JP5983076B2 - フォトダイオードアレイ - Google Patents
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Description
図1は、本発明の実施の形態1に係るフォトダイオードアレイを示す平面図である。図2は、図1のI−IIに沿った断面図である。図3は、図1の領域Aを拡大した平面図である。n型InP基板1の主面上に、n型InP基板1の主面に対向する平面視において直線状である複数のフォトダイオード2が互いに離間して平行に並べられている。
次に、ウェット又はドライエッチングにより垂直メサを形成した後、光吸収層4よりもバンドギャップの広い半絶縁性半導体材料を埋め込み成長してメサ部を充填し、埋め込み層12を形成する。
図6は、本発明の実施の形態2に係るフォトダイオードアレイを示す断面図である。複数のフォトダイオード2の各々の上面にメタルミラー17が設けられている。その他の構成及び製造方法は実施の形態1と同様である。
図7は、本発明の実施の形態3に係るフォトダイオードアレイを示す断面図である。n型InPバッファ層3と光吸収層4の間に、厚さ0.15μm〜0.4μmのアンドープAlInAsからなるアバランシェ増倍層18と、厚さ0.03μm〜0.06μmのp型InP電界緩和層19が設けられている。p型InP電界緩和層19の不純物濃度は0.5×1018cm−3〜1×1018cm−3である。フォトダイオード2間は、エピタキシャル成長層の表面からアバランシェ増倍層18を貫通する深さまで形成された分離溝13によって分離されている。その他の構成及び製造方法は実施の形態1と同様である。
図8は、本発明の実施の形態4に係るフォトダイオードアレイを示す断面図である。実施の形態1のn型InP基板1の代わりにFe又はRuをドープした半絶縁性InP基板20を用い、n型InPバッファ層3と光吸収層4の間にn型InPコンタクト層21を挿入している。n側電極10はn型InPコンタクト層21と接続されている。その他の構成及び製造方法は実施の形態1と同様である。このように半絶縁性InP基板20を用いることにより基板での光吸収を低減できるため、光吸収層4に入射する光量が増大し、受光感度を向上させることができる。
図9は、本発明の実施の形態5に係るフォトダイオードアレイを示す平面図である。ただし、1つのフォトダイオード2のみを抜き出して図示している。p型不純物領域7は、平面視において長方形である長方形領域7aと、長方形領域7aの2つの短辺にそれぞれ接合された2つの半円状領域7bとを有する。このように長方形領域7aに半円状領域7bを接合して角部を無くすことで、p型不純物領域7の角部での電界集中を避けることができ、均一な受光特性を得ることができる。
図10は、本発明の実施の形態6に係るフォトダイオードアレイを示す平面図である。ただし、1つのフォトダイオード2のみを抜き出して図示している。半円状のp型不純物領域7b上に半円状電極22が配置されている。この半円状電極22はp側電極8に接続されている。半円状のp型不純物領域7bの端部以外の大部分が半円状電極22で遮光され、長方形領域7aの中央部もp側電極8で遮光される。これにより、帯域や増倍率が面内で均一な2つの長方形の不純物領域を実現できる。
図13は、本発明の実施の形態7に係るフォトダイオードアレイを示す平面図である。ただし、1つのフォトダイオード2のみを抜き出して図示している。p側電極8が異なる2つの電極パッド11に接続されている。電極パッド11はアンドープInP窓層5のp型不純物領域7以外の領域上に配置されている。p側電極8と2つの電極パッド11のそれぞれの接続部がp型不純物領域7上を横切る箇所は2つだけである。このように2つの電極パッド11から電流を注入することで、面内の電界を均一にすることができ、均一な増倍特性が得られる。
図14は、本発明の実施の形態8に係るフォトダイオードアレイを示す平面図である。各フォトダイオード2の外周全てを囲むように分離溝13及びメタルミラー14を設けている。これにより、フォトダイオード2間の電気的なクロストークをさらに低減することができる。
図15は、本発明の実施の形態9に係るフォトダイオードアレイを示す平面図である。図16は、図15のIII−IVに沿った断面図である。実施の形態9は、実施の形態4において分離溝13をエッチングにより形成する際に、電極パッド11を設ける領域までエッチングを施したものである。
2 フォトダイオード
4 光吸収層
12 埋め込み層
13 分離溝
14 メタルミラー(第1のメタルミラー)
17 メタルミラー(第2のメタルミラー)
20 半絶縁性InP基板(基板)
Claims (5)
- 基板と、
前記基板の主面上に互いに離間して平行に並べられ、前記基板の主面に対向する平面視において直線状である複数のフォトダイオードと、
前記複数のフォトダイオードの間を埋め込み、断面がV字型の分離溝が設けられた埋め込み層と、
前記分離溝の斜面上に設けられ、前記基板の裏面から入射した入射光を反射して前記複数のフォトダイオードの光吸収層に導く第1のメタルミラーとを備え、
前記埋め込み層のバンドギャップは前記光吸収層のバンドギャップよりも広いことを特徴とするフォトダイオードアレイ。 - 前記埋め込み層は半絶縁性半導体であることを特徴とする請求項1に記載のフォトダイオードアレイ。
- 前記複数のフォトダイオードの各々の上面に設けられ、前記入射光を反射して前記光吸収層に導く第2のメタルミラーを更に備えることを特徴とする請求項1又は2に記載のフォトダイオードアレイ。
- 前記複数のフォトダイオードは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1〜3の何れか1項に記載のフォトダイオードアレイ。
- 前記基板は半絶縁性基板であることを特徴とする請求項1〜4の何れか1項に記載のフォトダイオードアレイ。
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