的n型雜質(zhì)濃度與頂蓋層18相同。另一方面，下層18c 為分級(jí)層，其n型雜質(zhì)的濃度分布傾斜，自光吸收層16向頂蓋層的上 層18b濃度變高。
第4實(shí)施方式的光檢測(cè)器1C也可獲得與第1實(shí)施方式的光檢測(cè)器 1相同的優(yōu)點(diǎn)。進(jìn)而，根據(jù)第4實(shí)施方式的光檢測(cè)器1C，頂蓋層18A 中至少下層18c的一部分中的n型雜質(zhì)的濃度連續(xù)或階段性地增加， 故能帶隙自光吸收層16向頂蓋層的上層18b連續(xù)或階段性地變高。因 此，可使載流子順利地移動(dòng)，以進(jìn)行高速動(dòng)作。
另外，本發(fā)明并非限定于上述本實(shí)施方式，而是可進(jìn)行種種變形。 例如，在上述實(shí)施方式中，將第1導(dǎo)電型作為n型且將第2導(dǎo)電型作 為p型，但也可與此相反地將第1導(dǎo)電型作為p型且將第2導(dǎo)電型作 為n型。
另外，第l實(shí)施方式中，在制作p型雜質(zhì)半導(dǎo)體層時(shí)，向結(jié)晶成 長(zhǎng)爐內(nèi)供給含有作為p型雜質(zhì)的Zn或Cd的材料氣體，以使其擴(kuò)散， 但也可將Zn化合物與圖3(b)的基板裝入石英管中并進(jìn)行加熱以使其擴(kuò) 散。
另外，第3實(shí)施方式中，使第1實(shí)施方式的光檢測(cè)器中的p型雜 質(zhì)半導(dǎo)體層的受光區(qū)域薄膜化，但第2實(shí)施方式的光檢測(cè)器中也可同 樣地使p型雜質(zhì)半導(dǎo)體層的受光區(qū)域薄膜化。
另外，第4實(shí)施方式中，將第1實(shí)施方式的光檢測(cè)器中的頂蓋層 的下層作為分級(jí)層，但第2實(shí)施方式的光檢測(cè)器中也可同樣地將頂蓋 層的下層作為分級(jí)層。
權(quán)利要求
1. 一種光檢測(cè)器，其特征在于，具備第1導(dǎo)電型InAs基板；第1導(dǎo)電型InAs緩沖層，其形成于所述第1導(dǎo)電型InAs基板上；第1導(dǎo)電型InAs光吸收層，其形成于所述第1導(dǎo)電型InAs緩沖層上；頂蓋層，其形成于所述第1導(dǎo)電型InAs光吸收層上，且由包含As、P及Sb中的至少兩者和In的InAsXPYSb1-X-Y(X≧0，Y>0)構(gòu)成；第1無機(jī)絕緣膜，其形成于所述頂蓋層上，且在堆積方向上具有開口部；第2導(dǎo)電型雜質(zhì)半導(dǎo)體層，其由第2導(dǎo)電型雜質(zhì)自所述第1無機(jī)絕緣膜的開口部擴(kuò)散而形成，并且自所述頂蓋層到達(dá)至所述第1導(dǎo)電型InAs光吸收層的上層為止；以及第2無機(jī)絕緣膜，其形成于所述第1無機(jī)絕緣膜上及所述第2導(dǎo)電型雜質(zhì)半導(dǎo)體層上。
2. —種光檢測(cè)器，其特征在于，具備 第1導(dǎo)電型InAs基板；第1導(dǎo)電型InAs緩沖層，其形成于所述第1導(dǎo)電型InAs基板上； 第1導(dǎo)電型InAs光吸收層，其形成于所述第1導(dǎo)電型InAs緩沖 層上；頂蓋層，其形成于所述第1導(dǎo)電型InAs光吸收層上，且由包含 As、 P及Sb中的至少兩者和In的InAsxPySbnY(X^0， Y〉0)構(gòu)成； 第1無機(jī)絕緣膜，其形成于所述頂蓋層上；第2導(dǎo)電型雜質(zhì)半導(dǎo)體層，其由第2導(dǎo)電型雜質(zhì)經(jīng)由所述第1無 機(jī)絕緣膜進(jìn)行離子注入而形成，并且自所述頂蓋層到達(dá)至所述第1導(dǎo) 電型InAs光吸收層的上層為止；以及第2無機(jī)絕緣膜，其形成于所述第1無機(jī)絕緣膜上。
3. 如權(quán)利要求1或2所述的光檢測(cè)器，其特征在于，所述頂蓋層的厚度為0.8 pm以上且1.4 |am以下。
4. 如權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的光檢測(cè)器，其特征在于， 所述第2導(dǎo)電型雜質(zhì)半導(dǎo)體層的受光區(qū)域的厚度比所述頂蓋層的厚度薄。
5. 如權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的光檢測(cè)器，其特征在于， 所述頂蓋層含有第1導(dǎo)電型雜質(zhì)，所述頂蓋層中至少下層的一部分的所述第1導(dǎo)電型雜質(zhì)的濃度分 布是，以濃度自所述第1導(dǎo)電型InAs光吸收層向所述頂蓋層變高的方 式傾斜。
6. —種光檢測(cè)器的制造方法，其特征在于， 包括以下工序第1堆積工序，在第1導(dǎo)電型InAs基板上，依次堆積第1導(dǎo)電型 InAs緩沖層、第1導(dǎo)電型InAs光吸收層、由包含As、 P及Sb中的至 少兩者和In的InAsxPYSb,.x.Y(X^0， Y〉0)構(gòu)成的頂蓋層、以及第1 無機(jī)絕緣膜；開口部形成工序，在所述第1無機(jī)絕緣膜上沿堆積方向形成開口部；擴(kuò)散工序，使用所述第1無機(jī)絕緣膜的開口部，使第2導(dǎo)電型雜 質(zhì)自所述頂蓋層擴(kuò)散到所述第1導(dǎo)電型InAs光吸收層的上層為止，以 形成第2導(dǎo)電型雜質(zhì)半導(dǎo)體層；以及第2堆積工序，在所述第1無機(jī)絕緣膜上及所述第2導(dǎo)電型雜質(zhì) 半導(dǎo)體層上堆積第2無機(jī)絕緣膜。
7. —種光檢測(cè)器的制造方法，其特征在于， 包括以下工序第1堆積工序，在第1導(dǎo)電型InAs基板上，依次堆積第1導(dǎo)電型 InAs緩沖層、第1導(dǎo)電型InAs光吸收層、由包含As、 P及Sb中的至 少兩者和In的InAsxPYSbnY(X^0， YX))構(gòu)成的頂蓋層、以及第1無機(jī)絕緣膜；離子注入工序，將第2導(dǎo)電型雜質(zhì)經(jīng)由所述第1無機(jī)絕緣膜自所述頂蓋層至所述第1導(dǎo)電型InAs光吸收層的上層為止進(jìn)行離子注入， 以形成第2導(dǎo)電型雜質(zhì)半導(dǎo)體層；以及第2堆積工序，在所述第1無機(jī)絕緣膜上堆積第2無機(jī)絕緣膜。
全文摘要
本發(fā)明涉及光檢測(cè)器，本發(fā)明的一實(shí)施方式的光檢測(cè)器(1)具備n型InAs基板(12)；形成在n型InAs基板(12)上的n型InAs緩沖層(14)；形成在n型InAs緩沖層(14)上的n型InAs光吸收層(16)；形成在n型InAs光吸收層(16)上的InAs_XP_YSb_1-X-Y頂蓋層(18)(X≥0，Y＞0)；形成在頂蓋層(18)上且在堆積方向上具有開口部(20h)的第1無機(jī)絕緣膜(20)；由p型雜質(zhì)自第1無機(jī)絕緣膜(20)的開口部(20h)擴(kuò)散而形成的p型雜質(zhì)半導(dǎo)體層(24)，其自頂蓋層(18)到達(dá)n型InAs光吸收層(16)的上層為止；以及形成在第1無機(jī)絕緣膜(20)上及p型雜質(zhì)半導(dǎo)體層(24)上的第2無機(jī)絕緣膜(22)。
文檔編號(hào)H01L31/10GK101506998SQ20078003150
公開日2009年8月12日 申請(qǐng)日期2007年8月27日 優(yōu)先權(quán)日2006年8月29日
發(fā)明者橫井昭仁 申請(qǐng)人:浜松光子學(xué)株式會(huì)社