JP2002203982A - 半導体受光装置およびその製造方法 - Google Patents
半導体受光装置およびその製造方法Info
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- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 半導体受光装置において光吸収層の厚さを低
減して応答速度を向上させる際に、受光効率の低減を回
避する。 【解決手段】 半導体受光素子構造を形成された半導体
基板をへき開して基板主面に対して斜交するようにへき
開面を形成し、かかるへき開面に垂直に入射光を導入す
る。
減して応答速度を向上させる際に、受光効率の低減を回
避する。 【解決手段】 半導体受光素子構造を形成された半導体
基板をへき開して基板主面に対して斜交するようにへき
開面を形成し、かかるへき開面に垂直に入射光を導入す
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は一般に半導体装置に
係り、特に光ファイバ通信システムあるいは光情報処理
装置で使われる半導体受光装置およびその製造方法に関
する。
係り、特に光ファイバ通信システムあるいは光情報処理
装置で使われる半導体受光装置およびその製造方法に関
する。
【０００２】半導体受光装置は光ファイバ通信システム
において、光信号を電気信号に高速に変換するために必
須の要素である。しかし、最近の光ファイバ通信システ
ム中におけるトラヒックの急増、およびこれに対応した
伝送速度の増大に伴い、半導体受光装置の応答速度のさ
らなる向上が求められている。
において、光信号を電気信号に高速に変換するために必
須の要素である。しかし、最近の光ファイバ通信システ
ム中におけるトラヒックの急増、およびこれに対応した
伝送速度の増大に伴い、半導体受光装置の応答速度のさ
らなる向上が求められている。
【０００３】
【従来の技術】従来より、高速半導体受光装置としては
いわゆるＰＩＮフォトダイオードが広く使われている。
ＰＩＮフォトダイオードは光吸収層中に入来光信号によ
り形成された光励起キャリアを、逆バイアスを印加した
ｐｎ接合を介して光電流の形で読み出す受光装置であ
り、非常に高速での応答が可能である。
いわゆるＰＩＮフォトダイオードが広く使われている。
ＰＩＮフォトダイオードは光吸収層中に入来光信号によ
り形成された光励起キャリアを、逆バイアスを印加した
ｐｎ接合を介して光電流の形で読み出す受光装置であ
り、非常に高速での応答が可能である。
【０００４】ＰＩＮフォトダイオードの応答速度は、主
にｐｎ接合に伴う寄生容量により制限され、このため従
来よりかかる寄生容量を低減するための様々な構成が提
案され、成果をあげている。
にｐｎ接合に伴う寄生容量により制限され、このため従
来よりかかる寄生容量を低減するための様々な構成が提
案され、成果をあげている。
【０００５】一方、このように構造の改良によりＰＩＮ
フォトダイオードの寄生容量が低減されてくると、フォ
トダイオードの応答速度を制限する要因として、さらに
光励起されたキャリアが光吸収層中を通過するに要する
キャリア移動時間が、新たな律速要因として浮上してき
ている。キャリア移動時間はＰＩＮフォトダイオード中
の光吸収層の厚さを低減することにより抑制することが
可能であるが、光吸収層の厚さを低減した場合、入射光
信号が光吸収層において十分に吸収されずに通過してし
まい、受光効率低下の問題が生じてくる。
フォトダイオードの寄生容量が低減されてくると、フォ
トダイオードの応答速度を制限する要因として、さらに
光励起されたキャリアが光吸収層中を通過するに要する
キャリア移動時間が、新たな律速要因として浮上してき
ている。キャリア移動時間はＰＩＮフォトダイオード中
の光吸収層の厚さを低減することにより抑制することが
可能であるが、光吸収層の厚さを低減した場合、入射光
信号が光吸収層において十分に吸収されずに通過してし
まい、受光効率低下の問題が生じてくる。
【０００６】そこで従来より、薄い光吸収層に斜めに光
信号を入射し、キャリア移動時間を短縮すると同時に受
光効率の低減を回避する構成を有するＰＩＮフォトダイ
オードが提案されている。
信号を入射し、キャリア移動時間を短縮すると同時に受
光効率の低減を回避する構成を有するＰＩＮフォトダイ
オードが提案されている。
【０００７】図１は、かかる従来の高速ＰＩＮフォトダ
イオード１０の構成を示す。
イオード１０の構成を示す。
【０００８】図１を参照するに、前記ＰＩＮフォトダイ
オード１０は半絶縁性ＩｎＰ基板１１上に構成されてお
り、前記ＩｎＰ基板１１上にエピタキシャルに形成され
たｎ型ＩｎＰバッファ層１２と、前記バッファ層１２上
にエピタキシャルに形成された非ドープあるいはｎ-型
ＩｎＧａＡｓ光吸収層１３と、前記光吸収層１３上にエ
ピタキシャルに形成されたｐ型ＩｎＰキャップ層１４と
よりなり、前記ｎ型ＩｎＰバッファ層１２上にはｎ型オ
ーミック電極１２Ａが、また前記ｐ型ＩｎＰキャップ層
１４上にはｐ型オーミック電極１４Ａが形成されてい
る。
オード１０は半絶縁性ＩｎＰ基板１１上に構成されてお
り、前記ＩｎＰ基板１１上にエピタキシャルに形成され
たｎ型ＩｎＰバッファ層１２と、前記バッファ層１２上
にエピタキシャルに形成された非ドープあるいはｎ-型
ＩｎＧａＡｓ光吸収層１３と、前記光吸収層１３上にエ
ピタキシャルに形成されたｐ型ＩｎＰキャップ層１４と
よりなり、前記ｎ型ＩｎＰバッファ層１２上にはｎ型オ
ーミック電極１２Ａが、また前記ｐ型ＩｎＰキャップ層
１４上にはｐ型オーミック電極１４Ａが形成されてい
る。
【０００９】図１の構造では前記ＩｎＰ基板１１上にお
いて前記ｎ型ＩｎＰバッファ層１２が限られた面積のパ
ターンを形成し、さらに前記光吸収層１３およびｐ型Ｉ
ｎＰキャップ層１４が前記ｎ型ＩｎＰバッファ層１２上
において限られた面積のメサ構造を形成するため、寄生
容量が最小化されている。また図１のＰＩＮフォトダイ
オード１０では、入来光信号１は前記ＩｎＰ基板１１の
下面１１Ａに入射角θ 0で斜めに入射され、屈折角θiで
屈折される。その結果、前記光信号１は前記光吸収層１
３に斜めに入射する。
いて前記ｎ型ＩｎＰバッファ層１２が限られた面積のパ
ターンを形成し、さらに前記光吸収層１３およびｐ型Ｉ
ｎＰキャップ層１４が前記ｎ型ＩｎＰバッファ層１２上
において限られた面積のメサ構造を形成するため、寄生
容量が最小化されている。また図１のＰＩＮフォトダイ
オード１０では、入来光信号１は前記ＩｎＰ基板１１の
下面１１Ａに入射角θ 0で斜めに入射され、屈折角θiで
屈折される。その結果、前記光信号１は前記光吸収層１
３に斜めに入射する。
【００１０】しかし、かかる基板下面１１Ａに光信号１
を斜めに入射させる構成のフォトダイオードでは、前記
ＩｎＰ基板１１が約３．０の非常に大きな屈折率を有す
るため、前記光信号１を前記基板下面１１Ａに非常に浅
い角度で、換言すると大きな入射角θ0で入射した場合
でも前記光信号は前記光吸収層１３に垂直に近い角度で
入射してしまい、光吸収層１３中における十分な光路長
を確保することができない。
を斜めに入射させる構成のフォトダイオードでは、前記
ＩｎＰ基板１１が約３．０の非常に大きな屈折率を有す
るため、前記光信号１を前記基板下面１１Ａに非常に浅
い角度で、換言すると大きな入射角θ0で入射した場合
でも前記光信号は前記光吸収層１３に垂直に近い角度で
入射してしまい、光吸収層１３中における十分な光路長
を確保することができない。
【００１１】これに対し、図２は特開平１１−１３５８
２３号公報による、別の従来の高速ＰＩＮフォトダイオ
ード２０の構成を示す。
２３号公報による、別の従来の高速ＰＩＮフォトダイオ
ード２０の構成を示す。
【００１２】図２を参照するに、前記ＰＩＮフォトダイ
オード２０も半絶縁性ＩｎＰ基板２１上に構成されてお
り、前記ＩｎＰ基板２１上にエピタキシャルに形成され
たｎ型ＩｎＰバッファ層２２と、前記ＩｎＰバッファ層
２２上にエピタキシャルに形成されたｎ-型ＩｎＧａＡ
ｓ光吸収層２３と、前記光吸収層２３上にエピタキシャ
ルに形成されたｐ型ＩｎＰキャップ層２４とを含み、前
記ＩｎＰキャップ層２４およびその下のＩｎＧａＡｓ光
吸収層２３の一部には、ｐ型にドープされた拡散領域２
５が形成されている。
オード２０も半絶縁性ＩｎＰ基板２１上に構成されてお
り、前記ＩｎＰ基板２１上にエピタキシャルに形成され
たｎ型ＩｎＰバッファ層２２と、前記ＩｎＰバッファ層
２２上にエピタキシャルに形成されたｎ-型ＩｎＧａＡ
ｓ光吸収層２３と、前記光吸収層２３上にエピタキシャ
ルに形成されたｐ型ＩｎＰキャップ層２４とを含み、前
記ＩｎＰキャップ層２４およびその下のＩｎＧａＡｓ光
吸収層２３の一部には、ｐ型にドープされた拡散領域２
５が形成されている。
【００１３】さらに前記ＩｎＰキャップ層２４上には、
前記ｐ型拡散領域２５に対応してｐ型オーミック電極２
６が形成され、さらに前記ｐ型拡散領域２５の外側のｎ
型領域上にはｎ型オーミック電極２７が形成され、前記
ＩｎＰキャップ層２４の露出表面はＳｉＮ等のパッシベ
ーション膜２４Ａにより覆われている。
前記ｐ型拡散領域２５に対応してｐ型オーミック電極２
６が形成され、さらに前記ｐ型拡散領域２５の外側のｎ
型領域上にはｎ型オーミック電極２７が形成され、前記
ＩｎＰキャップ層２４の露出表面はＳｉＮ等のパッシベ
ーション膜２４Ａにより覆われている。
【００１４】図２のＰＩＮフォトダイオード２０では、
さらに前記基板２１を含む半導体層２２〜２４の一部
が、基板側方から作用するエッチングにより除去されて
おり、これに伴い前記ＰＩＮフォトダイオード２０に
は、前記基板２１の側壁面２１Ａから延在し、前記半導
体層２２〜２４を斜めにカットする斜面２１Ｂが形成さ
れている。そこで、かかる斜面２１Ｂに対して前記基板
２１に平行に進行する光信号１を入射させた場合、かか
る光信号１は前記斜面２１Ｂにおいて前記光吸収層２３
の方向に屈折される。
さらに前記基板２１を含む半導体層２２〜２４の一部
が、基板側方から作用するエッチングにより除去されて
おり、これに伴い前記ＰＩＮフォトダイオード２０に
は、前記基板２１の側壁面２１Ａから延在し、前記半導
体層２２〜２４を斜めにカットする斜面２１Ｂが形成さ
れている。そこで、かかる斜面２１Ｂに対して前記基板
２１に平行に進行する光信号１を入射させた場合、かか
る光信号１は前記斜面２１Ｂにおいて前記光吸収層２３
の方向に屈折される。
【００１５】図２のＰＩＮフォトダイオード２０に類似
した構成は、例えば特開平１１−３０７８０６号公報に
も記載されている。
した構成は、例えば特開平１１−３０７８０６号公報に
も記載されている。
【００１６】図３は、前記特開平１１−３０７８０６号
公報に記載のＰＩＮフォトダイオード３０の構成を示
す。ただし図３中、先に説明した部分には同一の参照符
号を付し、説明を省略する。
公報に記載のＰＩＮフォトダイオード３０の構成を示
す。ただし図３中、先に説明した部分には同一の参照符
号を付し、説明を省略する。
【００１７】図３を参照するに、前記ＰＩＮフォトダイ
オード３０はｎ型ＩｎＰ基板３１上構成されており、前
記基板３１上にエピタキシャルに形成されたｎ-型Ｉｎ
ＧａＡｓ光吸収層３２と前記光吸収層３２上にエピタキ
シャルに形成されたｎ型ＩｎＰキャップ層３３とよりな
り、前記ＩｎＰキャップ層３３とその下のＩｎＧａＡｓ
光吸収層の一部には、ｐ型拡散領域３４が形成されてい
る。さらに前記ｐ型拡散領域３４上にはｐ型オーミック
電極３５が、また前記ＩｎＰ基板３１の下主面３１Ａ上
にはｎ型オーミック電極３６が形成されている。
オード３０はｎ型ＩｎＰ基板３１上構成されており、前
記基板３１上にエピタキシャルに形成されたｎ-型Ｉｎ
ＧａＡｓ光吸収層３２と前記光吸収層３２上にエピタキ
シャルに形成されたｎ型ＩｎＰキャップ層３３とよりな
り、前記ＩｎＰキャップ層３３とその下のＩｎＧａＡｓ
光吸収層の一部には、ｐ型拡散領域３４が形成されてい
る。さらに前記ｐ型拡散領域３４上にはｐ型オーミック
電極３５が、また前記ＩｎＰ基板３１の下主面３１Ａ上
にはｎ型オーミック電極３６が形成されている。
【００１８】図３のＰＩＮフォトダイオード３０では、
前記ＩｎＰ基板３１の下縁に沿って斜面３１Ｂが形成さ
れており、従って前記基板３１の面に平行に光信号１が
入射すると前記斜面３１Ｂにより、前記光吸収層３２の
方向に屈折される。
前記ＩｎＰ基板３１の下縁に沿って斜面３１Ｂが形成さ
れており、従って前記基板３１の面に平行に光信号１が
入射すると前記斜面３１Ｂにより、前記光吸収層３２の
方向に屈折される。
【００１９】さらにこのような入射光信号の光吸収層の
方向への偏向は、屈折以外に反射により実現することも
可能である。
方向への偏向は、屈折以外に反射により実現することも
可能である。
【００２０】図４は、特開平２０００−１８３３９０号
公報に記載された反射による入射光信号の偏向を使った
ＰＩＮフォトダイオード４０の構成を示す。
公報に記載された反射による入射光信号の偏向を使った
ＰＩＮフォトダイオード４０の構成を示す。
【００２１】図４を参照するに、ＰＩＮフォトダイオー
ド４０は半絶縁性ＩｎＰ基板４１上に構成されており、
前記ＩｎＰ基板４１上にエピタキシャルに形成されたｎ
型ＩｎＰバッファ層４２と、前記バッファ層４２上にエ
ピタキシャルに形成されたｎ -型ＩｎＧａＡｓ光吸収層
４３と、前記光吸収層４３上にエピタキシャルに形成さ
れたｎ型ＩｎＰキャップ層４４とよりなり、前記ＩｎＰ
キャップ層４４およびその下のＩｎＧａＡｓ光吸収層４
３の一部には、ｐ型拡散領域４５が形成されている。ま
た前記ｐ型拡散領域４５上にはｐ型オーミック電極４６
が、さらに前記ＩｎＰキャップ層４４のうちのｎ型領域
上にはｎ型オーミック電極４７が形成されている。
ド４０は半絶縁性ＩｎＰ基板４１上に構成されており、
前記ＩｎＰ基板４１上にエピタキシャルに形成されたｎ
型ＩｎＰバッファ層４２と、前記バッファ層４２上にエ
ピタキシャルに形成されたｎ -型ＩｎＧａＡｓ光吸収層
４３と、前記光吸収層４３上にエピタキシャルに形成さ
れたｎ型ＩｎＰキャップ層４４とよりなり、前記ＩｎＰ
キャップ層４４およびその下のＩｎＧａＡｓ光吸収層４
３の一部には、ｐ型拡散領域４５が形成されている。ま
た前記ｐ型拡散領域４５上にはｐ型オーミック電極４６
が、さらに前記ＩｎＰキャップ層４４のうちのｎ型領域
上にはｎ型オーミック電極４７が形成されている。
【００２２】さらに前記ＩｎＰ基板４１の下主面には斜
面で画成された凹部４１Ａが形成されており、入来光信
号１は前記ＩｎＰ基板４１の側壁面を通って前記基板主
面に平行な面内に沿って入射した後、前記凹部４１Ａを
画成する斜面により、前記光吸収層４３の方に反射され
る。前記凹部４１Ａによる入射光信号の偏向を促進する
ために、図４の構成では前記基板４１に下主面に前記凹
部４１Ａを覆うようにＳｉＮ膜４１ａおよびＡｌ反射膜
４１ｂを形成し、さらに前記Ａｌ膜４１ｂをＴｉ密着膜
４１ｃを介してＡｕ膜４１ｄにより覆うことにより保護
している。
面で画成された凹部４１Ａが形成されており、入来光信
号１は前記ＩｎＰ基板４１の側壁面を通って前記基板主
面に平行な面内に沿って入射した後、前記凹部４１Ａを
画成する斜面により、前記光吸収層４３の方に反射され
る。前記凹部４１Ａによる入射光信号の偏向を促進する
ために、図４の構成では前記基板４１に下主面に前記凹
部４１Ａを覆うようにＳｉＮ膜４１ａおよびＡｌ反射膜
４１ｂを形成し、さらに前記Ａｌ膜４１ｂをＴｉ密着膜
４１ｃを介してＡｕ膜４１ｄにより覆うことにより保護
している。
【００２３】
【発明が解決しようとする課題】このように、図２〜図
４のＰＩＮフォトダイオードにおいても入来光信号を屈
折または反射により偏向させることにより、前記光吸収
層に対して斜めに入射させ、光吸収層中における光路長
を増大させることができるが、これら従来の構成では入
来した光信号は屈折あるいは反射される際の偏波依存性
のため、偏波方向により、実効的な感度が変化してしま
う問題がある。一般に光ファイバ通信システムにおいて
光ファイバ中を伝播する光信号は偏波面がランダムにド
リフト回転しているのが普通であり、受光感度が時時刻
刻変化する問題が生じる。
４のＰＩＮフォトダイオードにおいても入来光信号を屈
折または反射により偏向させることにより、前記光吸収
層に対して斜めに入射させ、光吸収層中における光路長
を増大させることができるが、これら従来の構成では入
来した光信号は屈折あるいは反射される際の偏波依存性
のため、偏波方向により、実効的な感度が変化してしま
う問題がある。一般に光ファイバ通信システムにおいて
光ファイバ中を伝播する光信号は偏波面がランダムにド
リフト回転しているのが普通であり、受光感度が時時刻
刻変化する問題が生じる。
【００２４】さらに先に説明した従来のＰＩＮフォトダ
イオードでは、入射光信号を屈折あるいは反射する斜面
が基板あるいは半導体層の一部に限定して形成されてい
るため、入射光信号をかかる斜面により偏向させるため
には入射光信号を前記斜面に正確に入射させる必要があ
る。しかし、偏向された光信号が前記光吸収層のうち、
前記ｐ型オーミック電極が形成された受光領域に正しく
入射するためには、前記受光領域と斜面との位置関係を
正確に維持する必要があり、フォトダイオードの製造工
程が複雑になる。
イオードでは、入射光信号を屈折あるいは反射する斜面
が基板あるいは半導体層の一部に限定して形成されてい
るため、入射光信号をかかる斜面により偏向させるため
には入射光信号を前記斜面に正確に入射させる必要があ
る。しかし、偏向された光信号が前記光吸収層のうち、
前記ｐ型オーミック電極が形成された受光領域に正しく
入射するためには、前記受光領域と斜面との位置関係を
正確に維持する必要があり、フォトダイオードの製造工
程が複雑になる。
【００２５】さらに先に説明した従来のＰＩＮフォトダ
イオードでは、前記斜面を基板主面に対して斜めに形成
するために、選択エッチングあるいはダイシング工程を
行う必要があるが、かかる選択エッチングあるいはダイ
シングでは光学的に平坦な面を形成するのが困難で、入
射光信号が偏向される際にかかる斜面において散乱損が
発生しやすい。
イオードでは、前記斜面を基板主面に対して斜めに形成
するために、選択エッチングあるいはダイシング工程を
行う必要があるが、かかる選択エッチングあるいはダイ
シングでは光学的に平坦な面を形成するのが困難で、入
射光信号が偏向される際にかかる斜面において散乱損が
発生しやすい。
【００２６】そこで本発明は上記の課題を解決した新規
で有用な半導体受光装置を提供することを概括的課題と
する。
で有用な半導体受光装置を提供することを概括的課題と
する。
【００２７】本発明のより具体的な課題は、光損失が少
なく製造が容易な高速半導体受光装置を提供することに
ある。
なく製造が容易な高速半導体受光装置を提供することに
ある。
【００２８】
【課題を解決するための手段】本発明は上記の課題を、
請求項１に記載したように、側壁面で画成され、入射光
に対して透明な半導体基板と、前記半導体基板上に形成
された光吸収層とを備えた半導体受光装置において、少
なくとも前記１側壁面は、その全面が前記半導体基板の
主面に垂直な面対して傾斜した平坦面よりなり、前記入
射光は、前記平坦面に実質的に垂直に入射することを特
徴とする半導体受光装置により、または請求項２に記載
したように、前記平坦面は、へき開面よりなることを特
徴とする請求項１記載の半導体受光装置により、または
請求項３に記載したように、前記半導体基板は、さらに
前記へき開面に対して平行に対向する別のへき開面によ
り画成されることを特徴とする請求項２記載の半導体受
光装置により、または請求項４に記載したように、前記
半導体基板はＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体基板よりなり、
前記平坦面は（１１０）面または（１１１）面よりなる
ことを特徴とする請求項１〜３のうち、いずれか一項記
載の半導体受光装置により、または請求項５に記載した
ように、前記平坦面は、前記半導体基板の主面に垂直な
面に対して３０°以下の角度をなすことを特徴とする請
求項１〜４のうち、いずれか一項記載の半導体受光装置
により、または請求項６に記載したように、前記半導体
基板の主面は、（１００）面に対して傾斜していること
を特徴とする請求項１〜５のうち、いずれか一項記載の
半導体受光装置により、または請求項７に記載したよう
に、前記平坦面上には、反射防止膜が形成されているこ
とを特徴とする請求項１〜６のうち、いずれか一項記載
の半導体受光装置により、または請求項８に記載したよ
うに、前記光吸収層中は前記平坦面への垂線が通過する
範囲内に形成され、受光領域を形成することを特徴とす
る請求項１〜７のうち、いずれか一項記載の半導体受光
装置により、または請求項９に記載したように、前記光
吸収層上にはキャップ層が形成され、前記キャップ層上
にはオーミック電極が形成されていることを特徴とする
請求項８記載の半導体受光装置により、または請求項１
０に記載したように、前記光吸収層上にはさらにキャッ
プ層が形成され、前記光吸収層およびキャップ層は第１
の導電型を有し、さらに前記光吸収層およびキャップ層
の一部には、受光領域に対応して第２の導電型を有する
導電型反転領域が形成されており、前記受光領域は前記
平坦面への垂線が通過する範囲内に形成されることを特
徴とする請求項１〜７のうち、いずれか一項記載の半導
体受光装置により、または請求項１１に記載したよう
に、傾斜半導体基板上に光吸収層を含む複数の半導体層
を順次堆積する工程と、前記傾斜半導体基板上において
前記複数の半導体層をパターニングすることにより、前
記傾斜半導体基板の表面上に画成された複数の領域にお
いて、光吸収層を含む複数の半導体受光素子パターンを
それぞれ形成する工程と、前記傾斜半導体基板を、前記
複数の領域においてへき開することにより、各々少なく
とも一対のへき開面により画成された複数の半導体受光
素子を、相互に分離させる工程と、前記分離した半導体
受光素子の各々において、該へき開面上に反射防止膜を
形成する工程とよりなることを特徴とする請求項１〜１
０のうち、いずれか一項記載の半導体受光装置の製造方
法により、解決する。
請求項１に記載したように、側壁面で画成され、入射光
に対して透明な半導体基板と、前記半導体基板上に形成
された光吸収層とを備えた半導体受光装置において、少
なくとも前記１側壁面は、その全面が前記半導体基板の
主面に垂直な面対して傾斜した平坦面よりなり、前記入
射光は、前記平坦面に実質的に垂直に入射することを特
徴とする半導体受光装置により、または請求項２に記載
したように、前記平坦面は、へき開面よりなることを特
徴とする請求項１記載の半導体受光装置により、または
請求項３に記載したように、前記半導体基板は、さらに
前記へき開面に対して平行に対向する別のへき開面によ
り画成されることを特徴とする請求項２記載の半導体受
光装置により、または請求項４に記載したように、前記
半導体基板はＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体基板よりなり、
前記平坦面は（１１０）面または（１１１）面よりなる
ことを特徴とする請求項１〜３のうち、いずれか一項記
載の半導体受光装置により、または請求項５に記載した
ように、前記平坦面は、前記半導体基板の主面に垂直な
面に対して３０°以下の角度をなすことを特徴とする請
求項１〜４のうち、いずれか一項記載の半導体受光装置
により、または請求項６に記載したように、前記半導体
基板の主面は、（１００）面に対して傾斜していること
を特徴とする請求項１〜５のうち、いずれか一項記載の
半導体受光装置により、または請求項７に記載したよう
に、前記平坦面上には、反射防止膜が形成されているこ
とを特徴とする請求項１〜６のうち、いずれか一項記載
の半導体受光装置により、または請求項８に記載したよ
うに、前記光吸収層中は前記平坦面への垂線が通過する
範囲内に形成され、受光領域を形成することを特徴とす
る請求項１〜７のうち、いずれか一項記載の半導体受光
装置により、または請求項９に記載したように、前記光
吸収層上にはキャップ層が形成され、前記キャップ層上
にはオーミック電極が形成されていることを特徴とする
請求項８記載の半導体受光装置により、または請求項１
０に記載したように、前記光吸収層上にはさらにキャッ
プ層が形成され、前記光吸収層およびキャップ層は第１
の導電型を有し、さらに前記光吸収層およびキャップ層
の一部には、受光領域に対応して第２の導電型を有する
導電型反転領域が形成されており、前記受光領域は前記
平坦面への垂線が通過する範囲内に形成されることを特
徴とする請求項１〜７のうち、いずれか一項記載の半導
体受光装置により、または請求項１１に記載したよう
に、傾斜半導体基板上に光吸収層を含む複数の半導体層
を順次堆積する工程と、前記傾斜半導体基板上において
前記複数の半導体層をパターニングすることにより、前
記傾斜半導体基板の表面上に画成された複数の領域にお
いて、光吸収層を含む複数の半導体受光素子パターンを
それぞれ形成する工程と、前記傾斜半導体基板を、前記
複数の領域においてへき開することにより、各々少なく
とも一対のへき開面により画成された複数の半導体受光
素子を、相互に分離させる工程と、前記分離した半導体
受光素子の各々において、該へき開面上に反射防止膜を
形成する工程とよりなることを特徴とする請求項１〜１
０のうち、いずれか一項記載の半導体受光装置の製造方
法により、解決する。
【００２９】本発明によれば、半導体受光装置を構成す
る基板の少なくとも一つの側壁面の全体が、基板主面に
対して傾斜した平坦面より構成されるため、かかる平坦
面を光信号の入射面として使うことにより、入射光信号
を入射面において屈折あるいは反射させることなく前記
基板上に形成された受光領域に、実質的に真直ぐに導く
ことが出来る。その際、前記平坦面は半導体基板の側壁
面全体にわたり形成されているため、基板上に形成され
る受光領域の位置を前記基板側壁面に対して厳密に規定
せずとも入射光信号を真直ぐ受光領域に導くことが可能
になり、半導体受光装置の製造が容易になる。さらにか
かる平坦面は基板として傾斜基板を使うことにより、単
純なへき開面作業により形成が可能で、光学的な品質の
平坦面を容易に得ることができる。さらに本発明の半導
体受光装置では入射光信号がかかる平坦面に垂直に入射
して、そのまま真直ぐ受光領域に到達するため、従来の
フォトダイオードで入射光の屈折あるいは反射の際に生
じていた偏波依存性の問題を回避することができる。
る基板の少なくとも一つの側壁面の全体が、基板主面に
対して傾斜した平坦面より構成されるため、かかる平坦
面を光信号の入射面として使うことにより、入射光信号
を入射面において屈折あるいは反射させることなく前記
基板上に形成された受光領域に、実質的に真直ぐに導く
ことが出来る。その際、前記平坦面は半導体基板の側壁
面全体にわたり形成されているため、基板上に形成され
る受光領域の位置を前記基板側壁面に対して厳密に規定
せずとも入射光信号を真直ぐ受光領域に導くことが可能
になり、半導体受光装置の製造が容易になる。さらにか
かる平坦面は基板として傾斜基板を使うことにより、単
純なへき開面作業により形成が可能で、光学的な品質の
平坦面を容易に得ることができる。さらに本発明の半導
体受光装置では入射光信号がかかる平坦面に垂直に入射
して、そのまま真直ぐ受光領域に到達するため、従来の
フォトダイオードで入射光の屈折あるいは反射の際に生
じていた偏波依存性の問題を回避することができる。
【００３０】
【発明の実施の形態】［第１実施例］図５は本発明の第
１実施例によるＰＩＮフォトダイオード５０の構成を示
す。
１実施例によるＰＩＮフォトダイオード５０の構成を示
す。
【００３１】図５を参照するに、前記ＰＩＮフォトダイ
オード５０は半絶縁性の傾斜ＩｎＰ基板５１上に構成さ
れており、前記基板５１上にエピタキシャルに形成され
た厚さが約０．５μｍのｎ型ＩｎＰバッファ層５２と、
前記ｎ型ＩｎＰバッファ層５２上にエピタキシャルに形
成された厚さが約０．５μｍの非ドープあるいはｎ-型
ＩｎＧａＡｓよりなる光吸収層５３と、前記光吸収層５
３上にエピタキシャルに形成された厚さが約０．５μｍ
のｐ型ＩｎＰキャップ層５４とよりなり、前記ＩｎＧａ
Ａｓ光吸収層５３とｐ型ＩｎＰキャップ層５４とは前記
ｎ型ＩｎＰバッファ層５２上において、前記ＰＩＮフォ
トダイオード５０の受光領域となる径が約１０μｍのメ
サ構造Ｍを形成する。さらに前記ｎ型ＩｎＰバッファ層
５２上にはｎ型オーミック電極５２Ａが、また前記ｐ型
ＩｎＰキャップ層５４上にはｐ型オーミック電極５４Ａ
が形成されている。
オード５０は半絶縁性の傾斜ＩｎＰ基板５１上に構成さ
れており、前記基板５１上にエピタキシャルに形成され
た厚さが約０．５μｍのｎ型ＩｎＰバッファ層５２と、
前記ｎ型ＩｎＰバッファ層５２上にエピタキシャルに形
成された厚さが約０．５μｍの非ドープあるいはｎ-型
ＩｎＧａＡｓよりなる光吸収層５３と、前記光吸収層５
３上にエピタキシャルに形成された厚さが約０．５μｍ
のｐ型ＩｎＰキャップ層５４とよりなり、前記ＩｎＧａ
Ａｓ光吸収層５３とｐ型ＩｎＰキャップ層５４とは前記
ｎ型ＩｎＰバッファ層５２上において、前記ＰＩＮフォ
トダイオード５０の受光領域となる径が約１０μｍのメ
サ構造Ｍを形成する。さらに前記ｎ型ＩｎＰバッファ層
５２上にはｎ型オーミック電極５２Ａが、また前記ｐ型
ＩｎＰキャップ層５４上にはｐ型オーミック電極５４Ａ
が形成されている。
【００３２】本実施例によるＰＩＮフォトダイオード５
０では、前記半絶縁性ＩｎＰ基板５１は（１００）面に
垂直な面から３０°以下の角度θで傾斜した主面を有
し、さらに（１１０）面よりなる一対の平行な側壁面５
１Ａ，５１Ｂにより画成されている。従って、前記側壁
面５１Ａ，５１Ｂもまた、前記基板主面に垂直な面に対
して３０°以下の角度θをなす。
０では、前記半絶縁性ＩｎＰ基板５１は（１００）面に
垂直な面から３０°以下の角度θで傾斜した主面を有
し、さらに（１１０）面よりなる一対の平行な側壁面５
１Ａ，５１Ｂにより画成されている。従って、前記側壁
面５１Ａ，５１Ｂもまた、前記基板主面に垂直な面に対
して３０°以下の角度θをなす。
【００３３】前記側壁面５１Ａ，５１Ｂはへき開面によ
り形成されるのが好ましく、一方の側壁面５１Ａ上には
ＳｉＮ等よりなる反射防止膜５１ａが形成されている。
り形成されるのが好ましく、一方の側壁面５１Ａ上には
ＳｉＮ等よりなる反射防止膜５１ａが形成されている。
【００３４】図５のＰＩＮフォトダイオード５０では、
入射光信号は前記反射防止膜５１ａを通って前記側壁面
５１Ａに垂直に入射し、そのまま前記ＩｎＰ基板５１中
を直進してＩｎＧａＡｓ光吸収層５３に斜めに入射す
る。このため前記光吸収層５３の厚さが薄い場合でも入
射光信号の前記光吸収層５３中における光路長は長くな
り、その結果光吸収層５３は前記入射光信号を効率的に
吸収できる。前記光信号が半絶縁性ＩｎＰ基板５１から
ｎ型ＩｎＰバッファ層５２に入射する際にＩｎＰ媒質の
キャリア密度の差に起因する屈折、およびこれに伴う偏
波依存性が現れる可能性はあるが、かかる屈折率の偏波
依存性はわずかであり、しかも前記ＩｎＰ基板５１とＩ
ｎＰバッファ層５２との間の界面は前記光吸収層５３の
近傍に位置するため、屈折した入射光信号が前記光吸収
層５３からそれることはない。
入射光信号は前記反射防止膜５１ａを通って前記側壁面
５１Ａに垂直に入射し、そのまま前記ＩｎＰ基板５１中
を直進してＩｎＧａＡｓ光吸収層５３に斜めに入射す
る。このため前記光吸収層５３の厚さが薄い場合でも入
射光信号の前記光吸収層５３中における光路長は長くな
り、その結果光吸収層５３は前記入射光信号を効率的に
吸収できる。前記光信号が半絶縁性ＩｎＰ基板５１から
ｎ型ＩｎＰバッファ層５２に入射する際にＩｎＰ媒質の
キャリア密度の差に起因する屈折、およびこれに伴う偏
波依存性が現れる可能性はあるが、かかる屈折率の偏波
依存性はわずかであり、しかも前記ＩｎＰ基板５１とＩ
ｎＰバッファ層５２との間の界面は前記光吸収層５３の
近傍に位置するため、屈折した入射光信号が前記光吸収
層５３からそれることはない。
【００３５】このように前記入射光信号の吸収により前
記光吸収層５３中において生じた光励起キャリアは、前
記電極５２Ａと５４Ａとの間に逆バイアス電圧を印加し
ておくことにより前記電極５２Ａおよび５４Ａへと流
れ、光電流を形成する。
記光吸収層５３中において生じた光励起キャリアは、前
記電極５２Ａと５４Ａとの間に逆バイアス電圧を印加し
ておくことにより前記電極５２Ａおよび５４Ａへと流
れ、光電流を形成する。
【００３６】本実施例においては前記基板傾斜角θの値
を減少させればさせるほど、前記入射光信号の光吸収層
５３中における光路長を増大させることができるが、一
方前記角度θを小さくすると入射光を受光するのに必要
な受光部の面積、すなわち前記光吸収層５３およびその
上のＩｎＰキャップ層５４、さらにオーミック電極５４
Ａの面積が増大してしまい、フォトダイオードの高速動
作が阻害されることになる。このような事情で、前記傾
斜角θは２０°以上に設定するのが好ましい。一方、前
記傾斜角θが大きくなると前記ＩｎＰ基板５１の鋭角部
分が力学的に脆弱になり、このため前記角度θは３０°
以下に止めるのが好ましい。
を減少させればさせるほど、前記入射光信号の光吸収層
５３中における光路長を増大させることができるが、一
方前記角度θを小さくすると入射光を受光するのに必要
な受光部の面積、すなわち前記光吸収層５３およびその
上のＩｎＰキャップ層５４、さらにオーミック電極５４
Ａの面積が増大してしまい、フォトダイオードの高速動
作が阻害されることになる。このような事情で、前記傾
斜角θは２０°以上に設定するのが好ましい。一方、前
記傾斜角θが大きくなると前記ＩｎＰ基板５１の鋭角部
分が力学的に脆弱になり、このため前記角度θは３０°
以下に止めるのが好ましい。
【００３７】次に図５のＰＩＮフォトダイオード５０の
製造工程を、図６（Ａ）〜（Ｄ）を参照しながら説明す
る。
製造工程を、図６（Ａ）〜（Ｄ）を参照しながら説明す
る。
【００３８】図６（Ａ）を参照するに前記傾斜ＩｎＰ基
板５１は約２０°の傾斜角θを有し、前記傾斜ＩｎＰ基
板５１上にはｎ型ＩｎＰバッファ層５３と非ドープある
いはｎ-型ＩｎＧａＡｓ光吸収層５３とｐ型ＩｎＰキャ
ップ層５４とが順次ＭＯＶＰＥ法によりエピタキシャル
に形成され、次に図６（Ｂ）の工程で前記半導体層５２
から５４に対してパターニングを行うことにより、前記
ＩｎＰ基板５１上に画成された素子領域の各々において
図５の素子パターンを形成する。
板５１は約２０°の傾斜角θを有し、前記傾斜ＩｎＰ基
板５１上にはｎ型ＩｎＰバッファ層５３と非ドープある
いはｎ-型ＩｎＧａＡｓ光吸収層５３とｐ型ＩｎＰキャ
ップ層５４とが順次ＭＯＶＰＥ法によりエピタキシャル
に形成され、次に図６（Ｂ）の工程で前記半導体層５２
から５４に対してパターニングを行うことにより、前記
ＩｎＰ基板５１上に画成された素子領域の各々において
図５の素子パターンを形成する。
【００３９】図６（Ｂ）の工程では各々の素子パターン
において電極５２Ａおよび５４Ａの形成までを行い、次
に図６（Ｃ）の工程において前記傾斜ＩｎＰ基板５１
を、支持面上においてカッターを作用させることにより
へき開する。その結果前記ＩｎＰ基板５１は各々が一対
の（１１０）へき開面５１Ａ，５１Ｂで画成されたチッ
プに分割され、図６（Ｄ）の工程において前記へき開面
５１Ａ上に反射防止膜５１ａを形成することにより、図
５のＰＩＮフォトダイオード５０が完成する。
において電極５２Ａおよび５４Ａの形成までを行い、次
に図６（Ｃ）の工程において前記傾斜ＩｎＰ基板５１
を、支持面上においてカッターを作用させることにより
へき開する。その結果前記ＩｎＰ基板５１は各々が一対
の（１１０）へき開面５１Ａ，５１Ｂで画成されたチッ
プに分割され、図６（Ｄ）の工程において前記へき開面
５１Ａ上に反射防止膜５１ａを形成することにより、図
５のＰＩＮフォトダイオード５０が完成する。
【００４０】なお図６（Ｃ）のへき開工程においては、
前記へき開面５１Ａ，５１Ｂとして（１１１）面が現れ
る場合もある。
前記へき開面５１Ａ，５１Ｂとして（１１１）面が現れ
る場合もある。
【００４１】本実施例によるＰＩＮフォトダイオード５
０では、光入射面としてＩｎＰ基板５１のへき開面５１
Ａを使うため、光学的品質の光入射面を容易に、かつ確
実に得ることができる。光入射面をへき開により形成す
ることにより、光入射面はＩｎＰ基板５１の入射側側壁
面の全面に形成されるため、光入射面５２Ａと受光領域
Ｍとの位置関係を厳密に管理せずとも、入射光信号を受
光領域Ｍに確実に入射させることができる。 ［第２実施例］図７は本発明の第２実施例によるＰＩＮ
フォトダイオード６０の構成を示す。ただし図７中、先
に説明した部分には同一の参照符号を付し、説明を省略
する。
０では、光入射面としてＩｎＰ基板５１のへき開面５１
Ａを使うため、光学的品質の光入射面を容易に、かつ確
実に得ることができる。光入射面をへき開により形成す
ることにより、光入射面はＩｎＰ基板５１の入射側側壁
面の全面に形成されるため、光入射面５２Ａと受光領域
Ｍとの位置関係を厳密に管理せずとも、入射光信号を受
光領域Ｍに確実に入射させることができる。 ［第２実施例］図７は本発明の第２実施例によるＰＩＮ
フォトダイオード６０の構成を示す。ただし図７中、先
に説明した部分には同一の参照符号を付し、説明を省略
する。
【００４２】図７を参照するに本実施例では前記非ドー
プＩｎＧａＡｓ光吸収層５３およびｐ型ＩｎＰキャップ
層５４の代わりにｎ型ＩｎＧａＡｓ光吸収層６３および
ｎ型ＩｎＰキャップ層６４が使われ、前記ｎ型ＩｎＰ層
５２、ｎ型ＩｎＧａＡｓ光吸収層６３およびｎ型ＩｎＰ
キャップ層６４は前記ＩｎＰ基板５１共々へき開されて
いる。すなわち前記へき開面５１Ａおよび５１Ｂは前記
ＩｎＰ層５２，ＩｎＧａＡｓ層６３およびキャップ層６
４よりなる積層構造体の側壁面を構成している。
プＩｎＧａＡｓ光吸収層５３およびｐ型ＩｎＰキャップ
層５４の代わりにｎ型ＩｎＧａＡｓ光吸収層６３および
ｎ型ＩｎＰキャップ層６４が使われ、前記ｎ型ＩｎＰ層
５２、ｎ型ＩｎＧａＡｓ光吸収層６３およびｎ型ＩｎＰ
キャップ層６４は前記ＩｎＰ基板５１共々へき開されて
いる。すなわち前記へき開面５１Ａおよび５１Ｂは前記
ＩｎＰ層５２，ＩｎＧａＡｓ層６３およびキャップ層６
４よりなる積層構造体の側壁面を構成している。
【００４３】また本実施例では前記ｎ型ＩｎＰキャップ
層６４の一部およびその下の光吸収層６３の一部にｐ型
拡散領域６５Ａが形成されており、前記ＩｎＰ層６４の
前記ｐ型拡散領域６５上にはｐ型オーミック電極６４Ａ
が形成されている。またそれ以外の領域にはｎ型ＩｎＰ
層５２に達するｎ型拡散領域６５Ｂが形成され、その上
にｎ型電極６４Ｂが形成されている。さらに前記へき開
面５１Ａ上には反射防止膜５２ａが形成されている。該
構成では電極６４Ａと６４Ｂとの間に、前記ＩｎＰ層５
２を介して前記光吸収層６３に逆バイアスが生じるよう
に、バイアス電圧が印加される。
層６４の一部およびその下の光吸収層６３の一部にｐ型
拡散領域６５Ａが形成されており、前記ＩｎＰ層６４の
前記ｐ型拡散領域６５上にはｐ型オーミック電極６４Ａ
が形成されている。またそれ以外の領域にはｎ型ＩｎＰ
層５２に達するｎ型拡散領域６５Ｂが形成され、その上
にｎ型電極６４Ｂが形成されている。さらに前記へき開
面５１Ａ上には反射防止膜５２ａが形成されている。該
構成では電極６４Ａと６４Ｂとの間に、前記ＩｎＰ層５
２を介して前記光吸収層６３に逆バイアスが生じるよう
に、バイアス電圧が印加される。
【００４４】かかる構成においても、入射光信号は前記
へき開面５１Ａに垂直に入射し、前記ＩｎＰ基板５１中
を真直ぐ進行して前記光吸収層６３に到達する。従って
先の図５の実施例と同様に本実施例においても入射光信
号検出時の偏波依存性の問題が解消する。さらに基板５
１の入射側側壁面の全面がへき開面５１Ａとなっている
ため、入射側側壁面５１Ａとｐ型拡散領域６５よりなる
受光領域との間の位置関係についての制約が緩和され、
素子の製造が容易になる。また入射側側壁面５１Ａがへ
き開面であるため光学的品質の光入射面を容易に形成で
き、光損失が低減される。
へき開面５１Ａに垂直に入射し、前記ＩｎＰ基板５１中
を真直ぐ進行して前記光吸収層６３に到達する。従って
先の図５の実施例と同様に本実施例においても入射光信
号検出時の偏波依存性の問題が解消する。さらに基板５
１の入射側側壁面の全面がへき開面５１Ａとなっている
ため、入射側側壁面５１Ａとｐ型拡散領域６５よりなる
受光領域との間の位置関係についての制約が緩和され、
素子の製造が容易になる。また入射側側壁面５１Ａがへ
き開面であるため光学的品質の光入射面を容易に形成で
き、光損失が低減される。
【００４５】以上の実施例ではＩｎＰ基板５１を例に説
明を行ったが、本発明は他のＩＩＩＶ族化合物半導体基
板を使った場合にも適用可能である。
明を行ったが、本発明は他のＩＩＩＶ族化合物半導体基
板を使った場合にも適用可能である。
【００４６】以上、本発明を好ましい実施例について説
明したが、本発明はかかる特定の実施例に限定されるも
のではなく、特許請求の範囲に記載した要旨内において
様々な変形・変更が可能である。
明したが、本発明はかかる特定の実施例に限定されるも
のではなく、特許請求の範囲に記載した要旨内において
様々な変形・変更が可能である。
【００４７】
【発明の効果】本発明によれば、半導体受光装置を構成
する基板の少なくとも一つの側壁面の全体が、基板主面
に対して傾斜した平坦面より構成されるため、かかる平
坦面を光信号の入射面として使うことにより、入射光信
号を入射面において屈折あるいは反射させることなく前
記基板上に形成された受光領域に、実質的に真直ぐに導
くことが出来る。その際、前記平坦面は半導体基板の側
壁面全体にわたり形成されているため、基板上に形成さ
れる受光領域の位置を前記基板側壁面に対して厳密に規
定せずとも入射光信号を真直ぐ受光領域に導くことが可
能になり、半導体受光装置の製造が容易になる。さらに
かかる平坦面は基板として傾斜基板を使うことにより、
単純なへき開面作業により形成が可能で、光学的な品質
の平坦面を容易に得ることができる。さらに本発明の半
導体受光装置では入射光信号がかかる平坦面に垂直に入
射して、そのまま真直ぐ受光領域に到達するため、従来
のフォトダイオードで入射光の屈折あるいは反射の際に
生じていた偏波依存性の問題を回避することができる。
する基板の少なくとも一つの側壁面の全体が、基板主面
に対して傾斜した平坦面より構成されるため、かかる平
坦面を光信号の入射面として使うことにより、入射光信
号を入射面において屈折あるいは反射させることなく前
記基板上に形成された受光領域に、実質的に真直ぐに導
くことが出来る。その際、前記平坦面は半導体基板の側
壁面全体にわたり形成されているため、基板上に形成さ
れる受光領域の位置を前記基板側壁面に対して厳密に規
定せずとも入射光信号を真直ぐ受光領域に導くことが可
能になり、半導体受光装置の製造が容易になる。さらに
かかる平坦面は基板として傾斜基板を使うことにより、
単純なへき開面作業により形成が可能で、光学的な品質
の平坦面を容易に得ることができる。さらに本発明の半
導体受光装置では入射光信号がかかる平坦面に垂直に入
射して、そのまま真直ぐ受光領域に到達するため、従来
のフォトダイオードで入射光の屈折あるいは反射の際に
生じていた偏波依存性の問題を回避することができる。
【図１】従来のＰＩＮフォトダイオードの構成を示す図
である。
である。
【図２】従来の別のＰＩＮフォトダイオードの構成を示
す図である。
す図である。
【図３】従来のさらに別のＰＩＮフォトダイオードの構
成を示す図である。
成を示す図である。
【図４】従来のさらに別のＰＩＮフォトダイオードの構
成を示す図である。
成を示す図である。
【図５】本発明の第１実施例によるＰＩＮフォトダイオ
ードの構成を示す図である。
ードの構成を示す図である。
【図６】（Ａ）〜（Ｄ）は、図５のＰＩＮフォトダイオ
ードの製造工程を示す図である。
ードの製造工程を示す図である。
【図７】本発明の第２実施例によるＰＩＮフォトダイオ
ードの構成を示す図である。
ードの構成を示す図である。
１ 入射光 １０，２０，３０，４０，５０，６０ ＰＩＮフォトダ
イオード １１，２１，４１，５１ 半絶縁性ＩｎＰ基板 １１Ａ 基板下側主面 １２，２２，３２，４２，５２ ｎ型ＩｎＰバッファ層 １２Ａ，２７，３６，４７，５２Ａ，６４Ｂ ｎ型オー
ミック電極 １３，５３ 非ドープまたはｎ型ＩｎＧａＡｓ光吸収層 １４，５４ ｐ型ＩｎＰキャップ層 １４Ａ，２６，３５，４６，５４Ａ，６４Ａ ｐ型オー
ミック電極 ２１Ａ 基板側壁面 ２１Ｂ 光入射斜面 ２３，４３，６３ ｎ型ＩｎＧａＡｓ光吸収層 ２４，３３，４４，６４ ｎ型ＩｎＰキャップ層 ２４Ａ パッシベーション膜 ２５，３４，４５，６５Ａ ｐ型拡散領域 ３１ ｎ型ＩｎＰ基板 ３１Ａ ｎ型ＩｎＰ基板下面 ３１Ｂ ｎ型ＩｎＰ基板斜面 ４１Ａ 凹部 ４１ａ ＳｉＮ膜 ４１ｂ Ａｌ膜 ４１ｃ Ｔｉ膜 ４１ｄ Ａｕ膜 ５１Ａ，５１Ｂ へき開面 ５１ａ 反射防止膜 ６５Ｂ ｎ型拡散領域
イオード １１，２１，４１，５１ 半絶縁性ＩｎＰ基板 １１Ａ 基板下側主面 １２，２２，３２，４２，５２ ｎ型ＩｎＰバッファ層 １２Ａ，２７，３６，４７，５２Ａ，６４Ｂ ｎ型オー
ミック電極 １３，５３ 非ドープまたはｎ型ＩｎＧａＡｓ光吸収層 １４，５４ ｐ型ＩｎＰキャップ層 １４Ａ，２６，３５，４６，５４Ａ，６４Ａ ｐ型オー
ミック電極 ２１Ａ 基板側壁面 ２１Ｂ 光入射斜面 ２３，４３，６３ ｎ型ＩｎＧａＡｓ光吸収層 ２４，３３，４４，６４ ｎ型ＩｎＰキャップ層 ２４Ａ パッシベーション膜 ２５，３４，４５，６５Ａ ｐ型拡散領域 ３１ ｎ型ＩｎＰ基板 ３１Ａ ｎ型ＩｎＰ基板下面 ３１Ｂ ｎ型ＩｎＰ基板斜面 ４１Ａ 凹部 ４１ａ ＳｉＮ膜 ４１ｂ Ａｌ膜 ４１ｃ Ｔｉ膜 ４１ｄ Ａｕ膜 ５１Ａ，５１Ｂ へき開面 ５１ａ 反射防止膜 ６５Ｂ ｎ型拡散領域
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成１４年１月１１日（２００２．１．１
１）
１）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００３
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００３】
【従来の技術】従来より、高速半導体受光装置としては
いわゆるＰＩＮフォトダイオードが広く使われている。
ＰＩＮフォトダイオードは光吸収層中に入る光信号によ
り形成された光励起キャリアを、逆バイアスを印加した
ｐｎ接合を介して光電流の形で読み出す受光装置であ
り、非常に高速での応答が可能である。
いわゆるＰＩＮフォトダイオードが広く使われている。
ＰＩＮフォトダイオードは光吸収層中に入る光信号によ
り形成された光励起キャリアを、逆バイアスを印加した
ｐｎ接合を介して光電流の形で読み出す受光装置であ
り、非常に高速での応答が可能である。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００９】図１の構造では前記ＩｎＰ基板１１上にお
いて前記ｎ型ＩｎＰバッファ層１２が限られた面積のパ
ターンを形成し、さらに前記光吸収層１３およびｐ型Ｉ
ｎＰキャップ層１４が前記ｎ型ＩｎＰバッファ層１２上
において限られた面積のメサ構造を形成するため、寄生
容量が最小化されている。また図１のＰＩＮフォトダイ
オード１０では、光信号１は前記ＩｎＰ基板１１の下面
１１Ａに入射角θ0で斜めに入射され、屈折角θiで屈折
される。その結果、前記光信号１は前記光吸収層１３に
斜めに入射する。
いて前記ｎ型ＩｎＰバッファ層１２が限られた面積のパ
ターンを形成し、さらに前記光吸収層１３およびｐ型Ｉ
ｎＰキャップ層１４が前記ｎ型ＩｎＰバッファ層１２上
において限られた面積のメサ構造を形成するため、寄生
容量が最小化されている。また図１のＰＩＮフォトダイ
オード１０では、光信号１は前記ＩｎＰ基板１１の下面
１１Ａに入射角θ0で斜めに入射され、屈折角θiで屈折
される。その結果、前記光信号１は前記光吸収層１３に
斜めに入射する。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１２】図２を参照するに、前記ＰＩＮフォトダイ
オード２０も半絶縁性ＩｎＰ基板２１上に構成されてお
り、前記ＩｎＰ基板２１上にエピタキシャルに形成され
たｎ型ＩｎＰバッファ層２２と、前記ＩｎＰバッファ層
２２上にエピタキシャルに形成されたｎ-型ＩｎＧａＡ
ｓ光吸収層２３と、前記光吸収層２３上にエピタキシャ
ルに形成されたｎ型ＩｎＰキャップ層２４とを含み、前
記ＩｎＰキャップ層２４およびその下のＩｎＧａＡｓ光
吸収層２３の一部には、ｐ型にドープされた拡散領域２
５が形成されている。
オード２０も半絶縁性ＩｎＰ基板２１上に構成されてお
り、前記ＩｎＰ基板２１上にエピタキシャルに形成され
たｎ型ＩｎＰバッファ層２２と、前記ＩｎＰバッファ層
２２上にエピタキシャルに形成されたｎ-型ＩｎＧａＡ
ｓ光吸収層２３と、前記光吸収層２３上にエピタキシャ
ルに形成されたｎ型ＩｎＰキャップ層２４とを含み、前
記ＩｎＰキャップ層２４およびその下のＩｎＧａＡｓ光
吸収層２３の一部には、ｐ型にドープされた拡散領域２
５が形成されている。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２３
【補正方法】変更
【補正内容】
【００２３】
【発明が解決しようとする課題】このように、図２〜図
４のＰＩＮフォトダイオードにおいても入射光信号を屈
折または反射により偏向させることにより、前記光吸収
層に対して斜めに入射させ、光吸収層中における光路長
を増大させることができるが、これら従来の構成では入
射した光信号は屈折あるいは反射される際の偏波依存性
のため、偏波方向により、実効的な感度が変化してしま
う問題がある。一般に光ファイバ通信システムにおいて
光ファイバ中を伝播する光信号は偏波面がランダムにド
リフト回転しているのが普通であり、受光感度が時時刻
刻変化する問題が生じる。
４のＰＩＮフォトダイオードにおいても入射光信号を屈
折または反射により偏向させることにより、前記光吸収
層に対して斜めに入射させ、光吸収層中における光路長
を増大させることができるが、これら従来の構成では入
射した光信号は屈折あるいは反射される際の偏波依存性
のため、偏波方向により、実効的な感度が変化してしま
う問題がある。一般に光ファイバ通信システムにおいて
光ファイバ中を伝播する光信号は偏波面がランダムにド
リフト回転しているのが普通であり、受光感度が時時刻
刻変化する問題が生じる。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４１
【補正方法】変更
【補正内容】
【００４１】本実施例によるＰＩＮフォトダイオード５
０では、光入射面としてＩｎＰ基板５１のへき開面５１
Ａを使うため、光学的品質の光入射面を容易に、かつ確
実に得ることができる。光入射面をへき開により形成す
ることにより、光入射面はＩｎＰ基板５１の入射側側壁
面の全面に形成されるため、光入射面５１Ａと受光領域
Ｍとの位置関係を厳密に管理せずとも、入射光信号を受
光領域Ｍに確実に入射させることができる。
０では、光入射面としてＩｎＰ基板５１のへき開面５１
Ａを使うため、光学的品質の光入射面を容易に、かつ確
実に得ることができる。光入射面をへき開により形成す
ることにより、光入射面はＩｎＰ基板５１の入射側側壁
面の全面に形成されるため、光入射面５１Ａと受光領域
Ｍとの位置関係を厳密に管理せずとも、入射光信号を受
光領域Ｍに確実に入射させることができる。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４４
【補正方法】変更
【補正内容】
【００４４】かかる構成においても、入射光信号は前記
へき開面５１Ａに垂直に入射し、前記ＩｎＰ基板５１中
を真直ぐ進行して前記光吸収層６３に到達する。従って
先の図５の実施例と同様に本実施例においても入射光信
号検出時の偏波依存性の問題が解消する。さらに基板５
１の入射側側壁面の全面がへき開面５１Ａとなっている
ため、入射側側壁面５１Ａとｐ型拡散領域６５Ａよりな
る受光領域との間の位置関係についての制約が緩和さ
れ、素子の製造が容易になる。また入射側側壁面５１Ａ
がへき開面であるため光学的品質の光入射面を容易に形
成でき、光損失が低減される。
へき開面５１Ａに垂直に入射し、前記ＩｎＰ基板５１中
を真直ぐ進行して前記光吸収層６３に到達する。従って
先の図５の実施例と同様に本実施例においても入射光信
号検出時の偏波依存性の問題が解消する。さらに基板５
１の入射側側壁面の全面がへき開面５１Ａとなっている
ため、入射側側壁面５１Ａとｐ型拡散領域６５Ａよりな
る受光領域との間の位置関係についての制約が緩和さ
れ、素子の製造が容易になる。また入射側側壁面５１Ａ
がへき開面であるため光学的品質の光入射面を容易に形
成でき、光損失が低減される。
【手続補正７】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図６
【補正方法】変更
【補正内容】
【図６】
Claims (11)
- 【請求項１】 側壁面で画成され、入射光に対して透明
な半導体基板と、 前記半導体基板上に形成された光吸収層とを備えた半導
体受光装置において、 少なくとも前記１側壁面は、その全面が前記半導体基板
の主面に垂直な面に対して傾斜した平坦面よりなり、 前記入射光は、前記平坦面に実質的に垂直に入射するこ
とを特徴とする半導体受光装置。 - 【請求項２】 前記平坦面は、へき開面よりなることを
特徴とする請求項１記載の半導体受光装置。 - 【請求項３】 前記半導体基板は、さらに前記へき開面
に対して平行に対向する別のへき開面により画成される
ことを特徴とする請求項２記載の半導体受光装置。 - 【請求項４】 前記半導体基板はＩＩＩ−Ｖ族化合物半
導体基板よりなり、前記平坦面は（１１０）面または
（１１１）面よりなることを特徴とする請求項１〜３の
うち、いずれか一項記載の半導体受光装置。 - 【請求項５】 前記平坦面は、前記半導体基板の主面に
垂直な面に対して３０°以下の角度をなすことを特徴と
する請求項１〜４のうち、いずれか一項記載の半導体受
光装置。 - 【請求項６】 前記半導体基板の主面は、（１００）面
に対して傾斜していることを特徴とする請求項１〜５の
うち、いずれか一項記載の半導体受光装置。 - 【請求項７】 前記平坦面上には、反射防止膜が形成さ
れていることを特徴とする請求項１〜６のうち、いずれ
か一項記載の半導体受光装置。 - 【請求項８】 前記光吸収層中は前記平坦面への垂線が
通過する範囲内に形成され、受光領域を形成することを
特徴とする請求項１〜７のうち、いずれか一項記載の半
導体受光装置。 - 【請求項９】 前記光吸収層上にはキャップ層が形成さ
れ、前記キャップ層上にはオーミック電極が形成されて
いることを特徴とする請求項８記載の半導体受光装置。 - 【請求項１０】 前記光吸収層上にはさらにキャップ層
が形成され、前記光吸収層およびキャップ層は第１の導
電型を有し、さらに前記光吸収層およびキャップ層の一
部には、受光領域に対応して第２の導電型を有する導電
型反転領域が形成されており、前記受光領域は前記平坦
面への垂線が通過する範囲内に形成されることを特徴と
する請求項１〜７のうち、いずれか一項記載の半導体受
光装置。 - 【請求項１１】 傾斜半導体基板上に光吸収層を含む複
数の半導体層を順次堆積する工程と、 前記傾斜半導体基板上において前記複数の半導体層をパ
ターニングすることにより、前記傾斜半導体基板の表面
上に画成された複数の領域において、光吸収層を含む複
数の半導体受光素子パターンをそれぞれ形成する工程
と、 前記傾斜半導体基板を、前記複数の領域においてへき開
することにより、各々少なくとも一対のへき開面により
画成された複数の半導体受光素子を、相互に分離させる
工程と、 前記分離した半導体受光素子の各々において、該へき開
面上に反射防止膜を形成する工程とよりなることを特徴
とする請求項１〜１０のうち、いずれか一項記載の半導
体受光装置の製造方法。
Priority Applications (4)
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|---|---|---|---|
| JP2000402075A JP3717785B2 (ja) | 2000-12-28 | 2000-12-28 | 半導体受光装置およびその製造方法 |
| DE60105956T DE60105956T2 (de) | 2000-12-28 | 2001-12-21 | Halbleiterphotodetektor und sein Herstellungsverfahren |
| EP01310817A EP1221721B1 (en) | 2000-12-28 | 2001-12-21 | Semiconductor photo detecting device and its manufacturing method |
| US10/026,451 US6753587B2 (en) | 2000-12-28 | 2001-12-27 | Semiconductor photo detecting device and its manufacturing method |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002203982A true JP2002203982A (ja) | 2002-07-19 |
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| EP (1) | EP1221721B1 (ja) |
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| DE (1) | DE60105956T2 (ja) |
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| KR100464333B1 (ko) * | 2003-03-28 | 2005-01-03 | 삼성전자주식회사 | 수광소자 및 그 제조방법 |
| JP5250165B2 (ja) * | 2005-02-23 | 2013-07-31 | ジョージア テック リサーチ コーポレーション | 端面視光検出器 |
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| CN102914834A (zh) * | 2012-05-28 | 2013-02-06 | 华为技术有限公司 | 光学装置 |
| CN103748491A (zh) | 2012-08-03 | 2014-04-23 | Hoya美国公司 | 用于光电、光学或光子部件的底座 |
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| TW202010141A (zh) * | 2018-08-29 | 2020-03-01 | 鼎元光電科技股份有限公司 | 檢光二極體及其製造方法 |
| CN112615250A (zh) * | 2021-01-06 | 2021-04-06 | 厦门市三安集成电路有限公司 | 一种光电二极管 |
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|---|---|---|---|---|
| EP0397911A1 (de) * | 1989-05-19 | 1990-11-22 | Siemens Aktiengesellschaft | Optoelektronisches Halbleiterbauelement |
| JP3828179B2 (ja) * | 1995-05-12 | 2006-10-04 | 富士通株式会社 | 半導体光検出装置およびその製造方法 |
| US5661590A (en) * | 1995-06-05 | 1997-08-26 | California Institute Of Technology | Quantum well infrared photo detector and monolithic chopper |
| JPH11135823A (ja) * | 1997-10-29 | 1999-05-21 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 半導体受光素子の製造法 |
| JPH11307806A (ja) | 1998-04-17 | 1999-11-05 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 受光素子及びその製造方法 |
| JP3152907B2 (ja) | 1998-12-10 | 2001-04-03 | 沖電気工業株式会社 | 半導体受光素子及びその製造方法 |
| JP3694479B2 (ja) * | 2001-12-07 | 2005-09-14 | 松下電器産業株式会社 | マルチキャリア送受信装置、マルチキャリア無線通信方法、およびマルチキャリア無線通信用プログラム |
| US7039386B2 (en) * | 2002-04-18 | 2006-05-02 | Lucent Technologies Inc. | Cellular base station broadcast method and system |
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- 2000-12-28 JP JP2000402075A patent/JP3717785B2/ja not_active Expired - Fee Related
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2001
- 2001-12-21 EP EP01310817A patent/EP1221721B1/en not_active Expired - Lifetime
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