JPH05226687A - 受光素子及びその製造方法 - Google Patents

受光素子及びその製造方法

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JPH05226687A
JPH05226687A JP4031035A JP3103592A JPH05226687A JP H05226687 A JPH05226687 A JP H05226687A JP 4031035 A JP4031035 A JP 4031035A JP 3103592 A JP3103592 A JP 3103592A JP H05226687 A JPH05226687 A JP H05226687A
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JP
Japan
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semiconductor layer
mesa
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JP4031035A
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English (en)
Inventor
Hiroshi Yano
浩 矢野
Goro Sasaki
吾朗 佐々木
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Sumitomo Electric Industries Ltd
Original Assignee
Sumitomo Electric Industries Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、暗電流の発生を防止し、アライメ
ント不良の際においても周波数帯域等の特性に劣化が生
じない受光素子及びその製造方法を提供することを目的
とする。 【構成】 InP基板(1)上にn−InP層(2)、
i−GaInAs層(3)、p−GaInAs層(4)
が積層されてpin−PDが構成されている。それぞれ
の層はメサ型に形成され、p−GaInAs層(4)の
メサ径がi−GaInAs層(3)よりも小さく形成さ
れて段差部分を有している。この段差部分におけるi−
GaInAs層(3)の上面は、金属膜(9)によって
被覆されている。上述の構造によれば、p−GaInA
s層(4)より伸びる空乏層は、i−GaInAs層
(3)の内部にのみとどまり、暗電流が低減する。さら
に、アライメント不良等によりファイバからの入射光が
p−GaInAs層(4)の外部に外れることがあって
も、金属膜(9)によりその光が反射される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、光ファイバ通信等に用
いる受光素子、特にpin型受光素子(pin−PD)
とその製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】一般に、光電子集積回路に搭載されてい
るpin−PD(pin-photodiode)としては、集積の容
易さ、素子間の絶縁の容易さの点から、主としてメサ型
のpin−PDが用いられている。この技術について
は、例えば “Electronics Letters, Vol.26, No.5, p.305” に詳細に記載されている。このpin−PDの構造とし
ては、例えば半絶縁性のInPのような半導体基板上に
n層、i層、及びp層を順次積層した後、メサ加工を施
して表面を絶縁膜で保護したものがある。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】従来のメサ形pin−
PDにおいては、逆バイアスを印加することによって生
じる空乏層が、半導体層の表面に露出してしまう。即ち
空乏層は、メサ型に形成されている半導体層の側面とそ
の表面を保護する保護膜との界面まで達してしまうの
で、発生する暗電流が大きいという問題があった。
【0004】本発明は、上記問題点を解決した受光素子
とその製造方法を提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明は、半導体基板上
に第1導電型の不純物がドープされた第1導電型半導体
層、高抵抗半導体層、第2導電型の不純物がドープされ
た第2導電型半導体層が順次積層されてメサ型に形成さ
れている受光素子において、第2導電型半導体層のメサ
径は高抵抗半導体層のメサ径よりも小さく形成されて段
差部分が設けられており、その段差部分における高抵抗
半導体層の少なくとも上面は、非透光性材料で被覆され
ていることを特徴とする。
【0006】一方、半導体基板上に第1導電型の不純物
がドープされた第1導電型半導体層、高抵抗半導体層、
第2導電型の不純物がドープされた第2導電型半導体層
を順次積層してメサ型に形成し、所定の位置に第1導電
側電極及び第2導電側電極を形成する受光素子の製造方
法において、第2導電型半導体層のメサ径を高抵抗半導
体層のメサ径より小さく形成して段差部分を設ける工程
と、第1導電側電極及び第2導電側電極のそれぞれを含
む所定の位置に引き出し配線を形成すると同時に、前述
の工程により設けられた段差部分における高抵抗半導体
層の少なくとも上面を、非透光性材料で被覆する工程と
を備えることを特徴とする。
【0007】
【作用】本発明の受光素子によれば、第2導電型半導体
層のメサ径は高抵抗半導体層のメサ径よりも小さく形成
されて段差部分が設けられている。このため、第2導電
型半導体層より伸びる空乏層は、高抵抗半導体層の内部
にのみとどまって存在し、メサ型に形成されている高抵
抗半導体層の側面とその表面の保護膜との界面までは達
しない。したがって、暗電流の発生が低減する。
【0008】さらに、前述の段差部分での高抵抗半導体
層の少なくとも上面は、金属等の非透光性材料からなる
膜により被覆されている。このため、アライメント不良
等でファイバからの光が第2導電型半導体層の外部に照
射されても、その光は非透光性材料に遮られて高抵抗半
導体層内に到達せず、不要なキャリアが発生することは
ない。したがって、受光素子の帯域の劣化を防止するこ
とができる。
【0009】一方、本発明の受光素子の製造方法によれ
ば、高抵抗半導体層を被覆する前述の非透光性材料から
なる膜の形成を、引出し配線の形成と同時に行う。した
がって工程数を大幅に増やすことなく、特性の安定した
受光素子を製造することができる。
【0010】
【実施例】以下、本発明の実施例について、図を用いて
説明する。
【0011】図1は、本発明の一実施例の構造を示す断
面模式図である。半絶縁性InP基板1上には、第1導
電型半導体層であるn−InP層2、高抵抗半導体層で
あるi−GaInAs層3、第2導電型半導体層である
p−GaInAs層4が順次積層されてpin−PDを
構成している。これら各層はメサ型に形成され、しかも
p−GaInAs層4のメサ径がi−GaInAs層3
のメサ径よりも小さく形成されて段差部分が設けられて
いる。これら半導体層の表面は、その所定部分にn−オ
ーミック電極5及びp−オーミック電極6を有し、他は
SiN保護膜7で覆われている。さらに、メサ径の差に
よる段差部分のi−GaInAs層3の上面は、金属膜
9によって被覆されている。なお、同図において符号8
は引出し配線(パッド配線)を示す。
【0012】上述の構造によれば、p−GaInAs層
4のメサ径がi−GaInAs層3のメサ径より小さく
形成されている。このため、p−GaInAs層4より
伸びる空乏層は、i−GaInAs層3の内部にのみと
どまり、メサ型に形成されたi−GaInAs層3の側
面とSiN保護膜7との界面までは達しない。そのため
暗電流が低減する。ここで、上記p−GaInAs層4
とi−GaInAs層3のメサ径の差を15μm程度と
することにより、暗電流の低減を一層効果的に図ること
ができる。
【0013】さらに、メサ径に差を設けることにより生
じる段差部分のi−GaInAs層3の上面は金属膜9
により被覆されている。このため、図2に示すようにア
ライメント不良等によりファイバからの入射光がp−G
aInAs層4の外部に外れることがあっても、金属膜
9によりその光が反射されてi−GaInAs層3に入
射しないので、i−GaInAs層3内において不要な
キャリアの発生を防止することができる。図3は、アラ
イメント時におけるファイバと受光素子との位置がずれ
た場合の周波数特性を示す図である。同図に示すよう
に、上記の構造を有するpin−PDを用いれば、アラ
イメント不良時においてもその周波数特性の劣化を防止
できることが明らかである。
【0014】図4及び図5は、本発明に係る受光素子の
製造方法を示す図である。まず、OMVPE法(有機金
属気相成長法)を用い、半絶縁性InP基板1上にn−
InP層2、i−GaInAs層3、p−GaInAs
層4を順次積層する(図4(a)図示)。続いて、これ
ら積層された各層を通常のウェットエッチング法を用い
てメサ型に形成する(同図(b)図示)。このとき、p
−GaInAs層4及びi−GaInAs層3について
はリン酸(H3 PO4 )系のエッチング液を用い、n−
InP層2については塩酸(HCl)系のエッチング液
を用いてメサ型に形成する(同図(c)図示)。この結
果、p−GaInAs層4のメサ径をi−GaInAs
層3のメサ径よりも小さく形成することができ、段差部
分が設けられる。
【0015】次にプラズマCVD法を用い、メサ型に形
成された各層の表面にSiNを堆積し、保護膜7を形成
する(同図(d)図示)。さらに、RIE法によるドラ
イエッチングを行って所定の場所に電極形成用の開口を
形成し、n−オーミック電極5、p−オーミック電極6
を形成する(図5(a)図示)。その後、パッド配線8
を形成するが、その際同時に、メサ型の形成により生じ
た段差部分のi−GaInAs層3の上面に、パッド配
線8と同じ材料で金属膜9を形成し(同図(b)図
示)、受光素子を完成する。
【0016】上述の方法によれば、工程数を大幅に増や
すことなく暗電流を低減させ、しかもアライメント不良
時にあってもpin−PDの帯域が劣化しない受光素子
を製造することが可能である。
【0017】なお、本発明において、受光素子に用いら
れる材料は上述の実施例で用いた材料に限る必要はな
く、例えば金属膜9の材料はパッド配線8の材料と同じ
であれば良い。また、金属膜9の被覆範囲はi−GaI
nAs層3の上面に限らず、側面に及んでも上記実施例
同様の効果を得ることができる。
【0018】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、暗
電流を著しく低減することができるので、pin−PD
の特性が向上する。さらに、このpin−PDを集積化
した光電子集積回路においては、暗電流の低減により受
信感度が向上するという効果が得られる。
【0019】一方、ファイバとpin−PDとのアライ
メント不良により、受光領域を有する第2導電型半導体
層から成るメサ型の外部に光が入射した場合でも、非透
光性材料からなる膜の存在によりその光の入射が遮ら
れ、pin−PDの帯域は劣化することなく安定させる
ことができる。
【0020】以上のことから、工程数を大幅に増やすこ
となく周波数特性の向上した受光素子を得ることがで
き、さらには受信感度の優れた光電子集積回路等を得る
ことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例に係る受光素子の構造を示す断
面図である。
【図2】アライメント不良の場合の受光状態を示す図で
ある。
【図3】アライメント不良の場合の周波数特性を示す図
である。
【図4】本発明の実施例に係る受光素子の製造工程を示
す図である。
【図5】本発明の実施例に係る受光素子の製造工程を示
す図である。
【符号の説明】
1…InP基板、2…n−InP層、3…i−GaIn
As層、4…p−GaInAs層、5…n−オーミック
電極、6…p−オーミック電極、7…SiN絶縁膜、8
…パッド配線、9…金属膜。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体基板上に、第1導電型の不純物が
    ドープされた第1導電型半導体層、高抵抗半導体層、第
    2導電型の不純物がドープされた第2導電型半導体層が
    順次積層されてメサ型に形成されている受光素子におい
    て、 前記第2導電型半導体層のメサ径は前記高抵抗層のメサ
    径よりも小さく形成されて段差部分が設けられており、 前記段差部分における前記高抵抗層の少なくとも上面
    は、非透光性材料で被覆されていることを特徴とする受
    光素子。
  2. 【請求項2】 半導体基板上に第1導電型の不純物がド
    ープされた第1導電型半導体層、高抵抗半導体層、第2
    導電型の不純物がドープされた第2導電型半導体層を順
    次積層してメサ型に形成し、所定の位置に第1導電側電
    極及び第2導電側電極を形成する受光素子の製造方法に
    おいて、 前記第2導電型半導体層のメサ径を前記高抵抗半導体層
    のメサ径より小さく形成して段差部分を設ける工程と、 前記第1導電側電極及び第2導電側電極のそれぞれを含
    む所定の位置に引き出し配線を形成すると同時に、前記
    工程により設けられた段差部分における前記高抵抗層の
    少なくとも上面を、非透光性材料で被覆する工程とを備
    えることを特徴とする受光素子の製造方法。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0614233A2 (en) * 1993-03-04 1994-09-07 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Pin-type light receiving device, manufacture of the pin-type light receiving device and optoelectronic integrated circuit
KR100450258B1 (ko) * 1998-12-26 2004-12-30 국방과학연구소 핀 다이오드의 구조 및 그 제조방법
JP2013201209A (ja) * 2012-03-23 2013-10-03 Asahi Kasei Electronics Co Ltd 赤外線センサ

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