CN116569344A - 半导体受光元件 - Google Patents

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Abstract

本发明的半导体受光元件(1)包括：基板(10)；半导体层叠部(20)，其形成在所述基板(10)的第1区域(RB)上；和第1电极(40)和第2电极(50)，它们与所述半导体层叠部(20)电连接，所述半导体层叠部(20)包含：第1导电型的光吸收层(24)，其包含InxGa1‑xAs；和与所述第1导电型不同的第2导电型的第2区域(27)，其相对于所述光吸收层(24)位于所述基板(10)的相反侧，并且与所述光吸收层(24)接合，所述第1电极(40)与所述半导体层叠部(20)中的、相对于所述光吸收层(24)位于所述基板(10)侧的所述第1导电型的第1部分(31)连接，所述第2电极(50)与所述半导体层叠部(20)中的、相对于所述光吸收层(24)位于所述基板(10)的相反侧的所述第2导电型的第2部分(27)连接，所述光吸收层(24)的In组成x为0.55以上，所述光吸收层(24)的厚度为1.8μm以下。

Description

半导体受光元件
技术领域
本发明涉及半导体受光元件。
背景技术
在专利文献1中记载有光电二极管。该光电二极管由形成于InP的基板的斜面反射部、由p电极、衍射光栅和InGaAs光吸收层构成的受光部、以及n电极构成。从表面沿垂直方向入射的光被斜面反射部全反射，光路被转换为斜上方向，并从斜下方向入射到受光部内的光吸收层。倾斜入射的光，在光吸收层传播后，通过设置在受光部的上部的衍射光栅和p电极，向入射方向的反方向反射，再次被光吸收层吸收。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2009-117499号公报
发明内容
发明所要解决的课题
然而，在上述技术领域中，期望进一步的动作速度的高速化。为此，考虑通过使光吸收层薄化来缩短电子的移动距离。然而，如果将光吸收层薄化，则会产生灵敏度的降低。与此相对，在专利文献1所记载的光电二极管中，通过使光在相对于光吸收层倾斜的方向的光路中传播，从而使有效的吸收层厚增大。由此，也可以认为能够抑制由光吸收层的薄化引起的灵敏度降低而实现高速化。
然而，在专利文献1所记载的光电二极管中，为了形成相对于光吸收层倾斜的光路，需要进行在基板上形成斜面反射部的加工等，成本有可能增大。
本发明的目的在于提供一种能够抑制成本的增大并且实现高速化的半导体受光元件。
用于解决课题的方法
本发明的半导体受光元件为用于接受1.3μm波段、1.55μm波段和1.6μm波段中的至少1个波段的光的入射，根据该入射光而生成电信号的半导体受光元件，该半导体受光元件包括：基板；形成在基板的第1区域上的半导体层叠部；和与半导体层叠部电连接的第1电极和第2电极，半导体层叠部包含：包含InxGa1-xAs的第1导电型的光吸收层；设置在基板与光吸收层之间的第1导电型的缓冲层；和与第1导电型不同的第2导电型的第2区域，其相对于光吸收层位于基板的相反侧，并且与光吸收层接合，第1电极与半导体层叠部中的、相对于光吸收层位于基板侧的第1导电型的第1部分连接，第2电极与半导体层叠部中的、相对于光吸收层位于基板的相反侧的第2导电型的第2部分连接，光吸收层的In组成x为0.55以上，光吸收层的厚度为1.8μm以下。
该半导体受光元件以1.3μm波段(O-band(Original-band))、1.55μm波段(C-band(Conventional-band))和1.6μm波段(L-band(Long-wavelength-band))这样的光通信用的波段的光为对象。在该半导体受光元件中，设置在基板上的光吸收层包含InxGa1-xAs。而且，光吸收层的In组成x为0.55以上(且小于1)。这样，如果在光吸收层使InxGa1-xAs的In组成x为0.55以上，则与例如In组成x为0.53的情况相比，吸收系数提高(例如在1.55μm波段，通过使组成x为0.62，吸收系数提高至2倍程度)。因此，即使将光吸收层的厚度薄化至1.8μm以下，也能够避免灵敏度的降低。即，能够高速化。进而，在该半导体受光元件中，在实现高速化时不需要形成另外的结构(例如上述专利文献1所记载的光电二极管的斜面反射部等)。因此，根据该半导体受光元件，能够抑制成本增大并且能够高速化。
在本发明的半导体受光元件中，也可以为，缓冲层包含：具有基板的晶格常数与光吸收层的晶格常数之间的晶格常数的应变缓和层。在该情况下，半导体层叠部的结晶性提高。
在本发明的半导体受光元件中，也可以为，缓冲层包含：多个应变缓和层，其以随着从基板朝向光吸收层而晶格常数阶段性地接近光吸收层的晶格常数的方式配置。或者，也可以为，缓冲层包含：应变缓和层，其以随着从基板朝向光吸收层而晶格常数连续地接近光吸收层的晶格常数的方式变化。在这些情况下，能够可靠地提高半导体层叠部的结晶性。
在本发明的半导体受光元件中，也可以为，半导体层叠部包含：第1导电型的盖层，其相对于光吸收层在基板的相反侧设置在光吸收层上，并且包含InAsP；和第1导电型的接触层，其相对于光吸收层在基板的相反侧设置在盖层上，并且包含InGaAs，第2区域从接触层经由盖层形成至光吸收层，连接有第2电极的第2部分是形成于接触层的第2区域的表面。在这种情况下，第2电极的接触电阻降低。
在本发明的半导体受光元件中，也可以为，半导体层叠部包含：第1导电型的第1半导体层，其配置在基板与光吸收层之间；和第1导电型的第2半导体层，其具有比第1半导体层的杂质浓度低的杂质浓度，配置在第1半导体层与光吸收层之间。在该情况下，通过降低电容来实现进一步的高速化。
在本发明的半导体受光元件中，也可以为，半导体层叠部包含：第3半导体层，其设置在光吸收层与盖层之间，具有光吸收层的带隙与盖层的带隙之间的带隙。在这种情况下，抑制了由于带隙在盖层和光吸收层之间急剧变化而载流子难以取出。
在本发明的半导体受光元件中，也可以为，缓冲层的至少1层通过Fe的掺杂而被半绝缘化。在该情况下，结晶性提高。
在本发明的半导体受光元件中，也可以为，光吸收层的In组成x为0.57以上，光吸收层的厚度为1.2μm以下。并且，也可以为，光吸收层的In组成x为0.59以上，光吸收层的厚度为0.7μm以下。在这些情况下，通过光吸收层的进一步薄化而实现高速化。
在本发明的半导体受光元件中，也可以为，基板包含半绝缘性半导体。在该情况下，能够实现电容的降低。
在本发明的半导体受光元件中，也可以为，基板包含绝缘体或半绝缘性半导体，半导体层叠部与基板直接接合。这样，通过将基板和半导体层叠部分体地构成并直接接合来构成半导体受光元件，能够实现大口径化，通过用廉价的材料制作光学部件来抑制成本。
发明效果
根据本发明，能够提供一种能够抑制成本的增大并且高速化的半导体受光元件。
附图说明
图1是表示一个实施方式的激光装置的示意性的侧视图。
图2是图1所示的半导体受光元件的俯视图。
图3是沿着图2的III-III线的截面图。
图4是沿着图2的IV-IV线的截面图。
图5是沿着图2的V-V线的截面图。
图6是说明光吸收层的组成与吸收系数的关系的图。
图7是表示变形例的光学装置的结构的示意性侧视图。
具体实施方式
以下，参照附图，对一个实施方式进行详细说明。此外，在各图中，对相同或相当的要素标注相同的附图标记，有时省略重复的说明。
图1是表示一个实施方式的光学装置的示意性侧视图。如图1所示，光学装置A包括半导体受光元件1。光学装置A用于以1.3μm波段(O-band(Original-band))、1.55μm波段(C-band(Conventional-band))和1.6μm波段(L-band(Long-wavelength-band))这样的光通信用的波段的光为对象，并将该光转换为电信号并输出。1.3μm波段是指，例如1.26μm以上且1.36μm以下的波长范围。1.55μm波段是指，例如1.53μm以上且1.565μm以下的波长范围。1.6μm波段是指，例如大于1.565μm且1.625μm以下的波长范围。另外，通信用的波段的光是指，在上述的任一波段的波长范围内具有峰值的光(即，峰值以外的波长也可以在上述的波段的波长范围外)。
因此，半导体受光元件1也以上述波段为对象，用于接受属于该波段的至少1个波段的波长的光L的入射，并根据该入射光生成电信号。半导体受光元件1搭载于副基座(submount)A1。光L被光纤A4导光，并被透镜A3朝向半导体受光元件1的受光部聚光。
由半导体受光元件1生成的电信号经由设置在副基座A1的电极焊盘(在图1等中，示意性地用阴影线表示)和导线，输入跨阻放大器(TIA)A5，在由跨阻放大器A5转换为电压后输出到外部。另外，在此，半导体受光元件1，以后述的基板10的背面10b朝向透镜A3和光纤A4侧的状态搭载于副基座A1。即，在此，半导体受光元件1被用作背面入射型。
图2是图1所示的半导体受光元件的俯视图。图3是沿着图2的III-III线的截面图。如图2、3所示，半导体受光元件1包括：基板10、半导体层叠部20、第1电极40(在此为阴极)、第2电极50(在此为阳极)。
基板10包含半绝缘性半导体。在此，基板10例如是由InP构成的半绝缘半导体基板。基板10包含：表面10a、和表面10a的相反侧的背面10b。另外，基板10包含：沿着表面10a和背面10b依次排列的多个区域RA、区域RB(第1区域)和区域RC。区域RB是区域RA与区域RC之间的区域，是设置有半导体层叠部20的区域。更具体而言，区域RB包含：中心侧的区域RB1、和位于区域RB1的两侧(区域RA、RC侧)的区域RB2。在此，基板10的背面10b是光L的入射面，形成有用于将光L聚光的透镜RL。透镜RL形成为以区域RB1为中心与区域RB2部分重叠。
如上所述，半导体层叠部20形成在基板10的区域RB上，成为从表面10a突出的半导体台面。半导体层叠部20包含第1导电型(此处为N型，作为一例为N+型)的缓冲层30。缓冲层30设置为以区域RB1为中心与区域RB2重叠。在此，半导体层叠部20，在缓冲层30与基板10的表面10a相接。
从与表面10a交叉的方向观察，半导体层叠部20的缓冲层30以外的层设置于缓冲层30的与区域RB1重叠的部分。缓冲层30具有：从与表面10a交叉的方向观察，从半导体层叠部20的其他层(和后述的保护膜60)露出的第1部分31，在该第1部分31形成有与第1电极40的接合。缓冲层30例如包含InP。作为一个例子，缓冲层30由N+-InP构成。
半导体层叠部20具有：从基板10侧起依次层叠在缓冲层30上的缓冲层21、22、23、光吸收层24、盖层25和接触层26。缓冲层21、22具有第1导电型(例如N+型)。缓冲层23具有第1导电型(例如N-型)。缓冲层21、22、23包含InAsP。作为一个例子，缓冲层21由N+-InAs0.05P构成，缓冲层22由N+-InAs0.10P构成，缓冲层23由N--InAs0.15P(或者N--InGaAsP)构成。
由此，缓冲层21、22、23作为具有基板10的晶格常数与光吸收层24的晶格常数之间的晶格常数的应变缓和层而发挥功能。即，半导体层叠部20包含：以随着从基板10朝向光吸收层24而晶格常数阶段性地接近光吸收层24的晶格常数的方式配置的多个应变缓和层(台阶层)。
另外，缓冲层23配置在比缓冲层21、22更靠光吸收层24侧，且具有比缓冲层21、22的杂质浓度低的杂质浓度。因此，半导体层叠部20包含：配置在基板10与光吸收层24之间的第1半导体层(缓冲层21或缓冲层22)、和具有比该第1半导体层的杂质浓度低的杂质浓度且配置在第1半导体层与光吸收层24之间的第2半导体层(缓冲层23)。
光吸收层24为第1导电型(例如N-型)。光吸收层24包含InGaAs。在此，光吸收层24由N--InxGa1-xAs构成。而且，光吸收层24的In组成x为0.55以上(且小于1)。作为一个例子，在此，In组成x为0.59。另外，光吸收层24的厚度(沿着半导体层叠部20的层叠方向的厚度)为1.8μm以下，在此，作为一例为0.7μm。另外，光吸收层24也可以在带隙为0.72eV以下的范围内设为Al、P、Sb、N、其他材料与InGaAs的混晶的吸收层。混合于InGaAs的Al、P、Sb和N(或其他材料)的比例例如能够为5％以下或10％以下。
盖层25具有第1导电型(例如N-型)。盖层25包含InAsP。作为一个例子，盖层25由N--InAs0.15P构成。接触层26具有第1导电型(例如N-型)。接触层26包含InGaAs。作为一个例子，接触层26由N--InGaAs构成。
在半导体层叠部20形成有第2导电型(在此为P+型)的半导体区域(第2区域)27。半导体区域27例如可通过杂质扩散或离子注入等而形成。半导体区域27从半导体层叠部20的顶面20a朝向基板10侧延伸。在此，半导体层叠部20的顶面20a(面向与基板10为相反侧的表面)是接触层26的表面。而且，P+型的半导体区域27以从接触层26经由盖层25至光吸收层24的方式形成。
在此，半导体区域27也形成在光吸收层24内。在光吸收层24的厚度为0.7μm的例子中，光吸收层24中的盖层25侧的0.2μm程度的范围为半导体区域27。即，在该例中，在光吸收层24的内部包含厚度0.5μm的N-区域和厚度0.2μm的P+区域，形成有它们的边界。作为一个例子，P+区域的终端是P型的杂质浓度成为1×1017/cm3以下的位置。但是，N-区域与P+区域的边界也可以在光吸收层24的外部形成。
此外，在以上的例子中，N+型是指N型的杂质浓度为1×1017/cm3程度以上。N-型是指N型的杂质浓度为8×1015/cm3程度以下，与N+型相比相对较低。另外，P+型是指P型杂质的浓度为1×1017/cm3程度以上。
在此，半导体受光元件1包括保护膜60。保护膜60例如是绝缘膜。半导体层叠部20的顶面20a的一部分和从顶面20a的周缘朝向基板10侧延伸的半导体层叠部20的侧面20s被保护膜60覆盖。另一方面，半导体层叠部20的顶面20a的剩余部分，在此为P+型的半导体区域27的表面从保护膜60露出。而且，在顶面20a的从保护膜60露出的部分形成有第2电极50，并形成有第2电极50与半导体区域27(接触层26)的接合。即，第2电极50与半导体层叠部20中的、相对于光吸收层24位于基板10的相反侧的第2导电型的第2部分(半导体区域27)连接。另一方面，第1电极40与半导体层叠部20中的、相对于光吸收层24位于基板10侧的第1导电型的第1部分31(缓冲层30中的从保护膜60露出的部分)连接。
图4是沿着图2的IV-IV线的截面图。如图2、4所示，在基板10的表面10a上，隔着缓冲层30形成有半导体层叠部70。半导体层叠部70的结构，除了未形成P+型的半导体区域27这一点以外，与半导体层叠部20的缓冲层30以外的结构相同。半导体层叠部70整体被保护膜60覆盖。
而且，在此，第2电极50以从半导体层叠部20的顶面20a到达半导体层叠部70的顶面70a(面向与基板10为相反侧的表面)的方式延伸，在顶面70a上形成阳极焊盘55。即，在半导体层叠部70的顶面70a上，形成有经由保护膜60而与第2电极50电连接的阳极焊盘55。
图5是沿着图2的V-V线的截面图。如图2、5所示，在基板10的表面10a上，隔着缓冲层30形成有半导体层叠部80、90。半导体层叠部80、90的结构，除了未形成P+型的半导体区域27这一点以外，与半导体层叠部20的缓冲层30以外的结构相同。半导体层叠部80、90整体被保护膜60覆盖。而且，在此，第1电极40以从与缓冲层30接合的部分到达半导体层叠部90的顶面90a(面向与基板10为相反侧的表面)的方式延伸，在顶面90a上形成阴极焊盘45。
即，在半导体层叠部90的顶面90a上，形成有经由保护膜60而与第1电极40电连接的阴极焊盘45。另一方面，在半导体层叠部80的顶面80a上，隔着保护膜60形成有虚设焊盘(dummy pad)100。此外，如图2所示，阴极焊盘45(和半导体层叠部90)以夹着阳极焊盘55(和半导体层叠部70)的方式形成有一对，虚设焊盘100(和半导体层叠部80)也形成有一对。
在光学装置A中，以上的半导体受光元件1，以基板10的表面10a朝向副基座A1侧的方式，即基板10的背面10b朝向副基座A1的相反侧的方式配置，并安装于副基座A1。由此，一对阴极焊盘45、阳极焊盘55和一对虚设焊盘100与设置于副基座A1的各电极焊盘连接。其结果是，阴极焊盘45和阳极焊盘55在副基座A1与电连接于跨阻放大器A5的电极连接。
如以上说明的那样，半导体受光元件1以1.3μm波段、1.55μm波段和1.6μm波段这样的光通信用的波段的光为对象。在半导体受光元件1中，设置在半绝缘半导体的基板10上的光吸收层24包含InxGa1-xAs。而且，光吸收层24的In组成x为0.55以上(且小于1)。这样，在光吸收层24，如果将InxGa1-xAs的In组成x设为0.55以上(图6的曲线G2)，则例如与图6的曲线G1所示的In组成x为0.53的情况相比，吸收系数提高(在图6的例子中，在1.55μm波段提高到2倍左右)。另外，图6的曲线图G0表示使用了由InGaAsP构成的光吸收层的情况。
因此，即使将光吸收层24的厚度薄化至1.8μm以下，也能够避免灵敏度的降低。即，能够实现高速化。进而，在半导体受光元件1中，在实现高速化时不需要形成另外的结构(例如，上述专利文献1所记载的光电二极管的斜面反射部等)。因此，根据半导体受光元件1，能够抑制成本增大并且实现高速化。但是，如果着眼于高速化的观点，则半导体受光元件1也可以构成为：在光吸收层24形成相对于光吸收层24的厚度方向倾斜的光路。
此外，如图6的曲线G1、G2所示，通过增大光吸收层24的In组成x，吸收端被长波长化。但是，在半导体受光元件1中，具有以下特征，即：不是吸收端的长波长化，而提高成为目标的波段(上述的光通信用的1.3μm波段、1.55μm波段和1.6μm波段)的吸收系数。即，在半导体受光元件1中，通过提高成为目标的波段的吸收系数，能够实现光吸收层24的薄化和高速动作。换言之，在半导体受光元件1中，成为目标的波段与光吸收层24的In组成x和厚度的规定的组合是重要的。而且，光吸收层24越薄，则吸收系数对受光灵敏度的影响越显著，所以如半导体受光元件1那样用于兼顾约束响应和较高的受光灵敏度的结构是有效的。
另一方面，如果变更(增大)光吸收层24的In组成x，则存在光吸收层24的晶格常数与基板10的晶格常数的偏差变大的倾向，在基板10上生长光吸收层24时结晶性有可能恶化。
因此，在半导体受光元件1中，半导体层叠部20具有作为具有基板10的晶格常数与光吸收层24的晶格常数之间的晶格常数的应变缓和层而发挥功能的缓冲层21～23。由此，包含光吸收层24的半导体层叠部20的结晶性提高。特别是，在半导体受光元件1中，缓冲层21～23作为以随着从基板10朝向光吸收层24而晶格常数阶段性地接近光吸收层24的晶格常数的方式配置的多个应变缓和层而发挥功能。因此，可靠地提高了半导体层叠部20的结晶性。
另外，在半导体受光元件1中，半导体层叠部20包含：第1导电型的盖层25，其相对于光吸收层24在基板10的相反侧设置在光吸收层24上，并且包含InAsP；以及第1导电型的接触层26，其相对于光吸收层24在与基板10的相反侧设置在盖层25上，并且包含InGaAs，第2导电型的半导体区域27从接触层26经由盖层25形成至光吸收层24。第2电极50所连接的部分是形成于接触层26的半导体区域27的表面。由此，第2电极50的接触电阻下降。
另外，在半导体受光元件1中，半导体层叠部20包含：第1导电型的第1半导体层(缓冲层21或缓冲层22)，其配置在基板10与光吸收层24之间；以及第1导电型的第2半导体层(缓冲层23)，其具有比第1半导体层的杂质浓度低的杂质浓度，配置在第1半导体层与光吸收层24之间。因此，通过容量的降低而实现进一步的高速化。
进而，在半导体受光元件1中，基板10包含半绝缘性半导体。在使用导电性的基板作为基板10的情况下，由于该基板和半导体层叠部20电导通，所以成为相同电位。在该情况下，阳极与阴极的电容性的耦合也经由保护膜60(绝缘膜)而进行，无法预见电容的降低。与此相对，在半导体受光元件1中，通过对成为半导体层叠部20的生长层进行直至半绝缘性或绝缘性的基板10的蚀刻等，能够进行电分离。其结果是，能够防止电容性的耦合，能够实现电容的降低。基板10例如可通过在InP或GaAs等中掺杂Fe等而半绝缘化。InP的晶格常数与InGaAs一致，所以能够在半绝缘化的基板10上直接生长良好的结晶性的InGaAs层。
以上的实施方式对本发明的一个方式进行了说明。因此，本发明并不限定于上述的方式，能够任意地变形。接着，对变形例进行说明。
图7是表示与半导体受光元件的搭载方法相关的变形例的图。在图7的(a)所示的光学装置B中，半导体受光元件1以基板10的背面10b朝向玻璃基板B1的方式搭载在玻璃基板B1上，同样地通过导线直接与搭载在玻璃基板B1上的跨阻放大器A5电连接。透镜A3和光纤A4配置在玻璃基板B1的与搭载有半导体受光元件1的面为相反侧的面侧，光L经由玻璃基板B1从背面10b侧入射于半导体受光元件1。另外，在图7的(b)所示的光学装置C中，与图1所示的光学装置A相比，省略了透镜A3。进而，半导体受光元件1也可以直接搭载于跨阻放大器A5。
这样，半导体受光元件1的搭载方法和包含半导体受光元件1的光学装置可以考虑各种方式。另外，在以上的例子中，均将半导体受光元件1用作背面入射型。但是，半导体受光元件1也可以构成为表面入射型。在该情况下，以相对于设置在受光部(半导体区域27)上的第2电极50使受光部露出的方式，形成开口即可。
另外，在上述的例子中，作为光吸收层24的厚度，列举了0.7μm，作为光吸收层24的In组成x，列举了0.59。然而，光吸收层24的厚度为1.8μm以下即可，In组成x为0.55以上即可。特别地，光吸收层24的In组成x也可以为0.57以上，并且光吸收层的厚度也可以为1.2μm以下。此外，光吸收层24的In组成x也可以为0.59以上，并且光吸收层24的厚度也可以为0.7μm以下。在这些情况下，通过光吸收层的进一步薄化而实现高速化。
此外，以下列举各波段与光吸收层24的厚度和光吸收层24的In组成x的组合的例子。此外，例如对于以下的(5)等，不限于C-band波段，O-band波段和L-band波段也能够同样地构成。
(1)C-band波段。
灵敏度：0.86A/W以上。
截止频率：20GHz以上(28GB等的情况)。
吸收层厚：1.5μm(详细内容：N-区域1.3μm、P+区域0.2μm)。
In组成x：x＝0.55。
(2)C-band波段。
灵敏度：0.90A/W以上。
截止频率：20GHz以上(28GB的高灵敏度产品的情况)。
吸收层厚：1.5μm(详细内容：N-区域1.3μm、P+区域0.2μm)。
In组成x：x＝0.57。
(3)C-band波段。
灵敏度：0.80A/W以上。
截止频率：30GHz以上(56GB等的情况)。
吸收层厚：1.2μm(详细内容：N-区域1.0μm、P+区域0.2μm)。
In组成x：x＝0.57。
(4)C-band波段。
灵敏度为0.85A/W以上。
截止频率：30GHz以上(56GB的高灵敏度产品的情况)。
吸收层厚：1.2μm(详细内容：N-区域1.0μm、P+区域0.2μm)。
In组成x：x＝0.59。
(5)C-band波段。
灵敏度为0.7A/W以上。
截止频率：45GHz以上(96GB等的情况)。
吸收层厚：0.7μm(详细内容：N-区域0.5μm、P+区域0.2μm)。
In组成x：x＝0.59。
(6)C-band波段。
灵敏度为0.90A/W以上。
截止频率：16GHz以上(25GB等的情况)。
吸收层厚：1.8μm(详细内容：N-区域1.6μm、P+区域0.2μm)。
In组成x：x＝0.55。
(7)C-band波段。
灵敏度为0.93A/W以上。
截止频率：16GHz以上(25GB等的情况)。
吸收层厚：1.8μm(详细内容：N-区域1.6μm、P+区域0.2μm)。
In组成x：x＝0.57。
另外，在半导体受光元件1中，半导体层叠部20也可以包含：设置在光吸收层24与盖层25之间且具有光吸收层24的带隙与盖层25的带隙之间的带隙的第3半导体层。该第3半导体层具有第1导电型(例如N-型)，作为一例，由N--InAsGaP构成。在该情况下，能够抑制由于盖层25与光吸收层24之间带隙急剧地变化而难以取出载流子。
另外，在半导体受光元件1中，缓冲层21～23、30中的至少1层也可以通过Fe的掺杂而半绝缘化厚膜化。在该情况下，结晶性提高。
另外，缓冲层21～23、30不限于InAsP，出于增大带隙而提高1.3μm波段、1.55μm波段和1.6μm波段的透射率的目的，也可以包含InGaAsP(也可以由InGaAsP构成)。此外，半导体层叠部20的各层也可以包含Al等其他元素。
另外，在半导体受光元件1中，使用了随着从基板10朝向光吸收层24而晶格常数阶段性地变化的缓冲层21～23，但也可以使用以随着从基板10朝向光吸收层24而晶格常数连续地接近光吸收层24的晶格常数的方式变化的应变缓和层(缓冲层)。另外，在上述的例子中，半导体受光元件1具有在光吸收层24上依次层叠的盖层25和接触层26，第2电极50与形成于接触层26的半导体区域27的表面连接。但是，在半导体受光元件1中，也可以省略盖层25，接触层26直接形成于光吸收层24。即使在该情况下，也能够降低第2电极50的接触电阻。
另外，在着眼于高速化的观点的情况下，也可以将上述的光吸收层24应用于波导型的半导体受光元件。在波导型的半导体受光元件中，在半绝缘的InP基板上形成脊形波导，在该脊形波导内形成包含光吸收层24的受光部。这样，即使是波导型，通过采用提高了吸收率的光吸收层24，也能够缩短沿着波导的延伸方向的受光面的长度而降低电容。另外，即使是相同的厚度，通过提高电子的行进速度，响应性也提高。
进而，在半导体受光元件1中，例如也可以在通过蚀刻或研磨去除基板10的基础上，在由石英等绝缘体或InP以外的半绝缘性半导体(例如砷化镓等)的材料构成的基板接合半导体层叠部20。换言之，在半导体受光元件1中，基板10也可以包含绝缘体或半绝缘性半导体，并且与半导体层叠部20分体地构成，半导体层叠部20与该基板10(例如直接地)接合。这样，通过将基板10和半导体层叠部20分体地构成并接合来制造半导体受光元件1，从而能够实现大口径化、通过用廉价的材料制作光学部件来抑制成本。
此外，在将相互分体地构成的基板10与半导体层叠部20接合时，能够采用直接接合(direct bonding)、使用了树脂的接合。在将树脂用于基板10与半导体层叠部20的接合的情况下，根据树脂的性质，存在吸收目标波段的光的可能性，但如果是直接接合，则不存在该可能性。
另外，本发明的半导体受光元件用于接收1.3μm波段、1.55μm波段和1.6μm波段中的至少1个波段的光的入射，根据该入射光生成电信号，也可以为，该半导体受光元件包括：基板；形成在基板的第1区域上的半导体层叠部；和与半导体层叠部电连接的第1电极和第2电极，半导体层叠部包含：包含InxGa1-xAs的第1导电型的光吸收层；设置在基板与光吸收层之间的第1导电型的缓冲层；和与第1导电型不同的第2导电型的第2区域，其相对于光吸收层位于基板的相反侧，并且与光吸收层接合，第1电极与半导体层叠部中的、相对于光吸收层位于基板侧的第1导电型的第1部分连接，第2电极与半导体层叠部中的、相对于光吸收层位于基板的相反侧的第2导电型的第2部分连接，光吸收层的In组成x为0.55以上，光吸收层的厚度为1.5μm以下。
产业上的可利用性
提供了一种能够抑制成本的增大并且高速化的半导体受光元件。
附图标记的说明
1…半导体受光元件；20…半导体层叠部；21、22…缓冲层(应变缓和层、第1半导体层)；23…缓冲层(应变缓和层、第2半导体层)；24…光吸收层；25…盖层；26…接触层；27…半导体区域(第2部分)；31…第1部分；40…第1电极；50…第2电极。

Claims (12)

1.一种半导体受光元件，其中，
为用于接受1.3μm波段、1.55μm波段和1.6μm波段中的至少1个波段的光的入射，根据入射光而生成电信号的半导体受光元件，
所述半导体受光元件包括：
基板；
形成在所述基板的第1区域上的半导体层叠部；和
与所述半导体层叠部电连接的第1电极和第2电极，
所述半导体层叠部包含：
包含InxGa1-xAs的第1导电型的光吸收层；
设置在所述基板与所述光吸收层之间的所述第1导电型的缓冲层；和
与所述第1导电型不同的第2导电型的第2区域，其相对于所述光吸收层位于所述基板的相反侧，并且与所述光吸收层接合，
所述第1电极，与所述半导体层叠部中的、相对于所述光吸收层位于所述基板侧的所述第1导电型的第1部分连接，
所述第2电极，与所述半导体层叠部中的、相对于所述光吸收层位于所述基板的相反侧的所述第2导电型的第2部分连接，
所述光吸收层的In组成x为0.55以上，
所述光吸收层的厚度为1.8μm以下。
2.根据权利要求1所述的半导体受光元件，其中，
所述缓冲层包含：应变缓和层，其具有所述基板的晶格常数与所述光吸收层的晶格常数之间的晶格常数。
3.根据权利要求2所述的半导体受光元件，其中，
所述缓冲层包含：多个所述应变缓和层，其以随着从所述基板朝向所述光吸收层而晶格常数阶段性地接近所述光吸收层的晶格常数的方式配置。
4.根据权利要求2所述的半导体受光元件，其中，
所述缓冲层包含：所述应变缓和层，其以随着从所述基板朝向所述光吸收层而晶格常数连续地接近所述光吸收层的晶格常数的方式变化。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的半导体受光元件，其中，
所述半导体层叠部包含：
所述第1导电型的盖层，其相对于所述光吸收层在所述基板的相反侧设置在所述光吸收层上，并且包含InAsP；和
所述第1导电型的接触层，其相对于所述光吸收层在所述基板的相反侧设置在所述盖层上，并且包含InGaAs，
所述第2区域从所述接触层经由所述盖层形成至所述光吸收层，
连接有所述第2电极的所述第2部分是形成于所述接触层的所述第2区域的表面。
6.根据权利要求1～5中任一项所述的半导体受光元件，其中，
所述半导体层叠部包含：
所述第1导电型的第1半导体层，其配置在所述基板与所述光吸收层之间；和
所述第1导电型的第2半导体层，其具有比所述第1半导体层的杂质浓度低的杂质浓度，配置在所述第1半导体层与所述光吸收层之间。
7.根据权利要求5所述的半导体受光元件，其中，
所述半导体层叠部包含：第3半导体层，其设置在所述光吸收层与所述盖层之间，具有所述光吸收层的带隙与所述盖层的带隙之间的带隙。
8.根据权利要求1～7中任一项所述的半导体受光元件，其中，
所述缓冲层的至少1层通过Fe的掺杂而被半绝缘化。
9.根据权利要求1～7中任一项所述的半导体受光元件，其中，所述光吸收层的In组成x为0.57以上，
所述光吸收层的厚度为1.2μm以下。
10.根据权利要求1～8中任一项所述的半导体受光元件，其中，所述光吸收层的In组成x为0.59以上，
所述光吸收层的厚度为0.7μm以下。
11.根据权利要求1～10中任一项所述的半导体受光元件，其中，所述基板包含半绝缘性半导体。
12.根据权利要求1～10中任一项所述的半导体受光元件，其中，所述基板包含绝缘体或半绝缘性半导体，
所述半导体层叠部与所述基板接合。
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