[發(fā)明專利]臺面光電二極管及其制造方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201010220526.2
• 申請日: 2010-06-29
• 公開（公告）號: CN101989630A
• 公開（公告）日: 2011-03-23
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 厚井大明;渡邊功;松本卓
• 申請（專利權(quán)）人: 瑞薩電子株式會社
• 主分類號: H01L31/10
• 分類號: H01L31/10;H01L31/0352;H01L31/18;H01L31/107
• 代理公司: 中原信達(dá)知識產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司 11219
• 代理人: 孫志湧;穆德駿

本申請基于日本專利申請No.2009-178985，其內(nèi)容通過引用結(jié)合于此。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種臺面光電二極管和用于制造臺面光電二極管的方法。

背景技術(shù)

臺面光電二極管的特征在于：能夠減小寄生電容，能容易地進(jìn)行模塊安裝，由于在除了光接收單元之外的任何地方都不存在光吸收層因此頻率響應(yīng)特性不會由于光耦合泄漏而退化，等等。在該臺面光電二極管中，其pn結(jié)可以通過晶體生長來形成。因此，能夠容易控制pn結(jié)的位置和電場分布。

此外，通過用半導(dǎo)體層覆蓋處理成臺面的光吸收層的側(cè)壁，半導(dǎo)體和電介質(zhì)鈍化膜(例如，SiN膜)之間的界面不是形成光吸收層的窄帶隙半導(dǎo)體層(例如，InGaAs層)和電介質(zhì)鈍化膜之間的界面，而用作為寬帶隙半導(dǎo)體層(例如，InP層)和電介質(zhì)鈍化膜之間的具有時間穩(wěn)定性的界面。因此，可以實現(xiàn)長期穩(wěn)定的可靠性。

日本特開專利公布No.H09-213988和2004-119563每個都公開了用半導(dǎo)體層覆蓋臺面光電二極管的pn結(jié)的示例技術(shù)。

根據(jù)日本特開專利公布No.H09-213988中公開的技術(shù)，通過在摻雜Fe的InP襯底上堆疊n型半導(dǎo)體層、i型半導(dǎo)體層和p型半導(dǎo)體層來形成PIN結(jié)構(gòu)，并且在i型半導(dǎo)體層和p型半導(dǎo)體層上進(jìn)行蝕刻以形成具有圓錐截頭錐體形狀的第一臺面。然后形成鈍化半導(dǎo)體層，并在鈍化半導(dǎo)體層和n型半導(dǎo)體上進(jìn)行蝕刻以形成包括第一臺面且與第一臺面同心的第二臺面。然后形成覆蓋整個表面的絕緣膜，并形成n型電極層和p型電極層。

根據(jù)日本特開專利公布No.2004-119563中公開的技術(shù)，在n型InP襯底上堆疊n型InAlAs緩沖層、n型InAlAs倍增層、形成有p型InAlAs層和p型InGaAs層的場調(diào)整層、p型InGaAs光吸收層、p型InAlAs帽蓋層和p型InGaAs接觸層。然后，通過圖案化二氧化硅膜(SiO₂膜)形成SiO₂掩模，并且通過SiO₂掩模在p型InGaAs光吸收層、p型InAlAs帽蓋層和p型InGaAs接觸層上進(jìn)行蝕刻。通過這種方式，形成具有圓錐截頭錐體形狀的第一臺面。然后利用SiO₂掩模堆疊p型InP掩埋層和高電阻InP掩埋層。然后在高電阻InP掩埋層、p型InP掩埋層、場調(diào)整層、n型InAlAs倍增層和n型InAlAs緩沖層上進(jìn)行蝕刻以形成包括第一臺面且與第一臺面同心的第二臺面。然后形成絕緣鈍化膜，并且形成p電極和n電極，并且部分地露出p型InGaAs接觸層和n型InP襯底。在n型InP襯底的底面的下面形成氮化硅防反射膜。

發(fā)明內(nèi)容

在一個實施例中，提供了一種包括提供在半導(dǎo)體襯底上的堆疊結(jié)構(gòu)的臺面光電二極管。通過按順序堆疊并生長由第一導(dǎo)電型的半導(dǎo)體制成的緩沖層，由第一導(dǎo)電型、第二導(dǎo)電型或者未摻雜型的半導(dǎo)體制成的蝕刻停止層，由第一導(dǎo)電型、第二導(dǎo)電型或者未摻雜型的半導(dǎo)體制成的光吸收層，和第二導(dǎo)電型的半導(dǎo)體層，形成該堆疊結(jié)構(gòu)。第二導(dǎo)電型的半導(dǎo)體層和光吸收層形成臺面。臺面的側(cè)壁和臺面的上表面中的至少臺面的肩部部分被生長在臺面的側(cè)壁和上表面上的第一導(dǎo)電型、第二導(dǎo)電型、半絕緣型或者未摻雜型的半導(dǎo)體層連續(xù)地覆蓋。通過半導(dǎo)體層用電介質(zhì)鈍化膜覆蓋臺面。覆蓋臺面?zhèn)缺诘陌雽?dǎo)體層的部分的層厚度D1等于或大于850nm。

在另一實施例中，提供了一種包括提供在半導(dǎo)體襯底上的堆疊結(jié)構(gòu)的臺面光電二極管。通過按順序堆疊并生長由第一導(dǎo)電型的半導(dǎo)體制成的緩沖層，由第一導(dǎo)電型、第二導(dǎo)電型或者未摻雜型的半導(dǎo)體制成的蝕刻停止層，由第一導(dǎo)電型、第二導(dǎo)電型或者未摻雜型的半導(dǎo)體制成的光吸收層，和第二導(dǎo)電型的半導(dǎo)體層，形成該堆疊結(jié)構(gòu)。第二導(dǎo)電型的半導(dǎo)體層和光吸收層形成臺面。臺面的側(cè)壁和臺面的上表面中的至少臺面的肩部部分被生長在臺面的側(cè)壁和上表面上的第一導(dǎo)電型、第二導(dǎo)電型、半絕緣型或者未摻雜型的半導(dǎo)體層連續(xù)地覆蓋。通過半導(dǎo)體層用電介質(zhì)鈍化膜覆蓋臺面。覆蓋臺面的側(cè)壁的半導(dǎo)體的部分的層厚度D1用下面的公式(1)來表示：

D1≥1/2×(-2κε₀/q×(1/Nd+1/Na)×V)^1/2…………(1)

其中κ表示半導(dǎo)體的相對介電常數(shù)，ε₀表示真空的介電常數(shù)，q表示元電荷，Nd表示pn結(jié)的n型區(qū)域中的施主濃度，Na表示pn結(jié)的p型區(qū)域中的受主濃度，并且V表示反向偏壓。