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JP2670525B2 - Light receiving element and manufacturing method thereof - Google Patents
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JP2670525B2 - Light receiving element and manufacturing method thereof - Google Patents

Light receiving element and manufacturing method thereof

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JP2670525B2
JP2670525B2 JP1323235A JP32323589A JP2670525B2 JP 2670525 B2 JP2670525 B2 JP 2670525B2 JP 1323235 A JP1323235 A JP 1323235A JP 32323589 A JP32323589 A JP 32323589A JP 2670525 B2 JP2670525 B2 JP 2670525B2
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layer
substrate
electrode
type gaas
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晋司 飯尾
文彦 小林
徹 桑原
陽一 関口
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光計測技術開発株式会社
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はIII−V族化合物半導体を用いた受光素子の
構造および製造方法に関する。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a structure and a manufacturing method of a light receiving element using a III-V group compound semiconductor.

〔概要〕〔Overview〕

本発明は、電極が基板の一方の側に配置される構造の
受光素子において、 電極を同一面内に配置することにより、 素子表面の凹凸を減らし、微細なパターンの素子を形
成できるようにするものである。
The present invention provides a light receiving element having a structure in which electrodes are arranged on one side of a substrate, and by arranging the electrodes in the same plane, it is possible to reduce irregularities on the element surface and to form an element having a fine pattern. It is a thing.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

従来から、高速応答が可能な短波長用受光素子とし
て、GaAs系半導体を用いたショットキーバリアフォトダ
イオードやPINフォトダイオードが開発されている。
Conventionally, Schottky barrier photodiodes and PIN photodiodes using GaAs-based semiconductors have been developed as light receiving elements for short wavelengths capable of high-speed response.

第7図は従来例ショットキーフォトダイオードの斜視
図を示し、第8図はC−C断面図を示す。
FIG. 7 is a perspective view of a conventional Schottky photodiode, and FIG. 8 is a sectional view taken along line CC.

このショットキーフォトダイオードは、半絶縁性GaAs
基板21上にn+形GaAs層22およびn-形GaAs層23を成長さ
せ、このn-形GaAs層23の上に半透明ショットキー電極24
を設け、この半透明ショットキー電極24が設けられた以
外の部分についてはn-形GaAs層23を除去し、そこにオー
ミック電極25を設けたものである。半透明ショットキー
電極24の表面には誘電体膜26が設けられる。
This Schottky photodiode is a semi-insulating GaAs
An n + -type GaAs layer 22 and an n -type GaAs layer 23 are grown on a substrate 21, and a semitransparent Schottky electrode 24 is formed on the n -type GaAs layer 23.
Is provided, and the n -type GaAs layer 23 is removed except for the portion where the semitransparent Schottky electrode 24 is provided, and the ohmic electrode 25 is provided there. A dielectric film 26 is provided on the surface of the semitransparent Schottky electrode 24.

この構造の受光素子の詳細については、ワング他、エ
レクトロニクス・レターズ、第19巻第14号、第554頁
(S.Y.Wang et al.,Electron.Lett.,19(14),554(198
3))に示されている。
For details of the light-receiving element having this structure, see Wang et al., Electronics Letters, Vol. 19, No. 14, p. 554 (SYWang et al., Electron. Lett., 19 (14), 554 (198
3)).

第9図は従来例PINフォトダイオードの断面図を示
す。
FIG. 9 shows a sectional view of a conventional PIN photodiode.

このPINフォトダイオードは、半絶縁性GaAs基板31上
にn+形GaAs層32、n形GaAs層33、イントリンシックGaAs
層34およびp形GaAs層35をエピタキシャル成長させ、こ
のp形GaAs層35上の一部の領域にオーミック電極36を設
け、このオーミック電極36が設けられた以外の部分につ
いてはn+形GaAs層32を露出させ、そこにオーミック電極
37を設けたものである。このPINフォトダイオードの周
囲は、絶縁分離のため、Hのイオン注入により高抵抗領
域38が形成される。
This PIN photodiode consists of a semi-insulating GaAs substrate 31, an n + type GaAs layer 32, an n type GaAs layer 33, and an intrinsic GaAs layer.
The layer 34 and the p-type GaAs layer 35 are epitaxially grown, the ohmic electrode 36 is provided in a partial region on the p-type GaAs layer 35, and the n + -type GaAs layer 32 is provided in the portion other than the ohmic electrode 36. Expose the ohmic electrode there
37 is provided. A high-resistance region 38 is formed around the PIN photodiode by H ion implantation for insulation separation.

この構造の受光素子の詳細については、レンス他、ア
プライド・フィジクス・レターズ、第2巻第15号、第19
1頁(Lenth.et al.,Appl.Phys.Lett.,2(15),191(198
5))に示されている。
For details of the light receiving element having this structure, see Lens et al., Applied Physics Letters, Vol. 2, No. 15, No. 19.
Page 1 (Lenth. Et al., Appl. Phys. Lett., 2 (15), 191 (198
5)).

〔発明が解決しようとする課題〕[Problems to be solved by the invention]

受光素子の高速応答性を向上させるためには、素子自
体の静電容量を極力小さくする必要がある。そのため上
述した従来例では、半絶縁性基板上に素子を形成してい
る。また、素子以外の電極(ワイヤボンディング用パッ
ドなど)は、その部分が静電容量をもたないように、表
面のGaAs成長層をエッチングにより剥離した後に形成し
ている。
In order to improve the high-speed response of the light receiving element, it is necessary to reduce the capacitance of the element itself as much as possible. Therefore, in the above-described conventional example, elements are formed on a semi-insulating substrate. Further, electrodes (wire bonding pads, etc.) other than the elements are formed after the GaAs growth layer on the surface is removed by etching so that the portions do not have electrostatic capacitance.

しかし、GaAs成長層をエッチングすることにより表面
に凹凸ができ、微細なパターンを有する素子を形成する
ことが困難である。
However, it is difficult to form an element having a fine pattern because the surface of the GaAs growth layer is etched to form irregularities.

本発明は、以上の課題を解決し、受光素子の周辺に凹
凸のない構造の受光素子を提供することを目的とする。
An object of the present invention is to solve the above problems and to provide a light receiving element having a structure in which there is no unevenness around the light receiving element.

〔課題を解決するための手段〕[Means for solving the problem]

本発明の第一の観点はショットキーフォトダイオード
であり、基板上に形成された第一の半導体層と、この第
一の半導体層上にこの層より低不純物濃度で形成された
第二の半導体層と、この第二の半導体層との間にショッ
トキー接合を形成するショットキー電極と、第一の半導
体層にオーミックに接続されたオーミック電極とを備え
た受光素子において、第二の半導体層にはオーミック電
極と第一の半導体層とを電気的に接続する高不純物濃度
領域が設けられ、オーミック電極はショットキー電極と
実質的に同一の平面内に形成されたことを特徴とする。
A first aspect of the present invention is a Schottky photodiode, which includes a first semiconductor layer formed on a substrate and a second semiconductor formed on the first semiconductor layer with a lower impurity concentration than this layer. Layer, a Schottky electrode forming a Schottky junction between the second semiconductor layer, and a light receiving element including an ohmic electrode ohmically connected to the first semiconductor layer. Is provided with a high impurity concentration region for electrically connecting the ohmic electrode and the first semiconductor layer, and the ohmic electrode is formed in substantially the same plane as the Schottky electrode.

基板として半絶縁性GaAs基板を用い、第一の半導体層
としてn+形GaAs層を用い、第二の半導体層としてn-形Ga
As層を用いることができる。
A semi-insulating GaAs substrate is used as the substrate, an n + -type GaAs layer is used as the first semiconductor layer, and an n -type Ga is used as the second semiconductor layer.
As layer can be used.

高不純物濃度領域のうちオーミック電極が設けられて
いない領域には、表面から基板に至る高抵抗領域を備え
ることが望ましい。
It is desirable to provide a high resistance region from the surface to the substrate in the region where the ohmic electrode is not provided in the high impurity concentration region.

このような受光素子を製造することが本発明の第二の
観点であり、半絶縁性GaAs基板上にn+形GaAsの第一の半
導体層とn-形GaAsの第二の半導体層とを成長させ、第二
の半導体層上にショットキー電極を形成する受光素子の
製造方法において、Siのイオン注入により第二の半導体
層から第一の半導体層に至る高不純物濃度領域を形成
し、Hのイオン注入により高不純物濃度領域から基板に
至る高抵抗領域を形成し、高不純物濃度領域に第一の半
導体層とオーミック接続されるオーミック電極を形成す
る。
It is a second aspect of the present invention to manufacture such a light receiving element, and an n + -type GaAs first semiconductor layer and an n -type GaAs second semiconductor layer are formed on a semi-insulating GaAs substrate. In the method for manufacturing a light receiving element in which a Schottky electrode is formed on the second semiconductor layer by growing, a high impurity concentration region from the second semiconductor layer to the first semiconductor layer is formed by ion implantation of Si. Forming a high resistance region from the high impurity concentration region to the substrate, and forming an ohmic electrode ohmic-connected to the first semiconductor layer in the high impurity concentration region.

本発明の第三の観点はPINフォトダイオードであり、
基板上に形成されたpまたはn形の第一の半導体層と、
この第一の半導体層の上に形成された実質的にイントリ
ンシックな第二の半導体層と、この第二の半導体層の上
に第一の半導体層と逆の導電型で形成された第三の半導
体層と、第一の半導体層と第三の半導体層とにそれぞれ
接続された第一の電極および第二の電極とを備え、第三
の半導体層は第二の半導体層に不純物を拡散して得られ
た層であり、第二の半導体層には第一の半導体層と同じ
導電型で第二の半導体層の表面から第一の半導体層に至
る高不純物濃度領域が設けられ、第一の電極と第二の電
極とは実質的に同一の平面内に形成された受光素子にお
いて、高不純物濃度領域のうちオーミック電極が設けら
れていない領域に、表面から基板に至る高抵抗領域を備
えたことを特徴とする。
A third aspect of the present invention is a PIN photodiode,
A p- or n-type first semiconductor layer formed on the substrate;
A substantially intrinsic second semiconductor layer formed on the first semiconductor layer and a third semiconductor layer formed on the second semiconductor layer with a conductivity type opposite to that of the first semiconductor layer. And a first electrode and a second electrode respectively connected to the first semiconductor layer and the third semiconductor layer, and the third semiconductor layer diffuses impurities into the second semiconductor layer. The second semiconductor layer is provided with a high impurity concentration region having the same conductivity type as the first semiconductor layer and extending from the surface of the second semiconductor layer to the first semiconductor layer. In the light receiving element in which the first electrode and the second electrode are formed in substantially the same plane, a high resistance region from the surface to the substrate is formed in the region where the ohmic electrode is not provided in the high impurity concentration region. It is characterized by having.

基板として半絶縁性GaAs基板を用い、第一の半導体層
としてn+形GaAs層を用い、第二の半導体層としてn-形Ga
As層を用い、第三の半導体層としてp+形GaAs層を用いる
ことができる。
A semi-insulating GaAs substrate is used as the substrate, an n + -type GaAs layer is used as the first semiconductor layer, and an n -type Ga is used as the second semiconductor layer.
An As layer can be used, and ap + -type GaAs layer can be used as the third semiconductor layer.

本発明の第四の観点はこのPINフォトダイオードの製
造方法であり、半絶縁性GaAs基板上にn+形GaAsの第一の
半導体層とn-形GaAsの第二の半導体層とを成長させ、第
二の半導体層の表面にp+形GaAsの第三の半導体層を形成
し、この第三の半導体層上にp側オーミック電極を形成
する受光素子の製造方法において、Siのイオン注入によ
り第二の半導体層から第一の半導体層に至る高不純物濃
度領域を形成し、Hのイオン注入により高不純物濃度領
域から基板に至る高抵抗領域を形成し、高不純物濃度領
域に第一の半導体層とオーミック接続されるn側オーミ
ック電極を形成し、第三の半導体層を形成するときに
は、第二の半導体層にZnイオンを注入することを特徴と
する。
A fourth aspect of the present invention is a method for manufacturing this PIN photodiode, comprising growing a first semiconductor layer of n + -type GaAs and a second semiconductor layer of n --type GaAs on a semi-insulating GaAs substrate. A third semiconductor layer of p + -type GaAs is formed on the surface of the second semiconductor layer, and a p-side ohmic electrode is formed on the third semiconductor layer. Forming a high impurity concentration region from the second semiconductor layer to the first semiconductor layer, forming a high resistance region from the high impurity concentration region to the substrate by H ion implantation, and forming the first semiconductor in the high impurity concentration region; When the n-side ohmic electrode ohmic-connected to the layer is formed and the third semiconductor layer is formed, Zn ions are implanted into the second semiconductor layer.

本明細書において「上」とは、基板からのエピタキシ
ャル成長の方向をいう。また、「イントリンシック」と
は、実質的に真性半導体として取り扱うことができる程
度に不純物濃度が低いことをいう。
In this specification, “up” refers to the direction of epitaxial growth from a substrate. Further, "intrinsic" means that the impurity concentration is low enough to be handled as an intrinsic semiconductor.

〔作用〕[Action]

低不純物濃度の半導体層にSi、Zn、Hなどをイオン注
入して、それぞれn+層、p+層および高抵抗層を形成す
る。これにより、表面を平坦に保ちながら受光素子を製
造できる。受光素子の周辺に凹凸ができないため、微細
素子の製造が容易になり、受光素子の静電容量を小さく
することができる。また、高抵抗層を形成することによ
り、素子を絶縁分離するとともに、静電容量を小さくす
ることができる。
Si, Zn, H, etc. are ion-implanted into the semiconductor layer having a low impurity concentration to form an n + layer, a p + layer and a high resistance layer, respectively. Thereby, the light receiving element can be manufactured while keeping the surface flat. Since no irregularities can be formed around the light receiving element, it becomes easy to manufacture a fine element and the capacitance of the light receiving element can be reduced. Further, by forming the high resistance layer, the element can be insulated and separated, and the capacitance can be reduced.

〔実施例〕〔Example〕

第1図は本発明第一実施例受光素子の断面図を示し、
第2図は斜視図を示す。第1図は第2図のA−Aに沿っ
た断面図である。
FIG. 1 is a sectional view of a light receiving element according to the first embodiment of the present invention,
FIG. 2 shows a perspective view. FIG. 1 is a sectional view taken along line AA of FIG.

この実施例は、本発明をショットキーフォトダイオー
ドに実施したものであり、基板として半絶縁性GaAs基板
1を用い、この基板上に形成された第一の半導体層とし
てn+形GaAs層2を備え、このn+形GaAs層2の上にこの層
より低不純物濃度で形成された第二の半導体層としてn-
形GaAs層3を備え、このn-形GaAs層3との間にショット
キー接合を形成するショットキー電極4と、n+形GaAs層
2にオーミックに接続されたオーミック電極5とを備え
る。
In this embodiment, the present invention is applied to a Schottky photodiode. A semi-insulating GaAs substrate 1 is used as a substrate, and an n + -type GaAs layer 2 is formed as a first semiconductor layer formed on the substrate. As a second semiconductor layer formed on the n + type GaAs layer 2 with a lower impurity concentration than this layer, n
A Schottky electrode 4 forming a Schottky junction with the n -type GaAs layer 3; and an ohmic electrode 5 ohmically connected to the n + -type GaAs layer 2.

ここで本実施例の特徴とするところは、n-形GaAs層3
にはオーミック電極5とn+形GaAs層2とを電気的に接続
する高不純物濃度領域6が設けられ、オーミック電極5
がショットキー電極4と実質的に同一の面内に形成され
たことにある。さらに、高不純物濃度領域6のうちオー
ミック電極が設けられていない領域には、表面から半絶
縁性GaAs基板1に至る高抵抗領域7を備える。
Here, the feature of this embodiment is that the n -type GaAs layer 3
Is provided with a high impurity concentration region 6 for electrically connecting the ohmic electrode 5 and the n + -type GaAs layer 2 to each other.
Are formed in substantially the same plane as the Schottky electrode 4. Further, a high resistance region 7 extending from the surface to the semi-insulating GaAs substrate 1 is provided in the region where the ohmic electrode is not provided in the high impurity concentration region 6.

ショットキー電極4を透過した入射光は、n-形GaAs層
3で吸収される。このとき、ショットキー接合により形
成された空乏層付近で発生した電子と正孔とが、電界に
よって分解され、それぞれ逆方向にドリフトし、オーミ
ック電極5とショットキー電極4とにより光電流として
取り出される。
Incident light transmitted through the Schottky electrode 4, n - is absorbed in the form GaAs layer 3. At this time, the electrons and holes generated near the depletion layer formed by the Schottky junction are decomposed by the electric field and drift in the opposite directions, and are taken out as a photocurrent by the ohmic electrode 5 and the Schottky electrode 4. .

ここで、ショットキーフォトダイオードの動作の高速
性を向上させるには、素子自身のもつ静電容量をできる
だけ小さくすればよい。この静電容量は主に二つの原因
によって生じる。第一はショットキー接合により形成さ
れる空乏層を誘電体としたコンデンサの静電容量であ
り、第二は電極パッドなどの容量である 空乏層による静電容量を小さくするためには、空乏層
を厚くするか、接合の面積を小さくすればよい。しか
し、空乏層の厚さについては、電子と正孔との走行時間
によりその最大値が制限される。このため、静電容量を
小さくするには、素子の接合面積を小さくする必要があ
り、微細化技術が要求される。例えば遮断周波数30GHz
を越えるような素子の構造プロセスでは、パターニング
のアラインメント・マージンが約1μmとなる。
Here, in order to improve the operation speed of the Schottky photodiode, the capacitance of the device itself should be made as small as possible. This capacitance is caused mainly by two causes. The first is the capacitance of the capacitor using the depletion layer formed by the Schottky junction as a dielectric, and the second is the capacitance of the electrode pad and the like. Is thickened or the bonding area is reduced. However, the maximum value of the thickness of the depletion layer is limited by the traveling time of electrons and holes. Therefore, in order to reduce the electrostatic capacitance, it is necessary to reduce the junction area of the element, and miniaturization technology is required. For example, cutoff frequency 30GHz
In the structure process of the device exceeding 0.1 μm, the patterning alignment margin becomes about 1 μm.

本発明の受光素子では、パターニング表面は製造プロ
セスの最後までほとんど平坦である。このため、従来例
で示したような段差のある素子と比べ、微細なパターニ
ングが可能となる。
In the light receiving device of the present invention, the patterning surface is almost flat until the end of the manufacturing process. Therefore, finer patterning is possible as compared with an element having a step as shown in the conventional example.

また、電極パッドなどの容量については、受光部分や
オーミック電極部分以外をH注入によって高抵抗化して
いるため、非常に小さくなる。
In addition, the capacitance of the electrode pad and the like is extremely small because the resistance is increased by H injection in portions other than the light receiving portion and the ohmic electrode portion.

第3図はこの実施例素子の製造方法を示す。 FIG. 3 shows a method of manufacturing the device of this embodiment.

まず、第3図(a)に示すように、半絶縁性GaAs基板
1に、キャリア濃度約3×1018cm-3のn+形GaAs層2と、
キャリア濃度約5×1015cm-3のn-形GaAs層3とをエピタ
キシャル成長させる。
First, as shown in FIG. 3 (a), an n + -type GaAs layer 2 having a carrier concentration of about 3 × 10 18 cm −3 is formed on a semi-insulating GaAs substrate 1.
An n -type GaAs layer 3 having a carrier concentration of about 5 × 10 15 cm −3 is epitaxially grown.

次に、第3図(b)に示すように、受光領域(ショッ
トキー接合が形成される領域)に注入マスク10を設け、
それ以外の部分に、表面からn+形GaAs層2の上部まで分
布するようにSiを注入する。さらに、注入マスク10を剥
離した後にSi活性化処理を行って、n+形GaAsの高不純物
濃度領域6を形成する。
Next, as shown in FIG. 3B, an implantation mask 10 is provided in the light receiving region (region where the Schottky junction is formed),
In other portions, Si is implanted so as to be distributed from the surface to the upper portion of the n + -type GaAs layer 2. Further, after removing the implantation mask 10, Si activation treatment is performed to form a high impurity concentration region 6 of n + -type GaAs.

続いて、第3図(c)に示すように、注入マスク11に
より、Siを注入した領域のうちオーミック電極5を形成
しようとする領域以外の部分に、Hを注入する。これに
よりn+形GaAs層2およびn-形GaAs層3を高抵抗化し、素
子の静電容量の削減と絶縁分離とを行う。
Subsequently, as shown in FIG. 3C, H is implanted by the implantation mask 11 into a region other than the region where the ohmic electrode 5 is to be formed in the region where Si is implanted. As a result, the resistance of the n + -type GaAs layer 2 and the n -type GaAs layer 3 is increased to reduce the capacitance of the element and to perform insulation separation.

この後に、第3図(d)に示すように、n形のオーミ
ック電極5を形成する。さらに、第3図(e)に示すよ
うに、ショットキー電極4を形成する。
Thereafter, as shown in FIG. 3D, an n-type ohmic electrode 5 is formed. Further, as shown in FIG. 3E, a Schottky electrode 4 is formed.

第4図は本発明第二実施例の受光素子の断面図を示
し、第5図は斜視図を示す。第4図は第5図のB−Bに
沿った断面図である。
FIG. 4 shows a sectional view of the light receiving element of the second embodiment of the present invention, and FIG. 5 shows a perspective view. FIG. 4 is a sectional view taken along the line BB in FIG.

この実施例は本発明をPINフォトダイオードに実施し
たものであり、基板として半絶縁性GaAs基板1を用い、
この基板上に形成されたpまたはn形の第一の半導体層
としてn+形GaAs層2を備え、このn+形GaAs層2の上に形
成された実質的にイントリンシックな第二の半導体層と
してn-形GaAs層3を備え、このn-形GaAs層3の上に第三
の半導体層としてp+形GaAs層8を備え、n+形GaAs層2と
p+形GaAs層8とにそれぞれ接続された第一の電極および
第二の電極としてオーミック電極5および9を備える。
In this embodiment, the present invention is applied to a PIN photodiode, and a semi-insulating GaAs substrate 1 is used as a substrate.
An n + -type GaAs layer 2 is provided as a p-type or n-type first semiconductor layer formed on the substrate, and a substantially intrinsic second semiconductor formed on the n + -type GaAs layer 2 is provided. The n -type GaAs layer 3 is provided as a layer, the p + -type GaAs layer 8 is provided as a third semiconductor layer on the n -type GaAs layer 3, and the n + -type GaAs layer 2 is provided.
Ohmic electrodes 5 and 9 are provided as a first electrode and a second electrode connected to the p + -type GaAs layer 8, respectively.

ここで本実施例の特徴とするところは、p+形GaAs層8
はn-形GaAs層3に不純物を拡散して得られた層であり、
n-形GaAs層3にはp形でこの層を貫通する高不純物濃度
領域6が設けられ、オーミック電極5、9は実質的に同
一の面内に形成されたことにある。さらに、高不純物濃
度領域6のうちオーミック電極5が設けられていない領
域には、表面から絶縁性GaAs基板1に至る高抵抗領域7
を備える。
The feature of this embodiment is that the p + type GaAs layer 8 is formed.
The n - a layer obtained by diffusing impurities to form the GaAs layer 3,
The n -type GaAs layer 3 is provided with a p-type high impurity concentration region 6 penetrating this layer, and the ohmic electrodes 5 and 9 are formed in substantially the same plane. Further, in the region where the ohmic electrode 5 is not provided in the high impurity concentration region 6, the high resistance region 7 extending from the surface to the insulating GaAs substrate 1 is formed.
Is provided.

第6図は第二実施例の受光素子の製造方法を示す。 FIG. 6 shows a method of manufacturing the light receiving element of the second embodiment.

この製造方法では、第6図(b)に示す工程で、注入
マスク12を用いてZnを注入することが第3図に示した方
法と異なる。この工程により、表面から数十〜数百nmの
深さ(n+形GaAs層3に達しない深さ)までZnを選択的に
注入し、p+形GaAs層8を形成する。
This manufacturing method differs from the method shown in FIG. 3 in that Zn is implanted using the implantation mask 12 in the step shown in FIG. 6 (b). By this step, Zn is selectively implanted from the surface to a depth of several tens to several hundreds nm (depth not reaching the n + type GaAs layer 3) to form the p + type GaAs layer 8.

この素子の場合にも、Si、H注入により静電容量を非
常に小さくすることができる。また、Zn注入のドーズ量
を増やしてp+形GaAs層8のキャリア濃度を高くすれば、
高速動作する素子で問題となるp形オーミック電極9の
接触抵抗を下げることができ、高速動作性を向上させる
ことができる。
Also in the case of this element, the capacitance can be made very small by implanting Si and H. Further, if the dose amount of Zn implantation is increased to increase the carrier concentration of the p + -type GaAs layer 8,
It is possible to reduce the contact resistance of the p-type ohmic electrode 9 which is a problem in an element that operates at high speed, and improve the high-speed operability.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

以上説明したように、本発明の受光素子は、電極形成
で生じる段差以上の段差はできず、製造プロセス中のパ
ターンニングを表面が平坦な状態で行なえる。そのた
め、1μm程度のパターン幅でも比較的容易にパターニ
ングできる。また、接合部分以外の規制容量が発生しに
くい構造となっているため、遮断周波数が30GHzを越え
るような受光素子も比較的容易に製造できる効果があ
る。
As described above, in the light receiving element of the present invention, a step more than the step generated by the electrode formation cannot be made, and the patterning during the manufacturing process can be performed with the surface flat. Therefore, patterning can be performed relatively easily even with a pattern width of about 1 μm. In addition, since it has a structure in which a regulated capacity other than the joint portion is unlikely to occur, there is an effect that a light receiving element having a cutoff frequency of more than 30 GHz can be relatively easily manufactured.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図は本発明第一実施例受光素子の断面図。 第2図は斜視図。 第3図は製造方法を示す図。 第4図は本発明第二実施例受光素子の断面図。 第5図は斜視図。 第6図は製造方法を示す図。 第7図は従来例ショットキーフォトダイオードの斜視
図。 第8図は断面図。 第9図は従来例PIN形フォトダイオードの断面図。 1、21、31……半絶縁性GaAs基板、2、22、32……n+
GaAs層、3、23……n-形GaAs層、4……ショットキー電
極、5、9、25、36、37……オーミック電極、6……高
不純物濃度領域、7、38……高抵抗領域、8……p+形Ga
As層、10、11、12……注入マスク、24……半透明ショッ
トキー電極、26……誘導体膜、33……n形GaAs層、34…
…イントリンシックGaAs層、35……p形GaAs層。
FIG. 1 is a sectional view of a light receiving element according to the first embodiment of the present invention. FIG. 2 is a perspective view. FIG. 3 shows a manufacturing method. FIG. 4 is a sectional view of a light receiving element according to the second embodiment of the present invention. FIG. 5 is a perspective view. FIG. 6 is a diagram showing a manufacturing method. FIG. 7 is a perspective view of a conventional Schottky photodiode. FIG. 8 is a sectional view. FIG. 9 is a sectional view of a conventional PIN photodiode. 1, 21, 31 ... Semi-insulating GaAs substrate, 2, 22, 32 ... n + type
GaAs layer, 3, 23 ...... n - form GaAs layer, 4 ...... Schottky electrode, 5,9,25,36,37 ...... ohmic electrode 6 ...... high impurity concentration regions, 7, 38 ...... high resistance Area, 8 …… p + type Ga
As layer, 10, 11, 12 ... Implantation mask, 24 ... Semi-transparent Schottky electrode, 26 ... Dielectric film, 33 ... N-type GaAs layer, 34 ...
... intrinsic GaAs layer, 35 ... p-type GaAs layer.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 関口 陽一 東京都武蔵野市中町2丁目11番13号 光 計測技術開発株式会社内 (56)参考文献 特開 昭60−177684(JP,A) 特開 昭63−299163(JP,A) ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (72) Inventor Yoichi Sekiguchi 2-11-13 Nakamachi, Musashino-shi, Tokyo Optical measurement technology development Co., Ltd. (56) Reference JP-A-60-177684 (JP, A) JP Sho 63-299163 (JP, A)

Claims (7)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】基板(1)上に形成された第一の半導体層
(2)と、 この第一の半導体層の上にこの層より低不純物濃度で形
成された第二の半導体層(3)と、 この第二の半導体層との間にショットキー接合を形成す
るショットキー電極(4)と、 前記第一の半導体層にオーミックに接続されたオーミッ
ク電極(5)と を備えた受光素子において、 上記第二の半導体層には上記オーミック電極と上記第一
の半導体層とを電気的に接続する高不純物濃度領域
(6)が設けられ、 上記オーミック電極は上記ショットキー電極と実質的に
同一の平面内に形成された ことを特徴とする受光素子。
1. A first semiconductor layer (2) formed on a substrate (1), and a second semiconductor layer (3) formed on the first semiconductor layer with an impurity concentration lower than that of this layer. ), A Schottky electrode (4) forming a Schottky junction between the second semiconductor layer, and an ohmic electrode (5) ohmically connected to the first semiconductor layer. In the second semiconductor layer, a high impurity concentration region (6) for electrically connecting the ohmic electrode and the first semiconductor layer is provided, and the ohmic electrode is substantially the Schottky electrode. A light receiving element characterized by being formed in the same plane.
【請求項2】基板は半絶縁性GaAs基板を含み、 第一の半導体層はn+形GaAs層を含み、 第二の半導体層はn-形GaAs層を含む 請求項1記載の受光素子。2. The light-receiving device according to claim 1, wherein the substrate includes a semi-insulating GaAs substrate, the first semiconductor layer includes an n + -type GaAs layer, and the second semiconductor layer includes an n -type GaAs layer. 【請求項3】高不純物濃度領域のうちオーミック電極が
設けられていない領域に、表面から基板に至る高抵抗領
域を備えた請求項1または2に記載の受光素子。
3. The light-receiving element according to claim 1, wherein a high resistance region extending from the surface to the substrate is provided in a region of the high impurity concentration region where the ohmic electrode is not provided.
【請求項4】半絶縁性GaAs基板(1)上にn+形GaAsの第
一の半導体層(2)とn-形GaAsの第二の半導体層(3)
とを成長させる工程と、 前記第二の半導体層上にショットキー電極(4)を形成
する工程と、 を含む受光素子の製造方法において、 Siのイオン注入により上記第二の半導体層から上記第一
の半導体層に至る高不純物濃度領域(6)を形成する工
程と、 Hのイオン注入により上記高不純物濃度領域から基板に
至る高抵抗領域(7)を形成する工程と、 上記高不純物濃度領域に上記第一の半導体層とオーミッ
ク接続されるオーミック電極(5)を形成する工程と を含むことを特徴とする受光素子の製造方法。
4. An n + -type GaAs first semiconductor layer (2) and an n -type GaAs second semiconductor layer (3) on a semi-insulating GaAs substrate (1).
And a step of forming a Schottky electrode (4) on the second semiconductor layer, the method comprising: forming a Schottky electrode (4) on the second semiconductor layer; Forming a high impurity concentration region (6) reaching one semiconductor layer; forming a high resistance region (7) extending from the high impurity concentration region to the substrate by H 2 ion implantation; And a step of forming an ohmic electrode (5) which is ohmic-connected to the first semiconductor layer.
【請求項5】基板(1)上に形成されたn形の第一の半
導体層(2)と、 この第一の半導体層の上に形成された実質的にイントリ
ンシックな第二の半導体層(3)と、 この第二の半導体層の上に形成されたp形の第三の半導
体層(8)と、 上記第一の半導体層と上記第三の半導体層とにそれぞれ
接続された第一の電極(5)および第二の電極(9)と を備え、 上記第三の半導体層は上記第二の半導体層に不純物を拡
散して得られた層であり、 上記第二の半導体層には上記第一の半導体層と同じ導電
型で上記第二の半導体層の表面から上記第一の半導体層
に至る高不純物濃度領域(6)が設けられ、 上記第一の電極と上記第二の電極とは実質的に同一の平
面内に形成された 受光素子において、 上記高不純物濃度領域のうちオーミック電極が設けられ
ていない領域に、表面から基板に至る高抵抗領域(7)
を備えた ことを特徴とする受光素子。
5. An n-type first semiconductor layer (2) formed on a substrate (1), and a substantially intrinsic second semiconductor layer formed on the first semiconductor layer. (3), a p-type third semiconductor layer (8) formed on the second semiconductor layer, and a third semiconductor layer connected to the first semiconductor layer and the third semiconductor layer, respectively. A first electrode (5) and a second electrode (9), wherein the third semiconductor layer is a layer obtained by diffusing impurities into the second semiconductor layer, and the second semiconductor layer A high impurity concentration region (6) of the same conductivity type as that of the first semiconductor layer and extending from the surface of the second semiconductor layer to the first semiconductor layer; In the light receiving element formed in substantially the same plane as the electrode of, the ohmic electrode in the high impurity concentration region In a region not provided, the high-resistance region extending from the surface to the substrate (7)
A light-receiving element characterized by comprising.
【請求項6】基板は半絶縁性GaAs基板を含み、 第一の半導体層はn+形GaAs層を含み、 第二の半導体層はn-形GaAs層を含み、 第三の半導体層はp+形GaAs層を含む 請求項5記載の受光素子。6. The substrate includes a semi-insulating GaAs substrate, the first semiconductor layer includes an n + -type GaAs layer, the second semiconductor layer includes an n -type GaAs layer, and the third semiconductor layer is p. The light-receiving element according to claim 5, including a + -type GaAs layer. 【請求項7】半絶縁性GaAs基板(1)上にn+形GaAsの第
一の半導体層(2)とn-形GaAsの第二の半導体層(3)
とを成長させる成長工程と、 前記第二の半導体層の表面にp+形GaAsの第三の半導体層
(8)を形成するp層形成工程と、 この第三の半導体層上にp側オーミック電極(9)を形
成する工程と、 を含む受光素子の製造方法において、 Siのイオン注入により上記第二の半導体層から上記第一
の半導体層に至る高不純物濃度領域(6)を形成する工
程と、 Hのイオン注入により上記高不純物濃度領域から基板に
至る高抵抗領域(7)を形成する工程と、 上記高不純物濃度領域に上記第一の半導体層とオーミッ
ク接続されるn側オーミック電極(5)を形成する工程
と を含み、 上記p層形成工程は上記第二の半導体層にZnイオンを注
入する工程を含む ことを特徴とする受光素子の製造方法。
7. An n + -type GaAs first semiconductor layer (2) and an n -type GaAs second semiconductor layer (3) on a semi-insulating GaAs substrate (1).
Forming a third semiconductor layer (8) of p + -type GaAs on the surface of the second semiconductor layer; and forming a p-side ohmic on the third semiconductor layer. A step of forming an electrode (9); and a step of forming a high impurity concentration region (6) from the second semiconductor layer to the first semiconductor layer by Si ion implantation in a method of manufacturing a light receiving element including: Forming a high resistance region (7) from the high impurity concentration region to the substrate by ion implantation of H; and an n-side ohmic electrode (Ohmic electrode) which is ohmic-connected to the first semiconductor layer in the high impurity concentration region. 5) is formed, and the p layer forming step includes a step of implanting Zn ions into the second semiconductor layer.
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