JP5300375B2 - 裏面入射型受光素子およびその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、裏面入射型受光素子およびその製造方法に関する。

従来、半導体基板の裏面から入射される光を半導体基板の表面に形成された受光部で受光し、受光された光の強度に応じた電流を出力する裏面入射型受光素子がある。裏面入射型受光素子には、裏面入射型ＰＩＮホトダイオードや電流増倍機能を有する裏面入射型アバランシェホトダイオード（Avalanche Photodiode：ＡＰＤ）などがある。

図１４は、従来の裏面入射型受光素子の１つである裏面入射型ＡＰＤ３００の概略断面図である。同図に示すように、裏面入射型ＡＰＤ３００は、上面および側面がＮ型電極３１２で覆われたＮ型電極用メサ３０２と、上面にＰ型電極３１４を有する受光部３０４と、が形成されている。たとえば、特許文献１および２にも、かかる構造を有する裏面入射型受光素子が開示されている。

裏面入射型ＡＰＤ３００では、ｎ−ＩｎＰ基板３１０の裏面から入射する光をｎ−ＩｎＰ基板３１０の表面に形成された受光部３０４で受光する。このとき、受光部３０４の上面に形成されたＰ型電極３１４と、受光部３０４の下面（ｎ−ＩｎＰ基板３１０の表面）に導通するＮ型電極３１２と、の間には、受光部３０４で受光された光の強度に応じた電流が発生する。

このように、裏面入射型ＡＰＤ３００は、裏面から入射する光を受光するため、図１５に示すように、光が入射しやすいよう裏面が上に表面が下になるよう上下逆さにしてセラミック製のキャリア４００に搭載される。ここで、裏面入射型ＡＰＤ３００のＮ型電極３１２はキャリア４００の上面に形成された電極４０２に、Ｐ型電極３１４はキャリア４００の上面に形成された電極４０４に、たとえばＡｕＳｎはんだ４０６で接合される。
特開平７−１０６６２２号公報 特開２００２−３５３４９２号公報

しかしながら、従来の裏面入射型受光素子では、キャリアに素子を搭載する工程（組立工程）で受光部の破損や接触不良などの組み立て異常が発生する場合があった。

たとえば、裏面入射型ＡＰＤ３００をキャリア４００に搭載する際、図１６（ａ）に示すように裏面入射型ＡＰＤ３００が受光部３０４側に傾くと、受光部３０４の上面にかかる圧力によって受光部３０４が破損することがある。一方、図１６（ｂ）に示すように裏面入射型ＡＰＤ３００をＮ型電極用メサ３０２側に傾くと、受光部３０４の上面に形成されたＰ型電極がキャリア４００表面に形成された電極と完全に接合しない接触不良が起こることがある。特に高速応答が要求される場合、素子容量を低減するために受光部３０４の面積を小さくするが、素子とキャリアの接合強度を確保するためにＮ型電極用メサ３０２の面積は大きくする場合がある。この場合、受光部３０４とＮ型電極用メサ３０２の面積が異なるために、両側に均等な荷重が加わらず、受光部３０４の破損、あるいは接触不良が発生し易くなる。

このため、従来は、組立工程の後に素子の電気的特性を検査する必要があり、組立工程前にウェハ単位で検査を行う場合に比べて、時間やコストなどの面で無駄があった。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、キャリア搭載時に発生する組み立て異常を防止することができる裏面入射型受光素子およびその製造方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明に係る裏面入射型受光素子は、導電性基板と、前記導電性基板上に形成された、光吸収層を含む複数の半導体層からなる受光部と、前記導電性基板上の前記受光部が形成された領域とは異なる領域に形成された第１電極用メサと、前記第１電極用メサの上面の少なくとも一部に形成された、前記導電性基板に導通する第１電極と、前記導電性基板上の前記受光部および前記第１電極用メサが形成された領域とは異なる領域に形成された第２電極用メサと、前記受光部の上面の一部と、前記第２電極用メサの上面の少なくとも一部と、を含む領域に形成され、前記導電性基板から絶縁された第２電極と、を含むことを特徴とする。

本発明によれば、受光部の上面に形成される第２電極が、受光部が形成された領域とは異なる領域に形成された第２電極用メサの上面まで引き出されている。これにより、裏面入射型受光素子をキャリアに搭載する際、第１電極用メサの上面まで引き出された第１電極と、第２電極用メサの上面まで引き出された第２電極と、をキャリアの上面に形成された電極にそれぞれ簡便かつ適切に接合することが可能となる。このため、キャリア搭載時に発生する組み立て異常を防止することができる。

また、本発明に係る裏面入射型受光素子は、半絶縁性基板と、前記半絶縁性基板上に形成された導電層と、前記導電層上に形成された、光吸収層を含む複数の半導体層からなる受光部と、前記導電層上の前記受光部が形成された領域とは異なる領域に形成された第１電極用メサと、前記第１電極用メサの上面の少なくとも一部に形成された、前記導電層に導通する第１電極と、前記導電層上の前記受光部および前記第１電極用メサが形成された領域とは異なる領域に形成された第２電極用メサと、前記受光部と前記第２電極用メサとの間で前記導電層が電気的に分離されるよう、前記半絶縁性基板まで掘り込まれた分離溝と、少なくとも、前記受光部の上面の一部と、前記分離溝の一部と、前記第２電極用メサの上面と、を含む領域を被覆する絶縁膜と、前記受光部の上面の一部と、前記分離溝の一部と、前記第２電極用メサの上面の少なくとも一部と、を含む領域に形成され、前記絶縁膜により前記導電層から絶縁された第２電極と、を含むことを特徴とする。

本発明によれば、半絶縁性基板まで掘り込まれた分離溝によって、受光部と第２電極用メサとの間で導電層が電気的に分離される。このため、第２電極用メサの上面に形成された第２電極と、第２電極用メサの下面に接する導電層と、による素子容量の増加を防ぐことができる。

また、本発明の一態様では、少なくとも、前記受光部の側面と、前記受光部と前記第２電極用メサとの間にある前記導電層と、を含む領域を被覆する他の絶縁膜を含み、前記分離溝は、前記受光部と前記第２電極用メサとの間で前記導電層が電気的に分離されるよう、前記他の絶縁膜から前記半絶縁性基板まで掘り込まれている。

この態様によれば、受光部の側面が他の絶縁膜で被覆される。このため、たとえば、受光部の側面にレジストが直接触れることによる受光部側面の暗電流の増加を防止することができる。

なお、この態様では、前記分離溝の側壁を構成する前記導電層の側面は、前記分離溝を構成する前記他の絶縁膜の側面より所定長だけ前記分離溝の中央に近くてもよい。

また、本発明に係る裏面入射型受光素子の製造方法は、半絶縁性基板上に、導電層を形成する工程と、前記導電層上に、光吸収層を含む複数の半導体層を結晶成長させる工程と、前記複数の半導体層のうち受光部となる部分を除く一部または全部を除去する工程と、前記受光部の側面を埋め込む埋込層を成長させる工程と、前記埋込層のうち、前記受光部の側面の少なくとも一部を埋め込む部分と、前記導電層上の前記受光部が形成される領域とは異なる領域に形成される少なくとも２つのメサ状部と、を除く部分を除去する工程と、前記受光部と前記２つのメサ状部の一方との間で前記導電層が電気的に分離されるよう、前記半絶縁性基板まで掘り込まれた分離溝を形成する工程と、少なくとも、前記受光部の上面と、前記分離溝の一部と、前記２つのメサ状部の一方の上面と、を含む領域を絶縁膜で被覆する工程と、前記受光部の上面を被覆する前記絶縁膜に、前記受光部の上面まで貫通する貫通孔を形成する工程と、前記２つのメサ状部の他方の上面の少なくとも一部に、前記導電層に導通する第１電極を形成する工程と、前記貫通孔と、前記分離溝の一部と、前記２つのメサ状部の一方の上面の少なくとも一部と、を含む領域に、前記絶縁膜により前記導電層から絶縁される第２電極を形成する工程と、を含むことを特徴とする。

また、本発明の一態様では、前記分離溝を形成する工程の前に、少なくとも、前記受光部の側面と、前記受光部と前記２つのメサ状部の一方との間に露出する前記導電層と、を含む領域を他の絶縁膜で被覆する工程をさらに含み、前記分離溝を形成する工程では、前記受光部と前記２つのメサ状部の一方との間で前記導電層が電気的に分離されるよう、前記他の絶縁膜から前記半絶縁性基板まで掘り込まれた分離溝を形成する。

また、本発明の一態様では、前記分離溝を形成する工程では、前記分離溝の側壁を構成する前記導電層の側面が、前記分離溝の側壁を構成する前記他の絶縁膜の側面より所定長だけ前記分離溝の中央に近づくよう、前記他の絶縁膜から前記半絶縁性基板まで掘り込まれた分離溝を形成する。

この態様では、前記分離溝を形成する工程は、前記分離溝が形成される領域を被覆する前記他の絶縁膜を除去する工程と、前記他の絶縁膜が除去された領域より前記所定長以上内側に開口を有するレジスト膜を形成する工程と、前記レジスト膜をマスクとしたウェットエッチングにより、前記半絶縁性基板まで掘り込まれた分離溝を形成する工程と、前記レジスト膜を除去する工程と、を含んでもよい。

この態様によれば、ウェットエッチングによるサイドエッチング効果が生じても、分離溝の側壁を構成する他の絶縁膜の側面が突き出した「ひさし部」が形成されることはない。このため、分離溝の「ひさし部」に起因する、第２電極の断線や第２電極と第１電極とのショートを防ぐことができる。

以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。

図１１は、本発明の実施形態に係る裏面入射型ＡＰＤ１００を示す図である。このうち、図１１（ｂ）は裏面入射型ＡＰＤ１００の上面図であり、図１１（ａ）は図１１（ｂ）における１ａ線での裏面入射型ＡＰＤ１００の部分拡大断面図である。

同図に示すように、裏面入射型ＡＰＤ１００は、Ｆｅ−ＩｎＰ基板１０と、Ｆｅ−ＩｎＰ基板１０上（Ｆｅ−ＩｎＰ基板１０の表面）に形成されたｎ−ＩｎＰコンタクト層１２と、ｎ−ＩｎＰコンタクト層１２上に形成された、受光部１０６、Ｎ型電極用メサ１０２、およびＰ型電極用メサ１０４と、受光部１０６とＰ型電極用メサ１０４との間に形成された分離溝４０と、受光部１０６、Ｎ型電極用メサ１０２、Ｐ型電極用メサ１０４、およびｎ−ＩｎＰコンタクト層１２の一部または全部を被覆するＳｉＮ膜３０およびＳｉＯ_２膜３４と、Ｎ型電極用メサ１０２の上面の少なくとも一部（ここでは全部）に形成されたＮ型電極１１２と、受光部１０６の上面の一部と分離溝４０の一部とＰ型電極用メサ１０４の上面の少なくとも一部とを含む領域に形成されたＰ型電極１１４と、を含んで構成される。

ｎ−ＩｎＰコンタクト層１２は、半絶縁性基板であるＦｅ−ＩｎＰ基板１０上に形成された導電層であり、Ｎ型電極用メサ１０２の上面に形成されたＮ型電極１１２と導通する。なお、ｎ−ＩｎＰコンタクト層１２は、受光部１０６とＰ型電極用メサ１０４との間に形成された分離溝４０によって分断されている。

受光部１０６は、第１メサと、第１メサ上に形成された第２メサと、第１メサの上面の面積より下面の面積が小さい第２メサの側面を埋め込むＦｅ−ＩｎＰ埋込層２８と、を含んで構成される。受光部１０６の第１メサは、ｎ−ＩｎＰバッファ層１４、ｉ−ＩｎＡｌＡｓ増倍層１６、およびｐ−ＩｎＡｌＧａＡｓ系電界調整層１８の一部からなり、受光部１０６の第２メサは、ｐ−ＩｎＡｌＧａＡｓ系電界調整層１８の他の一部、ｐ−ＩｎＧａＡｓ吸収層（光吸収層）２０、ｐ−ＩｎＡｌＧａＡｓキャップ層２２、およびｐ−ＩｎＧａＡｓコンタクト層２４からなる。

受光部１０６では、Ｆｅ−ＩｎＰ基板１０の裏面から入射する光がｐ−ＩｎＧａＡｓ吸収層２０で吸収され、吸収により生じた電子と正孔がそれぞれｎ−ＩｎＰコンタクト層１２とｐ−ＩｎＧａＡｓコンタクト層２４に分離される。すなわち、受光部１０６は、受光部１０６に入射する光の強度に応じた電流を、ｎ−ＩｎＰコンタクト層１２に導通するＮ型電極１１２とｐ−ＩｎＧａＡｓコンタクト層２４に導通するＰ型電極１１４とを介して外部に出力することができる。

Ｎ型電極用メサ１０２は、ｎ−ＩｎＰコンタクト層１２上の受光部１０６が形成された領域とは異なる領域に形成された、ｎ−ＩｎＰバッファ層１４、ｉ−ＩｎＡｌＡｓ増倍層１６、ｐ−ＩｎＡｌＧａＡｓ系電界調整層１８の一部（ここまでは受光部１０６の第１メサと同様の構成）、およびＦｅ−ＩｎＰ埋込層２８からなるメサ状（台形状）の台座である。

Ｐ型電極用メサ１０４は、ｎ−ＩｎＰコンタクト層１２上の受光部１０６およびＮ型電極用メサ１０２が形成された領域とは異なる領域に形成された、ｎ−ＩｎＰバッファ層１４、ｉ−ＩｎＡｌＡｓ増倍層１６、ｐ−ＩｎＡｌＧａＡｓ系電界調整層１８の一部（ここまでは受光部１０６の第１メサと同様の構成）、およびＦｅ−ＩｎＰ埋込層２８からなるメサ状の台座である。

分離溝４０は、受光部１０６とＰ型電極用メサ１０４との間でｎ−ＩｎＰコンタクト層１２が電気的に分離されるよう、ＳｉＮ膜３０からＦｅ−ＩｎＰ基板１０まで掘り込まれた凹状の溝構造である。分離溝４０は、Ｐ型電極用メサ１０４の上面に形成されたＰ型電極１１４と、Ｐ型電極用メサ１０４の下面に接するｎ−ＩｎＰコンタクト層１２と、による容量成分を受光部１０６から切り離すことにより、素子容量の増加を防止する。これにより、裏面入射型ＡＰＤ１００は、たとえば１０ＧＨｚ以上の高周波信号にも応答可能となる。

ＳｉＮ膜３０は、少なくとも、受光部１０６の側面と、受光部１０６とＰ型電極用メサ１０４との間にあるｎ−ＩｎＰコンタクト層１２と、を含む領域を被覆する第１絶縁膜である。ＳｉＮ膜３０は、たとえば裏面入射型ＡＰＤ１００の製造中に、受光部１０６の側面（特に、Ａｌ系の半導体が露出しているｉ−ＩｎＡｌＡｓ増倍層１６およびｐ−ＩｎＡｌＧａＡｓ系電界調整層１８の側面）にレジストが直接触れることによる受光部１０６側面の暗電流の増加を防止する。本実施形態では、Ｎ型電極用メサ１０２の上面、Ｐ型電極用メサ１０４、受光部１０６の上面の一部なども、ＳｉＮ膜３０で被覆されている。

ＳｉＯ_２膜３４は、少なくとも、受光部１０６の上面の一部と、分離溝４０の一部と、Ｐ型電極用メサ１０４の上面と、を含む領域を被覆する第２絶縁膜である。ＳｉＯ_２膜３４は、ｎ−ＩｎＰコンタクト層１２を分断する分離溝４０におけるＰ型電極１１４とｎ−ＩｎＰコンタクト層１２との接触（ショート）を防ぐ。本実施形態では、Ｎ型電極用メサ１０２の上面、受光部１０６の側面なども、ＳｉＯ_２膜３４で被覆されており、分離溝４０を含む一部の領域を除いて、基板表面がＳｉＮ膜３０とＳｉＯ_２膜３４かなる２層の絶縁膜で被覆されている。

Ｎ型電極１１２は、Ｎ型電極用メサ１０２の上面および側面に形成された電極層であり、Ｎ型電極用メサ１０２と受光部１０６との間に形成されたスルーホールを介してｎ−ＩｎＰコンタクト層１２に導通する。

Ｐ型電極１１４は、受光部１０６の上面の一部と分離溝４０の一部とＰ型電極用メサ１０４の上面の少なくとも一部とを含む領域に形成された電極層であり、ＳｉＯ_２膜３４によって、Ｎ型電極１１２に導通するｎ−ＩｎＰコンタクト層１２から絶縁されている。

このように、裏面入射型ＡＰＤ１００では、受光部１０６の下面に接するｎ−ＩｎＰコンタクト層１２に導通するＮ型電極１１２が、Ｎ型電極用メサ１０２の上面に引き出されているとともに、受光部１０６の上面に位置するｐ−ＩｎＧａＡｓコンタクト層２４に導通するＰ型電極１１４が、受光部１０６が形成された領域とは異なる領域に形成されたＰ型電極用メサ１０４の上面まで引き出されている（図１１（ｂ）参照）。これにより、図１３に示すように、裏面入射型ＡＰＤ１００をセラミック製のキャリア２００に搭載する際、Ｎ型電極用メサ１０２の上面まで引き出されたＮ型電極１１２と、Ｐ型電極用メサ１０４の上面まで引き出されたＰ型電極１１４と、をキャリア２００の上面に形成された電極２０２，２０４に、たとえばＡｕＳｎはんだ２０６を介してそれぞれ簡便かつ適切に接合することが可能となる。このため、キャリア搭載時に発生する受光部１０６の破損や接触不良などの組み立て異常を防止することができる。また、キャリア搭載前に素子の電気的特性を検査して不良品を排除することが可能となり、検査コストを低減することができる。

次に、裏面入射型ＡＰＤ１００の製造工程（ウェハプロセス工程）を図１〜１０に基づいて説明する。各図（ｂ）は裏面入射型ＡＰＤ１００の上面図であり、各図（ａ）は各図（ｂ）における裏面入射型ＡＰＤ１００の部分拡大断面図である。

まず、図１に示すように、Ｆｅ−ＩｎＰ基板（半絶縁性基板）１０上に、ｎ−ＩｎＰコンタクト層（導電層）１２、ｎ−ＩｎＰバッファ層１４、ｉ−ＩｎＡｌＡｓ増倍層１６、ｐ−ＩｎＡｌＧａＡｓ系電界調整層１８、ｐ−ＩｎＧａＡｓ吸収層（光吸収層）２０、ｐ−ＩｎＡｌＧａＡｓキャップ層２２、およびｐ−ＩｎＧａＡｓコンタクト層２４を含む複数の半導体層を結晶成長させる。

次に、図２に示すように、ｐ−ＩｎＧａＡｓコンタクト層２４上に受光部１０６の一部（第２メサ１０５）となる領域を覆うＳｉＯ_２膜２６を形成し、ＳｉＯ_２膜２６をマスクとして、上記複数の半導体層をｐ−ＩｎＡｌＧａＡｓ系電界調整層１８の途中までエッチングする。これにより、受光部１０６の第２メサ１０５が形成される。

続いて、図３に示すように、第２メサ１０５の側面を埋め込むＦｅ−ＩｎＰ埋込層２８を成長させ、第２メサ１０５の上面に残るＳｉＯ_２膜２６を除去する。

そして、図４に示すように、Ｆｅ−ＩｎＰ埋込層２８のうち、受光部１０６の側面を埋め込む部分と、Ｎ型電極用メサ１０２となる部分と、Ｐ型電極用メサ１０４となる部分と、を除く部分をｎ−ＩｎＰコンタクト層１２の途中までエッチングする。これにより、ｎ−ＩｎＰコンタクト層１２上に、受光部１０６、Ｎ型電極用メサ１０２、およびＰ型電極用メサ１０４が形成される。

図５に示すように、基板表面全体をＳｉＮ膜（第１絶縁膜）３０で被覆した後、図６に示すように、受光部１０６とＰ型電極用メサ１０４の間にあるＳｉＮ膜３０を幅Ｗ１でエッチングする。エッチングにより形成されたＳｉＮ膜３０の開口部は、分離溝４０が形成される領域に対応する。

次に、基板表面全体にレジスト３２を塗布した後、図７に示すように、ＳｉＮ膜３０の開口部（幅Ｗ１）の内側に塗布されたレジスト３２を幅Ｗ２（Ｗ２＜Ｗ１）でパターニングする。その後、このレジスト３２をマスクとしたウェットエッチングにより、図８に示すように、ｎ−ＩｎＰコンタクト層１２と半絶縁性基板であるＦｅ−ＩｎＰ基板１０の一部とを除去する。こうしてＦｅ−ＩｎＰ基板１０まで掘り込まれた分離溝４０によって、ｎ−ＩｎＰコンタクト層１２は、受光部１０６とＰ型電極用メサ１０４との間で電気的に分離される。

続いて、図９に示すように、基板表面全体をＳｉＯ_２膜（第２絶縁膜）３４で被覆した後、図１０に示すように、Ｎ型電極用メサ１０２と受光部１０６との間の領域を被覆するＳｉＮ膜３０およびＳｉＯ_２膜３４に、ｎ−ＩｎＰコンタクト層１２の上面（または途中）まで貫通するスルーホール３６をエッチングにより形成する。また、受光部１０６の上面を被覆するＳｉＮ膜３０およびＳｉＯ_２膜３４に、ｐ−ＩｎＧａＡｓコンタクト層２４の上面（または途中）まで貫通するスルーホール３８をエッチングにより形成する。

そして、図１１に示すように、Ｎ型電極用メサ１０２の上面および側面に、スルーホール３６を介してｎ−ＩｎＰコンタクト層１２に導通するＮ型電極１１２を形成する。また、受光部１０６の上面の一部に形成されたスルーホール３８と分離溝４０の一部とＰ型電極用メサ１０４の上面の少なくとも一部とを含む領域に、Ｐ型電極１１４を形成する。このＰ型電極１１４は、ＳｉＯ_２膜３４上に形成されるため（ただし、スルーホール３８を除く）、ＳｉＯ_２膜３４によって、Ｎ型電極１１２に導通するｎ−ＩｎＰコンタクト層１２から絶縁される。最後に、Ｆｅ−ＩｎＰ基板１０の裏面に反射防止膜４２を形成すれば、裏面入射型ＡＰＤ１００のウェハプロセス工程は完了する。

上記のとおり、本実施形態に係る製造工程では、レジスト３２を塗布する前に、基板表面全体をＳｉＮ膜３０で被覆するため（図５参照）、受光部１０６の側面（特に、Ａｌ系の半導体が露出しているｉ−ＩｎＡｌＡｓ増倍層１６およびｐ−ＩｎＡｌＧａＡｓ系電界調整層１８の側面）にレジスト３２が塗布されることはない。このため、受光部１０６の側面にレジスト３２が直接触れることによる受光部１０６側面の暗電流の増加を防止することできる。

また、ＳｉＮ膜３０の開口部（幅Ｗ１）の内側に幅Ｗ２（Ｗ２＜Ｗ１）の開口部を有するレジスト３２を形成してからウェットエッチングを行うため（図６，７参照）、ウェットエッチングによるサイドエッチング効果が生じても、分離溝４０の側壁を構成するＳｉＮ膜３０の側面が突き出した「ひさし部」が形成されることはない。具体的には、分離溝４０の側壁を構成するｎ−ＩｎＰコンタクト層１２の側面が、分離溝４０を構成するＳｉＮ膜３０の側面より所定長だけ分離溝４０の中央に近い断面構造を有する分離溝４０が形成される。このため、分離溝４０の「ひさし部」に起因する、Ｐ型電極１１４の断線やＰ型電極１１４とＮ型電極１１２とのショートを防ぐことができる。

なお、上記製造工程では、ウェットエッチングにより分離溝４０を形成する例を示したが、分離溝４０の形成に方向性を有するドライエッチングを用いてもよい。分離溝４０の形成にドライエッチングを用いる場合、ウェットエッチングによるサイドエッチング効果は考慮しなくてよいため、レジスト３２の開口部の幅Ｗ２をＳｉＮ膜３０の開口部の幅Ｗ１と同一にしてもよい。図１２は、この場合に形成される裏面入射型ＡＰＤ１０１の部分拡大断面図である。この場合、同図に示すように、裏面入射型ＡＰＤ１０１の分離溝４１の側壁には、分離溝４０の側壁に見られるような段差が現れない。

以上説明した裏面入射型ＡＰＤ１００，１０１およびその製造方法によれば、キャリア搭載時に発生する組み立て異常を防止することができる。また、キャリア搭載前に素子の電気的特性をチェックして不良品を排除することが可能となり、検査コストを低減することができる。

なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、上記裏面入射型ＡＰＤ１００，１０１とは異なる構成を有する裏面入射型受光素子にも広く適用可能である。

また、上記実施形態では、半絶縁性基板（Ｆｅ−ＩｎＰ基板１０）上に導電層（ｎ−ＩｎＰコンタクト層１２）を形成する例を示したが、半絶縁性基板および導電層に代えて、導電性基板を用いてもよい。この場合、素子容量の増加が不可避となり、裏面入射型受光素子を高周波信号に対応させることは困難であるが、高速応答が要求されない低・中周波信号に対応させることは可能である。また、分離溝を形成する工程を省略することもできる。

また、上記製造工程では、受光部１０６に連動してＮ型電極用メサ１０２およびＰ型電極用メサ１０４を形成する例を示したが、受光部１０６とは独立して、Ｎ型電極用メサまたはＰ型電極用メサとなるメサ状の台座を形成してもよい。

本発明の実施形態に係る裏面入射型ＡＰＤの製造工程を示す図である。 本発明の実施形態に係る裏面入射型ＡＰＤの製造工程を示す図である。 本発明の実施形態に係る裏面入射型ＡＰＤの製造工程を示す図である。 本発明の実施形態に係る裏面入射型ＡＰＤの製造工程を示す図である。 本発明の実施形態に係る裏面入射型ＡＰＤの製造工程を示す図である。 本発明の実施形態に係る裏面入射型ＡＰＤの製造工程を示す図である。 本発明の実施形態に係る裏面入射型ＡＰＤの製造工程を示す図である。 本発明の実施形態に係る裏面入射型ＡＰＤの製造工程を示す図である。 本発明の実施形態に係る裏面入射型ＡＰＤの製造工程を示す図である。 本発明の実施形態に係る裏面入射型ＡＰＤの製造工程を示す図である。 本発明の実施形態に係る裏面入射型ＡＰＤを示す図である。 本発明の他の実施形態に係る裏面入射型ＡＰＤを示す図である。 セラミック製キャリアに搭載された本発明の実施形態に係る裏面入射型ＡＰＤを示す図である。 従来の裏面入射型ＡＰＤの概略断面図である。 セラミック製キャリアに搭載された従来の裏面入射型ＡＰＤの断面図である。 従来の裏面入射型ＡＰＤをキャリアに搭載する様子を示す図である。

符号の説明

１０ Ｆｅ−ＩｎＰ基板、１２ ｎ−ＩｎＰコンタクト層、１４ ｎ−ＩｎＰバッファ層、１６ ｉ−ＩｎＡｌＡｓ増倍層、１８ ｐ−ＩｎＡｌＧａＡｓ系電界調整層、２０ ｐ−ＩｎＧａＡｓ吸収層、２２ ｐ−ＩｎＡｌＧａＡｓキャップ層、２４ ｐ−ＩｎＧａＡｓコンタクト層、２６ ＳｉＯ_２膜、２８ Ｆｅ−ＩｎＰ埋込層、３０ ＳｉＮ膜（第１絶縁膜）、３２ レジスト、３４ ＳｉＯ_２膜（第２絶縁膜）、３６，３８ スルーホール、１１２，３１２ Ｎ型電極、１１４，３１４ Ｐ型電極、４０，４１ 分離溝、４２ 反射防止膜、１００，１０１，３００ 裏面入射型ＡＰＤ、１０２，３０２ Ｎ型電極用メサ、１０４ Ｐ型電極用メサ、１０５ 第２メサ、１０６，３０４ 受光部（受光部メサ）、２００，４００ キャリア、２０２ Ｎ型電極ライン、２０４ Ｐ型電極ライン、２０６，４０６ ＡｕＳｎはんだ、３１０ ｎ−ＩｎＰ基板、４０２，４０４ 電極。

Claims (2)

1. 半絶縁性基板と、
   前記半絶縁性基板上に形成された導電層と、
   前記導電層上に形成された、光吸収層を含む複数の半導体層からなる受光部と、
   前記導電層上の前記受光部が形成された領域とは異なる領域に形成された第１電極用メサと、
   前記第１電極用メサの上面の少なくとも一部に形成された、前記導電層に導通する第１電極と、
   前記導電層上の前記受光部および前記第１電極用メサが形成された領域とは異なる領域に形成された第２電極用メサと、
   前記受光部と前記第２電極用メサとの間で前記導電層が電気的に分離されるよう、前記半絶縁性基板まで掘り込まれた分離溝と、
   少なくとも、前記受光部の上面の一部と、前記分離溝の一部と、前記第２電極用メサの上面と、を含む領域を被覆する絶縁膜と、
   前記受光部の上面の一部と、前記分離溝の一部と、前記第２電極用メサの上面の少なくとも一部と、を含む領域に形成され、前記絶縁膜により前記導電層から絶縁された第２電極と、
   少なくとも、前記受光部の側面と、前記受光部と前記第２電極用メサとの間にある前記導電層と、を含む領域を被覆する他の絶縁膜と、を含み、
   前記分離溝は、前記分離溝が形成される領域を被覆する前記他の絶縁膜を除去する工程、前記他の絶縁膜が除去された領域より所定長以上内側に開口を有するレジスト膜を形成する工程、前記レジスト膜をマスクとしたウェットエッチングにより、前記半絶縁性基板まで掘り込まれた分離溝を形成する工程、及び、前記レジスト膜を除去する工程によって形成され、前記受光部と前記第２電極用メサとの間で前記導電層が電気的に分離されるよう、前記他の絶縁膜から前記半絶縁性基板まで掘り込まれ、
   前記分離溝の側壁を構成する前記導電層の側面は、前記分離溝を構成する前記他の絶縁膜の側面より所定長だけ前記分離溝の中央に近く、前記絶縁膜は、前記他の絶縁膜から前記分離溝の中央に近い部分の前記導電層の上部及び側面を覆う、
   ことを特徴とする裏面入射型受光素子。
2. 半絶縁性基板上に、導電層を形成する工程と、
   前記導電層上に、光吸収層を含む複数の半導体層を結晶成長させる工程と、
   前記複数の半導体層のうち受光部となる部分を除く一部または全部を除去する工程と、
   前記受光部の側面を埋め込む埋込層を成長させる工程と、
   前記埋込層のうち、前記受光部の側面の少なくとも一部を埋め込む部分と、前記導電層上の前記受光部が形成される領域とは異なる領域に形成される少なくとも２つのメサ状部と、を除く部分を除去する工程と、
   前記受光部と前記２つのメサ状部の一方との間で前記導電層が電気的に分離されるよう、前記半絶縁性基板まで掘り込まれた分離溝を形成する工程と、
   少なくとも、前記受光部の上面と、前記分離溝の一部と、前記２つのメサ状部の一方の上面と、を含む領域を絶縁膜で被覆する工程と、
   前記受光部の上面を被覆する前記絶縁膜に、前記受光部の上面まで貫通する貫通孔を形成する工程と、
   前記２つのメサ状部の他方の上面の少なくとも一部に、前記導電層に導通する第１電極を形成する工程と、
   前記貫通孔と、前記分離溝の一部と、前記２つのメサ状部の一方の上面の少なくとも一部と、を含む領域に、前記絶縁膜により前記導電層から絶縁される第２電極を形成する工程と、
   前記分離溝を形成する工程の前に、少なくとも、前記受光部の側面と、前記受光部と前記２つのメサ状部の一方との間に露出する前記導電層と、を含む領域を他の絶縁膜で被覆する工程と、を含み、
   前記分離溝を形成する工程では、前記受光部と前記２つのメサ状部の一方との間で前記導電層が電気的に分離されるよう、前記他の絶縁膜から前記半絶縁性基板まで掘り込まれた分離溝を形成するとともに、前記分離溝の側壁を構成する前記導電層の側面が、前記分離溝の側壁を構成する前記他の絶縁膜の側面より所定長だけ前記分離溝の中央に近づくよう、前記他の絶縁膜から前記半絶縁性基板まで掘り込まれた分離溝を形成し、
   前記絶縁膜で被覆する工程では、前記絶縁膜が、前記他の絶縁膜から前記分離溝の中央に近い部分の前記導電層の上部及び側面を覆うように被覆し、
   前記分離溝を形成する工程は、
   前記分離溝が形成される領域を被覆する前記他の絶縁膜を除去する工程と、
   前記他の絶縁膜が除去された領域より前記所定長以上内側に開口を有するレジスト膜を形成する工程と、
   前記レジスト膜をマスクとしたウェットエッチングにより、前記半絶縁性基板まで掘り込まれた分離溝を形成する工程と、
   前記レジスト膜を除去する工程と、
   を含む、
   ことを特徴とする裏面入射型受光素子の製造方法。

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