JP2002050786A - Light-receiving element and manufacturing method therefor - Google Patents

Light-receiving element and manufacturing method therefor

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JP2002050786A
JP2002050786A JP2001139574A JP2001139574A JP2002050786A JP 2002050786 A JP2002050786 A JP 2002050786A JP 2001139574 A JP2001139574 A JP 2001139574A JP 2001139574 A JP2001139574 A JP 2001139574A JP 2002050786 A JP2002050786 A JP 2002050786A
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JP
Japan
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layer
light
semiconductor
conductive layer
receiving element
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JP2001139574A
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Japanese (ja)
Inventor
Kenichi Matsuda
賢一 松田
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a light-receiving element of superior mass productivity. SOLUTION: A light-receiving element 100 comprises a semi-insulating semiconductor substrate 101, a semiconductor conductive layer 102 formed in a region on a part of the substrate 101, a light-absorbing layer 103 formed on the semiconductor conductive layer 102, and a wide-band gap layer 104 and a diffusion region 105 formed on the light absorbing layer 103. Etching characteristics of the semiconductor conductive layer 102 and the semiconductor substrate 101 are different from each other.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、受光素子に関す
る。特に、半絶縁性の半導体基板上の一部の領域にメサ
状の光吸収層を形成し、半導体基板の他の領域上に電極
パッドを形成することによって、パッド部の容量を低減
した高速の受光素子に関する。
The present invention relates to a light receiving element. In particular, a mesa-shaped light absorbing layer is formed in a partial region on a semi-insulating semiconductor substrate, and an electrode pad is formed on another region of the semiconductor substrate. It relates to a light receiving element.

【0002】[0002]

【従来の技術】1.3μmから1.55μmの長波長帯
に感度を有する光ファイバ通信用受光素子として、In
GaAs/InP系を材料とするpinフォトダイオー
ドが広く用いられている。このpinフォトダイオード
の応答速度は、フォトダイオードの容量と負荷抵抗との
積によるCR時定数によって制限される場合が多い。従
って、pinフォトダイオードの応答速度を早くするた
めには、フォトダイオードの容量を低減させることが必
要である。
2. Description of the Related Art As a light receiving element for optical fiber communication having a sensitivity in a long wavelength band of 1.3 μm to 1.55 μm, In
Pin photodiodes made of GaAs / InP materials are widely used. The response speed of this pin photodiode is often limited by the CR time constant that is the product of the capacitance of the photodiode and the load resistance. Therefore, in order to increase the response speed of the pin photodiode, it is necessary to reduce the capacitance of the photodiode.

【0003】フォトダイオードの容量を低減させるため
には、接合容量を小さくするということと併せて、電極
パッドの容量を低減させることも重要である。特に、近
年の高速タイプの受光素子(フォトダイオード)では、
受光部の大きさが小さくなっているため、受光部上に設
けられる環状電極(直径35μm程度)よりも、環状電
極から延ばされてその近傍に配置される電極パッド(直
径80μm程度)の大きさの方が大きくなっており、そ
れゆえ、電極パッドの容量が応答速度に与える影響は大
きい。パッド容量を低減させるための構造として、パッ
ドと半導体層との間にポリイミドからなる厚い絶縁膜が
形成された構造があるが、より完全にパッド容量をなく
す手法として、半絶縁性の半導体基板上の一部の領域に
メサ状の光吸収層が形成され、そして、光吸収層が形成
されていない他の領域に電極パッドが形成された構造が
ある。
In order to reduce the capacitance of a photodiode, it is important to reduce the capacitance of an electrode pad in addition to reducing the junction capacitance. In particular, in recent high-speed type light receiving elements (photodiodes),
Since the size of the light receiving section is small, the size of the electrode pad (about 80 μm in diameter) extended from the annular electrode and disposed in the vicinity thereof is larger than that of the annular electrode (about 35 μm in diameter) provided on the light receiving section. Therefore, the effect of the capacitance of the electrode pad on the response speed is great. As a structure for reducing the pad capacitance, there is a structure in which a thick insulating film made of polyimide is formed between the pad and the semiconductor layer, but as a method for completely eliminating the pad capacitance, a semi-insulating semiconductor substrate is used. There is a structure in which a mesa-shaped light absorbing layer is formed in a part of the region, and an electrode pad is formed in another region where the light absorbing layer is not formed.

【0004】そのような構造の例は、例えば、特開平5
−82829号公報に開示されている。この公報に開示
された受光素子の構造を模式的に図9に示す。
An example of such a structure is disclosed in, for example,
-82829. FIG. 9 schematically shows the structure of the light receiving element disclosed in this publication.

【0005】図9に示した受光素子500は、半絶縁性
InP基板501上に形成された受光部メサ505と、
パッド電極用メサ506とを有している。受光部メサ5
05は、半絶縁性InP基板501の一部の領域上に、
+−InP層502、n-−InGaAs層503およ
びn−InP層504が順次積層された構造を有してお
り、一方、パッド電極用メサ506は、受光部メサ50
5が形成された領域と異なる他の領域上に、n+−In
P層502、n-−InGaAs層503およびn−I
nP層504が順次積層された構造を有している。この
パッド電極用メサ506の上面に、パッド電極511が
設けられている。
The light receiving element 500 shown in FIG. 9 includes a light receiving portion mesa 505 formed on a semi-insulating InP substrate 501,
And a pad electrode mesa 506. Light receiving part mesa 5
05 is on a partial region of the semi-insulating InP substrate 501,
It has a structure in which an n + -InP layer 502, an n -- InGaAs layer 503 and an n-InP layer 504 are sequentially stacked. On the other hand, the pad electrode mesa 506
N + -In on another region different from the region where
P layer 502, n -InGaAs layer 503 and n−I
It has a structure in which nP layers 504 are sequentially stacked. A pad electrode 511 is provided on the upper surface of the pad electrode mesa 506.

【0006】受光部メサ505において、n−InP層
504の一部にP型不純物を光吸収層503に達するよ
うに拡散させてなる拡散領域(P+領域)507が形成
されている。そして、半導体基板501全体を覆うよう
にSiN絶縁膜510が堆積されている。SiN絶縁膜
510上には、拡散領域507の一部と電気的に接続す
るP側電極508が形成されている。また、SiN絶縁
膜510上には、拡散領域507が形成されていない部
分のn−InP層504の一部と電気的に接続するよう
に、n側電極509が形成されている。受光部メサ50
5のP側電極508は、絶縁膜510上に形成された配
線512を介して、パッドメサ506上のパッド511
に接続されている。
In the light-receiving portion mesa 505, a diffusion region (P + region) 507 formed by diffusing a P-type impurity so as to reach the light absorption layer 503 is formed in a part of the n-InP layer 504. Then, a SiN insulating film 510 is deposited so as to cover the entire semiconductor substrate 501. On the SiN insulating film 510, a P-side electrode 508 that is electrically connected to a part of the diffusion region 507 is formed. An n-side electrode 509 is formed on the SiN insulating film 510 so as to be electrically connected to a part of the n-InP layer 504 where the diffusion region 507 is not formed. Light receiving unit mesa 50
5 is connected to the pad 511 on the pad mesa 506 via the wiring 512 formed on the insulating film 510.
It is connected to the.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】図9に示した受光素子
500では、受光部メサ505とパッドメサ506を電
気的に分離するために、受光部メサ505とパッドメサ
506との間に位置するn+−InP層(半導体導電
層)502を完全に除去している。しかし、半導体導電
層502は、半導体基板501と同じくInPから構成
されているため、エッチングの制御が困難である。それ
ゆえ、従来の受光素子500では、受光部メサ505と
パッドメサ506との間に位置する半導体導電層502
を確実に除去するために、半導体導電層502の下方深
くまでエッチングし、半導体基板501の表面もエッチ
ング除去するようにしている。その結果、受光部メサ5
05とパッドメサ506との電気的に分離は達成できる
ものの、受光部メサ505およびパッドメサ506の半
導体基板501からの高さは、設計された高さよりもさ
らに高くなってしまう。
In the light receiving element 500 shown in FIG. 9, in order to electrically separate the light receiving portion mesa 505 and the pad mesa 506, n + located between the light receiving portion mesa 505 and the pad mesa 506 is used. -The InP layer (semiconductor conductive layer) 502 is completely removed. However, since the semiconductor conductive layer 502 is made of InP similarly to the semiconductor substrate 501, it is difficult to control the etching. Therefore, in the conventional light receiving element 500, the semiconductor conductive layer 502 located between the light receiving portion mesa 505 and the pad mesa 506 is formed.
In order to surely remove the surface, the etching is performed to a depth deep below the semiconductor conductive layer 502, and the surface of the semiconductor substrate 501 is also etched away. As a result, the light receiving unit mesa 5
Although the electrical separation of the pad mesa 505 and the pad mesa 506 can be achieved, the height of the light receiving unit mesa 505 and the pad mesa 506 from the semiconductor substrate 501 is further higher than the designed height.

【0008】メサの高さが高くなると、受光部メサ50
5とパッドメサ506との橋渡しをする配線512の形
成が困難になる。その理由は、メサの高さが高い場合、
受光部メサ505とパッドメサ506と半導体基板50
1との段差部付近上に形成された配線512が剥がれや
すくなるからである。すなわち、配線512の形成の観
点からは、メサの高さは低い方が望ましい。しかし、従
来の受光素子500では、受光部メサ505とパッドメ
サ506との両者を電気的に完全に分離するために、メ
サの高さが、最低限必要な高さよりも高くなるという問
題が発生していた。
When the height of the mesa is increased, the light receiving portion mesa 50
It is difficult to form the wiring 512 that bridges the pad 5 and the pad mesa 506. The reason is that if the mesa is high,
Light receiving part mesa 505, pad mesa 506, and semiconductor substrate 50
This is because the wiring 512 formed on the vicinity of the stepped portion with respect to 1 is easily peeled off. That is, from the viewpoint of formation of the wiring 512, it is desirable that the height of the mesa is lower. However, in the conventional light receiving element 500, since the light receiving portion mesa 505 and the pad mesa 506 are completely electrically separated from each other, a problem occurs that the height of the mesa becomes higher than the minimum required height. I was

【0009】加えて、図9に示した受光素子500に
は、配線容量の問題も生じる。受光素子500では、パ
ッド511および半導体基板501上の配線512は、
何ら寄生容量を発生しない。しかし、受光部メサ505
上に位置する配線512は、配線容量を生じる。この配
線容量は、拡散領域507の面積が小さい高速受光素子
の場合、接合容量に比べて無視できない値となる。特
に、配線512とn−InP層(窓層)504の間に位
置する絶縁膜510をSiNの単層にした場合、配線容
量が大きくなる。配線容量が大きくなる理由は、一般に
SiNを厚く堆積するとクラックが発生しやすくなるが
ゆえに、SiNの堆積厚さには限界があるため、薄いS
iN膜しか形成できないこと、および、SiNは他の絶
縁膜(例えば、SiO2)に比べて誘電率が高いことに
起因している。
In addition, the light receiving element 500 shown in FIG. 9 has a problem of wiring capacitance. In the light receiving element 500, the pad 511 and the wiring 512 on the semiconductor substrate 501 are
No parasitic capacitance is generated. However, the light receiving unit mesa 505
The wiring 512 located above generates wiring capacitance. In the case of a high-speed light receiving element in which the area of the diffusion region 507 is small, the wiring capacitance has a value that cannot be ignored compared to the junction capacitance. In particular, when the insulating film 510 located between the wiring 512 and the n-InP layer (window layer) 504 is a single layer of SiN, the wiring capacitance increases. The reason why the wiring capacitance is increased is that cracks are likely to occur when SiN is deposited thickly, and there is a limit to the deposited thickness of SiN.
This is because only an iN film can be formed, and SiN has a higher dielectric constant than other insulating films (for example, SiO 2 ).

【0010】本発明はかかる諸点に鑑みてなされたもの
であり、その主な目的は、量産性に優れた受光素子を提
供することにある。本発明の他の目的は、フィルタリン
グ機能を備えた高機能の受光素子を提供することにあ
る。本発明のさらに他の目的は、配線容量の低減を図っ
た高速の受光素子を提供することにある。
The present invention has been made in view of the above points, and a main object of the present invention is to provide a light receiving element having excellent mass productivity. Another object of the present invention is to provide a high-performance light receiving element having a filtering function. Still another object of the present invention is to provide a high-speed light-receiving element with reduced wiring capacitance.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】本発明による受光素子
は、半絶縁性の半導体基板と、前記半導体基板上の一部
の領域に形成され、導電性を有する半導体導電層と、前
記半導体導電層上に形成され、入射された光を吸収する
機能を有する光吸収層と、前記光吸収層上に形成され、
前記光吸収層よりもバンドギャップの大きいワイドバン
ドギャップ層と、前記光吸収層に達するように前記ワイ
ドバンドギャップ層の一部に不純物を拡散させてなる拡
散領域とを備え、前記半導体導電層は、前記半導体基板
とエッチング特性が異なる半導体層である。
A light-receiving element according to the present invention comprises a semi-insulating semiconductor substrate, a conductive semiconductor conductive layer formed in a partial region on the semiconductor substrate, and a conductive semiconductor layer. A light absorbing layer having a function of absorbing incident light, formed on the light absorbing layer,
A wide band gap layer having a larger band gap than the light absorption layer, and a diffusion region formed by diffusing impurities into a part of the wide band gap layer to reach the light absorption layer, wherein the semiconductor conductive layer And a semiconductor layer having etching characteristics different from those of the semiconductor substrate.

【0012】ある好適な実施形態において、前記半導体
基板は、InPから構成されており、前記半導体導電層
は、InGaAsPから構成されており、前記光吸収層
は、InGaAsから構成されており、前記ワイドバン
ドギャップ層は、InPから構成されている。
In a preferred embodiment, the semiconductor substrate is made of InP, the semiconductor conductive layer is made of InGaAsP, the light absorbing layer is made of InGaAs, and the semiconductor substrate is made of InGaAs. The band gap layer is composed of InP.

【0013】ある好適な実施形態において、前記半導体
導電層を構成する前記InGaAsPの吸収端波長が、
0.93μmより大きく1.55μmより小さい範囲内
にある。
In a preferred embodiment, the absorption edge wavelength of the InGaAsP constituting the semiconductor conductive layer is:
It is in a range larger than 0.93 μm and smaller than 1.55 μm.

【0014】ある好適な実施形態において、前記半導体
導電層はn型の半導体層であり、前記不純物はp型の不
純物であり、前記光吸収層は、pinフォトダイオード
のi層として機能し、さらに、前記半導体導電層に電気
的に接触するn側電極と、前記拡散領域に電気的に接触
するp側電極とを備える。
In a preferred embodiment, the semiconductor conductive layer is an n-type semiconductor layer, the impurity is a p-type impurity, and the light absorption layer functions as an i-layer of a pin photodiode. An n-side electrode electrically contacting the semiconductor conductive layer, and a p-side electrode electrically contacting the diffusion region.

【0015】ある好適な実施形態において、前記半導体
基板上の前記一部の領域には、前記半導体導電層、前記
光吸収層および前記ワイドバンドギャップ層を含む半導
体構造体が形成されており、前記半導体基板上のうちの
前記一部の領域を除く領域において、前記半導体構造内
の前記半導体導電層とは分離された更なる半導体導電層
が形成されており、前記更なる半導体導電層上には、外
部機器と電気的に接続するためのパッドが形成されてお
り、前記パッドは、前記半導体構造体内のワイドバンド
ギャップ層の一部に形成された前記拡散領域に電気的に
接続されている。
In a preferred embodiment, a semiconductor structure including the semiconductor conductive layer, the light absorbing layer, and the wide band gap layer is formed in the partial region on the semiconductor substrate. In a region except for the partial region on the semiconductor substrate, a further semiconductor conductive layer separated from the semiconductor conductive layer in the semiconductor structure is formed, and on the further semiconductor conductive layer, A pad for electrically connecting to an external device is formed, and the pad is electrically connected to the diffusion region formed in a part of a wide band gap layer in the semiconductor structure.

【0016】ある好適な実施形態において、前記拡散領
域上には、中央に開口部を有する環状の電極が形成され
ており、前記電極は、前記半導体構造の表面を覆うよう
にして形成された絶縁膜上に位置する配線を介して、前
記パッドに接続されている。
In a preferred embodiment, an annular electrode having an opening in the center is formed on the diffusion region, and the electrode is an insulating electrode formed so as to cover the surface of the semiconductor structure. It is connected to the pad via a wiring located on the film.

【0017】ある好適な実施形態において、前記半導体
構造体を構成する各層は、前記半導体構造体の側面に段
差が形成されるように積層されている。
In a preferred embodiment, the layers constituting the semiconductor structure are stacked so that a step is formed on a side surface of the semiconductor structure.

【0018】本発明の他の受光素子は、半絶縁性の半導
体基板と、前記半導体基板上の一部の領域に形成され、
導電性を有する半導体導電層と、入射された光を吸収す
る機能を有する光吸収層と、前記半導体導電層と前記光
吸収層との間に形成され、前記半導体導電層にて生じた
キャリアが前記光吸収層に拡散することを防止するキャ
リア障壁層と、前記光吸収層上に形成され、前記光吸収
層よりもバンドギャップの大きいワイドバンドギャップ
層と、前記光吸収層に達するように前記ワイドバンドギ
ャップ層の一部に不純物を拡散させてなる拡散領域とを
備え、前記半導体導電層は、InGaAsPから構成さ
れており、かつ、前記入射された光のうち特定の波長の
光を透過する機能を有する。
Another light receiving element of the present invention is formed in a semi-insulating semiconductor substrate and a partial region on the semiconductor substrate.
A semiconductor conductive layer having conductivity, a light absorption layer having a function of absorbing incident light, and a carrier formed between the semiconductor conductive layer and the light absorption layer, and carriers generated in the semiconductor conductive layer A carrier barrier layer for preventing diffusion into the light absorbing layer, a wide band gap layer formed on the light absorbing layer and having a larger band gap than the light absorbing layer, A diffusion region formed by diffusing impurities in a part of the wide band gap layer; the semiconductor conductive layer is made of InGaAsP, and transmits light of a specific wavelength among the incident light; Has functions.

【0019】ある好適な実施形態において、前記半導体
導電層を構成するInGaAsPの吸収端波長は、1.
3μmより大きく1.55μmより小さい範囲内にあ
る。
In one preferred embodiment, the absorption edge wavelength of InGaAsP constituting the semiconductor conductive layer is 1.
It is in a range larger than 3 μm and smaller than 1.55 μm.

【0020】ある好適な実施形態において、前記吸収端
波長は、1.35μmより大きく1.5μmより小さい
範囲内にある。
In a preferred embodiment, the absorption edge wavelength is in a range from greater than 1.35 μm to less than 1.5 μm.

【0021】ある好適な実施形態において、前記半導体
導電層を構成するInGaAsPの吸収端波長は、0.
93μmより大きく1.3μmより小さい範囲内にあ
る。
In one preferred embodiment, the absorption edge wavelength of InGaAsP constituting the semiconductor conductive layer is 0.1.
It is in the range larger than 93 μm and smaller than 1.3 μm.

【0022】ある好適な実施形態において、前記吸収端
波長は、0.93μmより大きく1.25μmより小さ
い範囲内にある。
In a preferred embodiment, the absorption edge wavelength is in a range from greater than 0.93 μm to less than 1.25 μm.

【0023】ある好適な実施形態において、前記半導体
基板は、InPから構成されており、前記半導体導電層
は、InGaAsPから構成されており、前記キャリア
障壁層は、InPから構成されており、前記光吸収層
は、InGaAsから構成されており、前記ワイドバン
ドギャップ層は、InPから構成されている。
In a preferred embodiment, the semiconductor substrate is made of InP, the semiconductor conductive layer is made of InGaAsP, the carrier barrier layer is made of InP, and the semiconductor substrate is made of InP. The absorption layer is made of InGaAs, and the wide band gap layer is made of InP.

【0024】ある好適な実施形態において、前記受光素
子は、前記半導体基板の裏面側から入射される裏面入射
型の受光素子である。
In a preferred embodiment, the light receiving element is a back-illuminated light receiving element that is incident from the back side of the semiconductor substrate.

【0025】ある好適な実施形態において、前記半導体
基板上の前記一部の領域には、前記半導体導電層、前記
光吸収層、前記キャリア障害層、および前記ワイドバン
ドギャップ層を含む半導体構造体が形成されており、前
記半導体基板上のうちの前記一部の領域を除く領域にお
いて、前記半導体構造内の前記半導体導電層とは分離さ
れた更なる半導体導電層が形成されており、前記更なる
半導体導電層上には、外部機器と電気的に接続するため
のパッドが形成されており、前記パッドは、前記半導体
構造体内のワイドバンドギャップ層の一部に形成された
前記拡散領域に電気的に接続されている。
In a preferred embodiment, a semiconductor structure including the semiconductor conductive layer, the light absorption layer, the carrier obstacle layer, and the wide band gap layer is provided in the partial region on the semiconductor substrate. A further semiconductor conductive layer separated from the semiconductor conductive layer in the semiconductor structure is formed in a region other than the partial region on the semiconductor substrate. A pad for electrically connecting to an external device is formed on the semiconductor conductive layer, and the pad electrically connects to the diffusion region formed in a part of a wide band gap layer in the semiconductor structure. It is connected to the.

【0026】本発明による更に他の受光素子は、半絶縁
性の半導体基板と、前記半導体基板上の一部の領域に形
成され、導電性を有する半導体導電層と、前記半導体導
電層上に形成され、入射された光を吸収する機能を有す
る光吸収層と、前記光吸収層上に形成され、前記光吸収
層よりもバンドギャップの大きいワイドバンドギャップ
層と、前記光吸収層に達するように前記ワイドバンドギ
ャップ層の一部に不純物を拡散させてなる拡散領域と、
前記拡散領域上に形成された電極とを備え、前記半導体
基板上の前記一部の領域には、前記半導体導電層、前記
光吸収層および前記ワイドバンドギャップ層を含む半導
体構造体が形成されており、前記半導体基板上のうちの
前記一部の領域を除く領域において、前記半導体構造内
の前記半導体導電層とは分離された更なる半導体導電層
が形成されており、前記更なる半導体導電層上には、外
部機器と電気的に接続するためのパッドが形成されてお
り、前記半導体構造の表面には、絶縁膜が形成されてお
り、前記絶縁膜の上には、前記電極と前記パッドとを電
気的に接続する配線が形成されており、前記絶縁膜は、
SiN層と、前記SiN層上に形成されたSiO2層と
を含む積層構造を有する。
Still another light-receiving element according to the present invention is a semi-insulating semiconductor substrate, a semiconductor conductive layer formed on a part of the semiconductor substrate and having conductivity, and formed on the semiconductor conductive layer. A light absorbing layer having a function of absorbing incident light, a wide band gap layer formed on the light absorbing layer and having a larger band gap than the light absorbing layer, and reaching the light absorbing layer. A diffusion region formed by diffusing impurities into a part of the wide band gap layer;
An electrode formed on the diffusion region, and a semiconductor structure including the semiconductor conductive layer, the light absorption layer, and the wide band gap layer is formed in the partial region on the semiconductor substrate. And a further semiconductor conductive layer separated from the semiconductor conductive layer in the semiconductor structure is formed in a region on the semiconductor substrate other than the partial region, and the further semiconductor conductive layer A pad for electrically connecting to an external device is formed on the upper surface, an insulating film is formed on a surface of the semiconductor structure, and the electrode and the pad are formed on the insulating film. And a wiring for electrically connecting the insulating film and the insulating film,
It has a laminated structure including a SiN layer and a SiO 2 layer formed on the SiN layer.

【0027】ある好適な実施形態において、前記SiN
層の厚さは、20nm以上100nm以下であり、前記
SiO2層の厚さは、400nm以上である。
In one preferred embodiment, the SiN
The thickness of the layer is not less than 20 nm and not more than 100 nm, and the thickness of the SiO 2 layer is not less than 400 nm.

【0028】ある好適な実施形態において、前記半導体
導電層と前記光吸収層との間には、さらに、前記半導体
導電層にて生じたキャリアが前記光吸収層に拡散するこ
とを防止するキャリア障壁層が形成されている。
In a preferred embodiment, a carrier barrier is further provided between the semiconductor conductive layer and the light absorbing layer for preventing carriers generated in the semiconductor conductive layer from diffusing into the light absorbing layer. A layer is formed.

【0029】本発明による受光素子の製造方法は、半絶
縁性の半導体基板上に、前記半導体基板とエッチング特
性が異なる半導体導電層と、入射された光を吸収する機
能を有する光吸収層と、前記光吸収層よりもバンドギャ
ップの大きいワイドバンドギャップ層とを順次結晶成長
させる工程と、前記光吸収層に達するように前記ワイド
バンドギャップ層の一部に不純物を拡散させることによ
って、拡散領域を形成する工程と、前記ワイドバンドギ
ャップ層および前記光吸収層を所定の形状にエッチング
する工程と、前記所定の形状のワイドバンドギャップ層
および光吸収層を覆うように、前記半導体導電層上にエ
ッチングマスクを設ける工程と、前記半導体基板に対し
て前記半導体導電層を選択的にエッチングするエッチン
グ液を用いて、前記半導体導電層の一部を選択的にエッ
チングする工程とを包含する。
According to the method of manufacturing a light receiving element of the present invention, a semiconductor conductive layer having etching characteristics different from that of the semiconductor substrate, a light absorbing layer having a function of absorbing incident light, are provided on a semi-insulating semiconductor substrate. A step of sequentially crystal-growing a wide band gap layer having a band gap larger than that of the light absorption layer, and diffusing impurities into a part of the wide band gap layer so as to reach the light absorption layer, thereby forming a diffusion region. Forming, etching the wide band gap layer and the light absorbing layer into a predetermined shape, and etching the semiconductor conductive layer so as to cover the wide band gap layer and the light absorbing layer in the predetermined shape. Providing a mask and using an etchant for selectively etching the semiconductor conductive layer with respect to the semiconductor substrate; Comprising a step of selectively etching the portion of the semiconductor conductive layer.

【0030】ある好適な実施形態において、前記ワイド
バンドギャップ層および前記光吸収層を所定の形状にエ
ッチングする工程は、前記拡散領域を形成する工程の
後、前記拡散領域を覆うように、前記ワイドバンドギャ
ップ層上に第1のエッチングマスクを設ける工程と、前
記光吸収層に対して選択的に前記ワイドバンドギャップ
層の一部をエッチングする工程と、前記ワイドバンドギ
ャップ層を覆うように、前記光吸収層上に第2のエッチ
ングマスクを設ける工程と、前記半導体導電層に対して
選択的に前記光吸収層の一部をエッチングする工程とを
包含する。
[0030] In a preferred embodiment, the step of etching the wide band gap layer and the light absorbing layer into a predetermined shape includes, after the step of forming the diffusion region, the wide band gap layer and the light absorption layer so as to cover the diffusion region. Providing a first etching mask on the bandgap layer; selectively etching a part of the wide bandgap layer with respect to the light absorbing layer; and covering the widebandgap layer with the light absorbing layer. A step of providing a second etching mask on the light absorbing layer; and a step of selectively etching a part of the light absorbing layer with respect to the semiconductor conductive layer.

【0031】ある好適な実施形態において、前記半導体
基板はInPから構成され、前記半導体導電層はInG
aAsPから構成され、前記光吸収層はInGaAsか
ら構成され、前記ワイドバンドギャップ層はInPから
構成されており、前記エッチング液は、塩酸を含むエッ
チング液である。
In a preferred embodiment, the semiconductor substrate is made of InP, and the semiconductor conductive layer is made of InG.
The light absorption layer is made of InGaAs, the wide band gap layer is made of InP, and the etching solution is an etching solution containing hydrochloric acid.

【0032】ある好適な実施形態において、前記半導体
基板はInPから構成され、前記半導体導電層はInG
aAsPから構成され、前記光吸収層はInGaAsか
ら構成され、前記ワイドバンドギャップ層はInPから
構成されており、前記ワイドバンドギャップ層の一部を
エッチングする工程、および前記光吸収層の一部をエッ
チングする工程は、エッチングのエッチング液として、
硫酸を含むエッチング液を用いて実行される。
In a preferred embodiment, the semiconductor substrate is made of InP, and the semiconductor conductive layer is made of InG.
aAsP, the light absorbing layer is made of InGaAs, the wide band gap layer is made of InP, a step of etching a part of the wide band gap layer, and a part of the light absorbing layer. The step of etching, as an etching solution for etching,
This is performed using an etching solution containing sulfuric acid.

【0033】本発明による他の受光素子の製造方法は、
半絶縁性の半導体基板上に、導電性を有する半導体導電
層と、前記半導体導電層にて生じたキャリアが上層に拡
散することを防止するキャリア障壁層と、入射された光
を吸収する機能を有する光吸収層と、前記光吸収層より
もバンドギャップの大きいワイドバンドギャップ層と
を、順次結晶成長させる工程と、前記光吸収層に達する
ように前記ワイドバンドギャップ層の一部に不純物を拡
散させることによって、拡散領域を形成する工程と、前
記拡散領域を覆うように、前記ワイドバンドギャップ層
上に第1のエッチングマスクを設ける工程と、第1のエ
ッチング液を用いて、前記光吸収層に対して選択的に前
記ワイドバンドギャップ層の一部をエッチングする工程
と、前記ワイドバンドギャップ層を覆うように、前記光
吸収層上に第2のエッチングマスクを設ける工程と、第
2のエッチング液を用いて、前記キャリア障壁層に対し
て選択的に前記光吸収層の一部をエッチングする工程
と、第3のエッチング液を用いて、前記半導体導電層に
対して選択的に前記キャリア障壁層の一部をエッチング
する工程と、前記ワイドバンドギャップ層、前記光吸収
層および前記キャリア障壁層を覆うように、前記半導体
導電層上に第3のエッチングマスクを設ける工程と、第
4のエッチング液を用いて、前記半導体基板に対して選
択的に前記半導体導電層の一部をエッチングする工程と
を包含する。
Another method for manufacturing a light receiving element according to the present invention is as follows.
On a semi-insulating semiconductor substrate, a semiconductor conductive layer having conductivity, a carrier barrier layer for preventing carriers generated in the semiconductor conductive layer from diffusing into an upper layer, and a function of absorbing incident light. Having a light absorbing layer and a wide band gap layer having a larger band gap than the light absorbing layer sequentially crystal-grow, and diffusing impurities into a part of the wide band gap layer to reach the light absorbing layer. Forming a diffusion region, providing a first etching mask on the wide band gap layer so as to cover the diffusion region, and forming the light absorption layer using a first etching solution. Selectively etching a part of the wide band gap layer with respect to the light absorbing layer, and a second step on the light absorbing layer so as to cover the wide band gap layer. Providing a etching mask, using a second etchant to selectively etch a portion of the light absorbing layer with respect to the carrier barrier layer, and using a third etchant Etching a part of the carrier barrier layer selectively with respect to a conductive layer; and forming a third on the semiconductor conductive layer so as to cover the wide band gap layer, the light absorption layer, and the carrier barrier layer. A step of providing an etching mask; and a step of selectively etching a part of the semiconductor conductive layer with respect to the semiconductor substrate using a fourth etching solution.

【0034】ある好適な実施形態において、前記半導体
基板はInPから構成され、前記半導体導電層はInG
aAsPから構成され、前記キャリア障壁層はInPか
ら構成され、前記光吸収層はInGaAsから構成さ
れ、前記ワイドバンドギャップ層はInPから構成され
ており、前記第1および第3のエッチング液は、塩酸を
含むエッチング液であり、前記第2および第4のエッチ
ング液は、硫酸を含むエッチング液である。
In a preferred embodiment, the semiconductor substrate is made of InP, and the semiconductor conductive layer is made of InG.
aAsP, the carrier barrier layer is composed of InP, the light absorbing layer is composed of InGaAs, the wide band gap layer is composed of InP, and the first and third etching solutions are hydrochloric acid. And the second and fourth etching solutions are etching solutions containing sulfuric acid.

【0035】本発明による更に他の受光素子の製造方法
は、半絶縁性の半導体基板上に、前記半導体基板とエッ
チング特性が異なる半導体導電層と、入射された光を吸
収する機能を有する光吸収層と、前記光吸収層よりもバ
ンドギャップの大きいワイドバンドギャップ層とを順次
結晶成長させる工程と、前記光吸収層に達するように前
記ワイドバンドギャップ層の一部に不純物を拡散させる
ことによって、拡散領域を形成する工程と、前記ワイド
バンドギャップ層および前記光吸収層を所定の形状にエ
ッチングする工程と、前記半導体導電層の一部を選択的
にエッチングすることによって、前記所定の形状のワイ
ドバンドギャップ層および光吸収層、ならびに前記半導
体導電層を含む半導体構造体と、前記半導体構造体内の
前記半導体導電層と離間した更なる半導体導電層とを形
成する工程と、前記半導体構造体の表面、前記半導体基
板の露出部分および前記更なる半導体導電層上に、Si
N層およびSiO2層を順次積層することによって、前
記SiN層および前記SiO2層を含む絶縁膜を形成す
る工程と、前記半導体構造体における前記ワイドバンド
ギャップ層内の拡散領域上に位置する前記絶縁膜を除去
することによって、前記拡散領域上に開口部を形成する
工程と、前記開口部内の前記拡散領域上に電極を形成す
る工程と、前記半導体基板の露出部分上に形成された前
記絶縁膜または前記更なる半導体導電層上に形成された
前記絶縁膜の上に、外部機器と電気的に接続するための
パッドを形成する工程と、前記絶縁膜上に位置し、前記
電極と前記パッドとを電気的に接続する配線を形成する
工程とを包含する。
According to still another method of manufacturing a light receiving element according to the present invention, a semiconductor conductive layer having a different etching characteristic from that of the semiconductor substrate is provided on a semi-insulating semiconductor substrate, and a light absorbing layer having a function of absorbing incident light. A step of sequentially growing a layer and a wide band gap layer having a larger band gap than the light absorbing layer, and diffusing impurities into a part of the wide band gap layer so as to reach the light absorbing layer. Forming a diffusion region; etching the wide band gap layer and the light absorbing layer into a predetermined shape; and selectively etching a part of the semiconductor conductive layer to form the wide region of the predetermined shape. A semiconductor structure including a band gap layer and a light absorbing layer, and the semiconductor conductive layer, and the semiconductor conductive layer in the semiconductor structure Forming a further semiconductor conductive layer spaced, the surface of the semiconductor structure, the semiconductor substrate exposed portion and said further semiconductor conductive layer, Si
By N layer and sequentially laminating an SiO 2 layer, forming an insulating film including the SiN layer and the SiO 2 layer, wherein located on the diffusion region of the wide band gap layer in the semiconductor structure Forming an opening on the diffusion region by removing an insulating film; forming an electrode on the diffusion region in the opening; and forming the insulating layer on an exposed portion of the semiconductor substrate. Forming a pad for electrically connecting an external device on a film or the insulating film formed on the further semiconductor conductive layer; and forming the electrode and the pad on the insulating film. And forming a wiring that electrically connects the two.

【0036】ある好適な実施形態においては、前記電極
を形成する工程と、前記パッドを形成する工程と、前記
配線を形成する工程とを同一工程で実行する。
In a preferred embodiment, the step of forming the electrode, the step of forming the pad, and the step of forming the wiring are performed in the same step.

【0037】ある好適な実施形態において、前記同一工
程において実行する工程は、前記絶縁膜上に、SiNか
らなるスペーサ膜を堆積する工程と、フォトレジストを
用いて、前記電極と前記パッドと前記配線との抜きパタ
ーンを形成する工程と、前記フォトレジストをマスクと
して前記スペーサ膜をエッチングする工程と、露出した
前記絶縁膜上および前記フォトレジスト上に金属材料を
蒸着することによって、金属薄膜を形成する工程と、前
記フォトレジストを剥離除去することによって、前記電
極、前記パッドおよび前記配線を形成する工程とを包含
する。
In a preferred embodiment, the steps performed in the same step include a step of depositing a spacer film made of SiN on the insulating film, and a step of using a photoresist to form the electrode, the pad, and the wiring. Forming a metal thin film by forming a blanking pattern, etching the spacer film using the photoresist as a mask, and depositing a metal material on the exposed insulating film and the photoresist. And forming the electrode, the pad, and the wiring by stripping and removing the photoresist.

【0038】本発明による受光素子では、半導体導電層
と半導体基板とのエッチング特性が異なるため、半導体
基板に対して半導体導電層を選択的にエッチング可能な
エッチング液(例えば、塩酸を含むエッチング液)を用
いて、半導体導電層の選択的エッチングを行うことがで
きる。このため、半導体基板の表面が露出した段階でエ
ッチングを停止させることができるので、エッチングを
制御することが可能になり、半導体基板の上部までエッ
チングする処理を行わなくてもよい。したがって、メサ
の高さが必要以上に高くならないため、配線の形成が容
易になり、その結果、量産性に優れた受光素子を実現す
ることができる。また、半導体導電層、光吸収層および
ワイドバンドギャップ層を含む半導体構造体(メサ)の
側面に段差が形成されている場合、半導体構造体の側面
に段差がない場合と比べて、配線の形状を規定するフォ
トレジストを良好に形成することが可能となるので、さ
らに良好に配線を形成することができる。
In the light receiving element according to the present invention, since the semiconductor conductive layer and the semiconductor substrate have different etching characteristics, an etchant capable of selectively etching the semiconductor conductive layer with respect to the semiconductor substrate (for example, an etchant containing hydrochloric acid) Can be used to selectively etch the semiconductor conductive layer. Therefore, the etching can be stopped when the surface of the semiconductor substrate is exposed, so that the etching can be controlled, and it is not necessary to perform the process of etching to the upper portion of the semiconductor substrate. Therefore, since the height of the mesa does not become unnecessarily high, the formation of wiring is facilitated, and as a result, a light receiving element excellent in mass productivity can be realized. Further, when a step is formed on the side surface of the semiconductor structure (mesa) including the semiconductor conductive layer, the light absorption layer, and the wide band gap layer, the shape of the wiring is smaller than when the step is not formed on the side surface of the semiconductor structure. Can be satisfactorily formed, so that the wiring can be formed more favorably.

【0039】本発明による他の受光素子では、半導体導
電層と光吸収層との間にキャリア障壁層が形成されてい
るので、裏面入射型の受光素子として機能させることが
できる。これに加えて、InGaAsPから構成された
半導体導電層が、入射された光のうち特定の波長の光を
透過する機能を有しているので、例えば波長1.3μm
及び1.55μmの光のうち、波長1.55μmの光を
選択的に受光可能な受光素子を受光可能な受光素子を実
現することができる。したがって、フィルタリング機能
を備えた高機能の受光素子を実現することができる。
In another light receiving element according to the present invention, since a carrier barrier layer is formed between the semiconductor conductive layer and the light absorbing layer, it can function as a back illuminated light receiving element. In addition, since the semiconductor conductive layer made of InGaAsP has a function of transmitting light of a specific wavelength among incident lights, for example, the wavelength is 1.3 μm.
And a light receiving element capable of selectively receiving light having a wavelength of 1.55 μm out of the light having a wavelength of 1.55 μm. Therefore, a high-performance light receiving element having a filtering function can be realized.

【0040】本発明による更に他の受光素子では、半導
体構造体(メサ)の表面に形成された絶縁膜がSiN層
とSiO2層とを含む積層構造を有しているので、当該
絶縁膜上に形成される配線と半導体構造体との間の配線
容量を、絶縁膜がSiN層単層で形成された構成と比較
して、低減させることができる。その結果、配線容量の
低減を図った高速の受光素子を実現することができる。
In still another light receiving element according to the present invention, the insulating film formed on the surface of the semiconductor structure (mesa) has a laminated structure including the SiN layer and the SiO 2 layer. The wiring capacitance between the wiring formed in the semiconductor device and the semiconductor structure can be reduced as compared with a configuration in which the insulating film is formed of a single SiN layer. As a result, it is possible to realize a high-speed light receiving element with a reduced wiring capacitance.

【0041】[0041]

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら、本発
明の実施形態を説明する。以下の図面においては、説明
の簡潔さのため、実質的に同一の機能を有する構成要素
を同一の参照符号で示す。なお、本発明は以下の実施形
態に限定されない。 (実施形態1)図1から図3を参照しながら、本発明に
よる実施形態1を説明する。図1は、本実施形態にかか
る受光素子100の断面構成を模式的に示している。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In the drawings, components having substantially the same function are denoted by the same reference numeral for simplicity of description. Note that the present invention is not limited to the following embodiments. (Embodiment 1) Embodiment 1 according to the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 schematically shows a cross-sectional configuration of a light receiving element 100 according to the present embodiment.

【0042】本実施形態の受光素子100は、InGa
As/InP系pinフォトダイオードであり、半絶縁
性の半導体基板101と、導電性を有する半導体導電層
102と、半導体導電層102上に形成された光吸収層
103と、ワイドバンドギャップ層104とを有してい
る。
The light receiving element 100 of the present embodiment is made of InGa
An As / InP-based pin photodiode, a semi-insulating semiconductor substrate 101, a conductive semiconductor conductive layer 102, a light absorbing layer 103 formed on the semiconductor conductive layer 102, and a wide band gap layer 104; have.

【0043】半導体導電層102は、半導体基板101
とエッチング特性が異なる半導体層であり、半導体基板
101上の一部の領域に形成されている。本実施形態に
おいて、半導体基板101は、InPから構成された半
絶縁性InP基板である。一方、半導体導電層102
は、基板101を構成するInPとは組成が異なるn−
InGaAsPから構成されており、pinフォトダイ
オードのn層として機能する。
The semiconductor conductive layer 102 is formed on the semiconductor substrate 101
And a semiconductor layer having different etching characteristics, and is formed in a partial region on the semiconductor substrate 101. In the present embodiment, the semiconductor substrate 101 is a semi-insulating InP substrate made of InP. On the other hand, the semiconductor conductive layer 102
Has n- composition different from that of InP constituting the substrate 101.
It is composed of InGaAsP and functions as an n-layer of a pin photodiode.

【0044】半導体導電層102上に形成された光吸収
層103は、入射された光を吸収する機能を有してい
る。本実施形態では、光吸収層103はn-−InGa
Asから構成されており、pinフォトダイオードのi
層として機能する。光吸収層103は、半導体導電層1
02上の一部の領域に形成されており、光吸収層103
が形成されてない領域の半導体導電層102上には、n
側電極107が形成されている。
The light absorbing layer 103 formed on the semiconductor conductive layer 102 has a function of absorbing incident light. In this embodiment, the light absorption layer 103 is formed of n -InGa
As, the pin photodiode i
Functions as a layer. The light absorption layer 103 is a semiconductor conductive layer 1
02 is formed in a partial region on the light absorbing layer 103.
Is formed on the semiconductor conductive layer 102 in a region where no is formed.
The side electrode 107 is formed.

【0045】光吸収層103の上には、光吸収層103
よりもバンドギャップの大きいワイドバンドギャップ層
104が形成されており、そして、ワイドバンドギャッ
プ層104の一部(例えば、中央部)には、光吸収層1
03に達するように不純物(例えば、Zn)を拡散させ
てなるP+拡散領域105が形成されている。本実施形
態におけるワイドバンドギャップ層104は、InPか
ら構成されたn-−InP層である。
On the light absorbing layer 103, the light absorbing layer 103
A wide band gap layer 104 having a larger band gap is formed, and a light absorbing layer 1 is formed on a part (for example, a central portion) of the wide band gap layer 104.
A P + diffusion region 105 formed by diffusing an impurity (for example, Zn) so as to reach 03 is formed. The wide band gap layer 104 in the present embodiment is an n -InP layer made of InP.

【0046】ワイドバンドギャップ層104は、光吸収
層103よりもバンドギャップが大きいので、光吸収層
103で吸収されることになる波長の光を透過させるこ
とができる。すなわち、pinフォトダイオードの窓層
(ウィンドウ層)として機能させることができる。P型
不純物(Zn)を拡散させてワイドバンドギャップ層1
04を主なp型導電層にすると、光吸収層103のほと
んどをi層とすることが可能となるので、受光素子の受
光感度を高めることができる。ワイドバンドギャップ層
104の窓層としての役割は、特に、表面入射型の受光
素子として用いる場合に重要になる。
Since the wide band gap layer 104 has a larger band gap than the light absorbing layer 103, it can transmit light having a wavelength to be absorbed by the light absorbing layer 103. That is, it can function as a window layer (window layer) of the pin photodiode. Wide band gap layer 1 by diffusing P-type impurity (Zn)
When 04 is the main p-type conductive layer, most of the light absorption layer 103 can be an i-layer, so that the light receiving sensitivity of the light receiving element can be increased. The role of the wide band gap layer 104 as a window layer becomes particularly important when used as a front-illuminated light receiving element.

【0047】また、ワイドバンドギャップ層104は、
窓層としての役割だけでなく、p−n接合の逆方向リー
ク電流を低減させるという役割もある。この役割は、窓
層としての役割が重要な表面入射型の受光素子の場合だ
けでなく、裏面入射型の受光素子の場合のいずれにおい
ても重要である。InGaAs/InP系pinフォト
ダイオードでは、光吸収層であるInGaAs層103
の表面にp−n接合が露出すると、リーク電流が大きく
なることが知られている。しかし、InGaAs層10
3の上にInPワイドバンドギャップ層104が設けら
れている場合には、ワイドバンドギャップ層104の表
面にp−n接合が露出して、InGaAs層103の表
面にはp−n接合が露出しないので、ワイドバンドギャ
ップ層104がない場合と比べて、リーク電流の低減を
図ることができる。
The wide band gap layer 104 is
Not only does it serve as a window layer, but also serves to reduce the reverse leakage current of the pn junction. This role is important not only in the case of a front illuminated light receiving element whose role as a window layer is important, but also in the case of a back illuminated light receiving element. In an InGaAs / InP-based pin photodiode, an InGaAs layer 103 serving as a light absorption layer is used.
It is known that when a pn junction is exposed on the surface of the semiconductor device, the leakage current increases. However, the InGaAs layer 10
In the case where the InP wide bandgap layer 104 is provided on the surface 3, the pn junction is exposed on the surface of the wide bandgap layer 104 and the pn junction is not exposed on the surface of the InGaAs layer 103. Therefore, the leakage current can be reduced as compared with the case where the wide band gap layer 104 is not provided.

【0048】ワイドバンドギャップ層104内のP+
散領域105の上には、p側電極106が形成されてい
る。本実施形態におけるp側電極106は、Ti/Pt
/Auの積層金属膜から構成されており、円形の拡散領
域105の外周部分に配置された環状電極である。中央
部に開口を設けた環状電極をp側電極106として使用
するのは、表面入射タイプの場合に、電極106がなる
べく入射光を妨げないようにして、受光効率を高めるた
めである。
A p-side electrode 106 is formed on P + diffusion region 105 in wide band gap layer 104. In this embodiment, the p-side electrode 106 is Ti / Pt
/ Au is a ring-shaped electrode made of a laminated metal film and arranged on the outer peripheral portion of the circular diffusion region 105. The reason why the annular electrode having an opening in the center is used as the p-side electrode 106 is to increase the light receiving efficiency by preventing the electrode 106 from interfering with the incident light as much as possible in the case of the front-illuminated type.

【0049】P側電極106は、外部機器(不図示)と
電気的に接続するためのパッド(パッド電極)110と
電気的に接続されている。本実施形態では、半導体導電
層102、光吸収層103、および、拡散領域105が
形成されたワイドバンドギャップ層104は、半導体構
造体(受光部メサ)140内に含まれている。p側電極
106は、受光部メサ140の上部(頭頂部)に設けら
れ、そして、p側電極106と電気的に接続されたパッ
ド110は、受光部メサ140が位置する領域以外の領
域に配置されている。
The P-side electrode 106 is electrically connected to a pad (pad electrode) 110 for electrically connecting to an external device (not shown). In the present embodiment, the semiconductor conductive layer 102, the light absorbing layer 103, and the wide band gap layer 104 in which the diffusion region 105 is formed are included in the semiconductor structure (light receiving portion mesa) 140. The p-side electrode 106 is provided above the light-receiving unit mesa 140 (on the top of the head), and the pad 110 electrically connected to the p-side electrode 106 is arranged in a region other than the region where the light-receiving unit mesa 140 is located. Have been.

【0050】図1に示した構成では、受光部メサ140
内の半導体導電層(第1の半導体導電層)102から離
間し、第1の半導体導電層102と同じ材料から構成さ
れた別の半導体導電層(第2の半導体導電層)109が
基板101上に形成されており、その第2の半導体導電
層109上に絶縁膜108を介してパッド110が配置
されている。このように、受光部メサ140と離れた位
置にパッド110を設けることにより、パッド110に
よる寄生容量を低減させることができる。
In the configuration shown in FIG.
A separate semiconductor conductive layer (second semiconductor conductive layer) 109 made of the same material as the first semiconductor conductive layer 102 is separated from the semiconductor conductive layer (first semiconductor conductive layer) 102 therein. A pad 110 is disposed on the second semiconductor conductive layer 109 with an insulating film 108 interposed therebetween. Thus, by providing the pad 110 at a position separated from the light receiving unit mesa 140, the parasitic capacitance due to the pad 110 can be reduced.

【0051】本実施形態では、第2の半導体導電層10
9をパッド載置用のパッドメサ160としている。第2
の半導体導電層109をパッドメサ160とすることに
より、第1の半導体導電層102上に設けられたn側電
極107と、p側電極106に電気的に接続しているパ
ッド110との高さがほぼ同じすることができる。n側
電極107とパッド110との高さがほぼ同じならば、
それらの上に同じ大きさの接続部材(例えば、バンプ)
を載置して、受光素子100の実装を行うことができる
ので、受光素子100の実装が容易になるという利点が
得られる。
In the present embodiment, the second semiconductor conductive layer 10
Reference numeral 9 denotes a pad mesa 160 for mounting a pad. Second
By using the semiconductor conductive layer 109 as the pad mesa 160, the height of the n-side electrode 107 provided on the first semiconductor conductive layer 102 and the height of the pad 110 electrically connected to the p-side electrode 106 are reduced. You can do almost the same. If the heights of the n-side electrode 107 and the pad 110 are almost the same,
Connecting members of the same size on them (eg bumps)
Can be mounted and the light receiving element 100 can be mounted, so that there is an advantage that the mounting of the light receiving element 100 is facilitated.

【0052】受光部メサ140、パッドメサ160およ
び基板101の表面には、n側電極107およびp側電
極106が位置している領域を除いて、例えばSiNか
らなる絶縁膜108が形成されている。この絶縁膜10
8上に、p側電極106とパッド110とを接続する配
線111が形成されている。本実施形態では、p側電極
106とパッド110と配線111とは一体に形成され
ており、これらは、Ti/Pt/Auの積層金属膜から
構成されている。
An insulating film 108 made of, for example, SiN is formed on the surfaces of the light receiving portion mesa 140, the pad mesa 160, and the substrate 101 except for the region where the n-side electrode 107 and the p-side electrode 106 are located. This insulating film 10
A wiring 111 for connecting the p-side electrode 106 and the pad 110 is formed on 8. In the present embodiment, the p-side electrode 106, the pad 110, and the wiring 111 are integrally formed, and are formed of a laminated metal film of Ti / Pt / Au.

【0053】また、製造工程段階において、フォトレジ
ストを用いた配線の抜きパターンの形成が良好にできる
ように、受光部メサ140の側面は、段差状になってい
る。すなわち、受光部メサ140における各層(10
2,103,104)は、受光部メサ140の側面が段
差状になるように積層されており、受光部メサ140内
の下層の上面面積は、当該下層の上に位置する上層の下
面面積よりも大きくされている。
In the manufacturing process, the side surface of the light-receiving portion mesa 140 has a stepped shape so that the formation of the pattern for removing the wiring using the photoresist can be performed well. That is, each layer (10
2, 103, 104) are stacked such that the side surface of the light receiving unit mesa 140 is stepped, and the upper surface area of the lower layer in the light receiving unit mesa 140 is larger than the lower surface area of the upper layer located above the lower layer. Has also been enlarged.

【0054】本実施形態の受光素子100の他の条件を
例示的に示すと、以下のようである。なお、本発明は、
これらの条件に限定されず、適時好適な条件を設定する
ことが可能である。
The other conditions of the light receiving element 100 according to the present embodiment are exemplified as follows. In addition, the present invention
The conditions are not limited to these conditions, and suitable conditions can be set as appropriate.

【0055】InP基板101の厚さは、150〜20
0μm程度であり、受光部メサ140の高さは、5〜1
0μm程度である。第1の半導体導電層102の厚さ
は、1.5〜3μm程度であり、そのメサの形状は、
(40×80)μm2〜(100×200)μm2の矩形
である。第2の半導体導電層109の厚さは、第1の半
導体導電層102の厚さと同様に、1.5〜3μm程度
である。第2の半導体導電層109のメサの形状は、直
径50〜100μm程度の円形、または、一辺が50〜
100μm程度の矩形(正方形)である。
The thickness of the InP substrate 101 is 150 to 20
0 μm, and the height of the light receiving portion mesa 140 is 5 to 1 μm.
It is about 0 μm. The thickness of the first semiconductor conductive layer 102 is about 1.5 to 3 μm, and the shape of the mesa is
It is a rectangle of (40 × 80) μm 2 to (100 × 200) μm 2 . Like the thickness of the first semiconductor conductive layer 102, the thickness of the second semiconductor conductive layer 109 is about 1.5 to 3 μm. The shape of the mesa of the second semiconductor conductive layer 109 is a circle having a diameter of about 50 to 100 μm, or a side of 50 to 100 μm.
It is a rectangle (square) of about 100 μm.

【0056】光吸収層103の厚さは、1.5〜3μm
程度であり、そのメサ形状は、直径35〜70μmの円
形である。ワイドバンドギャップ層104の厚さは、1
〜2μmであり、そのメサ形状は、直径30〜60μm
の円形である。ワイドバンドギャップ層104内の拡散
領域105の形状は、直径25〜50μmの円形であ
る。なお、それぞれの形状は、基板法線方向(受光素子
100の上方)から見た形状である。
The thickness of the light absorbing layer 103 is 1.5 to 3 μm
The mesa shape is a circle having a diameter of 35 to 70 μm. The thickness of the wide band gap layer 104 is 1
22 μm, and the mesa shape is 30-60 μm in diameter.
Is circular. The shape of the diffusion region 105 in the wide band gap layer 104 is a circle having a diameter of 25 to 50 μm. Each shape is a shape viewed from the normal direction of the substrate (above the light receiving element 100).

【0057】また、キャリア濃度の関係を示すと、第1
の半導体導電層(n+層)102のキャリア濃度は高
く、一方、光吸収層(n-層またはi層)のキャリア濃
度は低い。本実施形態では、キャリア濃度の低い層(n
-層)からワイドバンドギャップ層104を構成した
が、ワイドバンドギャップ層104のキャリア濃度は特
に限定されない。
The relationship of the carrier concentration is described as follows.
The carrier concentration of the semiconductor conductive layer (n + layer) 102 is high, while the carrier concentration of the light absorbing layer (n layer or i layer) is low. In the present embodiment, the layer (n
Although the wide band gap layer 104 is formed from the (-layer), the carrier concentration of the wide band gap layer 104 is not particularly limited.

【0058】本実施形態の受光素子100では、半導体
導電層102と半絶縁性InP基板101とのエッチン
グ特性が異なる。このため、半導体導電層102を選択
的にエッチングを行うことができるので、InP基板1
01の表面が露出した段階でエッチングを停止させるこ
とができる。つまり、エッチングを容易に制御すること
が可能になり、InP基板101の上部までエッチング
する処理を行わなくてもよい。したがって、受光部メサ
140の高さが必要以上に高くならないため、配線11
1の形成が容易になり、その結果、量産性に優れた受光
素子100を実現することができる。また、受光部メサ
140は側面に段差を有しているので、配線111の抜
きパターンを良好に形成することができる。したがっ
て、この点においても、量産性に優れた受光素子100
を実現することができる。
In the light receiving element 100 of this embodiment, the semiconductor conductive layer 102 and the semi-insulating InP substrate 101 have different etching characteristics. Therefore, the semiconductor conductive layer 102 can be selectively etched, so that the InP substrate 1
The etching can be stopped at the stage where the surface of No. 01 is exposed. That is, the etching can be easily controlled, and it is not necessary to perform the process of etching the upper portion of the InP substrate 101. Therefore, the height of the light-receiving portion mesa 140 does not become unnecessarily high.
1 can be easily formed, and as a result, the light receiving element 100 excellent in mass productivity can be realized. Further, since the light receiving portion mesa 140 has a step on the side surface, it is possible to form a good pattern for removing the wiring 111. Therefore, also in this respect, the light receiving element 100 excellent in mass productivity
Can be realized.

【0059】なお、本実施形態では、受光部メサ140
の側面に段差が形成された構成を示したが、本発明は、
このような構成に限定されるものではなく、受光部メサ
140の形状は、適宜適切な形状に設計することができ
る。また、本実施形態では、P側電極106およびn側
電極107がそれぞれ拡散領域105上および半導体導
電層102上に形成された構成を示したが、pinフォ
トダイオードを動作させる上では、P側電極106およ
びn側電極107のそれぞれが光吸収層103に電気的
に接続可能であればよい。このため、図1に示した構成
に限定されない。さらに、様々な改変が成され得ること
が当業者に容易に理解される。
In this embodiment, the light receiving section mesa 140
Although a configuration in which a step is formed on the side surface is shown, the present invention
The configuration is not limited to such a configuration, and the shape of the light-receiving unit mesa 140 can be appropriately designed to an appropriate shape. In the present embodiment, the configuration in which the P-side electrode 106 and the n-side electrode 107 are formed on the diffusion region 105 and the semiconductor conductive layer 102, respectively, has been described. It is sufficient that each of the 106 and the n-side electrode 107 can be electrically connected to the light absorbing layer 103. For this reason, it is not limited to the configuration shown in FIG. Further, it will be readily apparent to those skilled in the art that various modifications can be made.

【0060】次に、図2(a)〜(d)を参照しなが
ら、本実施形態の受光素子100の製造方法を説明す
る。図2(a)〜(d)は、受光素子100の製造方法
を説明するための工程断面図である。
Next, a method for manufacturing the light receiving element 100 according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. 2A to 2D are process cross-sectional views illustrating a method for manufacturing the light receiving element 100.

【0061】まず、図2(a)に示すように、半絶縁性
のInP半導体基板101上に、n−InGaAsP半
導体導電層102、n-−InGaAs光吸収層103
およびn-−InP窓層104を順次結晶成長し、次い
で、ワイドバンドギャップ層(窓層)104の一部領域
に、例えばZnの不純物を拡散して光吸収層103に達
する拡散領域105を形成する。
First, as shown in FIG. 2A, an n-InGaAsP semiconductor conductive layer 102 and an n -InGaAs light absorbing layer 103 are formed on a semi-insulating InP semiconductor substrate 101.
And an n -InP window layer 104 are sequentially crystal-grown, and then a diffusion region 105 reaching the light absorption layer 103 by diffusing, for example, Zn impurities is formed in a part of the wide band gap layer (window layer) 104. I do.

【0062】半導体導電層102を構成するInGaA
sPの組成は、In1-xGaxAsy1-yと表され、そし
てxとyとの間にはy=2.12xの関係がある。つま
り、In1-xGaxAsyPの組成には一次元の自由度が
あり、組成xまたはyの値を規定すると、所定の吸収端
波長を有するInGaAsPが一義的に決定される。言
い換えると、InGaAsPの組成は、InGaAsP
の吸収端波長によって表現することができる。
InGaAs forming the semiconductor conductive layer 102
The composition of sP is expressed as In 1-x Ga x As y P 1-y, and a relationship of y = 2.12x to between x and y. That is, there is freedom of the one-dimensional in the composition of In 1-x Ga x As y P, when defining the values of composition x or y, InGaAsP having a predetermined absorption edge wavelength is uniquely determined. In other words, the composition of InGaAsP is InGaAsP
Can be expressed by the absorption edge wavelength.

【0063】図3は、波長とInGaAsPの光吸収と
の関係を示すグラフである。本明細書では、In1-x
xAsy1-y(0≦x≦1、0≦y≦1)において光
が吸収される最大波長を吸収端波長と定義する。図3に
示すように、GaおよびAsが含まれていないInP
(x=0、y=0)の場合、吸収端波長は0.93μm
であり、InGaAsP系材料の中では、吸収端波長は
最も小さい。一方、Pが含まれていないIn1-xGax
s(y=1)では、吸収端波長は1.6μmよりも大き
く、InGaAsP系材料では、吸収端波長は最も大き
い。InGaAsP系材料の吸収端波長は、組成xとy
とを考慮することにより、この上端と下端との間の任意
の値に設定され得る。
FIG. 3 is a graph showing the relationship between the wavelength and the light absorption of InGaAsP. In this specification, In 1-x G
a x As y P 1-y light in (0 ≦ x ≦ 1,0 ≦ y ≦ 1) is defined as the absorption edge wavelength of the maximum wavelength to be absorbed. As shown in FIG. 3, InP containing no Ga and As is contained.
In the case of (x = 0, y = 0), the absorption edge wavelength is 0.93 μm
The absorption edge wavelength is the smallest among InGaAsP-based materials. On the other hand, In 1-x Ga x A containing no P
At s (y = 1), the absorption edge wavelength is larger than 1.6 μm, and the absorption edge wavelength is largest in the InGaAsP-based material. The absorption edge wavelength of the InGaAsP-based material is represented by the compositions x and y
Can be set to an arbitrary value between the upper end and the lower end.

【0064】In1-xGaxAsy1-yの吸収端波長λg
と、組成x、yとの関係を下記表1に示す。なお、参考
までに、禁制帯幅Egもあわせて示す。
[0064] In 1-x Ga x As y P 1-y absorption edge wavelength λg of
And the relationship between the composition x and y are shown in Table 1 below. The forbidden band width Eg is also shown for reference.

【0065】[0065]

【表1】 [Table 1]

【0066】このように、組成x、yの値を定めること
により、例えば、1.0μm、1.30μm、1.5μ
mなどの吸収端波長を有するInGaAsP層を得るこ
とができる。InP基板101と、n−InGaAsP
層102とのエッチング特性が異なるようにするには、
例えば、吸収端波長λgが0.93μmより大きく1.
55μmより小さい範囲内にあるn−InGaAsP層
102を用いればよい。エッチング特性の差違をさらに
大きくしたい場合、吸収端波長λgが1.0μm以上の
n−InGaAsP層102を用いることが好ましい。
By determining the values of the compositions x and y, for example, 1.0 μm, 1.30 μm, 1.5 μm
An InGaAsP layer having an absorption edge wavelength such as m can be obtained. InP substrate 101 and n-InGaAsP
To make the etching characteristics different from that of the layer 102,
For example, the absorption edge wavelength λg is larger than 0.93 μm.
An n-InGaAsP layer 102 having a size smaller than 55 μm may be used. To further increase the difference in etching characteristics, it is preferable to use the n-InGaAsP layer 102 having an absorption edge wavelength λg of 1.0 μm or more.

【0067】なお、本実施形態では、ワイドバンドギャ
ップ層104をn-−InP層(λg=0.92μm)
から構成しているので、光ファイバ通信で主に用いられ
る波長1.3μmないし1.55μmの光は、ワイドバ
ンドギャップ層104では吸収されずに透過する。した
がって、表面入射型の受光素子において、ワイドバンド
ギャップ層104を窓層として機能させることができ
る。
In this embodiment, the wide band gap layer 104 is formed of an n -InP layer (λg = 0.92 μm).
, Light having a wavelength of 1.3 μm to 1.55 μm mainly used in optical fiber communication is transmitted through the wide band gap layer 104 without being absorbed. Therefore, in the front-illuminated type light receiving element, the wide band gap layer 104 can function as a window layer.

【0068】次に、図2(b)に示すように、拡散領域
105を覆うようにワイドバンドギャップ層104上
に、第1のエッチングマスク201を形成した後、この
第1のエッチングマスク201をマスクとして、ワイド
バンドギャップ層104をエッチングする。第1のエッ
チングマスク201としては、例えばSiN層を用い
る。本実施形態において、ワイドバンドギャップ層10
4のエッチングの際には、光吸収層103を構成するI
nGaAsのエッチング速度に対して、InPのエッチ
ング速度が十分に大きい(例えば、エッチングレート比
が10倍またはそれ以上)第1のエッチング液を用い
る。このようなエッチング液としては、例えば塩酸と燐
酸の混合液(体積比1:4)が挙げられる。その後、第
1のエッチングマスク201を除去する。
Next, as shown in FIG. 2B, after a first etching mask 201 is formed on the wide band gap layer 104 so as to cover the diffusion region 105, the first etching mask 201 is formed. The wide band gap layer 104 is etched as a mask. As the first etching mask 201, for example, a SiN layer is used. In the present embodiment, the wide band gap layer 10
At the time of etching of No. 4, I
The first etching solution is used in which the etching rate of InP is sufficiently higher than the etching rate of nGaAs (for example, the etching rate ratio is 10 times or more). An example of such an etchant is a mixture of hydrochloric acid and phosphoric acid (volume ratio 1: 4). After that, the first etching mask 201 is removed.

【0069】次に、図2(c)に示すように、拡散領域
105を含むワイドバンドギャップ層104を覆うよう
に、光吸収層103の一部の領域上に第2のエッチング
マスク202を形成し、次いで、この第2のエッチング
マスク202をマスクとして、光吸収層103をエッチ
ングする。第2のエッチングマスク202にも、SiN
層を用いることができる。
Next, as shown in FIG. 2C, a second etching mask 202 is formed on a part of the light absorbing layer 103 so as to cover the wide band gap layer 104 including the diffusion region 105. Then, the light absorption layer 103 is etched using the second etching mask 202 as a mask. The second etching mask 202 is also made of SiN
Layers can be used.

【0070】本実施形態において、InGaAs光吸収
層103のエッチングの際には、半導体導電層102を
構成するInGaAsPのエッチング速度に対して、I
nGaAsのエッチング速度が十分に大きい(例えば、
エッチングレート比が10倍またはそれ以上)第2のエ
ッチング液を用いる。このようなエッチング液として
は、例えば硫酸と過酸化水素水と水の混合液(体積比
1:1:5)が挙げられる。その後、第2のエッチング
マスク202を除去する。
In this embodiment, when the InGaAs light absorbing layer 103 is etched, the etching speed of the InGaAsP constituting the semiconductor conductive layer 102 is reduced by I.
The etching rate of nGaAs is sufficiently high (for example,
(Etching rate ratio is 10 times or more) The second etching solution is used. As such an etchant, for example, a mixed solution of sulfuric acid, a hydrogen peroxide solution and water (volume ratio of 1: 1: 5) can be mentioned. After that, the second etching mask 202 is removed.

【0071】次に、図2(d)に示すように、ワイドバ
ンドギャップ層104および光吸収層103を覆うよう
に、かつ、光吸収層103のメサが位置していない領域
の半導体導電層102の一部を覆うように、半導体導電
層102上に第3のエッチングマスク203を形成し、
次いで、この第3のエッチングマスク203をマスクと
して、半導体導電層102をエッチングする。第3のエ
ッチングマスク203としても、SiN層を用いること
ができる。
Next, as shown in FIG. 2D, the semiconductor conductive layer 102 is formed so as to cover the wide band gap layer 104 and the light absorbing layer 103 and in a region where the mesa of the light absorbing layer 103 is not located. Forming a third etching mask 203 on the semiconductor conductive layer 102 so as to cover a part of
Next, the semiconductor conductive layer 102 is etched using the third etching mask 203 as a mask. As the third etching mask 203, a SiN layer can be used.

【0072】本実施形態において、InGaAsP半導
体導電層102のエッチングの際には、半導体基板10
1を構成するInPのエッチング速度に対して、InG
aAsPのエッチング速度が十分に大きい(例えば、エ
ッチングレート比が10倍またはそれ以上)第3のエッ
チング液を用いる。このようなエッチング液としては、
例えば硫酸と過酸化水素水と水の混合液(体積比5:
1:1)が挙げられる。
In this embodiment, when etching the InGaAsP semiconductor conductive layer 102, the semiconductor substrate 10
1, the etching rate of InP constituting InG
A third etching solution is used in which the etching rate of aAsP is sufficiently high (for example, the etching rate ratio is 10 times or more). As such an etchant,
For example, a mixture of sulfuric acid, hydrogen peroxide and water (volume ratio 5:
1: 1).

【0073】以上のエッチング工程によって、側面が段
差状の受光部メサ140と、第2の半導体導電層109
からなるパッドメサ160とが形成される。その後、第
3のエッチングマスク203を除去し、次いで、拡散領
域105およびn側電極107が形成される領域を除い
て基板全面に、例えばSiNからなる絶縁膜108を堆
積する。
By the above etching process, the light receiving portion mesa 140 having a stepped side surface and the second semiconductor conductive layer 109 are formed.
Is formed. After that, the third etching mask 203 is removed, and then an insulating film 108 made of, for example, SiN is deposited on the entire surface of the substrate except for the region where the diffusion region 105 and the n-side electrode 107 are formed.

【0074】その後、フォトレジスト(不図示)を用い
て、P側電極106、n側電極107、パッド110お
よび配線111の抜きパターンを形成する。次いで、基
板全面に、Ti/Pt/Auの積層金属膜を形成した
後、フォトレジストをリフトオフすれば、P側電極10
6、n側電極107、パッド110および配線111が
得られ、図1に示した受光素子100が完成する。
Thereafter, a pattern for removing the P-side electrode 106, the n-side electrode 107, the pad 110, and the wiring 111 is formed using a photoresist (not shown). Next, after a laminated metal film of Ti / Pt / Au is formed on the entire surface of the substrate and the photoresist is lifted off, the P-side electrode 10 is formed.
6, the n-side electrode 107, the pad 110, and the wiring 111 are obtained, and the light receiving element 100 shown in FIG. 1 is completed.

【0075】本実施形態の製造方法によれば、InP基
板101とエッチング特性の異なるInGaAsP半導
体導電層102をInP基板101上に形成するので、
InGaAsP半導体導電層102を選択的にエッチン
グすることができる。したがって、エッチングの制御を
簡便に行うことができる。その結果、半導体導電層の分
離を確実にするための半導体基板101の表面上部まで
のエッチングをする必要がなくなり、半導体基板101
に対するメサの高さを最低限に抑えることができる。
According to the manufacturing method of this embodiment, the InGaAsP semiconductor conductive layer 102 having different etching characteristics from the InP substrate 101 is formed on the InP substrate 101.
The InGaAsP semiconductor conductive layer 102 can be selectively etched. Therefore, the etching can be easily controlled. As a result, there is no need to perform etching up to the upper surface of the semiconductor substrate 101 to ensure separation of the semiconductor conductive layer.
The height of the mesa can be minimized.

【0076】本実施形態の製造方法では、各半導体層の
エッチングを選択エッチングによって行うとともに、各
層毎に形状の異なるエッチングマスクを用いている。こ
のような複数のエッチングマスクを用いることによっ
て、図1に示すように基板101上の各層の積層面積が
順次小さくなるように、それぞれ順番にエッチングする
ことができる。したがって、受光部メサ140の側面に
段差が形成するように、各半導体層を積層させることが
できる。
In the manufacturing method of this embodiment, each semiconductor layer is etched by selective etching, and an etching mask having a different shape is used for each layer. By using such a plurality of etching masks, etching can be performed in order so that the lamination area of each layer on the substrate 101 is sequentially reduced as shown in FIG. Therefore, the respective semiconductor layers can be stacked so that a step is formed on the side surface of the light receiving unit mesa 140.

【0077】受光部メサ140の側面に段差が形成され
ていない構成で、抜きパターンを規定するためのフォト
レジストを堆積した場合、メサ140下部の側面上に位
置するフォトレジストの厚さが厚くなる一方で、メサ1
40上部の側面上に位置するフォトレジストの厚さは薄
くなる。メサ140上部に薄いフォトレジストが形成さ
れると、その箇所における積層金属膜のリフトオフが良
好に行われず、メサ140の上部全体が積層金属膜で覆
われた状態となる。受光部メサ140の側面に段差を形
成した構成の場合、段差がない構成と比べて、パターン
不良を引き起こすような薄いフォトレジストが形成され
ることを緩和することができる。つまり、この順次各層
の積層面積が小さくなるメサでは、各層が一段ごと段差
を形成するので、メサ140全体で形成される段差(メ
サ高さ)よりも、低い高さの複数の段差にすることがで
き、その結果、配線111を良好に形成することがで
き、パターン不良の発生を未然に防ぐことができる。な
お、本実施形態の製造方法では、第1〜第3のエッチン
グマスクとして、SiNのものを例示したが、本発明は
SiNのものに限定されず、例えば、SiO2またはフ
ォトレジストからなるエッチングマスクを使用してもよ
い。 (実施形態2)図4から図6を参照しながら、本発明に
よる実施形態2を説明する。図4は、本実施形態にかか
る受光素子200の断面構成を模式的に示している。
When the photoresist for defining the cutout pattern is deposited in a configuration in which no step is formed on the side surface of the light receiving portion mesa 140, the thickness of the photoresist located on the lower side surface of the mesa 140 is increased. Meanwhile, Mesa 1
The thickness of the photoresist located on the side surface of the upper part 40 is reduced. When a thin photoresist is formed on the upper portion of the mesa 140, the lift-off of the laminated metal film at that location is not performed well, and the entire upper portion of the mesa 140 is covered with the laminated metal film. In the case of a configuration in which a step is formed on the side surface of the light-receiving portion mesa 140, the formation of a thin photoresist that causes a pattern failure can be reduced as compared with a configuration in which there is no step. In other words, in the mesa in which the lamination area of each layer becomes smaller sequentially, each layer forms a step for each step, so that a plurality of steps having a height lower than the step (mesa height) formed by the entire mesa 140 are used. As a result, the wiring 111 can be formed satisfactorily, and the occurrence of pattern defects can be prevented. In the manufacturing method of the present embodiment, SiN is used as the first to third etching masks. However, the present invention is not limited to SiN. For example, an etching mask made of SiO 2 or photoresist may be used. May be used. (Embodiment 2) Embodiment 2 according to the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 4 schematically shows a cross-sectional configuration of the light receiving element 200 according to the present embodiment.

【0078】本実施形態の受光素子200は、第1の半
導体導電層102と光吸収層103との間にキャリア障
壁層120が形成されている点において、上記実施形態
1の受光素子100と異なる。他の構成は、上記実施形
態1と同様であるので、説明を省略または簡略化する。
The light receiving element 200 of the present embodiment is different from the light receiving element 100 of the first embodiment in that a carrier barrier layer 120 is formed between the first semiconductor conductive layer 102 and the light absorbing layer 103. . The other configuration is the same as that of the first embodiment, and the description is omitted or simplified.

【0079】図4に示した受光素子200は、半絶縁性
InP基板101上に、受光部メサ150とパッドメサ
160とを有している。受光部メサ150は、n−In
GaAsPから構成された半導体導電層102と、n-
−InPから構成されたキャリア障壁層(InPバッフ
ァ層)120と、n-−InGaAsから構成された光
吸収層103と、p+拡散領域105が形成されたワイ
ドバンドギャップ層(InP窓層)104とを下層から
順に有している。これらの各層は、順次積層面積が小さ
くなるように積層されており、上記実施形態1と同様
に、第1の半導体導電層102とキャリア障壁層120
との間、および光吸収層103とワイドバンドギャップ
層104との間に段差が設けられるように積層されてい
る。なお、キャリア障壁層120と光吸収層103との
間にも段差を設けた構成にしてもよい。
The light receiving element 200 shown in FIG. 4 has a light receiving part mesa 150 and a pad mesa 160 on a semi-insulating InP substrate 101. The light receiving section mesa 150 is n-In
A semiconductor conductive layer 102 comprised of a GaAsP, n -
A barrier layer (InP buffer layer) 120 made of -InP, a light absorption layer 103 made of n -- InGaAs, and a wide band gap layer (InP window layer) 104 formed with ap + diffusion region 105. And in order from the bottom. These layers are sequentially laminated so that the lamination area becomes smaller. As in the first embodiment, the first semiconductor conductive layer 102 and the carrier barrier layer 120 are stacked.
, And between the light absorption layer 103 and the wide band gap layer 104. Note that a step may be provided between the carrier barrier layer 120 and the light absorption layer 103.

【0080】第1の半導体導電層102と光吸収層10
3との間に位置するキャリア障壁層120は、半導体導
電層102にて生じたキャリアが光吸収層103に拡散
することを防止する機能を有している。したがって、キ
ャリア障壁層120によって、半導体導電層102で光
励起された電子−正孔対の正孔が光吸収層103に拡散
することを防止することができる。このキャリア障壁層
120が形成された構成の場合、受光素子200は、表
面入射型だけでなく、裏面入射型の受光素子として使用
することも可能となる。このことをさらに詳細に説明す
る。
First semiconductor conductive layer 102 and light absorbing layer 10
3 has a function of preventing carriers generated in the semiconductor conductive layer 102 from diffusing into the light absorption layer 103. Therefore, the holes of the electron-hole pairs excited by light in the semiconductor conductive layer 102 can be prevented from diffusing into the light absorption layer 103 by the carrier barrier layer 120. In the case where the carrier barrier layer 120 is formed, the light receiving element 200 can be used not only as a front-illuminated type but also as a back-illuminated type. This will be described in more detail.

【0081】図5は、受光素子200の各層(101、
102、120、103および104)のバンドギャッ
プを模式的に示す図である。黒丸は電子を表し、白丸は
正孔を表している。
FIG. 5 shows each layer (101,
102, 120, 103, and 104) are diagrams schematically illustrating the band gap. Black circles represent electrons, and white circles represent holes.

【0082】裏面入射の場合、InP基板101の裏面
から光が入射されるため、表面入射のときと異なり、入
射光は、光吸収層103の前に、先に半導体導電層10
2に達する。InP基板101は、バンドギャップが比
較的大きいため、光ファイバ通信用の波長1.3μmま
たは1.55μmの光を透過させるが(図3および表1
参照)、InP基板101よりバンドギャップが小さい
半導体導電層102では、入射光によって光励起が起こ
り電子−正孔対が生じる可能性がある。この電子−正孔
対の正孔が光吸収層103へと拡散することを防止する
ため、半導体導電層102と光吸収層103との間に、
半導体導電層102よりもバンドギャップが大きいIn
Pキャリア障壁層120が挿入されている。この構成で
は、半導体導電層102で発生した電子−正孔対の正孔
は、光吸収層103に拡散できずに、そのまま半導体導
電層102内で再結合することになるため、光電流は発
生しない。
In the case of rear incidence, since light is incident from the back side of the InP substrate 101, unlike the case of front incidence, the incident light is applied to the semiconductor conductive layer 10 before the light absorption layer 103.
Reach 2. Since the InP substrate 101 has a relatively large band gap, it transmits light having a wavelength of 1.3 μm or 1.55 μm for optical fiber communication (see FIG. 3 and Table 1).
In the semiconductor conductive layer 102 having a smaller band gap than the InP substrate 101, photoexcitation may be caused by incident light to generate electron-hole pairs. In order to prevent the holes of this electron-hole pair from diffusing into the light absorbing layer 103, between the semiconductor conductive layer 102 and the light absorbing layer 103,
In having a larger band gap than the semiconductor conductive layer 102
P carrier barrier layer 120 is inserted. In this configuration, the holes of the electron-hole pairs generated in the semiconductor conductive layer 102 cannot be diffused into the light absorption layer 103 and recombine in the semiconductor conductive layer 102 without any change. do not do.

【0083】InGaAsPから構成された半導体導電
層102は、図3および表1に示したように、組成によ
ってその吸収端波長を変えることができるため、裏面入
射の場合、半導体導電層102をフィルター層として機
能させることができる。すなわち、半導体導電層102
に対して、導電性の他に、入射された光のうち特定の波
長の光を透過するフィルタリング機能を付加することが
できる。
As shown in FIG. 3 and Table 1, the absorption edge wavelength of the semiconductor conductive layer 102 composed of InGaAsP can be changed depending on the composition. Can function as That is, the semiconductor conductive layer 102
On the other hand, in addition to conductivity, a filtering function of transmitting light of a specific wavelength among incident light can be added.

【0084】例えば、波長1.3μmおよび1.55μ
mの光のうち、波長1.55μmの光を選択的に受光さ
せるためには、半導体導電層102を構成するInGa
AsPの吸収端波長を、1.3μmより大きく1.55
μmより小さく、好ましくは1.35μmより大きく
1.5μmより小さくして、波長1.3μmの光を半導
体導電層102で吸収させるようにすればよい。上述し
たように、波長1.3μmの光によって半導体導電層1
02で発生した電子−正孔対の正孔は、キャリア障壁層
120の存在により、光吸収層103に拡散できないの
で、そのまま半導体導電層102内で再結合することに
なり、その結果、波長1.3μmの光では光電流は発生
しない。一方、波長1.55μmの光は、半導体導電層
102を透過した後、光吸収層103で吸収されて光電
流を発生する。したがって、波長1.55μmの光にの
み感度を有する受光素子200を構成することが可能と
なる。このようにして、受光素子200に波長選択性を
付与することが可能となる。
For example, the wavelengths of 1.3 μm and 1.55 μm
In order to selectively receive light having a wavelength of 1.55 μm out of the light of m, InGa constituting the semiconductor conductive layer 102 is required.
The absorption edge wavelength of AsP is larger than 1.3 μm and 1.55
The wavelength may be smaller than μm, preferably larger than 1.35 μm and smaller than 1.5 μm, and light having a wavelength of 1.3 μm may be absorbed by the semiconductor conductive layer 102. As described above, the semiconductor conductive layer 1 is irradiated with light having a wavelength of 1.3 μm.
02 cannot be diffused into the light absorbing layer 103 due to the presence of the carrier barrier layer 120, and recombine in the semiconductor conductive layer 102 as a result. No photocurrent is generated with 0.3 μm light. On the other hand, light having a wavelength of 1.55 μm passes through the semiconductor conductive layer 102 and is absorbed by the light absorption layer 103 to generate a photocurrent. Therefore, it is possible to configure the light receiving element 200 having sensitivity only to light having a wavelength of 1.55 μm. In this way, it is possible to impart wavelength selectivity to the light receiving element 200.

【0085】なお、波長1.3μmおよび1.55μm
の光の両方を受光させたい場合には、半導体導電層10
2を構成するInGaAsPの吸収端波長を1.3μm
よりも小さく、例えば0.93μmより大きく1.3μ
mよりも小さく、好ましくは0.93μmより大きく
1.25μmより小さくすればよい。このようにすれ
ば、波長1.3μmおよび1.55μmの光は、半導体
導電層102を透過して、光吸収層103で吸収される
ことになる。
The wavelengths of 1.3 μm and 1.55 μm
If it is desired to receive both of the light of
2 is 1.3 μm.
Smaller than, for example, greater than 0.93 μm and 1.3 μm.
m, preferably larger than 0.93 μm and smaller than 1.25 μm. In this case, light having wavelengths of 1.3 μm and 1.55 μm passes through the semiconductor conductive layer 102 and is absorbed by the light absorption layer 103.

【0086】本実施形態では、半導体導電層102がフ
ィルタリング機能を有しているので、受光素子に波長選
択性を与えるために別途フィルタ層を追加する必要がな
い。それゆえ、波長選択性を有する受光素子を簡便な構
成にて実現することができる。また、このような簡便な
構成であるゆえ、製造コストの上昇も抑えることができ
る。加えて、InP基板101と半導体導電層102と
は互いにエッチング特性が異なるので、実施形態1と同
様の理由により、受光素子200は、量産性に優れてい
るという利点も有する。
In this embodiment, since the semiconductor conductive layer 102 has a filtering function, it is not necessary to add a separate filter layer in order to give wavelength selectivity to the light receiving element. Therefore, a light receiving element having wavelength selectivity can be realized with a simple configuration. In addition, with such a simple configuration, an increase in manufacturing cost can be suppressed. In addition, since the InP substrate 101 and the semiconductor conductive layer 102 have different etching characteristics from each other, the light receiving element 200 also has an advantage of being excellent in mass productivity for the same reason as in the first embodiment.

【0087】なお、本実施形態では、キャリア障壁層1
20としてInP層を用いたが、半導体導電層102の
キャリアが光吸収層103に拡散することを防止できる
のであれば、InP層以外の他の層を用いてもよい。ま
た、パッドメサ160は、第2の半導体導電層109以
外の層(例えば、絶縁層)から構成してもよい。ただ
し、製造が容易という観点からは、第1の半導体導電層
109と同じ材料からなる第2の半導体導電層109を
用いて、パッドメサ160を形成することが好ましい。
In this embodiment, the carrier barrier layer 1
Although an InP layer is used as 20, any layer other than the InP layer may be used as long as it can prevent carriers of the semiconductor conductive layer 102 from diffusing into the light absorption layer 103. Further, the pad mesa 160 may be formed of a layer (for example, an insulating layer) other than the second semiconductor conductive layer 109. However, from the viewpoint of easy manufacture, it is preferable that the pad mesa 160 be formed using the second semiconductor conductive layer 109 made of the same material as the first semiconductor conductive layer 109.

【0088】本実施形態の受光素子200の他の条件を
例示的に示すと、次のようである。なお、本発明は、こ
れらの条件に限定されず、適時好適な条件を設定するこ
とが可能である。
The other conditions of the light receiving element 200 of this embodiment are illustratively as follows. Note that the present invention is not limited to these conditions, and suitable conditions can be set as appropriate.

【0089】InP基板101の厚さは、150μm程
度であり、受光部メサ140の高さは、5〜10μm程
度である。第1の半導体導電層102の厚さは、1.5
〜3μm程度であり、そのメサの形状は、(40×8
0)μm2〜(100×200)μm2の矩形である。第
2の半導体導電層109の厚さは、第1の半導体導電層
102の厚さと同様に、1.5〜3μm程度である。第
2の半導体導電層109のメサの形状は、直径50〜1
00μm程度の円形、または、一辺が50〜100μm
程度の矩形(正方形)である。
The thickness of the InP substrate 101 is about 150 μm, and the height of the light receiving mesa 140 is about 5 to 10 μm. The thickness of the first semiconductor conductive layer 102 is 1.5
33 μm, and the shape of the mesa is (40 × 8
0) It is a rectangle of μm 2 to (100 × 200) μm 2 . Like the thickness of the first semiconductor conductive layer 102, the thickness of the second semiconductor conductive layer 109 is about 1.5 to 3 μm. The shape of the mesa of the second semiconductor conductive layer 109 is 50 to 1 in diameter.
A circle of about 00 μm, or 50-100 μm on one side
It is a rectangle (square) of a degree.

【0090】キャリア障壁層120の厚さは、1〜2μ
m程度であり、そのメサ形状は、光吸収層のものとほぼ
同じである。光吸収層103の厚さは、1.5〜3μm
程度であり、そのメサ形状は、直径35〜70μmの円
形である。ワイドバンドギャップ層104の厚さは、1
〜2μmであり、そのメサ形状は、直径30〜60μm
の円形である。ワイドバンドギャップ層104内の拡散
領域105の形状は、直径25〜50μmの円形であ
る。なお、それぞれの形状は、基板法線方向(受光素子
200の上方)から見た形状である。
The thickness of the carrier barrier layer 120 is 1 to 2 μm.
m, and the mesa shape is almost the same as that of the light absorbing layer. The thickness of the light absorbing layer 103 is 1.5 to 3 μm
The mesa shape is a circle having a diameter of 35 to 70 μm. The thickness of the wide band gap layer 104 is 1
22 μm, and the mesa shape is 30-60 μm in diameter.
Is circular. The shape of the diffusion region 105 in the wide band gap layer 104 is a circle having a diameter of 25 to 50 μm. Each shape is a shape viewed from the normal direction of the substrate (above the light receiving element 200).

【0091】また、キャリア濃度の関係を示すと、第1
の半導体導電層(n+層)102のキャリア濃度は高
く、一方、光吸収層(n-層またはi層)のキャリア濃
度は低い。本実施形態では、キャリア濃度の低い層(n
-層)から構成したが、ワイドバンドギャップ層104
およびキャリア障壁層120のキャリア濃度は特に限定
されない。
The relationship between the carrier concentrations is as follows.
The carrier concentration of the semiconductor conductive layer (n + layer) 102 is high, while the carrier concentration of the light absorbing layer (n layer or i layer) is low. In the present embodiment, the layer (n
- was constructed from layers), the wide band gap layer 104
The carrier concentration of carrier barrier layer 120 is not particularly limited.

【0092】次に、図6(a)〜(d)を参照しなが
ら、本実施形態の受光素子200の製造方法を説明す
る。図6(a)〜(d)は、受光素子200の製造方法
を説明するための工程断面図である。
Next, a method for manufacturing the light receiving element 200 of this embodiment will be described with reference to FIGS. 6A to 6D are process cross-sectional views illustrating a method for manufacturing the light receiving element 200.

【0093】まず、図6(a)に示すように、半絶縁性
のInP基板101上に、n−InGaAsP半導体導
電層102、n-−InPキャリア障壁層120、n-
InGaAs光吸収層103およびn-−InPワイド
バンドギャップ層104を順次結晶成長し、次いで、ワ
イドバンドギャップ層104の一部領域に、例えばZn
の不純物を光吸収層103に達するように拡散させて、
拡散領域105を形成する。波長1.55μmの光を選
択的に受光する裏面入射型の受光素子200を製造する
場合には、半導体導電層102を構成するInGaAs
Pの吸収端波長は、上述したように、1.3μmより大
きく1.55μmよりも小さい範囲内にし、好ましく
は、1.35μmより大きく1.5μmよりも小さい範
囲内にする。
First, as shown in FIG. 6A, an n-InGaAsP semiconductor conductive layer 102, an n -InP carrier barrier layer 120, and an n − are formed on a semi-insulating InP substrate 101.
The InGaAs light absorbing layer 103 and the n -InP wide band gap layer 104 are sequentially crystal-grown, and then, for example, Zn
Is diffused to reach the light absorption layer 103,
A diffusion region 105 is formed. When manufacturing the back-illuminated type light receiving element 200 that selectively receives light having a wavelength of 1.55 μm, InGaAs constituting the semiconductor conductive layer 102 is used.
As described above, the absorption edge wavelength of P is set in a range larger than 1.3 μm and smaller than 1.55 μm, and preferably in a range larger than 1.35 μm and smaller than 1.5 μm.

【0094】次に、図6(b)に示すように、拡散領域
105を覆うようにワイドバンドギャップ層104上
に、第1のエッチングマスク301を形成した後、この
第1のエッチングマスク301をマスクとして、ワイド
バンドギャップ層104をエッチングする。第1のエッ
チングマスク301としては、例えばSiN層を用い
る。本実施形態において、ワイドバンドギャップ層10
4のエッチングの際には、光吸収層103を構成するI
nGaAsのエッチング速度に対して、InPのエッチ
ング速度が十分に大きい(例えば、エッチングレート比
が10倍またはそれ以上)第1のエッチング液を用い
る。このようなエッチング液としては、例えば塩酸と燐
酸の混合液(体積比1:4)が挙げられる。その後、第
1のエッチングマスク301を除去する。
Next, as shown in FIG. 6B, after a first etching mask 301 is formed on the wide band gap layer 104 so as to cover the diffusion region 105, the first etching mask 301 is formed. The wide band gap layer 104 is etched as a mask. As the first etching mask 301, for example, a SiN layer is used. In the present embodiment, the wide band gap layer 10
At the time of etching of No. 4, I
The first etching solution is used in which the etching rate of InP is sufficiently higher than the etching rate of nGaAs (for example, the etching rate ratio is 10 times or more). An example of such an etchant is a mixture of hydrochloric acid and phosphoric acid (volume ratio 1: 4). After that, the first etching mask 301 is removed.

【0095】次に、図6(c)に示すように、拡散領域
105を含むワイドバンドギャップ層104を覆うよう
に、光吸収層103の一部の領域上に第2のエッチング
マスク302を形成し、次いで、この第2のエッチング
マスク302をマスクとして、光吸収層103およびキ
ャリア障壁層120をエッチングする。第2のエッチン
グマスク302としても、SiN層を用いることができ
る。
Next, as shown in FIG. 6C, a second etching mask 302 is formed on a part of the light absorbing layer 103 so as to cover the wide band gap layer 104 including the diffusion region 105. Then, the light absorption layer 103 and the carrier barrier layer 120 are etched using the second etching mask 302 as a mask. As the second etching mask 302, a SiN layer can be used.

【0096】本実施形態において、InGaAs光吸収
層103のエッチングの際には、半キャリア障壁層12
0を構成するInPのエッチング速度に対して、InG
aAsのエッチング速度が十分に大きい(例えば、エッ
チングレート比が10倍またはそれ以上)第2のエッチ
ング液を用いる。このようなエッチング液としては、例
えば硫酸と過酸化水素水と水の混合液(体積比1:1:
5)が挙げられる。一方、InPキャリア障壁層120
のエッチングの際には、半導体導電層102を構成する
InGaAsPのエッチング速度に対して、InPのエ
ッチング速度が十分に大きい(例えば、エッチングレー
ト比が10倍またはそれ以上)第3のエッチング液を用
いる。このようなエッチング液としては、例えば塩酸と
燐酸の混合液(体積比1:4)が挙げられる。その後、
第2のエッチングマスク302を除去する。
In this embodiment, when etching the InGaAs light absorbing layer 103, the half carrier barrier layer 12
0, the etching rate of InP
A second etching solution is used in which the etching rate of aAs is sufficiently high (for example, the etching rate ratio is 10 times or more). As such an etching solution, for example, a mixed solution of sulfuric acid, hydrogen peroxide and water (volume ratio of 1: 1:
5). On the other hand, the InP carrier barrier layer 120
Is used, a third etching solution is used in which the etching rate of InP is sufficiently higher than the etching rate of InGaAsP forming the semiconductor conductive layer 102 (for example, the etching rate ratio is 10 times or more). . An example of such an etchant is a mixture of hydrochloric acid and phosphoric acid (volume ratio 1: 4). afterwards,
The second etching mask 302 is removed.

【0097】次に、図6(d)に示すように、ワイドバ
ンドギャップ層104、光吸収層103およびキャリア
障壁層120を覆うように、かつ、光吸収層103のメ
サが位置していない領域の半導体導電層102の一部を
覆うように、半導体導電層102上に第3のエッチング
マスク303を形成し、次いで、この第3のエッチング
マスク303をマスクとして、半導体導電層102をエ
ッチングする。第3のエッチングマスク303として
も、SiN層を用いることができる。
Next, as shown in FIG. 6D, a region which covers the wide band gap layer 104, the light absorbing layer 103 and the carrier barrier layer 120, and where the mesa of the light absorbing layer 103 is not located. A third etching mask 303 is formed on the semiconductor conductive layer 102 so as to cover a part of the semiconductor conductive layer 102, and then the semiconductor conductive layer 102 is etched using the third etching mask 303 as a mask. As the third etching mask 303, a SiN layer can be used.

【0098】本実施形態において、InGaAsP半導
体導電層102のエッチングの際には、半導体基板10
1を構成するInPのエッチング速度に対して、InG
aAsPのエッチング速度が十分に大きい(例えば、エ
ッチングレート比が10倍またはそれ以上)第4のエッ
チング液を用いる。このようなエッチング液としては、
例えば硫酸と過酸化水素水と水の混合液(体積比1:
1:5)が挙げられる。
In this embodiment, when etching the InGaAsP semiconductor conductive layer 102, the semiconductor substrate 10
1, the etching rate of InP constituting InG
A fourth etching solution is used in which the etching rate of aAsP is sufficiently high (for example, the etching rate ratio is 10 times or more). As such an etchant,
For example, a mixture of sulfuric acid, hydrogen peroxide and water (volume ratio 1: 1)
1: 5).

【0099】以上のエッチング工程によって、側面が段
差状の受光部メサ150と、第2の半導体導電層109
からなるパッドメサ160とが形成される。その後、第
3のエッチングマスク303を除去し、次いで、拡散領
域105およびn側電極107が形成される領域を除い
て基板全面に、例えばSiNからなる絶縁膜108を堆
積する。
By the above etching process, the light receiving portion mesa 150 having a stepped side surface and the second semiconductor conductive layer 109 are formed.
Is formed. After that, the third etching mask 303 is removed, and then an insulating film 108 made of, for example, SiN is deposited on the entire surface of the substrate except for the region where the diffusion region 105 and the n-side electrode 107 are formed.

【0100】その後、フォトレジスト(不図示)を用い
て、P側電極106、n側電極107、パッド110お
よび配線111の抜きパターンを形成する。次いで、基
板全面に、Ti/Pt/Auの積層金属膜を形成した
後、フォトレジストをリフトオフすれば、P側電極10
6、n側電極107、パッド110および配線111が
得られ、図4に示した受光素子200が完成する。
Thereafter, a pattern for removing the P-side electrode 106, the n-side electrode 107, the pad 110, and the wiring 111 is formed using a photoresist (not shown). Next, after a laminated metal film of Ti / Pt / Au is formed on the entire surface of the substrate and the photoresist is lifted off, the P-side electrode 10 is formed.
6, the n-side electrode 107, the pad 110, and the wiring 111 are obtained, and the light receiving element 200 shown in FIG. 4 is completed.

【0101】本実施形態の製造方法によれば、InP基
板101とエッチング特性の異なるInGaAsP半導
体導電層102をInP基板101上に形成するので、
InGaAsP半導体導電層102を選択的にエッチン
グすることができる。したがって、エッチングの制御を
簡便に行うことができる。その結果、受光部メサ150
の高さを最低限に抑えることができる。
According to the manufacturing method of this embodiment, the InGaAsP semiconductor conductive layer 102 having different etching characteristics from the InP substrate 101 is formed on the InP substrate 101.
The InGaAsP semiconductor conductive layer 102 can be selectively etched. Therefore, the etching can be easily controlled. As a result, the light receiving unit mesa 150
Height can be kept to a minimum.

【0102】また、各半導体層のエッチングを選択エッ
チングによって行うとともに、それぞれ形状の異なる3
種のエッチングマスクを用いている。このような複数の
エッチングマスクを用いることによって、受光部メサ1
50の側面に段差が形成するように、各半導体層を積層
させることができる。その結果、配線111を良好に形
成することができ、断線の問題を未然に防止することが
できる。さらに、本実施形態では、第2のエッチングマ
スクだけを用いて、第2のエッチング液および第3のエ
ッチング液によって光吸収層103およびキャリア障壁
層120のそれぞれをエッチングしているので、エッチ
ングマスクの形成工程を減らすことができる。 (実施形態3)図7および図8を参照しながら、本発明
による実施形態3を説明する。図7は、本実施形態にか
かる受光素子300の断面構成を模式的に示している。
In addition, the etching of each semiconductor layer is performed by selective etching, and at the same time, 3
A type of etching mask is used. By using such a plurality of etching masks, the light receiving portion mesa 1
Each semiconductor layer can be laminated so that a step is formed on the side surface of the semiconductor device 50. As a result, the wiring 111 can be formed favorably, and the problem of disconnection can be prevented. Further, in this embodiment, the light absorption layer 103 and the carrier barrier layer 120 are each etched by the second etching liquid and the third etching liquid using only the second etching mask. The number of forming steps can be reduced. (Embodiment 3) Embodiment 3 according to the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 7 schematically illustrates a cross-sectional configuration of the light receiving element 300 according to the present embodiment.

【0103】本実施形態の受光素子300は、配線11
1の下地となる絶縁膜がSiN層とSiO2層との積層
膜から構成されている点において、当該絶縁膜がSiN
層の単層からなる上記実施形態1の受光素子100と異
なる。他の構成は、上記実施形態1と同様であるので、
説明を省略または簡略化する。
The light receiving element 300 of the present embodiment has the wiring 11
1 in that the underlying insulating film is composed of a laminated film of a SiN layer and a SiO 2 layer,
This is different from the light receiving element 100 according to the first embodiment, which is a single layer. Other configurations are the same as those of the first embodiment.
Omit or simplify the description.

【0104】図7に示した受光素子300は、半絶縁性
InP基板101上に、受光部メサ140とパッドメサ
160とを有している。受光部メサ140は、n−In
GaAsPから構成された半導体導電層102と、n-
−InGaAsから構成された光吸収層103と、p+
拡散領域105が形成されたワイドバンドギャップ層
(InP窓層)104とを下層から順に有している。こ
れらの各層は、順次積層面積が小さくなるように積層さ
れており、上記実施形態1と同様に、受光部メサ140
の側面に段差が設けられるように積層されている。な
お、上記実施形態2の構成のように、半導体導電層10
2と光吸収層103との間にキャリア障壁層120を設
けても良い。また、第2の半導体導電層109以外の層
(例えば、絶縁層)からパッドメサ160を構成するこ
とも可能である。
The light receiving element 300 shown in FIG. 7 has a light receiving part mesa 140 and a pad mesa 160 on a semi-insulating InP substrate 101. The light receiving unit mesa 140 is n-In
A semiconductor conductive layer 102 comprised of a GaAsP, n -
Light absorbing layer 103 made of -InGaAs, and p +
A wide band gap layer (InP window layer) 104 in which the diffusion region 105 is formed is provided in order from the lower layer. Each of these layers is sequentially laminated so that the lamination area becomes smaller.
Are stacked so that a step is provided on the side surface of the. Note that, as in the configuration of the second embodiment, the semiconductor conductive layer 10
A carrier barrier layer 120 may be provided between the light absorbing layer 103 and the light absorbing layer 103. Further, the pad mesa 160 can be formed from a layer (eg, an insulating layer) other than the second semiconductor conductive layer 109.

【0105】受光素子300においては、拡散領域10
5およびn側電極107が形成される領域を除いて、基
板全体を覆うように、SiNパッシベーション膜108
とSiO2層間絶縁膜112との積層膜からなる絶縁膜
114が形成されている。すなわち、絶縁膜114は、
受光部メサ140及びパッドメサ160の表面と基板1
01の表面とに形成されたSiNパッシベーション膜
(SiN層)108と、SiN層108上に形成された
SiO2層間絶縁膜(SiO2層)112との積層構造を
有している。本実施形態におけるSiNパッシベーショ
ン膜108の厚さは、約30nmであり、SiO2層間
絶縁膜(SiO2層)112の厚さは、約500nmで
ある。
In the light receiving element 300, the diffusion region 10
5 and the SiN passivation film 108 so as to cover the entire substrate except for the region where the n-side electrode 107 is formed.
And an insulating film 114 formed of a laminated film of SiO 2 and an SiO 2 interlayer insulating film 112. That is, the insulating film 114
Surface of Light-receiving Mesa 140 and Pad Mesa 160 and Substrate 1
01, and a laminated structure of a SiN passivation film (SiN layer) 108 formed on the surface of the SiN layer 108 and a SiO 2 interlayer insulating film (SiO 2 layer) 112 formed on the SiN layer 108. In this embodiment, the thickness of the SiN passivation film 108 is about 30 nm, and the thickness of the SiO 2 interlayer insulating film (SiO 2 layer) 112 is about 500 nm.

【0106】本実施形態の受光素子300では、受光部
メサ140の表面に形成された絶縁膜114が積層構造
を有しており、絶縁膜114がSiN層単層の場合より
も、厚く形成されている。このため、配線容量を低減さ
せることができる。以下に、SiN層とSiO2層との
積層膜によって絶縁膜114を構成した理由を説明す
る。 一般にSiNは厚く堆積するとクラックが発生し
やすいので厚さに限界があり、しかもSiNはSiO2
に比べて誘電率が高い。しかしながら、InP系の受光
素子では、パッシベーション膜にSiO2を用いるとS
iNを用いた場合に比べてリーク電流が大きくなること
が知られている。そこで、本願発明者は、パッシベーシ
ョン用の薄いSiN層上に、容量を低減するための厚い
SiO2層を積層した絶縁膜を用いれば、低リーク電流
でかつ低配線容量の受光素子が実現できると考え、配線
容量を接合容量の2分の1程度にまで低減した受光素子
300を完成させることに成功した。図7に示した受光
素子300の接合容量は0.1pFであり、配線容量は
0.05pFである。
In the light receiving element 300 of the present embodiment, the insulating film 114 formed on the surface of the light receiving portion mesa 140 has a laminated structure, and the insulating film 114 is formed thicker than in the case of a single SiN layer. ing. Therefore, the wiring capacitance can be reduced. Hereinafter, the reason why the insulating film 114 is formed by a stacked film of the SiN layer and the SiO 2 layer will be described. Generally SiN is limited to thickly If so cracks are likely to occur in thickness is deposited, yet SiN is SiO 2
Has a higher dielectric constant than. However, in the case of an InP-based light receiving element, if SiO 2 is used for the passivation film, S
It is known that the leakage current is larger than when iN is used. Therefore, the inventor of the present application believes that a light-receiving element having a low leakage current and a low wiring capacity can be realized by using an insulating film in which a thick SiO 2 layer for reducing capacitance is stacked on a thin SiN layer for passivation. With this in mind, the inventors succeeded in completing the light receiving element 300 in which the wiring capacitance was reduced to about half of the junction capacitance. The junction capacitance of the light receiving element 300 shown in FIG. 7 is 0.1 pF, and the wiring capacitance is 0.05 pF.

【0107】SiN層108の厚さは、20nm以上1
00nm以下とすることが好ましい。その理由は、Si
N層108の厚さが20nm以上であればパッシベーシ
ョン効果が得られ、厚さが100nm以下であれば確実
にクラックが入らないようにSiN層を形成することが
できるからである。また、拡散領域105の直径が35
μm程度の受光素子において、配線容量を接合容量の2
分の1程度にするには、SiO2層112の膜さを40
0nm以上にすることが好ましい。SiO2層112の
厚さの上限は特に限定されず、受光素子300の設計に
あわせて適時好適な値を決定すればよい。
The thickness of the SiN layer 108 is 20 nm or more and 1
It is preferable that the thickness be not more than 00 nm. The reason is that Si
This is because if the thickness of the N layer 108 is 20 nm or more, a passivation effect can be obtained, and if the thickness is 100 nm or less, the SiN layer can be formed without cracks. The diameter of the diffusion region 105 is 35
For a light receiving element of about μm,
In order to make it about 1/100, the thickness of the SiO 2
Preferably, the thickness is 0 nm or more. The upper limit of the thickness of the SiO 2 layer 112 is not particularly limited, and a suitable value may be determined as appropriate according to the design of the light receiving element 300.

【0108】次に、図8(a)〜(d)を参照しなが
ら、本実施形態の受光素子300の製造方法を説明す
る。図8(a)〜(d)は、受光素子300の製造方法
を説明するための工程断面図である。
Next, a method for manufacturing the light receiving element 300 of this embodiment will be described with reference to FIGS. 8A to 8D are process cross-sectional views illustrating a method for manufacturing the light receiving element 300.

【0109】まず、図2(a)〜(d)で示したのと同
様の製造方法にて、半絶縁性のInP基板101上に、
受光部メサ140とパッドメサ160とが形成された構
造を得る。この構造を図8(a)に示す。なお、上記実
施形態1の製造方法を利用して図8(a)に示した構造
が得られるので、本実施形態では、実施形態1の効果も
得ることができる。
First, a semi-insulating InP substrate 101 is placed on a semi-insulating InP substrate 101 by the same manufacturing method as shown in FIGS. 2 (a) to 2 (d).
A structure in which the light receiving portion mesa 140 and the pad mesa 160 are formed is obtained. This structure is shown in FIG. Since the structure shown in FIG. 8A is obtained by using the manufacturing method of the first embodiment, the effects of the first embodiment can be obtained in the present embodiment.

【0110】次に、図8(b)に示すように、受光部メ
サ140およびパッドメサ160を覆うように基板10
1上に、SiNパッシベーション膜108(厚さ:約3
0nm)とSiO2層間絶縁膜112(厚さ:約500
nm)を順次堆積し、次いで、拡散領域105上及びn
側電極107を形成する部分の層間絶縁膜112とパッ
シベーション膜108とをエッチングにより除去し、開
口部310を形成する。なお、受光部メサ140上に位
置する絶縁膜114は、ワイドバンドギャップ層10
4、光吸収層103および半導体導電層102の露出部
分に形成されており、受光部メサ140側面に形成され
た段差を反映した表面を有している。
Next, as shown in FIG. 8B, the substrate 10 is covered so as to cover the light receiving portion mesa 140 and the pad mesa 160.
1 on the SiN passivation film 108 (thickness: about 3
0 nm) and the SiO 2 interlayer insulating film 112 (thickness: about 500
nm), and then over the diffusion region 105 and n
The opening 310 is formed by removing the portion of the interlayer insulating film 112 and the passivation film 108 where the side electrode 107 is to be formed by etching. Note that the insulating film 114 located on the light receiving portion mesa 140 is formed of the wide band gap layer 10.
4, formed on the exposed portions of the light absorption layer 103 and the semiconductor conductive layer 102, and has a surface reflecting the step formed on the side surface of the light receiving portion mesa 140.

【0111】次に、図8(c)に示すように、層間絶縁
膜112上に、SiNから構成されるスペーサ膜311
(厚さ:約200nm)を堆積した後、フォトレジスト
312によって、P側電極106、n側電極107、パ
ッド110および配線111の抜きパターンを形成し、
次いで、このフォトレジスト312をマスクとしてスペ
ーサ膜311をエッチングする。なお、スペーサ膜31
1は、下地である絶縁膜114と、抜けパターンを規定
するフォトレジスト312との間に挿入される層であ
り、スペーサ膜311を挿入することによって、後の工
程のリフトオフの際に、フォトレジスト303上の金属
薄膜の剥離とともに、抜けパターン内の金属薄膜まで剥
離してしまうことを効果的に防止することができる。
Next, as shown in FIG. 8C, a spacer film 311 made of SiN is formed on the interlayer insulating film 112.
After depositing (thickness: about 200 nm), a pattern for removing the P-side electrode 106, the n-side electrode 107, the pad 110, and the wiring 111 is formed by the photoresist 312.
Next, the spacer film 311 is etched using the photoresist 312 as a mask. The spacer film 31
Reference numeral 1 denotes a layer inserted between the insulating film 114 serving as a base and a photoresist 312 for defining a missing pattern. By inserting a spacer film 311, a photoresist is formed during lift-off in a later step. It is possible to effectively prevent the metal thin film on the 303 from peeling off to the metal thin film in the missing pattern as well.

【0112】次に、図8(d)に示すように、基板全体
に、Ti(厚さ:約50nm)、Pt(厚さ:約100
nm)、Au(厚さ:約400nm)を順次蒸着した
後、フォトレジスト312を、例えばアセトンに溶解さ
せてリフトオフすると、p側電極106、n側電極10
7、パッド110および配線111が同時に形成され
る。 この後、スペーサ膜311を除去すれば、図7に
示した受光素子300が得られる。なお、スペーサ膜3
11をそのまま残し、表面入射型受光素子の反射防止膜
として用いてもよい。また、図7に示した構造とした
後、改めて反射防止膜を堆積することも可能である。
Next, as shown in FIG. 8D, Ti (thickness: about 50 nm), Pt (thickness: about 100 nm)
nm) and Au (thickness: about 400 nm) are sequentially deposited, and then the photoresist 312 is dissolved in, for example, acetone, and lifted off to obtain a p-side electrode 106 and an n-side electrode 10.
7, the pad 110 and the wiring 111 are formed simultaneously. Thereafter, if the spacer film 311 is removed, the light receiving element 300 shown in FIG. 7 is obtained. The spacer film 3
11 may be left as it is and used as an anti-reflection film of the front-illuminated type light receiving element. After the structure shown in FIG. 7, an antireflection film can be deposited again.

【0113】本実施形態の製造方法では、スペーサ膜3
11を用いているので、フォトレジストだけを用いる場
合と比べて、Ti/Pt/Auのリフトオフが容易にな
る。また、スペーサ膜311はSiNから構成され、そ
の下の層間絶縁膜112はSiO2から構成されている
ため、スペーサ膜311の選択エッチングが可能であ
る。より詳細に説明すると、CF4等の反応ガスを用い
た反応性イオンエッチングによるエッチング速度は、S
iNに対して大きく、SiO2に対して小さいため、ス
ペーサ膜311を反応性イオンエッチングによってエッ
チングすれば、層間絶縁膜112をほとんどエッチング
せずにスペーサ膜311だけを除去することができる。
In the manufacturing method of this embodiment, the spacer film 3
Since 11 is used, the lift-off of Ti / Pt / Au becomes easier as compared with the case where only the photoresist is used. Further, since the spacer film 311 is made of SiN and the interlayer insulating film 112 thereunder is made of SiO 2 , the spacer film 311 can be selectively etched. More specifically, the etching rate by reactive ion etching using a reactive gas such as CF 4 is S
Since it is larger than iN and smaller than SiO 2 , if the spacer film 311 is etched by reactive ion etching, only the spacer film 311 can be removed without substantially etching the interlayer insulating film 112.

【0114】本実施形態の受光素子300では、受光部
メサ140と異なる領域のパッドメサ160上にパッド
電極110が形成されているため、パッド電極110に
よる寄生容量がないことに加えて、受光部メサ140と
配線111との間の寄生容量も低減されているので、従
来の受光素子と比べて、より高速の受光素子を実現する
ことができる。また、上記実施形態2の構成と組み合わ
せて、上記実施形態2の効果もあわせて得ることも可能
である。
In the light receiving element 300 of this embodiment, since the pad electrode 110 is formed on the pad mesa 160 in an area different from that of the light receiving section mesa 140, not only the parasitic capacitance due to the pad electrode 110 but also the light receiving section mesa Since the parasitic capacitance between 140 and the wiring 111 is also reduced, a faster light receiving element can be realized as compared with a conventional light receiving element. Further, in combination with the configuration of the second embodiment, the effect of the second embodiment can also be obtained.

【0115】[0115]

【発明の効果】本発明の受光素子によれば、半導体導電
層と半導体基板とのエッチング特性が異なるため、半導
体導電層を含む半導体構造体の高さが必要以上に高くな
らないようにすることができる。したがって、配線の形
成が容易になるため、量産性に優れた受光素子を提供す
ることができる。
According to the light receiving element of the present invention, since the etching characteristics of the semiconductor conductive layer and the semiconductor substrate are different from each other, the height of the semiconductor structure including the semiconductor conductive layer should not be increased more than necessary. it can. Therefore, the formation of the wiring is facilitated, so that a light receiving element excellent in mass productivity can be provided.

【0116】また、本発明の他の受光素子によれば、半
導体導電層と光吸収層との間にキャリア障壁層が形成さ
れているので、裏面入射型の受光素子として機能させる
ことができるとともに、半導体導電層がフィルタリング
機能を有しているので、波長選択性を有する高機能の受
光素子を提供することができる。
Further, according to another light receiving element of the present invention, since the carrier barrier layer is formed between the semiconductor conductive layer and the light absorbing layer, it can function as a back illuminated light receiving element. Since the semiconductor conductive layer has a filtering function, a high-performance light-receiving element having wavelength selectivity can be provided.

【0117】さらに、本発明の更に他の受光素子によれ
ば、半導体構造体の表面に形成された絶縁膜がSiN層
とSiO2層とを含む積層構造を有しているので、配線
容量が低減された高速の受光素子を提供することができ
る。
Further, according to still another light receiving element of the present invention, since the insulating film formed on the surface of the semiconductor structure has a laminated structure including the SiN layer and the SiO 2 layer, the wiring capacitance is reduced. A reduced high-speed light receiving element can be provided.

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

【図1】本発明による実施形態1にかかる受光素子10
0の断面構成を模式的に示す図である。
FIG. 1 is a light receiving element 10 according to a first embodiment of the present invention.
It is a figure which shows the cross-sectional structure of No. 0 typically.

【図2】(a)〜(d)は、それぞれ、本発明による実
施形態1にかかる受光素子100の製造方法を説明する
ための工程断面図である。
FIGS. 2A to 2D are process cross-sectional views illustrating a method for manufacturing the light receiving element 100 according to the first embodiment of the present invention.

【図3】波長とInGaAsPの吸収との関係を示すグ
ラフである。
FIG. 3 is a graph showing a relationship between wavelength and absorption of InGaAsP.

【図4】実施形態2にかかる受光素子200の断面構成
を模式的に示す図である。
FIG. 4 is a diagram schematically showing a cross-sectional configuration of a light receiving element 200 according to a second embodiment.

【図5】受光素子200の各層のバンドギャップを示す
グラフである。
FIG. 5 is a graph showing a band gap of each layer of the light receiving element 200.

【図6】(a)〜(d)は、それぞれ、実施形態2にか
かる受光素子200の製造方法を説明するための工程断
面図である。
FIGS. 6A to 6D are process cross-sectional views illustrating a method for manufacturing the light receiving element 200 according to the second embodiment.

【図7】実施形態3にかかる受光素子300の断面構成
を模式的に示す図である。
FIG. 7 is a diagram schematically illustrating a cross-sectional configuration of a light receiving element according to a third embodiment.

【図8】(a)〜(d)は、それぞれ、実施形態3にか
かる受光素子300の製造方法を説明するための工程断
面図である。
FIGS. 8A to 8D are process cross-sectional views illustrating a method for manufacturing the light receiving element 300 according to the third embodiment.

【図9】従来の受光素子の断面構成を模式的に示す図で
ある。
FIG. 9 is a diagram schematically showing a cross-sectional configuration of a conventional light receiving element.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

101 半導体基板 102 半導体導電層 103 光吸収層 104 ワイドバンドギャップ層(窓層) 105 拡散領域 106 p側電極 107 n側電極 108 絶縁膜(SiN層) 110 パッド(パッド電極) 111 配線 112 層間絶縁膜(SiO2層) 114 絶縁膜 120 キャリア障壁層(バッファ層) 140、150 受光部メサ 160 パッドメサ 311 スペーサ膜 312 フォトレジストReference Signs List 101 semiconductor substrate 102 semiconductor conductive layer 103 light absorption layer 104 wide band gap layer (window layer) 105 diffusion region 106 p-side electrode 107 n-side electrode 108 insulating film (SiN layer) 110 pad (pad electrode) 111 wiring 112 interlayer insulating film (SiO 2 layer) 114 Insulating film 120 Carrier barrier layer (buffer layer) 140, 150 Light receiving part mesa 160 Pad mesa 311 Spacer film 312 Photoresist

Claims (27)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 半絶縁性の半導体基板と、 前記半導体基板上の一部の領域に形成され、導電性を有
する半導体導電層と、 前記半導体導電層上に形成され、入射された光を吸収す
る機能を有する光吸収層と、 前記光吸収層上に形成され、前記光吸収層よりもバンド
ギャップの大きいワイドバンドギャップ層と、 前記光吸収層に達するように前記ワイドバンドギャップ
層の一部に不純物を拡散させてなる拡散領域とを備え、 前記半導体導電層は、前記半導体基板とエッチング特性
が異なる半導体層である、受光素子。
1. A semi-insulating semiconductor substrate, a semiconductor conductive layer formed in a partial region on the semiconductor substrate and having conductivity, and formed on the semiconductor conductive layer to absorb incident light. A light-absorbing layer having a function of performing, a wide-bandgap layer formed on the light-absorbing layer and having a larger bandgap than the light-absorbing layer, and a part of the wide-bandgap layer to reach the light-absorbing layer. A light-receiving element, wherein the semiconductor conductive layer is a semiconductor layer having etching characteristics different from those of the semiconductor substrate.
【請求項2】 前記半導体基板は、InPから構成され
ており、 前記半導体導電層は、InGaAsPから構成されてお
り、 前記光吸収層は、InGaAsから構成されており、 前記ワイドバンドギャップ層は、InPから構成されて
いる、請求項1に記載の受光素子。
2. The semiconductor substrate is made of InP, the semiconductor conductive layer is made of InGaAsP, the light absorbing layer is made of InGaAs, and the wide band gap layer is The light receiving element according to claim 1, wherein the light receiving element is made of InP.
【請求項3】 前記半導体導電層を構成する前記InG
aAsPの吸収端波長が、0.93μmより大きく1.
55μmより小さい範囲内にある、請求項1に記載の受
光素子。
3. The InG forming the semiconductor conductive layer.
The absorption edge wavelength of aAsP is larger than 0.93 μm.
The light-receiving element according to claim 1, wherein the light-receiving element is in a range smaller than 55 μm.
【請求項4】 前記半導体導電層はn型の半導体層であ
り、前記不純物はp型の不純物であり、前記光吸収層
は、pinフォトダイオードのi層として機能し、 さらに、前記半導体導電層に電気的に接触するn側電極
と、前記拡散領域に電気的に接触するp側電極とを備え
る、請求項1に記載の受光素子。
4. The semiconductor conductive layer is an n-type semiconductor layer, the impurity is a p-type impurity, and the light absorbing layer functions as an i-layer of a pin photodiode. The light-receiving element according to claim 1, further comprising: an n-side electrode that electrically contacts the diffusion region; and a p-side electrode that electrically contacts the diffusion region.
【請求項5】 前記半導体基板上の前記一部の領域に
は、前記半導体導電層、前記光吸収層および前記ワイド
バンドギャップ層を含む半導体構造体が形成されてお
り、 前記半導体基板上のうちの前記一部の領域を除く領域に
おいて、前記半導体構造内の前記半導体導電層とは分離
された更なる半導体導電層が形成されており、 前記更なる半導体導電層上には、外部機器と電気的に接
続するためのパッドが形成されており、 前記パッドは、前記半導体構造体内のワイドバンドギャ
ップ層の一部に形成された前記拡散領域に電気的に接続
されている、請求項1に記載の受光素子。
5. A semiconductor structure including the semiconductor conductive layer, the light absorbing layer, and the wide band gap layer is formed in the partial region on the semiconductor substrate. In a region other than the partial region, a further semiconductor conductive layer separated from the semiconductor conductive layer in the semiconductor structure is formed. On the further semiconductor conductive layer, an external device and an electric device are electrically connected. 2. The pad according to claim 1, further comprising: a pad for electrically connecting the pad, wherein the pad is electrically connected to the diffusion region formed in a part of a wide band gap layer in the semiconductor structure. Light receiving element.
【請求項6】 前記拡散領域上には、中央に開口部を有
する環状の電極が形成されており、 前記電極は、前記半導体構造の表面を覆うようにして形
成された絶縁膜上に位置する配線を介して、前記パッド
に接続されている、請求項5に記載の受光素子。
6. An annular electrode having an opening at the center is formed on the diffusion region, and the electrode is located on an insulating film formed so as to cover a surface of the semiconductor structure. The light receiving element according to claim 5, wherein the light receiving element is connected to the pad via a wiring.
【請求項7】 前記半導体構造体を構成する各層は、前
記半導体構造体の側面に段差が形成されるように積層さ
れている、請求項5に記載の受光素子。
7. The light-receiving element according to claim 5, wherein each layer constituting the semiconductor structure is stacked so that a step is formed on a side surface of the semiconductor structure.
【請求項8】 半絶縁性の半導体基板と、 前記半導体基板上の一部の領域に形成され、導電性を有
する半導体導電層と、 入射された光を吸収する機能を有する光吸収層と、 前記半導体導電層と前記光吸収層との間に形成され、前
記半導体導電層にて生じたキャリアが前記光吸収層に拡
散することを防止するキャリア障壁層と、 前記光吸収層上に形成され、前記光吸収層よりもバンド
ギャップの大きいワイドバンドギャップ層と、 前記光吸収層に達するように前記ワイドバンドギャップ
層の一部に不純物を拡散させてなる拡散領域とを備え、 前記半導体導電層は、InGaAsPから構成されてお
り、かつ、前記入射された光のうち特定の波長の光を透
過する機能を有する、受光素子。
8. A semi-insulating semiconductor substrate, a semiconductor conductive layer formed in a partial region on the semiconductor substrate and having conductivity, a light absorption layer having a function of absorbing incident light, A carrier barrier layer formed between the semiconductor conductive layer and the light absorbing layer to prevent carriers generated in the semiconductor conductive layer from diffusing into the light absorbing layer; and a carrier barrier layer formed on the light absorbing layer. A wide band gap layer having a larger band gap than the light absorption layer; and a diffusion region formed by diffusing an impurity into a part of the wide band gap layer so as to reach the light absorption layer. Is a light-receiving element made of InGaAsP and having a function of transmitting light of a specific wavelength among the incident light.
【請求項9】 前記半導体導電層を構成するInGaA
sPの吸収端波長が、1.3μmより大きく1.55μ
mより小さい範囲内にある、請求項8に記載の受光素
子。
9. InGaAs constituting the semiconductor conductive layer
The absorption edge wavelength of sP is larger than 1.3 μm and 1.55 μm.
The light receiving element according to claim 8, wherein the light receiving element is within a range smaller than m.
【請求項10】 前記吸収端波長が、1.35μmより
大きく1.5μmより小さい範囲内にある、請求項9に
記載の受光素子。
10. The light-receiving element according to claim 9, wherein the absorption edge wavelength is in a range larger than 1.35 μm and smaller than 1.5 μm.
【請求項11】 前記半導体導電層を構成するInGa
AsPの吸収端波長が、0.93μmより大きく1.3
μmより小さい範囲内にある、請求項8に記載の受光素
子。
11. InGa constituting the semiconductor conductive layer
The absorption edge wavelength of AsP is larger than 0.93 μm and 1.3.
The light receiving element according to claim 8, wherein the light receiving element is within a range smaller than μm.
【請求項12】 前記吸収端波長が、0.93μmより
大きく1.25μmより小さい範囲内にある、請求項1
1に記載の受光素子。
12. The absorption edge wavelength according to claim 1, wherein the absorption edge wavelength is within a range of more than 0.93 μm and less than 1.25 μm.
2. The light receiving element according to 1.
【請求項13】 前記半導体基板は、InPから構成さ
れており、 前記半導体導電層は、InGaAsPから構成されてお
り、 前記キャリア障壁層は、InPから構成されており、 前記光吸収層は、InGaAsから構成されており、 前記ワイドバンドギャップ層は、InPから構成されて
いる、請求項8に記載の受光素子。
13. The semiconductor substrate is made of InP, the semiconductor conductive layer is made of InGaAsP, the carrier barrier layer is made of InP, and the light absorbing layer is made of InGaAs. The light receiving element according to claim 8, wherein the wide band gap layer is made of InP.
【請求項14】 前記受光素子は、前記半導体基板の裏
面側から入射される裏面入射型の受光素子である、請求
項8に記載の受光素子。
14. The light-receiving element according to claim 8, wherein the light-receiving element is a back-illuminated light-receiving element that is incident from the back side of the semiconductor substrate.
【請求項15】 前記半導体基板上の前記一部の領域に
は、前記半導体導電層、前記光吸収層、前記キャリア障
害層、および前記ワイドバンドギャップ層を含む半導体
構造体が形成されており、 前記半導体基板上のうちの前記一部の領域を除く領域に
おいて、前記半導体構造内の前記半導体導電層とは分離
された更なる半導体導電層が形成されており、 前記更なる半導体導電層上には、外部機器と電気的に接
続するためのパッドが形成されており、 前記パッドは、前記半導体構造体内のワイドバンドギャ
ップ層の一部に形成された前記拡散領域に電気的に接続
されている、請求項8に記載の受光素子。
15. A semiconductor structure including the semiconductor conductive layer, the light absorption layer, the carrier obstacle layer, and the wide band gap layer is formed in the partial region on the semiconductor substrate, In a region excluding the partial region on the semiconductor substrate, a further semiconductor conductive layer separated from the semiconductor conductive layer in the semiconductor structure is formed, and on the further semiconductor conductive layer A pad for electrically connecting to an external device is formed, and the pad is electrically connected to the diffusion region formed in a part of a wide band gap layer in the semiconductor structure. The light receiving element according to claim 8.
【請求項16】 半絶縁性の半導体基板と、 前記半導体基板上の一部の領域に形成され、導電性を有
する半導体導電層と、 前記半導体導電層上に形成され、入射された光を吸収す
る機能を有する光吸収層と、 前記光吸収層上に形成され、前記光吸収層よりもバンド
ギャップの大きいワイドバンドギャップ層と、 前記光吸収層に達するように前記ワイドバンドギャップ
層の一部に不純物を拡散させてなる拡散領域と、 前記拡散領域上に形成された電極とを備え、 前記半導体基板上の前記一部の領域には、前記半導体導
電層、前記光吸収層および前記ワイドバンドギャップ層
を含む半導体構造体が形成されており、 前記半導体基板上のうちの前記一部の領域を除く領域に
おいて、前記半導体構造内の前記半導体導電層とは分離
された更なる半導体導電層が形成されており、 前記更なる半導体導電層上には、外部機器と電気的に接
続するためのパッドが形成されており、 前記半導体構造の表面には、絶縁膜が形成されており、 前記絶縁膜の上には、前記電極と前記パッドとを電気的
に接続する配線が形成されており、 前記絶縁膜は、SiN層と、前記SiN層上に形成され
たSiO2層とを含む積層構造を有する、受光素子。
16. A semi-insulating semiconductor substrate, a semiconductor conductive layer formed in a partial region on the semiconductor substrate and having conductivity, and formed on the semiconductor conductive layer to absorb incident light. A light-absorbing layer having a function of performing, a wide-bandgap layer formed on the light-absorbing layer and having a larger bandgap than the light-absorbing layer, and a part of the wide-bandgap layer to reach the light-absorbing layer. A diffusion region formed by diffusing impurities into the diffusion region; and an electrode formed on the diffusion region. The semiconductor conductive layer, the light absorption layer, and the wide band are provided in the partial region on the semiconductor substrate. A semiconductor structure including a gap layer is formed, and in a region other than the partial region on the semiconductor substrate, a further half separated from the semiconductor conductive layer in the semiconductor structure. A body conductive layer is formed, a pad for electrically connecting to an external device is formed on the further semiconductor conductive layer, and an insulating film is formed on a surface of the semiconductor structure. And a wiring for electrically connecting the electrode and the pad is formed on the insulating film. The insulating film includes a SiN layer and a SiO 2 layer formed on the SiN layer. A light receiving element having a stacked structure including:
【請求項17】 前記SiN層の厚さは、20nm以上
100nm以下であり、 前記SiO2層の厚さは、400nm以上である、請求
項16に記載の受光素子。
17. The light receiving device according to claim 16, wherein the thickness of the SiN layer is 20 nm or more and 100 nm or less, and the thickness of the SiO 2 layer is 400 nm or more.
【請求項18】 前記半導体導電層と前記光吸収層との
間には、さらに、前記半導体導電層にて生じたキャリア
が前記光吸収層に拡散することを防止するキャリア障壁
層が形成されている、請求項16に記載の受光素子。
18. A carrier barrier layer is further formed between the semiconductor conductive layer and the light absorbing layer to prevent carriers generated in the semiconductor conductive layer from diffusing into the light absorbing layer. The light receiving element according to claim 16, wherein
【請求項19】 半絶縁性の半導体基板上に、前記半導
体基板とエッチング特性が異なる半導体導電層と、入射
された光を吸収する機能を有する光吸収層と、前記光吸
収層よりもバンドギャップの大きいワイドバンドギャッ
プ層とを順次結晶成長させる工程と、 前記光吸収層に達するように前記ワイドバンドギャップ
層の一部に不純物を拡散させることによって、拡散領域
を形成する工程と、 前記ワイドバンドギャップ層および前記光吸収層を所定
の形状にエッチングする工程と、 前記所定の形状のワイドバンドギャップ層および光吸収
層を覆うように、前記半導体導電層上にエッチングマス
クを設ける工程と、 前記半導体基板に対して前記半導体導電層を選択的にエ
ッチングするエッチング液を用いて、前記半導体導電層
の一部を選択的にエッチングする工程とを包含する、受
光素子の製造方法。
19. A semiconductor conductive layer having a different etching characteristic from the semiconductor substrate, a light absorbing layer having a function of absorbing incident light, and a band gap larger than the light absorbing layer on the semi-insulating semiconductor substrate. Forming a diffusion region by diffusing impurities into a part of the wide band gap layer so as to reach the light absorption layer; and forming a diffusion region; Etching the gap layer and the light absorbing layer into a predetermined shape; providing an etching mask on the semiconductor conductive layer so as to cover the wide band gap layer and the light absorbing layer in the predetermined shape; Using an etchant that selectively etches the semiconductor conductive layer with respect to a substrate, selectively etches a portion of the semiconductor conductive layer. Comprising a step of etching, the manufacturing method of the light-receiving element.
【請求項20】 前記ワイドバンドギャップ層および前
記光吸収層を所定の形状にエッチングする工程は、 前記拡散領域を形成する工程の後、前記拡散領域を覆う
ように、前記ワイドバンドギャップ層上に第1のエッチ
ングマスクを設ける工程と、 前記光吸収層に対して選択的に前記ワイドバンドギャッ
プ層の一部をエッチングする工程と、 前記ワイドバンドギャップ層を覆うように、前記光吸収
層上に第2のエッチングマスクを設ける工程と、 前記半導体導電層に対して選択的に前記光吸収層の一部
をエッチングする工程とを包含する、請求項19に記載
の受光素子の製造方法。
20. The step of etching the wide band gap layer and the light absorption layer into a predetermined shape, wherein after the step of forming the diffusion region, the step of forming the diffusion region covers the wide band gap layer so as to cover the diffusion region. A step of providing a first etching mask; a step of selectively etching a part of the wide band gap layer with respect to the light absorption layer; 20. The method according to claim 19, further comprising: providing a second etching mask; and selectively etching a part of the light absorption layer with respect to the semiconductor conductive layer.
【請求項21】 前記半導体基板はInPから構成さ
れ、前記半導体導電層はInGaAsPから構成され、
前記光吸収層はInGaAsから構成され、前記ワイド
バンドギャップ層はInPから構成されており、 前記エッチング液は、塩酸を含むエッチング液である、
請求項20に記載の受光素子の製造方法。
21. The semiconductor substrate is made of InP, the semiconductor conductive layer is made of InGaAsP,
The light absorbing layer is made of InGaAs, the wide band gap layer is made of InP, and the etching solution is an etching solution containing hydrochloric acid.
A method for manufacturing the light receiving element according to claim 20.
【請求項22】 前記半導体基板はInPから構成さ
れ、前記半導体導電層はInGaAsPから構成され、
前記光吸収層はInGaAsから構成され、前記ワイド
バンドギャップ層はInPから構成されており、 前記ワイドバンドギャップ層の一部をエッチングする工
程、および前記光吸収層の一部をエッチングする工程
は、エッチングのエッチング液として、硫酸を含むエッ
チング液を用いて実行される、請求項20に記載の受光
素子の製造方法。
22. The semiconductor substrate is made of InP, the semiconductor conductive layer is made of InGaAsP,
The light absorbing layer is made of InGaAs, the wide band gap layer is made of InP, a step of etching a part of the wide band gap layer, and a step of etching a part of the light absorbing layer, 21. The method for manufacturing a light-receiving element according to claim 20, wherein the method is performed using an etching solution containing sulfuric acid as an etching solution for the etching.
【請求項23】 半絶縁性の半導体基板上に、導電性を
有する半導体導電層と、前記半導体導電層にて生じたキ
ャリアが上層に拡散することを防止するキャリア障壁層
と、入射された光を吸収する機能を有する光吸収層と、
前記光吸収層よりもバンドギャップの大きいワイドバン
ドギャップ層とを、順次結晶成長させる工程と、 前記光吸収層に達するように前記ワイドバンドギャップ
層の一部に不純物を拡散させることによって、拡散領域
を形成する工程と、 前記拡散領域を覆うように、前記ワイドバンドギャップ
層上に第1のエッチングマスクを設ける工程と、 第1のエッチング液を用いて、前記光吸収層に対して選
択的に前記ワイドバンドギャップ層の一部をエッチング
する工程と、 前記ワイドバンドギャップ層を覆うように、前記光吸収
層上に第2のエッチングマスクを設ける工程と、 第2のエッチング液を用いて、前記キャリア障壁層に対
して選択的に前記光吸収層の一部をエッチングする工程
と、 第3のエッチング液を用いて、前記半導体導電層に対し
て選択的に前記キャリア障壁層の一部をエッチングする
工程と、 前記ワイドバンドギャップ層、前記光吸収層および前記
キャリア障壁層を覆うように、前記半導体導電層上に第
3のエッチングマスクを設ける工程と、 第4のエッチング液を用いて、前記半導体基板に対して
選択的に前記半導体導電層の一部をエッチングする工程
とを包含する、受光素子の製造方法。
23. A semiconductor conductive layer having conductivity on a semi-insulating semiconductor substrate, a carrier barrier layer for preventing carriers generated in the semiconductor conductive layer from diffusing into an upper layer, and incident light. A light absorbing layer having a function of absorbing light,
A step of sequentially crystal-growing a wide band gap layer having a larger band gap than the light absorption layer; and diffusing an impurity into a part of the wide band gap layer so as to reach the light absorption layer. Forming a first etching mask on the wide band gap layer so as to cover the diffusion region; and selectively using the first etching solution with respect to the light absorbing layer. Etching a part of the wide band gap layer, providing a second etching mask on the light absorbing layer so as to cover the wide band gap layer, and using a second etchant Selectively etching a part of the light absorbing layer with respect to a carrier barrier layer; and using a third etchant to etch the semiconductor conductive layer. Selectively etching a part of the carrier barrier layer, and forming a third etching mask on the semiconductor conductive layer so as to cover the wide band gap layer, the light absorbing layer and the carrier barrier layer. A method for manufacturing a light-receiving element, comprising: providing; and selectively etching a part of the semiconductor conductive layer with respect to the semiconductor substrate using a fourth etchant.
【請求項24】 前記半導体基板はInPから構成さ
れ、前記半導体導電層はInGaAsPから構成され、
前記キャリア障壁層はInPから構成され、前記光吸収
層はInGaAsから構成され、前記ワイドバンドギャ
ップ層はInPから構成されており、 前記第1および第3のエッチング液は、塩酸を含むエッ
チング液であり、 前記第2および第4のエッチング液は、硫酸を含むエッ
チング液である、請求項23に記載の受光素子の製造方
法。
24. The semiconductor substrate is made of InP, the semiconductor conductive layer is made of InGaAsP,
The carrier barrier layer is made of InP, the light absorbing layer is made of InGaAs, the wide band gap layer is made of InP, and the first and third etching solutions are etching solutions containing hydrochloric acid. 24. The method according to claim 23, wherein the second and fourth etching solutions are etching solutions containing sulfuric acid.
【請求項25】 半絶縁性の半導体基板上に、前記半導
体基板とエッチング特性が異なる半導体導電層と、入射
された光を吸収する機能を有する光吸収層と、前記光吸
収層よりもバンドギャップの大きいワイドバンドギャッ
プ層とを順次結晶成長させる工程と、 前記光吸収層に達するように前記ワイドバンドギャップ
層の一部に不純物を拡散させることによって、拡散領域
を形成する工程と、 前記ワイドバンドギャップ層および前記光吸収層を所定
の形状にエッチングする工程と、 前記半導体導電層の一部を選択的にエッチングすること
によって、前記所定の形状のワイドバンドギャップ層お
よび光吸収層、ならびに前記半導体導電層を含む半導体
構造体と、前記半導体構造体内の前記半導体導電層と離
間した更なる半導体導電層とを形成する工程と、 前記半導体構造体の表面、前記半導体基板の露出部分お
よび前記更なる半導体導電層上に、SiN層およびSi
2層を順次積層することによって、前記SiN層およ
び前記SiO2層を含む絶縁膜を形成する工程と、 前記半導体構造体における前記ワイドバンドギャップ層
内の拡散領域上に位置する前記絶縁膜を除去することに
よって、前記拡散領域上に開口部を形成する工程と、 前記開口部内の前記拡散領域上に電極を形成する工程
と、 前記半導体基板の露出部分上に形成された前記絶縁膜ま
たは前記更なる半導体導電層上に形成された前記絶縁膜
の上に、外部機器と電気的に接続するためのパッドを形
成する工程と、 前記絶縁膜上に位置し、前記電極と前記パッドとを電気
的に接続する配線を形成する工程とを包含する、受光素
子の製造方法。
25. A semiconductor conductive layer having an etching characteristic different from that of the semiconductor substrate, a light absorbing layer having a function of absorbing incident light, and a band gap larger than the light absorbing layer on a semi-insulating semiconductor substrate. Forming a diffusion region by diffusing impurities into a part of the wide band gap layer so as to reach the light absorption layer; and forming a diffusion region; A step of etching the gap layer and the light absorbing layer into a predetermined shape; and selectively etching a part of the semiconductor conductive layer to form the wide band gap layer and the light absorbing layer of the predetermined shape, and the semiconductor. Forming a semiconductor structure including a conductive layer and a further semiconductor conductive layer spaced from the semiconductor conductive layer in the semiconductor structure; Forming a SiN layer and a SiN layer on the surface of the semiconductor structure, the exposed portion of the semiconductor substrate and the further semiconductor conductive layer.
Forming an insulating film including the SiN layer and the SiO 2 layer by sequentially laminating an O 2 layer; and forming the insulating film located on a diffusion region in the wide band gap layer in the semiconductor structure. Forming an opening on the diffusion region by removing the electrode; forming an electrode on the diffusion region in the opening; and forming the insulating film or the insulating film on an exposed portion of the semiconductor substrate. Forming a pad for electrically connecting to an external device on the insulating film formed on the further semiconductor conductive layer; and electrically connecting the electrode and the pad on the insulating film. Forming a wiring to be electrically connected.
【請求項26】 前記電極を形成する工程と、前記パッ
ドを形成する工程と、前記配線を形成する工程とを同一
工程で実行する、請求項25に記載の受光素子の製造方
法。
26. The method according to claim 25, wherein the step of forming the electrode, the step of forming the pad, and the step of forming the wiring are performed in the same step.
【請求項27】 前記同一工程において実行する工程
は、 前記絶縁膜上に、SiNからなるスペーサ膜を堆積する
工程と、 フォトレジストを用いて、前記電極と前記パッドと前記
配線との抜きパターンを形成する工程と、 前記フォトレジストをマスクとして前記スペーサ膜をエ
ッチングする工程と、 露出した前記絶縁膜上および前記フォトレジスト上に金
属材料を蒸着することによって、金属薄膜を形成する工
程と、 前記フォトレジストを剥離除去することによって、前記
電極、前記パッドおよび前記配線を形成する工程とを包
含する、請求項26に記載の受光素子の製造方法。
27. The step of performing in the same step, a step of depositing a spacer film made of SiN on the insulating film; and a step of removing a pattern of the electrode, the pad, and the wiring by using a photoresist. Forming, a step of etching the spacer film using the photoresist as a mask, a step of forming a metal thin film by depositing a metal material on the exposed insulating film and the photoresist, and 27. The method according to claim 26, further comprising: forming the electrode, the pad, and the wiring by removing and removing a resist.
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