JP2005259936A - 半導体受光素子およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 応答速度が速く、短波長から長波長までの広い波長範囲にわたって十分な受光感度を有するフォトダイオードおよびその製造方法を提供することを目的とする。
【解決手段】 第１導電型基板１２と、所定の波長の光を透過する第１導電型の窓層１５と、入射した光を吸収する第１導電型の光吸収層１６と、前記窓層より厚い第１導電型のキャップ層１７と、キャップ層１７の中央部に形成され、光吸収層１６の上部にまで達した第２導電型領域１８と、基板１２の主面と反対の面の中央部に形成され、窓層１５の下端部にまで達した貫通孔２１と、第２導電型領域１８に形成された電極２３と、基板１２の主面と反対の面の外周部に形成された電極１４とを有している。
貫通孔２１側から窓層１５を透過した光を光吸収層１６で検出する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、半導体受光素子に係わり、特に長波長の入射光と短波長の入射光が混在する光通信システムに用いられる半導体受光素子およびその製造方法に関する。

受光素子は光通信システムにおいて、光ファイバを通して伝播された光信号を感知して電気信号に変換するもので、この様な半導体受光素子としてフォトダイオードが多く使用されている。

従来、８５０ｎｍ帯の光ファイバ通信網と、１．３μｍ帯の光ファイバ通信網とが混在する光通信システム、例えば光ローカルエリアネットワーク（光ＬＡＮ）や光ワイドエリアネットワーク（光ＷＡＮ）に用いられる光受信器では、伝送距離が２００〜５００ｍまでの短距離用として８５０ｎｍ帯に受光感度を有するＳｉフォトダイオードを用い、２〜１５ｋｍまでの中距離用および１５ｋｍを超える長距離用として１〜１．６７μｍに受光感度を有するＩｎＰ／ＩｎＧａＡｓ系のフォトダイオードを用いていた。

従来のＩｎＰ／ＩｎＧａＡｓ系のフォトダイオードについて、図を用いて説明する。図８はフォトダイオードの構造を示す断面図である。

図８に示すように、フォトダイオード１０１はｎ−ＩｎＰ基板１０２の主面にｎ−ＩｎＰバッファ層１０３、ｎ−ＩｎＧａＡｓ光吸収層１０４、ｎ−ＩｎＰ窓層１０５を有している。

更に、ｎ−ＩｎＰ窓層１０５からｎ−ＩｎＧａＡｓ光吸収層１０４の上部にかけて形成されたキャリア濃度の高いｐ^＋拡散領域１０６を有し、これにより、ｎ−ＩｎＧａＡｓ光吸収層１０４の内部にｐｎ接合を形成している。

また、ｐ^＋拡散領域１０６には入射光の反射を防止するための反射防止膜１０７が形成され、ｐ^＋拡散領域１０６を除いたｎ−ＩｎＰ窓層１０５の全面にパッシベーション膜１０８が形成され、ｐ^＋拡散領域１０６にｐ側電極１０９と、ｎ−ＩｎＰ基板１０２の主面と反対の面にｎ側電極１１０がそれぞれ形成されている。

これにより、ｐ^＋拡散領域１０６を通過できる１．３μｍ帯の長波長光λｌはｎ−ＩｎＧａＡｓ光吸収層１０４に吸収されてキャリアを発生させる。発生したキャリアは、ｐ側電極１０９とｎ側電極１１０から光電流として外部に取り出される。

これに対して、同一基板の表面側に８５０ｎｍ帯の光吸収層と裏面側に１．３μｍ帯の光吸収層をそれぞれ形成して表面側から２つの波長を重ねた光信号を入射させることにより、２つの波長をそれぞれ独立して受光できる波長多重フォトダイオードが知られている（例えば、特許文献１参照。）。

特許文献１に開示された波長多重フォトダイオードについて図を用いて説明する。図９は波長多重フォトダイオードの構造を示す断面図である。

図９に示すように、波長多重フォトダイオード２０１は、ｎ−ＩｎＰ基板２０２の主面にｎ−ＩｎＰ短波長光吸収層２０３を有し、主面と反対の面にｎ−ＩｎＰバッファ層２０４、ｎ−ＩｎＧａＡｓ長波長光吸収層２０５、ｎ−ＩｎＰキャップ層２０６を有している。

更に、ｎ−ＩｎＰ短波長光吸収層２０３の中央には、ｐ^＋拡散領域２０７がＺｎ拡散により形成され、ｎ−ＩｎＰキャップ層２０６の中央には、ｎ−ＩｎＧａＡｓ長波長光吸収層２０５の下部にまで達したｐ^＋拡散領域２０８がＺｎ拡散により形成されている。

また、ｐ^＋拡散領域２０７の中央部には入射光の反射を防止するための反射防止膜２０９が形成され、ｐ^＋拡散領域２０７を除いたｎ−ＩｎＰ短波長光吸収層２０３の全面にパッシベーション膜２１０が形成されている。そして、ｐ^＋拡散領域２０７の外周部にｐ側電極２１１と、ｎ−ＩｎＰ基板２０２の主面の外周部にｎ側共通電極２１２がそれぞれ形成されている。

同様に、ｐ^＋拡散領域２０８を除いたｎ−ＩｎＧａＡｓ長波長光吸収層２０５の全面にパッシベーション膜２１３が形成されている。そして、ｐ^＋拡散領域２０８上にｐ側電極２１４と、パッシベーション膜２１３の外周部にチップボンディングパッド２１５がそれぞれ形成されている。

波長８５０ｎｍ帯の短波長光λｓと波長１．５５μｍ帯の長波長光λｌとがｐ^＋拡散領域２０７に照射されると、短波長光λｓはｎ−ＩｎＰ短波長光吸収層２０３に吸収されてキャリアを発生させる。発生したキャリアは、ｐ側電極２１１とｎ側共通電極２１２から光電流として外部に取り出される。

一方、長波長光λｌはｎ−ＩｎＰ短波長光吸収層２０３を透過してｎ−ＩｎＧａＡｓ長波長光吸収層２０５に吸収されてキャリアを発生させる。発生したキャリアは、ｐ側電極２１４とｎ側共通電極２１２から光電流として外部に取り出される。

近年、伝送速度が２．５Ｇｂ/ｓ〜１０Ｇｂ/ｓと高速化されるにつれて、上述した８５０ｎｍ帯に受光感度を有するＳｉフォトダイオードはＩｎＰ／ＩｎＧａＡｓ系のフォトダイオードに比べてキャリアの移動度が遅いので、伝送速度の高速化に必ずしも対応できない状況が生じている。

また、伝送距離に応じて２種類の光受信器を使用することは、システムの保守管理が繁雑になり、コストの上昇を招く恐れがある。

そのため、応答速度が速く、短波長から長波長までの広い波長範囲にわたって受光感度を有するフォトダイオードが望まれている。

ＩｎＧａＡｓ自体はバンドギャップ波長１．６７μｍに比べて幾分かの受光感度の低下はあるものの、８５０ｎｍ帯の短波長光にも受光感度を有している。

しかしながら、上述した従来のＩｎＰ／ＩｎＧａＡｓ系フォトダイオード１０１では、Ｚｎ拡散によりｐ^＋拡散領域１０６を形成するために、ｎ−ＩｎＰ窓層１０５の厚さは比較的厚く、通常１．５μｍ程度に設定している。そのため、厚いｎ−ＩｎＰ窓層１０５の吸収端である９５０ｎｍ以下の短波長の光は受光することができなかった。

言い換えれば、ｎ−ＩｎＰ窓層１０５を薄膜化することにより、８５０ｎｍ帯にも受光感度を有するＩｎＰ／ＩｎＧａＡｓ系フォトダイオードを得ることが可能であるが、以下のような問題があった。

即ち、ｎ−ＩｎＰ窓層１０５を予め薄く形成した場合に、Ｚｎの拡散深さも浅くなる。浅い拡散深さを得るために拡散時間を短縮すると封管拡散炉の熱容量の影響を受け、ｎ−ＩｎＰ基板１０２が設定温度に到達するまでの時間のばらつきが無視できなくなる。その結果、ｐｎ接合の位置がばらついてｎ−ＩｎＧａＡｓ光吸収層１０４の実効的な厚さが変動するので、受光感度のムラを招くことになる。

また、ｐ^＋拡散領域１０６を形成した後にｎ−ＩｎＰ窓層１０５をエッチングにより薄膜化した場合に、所定の面積の受光部に加えてｐ側電極１０９を形成する領域を受光部の外周部に確保する必要がある。その結果、接合面積が増大して接合容量が増加するので、応答速度が低下することになる。

また、特許文献１に開示された波長多重フォトダイオード２０１では、ｎ−ＩｎＰ基板２０２の両面に光吸収層を形成するために結晶成長を２回おこなうので、製造工程数が増加し、製造工程が複雑になる問題がある。
特開平３−２０１５７１号公報（３頁、図１）

本発明は、応答速度が速く、短波長から長波長までの広い波長範囲にわたって十分な受光感度を有する半導体受光素子およびその製造方法を提供する。

上記目的を達成するために、本発明の一態様の半導体受光素子では、第１導電型基板と、前記基板の主面に形成され、所定の波長の光を透過する第１導電型の窓層と、前記窓層上に形成され、入射した光を吸収する第１導電型の光吸収層と、前記光吸収層上に形成され、前記窓層より厚い第１導電型のキャップ層と、前記キャップ層の中央部に形成され、前記光吸収層の上部にまで達した第２導電型領域と、前記基板の主面と反対の面の中央部に形成され、前記窓層の下端部にまで達した貫通孔と、前記第２導電型領域に形成されたオーミック性電極と、前記基板の主面と反対の面の外周部に形成されたオーミック性電極とを具備し、前記貫通孔側から入射した光を検出することを特徴としている。

本発明によれば、ＩｎＧａＡｓ光吸収層を薄いＩｎＰ層と厚いＩｎＰ層とで挟持して、厚いＩｎＰ層側からＺｎを拡散してｐ^＋拡散領域を形成し、薄いＩｎＰ層側から光を受光するようにしたので、光吸収層の実効的な厚さを一定に維持することができ、且つ８５０ｎｍ帯の短波長の光をＩｎＧａＡｓ光吸収層に入射させることができる。

これにより、均一な受光感度を維持しながら波長８５０ｎｍ帯の短波長の光に対しても十分な受光感度を得ることができる。

従って、応答速度が速く、短波長から長波長までの広い波長範囲にわたって十分な受光感度を有する半導体受光素子およびその製造方法を提供することができる。

以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説明する。

図１は本発明の実施例１に係るフォトダイオードを示す図で、図１（ａ）はその平面図、図１（ｂ）は図１（ａ）のＡ−Ａ線に沿って切断し、矢印方向に眺めた断面図である。

図１に示すように、本実施例のフォトダイオード１１は、ｎ−ＩｎＰ基板１２に、例えばＭＯＣＶＤ法により順次形成されたｎ−ＩｎＰバッファ層１３と、ｎ−ＩｎＧａＡｓＰエッチングストップ層１４と、所定の波長の光を透過するｎ−ＩｎＰ窓層１５と、入射した光を吸収するｎ−ＩｎＧａＡｓ光吸収層１６と、ｎ−ＩｎＰ窓層１５より厚いｎ−ＩｎＰキャップ層１７とを有している。

ｎ−ＩｎＰキャップ層１７の中央部には、Ｚｎ拡散によりｎ−ＩｎＧａＡｓ光吸収層１６の上部にまで達したキャリア濃度の高いｐ^＋拡散領域１８が形成されている。

ｐ^＋拡散領域１８を除いたｎ−ＩｎＰキャップ層１７には、全面にＳｉＮ保護膜２０が形成され、ｐ^＋拡散領域１８にはｐ側電極２３が形成されている。

ここでは、ｎ−ＩｎＰキャップ層１７の厚さを１．５μｍと厚く設定しているので、Ｚｎの拡散深さはほぼ一定になる。その結果、ｎ−ＩｎＧａＡｓ光吸収層１６内の所定の位置にｐｎ接合が形成されて実効的な光吸収層の厚さｄが一定になるので、均一な受光感度を得ることが可能である。

ｎ−ＩｎＰ基板１２の主面と反対の面の中央部には、ｎ−ＩｎＰ窓層１５の上端部にまで達した貫通孔２１が形成され、貫通孔２１はｐ^＋拡散領域１８と対向している。

貫通孔２１の底部に露出したｎ−ＩｎＰ窓層１５には入射光の反射を抑える反射防止膜２２が形成され、ｎ−ＩｎＰ基板１２の主面と反対の面の外周部にはｎ側電極２４が形成されている。

図２はｎ−ＩｎＰ窓層１５の厚さと波長８５０ｎｍにおけるＩｎＰの量子効率との関係を示したものである。量子効率とは、入射した光のエネルギーが電気エネルギーに変換される割合を示すもので、η＝ｅｘｐ（−αＸｎ）（１−ｅｘｐ（-αＷ））で表される。

ここで、ηは量子効率、αは光の吸収係数、Ｘｎは空乏層内のｎ側に伸びる空乏層幅（この場合はＩｎＰの厚さ）、ＷはＩｎＰ中に形成された空乏層の幅を示し、グラフはαが２Ｅ４／ｃｍ、ＸｎはＷに等しいとしてＸｎを変えて求めた結果である。

図２から明らかなように、ｎ−ＩｎＰ窓層１５の厚さを薄くするほどＩｎＰの量子効率が減少ので、ＩｎＰに吸収されなかった光はｎ−ＩｎＰを透過することができる。これから、波長８５０ｎｍの光が約３７％（1/ｅ）透過する吸収長ａは０．５μｍ程度であることがわかる。

ここでは、ｎ−ＩｎＰ窓層１５の厚さを波長８５０ｎｍにおける吸収長以下の０．０５μｍに薄膜化しているので、９０％以上の波長８５０ｎｍの光が透過することができる。その結果、十分な短波長光λｓをｎ−ＩｎＧａＡｓ光吸収層１６に入射させることが可能である。

これにより、貫通孔２１側からｎ−ＩｎＰ窓層１５を透過した短波長光λｓ〜長波長光λｌは、ｎ−ＩｎＧａＡｓ光吸収層１６に吸収されてキャリアを発生させる。発生したキャリアは、ｐ側電極２３とｎ側電極２４から光電流として外部に取り出される。

以上説明したように、実施例１に係るフォトダイオード１１では、ｎ−ＩｎＧａＡｓ光吸収層１６を薄いｎ−ＩｎＰ窓層１５と厚いｎ−ＩｎＰキャップ層１７とで挟持して、厚いｎ−ＩｎＰキャップ層１７側からＺｎを拡散してｐ^＋拡散領域１８を形成し、薄いｎ−ＩｎＰ窓層１５側から光を入射させるようにしたので、光吸収層の実効的な厚さｄを一定に維持することができ、且つ８５０ｎｍ帯の短波長光λｓをｎ−ＩｎＧａＡｓ光吸収層１６に入射させることができる。

これにより、均一な受光感度を維持しながら波長８５０ｎｍ帯の短波長の光に対しても十分な受光感度を得ることができる。

従って、応答速度が速く、短波長から長波長までの広い波長範囲にわたって十分な受光感度を有するフォトダイオードを提供することができる。

図３は本発明の実施例２に係るフォトダイオードを示す図で、図３（ａ）はその平面図、図３（ｂ）は図３（ａ）のＢ−Ｂ線に沿って切断し、矢印方向に眺めた断面図である。本実施例において、上記実施例１と同一の構成部分には、同一符号を付してその部分の説明は省略し、異なる部分について説明する。

本実施例が実施例１と異なる点は、ｐ^＋拡散領域１８側からも光をｎ−ＩｎＧａＡｓ光吸収層１６に入射できるようにしたことにある。

即ち、図３に示すように、本実施例のフォトダイオード３１は、ｐ^＋拡散領域１８に入射する光の反射を抑える反射防止膜３２と、ｐ^＋拡散領域１８の外周部にリング状のオーミック性電極３３を有している。

ｐ^＋拡散領域１８側からｐ^＋拡散領域１８の中央部を透過した長波長光λｌは、ｎ−ＩｎＧａＡｓ光吸収層１６に吸収されてキャリアを発生させる。発生したキャリアは、ｐ側電極３３とｎ側電極２４から光電流として外部に取り出される。

以上説明したように、実施例２に係るフォトダイオード３１では、ｐ^＋拡散領域１８に反射防止膜３２とｐ側電極３３を設けたので、ｐ^＋拡散領域１８側から長波長光λｌを検出することができる。

従って、貫通孔２１側から短波長光λｓ〜長波長光λｌを検出し、ｐ^＋拡散領域１８側から長波長光λｌを検出することができるので、例えば、短波長光λｓを伝播する光ファイバと長波長光λｌを伝播する光ファイバを有する２系統の光ファイバ網からの入射光を時分割方式により並列処理することが可能である。

図４乃至図６は、上述の実施例２に係るフォトダイオード３１の製造方法を工程順に示す図である。各図は、図３のｐ^＋拡散領域１８および貫通孔２１を形成する部分を示している。

図４は能動層４０を形成した化合物半導体基板を示す断面図、図５はｐ^＋拡散領域１８を形成する工程を示す図、図６は貫通孔２１を形成する工程を示す図である。

始めに、能動層４０を形成する。即ち、図４に示すように、化合物半導体基板、例えばｎ−ＩｎＰ基板１２の主面に、例えばＭＯＣＶＤ法により下地となるｎ−ＩｎＰバッファ層１３を、例えばキャリア濃度１〜２Ｅ１７／ｃｍ３、厚さ２μｍ程度形成する。

続けて、ｎ−ＩｎＧａＡｓＰエッチングストップ層１４を、例えばキャリア濃度１〜５Ｅ１６／ｃｍ３、厚さ０．０５μｍ程度、ｎ−ＩｎＰ窓層１５を、例えばキャリア濃度１〜２Ｅ１７／ｃｍ３、厚さ０．０５μｍ程度、入射光を吸収するｎ−ＩｎＧａＡｓ光吸収層１６を、例えばキャリア濃度１〜２Ｅ１５／ｃｍ３、厚さ１〜３μｍ程度に順次形成する。

最後に、ｎ−ＩｎＧａＡｓ光吸収層１６を保護するｎ−ＩｎＰキャップ層１７を、例えばキャリア濃度２〜６Ｅ１５／ｃｍ３、厚さ１．５μｍ程度形成してＭＯＣＶＤ法によるエピタキシャル成長を終了する。これにより、能動層４０が形成される。

次に、ｐ^＋拡散領域１８を形成する。即ち、図５（ａ）に示すように、ｎ−ＩｎＰキャップ層１７に絶縁膜、例えばシリコン窒化膜４１をプラズマＣＶＤ法により厚さ０．２μｍ程度形成した後、シリコン窒化膜４１上に形成したシリコン酸化膜（図示せず）をマスクとして、フォトリソグラフィ法により直径５０μｍ程度のシリコン窒化膜開口パターン４２を形成する。

次に、図５（ｂ）に示すように、シリコン窒化膜４１をマスクとして、ｐ型不純物、例えばＺｎを、ｎ−ＩｎＧａＡｓ光吸収層１６の上部に達したＺｎの拡散深さＸｊが０．１〜０．３μｍ程度、キャリア濃度が１〜１０Ｅ１９／ｃｍ３程度になるように熱拡散させる。これにより、ｎ−ＩｎＧａＡｓ光吸収層１６にｐｎ接合が形成され、空乏層領域が得られる。

次に、図５（ｃ）に示すように、ｐ^＋拡散領域１８に入射光の反射を防止する反射防止膜４３、例えばシリコン窒化膜をプラズマＣＶＤ法により形成する。そして、ｐ^＋拡散領域１８の外周部の反射防止膜４３にリング状のコンタクトホールを形成し、例えばＴｉ／Ｐｔ／Ａｕを順次蒸着してｐ側電極４４を形成する。

次に、貫通孔２１を形成する。即ち、図６（ａ）に示すように、ます、ｎ−ＩｎＰ基板１２の主面と反対の面をケミカルエッチングおよびポリッシングにより鏡面加工する。

そして、全面に絶縁膜、例えばシリコン窒化膜４５をプラズマＣＶＤ法により厚さ０．２μｍ程度形成した後、シリコン窒化膜４５上に形成したシリコン酸化膜（図示せず）をマスクとして、フォトリソグラフィ法により直径５０μｍ程度のシリコン窒化膜開口パターン４６を形成する。

次に、図６（ｂ）に示すように、塩酸系のエッチャントを用いてｎ−ＩｎＰ基板１２およびｎ−ＩｎＰバッファ層１３を選択的にエッチング除去し、ｎ−ＩｎＧａＡｓＰエッチングストップ層１４を露出させる。ここでは、ＢＣｌ３とＣｌ３をエッチングガスとしたＲＩＥ（Reactive Ion Etching）法を用いて選択的にエッチング除去しても構わない。

次に、図６（ｃ）に示すように、硝酸系のエッチャントを用いてｎ−ＩｎＧａＡｓＰエッチングストップ層１４を選択的にエッチング除去し、ｎ−ＩｎＰ窓層１５を露出させる。これにより、ｎ−ＩｎＰ基板１２の主面と反対の面からｎ−ＩｎＰ窓層１５の下端部にまで達した貫通孔２１が形成される。

次に、図６（ｄ）に示すように、露出したｎ−ＩｎＰ窓層１５に入射光の反射を防止する反射防止膜４８、例えばシリコン窒化膜をプラズマＣＶＤ法により形成した後、ｎ−ＩｎＰ基板１２の厚さが、例えば２００〜２２０μｍになるように主面と反対の面を鏡面研磨する。

そして、ｎ−ＩｎＰ基板１２の主面と反対の面の外周部にｎ側電極４９を形成した後、３５０℃で熱処理をおこなう。これにより、ｐ側電極４４およびｎ側電極４９が合金化され、オーミック性接触が得られる。

最後に、ｎ−ＩｎＰ基板１２をチッブに分割することにより、図３に示したフォトダイオード３１を製造した。

図７は、フォトダイオード３１を外囲器に収納した半導体受光装置の構成を示す断面図である。図７に示すように、半導体受光装置６１は、２のリ−ドピン６２ａ、６２ｂが植設された金属製のステム６３にフォトダイオード３１が固定されている。

リ−ドピン６２ａはステム６３と電気的絶縁され、リ−ドピン６２ｂはステム６３と電気的導通している。

ステム６３の底部には、光を入射させるためのウィンドウガラス６４が設けられ、フォトダイオード３１はウィンドウガラス６４を跨ぐように、導電性ペースト等によりステム６３にマウントされている。

フォトダイオード３１のｐ側電極４４はワイヤ６５によりリードピン６２ａと電気的接続され、ｎ側電極４９は導電性ペースト（図示せず）によりリードピン６２ａと電気的接続されている。

また、金属性のキャップ６６がフォトダイオード３１を内包してステム６３に封着されている。このキャップ６６の頂部には、光を入射させるためのウィンドウガラス６７が設けられている。

ウィンドウガラス６４を通して入射した短波長光λｓ〜長波長光λｌは、フォトダイオード３１の貫通孔２１を通り、ｎ−ＩｎＰ窓層１５を透過してｎ−ＩｎＧａＡｓ光吸収層１６に入射し、ｎ−ＩｎＧａＡｓ光吸収層１６に吸収される。

ウィンドウガラス６７を通して入射した長波長光λｌは、フォトダイオード３１のｐ^＋拡散領域１８を透過してｎ−ＩｎＧａＡｓ光吸収層１６に入射し、ｎ−ＩｎＧａＡｓ光吸収層１６に吸収される。

以上説明したように、実施例３に係るフォトダイオードの製造方法によれば、貫通孔２１側およびｐ^＋拡散領域１８側からｎ−ＩｎＧａＡｓ光吸収層１６に光を入射させることができる。

これにより、応答速度が速く、短波長から長波長までの広い波長範囲にわたって十分な受光感度を有するフォトダイオードが得られる。

上述した実施例においては、光吸収層がＩｎＧａＡｓの場合について説明したが、本発明はこれに限定されず、光吸収層がＩｎＧａＡｓＰであっても構わない。

本発明の実施例１に係るフォトダイオードの構造を示す断面図。 本発明の実施例１に係るＩｎＰ窓層の厚さと８５０ｎｍのＩｎＰの量子効率との関係を示す図。 本発明の実施例２に係るフォトダイオードの構造を示す断面図。 本発明の実施例３に係るフォトダイオードの製造工程を示す図。 本発明の実施例３に係るフォトダイオードの製造工程を示す図。 本発明の実施例３に係るフォトダイオードの製造工程を示す図。 本発明の実施例３に係るフォトダイオードを収納した半導体受光装置の構成を示す断面図。 従来のフォトダイオードの構造を示す断面図。 従来の他のフォトダイオードの構造を示す断面図。

符号の説明

１１、３１ フォトダイオード
１２ ｎ−ＩｎＰ基板
１３ ｎ−ＩｎＰバッファ層
１４ ｎ−ＩｎＧａＡｓＰエッチングストップ層
１５ ｎ−ＩｎＰ窓層
１６ ｎ−ＩｎＧａＡｓ光吸収層
１７ ｎ−ＩｎＰキャップ層
１８ ｐ^＋拡散領域
２０ パッシベーション膜
２１ 貫通孔
２２、３２、４３、４８ 反射防止膜
２３、３３、４４ ｐ側電極
２４、４９ ｎ側電極
４０ 能動層
４１、４５ シリコン窒化膜
４２、４６ 開口パターン
６１ 半導体受光装置
６２ａ、６２ｂ リードピン
６３ ステム
６４、６７ ウィンドウガラス
６５ ワイヤ
６６ キャップ

Claims (5)

1. 第１導電型基板と、
   前記基板の主面に形成され、所定の波長の光を透過する第１導電型の窓層と、
   前記窓層上に形成され、入射した光を吸収する第１導電型の光吸収層と、
   前記光吸収層上に形成され、前記窓層より厚い第１導電型のキャップ層と、
   前記キャップ層の中央部に形成され、前記光吸収層の上部にまで達した第２導電型領域と、
   前記基板の主面と反対の面の中央部に形成され、前記窓層の下端部にまで達した貫通孔と、
   前記第２導電型領域に形成されたオーミック性電極と、
   前記基板の主面と反対の面の外周部に形成されたオーミック性電極と、
   を具備し、
   前記貫通孔側から入射した光を検出することを特徴とする半導体受光素子。
2. 第１導電型基板と、
   前記基板の主面に形成され、所定の波長の光を透過する第１導電型の窓層と、
   前記窓層上に形成され、入射した光を吸収する第１導電型の光吸収層と、
   前記光吸収層上に形成され、前記窓層より厚い第１導電型のキャップ層と、
   前記キャップ層の中央部に形成され、前記光吸収層の上部にまで達した第２導電型領域と、
   前記基板の主面と反対の面の中央部に形成され、前記窓層の下端部にまで達した貫通孔と、
   前記第２導電型領域の外周部に形成されたオーミック性電極と、
   前記基板の主面と反対の面の外周部に形成されたオーミック性電極と、
   を具備し、
   前記貫通孔側から入射した光、または前記第２導電型領域側から入射した光を検出することを特徴とする半導体受光素子。
3. 前記窓層および前記キャップ層がＩｎＰであり、前記光吸収層がＩｎＧａＡｓまたはＩｎＧａＡｓＰであることを特徴とする請求項1または請求項２に記載の半導体受光素子。
4. 前記窓層の厚さが、入射波長における吸収波長以下であることを特徴とする請求項1乃至請求項３のいずれか１項に記載の半導体受光素子。
5. 第１導電型基板の主面に、前記基板のエッチング剤に対して耐性を有するエッチングストップ層、所定の波長の光を透過する窓層、入射した光を吸収する光吸収層、および前記窓層より厚いキャップ層を順次形成する工程と、
   前記キャップ層の中央部に開口パターンを有する第１絶縁膜を形成し、前記第１絶縁膜をマスクとして前記キャップ層にＺｎを拡散させ、前記光吸収層の上部にまで達した第２導電型領域を形成する工程と、
   前記基板の主面と反対の面の中央部に、開口パターンを有する第２絶縁膜を形成し、前記第２絶縁膜をマスクとして前記基板および前記エッチングストップ層を順次選択的にエッチングして前記窓層の下端部にまで達した貫通孔を形成する工程と、
   前記第２導電型領域および前記基板の主面と反対の面の外周部にオーミック性電極をそれぞれ形成する工程と、
   を有することを特徴とする半導体受光素子の製造方法。

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