雪崩光电二极管的制造方法技术

本发明专利技术得到一种雪崩光电二极管的制造方法，其能够改善p型电场缓和层中所添加的碳的活化率。在衬底(1)上形成p型电场缓和层(5)，在p型电场缓和层(5)中作为p型掺杂物而添加碳，作为组成而包含铝。在p型电场缓和层(5)上形成帽盖层(6)。在帽盖层(6)上形成光吸收层(7)。不导入V族原料而在不活泼气体气氛中进行从帽盖层(6)的生长温度至光吸收层(7)的生长温度为止的升温工序。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种能够改善p型电场缓和层中所添加的碳的活化率的雪崩光电二极管的制造方法。
技术介绍
在需要局部的高浓度p型半导体层的电子设备或光设备中，低扩散的碳常常作为掺杂物被使用。但是，掺杂碳时由于晶体中会混入氢，所以存在碳的活化率降低的问题。对此，在以异质结双极型晶体管为代表的电子设备中，通过在结晶生长中的炉内进行退火，从而改善碳掺杂层的活化率，能够获得良好的特性、可靠性(例如，参照专利文献1及非专利文献1)。另一方面，作为在光设备中使用碳掺杂层的例子，实现了低噪声且高灵敏度的电子倍增型雪崩光电二极管(例如，参照非专利文献2)。为了控制雪崩模式而使用高浓度地掺杂了碳的p型AlInAs电场缓和层，与掺杂了作为通常的p型掺杂物的Zn或Be的情况相比，其从特性方面显示出优势性。但是，由碳掺杂层中的氢导致的电场缓和层中的碳的活化率的降低有可能会使可靠性恶化。因此，为了对掺杂了碳的p型半导体层的活化率进行改善，期望采用下述顺序，即，在电场缓和层生长后以高温使InGaAs光吸收层进行生长。例如，如图6所示，考虑在电场缓和层的生长与光吸收层的生长之间进行退火。这时，期望通过利用InGaAs或InGaAsP等覆盖电场缓和层的表面，从而缓和升温时的热损伤(例如，参照专利文献2)。专利文献1：日本特开2000-68284号公报专利文献2：日本特开2014-99467号公报非专利文献1：H.Itoetal.,Jpn.J.Appl.Phys.Vol.35(1996),pp.6139-6144非专利文献2：IEEEPHOTONICSTECHNOLOGYLETTERS,VOL.20,NO.6,MARCH15,2008但是，如图7所示，上述的条件下，随着退火时间增长，电场缓和层中的碳的活化率反而变差。随着退火时间增长而发现氢浓度的上升，认为这是由在紧接着的光吸收层生长时向装置内导入的AsH3等V族原料引起的。其原因是，在600℃附近作为不活泼气体的氢气不会进行分解，很难认为是被导入至装置内的氢气混入到晶体中。另一方面，由于在退火时没有导入V族气体，因此，对于电场缓和层会造成热损伤，随着退火时间增长，该损伤变大。因此，预想到：由AsH3所分解的氢自由基会变得容易混入到电场缓和层中。对于随着退火时间增长，碳的活化率逐渐恶化的原因，考虑与由这样的热损伤引起的结晶性恶化有关系。
技术实现思路
本专利技术就是为了解决上述课题而提出的，其目的在于，得到一种能够改善p型电场缓和层中所添加的碳的活化率的雪崩光电二极管的制造方法。本专利技术涉及的雪崩光电二极管的制造方法的特征在于，具有以下工序：在衬底上形成p型电场缓和层的工序，其中，在该p型电场缓和层中作为p型掺杂物而添加碳，作为组成而包含铝；在所述p型电场缓和层上形成帽盖层的工序；以及在所述帽盖层上形成光吸收层的工序，不导入V族原料而在不活泼气体气氛中进行从所述帽盖层的生长温度至所述光吸收层的生长温度为止的升温工序。专利技术的效果在本专利技术中，不导入V族原料而在不活泼气体气氛中进行从帽盖层的生长温度至光吸收层的生长温度为止的升温工序。由此，能够防止在升温工序后的光吸收层生长时，由V族原料引起的向电场缓和层混入氢的情况的发生。其结果，能够改善电场缓和层中所添加的碳的活化率。附图说明图1是表示本专利技术的实施方式涉及的雪崩光电二极管的剖视图。图2是表示本专利技术的实施方式涉及的雪崩光电二极管的结晶生长顺序的图。图3是表示升温退火温度与电场缓和层的碳活化率以及电场缓和层中的氢浓度之间的相关关系的图。图4是表示在升温工序中升温至InGaAs吸收层的生长温度后实施退火的情况下的表面状态的图。图5是表示在升温工序中升温至InGaAs吸收层的生长温度后实施退火的情况下的生长顺序的图。图6是表示实施原位(insitu)退火的雪崩光电二极管的结晶生长顺序的图。图7是表示退火时间与电场缓和层的碳活化率以及电场缓和层中的氢浓度之间的相关关系的图。标号的说明1n型InP衬底(衬底)，5p型AlInAs电场缓和层(p型电场缓和层)，6InGaAs帽盖层(帽盖层)，7n—型InGaAs光吸收层(光吸收层)具体实施方式图1是表示本专利技术的实施方式涉及的雪崩光电二极管的剖视图。在n型InP衬底1上依次堆叠有：n型InP缓冲层2、n型AlInAs缓冲层3、i型AlInAs倍增层4、p型AlInAs电场缓和层5、InGaAs帽盖层6、n—型InGaAs光吸收层7、以及n—型InP窗层8。在n—型InP窗层8中形成有p型区域9。在p型区域9上形成有p型InGaAs接触层10。n型InP缓冲层2的厚度是0.1～1μm，载流子浓度是3～5×1018cm-3。n型AlInAs缓冲层3的厚度是0.1～0.5μm，载流子浓度是3～5×1018cm-3。i型AlInAs倍增层4的厚度是0.1～0.5μm。p型AlInAs电场缓和层5的厚度是0.05～0.15μm，载流子浓度是0.5～1×1018cm-3。InGaAs帽盖层6的厚度是0.05～0.5μm。n—型InGaAs光吸收层7的厚度是1～2μm，载流子浓度是1～5×1015cm-3。n—型InP窗层8的厚度是0.5～1μm，载流子浓度是0.01～0.1×1015cm-3。p型InGaAs接触层10的厚度是0.1～0.5μm，载流子浓度是1～5×1018cm-3。下面，对本专利技术的实施方式涉及的雪崩光电二极管的制造方法进行说明。各半导体层的生长方法是金属有机物气相外延生长法(MOVPE：MetalOrganicVaporPhaseEpitaxy)或分子束外延生长法(MBE：MolecularBeamEpitaxy)等。图2是表示本专利技术的实施方式涉及的雪崩光电二极管的结晶生长顺序的图。首先，以生长温度630℃，在n型InP衬底1上使n型InP缓冲层2、n型AlInAs缓冲层3、i型AlInAs倍增层4依次进行生长。然后，将生长温度降温至600℃附近，使掺杂碳的p型AlInAs电场缓和层5进行生长。然后，为了防止升温时的损伤，以与p型AlInAs电场缓和层5相同的生长温度使InGaAs帽盖层6进行生长。然后，将生长温度升温至640℃。升温后使n—型InGaAs光吸收层7、n—型InP窗层8、p型InGaAs接触层10依次进行生长。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种雪崩光电二极管的制造方法，其特征在于，具有以下工序：在衬底上形成p型电场缓和层的工序，其中，在该p型电场缓和层中作为p型掺杂物而添加碳，作为组成而包含铝；在所述p型电场缓和层上形成帽盖层的工序；以及在所述帽盖层上形成光吸收层的工序，不导入V族原料而在不活泼气体气氛中进行从所述帽盖层的生长温度至所述光吸收层的生长温度为止的升温工序。

【技术特征摘要】
2014.11.28 JP 2014-2420421.一种雪崩光电二极管的制造方法，其特征在于，
具有以下工序：
在衬底上形成p型电场缓和层的工序，其中，在该p型电场缓
和层中作为p型掺杂物而添加碳，作为组成而包含铝；
在所述p型电场缓和层上形成帽盖层的工序；以及
在所述帽盖层上形成光吸收层的工序，
不导入V族原料而在不活泼气体气氛中进行从所...

【专利技术属性】
技术研发人员：山口晴央，畠中奖，
申请(专利权)人：三菱电机株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP