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JP7625978B2 - Semiconductor device and its manufacturing method - Google Patents
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本開示は半導体装置およびその製造方法に関するものである。 This disclosure relates to a semiconductor device and a method for manufacturing the same.

光を受光して電気信号を出力する半導体受光素子が知られている(例えば特許文献1)。受光素子において、複数のメサが二次元アレイ状に並ぶ。メサは、例えば赤外線に感度を有する受光層を含む。メサの表面は、絶縁体のパッシベーション膜で覆う。 There is known a semiconductor light receiving element that receives light and outputs an electrical signal (see, for example, Patent Document 1). In the light receiving element, multiple mesas are arranged in a two-dimensional array. The mesa includes a light receiving layer that is sensitive to, for example, infrared light. The surface of the mesa is covered with an insulating passivation film.

特開2020-47639号公報JP 2020-47639 A

メサの表面にダメージが発生すると、リーク電流が増加し、受光感度が低下する。そこで、メサの表面のダメージを抑制することが可能な半導体装置およびその製造方法を提供することを目的とする。 When damage occurs to the surface of the mesa, leakage current increases and light receiving sensitivity decreases. Therefore, the objective of the present invention is to provide a semiconductor device and a manufacturing method thereof that can suppress damage to the mesa surface.

本開示に係る半導体装置の製造方法は、半導体層をエッチングすることで、前記半導体層に、厚さ方向に突出する第1メサを形成する工程と、前記第1メサを形成する工程の後に、前記第1メサおよび前記半導体層を覆う第1絶縁膜を形成する工程と、前記第1絶縁膜の上にマスクを形成する工程と、前記マスクおよび前記第1絶縁膜のうち、前記第1メサから離間する部分を除去する工程と、前記マスクおよび前記第1絶縁膜が除去された部分において、前記半導体層をエッチングすることで、前記半導体層に、前記厚さ方向に突出する第2メサを形成する工程と、前記第1絶縁膜および前記第2メサを覆う第2絶縁膜を形成する工程と、を含む。 The method for manufacturing a semiconductor device according to the present disclosure includes the steps of: forming a first mesa protruding in a thickness direction in the semiconductor layer by etching the semiconductor layer; forming a first insulating film covering the first mesa and the semiconductor layer after the step of forming the first mesa; forming a mask on the first insulating film; removing portions of the mask and the first insulating film that are separated from the first mesa; etching the semiconductor layer in the portion from which the mask and the first insulating film have been removed to form a second mesa protruding in the thickness direction in the semiconductor layer; and forming a second insulating film covering the first insulating film and the second mesa.

本開示に係る半導体装置は、第1メサと、前記第1メサから離間する第2メサと、第1絶縁膜と、第2絶縁膜と、を具備し、第1凹部は、前記第1メサに隣接し、前記第1メサよりも厚さ方向に窪み、第2凹部は、前記第2メサに隣接し、前記第1凹部よりも厚さ方向に窪み、前記第1絶縁膜は、前記第1メサおよび前記第1凹部を覆い、前記第2絶縁膜は、前記第1メサ、前記第1凹部、前記第2メサおよび前記第2凹部を覆う。 The semiconductor device according to the present disclosure comprises a first mesa, a second mesa spaced apart from the first mesa, a first insulating film, and a second insulating film, the first recess is adjacent to the first mesa and recessed in the thickness direction from the first mesa, the second recess is adjacent to the second mesa and recessed in the thickness direction from the first recess, the first insulating film covers the first mesa and the first recess, and the second insulating film covers the first mesa, the first recess, the second mesa, and the second recess.

本開示によればメサの表面のダメージを抑制することが可能な半導体装置およびその製造方法を提供することが可能である。 This disclosure makes it possible to provide a semiconductor device and a method for manufacturing the same that can suppress damage to the mesa surface.

図1Aは、実施形態に係る半導体装置を例示する平面図である。FIG. 1A is a plan view illustrating a semiconductor device according to an embodiment. 図1Bは、図1Aの線A-Aに沿った断面図である。FIG. 1B is a cross-sectional view taken along line AA of FIG. 1A. 図2Aは、半導体装置の製造方法を例示する断面図である。FIG. 2A is a cross-sectional view illustrating a method for manufacturing a semiconductor device. 図2Bは、半導体装置の製造方法を例示する断面図である。FIG. 2B is a cross-sectional view illustrating a method for manufacturing a semiconductor device. 図3Aは、半導体装置の製造方法を例示する断面図である。FIG. 3A is a cross-sectional view illustrating a method for manufacturing a semiconductor device. 図3Bは、半導体装置の製造方法を例示する断面図である。FIG. 3B is a cross-sectional view illustrating a method for manufacturing a semiconductor device. 図4Aは、半導体装置の製造方法を例示する断面図である。FIG. 4A is a cross-sectional view illustrating a method for manufacturing a semiconductor device. 図4Bは、半導体装置の製造方法を例示する断面図である。FIG. 4B is a cross-sectional view illustrating a method for manufacturing a semiconductor device. 図5Aは、半導体装置の製造方法を例示する断面図である。FIG. 5A is a cross-sectional view illustrating a method for manufacturing a semiconductor device. 図5Bは、半導体装置の製造方法を例示する断面図である。FIG. 5B is a cross-sectional view illustrating a method for manufacturing a semiconductor device. 図6Aは、半導体装置の製造方法を例示する断面図である。FIG. 6A is a cross-sectional view illustrating a method for manufacturing a semiconductor device. 図6Bは、半導体装置の製造方法を例示する断面図である。FIG. 6B is a cross-sectional view illustrating a method for manufacturing a semiconductor device. 図7Aは、半導体装置の製造方法を例示する断面図である。FIG. 7A is a cross-sectional view illustrating a method for manufacturing a semiconductor device. 図7Bは、半導体装置の製造方法を例示する断面図である。FIG. 7B is a cross-sectional view illustrating a method for manufacturing a semiconductor device. 図8Aは、半導体装置の製造方法を例示する断面図である。FIG. 8A is a cross-sectional view illustrating a method for manufacturing a semiconductor device. 図8Bは、半導体装置の製造方法を例示する断面図である。FIG. 8B is a cross-sectional view illustrating a method for manufacturing a semiconductor device. 図9Aは、半導体装置の製造方法を例示する断面図である。FIG. 9A is a cross-sectional view illustrating a method for manufacturing a semiconductor device. 図9Bは、半導体装置の製造方法を例示する断面図である。FIG. 9B is a cross-sectional view illustrating a method for manufacturing a semiconductor device. 図10Aは、半導体装置の製造方法を例示する断面図である。FIG. 10A is a cross-sectional view illustrating a method for manufacturing a semiconductor device. 図10Bは、半導体装置の製造方法を例示する断面図である。FIG. 10B is a cross-sectional view illustrating a method for manufacturing a semiconductor device. 図11Aは、比較例に係る半導体装置の製造方法を例示する断面図である。FIG. 11A is a cross-sectional view illustrating a method for manufacturing a semiconductor device according to a comparative example. 図11Bは、比較例に係る半導体装置の製造方法を例示する断面図である。FIG. 11B is a cross-sectional view illustrating a method for manufacturing a semiconductor device according to a comparative example.

[本開示の実施形態の説明]
最初に本開示の実施形態の内容を列記して説明する。
[Description of the embodiments of the present disclosure]
First, the contents of the embodiments of the present disclosure will be listed and described.

本開示の一形態は、(1)半導体層をエッチングすることで、前記半導体層に、厚さ方向に突出する第1メサを形成する工程と、前記第1メサを形成する工程の後に、前記第1メサおよび前記半導体層を覆う第1絶縁膜を形成する工程と、前記第1絶縁膜の上にマスクを形成する工程と、前記マスクおよび前記第1絶縁膜のうち、前記第1メサから離間する部分を除去する工程と、前記マスクおよび前記第1絶縁膜が除去された部分において、前記半導体層をエッチングすることで、前記半導体層に、前記厚さ方向に突出する第2メサを形成する工程と、前記第1絶縁膜および前記第2メサを覆う第2絶縁膜を形成する工程と、を含む半導体装置の製造方法である。第1絶縁膜が第1メサを覆うため、マスクを形成する工程において第1メサへのダメージを抑制することができる。
(2)前記マスクを形成する工程は、プラズマ励起化学気相堆積法により前記マスクのための絶縁膜を形成する工程を含んでもよい。第1絶縁膜が第1メサを覆うため、マスクを形成する工程において、プラズマ励起化学気相堆積法による第1メサへのダメージを抑制することができる。
(3)前記第1絶縁膜を形成する工程は、プラズマ励起化学気相堆積法により無機絶縁膜を形成する工程を含み、前記第2絶縁膜を形成する工程は、プラズマ励起化学気相堆積法により無機絶縁膜を形成する工程を含んでもよい。第1絶縁膜が第1メサを覆うため、マスクを形成する工程において第1メサへのダメージを抑制することができる。第1絶縁膜および第2絶縁膜により、半導体装置を保護することができる。
(4)前記第1絶縁膜の端部が前記第2メサの端部から離間するように、前記第1絶縁膜の一部を除去する工程と、前記第1絶縁膜の一部を除去する工程の後、前記半導体層のうち前記第2メサを形成する工程においてエッチングされる部分に生じるダメージをエッチングによって取り除く工程と、を有してもよい。ダメージをエッチングによって取り除く工程の後、第1絶縁膜の端部が第2メサの端部から突出しない。第2絶縁膜の被覆性が向上する。
(5)前記半導体層は、第1半導体層、受光層、第2半導体層および第3半導体層を含み、前記第1半導体層および前記第2半導体層は、第1導電型を有し、前記第3半導体層は、前記第1導電型とは異なる第2導電型を有し、前記第1半導体層、前記受光層、前記第2半導体層および前記第3半導体層は、前記厚さ方向にこの順に積層されてもよい。半導体装置は受光素子として機能する。
(6)前記第1メサを形成する工程は、前記第3半導体層および前記第2半導体層をエッチングすることで前記第1メサを形成する工程であり、前記第2メサを形成する工程は、前記第3半導体層、前記第2半導体層および前記第1半導体層をエッチングすることで前記第2メサを形成する工程でもよい。第1絶縁膜および第2絶縁膜により、第1半導体層、受光層、第2半導体層および第3半導体層を保護することができる。
(7)前記第1メサの上に、前記第2半導体層に電気的に接続される第1電極を形成する工程と、前記半導体層のうち前記第2メサを形成する工程でエッチングされた部分および前記第2メサの上に、前記第1半導体層に電気的に接続される第2電極を形成する工程と、を有してもよい。第1電極および第2電極を用いて、半導体装置と外部の装置とを接続することができる。
(8)前記第1メサを形成する工程は、アレイ状に配置される複数の前記第1メサを形成する工程でもよい。半導体装置は、2次元アレイセンサである。
(9)第1メサと、前記第1メサから離間する第2メサと、第1絶縁膜と、第2絶縁膜と、を具備し、第1凹部は、前記第1メサに隣接し、前記第1メサよりも厚さ方向に窪み、第2凹部は、前記第2メサに隣接し、前記第1凹部よりも厚さ方向に窪み、前記第1絶縁膜は、前記第1メサおよび前記第1凹部を覆い、前記第2絶縁膜は、前記第1メサ、前記第1凹部、前記第2メサおよび前記第2凹部を覆う半導体装置である。第1絶縁膜が第1メサを覆うため、第1メサへのダメージを抑制することができる。
One aspect of the present disclosure is a method for manufacturing a semiconductor device, including: (1) forming a first mesa protruding in a thickness direction in the semiconductor layer by etching the semiconductor layer, forming a first insulating film covering the first mesa and the semiconductor layer after the step of forming the first mesa, forming a mask on the first insulating film, removing a portion of the mask and the first insulating film that is separated from the first mesa, forming a second mesa protruding in the thickness direction in the semiconductor layer by etching the semiconductor layer in the portion from which the mask and the first insulating film have been removed, and forming a second insulating film covering the first insulating film and the second mesa. Since the first insulating film covers the first mesa, damage to the first mesa can be suppressed in the step of forming the mask.
(2) The step of forming the mask may include a step of forming an insulating film for the mask by plasma-enhanced chemical vapor deposition. Since the first insulating film covers the first mesa, damage to the first mesa caused by plasma-enhanced chemical vapor deposition can be suppressed in the step of forming the mask.
(3) The step of forming the first insulating film may include a step of forming an inorganic insulating film by plasma-enhanced chemical vapor deposition, and the step of forming the second insulating film may include a step of forming an inorganic insulating film by plasma-enhanced chemical vapor deposition. Since the first insulating film covers the first mesa, damage to the first mesa can be suppressed in the step of forming a mask. The first insulating film and the second insulating film can protect the semiconductor device.
(4) The method may include a step of removing a part of the first insulating film so that an end of the first insulating film is spaced apart from an end of the second mesa, and a step of removing, by etching, damage that occurs in a portion of the semiconductor layer that is etched in the step of forming the second mesa after the step of removing the part of the first insulating film. After the step of removing the damage by etching, the end of the first insulating film does not protrude from the end of the second mesa. The coverage of the second insulating film is improved.
(5) The semiconductor layer may include a first semiconductor layer, a light receiving layer, a second semiconductor layer, and a third semiconductor layer, the first semiconductor layer and the second semiconductor layer having a first conductivity type, the third semiconductor layer having a second conductivity type different from the first conductivity type, and the first semiconductor layer, the light receiving layer, the second semiconductor layer, and the third semiconductor layer may be stacked in this order in the thickness direction. The semiconductor device functions as a light receiving element.
(6) The step of forming the first mesa may be a step of forming the first mesa by etching the third semiconductor layer and the second semiconductor layer, and the step of forming the second mesa may be a step of forming the second mesa by etching the third semiconductor layer, the second semiconductor layer, and the first semiconductor layer. The first insulating film and the second insulating film can protect the first semiconductor layer, the light receiving layer, the second semiconductor layer, and the third semiconductor layer.
(7) The method may further include forming a first electrode on the first mesa, the first electrode being electrically connected to the second semiconductor layer, and forming a second electrode on the second mesa and a portion of the semiconductor layer etched in the step of forming the second mesa. The first electrode and the second electrode can be used to connect the semiconductor device to an external device.
(8) The step of forming the first mesa may be a step of forming a plurality of the first mesas arranged in an array. The semiconductor device is a two-dimensional array sensor.
(9) A semiconductor device comprising a first mesa, a second mesa spaced apart from the first mesa, a first insulating film, and a second insulating film, a first recess adjacent to the first mesa and recessed in a thickness direction relative to the first mesa, a second recess adjacent to the second mesa and recessed in a thickness direction relative to the first recess, the first insulating film covering the first mesa and the first recess, and the second insulating film covering the first mesa, the first recess, the second mesa, and the second recess. Since the first insulating film covers the first mesa, damage to the first mesa can be suppressed.

[本開示の実施形態の詳細]
本開示の実施形態に係る半導体装置およびその製造方法の具体例を、以下に図面を参照しつつ説明する。なお、本開示はこれらの例示に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
[Details of the embodiment of the present disclosure]
Specific examples of semiconductor devices and manufacturing methods thereof according to embodiments of the present disclosure will be described below with reference to the drawings. Note that the present disclosure is not limited to these examples, but is defined by the claims, and is intended to include all modifications within the meaning and scope of the claims.

(半導体装置)
図1Aは、実施形態に係る半導体装置100を例示する平面図である。図1Bは、図1Aの線A-Aに沿った断面図である。半導体装置100は、例えばXY平面内において矩形の受光素子である。X軸方向は、半導体装置100の2つの辺の延伸方向である。Y軸方向は、半導体装置100の2つの辺の延伸方向であり、X軸方向に直交する。半導体装置100のX軸方向の辺の長さおよびY軸方向の辺の長さは、例えば2mm以上、15mm以下である。Z軸方向は、厚さ方向であり、X軸方向およびY軸方向に直交する。
(Semiconductor device)
FIG. 1A is a plan view illustrating a semiconductor device 100 according to an embodiment. FIG. 1B is a cross-sectional view taken along line A-A in FIG. 1A. The semiconductor device 100 is, for example, a rectangular light receiving element in an XY plane. The X-axis direction is the extension direction of two sides of the semiconductor device 100. The Y-axis direction is the extension direction of two sides of the semiconductor device 100, and is perpendicular to the X-axis direction. The length of the side in the X-axis direction and the length of the side in the Y-axis direction of the semiconductor device 100 are, for example, 2 mm or more and 15 mm or less. The Z-axis direction is the thickness direction, and is perpendicular to the X-axis direction and the Y-axis direction.

図1Aに示すように、半導体装置100は、複数のメサ30(第1メサ)、メサ34(第2メサ)、およびメサ37を有する。複数のメサ30は、XY平面内において、2次元アレイ状に配列されている。XY平面内におけるメサ30の形状は円形である。図1Aおよび図1Bに示すように、隣り合う2つのメサ30の間、およびメサ30とメサ34との間に凹部32(第1凹部)が設けられている。メサ34とメサ37との間には凹部36(第2凹部)が設けられている。メサ34は、XY平面内において、複数のメサ30よりも外側に位置し、複数のメサ30を囲む。メサ37は、XY平面内において、メサ34よりも外側に位置し、メサ34を囲む。XY平面におけるメサ34および37の形状は、リング状である。 1A, the semiconductor device 100 has a plurality of mesas 30 (first mesa), mesa 34 (second mesa), and mesa 37. The plurality of mesas 30 are arranged in a two-dimensional array in the XY plane. The shape of the mesa 30 in the XY plane is circular. As shown in FIGS. 1A and 1B, a recess 32 (first recess) is provided between two adjacent mesas 30 and between the mesa 30 and the mesa 34. A recess 36 (second recess) is provided between the mesa 34 and the mesa 37. The mesa 34 is located outside the plurality of mesas 30 in the XY plane and surrounds the plurality of mesas 30. The mesa 37 is located outside the mesa 34 in the XY plane and surrounds the mesa 34. The shapes of the mesas 34 and 37 in the XY plane are ring-shaped.

メサ30の先端には電極26(第1電極)が設けられている。図1Aに斜線で示すように、凹部36の底面からメサ34の上面およびメサ37の上面まで、電極28(第2電極)が設けられている。電極28は、XY平面内において複数のメサ34を囲む。 An electrode 26 (first electrode) is provided at the tip of the mesa 30. As shown by the diagonal lines in FIG. 1A, an electrode 28 (second electrode) is provided from the bottom surface of the recess 36 to the top surface of the mesa 34 and the top surface of the mesa 37. The electrode 28 surrounds the multiple mesas 34 in the XY plane.

図1Bに示すように、半導体装置100は、基板10、第1n型半導体層12(第1半導体層)、受光層14、第2n型半導体層16(第2半導体層)、p型半導体層18、およびコンタクト層22を有する。p型半導体層18およびコンタクト層22は、第3半導体層に対応する。基板10の一方の面に第1n型半導体層12が設けられている。第1n型半導体層12の上面に受光層14が設けられている。受光層14の上面に第2n型半導体層16が設けられている。第2n型半導体層16の上面にp型半導体層18が設けられている。p型半導体層18の上面にコンタクト層22が設けられている。基板10の第1n型半導体層12が設けられる面とは反対側の面に、反射防止膜24が設けられている。 As shown in FIG. 1B, the semiconductor device 100 has a substrate 10, a first n-type semiconductor layer 12 (first semiconductor layer), an absorption layer 14, a second n-type semiconductor layer 16 (second semiconductor layer), a p-type semiconductor layer 18, and a contact layer 22. The p-type semiconductor layer 18 and the contact layer 22 correspond to a third semiconductor layer. The first n-type semiconductor layer 12 is provided on one surface of the substrate 10. The absorption layer 14 is provided on the upper surface of the first n-type semiconductor layer 12. The second n-type semiconductor layer 16 is provided on the upper surface of the absorption layer 14. The p-type semiconductor layer 18 is provided on the upper surface of the second n-type semiconductor layer 16. The contact layer 22 is provided on the upper surface of the p-type semiconductor layer 18. An anti-reflection film 24 is provided on the surface of the substrate 10 opposite to the surface on which the first n-type semiconductor layer 12 is provided.

基板10は、例えば厚さが500μm以上、700μm以下のn型(第1導電型)インジウムリン(InP)で形成される。第1n型半導体層12は、例えば厚さが1μm以上、3μm以下のn型InPで形成される。受光層14は、例えば厚さが1μm以上、3μm以下のインジウムガリウム砒素(InGaAs)で形成される。第2n型半導体層16は、例えば厚さが0.2μm以上、0.8μm以下のn型InPで形成されている。p型(第2導電型)半導体層18は、例えば厚さが0.1μm以上、0.5μm以下のp型InPで形成されている。コンタクト層22は、例えば厚さが0.1μm以上、0.3μm以下のp型InGaAsで形成されている。n型の層には例えばシリコン(Si)などのドーパントが添加されている。p型の層には例えば亜鉛(Zn)などのドーパントが添加されている。反射防止膜24は、例えば窒化シリコン(SiN)などの絶縁体で形成される。 The substrate 10 is formed of n-type (first conductive type) indium phosphide (InP) having a thickness of, for example, 500 μm or more and 700 μm or less. The first n-type semiconductor layer 12 is formed of n-type InP having a thickness of, for example, 1 μm or more and 3 μm or less. The light receiving layer 14 is formed of indium gallium arsenide (InGaAs) having a thickness of, for example, 1 μm or more and 3 μm or less. The second n-type semiconductor layer 16 is formed of n-type InP having a thickness of, for example, 0.2 μm or more and 0.8 μm or less. The p-type (second conductive type) semiconductor layer 18 is formed of p-type InP having a thickness of, for example, 0.1 μm or more and 0.5 μm or less. The contact layer 22 is formed of p-type InGaAs having a thickness of, for example, 0.1 μm or more and 0.3 μm or less. A dopant such as silicon (Si) is added to the n-type layer. The p-type layer is doped with a dopant such as zinc (Zn). The anti-reflection film 24 is made of an insulator such as silicon nitride (SiN).

凹部32は、Z軸方向においてコンタクト層22、p型半導体層18、および第2n型半導体層16の途中まで延伸する。凹部32の幅W1は、例えば1μm以上、7μm以下である。凹部36は、Z軸方向において凹部32よりも深く、コンタクト層22、p型半導体層18、第2n型半導体層16、受光層14、および第1n型半導体層12の途中まで延伸する。凹部36の幅W3は、例えば100μm以上、300μm以下である。 The recess 32 extends in the Z-axis direction to the middle of the contact layer 22, the p-type semiconductor layer 18, and the second n-type semiconductor layer 16. The width W1 of the recess 32 is, for example, 1 μm or more and 7 μm or less. The recess 36 is deeper in the Z-axis direction than the recess 32, and extends to the middle of the contact layer 22, the p-type semiconductor layer 18, the second n-type semiconductor layer 16, the light receiving layer 14, and the first n-type semiconductor layer 12. The width W3 of the recess 36 is, for example, 100 μm or more and 300 μm or less.

メサ30は、第2n型半導体層16、p型半導体層18およびコンタクト層22で形成される。メサ30の直径D1は、例えば30μm以上、100μm以下である。メサ34および37は、第1n型半導体層12、受光層14、第2n型半導体層16、p型半導体層18、およびコンタクト層22で形成される。メサ34の幅W2は、例えば100μm以上、300μm以下である。メサ30、34および37は、凹部32の底面よりもZ軸方向の上側に突出する。凹部32の底面からメサ30の上面までの高さは、メサ34の高さおよびメサ37の高さに等しい。 Mesa 30 is formed of second n-type semiconductor layer 16, p-type semiconductor layer 18, and contact layer 22. Diameter D1 of mesa 30 is, for example, 30 μm or more and 100 μm or less. Mesas 34 and 37 are formed of first n-type semiconductor layer 12, absorption layer 14, second n-type semiconductor layer 16, p-type semiconductor layer 18, and contact layer 22. Width W2 of mesa 34 is, for example, 100 μm or more and 300 μm or less. Mesas 30, 34, and 37 protrude upward in the Z-axis direction from the bottom surface of recess 32. The height from the bottom surface of recess 32 to the top surface of mesa 30 is equal to the height of mesa 34 and the height of mesa 37.

半導体装置100は、絶縁膜40および絶縁膜41を有する。絶縁膜40(第1絶縁膜)は、複数のメサ30、凹部32およびメサ34に連続的に設けられ、複数のメサ30の側面および上面、凹部32の底面、メサ34の上面のうち一部を覆う。絶縁膜40は、メサ34の上面のうち、凹部32側の部分を覆い、凹部36側の部分は覆わない。絶縁膜40は、例えば厚さ100nm以上、400nm以下の窒化シリコン(SiN)で形成されたパッシベーション膜である。 The semiconductor device 100 has an insulating film 40 and an insulating film 41. The insulating film 40 (first insulating film) is continuously provided on the multiple mesas 30, the recess 32, and the mesa 34, and covers the side and upper surfaces of the multiple mesas 30, the bottom surface of the recess 32, and part of the upper surface of the mesa 34. The insulating film 40 covers the part of the upper surface of the mesa 34 that faces the recess 32, but does not cover the part that faces the recess 36. The insulating film 40 is a passivation film formed of silicon nitride (SiN) with a thickness of, for example, 100 nm or more and 400 nm or less.

絶縁膜41(第2絶縁膜)は、絶縁膜40の表面を覆う。絶縁膜41は、複数のメサ30、凹部32、メサ34、凹部36およびメサ37に連続的に設けられ、複数のメサ30の側面および上面、凹部32の底面、メサ34の側面および上面、凹部36の底面、メサ37の側面および上面を覆う。絶縁膜41は、例えば厚さ100nm以上、400nm以下のSiNで形成されたパッシベーション膜である。 The insulating film 41 (second insulating film) covers the surface of the insulating film 40. The insulating film 41 is continuously provided on the multiple mesas 30, the recesses 32, the mesas 34, the recesses 36, and the mesas 37, and covers the side and top surfaces of the multiple mesas 30, the bottom surface of the recesses 32, the side and top surface of the mesa 34, the bottom surface of the recesses 36, and the side and top surface of the mesa 37. The insulating film 41 is a passivation film formed of SiN, for example, with a thickness of 100 nm or more and 400 nm or less.

絶縁膜40および41は、メサ34の上面に開口部42を有する。電極26は、p型電極であり、メサ34の上面に設けられ、開口部42を介してコンタクト層22の上面に接触する。絶縁膜41は、凹部36の底面に開口部43を有する。電極28は、絶縁膜41の表面に設けられ、凹部36の底面から、メサ34の上面およびメサ37の上面まで引き出される。電極28は、n型電極であり、開口部43を介して、第1n型半導体層12の上面に接触する。 The insulating films 40 and 41 have an opening 42 on the upper surface of the mesa 34. The electrode 26 is a p-type electrode, provided on the upper surface of the mesa 34, and contacts the upper surface of the contact layer 22 through the opening 42. The insulating film 41 has an opening 43 on the bottom surface of the recess 36. The electrode 28 is provided on the surface of the insulating film 41, and is extended from the bottom surface of the recess 36 to the upper surface of the mesa 34 and the upper surface of the mesa 37. The electrode 28 is an n-type electrode, and contacts the upper surface of the first n-type semiconductor layer 12 through the opening 43.

半導体装置100は、バンプを用いて、例えば外部の回路基板(不図示)などにフリップチップ実装される。バンプは、電極26および28に接続される。 The semiconductor device 100 is flip-chip mounted, for example, on an external circuit board (not shown) using bumps. The bumps are connected to electrodes 26 and 28.

半導体装置100が例えば赤外光などの光を受光すると、受光層14は電子正孔対を生成する。電極26および28を通じて、半導体装置100から回路基板の読み取り回路に電気信号が出力される。 When the semiconductor device 100 receives light, such as infrared light, the light receiving layer 14 generates electron-hole pairs. An electrical signal is output from the semiconductor device 100 to a read circuit on the circuit board through the electrodes 26 and 28.

(製造方法)
図2Aから図10Bは、半導体装置100の製造方法を例示する断面図であり、図1Bに対応する断面を図示する。
(Production method)
2A to 10B are cross-sectional views illustrating a method for manufacturing the semiconductor device 100, and show cross sections corresponding to FIG. 1B.

図2Aに示すように、例えば有機金属気相成長法(MOVPE:Metal-organic Vapor Phase Epitaxy)などにより、基板10の上面に、第1n型半導体層12、受光層14、第2n型半導体層16、p型半導体層18、およびコンタクト層22を、この順にエピタキシャル成長する。例えばプラズマ励起化学気相堆積(PECVD:Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition、プラズマCVD)法などにより、コンタクト層22の上面に絶縁膜50を形成する。絶縁膜50は、例えば窒化シリコン(SiN)または酸化シリコン(SiO)などで形成されている。絶縁膜50の厚さは例えば0.2μm以上、0.5μm以下である。絶縁膜50の上面に、例えば厚さが1μm以上、3μm以下のフォトレジスト52を塗布する。フォトリソグラフィによりフォトレジスト52に複数の開口部を形成する。 As shown in FIG. 2A, the first n-type semiconductor layer 12, the light receiving layer 14, the second n-type semiconductor layer 16, the p-type semiconductor layer 18, and the contact layer 22 are epitaxially grown in this order on the upper surface of the substrate 10 by, for example, metal-organic vapor phase epitaxy (MOVPE). An insulating film 50 is formed on the upper surface of the contact layer 22 by, for example, plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD). The insulating film 50 is formed of, for example, silicon nitride (SiN) or silicon oxide (SiO 2 ). The thickness of the insulating film 50 is, for example, 0.2 μm or more and 0.5 μm or less. A photoresist 52 having a thickness of, for example, 1 μm or more and 3 μm or less is applied to the upper surface of the insulating film 50. A plurality of openings are formed in the photoresist 52 by photolithography.

図2Bに示すように、絶縁膜50のうちフォトレジスト52から露出する部分に、例えばフッ素系ガスを用いたドライエッチングを行い、絶縁膜50に複数の開口部50aを形成する。開口部50aからはコンタクト層22が露出する。 As shown in FIG. 2B, the portions of the insulating film 50 that are exposed from the photoresist 52 are dry-etched using, for example, a fluorine-based gas to form a plurality of openings 50a in the insulating film 50. The contact layer 22 is exposed from the openings 50a.

図3Aに示すように、フォトレジスト52を除去する。図3Bに示すように、絶縁膜50をマスクとして、ハロゲン系ガスを用いたドライエッチングを行う。コンタクト層22、p型半導体層18および第2n型半導体層16のうち、開口部50aの内側の部分がエッチングされる。Z軸方向において、エッチングは、コンタクト層22の上面から第2n型半導体層16の途中まで進む。ドライエッチングされた部分に凹部32が形成され、凹部32に囲まれた部分にメサ30が形成される。コンタクト層22、p型半導体層18および第2n型半導体層16のうち、ドライエッチングされた面にはダメージが発生する。 As shown in FIG. 3A, the photoresist 52 is removed. As shown in FIG. 3B, dry etching is performed using a halogen-based gas with the insulating film 50 as a mask. The contact layer 22, the p-type semiconductor layer 18, and the second n-type semiconductor layer 16 are etched in the inner portions of the opening 50a. In the Z-axis direction, the etching proceeds from the upper surface of the contact layer 22 to the middle of the second n-type semiconductor layer 16. A recess 32 is formed in the dry-etched portion, and a mesa 30 is formed in the portion surrounded by the recess 32. Damage occurs in the dry-etched surfaces of the contact layer 22, the p-type semiconductor layer 18, and the second n-type semiconductor layer 16.

図4Aに示すように、絶縁膜50をマスクとして、ウェットエッチングを行う。エッチャントとして、例えば塩素系の薬液または臭素系の薬液を使用する。コンタクト層22、p型半導体層18および第2n型半導体層16のうち、ドライエッチングされた面がウェットエッチングされることで、ドライエッチングにより生じたダメージが取り除かれる。Z軸方向において、ウェットエッチングは第2n型半導体層16の途中まで進み、受光層14には達しない。XY平面内において、コンタクト層22、p型半導体層18および第2n型半導体層16はサイドエッチングされる。凹部32の幅が、絶縁膜50の開口部50aの幅よりも大きくなる。絶縁膜50は、凹部32よりも内側にせり出す。図4Bに示すように、フッ酸を用いて絶縁膜50を除去する。 As shown in FIG. 4A, wet etching is performed using the insulating film 50 as a mask. For example, a chlorine-based or bromine-based chemical is used as an etchant. The dry-etched surfaces of the contact layer 22, the p-type semiconductor layer 18, and the second n-type semiconductor layer 16 are wet-etched to remove damage caused by the dry etching. In the Z-axis direction, the wet etching proceeds halfway through the second n-type semiconductor layer 16 and does not reach the light-receiving layer 14. In the XY plane, the contact layer 22, the p-type semiconductor layer 18, and the second n-type semiconductor layer 16 are side-etched. The width of the recess 32 becomes larger than the width of the opening 50a of the insulating film 50. The insulating film 50 protrudes inward from the recess 32. As shown in FIG. 4B, the insulating film 50 is removed using hydrofluoric acid.

図5Aに示すように、例えばプラズマCVD法により、SiNの絶縁膜40を形成する。絶縁膜40は、メサ30、凹部32、およびコンタクト層22の表面を覆う。絶縁膜40の成膜温度は例えば260℃以上、340℃である。 As shown in FIG. 5A, a SiN insulating film 40 is formed, for example, by plasma CVD. The insulating film 40 covers the surfaces of the mesa 30, the recess 32, and the contact layer 22. The deposition temperature of the insulating film 40 is, for example, 260° C. or higher, 340° C.

図5Bに示すように、例えばプラズマCVD法により、絶縁膜40の上面に、マスクのための絶縁膜54を形成する。絶縁膜54は、例えばSiNまたはSiOなどの絶縁体で形成されている。厚さは、例えば600nm以上、2000nm以下である。絶縁膜54を形成する工程において、絶縁膜40は、コンタクト層22、p型半導体層18、および第2n型半導体層16などの半導体層を覆っている。絶縁膜54形成時のプラズマCVD法において発生するイオンから、絶縁膜40が半導体層を保護する。イオンの衝突による半導体層のダメージが抑制される。絶縁膜54の成膜温度は例えば180℃以上、260℃以下であり、かつ絶縁膜40の成膜温度より低い。絶縁膜54の成膜温度は絶縁膜40の成膜温度よりも低いため、絶縁膜54のエッチングレートは絶縁膜40のエッチングレートよりも高くなる。原料のうちシラン(SiH)に対するアンモニア(NH)の比率を、絶縁膜40の成膜では低下させ、絶縁膜54の成膜では高めてもよい。 As shown in FIG. 5B, an insulating film 54 for a mask is formed on the upper surface of the insulating film 40 by, for example, a plasma CVD method. The insulating film 54 is formed of an insulator such as SiN or SiO 2. The thickness is, for example, 600 nm or more and 2000 nm or less. In the process of forming the insulating film 54, the insulating film 40 covers the semiconductor layers such as the contact layer 22, the p-type semiconductor layer 18, and the second n-type semiconductor layer 16. The insulating film 40 protects the semiconductor layer from ions generated in the plasma CVD method when the insulating film 54 is formed. Damage to the semiconductor layer caused by ion collision is suppressed. The film formation temperature of the insulating film 54 is, for example, 180° C. or more and 260° C. or less, and is lower than the film formation temperature of the insulating film 40. Since the film formation temperature of the insulating film 54 is lower than the film formation temperature of the insulating film 40, the etching rate of the insulating film 54 is higher than the etching rate of the insulating film 40. The ratio of ammonia (NH 3 ) to silane (SiH 4 ) in the raw materials may be decreased in the formation of the insulating film 40 and increased in the formation of the insulating film 54 .

図6Aに示すように、絶縁膜54の上面に、例えば厚さが1μm以上、3μm以下のフォトレジスト53を塗布する。図6Bに示すように、フォトリソグラフィによりフォトレジスト53に開口部53aを形成する。開口部53aは、XY平面内においてメサ30および凹部32から離間している。開口部53aの幅は例えば100μm以上、300μm以下である。絶縁膜54の一部は、開口部53aから露出する。 As shown in FIG. 6A, a photoresist 53 having a thickness of, for example, 1 μm or more and 3 μm or less is applied to the upper surface of the insulating film 54. As shown in FIG. 6B, an opening 53a is formed in the photoresist 53 by photolithography. The opening 53a is spaced apart from the mesa 30 and the recess 32 in the XY plane. The width of the opening 53a is, for example, 100 μm or more and 300 μm or less. A part of the insulating film 54 is exposed from the opening 53a.

図7Aに示すように、絶縁膜54および40のうちフォトレジスト53の開口部53a内の部分に、例えばフッ素系ガスを用いたドライエッチングを行う。ドライエッチングにより、絶縁膜54および40に開口部55を形成する。開口部55の幅は、開口部53aの幅に等しい。開口部55からはコンタクト層22が露出する。絶縁膜54の端部54a、および絶縁膜40の端部40aは、開口部55の内壁を形成する。図7Bに示すように、フォトレジスト53を取り除く。 As shown in FIG. 7A, the insulating films 54 and 40 are dry-etched using, for example, a fluorine-based gas in the portion of the opening 53a of the photoresist 53. An opening 55 is formed in the insulating films 54 and 40 by dry etching. The width of the opening 55 is equal to the width of the opening 53a. The contact layer 22 is exposed from the opening 55. The end 54a of the insulating film 54 and the end 40a of the insulating film 40 form the inner wall of the opening 55. As shown in FIG. 7B, the photoresist 53 is removed.

図8Aに示すように、絶縁膜54からなるマスクを用い、ハロゲン系ガスを用いたドライエッチングを行う。コンタクト層22、p型半導体層18、第2n型半導体層16、受光層14、および第1n型半導体層12のうち、開口部55内の部分がエッチングされる。Z軸方向において、エッチングは第1n型半導体層12の途中まで進む。ドライエッチングにより、凹部36、メサ34およびメサ37が形成される。ドライエッチングされた面にはダメージが発生する。面36aは、凹部36の内壁であり、メサ34の側面(端部)、メサ37の側面を形成する。 As shown in FIG. 8A, dry etching is performed using a halogen-based gas, using a mask made of insulating film 54. The contact layer 22, p-type semiconductor layer 18, second n-type semiconductor layer 16, light-receiving layer 14, and first n-type semiconductor layer 12 are etched in the opening 55. In the Z-axis direction, etching progresses to the middle of the first n-type semiconductor layer 12. The dry etching forms recess 36, mesa 34, and mesa 37. Damage occurs in the dry-etched surfaces. Surface 36a is the inner wall of recess 36, and forms the side (end) of mesa 34 and the side of mesa 37.

図8Bに示すように、例えばバッファードフッ酸を用いたウェットエッチングで、絶縁膜40および54の一部をエッチングする。絶縁膜40および54のうち、凹部36側の部分をエッチングし、開口部55を凹部36よりも広くする。絶縁膜40の端部40aは、凹部36の面36aから離間し、面36aよりも外側に位置する。絶縁膜54の端部54aは、面36aおよび端部40aから離間し、面36aおよび端部40aよりも外側に位置する。 As shown in FIG. 8B, a portion of the insulating films 40 and 54 is etched by wet etching using, for example, buffered hydrofluoric acid. The portions of the insulating films 40 and 54 on the recess 36 side are etched to make the opening 55 wider than the recess 36. The end 40a of the insulating film 40 is spaced apart from the surface 36a of the recess 36 and is positioned outside the surface 36a. The end 54a of the insulating film 54 is spaced apart from the surface 36a and the end 40a and is positioned outside the surface 36a and the end 40a.

図9Aに示すように、例えば塩素系のエッチャントまたは臭素系のエッチャントを用いたウェットエッチングを行う。コンタクト層22、p型半導体層18、第2n型半導体層16、受光層14および第1n型半導体層12のうち、ドライエッチングされた面がウェットエッチングされることで、ドライエッチングにより生じたダメージが取り除かれる。Z軸方向において、ウェットエッチングは第1n型半導体層12の途中まで進み、基板10には達しない。凹部36の面36aはサイドエッチングされるが、絶縁膜40の端部40aおよび絶縁膜54の端部54aまでは到達しない。絶縁膜40および54は、凹部36の上にせり出すことはなく、凹部36よりも外側に位置する。 As shown in FIG. 9A, wet etching is performed using, for example, a chlorine-based etchant or a bromine-based etchant. The dry-etched surfaces of the contact layer 22, the p-type semiconductor layer 18, the second n-type semiconductor layer 16, the light-receiving layer 14, and the first n-type semiconductor layer 12 are wet-etched, thereby removing damage caused by the dry etching. In the Z-axis direction, the wet etching proceeds halfway through the first n-type semiconductor layer 12 and does not reach the substrate 10. The surface 36a of the recess 36 is side-etched, but does not reach the end 40a of the insulating film 40 or the end 54a of the insulating film 54. The insulating films 40 and 54 do not protrude above the recess 36, but are located outside the recess 36.

図9Bに示すように、バッファードフッ酸を用いたウェットエッチングにより、絶縁膜54を除去する。絶縁膜40は残存する。絶縁膜54のエッチングレートは、絶縁膜40のエッチングレートの2倍以上である。したがって絶縁膜54がエッチングによって除去される一方で、絶縁膜40は残存する。絶縁膜40のうち絶縁膜54から露出する部分はエッチングされ、他の部分よりも薄くなる。 As shown in FIG. 9B, the insulating film 54 is removed by wet etching using buffered hydrofluoric acid. The insulating film 40 remains. The etching rate of the insulating film 54 is at least twice as high as the etching rate of the insulating film 40. Therefore, while the insulating film 54 is removed by etching, the insulating film 40 remains. The portion of the insulating film 40 exposed from the insulating film 54 is etched and becomes thinner than the other portions.

図10Aに示すように、例えばプラズマCVD法により、SiNの絶縁膜41を形成する。絶縁膜41は、絶縁膜40の表面、メサ34、メサ37、および凹部36を覆う。絶縁膜41の成膜温度は例えば260℃以上、340℃である。 As shown in FIG. 10A, a SiN insulating film 41 is formed, for example, by plasma CVD. The insulating film 41 covers the surface of the insulating film 40, the mesa 34, the mesa 37, and the recess 36. The deposition temperature of the insulating film 41 is, for example, 260° C. or higher, 340° C.

フォトリソグラフィにより不図示のレジストパターンを絶縁膜41の上に設ける。バッファードフッ酸を用いたエッチングにより、絶縁膜40および41に開口部42および43を設ける。図10Bに示すように、真空蒸着およびリフトオフにおり、メサ30の上に電極26を形成する。メサ34、凹部36およびメサ37に電極28を形成する。電極26は、開口部42を介してコンタクト層22に接続される。電極28は、開口部43を介して第1n型半導体層12に接続される。基板10の下面に反射防止膜24を形成する。以上の工程で半導体装置100が形成される。 A resist pattern (not shown) is provided on the insulating film 41 by photolithography. Openings 42 and 43 are provided in the insulating films 40 and 41 by etching using buffered hydrofluoric acid. As shown in FIG. 10B, an electrode 26 is formed on the mesa 30 by vacuum deposition and lift-off. An electrode 28 is formed on the mesa 34, the recess 36, and the mesa 37. The electrode 26 is connected to the contact layer 22 through the opening 42. The electrode 28 is connected to the first n-type semiconductor layer 12 through the opening 43. An anti-reflection film 24 is formed on the lower surface of the substrate 10. Through the above steps, the semiconductor device 100 is formed.

図11Aおよび図11Bは、比較例に係る半導体装置の製造方法を例示する断面図である。比較例においても図2Aから図4Bまでの工程を行う。図11Aに示すように、絶縁膜40を設ける前に絶縁膜54を形成する。絶縁膜54は、メサ30の表面、凹部32の底面、コンタクト層22の表面に接触する。絶縁膜54をマスクとするドライエッチングを行い、凹部36を形成する。図11Bに示すように、マスク(絶縁膜54)を除去した後、絶縁膜40を形成する。絶縁膜41は設けずに、電極26および28を設ける。 Figures 11A and 11B are cross-sectional views illustrating a method for manufacturing a semiconductor device according to a comparative example. The steps from Figures 2A to 4B are also performed in the comparative example. As shown in Figure 11A, an insulating film 54 is formed before providing the insulating film 40. The insulating film 54 contacts the surface of the mesa 30, the bottom surface of the recess 32, and the surface of the contact layer 22. Dry etching is performed using the insulating film 54 as a mask to form the recess 36. As shown in Figure 11B, after removing the mask (insulating film 54), an insulating film 40 is formed. The insulating film 41 is not provided, and electrodes 26 and 28 are provided.

比較例においては、絶縁膜54を形成する工程において、例えばプラズマCVD法を行うことで、メサ30の表面にイオンが衝突する。イオンの衝突によってメサ30の表面にダメージが発生する。この結果、リーク電流が増加し、受光感度が低下する恐れがある。 In the comparative example, in the process of forming the insulating film 54, for example, a plasma CVD method is performed, which causes ions to collide with the surface of the mesa 30. The ion collisions cause damage to the surface of the mesa 30. As a result, there is a risk that the leakage current will increase and the light receiving sensitivity will decrease.

本実施形態によれば、図5Aに示すようにメサ30を覆う絶縁膜40を形成し、図5Bに示すように絶縁膜40の上に絶縁膜54を形成する。メサ30は絶縁膜40で覆われているため、絶縁膜54を成膜する際に、メサ30の表面にダメージが発生しにくい。メサ30のダメージが抑制されるため、リーク電流を低減し、受光感度を高めることができる。 According to this embodiment, an insulating film 40 is formed to cover the mesa 30 as shown in FIG. 5A, and an insulating film 54 is formed on the insulating film 40 as shown in FIG. 5B. Because the mesa 30 is covered with the insulating film 40, damage is unlikely to occur on the surface of the mesa 30 when the insulating film 54 is formed. Damage to the mesa 30 is suppressed, so that the leakage current can be reduced and the light receiving sensitivity can be increased.

図8Aに示すように、絶縁膜54をマスクとしたエッチングを行い、メサ34を形成する。絶縁膜40は、メサ30および凹部32を覆う。図10Aに示すように、絶縁膜41は、絶縁膜40を覆い、さらにメサ34、メサ37および凹部36を覆う。絶縁膜40および41は、パッシベーション膜であり、半導体装置100を異物および湿度などから保護することができる。 As shown in FIG. 8A, etching is performed using insulating film 54 as a mask to form mesa 34. Insulating film 40 covers mesa 30 and recess 32. As shown in FIG. 10A, insulating film 41 covers insulating film 40 and further covers mesa 34, mesa 37, and recess 36. Insulating films 40 and 41 are passivation films and can protect semiconductor device 100 from foreign matter, moisture, and the like.

プラズマCVD法により絶縁膜54を形成する。半導体層が絶縁膜40で覆われているため、イオンの衝突によるダメージが抑制される。絶縁膜41もプラズマCVD法を用いて形成する。半導体層が絶縁膜40で覆われているため、絶縁膜41の成膜時のダメージも抑制される。 The insulating film 54 is formed by plasma CVD. Because the semiconductor layer is covered with the insulating film 40, damage caused by ion collisions is suppressed. The insulating film 41 is also formed using plasma CVD. Because the semiconductor layer is covered with the insulating film 40, damage during the formation of the insulating film 41 is also suppressed.

絶縁膜40および41は、無機絶縁膜であり、窒化シリコン(SiN)膜でもよいし、酸化シリコン(SiO)膜でもよいし、酸窒化膜(SiON)膜でもよい。絶縁膜40の材料は絶縁膜41の材料と同じでもよいし、異なってもよい。エッチングマスクとなる絶縁膜50および54も無機絶縁膜である。 The insulating films 40 and 41 are inorganic insulating films and may be silicon nitride (SiN) films, silicon oxide (SiO 2 ) films, or oxynitride (SiON) films. The material of the insulating film 40 may be the same as or different from the material of the insulating film 41. The insulating films 50 and 54 that serve as etching masks are also inorganic insulating films.

図8Bに示すように、メサ34を形成した後、絶縁膜40および54のうち凹部36側の部分をエッチングする。エッチングにより、絶縁膜40の端部40aおよび絶縁膜54の端部54aは、凹部36の面36aから離間する。図9Aに示すようにダメージを取り除くためにウェットエッチングを行っても、端部40aおよび54aは、凹部36の内側に突出しない。図10Aに示すように、絶縁膜41は、絶縁膜40の上面および端部40a、ならびに面36aに密着し、これらを覆う。絶縁膜41による被覆性が向上し、半導体装置100を効果的に保護することができる。端部40aが凹部36の内側に突出すると、端部40aの付近で絶縁膜41の被覆性が悪化する恐れがある。 As shown in FIG. 8B, after the mesa 34 is formed, the insulating films 40 and 54 are etched on the recess 36 side. The etching causes the end 40a of the insulating film 40 and the end 54a of the insulating film 54 to be separated from the surface 36a of the recess 36. Even if wet etching is performed to remove damage as shown in FIG. 9A, the ends 40a and 54a do not protrude into the recess 36. As shown in FIG. 10A, the insulating film 41 adheres to and covers the upper surface and end 40a of the insulating film 40, as well as the surface 36a. The insulating film 41 improves the coverage and can effectively protect the semiconductor device 100. If the end 40a protrudes into the recess 36, the coverage of the insulating film 41 near the end 40a may be deteriorated.

基板10の上には、第1n型半導体層12、受光層14、第2n型半導体層16、p型半導体層18、およびコンタクト層22が積層される。受光層14が光を受光することでキャリアが発生する。キャリアは受光層14から他の半導体層に流れる。半導体装置100は、受光素子として機能する。図1Aに示すように、複数のメサ30は、2次元アレイ状に配置される。半導体装置100はアレイセンサである。 A first n-type semiconductor layer 12, a light-receiving layer 14, a second n-type semiconductor layer 16, a p-type semiconductor layer 18, and a contact layer 22 are laminated on the substrate 10. Carriers are generated when the light-receiving layer 14 receives light. The carriers flow from the light-receiving layer 14 to other semiconductor layers. The semiconductor device 100 functions as a light-receiving element. As shown in FIG. 1A, the multiple mesas 30 are arranged in a two-dimensional array. The semiconductor device 100 is an array sensor.

コンタクト層22、p型半導体層18、および第2n型半導体層16をエッチングすることで、メサ30および凹部32を形成する。エッチングの後には、コンタクト層22、p型半導体層18、および第2n型半導体層16が露出する。図5Aに示すように絶縁膜40でこれらの層を覆うことで、絶縁膜54を形成する工程におけるダメージを抑制することができる。図8Aに示すように、コンタクト層22、p型半導体層18、第2n型半導体層16、受光層14、および第1n型半導体層12をエッチングすることで、メサ34および凹部36を形成する。エッチングの後に、これらの半導体層が露出する。絶縁膜41は、半導体層、および絶縁膜40を覆うパッシベーション膜である。2つの絶縁膜40および41により半導体装置100を保護することができる。 The mesa 30 and the recess 32 are formed by etching the contact layer 22, the p-type semiconductor layer 18, and the second n-type semiconductor layer 16. After etching, the contact layer 22, the p-type semiconductor layer 18, and the second n-type semiconductor layer 16 are exposed. As shown in FIG. 5A, these layers are covered with an insulating film 40, which can suppress damage during the process of forming the insulating film 54. As shown in FIG. 8A, the contact layer 22, the p-type semiconductor layer 18, the second n-type semiconductor layer 16, the light-receiving layer 14, and the first n-type semiconductor layer 12 are etched to form the mesa 34 and the recess 36. After etching, these semiconductor layers are exposed. The insulating film 41 is a passivation film that covers the semiconductor layer and the insulating film 40. The two insulating films 40 and 41 can protect the semiconductor device 100.

電極26は、p型電極であり、p型のコンタクト層22に接続される。電極28は、n型電極であり、第1n型半導体層12に接続される。電極26はメサ30の上面に設けられ、電極28はメサ34の上面に引き出されている。電極26および28が同じ高さに位置するため、電極26および28を用いて、半導体装置100と読み取り回路とを電気的に接続することができる。 Electrode 26 is a p-type electrode and is connected to the p-type contact layer 22. Electrode 28 is an n-type electrode and is connected to the first n-type semiconductor layer 12. Electrode 26 is provided on the upper surface of mesa 30, and electrode 28 is extended to the upper surface of mesa 34. Since electrodes 26 and 28 are located at the same height, electrodes 26 and 28 can be used to electrically connect the semiconductor device 100 to a read circuit.

以上、本開示の実施形態について詳述したが、本開示は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本開示の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。 Although the embodiments of the present disclosure have been described in detail above, the present disclosure is not limited to the specific embodiments, and various modifications and variations are possible within the scope of the gist of the present disclosure as described in the claims.

10 基板
12 第1n型半導体層
14 受光層
16 第2n型半導体層
18 p型半導体層
22 コンタクト層
24 反射防止膜
26、28 電極
30、34、37 メサ
32、36 凹部
36a 面
40a、54a 端部
40、41、50、54 絶縁膜
42、43、50a、53a、55 開口部
52、53 フォトレジスト
100 半導体装置
REFERENCE SIGNS LIST 10 Substrate 12 First n-type semiconductor layer 14 Light receiving layer 16 Second n-type semiconductor layer 18 P-type semiconductor layer 22 Contact layer 24 Anti-reflection film 26, 28 Electrode 30, 34, 37 Mesa 32, 36 Recess 36a Surface 40a, 54a End 40, 41, 50, 54 Insulating film 42, 43, 50a, 53a, 55 Opening 52, 53 Photoresist 100 Semiconductor device

Claims (8)

半導体層をエッチングすることで、前記半導体層に、厚さ方向に突出する第1メサを形成する工程と、
前記第1メサを形成する工程の後に、前記第1メサおよび前記半導体層を覆う第1絶縁膜を形成する工程と、
前記第1絶縁膜の上にマスクを形成する工程と、
前記マスクおよび前記第1絶縁膜のうち、前記第1メサから離間する部分を除去する工程と、
前記マスクおよび前記第1絶縁膜が除去された部分において、前記半導体層をエッチングすることで、前記半導体層に、前記厚さ方向に突出する第2メサを形成する工程と、
前記第1絶縁膜および前記第2メサを覆う第2絶縁膜を形成する工程と、を含み、
前記マスクを形成する工程は、プラズマ励起化学気相堆積法により前記マスクのための絶縁膜を形成する工程を含む半導体装置の製造方法。
forming a first mesa protruding in a thickness direction of the semiconductor layer by etching the semiconductor layer;
forming a first insulating film covering the first mesa and the semiconductor layer after the step of forming the first mesa;
forming a mask on the first insulating film;
removing the mask and the first insulating film at a portion away from the first mesa;
forming a second mesa protruding in the thickness direction in the semiconductor layer by etching the semiconductor layer in a portion from which the mask and the first insulating film have been removed;
forming a second insulating film covering the first insulating film and the second mesa;
The method for manufacturing a semiconductor device , wherein the step of forming the mask includes a step of forming an insulating film for the mask by plasma enhanced chemical vapor deposition .
半導体層をエッチングすることで、前記半導体層に、厚さ方向に突出する第1メサを形成する工程と、
前記第1メサを形成する工程の後に、前記第1メサおよび前記半導体層を覆う第1絶縁膜を形成する工程と、
前記第1絶縁膜の上にマスクを形成する工程と、
前記マスクおよび前記第1絶縁膜のうち、前記第1メサから離間する部分を除去する工程と、
前記マスクおよび前記第1絶縁膜が除去された部分において、前記半導体層をエッチングすることで、前記半導体層に、前記厚さ方向に突出する第2メサを形成する工程と、
前記第1絶縁膜および前記第2メサを覆う第2絶縁膜を形成する工程と、
前記第1絶縁膜の端部が前記第2メサの端部から離間するように、前記第1絶縁膜の一部を除去する工程と、
前記第1絶縁膜の一部を除去する工程の後、前記半導体層のうち前記第2メサを形成する工程においてエッチングされる部分に生じるダメージをエッチングによって取り除く工程と、を有する半導体装置の製造方法。
forming a first mesa protruding in a thickness direction of the semiconductor layer by etching the semiconductor layer;
forming a first insulating film covering the first mesa and the semiconductor layer after the step of forming the first mesa;
forming a mask on the first insulating film;
removing the mask and the first insulating film at a portion away from the first mesa;
forming a second mesa protruding in the thickness direction in the semiconductor layer by etching the semiconductor layer in a portion from which the mask and the first insulating film have been removed;
forming a second insulating film covering the first insulating film and the second mesa;
removing a portion of the first insulating film such that an end of the first insulating film is spaced from an end of the second mesa;
a step of removing , after the step of removing a portion of the first insulating film, damage caused to a portion of the semiconductor layer that is etched in the step of forming the second mesa by etching.
半導体層をエッチングすることで、前記半導体層に、厚さ方向に突出する第1メサを形成する工程と、
前記第1メサを形成する工程の後に、前記第1メサおよび前記半導体層を覆う第1絶縁膜を形成する工程と、
前記第1絶縁膜の上にマスクを形成する工程と、
前記マスクおよび前記第1絶縁膜のうち、前記第1メサから離間する部分を除去する工程と、
前記マスクおよび前記第1絶縁膜が除去された部分において、前記半導体層をエッチングすることで、前記半導体層に、前記厚さ方向に突出する第2メサを形成する工程と、
前記第1絶縁膜および前記第2メサを覆う第2絶縁膜を形成する工程と、を含み、
前記半導体層は、第1半導体層、受光層、第2半導体層および第3半導体層を含み、
前記第1半導体層および前記第2半導体層は、第1導電型を有し、
前記第3半導体層は、前記第1導電型とは異なる第2導電型を有し、
前記第1半導体層、前記受光層、前記第2半導体層および前記第3半導体層は、前記厚さ方向にこの順に積層される半導体装置の製造方法。
forming a first mesa protruding in a thickness direction of the semiconductor layer by etching the semiconductor layer;
forming a first insulating film covering the first mesa and the semiconductor layer after the step of forming the first mesa;
forming a mask on the first insulating film;
removing the mask and the first insulating film at a portion away from the first mesa;
forming a second mesa protruding in the thickness direction in the semiconductor layer by etching the semiconductor layer in a portion from which the mask and the first insulating film have been removed;
forming a second insulating film covering the first insulating film and the second mesa;
the semiconductor layer includes a first semiconductor layer, a light receiving layer, a second semiconductor layer, and a third semiconductor layer;
the first semiconductor layer and the second semiconductor layer have a first conductivity type;
the third semiconductor layer has a second conductivity type different from the first conductivity type;
A method for manufacturing a semiconductor device, in which the first semiconductor layer, the light receiving layer, the second semiconductor layer, and the third semiconductor layer are stacked in this order in the thickness direction.
前記第1メサを形成する工程は、前記第3半導体層および前記第2半導体層をエッチングすることで前記第1メサを形成する工程であり、
前記第2メサを形成する工程は、前記第3半導体層、前記第2半導体層および前記第1半導体層をエッチングすることで前記第2メサを形成する工程である請求項に記載の半導体装置の製造方法。
the step of forming the first mesa is a step of forming the first mesa by etching the third semiconductor layer and the second semiconductor layer;
4. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 3 , wherein the step of forming the second mesa is a step of forming the second mesa by etching the third semiconductor layer, the second semiconductor layer, and the first semiconductor layer.
前記第1メサの上に、前記第2半導体層に電気的に接続される第1電極を形成する工程と、
前記半導体層のうち前記第2メサを形成する工程でエッチングされた部分および前記第2メサの上に、前記第1半導体層に電気的に接続される第2電極を形成する工程と、を有する請求項3または請求項4に記載の半導体装置の製造方法。
forming a first electrode on the first mesa, the first electrode being electrically connected to the second semiconductor layer;
5. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 3, further comprising the step of forming a second electrode electrically connected to the first semiconductor layer on a portion of the semiconductor layer etched in the step of forming the second mesa and on the second mesa .
前記第1絶縁膜を形成する工程は、プラズマ励起化学気相堆積法により無機絶縁膜を形成する工程を含み、
前記第2絶縁膜を形成する工程は、プラズマ励起化学気相堆積法により無機絶縁膜を形成する工程を含む請求項1から請求項5のいずれか一項に記載の半導体装置の製造方法。
the step of forming the first insulating film includes a step of forming an inorganic insulating film by plasma enhanced chemical vapor deposition;
6. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the step of forming the second insulating film includes the step of forming an inorganic insulating film by plasma enhanced chemical vapor deposition.
前記第1メサを形成する工程は、アレイ状に配置される複数の前記第1メサを形成する工程である請求項1から請求項のいずれか一項に記載の半導体装置の製造方法。 7. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1 , wherein the step of forming the first mesa is a step of forming a plurality of the first mesas arranged in an array. 半導体層で形成された第1メサと、
前記半導体層で形成され、前記第1メサから離間する第2メサと、
第1絶縁膜と、
第2絶縁膜と、
第1電極と、
第2電極と、を具備し、
前記半導体層は、第1半導体層、受光層、第2半導体層および第3半導体層を含み、
前記第1半導体層および前記第2半導体層は、第1導電型を有し、
前記第3半導体層は、前記第1導電型とは異なる第2導電型を有し、
前記第1半導体層、前記受光層、前記第2半導体層および前記第3半導体層は、厚さ方向にこの順に積層され、
第1凹部は、前記第1メサに隣接し、前記第1メサよりも前記厚さ方向に窪み、前記第2半導体層の途中まで延伸し、
第2凹部は、前記第2メサに隣接し、前記第1凹部よりも前記厚さ方向に窪み、前記第1半導体層の途中まで延伸し、
前記第1絶縁膜は、前記第1メサおよび前記第1凹部を覆い、
前記第2絶縁膜は、前記第1メサ、前記第1凹部、前記第2メサおよび前記第2凹部を覆い、
前記第1電極は、前記第1メサの上に設けられ、前記第2半導体層に電気的に接続され、
前記第2電極は、前記第2凹部および前記第2メサの上に設けられ、前記第1半導体層に電気的に接続される半導体装置。

a first mesa formed of a semiconductor layer ;
a second mesa formed of the semiconductor layer and spaced apart from the first mesa;
A first insulating film;
A second insulating film;
A first electrode;
a second electrode ;
the semiconductor layer includes a first semiconductor layer, a light receiving layer, a second semiconductor layer, and a third semiconductor layer;
the first semiconductor layer and the second semiconductor layer have a first conductivity type;
the third semiconductor layer has a second conductivity type different from the first conductivity type;
the first semiconductor layer, the light receiving layer, the second semiconductor layer, and the third semiconductor layer are stacked in this order in a thickness direction;
the first recess is adjacent to the first mesa, recessed further in the thickness direction than the first mesa, and extending halfway through the second semiconductor layer;
a second recess adjacent to the second mesa, recessed in the thickness direction more than the first recess, and extending halfway through the first semiconductor layer;
the first insulating film covers the first mesa and the first recess;
the second insulating film covers the first mesa, the first recess, the second mesa, and the second recess;
the first electrode is provided on the first mesa and is electrically connected to the second semiconductor layer;
The second electrode is provided on the second recess and the second mesa, and is electrically connected to the first semiconductor layer .

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