JP2010283013A - メサ型フォトダイオード及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】メサ(受光領域メサ19)の側壁は、当該メサの裾が広がる方向に傾斜する斜面である。メサの少なくとも側壁112は、その上に成長された、第1導電型、第2導電型、半絶縁型、ないしノンドープの半導体層(例えば、ノンドープInP層17)により被覆されている。メサの下端部における斜面の傾斜角度θ1よりも、メサの上端部における斜面の傾斜角度θ3の方が小さい。
【選択図】図1
Description
図1は第1の実施形態に係るメサ型フォトダイオード100の構成を示す断面図である。
また、本実施形態に係るメサ型フォトダイオードの製造方法では、半導体基板(例えば、n型InP基板11)上に、第1導電型の半導体からなるバッファ層(例えば、n型半導体バッファ層12)と、第1導電型、第2導電型ないしノンドープの半導体からなるエッチング停止層(例えば、ノンドープInPエッチング停止層13)と、第1導電型、第2導電型、ないしノンドープの半導体からなる光吸収層(例えば、ノンドープInGaAs光吸収層14)と、2層の第2導電型の半導体層(例えば、p型InGaAsキャップ層15、及び、p+型InGaAsコンタクト層16)と、をこの順に積層成長させることによって積層構造を形成する第1工程と、2層の第2導電型の半導体層(例えば、p型InGaAsキャップ層15、及び、p+型InGaAsコンタクト層16)及び光吸収層(例えば、ノンドープInGaAs光吸収層14)をメサ(受光領域メサ19)に加工する第2工程と、メサ(受光領域メサ19)の少なくとも側壁112を、その上に成長させた第1導電型、第2導電型、半絶縁型、ないしノンドープの半導体層(例えば、ノンドープInP層17)により被覆する第3工程と、を備え、第2工程では、メサ(受光領域メサ19)の側壁112を、当該メサ(受光領域メサ19)の裾が広がる方向に傾斜する斜面に形成するとともに、メサ(受光領域メサ19)の下端部における斜面の傾斜角度(例えば、図1のθ1)よりもメサ(受光領域メサ19)の上端部における斜面の傾斜角度(例えば、図1のθ3)を小さくする。
以下、詳細に説明する。
図2は第2の実施形態に係るメサ型フォトダイオード(メサ型PIN−PD)200の構成を示す断面図である。
図3は第3の実施形態に係るメサ型フォトダイオード(メサ型PIN−PD:全体図示略)の受光領域メサ19の要部の拡大断面図である。
図4は第4の実施形態に係るメサ型フォトダイオード(メサ型PIN−PD)400の構成を示す断面図である。
図5は第5の実施形態に係るメサ型フォトダイオード500の構成を示す断面図である。
図6は第6の実施形態に係るメサ型フォトダイオード(裏面入射方メサ型APD)600の構成を示す断面図である。
図3は第7の実施形態に係るメサ型フォトダイオード(裏面入射方メサ型APD:全体図示略)の受光領域メサ59の要部の拡大断面図を兼ねる。
図7は第8の実施形態に係るメサ型フォトダイオード(裏面入射方メサ型APD)800の構成を示す断面図である。
12 n型半導体バッファ層(バッファ層)
13 ノンドープInPエッチング停止層(エッチング停止層)
14 ノンドープInGaAs光吸収層(光吸収層)
15 p型InGaAsキャップ層(第2導電型の半導体層)
16 p+型InGaAsコンタクト層(第2導電型の半導体層)
17 ノンドープInP層(半導体層)
18 表面保護膜
19 受光領域メサ(メサ)
110 p電極
111 n電極
112 側壁
113 頂面
100 メサ型フォトダイオード
200 メサ型フォトダイオード
41 高抵抗型InP基板(半導体基板)
400 メサ型フォトダイオード
411 n電極
412 段差配線電極
51 n型InP基板(半導体基板)
52 n型半導体バッファ層(バッファ層)
53 ノンドープInAlAs増倍層(増倍層)
54 p型InAlAs電界緩和層(電界緩和層)
55 p型InPエッチング停止層(エッチング停止層)
56 p−型InGaAs光吸収層(光吸収層)
57 p型InGaAsキャップ層(キャップ層)
58 p+型InGaAsコンタクト層(コンタクト層)
59 受光領域メサ(メサ)
500 メサ型フォトダイオード
510 ノンドープInP層(半導体層)
511 表面保護膜
512 p電極
513 n電極
514 ARコート
515 第2のメサ
516 側壁
517 頂面
600 メサ型フォトダイオード
800 メサ型フォトダイオード
θ1 傾斜角度
θ2 傾斜角度
θ3 傾斜角度
Claims (10)
- 半導体基板上に、第1導電型の半導体からなるバッファ層と、第1導電型、第2導電型ないしノンドープの半導体からなるエッチング停止層と、第1導電型、第2導電型、ないしノンドープの半導体からなる光吸収層と、2層の第2導電型の半導体層と、がこの順に積層成長されることによって構成された積層構造を有し、
前記2層の第2導電型の半導体層及び前記光吸収層がメサを構成し、
前記メサの側壁は、当該メサの裾が広がる方向に傾斜する斜面であり、
前記メサの少なくとも前記側壁は、その上に成長された第1導電型、第2導電型、半絶縁型、ないしノンドープの半導体層により被覆され、
前記メサの下端部における前記斜面の傾斜角度よりも、前記メサの上端部における前記斜面の傾斜角度の方が小さいことを特徴とするメサ型フォトダイオード。 - 前記エッチング停止層は、第1導電型ないしノンドープであることを特徴とする請求項1に記載のメサ型フォトダイオード。
- 前記積層構造は、更に、前記バッファ層上に積層成長された第1導電型ないしノンドープの半導体からなる増倍層と、前記増倍層上に積層成長された第2導電型の半導体からなる電界緩和層と、を更に有し、
前記電界緩和層上の前記エッチング停止層、並びに、前記光吸収層は、それぞれ第2導電型であり、
当該メサ型フォトダイオードはメサ型アバランシェフォトダイオードであることを特徴とする請求項1に記載のメサ型フォトダイオード。 - 前記斜面の傾斜角度は、前記メサの下端から上端に向けて徐々に小さくなっていることを特徴とする請求項1乃至3の何れか一項に記載のメサ型フォトダイオード。
- 前記斜面の傾斜角度は、前記メサの下端から上端に向けて段階的に小さくなっていることを特徴とする請求項4に記載のメサ型フォトダイオード。
- 前記斜面の傾斜角度は、前記メサの下端から上端に向けて連続的に小さくなっていることを特徴とする請求項4に記載のメサ型フォトダイオード。
- 半導体基板上に、第1導電型の半導体からなるバッファ層と、第1導電型、第2導電型ないしノンドープの半導体からなるエッチング停止層と、第1導電型、第2導電型、ないしノンドープの半導体からなる光吸収層と、2層の第2導電型の半導体層と、をこの順に積層成長させることによって積層構造を形成する第1工程と、
前記2層の第2導電型の半導体層及び前記光吸収層をメサに加工する第2工程と、
前記メサの少なくとも側壁を、その上に成長させた第1導電型、第2導電型、半絶縁型、ないしノンドープの半導体層により被覆する第3工程と、
を備え、
前記第2工程では、前記メサの側壁を、当該メサの裾が広がる方向に傾斜する斜面に形成するとともに、前記メサの下端部における前記斜面の傾斜角度よりも前記メサの上端部における前記斜面の傾斜角度を小さくすることを特徴とするメサ型フォトダイオードの製造方法。 - 前記第3工程では、前記メサの前記側壁上及び頂面上に前記半導体層を成長させ、
前記第3工程の後で、前記メサの前記頂面上に電極を形成し、その後、当該半導体層を少なくとも前記側壁上に残留させることを特徴とする請求項7に記載のメサ型フォトダイオードの製造方法。 - 前記第1工程では、第1導電型ないしノンドープの前記エッチング停止層を成長させることを特徴とする請求項7又は8に記載のメサ型フォトダイオードの製造方法。
- 前記第1工程では、前記バッファ層上に第1導電型ないしノンドープの半導体からなる増倍層を、前記増倍層上に第2導電型の半導体からなる電界緩和層を、前記電界緩和層上に第2導電型の前記エッチング停止層を、前記エッチング停止層上に第2導電型の前記光吸収層を、この順に積層成長し、
メサ型アバランシェフォトダイオードを製造することを特徴とする請求項7又は8に記載のメサ型フォトダイオードの製造方法。
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