JP2017228569A - Avalanche photodiode and manufacturing method of the same - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an avalanche photodiode which suppresses a rise in element temperature so as to have improved optical input resistance even if a bonding area of a bonding portion is reduced for acceleration.SOLUTION: An avalanche photodiode is configured by an APD mesa in which a p-type contact layer, a light absorption layer, an avalanche layer, and an n-type contact layer are sequentially stacked on a first substrate made of InP. The avalanche photodiode comprises: a second substrate which is bonded, via a bonding layer, to a first surface of the first substrate where the APD mesa is formed; a bias electrode which is bonded to the n-type contact layer of the APD mesa by opening the second substrate and the bonding layer; and a signal electrode which is bonded to the p-type contact layer of the APD mesa through a via opened from the rear face of the first substrate.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明は、アバランシェフォトダイオードおよびその製造方法に関し、より詳細には、光ファイバ通信の受光素子に適用されるアバランシェフォトダイオードおよびその製造方法に関する。   The present invention relates to an avalanche photodiode and a manufacturing method thereof, and more particularly to an avalanche photodiode applied to a light receiving element for optical fiber communication and a manufacturing method thereof.

近年、データセンタなどにおける通信容量の増大に伴い、光ファイバ通信システムの伝送容量の増大が求められている。従って、光ファイバ通信システムの受信器に内蔵される光電変換素子であるフォトダイオードも高速化が要求されている。   In recent years, with an increase in communication capacity in a data center or the like, an increase in transmission capacity of an optical fiber communication system has been demanded. Accordingly, a photodiode that is a photoelectric conversion element incorporated in a receiver of an optical fiber communication system is also required to be accelerated.

フォトダイオードは、PN接合部に光を照射すると光の強弱に応じた電流を発生させる素子である。フォトダイオードの応答速度は、負荷抵抗および内部抵抗と、接合部の接合容量との時定数で決まる。従って、フォトダイオードを高速化するためには、接合容量を低減することが考えられる。接合容量の低減は、接合部の接合面積を小さくすることにより容易に実現できるが、接合面積を小さくすると放熱特性が悪化するというデメリットもある。   A photodiode is an element that generates a current corresponding to the intensity of light when light is applied to a PN junction. The response speed of the photodiode is determined by the time constant of the load resistance and internal resistance and the junction capacitance of the junction. Therefore, it is conceivable to reduce the junction capacitance in order to increase the speed of the photodiode. The reduction of the junction capacity can be easily realized by reducing the junction area of the junction, but there is a demerit that the heat dissipation characteristics deteriorate if the junction area is reduced.

一方、フォトダイオードより、受光感度を高感度化できるアバランシェフォトダイオード(APD)が知られている。APDは、高感度化により通信距離を延伸できるとともに、低消費電力かつコンパクトな受光部品により受信器を構成することができる。   On the other hand, an avalanche photodiode (APD) capable of increasing the light receiving sensitivity is known from the photodiode. APD can extend the communication distance by increasing sensitivity, and can constitute a receiver with low power consumption and compact light receiving parts.

図1に、従来の反転型APDの構造を示す。反転型APDは、InP基板101上に、p型コンタクト層(InAlGaAs)102、InGaAs光吸収層103、InAlAsアバランシェ層104、n型コンタクト層(InP)105、絶縁膜106が順に積層されたAPDメサから構成されている(例えば、特許文献1参照)。また、外部に接続するための電極を形成するためのメサが形成されていて、p型コンタクト層102にはシグナル電極107が接続され、n型コンタクト層105にはバイアス電極108が接続されている。また、InP基板101の裏面側には接着層を介してヒートシンク109が接合されている。APDのメサが形成された面から光111を入射する。   FIG. 1 shows the structure of a conventional inversion type APD. The inverted APD is an APD mesa in which a p-type contact layer (InAlGaAs) 102, an InGaAs light absorption layer 103, an InAlAs avalanche layer 104, an n-type contact layer (InP) 105, and an insulating film 106 are sequentially stacked on an InP substrate 101. (For example, refer to Patent Document 1). Further, a mesa for forming an electrode for connection to the outside is formed, the signal electrode 107 is connected to the p-type contact layer 102, and the bias electrode 108 is connected to the n-type contact layer 105. . A heat sink 109 is bonded to the back side of the InP substrate 101 via an adhesive layer. Light 111 is incident from the surface on which the APD mesa is formed.

一般的なAPDにおいては、エッジブレイクダウンを抑制するために、選択的ドーピングによってガードリング構造を形成する必要がある。反転型APDでは、n型電極が上層に配置されるため、選択的ドーピングの代わりに、n型電極の形状を決めればよいので、選択的ドーピングを用いることなく、エッジブレイクダウンを抑制することができる。また、反転型APDは、簡易な作製方法により、十分な電界閉じ込めを実現することができ、信頼性が高いという利点がある(例えば、非特許文献1参照)。   In a general APD, it is necessary to form a guard ring structure by selective doping in order to suppress edge breakdown. In the inverted APD, since the n-type electrode is arranged in the upper layer, the shape of the n-type electrode may be determined instead of the selective doping, so that edge breakdown can be suppressed without using selective doping. it can. Further, the inversion type APD can realize sufficient electric field confinement by a simple manufacturing method and has an advantage of high reliability (for example, see Non-Patent Document 1).

特許4728386号公報Japanese Patent No. 4728386

Nada et.al., “Triple-mesa Avalanche Photodiode with Inverted P-Down Structure for Reliability and Stability,” J. of Lightwave Tech., VOL. 32, NO. 8, APRIL 15, 2014, p1543-1548.Nada et.al., “Triple-mesa Avalanche Photodiode with Inverted P-Down Structure for Reliability and Stability,” J. of Lightwave Tech., VOL. 32, NO. 8, APRIL 15, 2014, p1543-1548.

上述したように、反転型APDは、光吸収層103がアバランシェ層104よりもInP基板101の近くに配置される。APDにおいては、光を入力したときに発生する電流は、アバランシェ層104で増倍されるため、アバランシェ層104における発熱量が最も大きい。   As described above, in the inverted APD, the light absorption layer 103 is disposed closer to the InP substrate 101 than the avalanche layer 104. In the APD, since the current generated when light is input is multiplied by the avalanche layer 104, the amount of heat generated in the avalanche layer 104 is the largest.

しかしながら、反転型APDにおいて、InP基板101側に配置されたInGaAs光吸収層103は、InP、InAlAs、Au等、他の材料に比べて熱伝導率が低い。従って、InP基板101にヒートシンク109を接合しても、アバランシェ層104における熱がヒートシンク109に伝わりにくく、素子温度が下がりにくい。このため、光入力の耐性を向上させるにあたっての課題となっていた。   However, in the inverted APD, the InGaAs light absorption layer 103 disposed on the InP substrate 101 side has a lower thermal conductivity than other materials such as InP, InAlAs, Au, and the like. Therefore, even if the heat sink 109 is bonded to the InP substrate 101, heat in the avalanche layer 104 is not easily transmitted to the heat sink 109, and the element temperature is not easily lowered. For this reason, it has been a problem in improving the tolerance of optical input.

本発明の目的は、高速化のために接合部の接合面積を小さくしても、素子温度の上昇を抑制し、光入力耐性を向上させたアバランシェフォトダイオードを提供することにある。   An object of the present invention is to provide an avalanche photodiode that suppresses an increase in device temperature and has improved light input resistance even if the junction area of the junction is reduced for speeding up.

本発明は、このような目的を達成するために、一実施態様は、InPからなる第1の基板上にp型コンタクト層、光吸収層、アバランシェ層、およびn型コンタクト層が順に積層されたAPDメサから構成されるアバランシェフォトダイオードであって、前記第1の基板上の前記APDメサが形成された第1の面に、接着層を介して接合された第2の基板と、前記第2の基板および前記接着層を開口して、前記APDメサのn型コンタクト層に接合されたバイアス電極と、前記第1の基板の裏面から開口したビアを介して前記APDメサのp型コンタクト層に接合されたシグナル電極とを備え、前記APDメサの前記アバランシェ層からの発熱は、前記バイアス電極を介して放熱されることを特徴とする。   In the present invention, in order to achieve such an object, in one embodiment, a p-type contact layer, a light absorption layer, an avalanche layer, and an n-type contact layer are sequentially laminated on a first substrate made of InP. An avalanche photodiode comprising an APD mesa, wherein the second substrate is bonded to the first surface of the first substrate on which the APD mesa is formed via an adhesive layer; A bias electrode bonded to the n-type contact layer of the APD mesa and a via opened from the back surface of the first substrate to the p-type contact layer of the APD mesa. The heat generation from the avalanche layer of the APD mesa is radiated through the bias electrode.

本発明によれば、アバランシェ層で発生した熱は、n型コンタクト層とバイアス電極を介して放熱され、バイアス電極にヒートシンクを接合することにより、効率よく放熱することができる。放熱性の向上により光入力耐性が向上した反転型APDを実現することができる。   According to the present invention, the heat generated in the avalanche layer is radiated through the n-type contact layer and the bias electrode, and can be efficiently radiated by joining the heat sink to the bias electrode. An inversion type APD with improved light input resistance can be realized by improving heat dissipation.

従来の反転型APDの構造を示す図である。It is a figure which shows the structure of the conventional inversion type APD. 本発明の一実施形態にかかる反転型APDの構造を示す図である。It is a figure which shows the structure of the inversion-type APD concerning one Embodiment of this invention. 本実施形態の反転型APDの製造工程を示す図である。It is a figure which shows the manufacturing process of the inversion type APD of this embodiment. 本実施形態の反転型APDの製造工程を示す図である。It is a figure which shows the manufacturing process of the inversion type APD of this embodiment. 本実施形態の反転型APDの製造工程を示す図である。It is a figure which shows the manufacturing process of the inversion type APD of this embodiment. 本実施形態の反転型APDの製造工程を示す図である。It is a figure which shows the manufacturing process of the inversion type APD of this embodiment. 本実施形態の反転型APDの製造工程を示す図である。It is a figure which shows the manufacturing process of the inversion type APD of this embodiment. 本実施形態の反転型APDの製造工程を示す図である。It is a figure which shows the manufacturing process of the inversion type APD of this embodiment. 本実施形態の反転型APDの製造工程を示す図である。It is a figure which shows the manufacturing process of the inversion type APD of this embodiment. 本実施形態の反転型APDの製造工程を示す図である。It is a figure which shows the manufacturing process of the inversion type APD of this embodiment. 本実施形態の反転型APDの製造工程を示す図である。It is a figure which shows the manufacturing process of the inversion type APD of this embodiment. 本実施形態の反転型APDの製造工程を示す図である。It is a figure which shows the manufacturing process of the inversion type APD of this embodiment. 本実施形態の反転型APDの製造工程を示す図である。It is a figure which shows the manufacturing process of the inversion type APD of this embodiment. 本実施形態の反転型APDの製造工程を示す図である。It is a figure which shows the manufacturing process of the inversion type APD of this embodiment. 本実施形態の反転型APDの製造工程を示す図である。It is a figure which shows the manufacturing process of the inversion type APD of this embodiment. 本実施形態の反転型APDの製造工程を示す図である。It is a figure which shows the manufacturing process of the inversion type APD of this embodiment. APDのメサの大きさと温度上昇との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the magnitude | size of the mesa of APD, and a temperature rise.

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について詳細に説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

図2に、本発明の一実施形態にかかる反転型APDの構造を示す。InP基板(第1の基板)201上に形成された反転型APDに対して、APDのメサ210が形成された面(第1の面)に、接着層としてBCB(Benzocyclobutene)膜211を用いてシリコン基板(第2の基板)212を接合する。InP基板201の第1の面と対向する面(第2の面)からビアを開口し、シグナル電極207を接続する。接合されたシリコン基板212にもビアを開口し、シリコン基板212にバイアス電極208とヒートシンク209とを順に接合する。   FIG. 2 shows the structure of an inversion APD according to an embodiment of the present invention. For the inverted APD formed on the InP substrate (first substrate) 201, a BCB (Benzocyclobutene) film 211 is used as an adhesive layer on the surface (first surface) on which the APD mesa 210 is formed. A silicon substrate (second substrate) 212 is bonded. Vias are opened from the surface (second surface) facing the first surface of the InP substrate 201 to connect the signal electrode 207. Vias are also opened in the bonded silicon substrate 212, and the bias electrode 208 and the heat sink 209 are bonded to the silicon substrate 212 in order.

このような構成により、アバランシェ層204で発生した熱は、n型コンタクト層205とバイアス電極208を介して、ヒートシンク209に伝わるので、効率よく放熱することができる。放熱性の向上により光入力耐性が向上した反転型APDを実現することができる。   With such a configuration, heat generated in the avalanche layer 204 is transmitted to the heat sink 209 via the n-type contact layer 205 and the bias electrode 208, so that heat can be efficiently radiated. An inversion type APD with improved light input resistance can be realized by improving heat dissipation.

図3〜15を参照して、本実施形態の反転型APDの製造方法を説明する。Feなどをドープした高抵抗なInPからなるInP基板201の第1の面上に、有機金属気相成長(MOVPE)法などのエピタキシャル成長法を利用し、p型InAlGaAsコンタクト層202、InGaAs光吸収層203、 InAlAsアバランシェ層204、n型InPコンタクト層205を順次形成する(図3)。   With reference to FIGS. 3 to 15, a manufacturing method of the inversion type APD of this embodiment will be described. A p-type InAlGaAs contact layer 202 and an InGaAs light absorption layer are formed on the first surface of an InP substrate 201 made of high-resistance InP doped with Fe or the like by using an epitaxial growth method such as metal organic chemical vapor deposition (MOVPE). 203, an InAlAs avalanche layer 204 and an n-type InP contact layer 205 are sequentially formed (FIG. 3).

次に、公知のフォトリソグラフィーおよびエッチング技術により、上述したp型コンタクト層202、光吸収層203、アバランシェ層204、n型コンタクト層205をメサ型に加工する(図4)。このとき、APDを形成するためのAPDメサ210と、シグナル電極207を形成するための電極メサ220とを形成しておく。p型コンタクト層202、APDメサ210および電極メサ220のn型コンタクト層205に、オーミック接触する電極214,215,221をそれぞれ形成する(図5)。   Next, the p-type contact layer 202, the light absorption layer 203, the avalanche layer 204, and the n-type contact layer 205 are processed into a mesa shape by a known photolithography and etching technique (FIG. 4). At this time, an APD mesa 210 for forming the APD and an electrode mesa 220 for forming the signal electrode 207 are formed. Electrodes 214, 215, and 221 that are in ohmic contact are formed on the p-type contact layer 202, the APD mesa 210, and the n-type contact layer 205 of the electrode mesa 220, respectively (FIG. 5).

メサを形成した面をBCB膜211によりコーティングして平坦化し、接着層とする。BCB膜211の表面には、水分等から半導体表面を保護するためにSiN膜216を形成しておく(図6)。   The surface on which the mesa is formed is coated with a BCB film 211 and planarized to form an adhesive layer. A SiN film 216 is formed on the surface of the BCB film 211 in order to protect the semiconductor surface from moisture and the like (FIG. 6).

ドライエッチング法により、p型コンタクト層202の電極214および電極メサ220の電極221が露出するように、SiN膜216とBCB膜211を開口する(図7)。Auからなる配線電極217を、フォトリソグラフィー、リフトオフ技術、真空蒸着技術、または、めっき技術により形成し、p型コンタクト層202の電極214および電極メサ220の電極221とを接続する(図8)。   By dry etching, the SiN film 216 and the BCB film 211 are opened so that the electrode 214 of the p-type contact layer 202 and the electrode 221 of the electrode mesa 220 are exposed (FIG. 7). A wiring electrode 217 made of Au is formed by photolithography, lift-off technology, vacuum deposition technology, or plating technology, and the electrode 214 of the p-type contact layer 202 and the electrode 221 of the electrode mesa 220 are connected (FIG. 8).

次に、接着層としてBCB膜218を塗布したシリコン基板212を準備し、InP基板201のAPDメサ210を形成した第1の面のSiN膜216と、シリコン基板212のBCB膜218とを張り合わせる(図9、10)。InP基板201の第2の面を、グラインダ等の公知の技術を用いて研磨した後、1.3μm帯の通信用の波長のレーザ光に対して、透過率を向上させるための反射防止膜(AR膜)213を形成する(図11)。   Next, a silicon substrate 212 coated with a BCB film 218 as an adhesive layer is prepared, and the SiN film 216 on the first surface on which the APD mesa 210 of the InP substrate 201 is formed and the BCB film 218 of the silicon substrate 212 are bonded together. (FIGS. 9, 10). After the second surface of the InP substrate 201 is polished using a known technique such as a grinder, an antireflection film (for improving the transmittance with respect to laser light having a communication wavelength in the 1.3 μm band) AR film) 213 is formed (FIG. 11).

公知のフォトリソグラフィーおよびドライエッチング法により、電極メサ220の電極221が露出するように、AR膜213、InP基板201およびメサ220を開口する(図12)。公知のめっき法によりAu等のビアを形成して、AR膜213上にシグナル電極207を形成する(図13)。   The AR film 213, the InP substrate 201, and the mesa 220 are opened so that the electrode 221 of the electrode mesa 220 is exposed by a known photolithography and dry etching method (FIG. 12). A via such as Au is formed by a known plating method to form a signal electrode 207 on the AR film 213 (FIG. 13).

公知のフォトリソグラフィーおよびドライエッチング法を用いて、メサ210のn型コンタクト層205に接合されている電極215が露出するように、シリコン基板212、BCB膜218,211およびSiN膜216を開口する(図14)。公知のめっき法によりAu等のビアを形成して、n型コンタクト層205に接続するバイアス電極208を形成する(図15)。   Using known photolithography and dry etching, the silicon substrate 212, the BCB films 218, 211, and the SiN film 216 are opened so that the electrode 215 bonded to the n-type contact layer 205 of the mesa 210 is exposed ( FIG. 14). Vias such as Au are formed by a known plating method, and a bias electrode 208 connected to the n-type contact layer 205 is formed (FIG. 15).

最後にダイシングによりチップ化し、APDチップのバイアス電極208をヒートシンク209に接合して、本実施形態の反転型APDが完成する(図16)。   Finally, the chip is formed by dicing, and the bias electrode 208 of the APD chip is joined to the heat sink 209 to complete the inverted APD of this embodiment (FIG. 16).

バイアス電極208とシグナル電極207との間に、バイアス電圧を印加し、InP基板201の第2の面、APDのメサが形成された面と対向する面から光231を入射する。バイアス電圧は、例えば、非特許文献1によれば、増倍率が10の場合、22V程度である。入射された光231は、光吸収層203において吸収され、光電流が発生する。光電流は電子とホールとから成り、このうち電子がアバランシェ層204に到達すると、アバランシェ増倍が発生し、新たな電子とホールが発生する。   A bias voltage is applied between the bias electrode 208 and the signal electrode 207, and light 231 is incident from the second surface of the InP substrate 201 and the surface opposite to the surface on which the APD mesa is formed. For example, according to Non-Patent Document 1, when the multiplication factor is 10, the bias voltage is about 22V. The incident light 231 is absorbed by the light absorption layer 203 and a photocurrent is generated. The photocurrent is composed of electrons and holes. When electrons reach the avalanche layer 204, avalanche multiplication occurs, and new electrons and holes are generated.

このとき、APDに印加された電圧と、光入射によって発生した光電流に比例して、ジュール熱が発生するが、主にアバランシェ層に電界が閉じ込められるようになっているため、アバランシェ層204における発熱が主となる。発生した熱は、n型コンタクト層205、バイアス電極208を介してヒートシンク209に伝導する。従って、従来の反転型APDと比較して、放熱特性が向上する。   At this time, Joule heat is generated in proportion to the voltage applied to the APD and the photocurrent generated by light incidence, but the electric field is mainly confined in the avalanche layer. Fever is the main. The generated heat is conducted to the heat sink 209 through the n-type contact layer 205 and the bias electrode 208. Accordingly, the heat dissipation characteristics are improved as compared with the conventional inverted APD.

図17に、APDのメサの大きさと温度上昇との関係を示す。横軸は、反転型APDのメサの直径であり、縦軸は、APDの接合部における温度上昇量を示している。上述したように、図1に示した従来の反転型APDは、アバランシェ層104とヒートシンク109の間にInGaAs光吸収層103があるために、ヒートシンク109に熱が伝わりにくい。従来の反転型APDは、接合容量を低減するために接合面積を小さくする、すなわちメサの直径を小さくすると、温度上昇量が急激に増大する。   FIG. 17 shows the relationship between the APD mesa size and the temperature rise. The horizontal axis represents the diameter of the mesa of the inverted APD, and the vertical axis represents the amount of temperature rise at the junction of the APD. As described above, the conventional inversion type APD shown in FIG. 1 has the InGaAs light absorption layer 103 between the avalanche layer 104 and the heat sink 109, so that heat is not easily transmitted to the heat sink 109. In the conventional inversion type APD, when the junction area is reduced in order to reduce the junction capacitance, that is, when the diameter of the mesa is reduced, the temperature increase amount increases rapidly.

一方、本実施形態の反転型APDは、アバランシェ層204とヒートシンク209の間には、熱伝導率の低いInGaAs層がないために、放熱特性が向上する。図17に示すとおり、メサの直径を小さくしても温度上昇量が少なく、従来の反転型APDと比較して温度上昇量が1/3〜1/5程度に抑制されている。従って、本実施形態によれば、高速化のために接合部の接合面積を小さくしても、素子温度の上昇を抑制し、光入力耐性を向上させることができる。   On the other hand, since the inverted APD of this embodiment does not have an InGaAs layer with low thermal conductivity between the avalanche layer 204 and the heat sink 209, the heat dissipation characteristics are improved. As shown in FIG. 17, even if the mesa diameter is reduced, the temperature rise is small, and the temperature rise is suppressed to about 1/3 to 1/5 as compared with the conventional inversion type APD. Therefore, according to the present embodiment, even if the junction area of the junction is reduced for speeding up, the increase in element temperature can be suppressed and the light input resistance can be improved.

なお、本実施形態においては、APDのメサ210が形成された面に接合する基板としてシリコン基板212を用いて説明したが、他の材料の基板、例えばInP基板を用いても同様の効果が得られることは自明である。   In this embodiment, the silicon substrate 212 is used as the substrate to be bonded to the surface on which the APD mesa 210 is formed. However, the same effect can be obtained by using a substrate of another material, for example, an InP substrate. It is self-evident.

また、各層の材料について、p型コンタクト層202をInAlGaAs、アバランシェ層204をInAlAs、n型コンタクト層205をInPにて説明したが、他の材料を用いた構成でもよい。例えば、p型、n型のコンタクト層は、InGaAsPでもよいし、アバランシェ層はInPでもよい。   Further, regarding the material of each layer, the p-type contact layer 202 has been described as InAlGaAs, the avalanche layer 204 as InAlAs, and the n-type contact layer 205 as InP. However, other materials may be used. For example, the p-type and n-type contact layers may be InGaAsP, and the avalanche layer may be InP.

101,201 InP基板
102,202 p型コンタクト層
103,203 光吸収層
104,204 アバランシェ層
105,205 n型コンタクト層
106 絶縁膜
107,207 シグナル電極
108,208 バイアス電極
109,209 ヒートシンク
210,220 メサ
211,218 BCB膜
212 シリコン基板
213 AR膜
214,215,221 電極
216 SiN膜
217 配線電極
111,231 光
101, 201 InP substrate 102, 202 p-type contact layer 103, 203 light absorption layer 104, 204 avalanche layer 105, 205 n-type contact layer 106 insulating film 107, 207 signal electrode 108, 208 bias electrode 109, 209 heat sink 210, 220 Mesa 211,218 BCB film 212 Silicon substrate 213 AR film 214,215,221 electrode 216 SiN film 217 wiring electrode 111,231 light

Claims (4)

InPからなる第1の基板上にp型コンタクト層、光吸収層、アバランシェ層、およびn型コンタクト層が順に積層されたAPDメサから構成されるアバランシェフォトダイオードであって、
前記第1の基板上の前記APDメサが形成された第1の面に、接着層を介して接合された第2の基板と、
前記第2の基板および前記接着層を開口して、前記APDメサのn型コンタクト層に接合されたバイアス電極と、
前記第1の基板の第1の面と対向する第2の面から開口したビアを介して前記APDメサのp型コンタクト層に接合されたシグナル電極とを備え、
前記APDメサの前記アバランシェ層からの発熱は、前記バイアス電極を介して放熱されることを特徴とするアバランシェフォトダイオード。
An avalanche photodiode including an APD mesa in which a p-type contact layer, a light absorption layer, an avalanche layer, and an n-type contact layer are sequentially stacked on a first substrate made of InP,
A second substrate bonded via an adhesive layer to the first surface on which the APD mesa is formed on the first substrate;
A bias electrode that opens the second substrate and the adhesive layer and is bonded to the n-type contact layer of the APD mesa;
A signal electrode joined to the p-type contact layer of the APD mesa through a via opened from a second surface facing the first surface of the first substrate;
The avalanche photodiode is characterized in that heat generated from the avalanche layer of the APD mesa is radiated through the bias electrode.
前記p型コンタクト層はInAlGaAsからなり、前記光吸収層はInGaAsからなり、前記アバランシェ層はInAlAsからなり、前記n型コンタクト層はInPからなることを特徴とする請求項1に記載のアバランシェフォトダイオード。   The avalanche photodiode according to claim 1, wherein the p-type contact layer is made of InAlGaAs, the light absorption layer is made of InGaAs, the avalanche layer is made of InAlAs, and the n-type contact layer is made of InP. . InPからなる第1の基板上にp型コンタクト層、光吸収層、アバランシェ層、およびn型コンタクト層が順に積層されたAPDメサから構成されるアバランシェフォトダイオードの製造方法であって、
前記第1の基板上に前記APDメサと、シグナル電極を形成するための電極メサとを形成し、第1の接着層を形成して平坦化する第1工程と、
前記APDメサのp型コンタクト層に形成された第1の電極と、前記電極メサのn型コンタクト層に形成された第2の電極とが露出するように前記第1の接着層を開口し、配線電極により前記第1および前記第2の電極を接続する第2工程と、
前記第1の基板上の前記APDメサが形成された第1の面に、第2の接着層が形成された第2の基板を、前記第1および前記第2の接着層を介して接合する第3工程と、
前記電極メサのn型コンタクト層に形成された前記第2の電極が露出するように前記第1の基板の第1の面と対向する第2の面から前記電極メサを開口したビアを介して、前記APDメサのp型コンタクト層に接合されたシグナル電極を形成する第4工程と、
前記APDメサのn型コンタクト層に形成された第3の電極が露出するように前記第2の基板および前記接着層を開口し、バイアス電極を形成する第5工程と
を備えたことを特徴とするアバランシェフォトダイオードの製造方法。
An avalanche photodiode manufacturing method comprising an APD mesa in which a p-type contact layer, a light absorption layer, an avalanche layer, and an n-type contact layer are sequentially stacked on a first substrate made of InP,
Forming the APD mesa and an electrode mesa for forming a signal electrode on the first substrate, forming a first adhesive layer, and planarizing the first step;
Opening the first adhesive layer so that the first electrode formed in the p-type contact layer of the APD mesa and the second electrode formed in the n-type contact layer of the electrode mesa are exposed; A second step of connecting the first and second electrodes by wiring electrodes;
A second substrate on which a second adhesive layer is formed is bonded to the first surface on which the APD mesa is formed on the first substrate via the first and second adhesive layers. A third step;
Via a via that opens the electrode mesa from a second surface facing the first surface of the first substrate so that the second electrode formed in the n-type contact layer of the electrode mesa is exposed. Forming a signal electrode joined to the p-type contact layer of the APD mesa;
And a fifth step of forming a bias electrode by opening the second substrate and the adhesive layer so that the third electrode formed in the n-type contact layer of the APD mesa is exposed. A method of manufacturing an avalanche photodiode.
前記p型コンタクト層はInAlGaAsからなり、前記光吸収層はInGaAsからなり、前記アバランシェ層はInAlAsからなり、前記n型コンタクト層はInPからなることを特徴とする請求項3に記載のアバランシェフォトダイオードの製造方法。   4. The avalanche photodiode according to claim 3, wherein the p-type contact layer is made of InAlGaAs, the light absorption layer is made of InGaAs, the avalanche layer is made of InAlAs, and the n-type contact layer is made of InP. Manufacturing method.
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