JPH06260673A - Semiconductor photodetector and manufacture thereof - Google Patents

Semiconductor photodetector and manufacture thereof

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JPH06260673A
JPH06260673A JP5043125A JP4312593A JPH06260673A JP H06260673 A JPH06260673 A JP H06260673A JP 5043125 A JP5043125 A JP 5043125A JP 4312593 A JP4312593 A JP 4312593A JP H06260673 A JPH06260673 A JP H06260673A
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JP
Japan
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layer
light
light absorption
semiconductor
receiving element
Prior art date
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Pending
Application number
JP5043125A
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Japanese (ja)
Inventor
Shinji Senba
真司 船場
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Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
Priority to JP5043125A priority Critical patent/JPH06260673A/en
Publication of JPH06260673A publication Critical patent/JPH06260673A/en
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Abstract

PURPOSE:To eliminate a malfunction of a semiconductor photodetector due to reflection of a background light. CONSTITUTION:An InGaAs light absorption layer 2c is formed in a small region of several mum in size, disposed entirely on an n'' type InP substrate 1, buried between the small regions 2c, an InP crystalline layer 3c having a wide forbidden band width is grown thereon until it becomes a predetermined thickness, and a p-type region 7 is so farmed by diffusing as to reach part of the layer 2c in the layer 3c of a photoreceiving region. Thus, carrier generated by a background light absorbed by the region 2c cannot move externally by the region 2c, but extincts by itself. As a result, deterioration of detected frequency characteristics due to the background light can be eliminated.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は光通信に用いられる半
導体受光素子及びその製造方法に関し、特に周波数応答
劣化の原因になる背景光を防止することのできるものに
関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor light receiving element used for optical communication and a method of manufacturing the same, and more particularly to a semiconductor light receiving element capable of preventing background light which causes deterioration of frequency response.

【0002】[0002]

【従来の技術】図6は従来の半導体受光素子の一例の構
造を示す。図において、1はn+ −InP基板、2aは
該n+ −InP基板1上に形成された、厚さ約2μmの
- −InGaAs光吸収層、3aは該n- −InGa
As光吸収層2a上に形成された、厚さ約1μm以上の
- −InP窓層である。4は該n- −InP窓層3a
上に形成された、厚さ約4000オングストロームのS
iN絶縁膜、7は上記n- −InP窓層3a中に、上記
- −InGaAs光吸収層2aに及んで形成されたZ
n不純物拡散によるP+ 領域、5は該P+ 領域7に接続
して設けられた、厚さ約3000オングストロームのA
uからなるカソード電極、6は上記n+ −InP基板1
に接続して設けられた、厚さ約3000オングストロー
ムのAuからなるアノード電極、8は本装置の受光領域
以外の領域に背景光を阻止するために設けられた金属マ
スクである。
2. Description of the Related Art FIG. 6 shows a structure of an example of a conventional semiconductor light receiving element. In the figure, 1 is an n + -InP substrate, 2a is an n -InGaAs light absorption layer having a thickness of about 2 μm formed on the n + -InP substrate 1, and 3a is the n -InGa.
It is an n -InP window layer having a thickness of about 1 μm or more formed on the As light absorption layer 2a. 4 is the n -- InP window layer 3a
Approximately 4000 angstroms of S formed on top
The iN insulating film 7 is a Z formed in the n -InP window layer 3a so as to extend to the n -InGaAs light absorption layer 2a.
P + regions 5 by n-impurity diffusion are connected to the P + regions 7 and are provided with an A-thickness of about 3000 Å.
u is a cathode electrode, 6 is the n + -InP substrate 1
An anode electrode made of Au and having a thickness of about 3000 angstroms, which is connected to, is a metal mask 8 provided in a region other than the light receiving region of the present device for blocking background light.

【0003】図7は従来の半導体受光素子の他の例の構
造を示し、図において、2bは上記従来例1のn- −I
nGaAs光吸収層2aに相当するn- −InGaAs
光吸収層であるが、これは受光領域相当部のみに設けら
れている。3bは上記従来例1のn- −InP窓層3a
に相当するn- −InP窓層であるが、これは上記n-
−InGaAs光吸収層2bを埋め込む埋め込み層とし
て設けられている。また、本従来例2では、従来例1の
金属マスク8は設けられていない。
FIG. 7 shows the structure of another example of the conventional semiconductor light receiving element. In FIG. 7, 2b is n -- I of the above-mentioned conventional example 1.
n -- InGaAs corresponding to the nGaAs light absorption layer 2a
The light absorption layer is provided only in a portion corresponding to the light receiving area. 3b is the n -InP window layer 3a of the above-mentioned conventional example 1.
Corresponding to the n -InP window layer, which is the above n − −
-It is provided as a buried layer for burying the InGaAs light absorption layer 2b. Further, in Conventional Example 2, the metal mask 8 of Conventional Example 1 is not provided.

【0004】次に図6の従来例1の半導体受光素子の作
製手順について説明する。まず、InP基板1上に気相
エピタキシャル成長(VPE,Vapor Phase Epitaxy )
法等により、n- −InGaAs層2a,n- −InP
層3aを連続に成長し、これらの層中に、図示される,
後に形成されるSiN絶縁膜4よりその開口が若干大き
い絶縁膜(図示せず)を形成し、これをマスクとして選
択的にZn拡散を行なうことにより、P+ 拡散領域7を
形成する。つづいてSiN絶縁膜4、カソード電極5、
金属マスク8、アノード電極6を、プラズマCVDや、
真空蒸着装置を用いて形成する。
Next, a procedure for manufacturing the semiconductor light receiving element of the first conventional example shown in FIG. 6 will be described. First, vapor phase epitaxy on the InP substrate 1
By law or the like, n - -InGaAs layer 2a, n - -InP
Layers 3a are grown in succession and are shown in these layers,
An insulating film (not shown) having an opening slightly larger than that of the SiN insulating film 4 to be formed later is formed, and Zn diffusion is selectively performed using this as a mask to form the P + diffusion region 7. Next, SiN insulating film 4, cathode electrode 5,
The metal mask 8 and the anode electrode 6 are formed by plasma CVD,
It is formed using a vacuum vapor deposition device.

【0005】次に図7の従来例2の半導体受光素子の作
製手順について説明する。まず、InP基板1上に、V
PE成長法等によりn- −InGaAs層(図6の2a
と同じ)を一様の厚みで形成し、後工程で拡散を行なう
領域に相当するn- −InGaAs層2bを残し、他を
エッチングし除去する。その後、液相エピタキシャル
(LPE)成長法によりn- −InP層3bを、n-
InGaAs層2bを埋め込むように成長する。ただ
し、LPE法にてInGaAs上にInPを成長すると
InGaAsがInPにより溶かされてしまうメルトバ
ックが発生するため、光吸収層となる結晶層であるIn
GaAsとInPの間には、これらの中間の組成をもつ
InGaAsPを通常はさむようにする。以下の電極形
成等の工程は図6と同じである。ただし、本従来例2に
おいては、金属マスク8は形成しない。
Next, a procedure for manufacturing the semiconductor light receiving element of the second conventional example shown in FIG. 7 will be described. First, on the InP substrate 1, V
An n -- InGaAs layer (2a in FIG.
Are formed with a uniform thickness, and the n -- InGaAs layer 2b corresponding to the region to be diffused in the subsequent step is left, and the others are removed by etching. Thereafter, n by a liquid phase epitaxial (LPE) growth method - the -InP layer 3b, n - -
The growth is performed so as to fill the InGaAs layer 2b. However, when InP is grown on InGaAs by the LPE method, InGaAs is melted by InP, and meltback occurs.
InGaAsP having a composition intermediate between these is usually sandwiched between GaAs and InP. The subsequent steps such as electrode formation are the same as those in FIG. However, in Conventional Example 2, the metal mask 8 is not formed.

【0006】次に従来例1,2の半導体受光素子の動作
について説明する。ここで、従来例1と2の基本的動作
は同じである。まず、カソード電極5とアノード電極6
との間にアノード側に正となる電圧、即ち、P+ 拡散領
域7とn+ −InP基板1間のpn接合に対し逆バイア
スとなる電圧を印加した状態で、P+ 拡散領域7上部よ
り波長1.0〜1.6μm の光が入射すると、該光はそ
れぞれn- −InP層3a,3b(P+ 拡散領域7)を
透過し、n- −InGaAs層2a,2b中でキャリア
対を発生し、該n−InGaAs層中の電界に従い、ホ
ールと電子が分離し、光電圧を発生させる。これによ
り、カソード電極5、アノード電極6間の出力回路に、
光信号に応答した光電流が流れることとなる。このよう
な従来例1,2の半導体受光素子は、通常、半導体レー
ザ装置のモニタ光を検出し、これに応じて該半導体レー
ザ装置の光出力を制御するのに用いられる。
Next, the operation of the semiconductor light receiving elements of the conventional examples 1 and 2 will be described. Here, the basic operations of the conventional examples 1 and 2 are the same. First, the cathode electrode 5 and the anode electrode 6
A positive voltage on the anode side, that is, a reverse bias voltage to the pn junction between the P + diffusion region 7 and the n + -InP substrate 1, is applied from the upper portion of the P + diffusion region 7. When light with a wavelength of 1.0 to 1.6 μm is incident, the light passes through the n -InP layers 3a and 3b (P + diffusion region 7), respectively, and forms a carrier pair in the n -InGaAs layers 2a and 2b. The holes are separated from the electrons according to the electric field in the n-InGaAs layer to generate a photovoltage. Thereby, in the output circuit between the cathode electrode 5 and the anode electrode 6,
Photocurrent in response to the optical signal will flow. Such semiconductor light receiving elements of Conventional Examples 1 and 2 are usually used to detect the monitor light of the semiconductor laser device and control the optical output of the semiconductor laser device accordingly.

【0007】次にこれら従来例の素子における背景光の
防止方法について説明する。背景光による周波数特性の
劣化は、P+ 拡散領域7以外の光吸収層2a,2bで光
が吸収され、発生したキャリアが拡散により遅れてP+
領域7に達成することにより起こるものである。そこで
図6の従来例1では、P+ 領域7以外の表面に金属マス
ク8を形成し、該金属マスク8により背景光を反射させ
ることにより、また図7の従来例2では、P+ 領域7以
外の光吸収層2bを除去してn- −InP層3bを光吸
収層2bを埋め込むように形成し、背景光を透過させる
ことにより、その光検出感度の周波数特性の劣化を防止
するようにしている。
Next, a method of preventing background light in these conventional devices will be described. The deterioration of the frequency characteristic due to the background light is caused by the light absorption in the light absorption layers 2a and 2b other than the P + diffusion region 7, and the generated carriers are delayed by diffusion to delay P +.
It is caused by reaching the area 7. Therefore, in the conventional example 1 of FIG. 6, the metal mask 8 is formed on the surface other than the P + region 7, by reflecting the background light by the metal mask 8, also in the conventional example 2 of FIG. 7, the P + region 7 The light absorption layer 2b other than the above is removed to form the n -InP layer 3b so as to embed the light absorption layer 2b, and the background light is transmitted therethrough to prevent the deterioration of the frequency characteristic of the light detection sensitivity. ing.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】従来の半導体受光素子
は以上のように構成されているので、従来例1において
は背景光は金属マスク8で反射されて戻り光となり、こ
の背景光が上述の半導体レーザ装置のモニタ光出力部に
戻っていくと、該レーザ装置の動作に影響を与え、その
レーザ出力光にも悪影響を与えることとなるという問題
があった。
Since the conventional semiconductor light receiving element is constructed as described above, in the prior art example 1, the background light is reflected by the metal mask 8 to become the return light, and this background light is the above-mentioned light. When returning to the monitor light output section of the semiconductor laser device, there is a problem that the operation of the laser device is affected and the laser output light is also adversely affected.

【0009】また、従来例2においては背景光は基板1
中を透過し、アノード電極6で反射され、これが、該受
光素子の光検出周波数特性の劣化を生ずるおそれがあ
り、またその製造において、InGaAs光吸収層2b
とP+ 拡散領域7との位置合わせが困難であるという問
題があった。
In the second conventional example, the background light is the substrate 1
The light may pass through the inside and be reflected by the anode electrode 6, which may cause deterioration of the photodetection frequency characteristic of the light receiving element.
However, there is a problem that it is difficult to align the position with the P + diffusion region 7.

【0010】この発明は上記のような問題点を解消する
ためになされたもので、光を反射する金属マスクを用い
ずに、背景光は全て吸収し、発生するキャリアを不動化
することにより、受光素子の光検出周波数特性の劣化を
生じないようにし、かつ拡散領域の位置合わせの困難さ
を解消することのできる半導体受光素子、及びその製造
方法を提供することを目的としている。
The present invention has been made in order to solve the above-mentioned problems, and by absorbing all background light and immobilizing generated carriers without using a metal mask for reflecting light, It is an object of the present invention to provide a semiconductor light receiving element capable of preventing the deterioration of the light detection frequency characteristic of the light receiving element and eliminating the difficulty of aligning the diffusion region, and a manufacturing method thereof.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】この発明に係る半導体受
光素子は、数μm 角サイズの小面積の光吸収層となる結
晶層を、半導体基板の主面上全面に敷きつめ、かつ各光
吸収層間の間隙領域を埋め込むよう、かつその上に一定
の厚みとなるまで、該光吸収層よりも禁制帯幅の広い結
晶層を埋め込み形成したものである。
A semiconductor light-receiving element according to the present invention has a crystal layer serving as a light-absorbing layer having a small area of several μm square and spread over the entire main surface of a semiconductor substrate. In order to bury the gap region and to have a certain thickness, a crystal layer having a wider forbidden band than the light absorption layer is buried and formed thereon.

【0012】またこの発明は、上記複数の小面積の光吸
収層を、上記半導体基板上の全面に形成したものであ
る。
Further, according to the present invention, the plurality of small area light absorption layers are formed on the entire surface of the semiconductor substrate.

【0013】またこの発明は、上記半導体基板をn形I
nP基板,上記複数の光吸収層をn形InGaAs層,
上記埋め込み層をn形InP層とし、該複数の光吸収層
及び上記埋め込み層の上部に、p形拡散領域を形成した
ものである。
Further, according to the present invention, the semiconductor substrate is an n-type I-type.
nP substrate, the plurality of light absorption layers are n-type InGaAs layers,
The buried layer is an n-type InP layer, and a p-type diffusion region is formed on the plurality of light absorption layers and the buried layer.

【0014】この発明に係る半導体受光素子の製造方法
は、半導体基板の主面上に、光吸収層となる結晶層を一
様の厚みで形成する工程と、該光吸収層となる結晶層
を、格子状のマスクパターンを用いてエッチングするこ
とにより、複数の小面積の光吸収層に分割形成する工程
と、液相エピタキシャル法により、上記複数の小領域の
光吸収層間の間隙領域を埋め込むよう、かつ上記光吸収
層上に一定の厚さとなるまで、上記光吸収層よりも禁制
帯幅の広い結晶層を埋め込み成長する工程と、上記埋め
込み成長した禁制帯幅の広い結晶層中に、その下の光吸
収層の一部に達するよう、これらとpn接合を形成する
拡散領域を形成する工程とを含むものである。
A method of manufacturing a semiconductor light receiving element according to the present invention comprises a step of forming a crystal layer to be a light absorption layer with a uniform thickness on a main surface of a semiconductor substrate, and a crystal layer to be the light absorption layer. , A step of dividing and forming into a plurality of light absorption layers having a small area by etching using a lattice-shaped mask pattern, and filling a gap area between the light absorption layers of the plurality of small areas by a liquid phase epitaxial method. And a step of burying and growing a crystal layer having a wider forbidden band than that of the light absorbing layer until a constant thickness is formed on the light absorbing layer, The step of forming a diffusion region forming a pn junction with them so as to reach a part of the lower light absorption layer is included.

【0015】[0015]

【作用】この発明における半導体受光素子では、複数の
小領域の光吸収層がウェハ上にまんべんなく存在し、こ
れらが禁制帯幅の広い結晶からなる障壁層で区切られて
いるため、拡散領域以外の光吸収層領域で吸収された背
景光による発生キャリアは、該小領域より外へ動くこと
ができず、自然消滅する。従って、従来例1における、
背景光が金属マスクで反射されて戻り光となり、半導体
レーザ装置の動作、ひいては、そのレーザ出力光にも悪
影響を与えるという問題や、従来例2における、背景光
が基板中を透過し、アノード電極で反射されて、該受光
素子の光検出周波数特性の劣化を生ずる、あるいはその
製造において、InGaAs光吸収層とP+ 拡散領域と
の位置合わせが困難であるという問題を解消できる。
In the semiconductor light receiving element according to the present invention, since the light absorption layers in the plurality of small areas are evenly present on the wafer and these are separated by the barrier layer made of a crystal having a wide forbidden band width, the light absorption layers other than the diffusion area are formed. Carriers generated by the background light absorbed in the light absorption layer region cannot move outside the small region and spontaneously disappear. Therefore, in Conventional Example 1,
The background light is reflected by the metal mask and becomes return light, which adversely affects the operation of the semiconductor laser device and, by extension, the laser output light, and the background light in Conventional Example 2 is transmitted through the substrate and the anode electrode. It is possible to solve the problem that the photodetection frequency characteristic of the light receiving element is deteriorated due to the reflection by the laser beam, or the alignment of the InGaAs light absorption layer and the P + diffusion region is difficult in the production thereof.

【0016】[0016]

【実施例】以下この発明の実施例を図について説明す
る。 実施例1.図1は本発明の第1の実施例による半導体受
光素子の構造を示し、図中、図6,図7と同一符号は同
一の構成部分を示す。図1において、2cは数μm(2
〜3μm)角サイズの小面積の領域に区切られたn-
InGaAs光吸収層であり、その高さは約2μmであ
る。3cはこれらの小領域のn- −InGaAs光吸収
層2c間の間隙領域を埋め込むように、かつこれにつづ
いてその上層に約1μm以上の厚みに形成された,該光
吸収層のInGaAsより禁制帯幅の大きいInPから
なる,n- −InP層である。7はこのn- −InP層
3cの上表面から上記小領域のn- −InGaAs光吸
収層2cに及ぶように形成されたP+拡散領域であり、
その直径は約20〜30μmに形成されている。図2
は、上記小領域のInGaAs光吸収層2cと、これら
間の間隙領域に形成されたn- −InP層3cと、P+
拡散領域7との上面図を示している。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. Example 1. FIG. 1 shows the structure of a semiconductor light receiving element according to the first embodiment of the present invention. In the figure, the same symbols as those in FIGS. 6 and 7 indicate the same components. In FIG. 1, 2c is several μm (2
~3Myuemu) separated in the region of the small area of square size n - -
The InGaAs light absorption layer has a height of about 2 μm. 3c is formed so as to fill the gap region between the n -InGaAs light absorption layers 2c in these small regions, and is formed on the upper layer thereof with a thickness of about 1 μm or more. It is an n -- InP layer made of InP having a large band width. Reference numeral 7 denotes a P + diffusion region formed so as to extend from the upper surface of the n -InP layer 3c to the n -InGaAs light absorption layer 2c in the small region,
The diameter is formed to about 20 to 30 μm. Figure 2
Is the InGaAs light absorption layer 2c in the small region, the n -- InP layer 3c formed in the gap region between them, and P +
A top view of the diffusion region 7 is shown.

【0017】次に本実施例1の半導体受光素子の製造方
法を図3を用いて説明する。まず、半導体基板であるn
+ −InP基板1の主面上に、VPE成長法等により光
吸収層となるn- −InGaAs層2を一様の厚みで形
成する(図3(a) )。
Next, a method of manufacturing the semiconductor light receiving element of the first embodiment will be described with reference to FIG. First, the semiconductor substrate n
On the main surface of the + -InP substrate 1, an n -InGaAs layer 2 serving as a light absorption layer is formed with a uniform thickness by the VPE growth method or the like (FIG. 3 (a)).

【0018】次に、このようにしたウェハの全面を、図
2に示す様な格子状のパターンを用いてエッチングする
ことにより、複数の小領域のInGaAs光吸収層2c
を形成する(図3(b) )。
Next, the entire surface of the wafer thus formed is etched by using a grid pattern as shown in FIG. 2 to form a plurality of small regions of the InGaAs light absorption layer 2c.
Are formed (FIG. 3 (b)).

【0019】その後、LPE法にてInP層3cを、上
記小領域InGaAs層2c間の間隙を埋め込むよう
に、かつこれにつづいて該小領域InGaAs層2c上
に所定の厚さになるまで成長する(図3(c) )。以後の
+ 拡散領域7の形成(図3(d) )、及び電極等の形成
工程は、従来方法と同じである。
After that, the InP layer 3c is grown by the LPE method so as to fill the gap between the small region InGaAs layers 2c and subsequently to have a predetermined thickness on the small region InGaAs layer 2c. (Fig. 3 (c)). The subsequent steps of forming the P + diffusion region 7 (FIG. 3 (d)) and forming the electrodes are the same as those in the conventional method.

【0020】本実施例の基本的動作は、従来例のそれと
同様であるが、本実施例では小領域のInGaAs光吸
収層2cがウェハ上にまんべんなく存在し、これらがこ
れより禁制帯幅の広いInPからなる障壁層3cで区切
られているため、P+ 拡散領域7以外の光吸収小領域2
cで吸収された背景光による発生キャリアは、該小領域
2cより外へは動くことができず、自然消滅することと
なる。したがって、金属マスクを用いていない本実施例
1では、従来例1における,背景光が金属マスク8で反
射されて戻り光となり、これがモニタ出力光に、ひいて
はレーザ出力光に悪影響を与えるという問題を解消でき
る。また、従来例2における,背景光が基板1中を透過
しアノード電極6で反射されてやはり検出され、検出周
波数特性の劣化の原因となる,という問題、さらには埋
め込まれたInGaAs層2bと拡散領域7との位置を
合わせるにおいて困難さがある,という問題を解消する
ことができる。従って、半導体受光素子における背景光
の防止を簡易な製造方法にて行うことができ、背景光に
よる周波数特性の劣化のない半導体受光素子を得られる
効果がある。
The basic operation of this embodiment is similar to that of the conventional example, but in this embodiment, the InGaAs light absorption layer 2c in a small region is evenly present on the wafer, and these have a wider forbidden band. The light absorption small region 2 other than the P + diffusion region 7 is separated by the barrier layer 3c made of InP.
The carriers generated by the background light absorbed by c cannot move to the outside of the small region 2c and will spontaneously disappear. Therefore, in Example 1 in which the metal mask is not used, the background light in the conventional example 1 is reflected by the metal mask 8 and becomes return light, which adversely affects the monitor output light and eventually the laser output light. It can be resolved. Further, in the conventional example 2, the background light is transmitted through the substrate 1 and reflected by the anode electrode 6 and is also detected, which causes deterioration of the detection frequency characteristic. Further, the background light is diffused with the embedded InGaAs layer 2b. It is possible to solve the problem that it is difficult to align the position with the region 7. Therefore, it is possible to prevent the background light in the semiconductor light receiving element by a simple manufacturing method, and it is possible to obtain the semiconductor light receiving element in which the frequency characteristics are not deteriorated by the background light.

【0021】実施例2.図4(a) 〜(d) は本発明の第2
の実施例による半導体受光素子の製造方法を示す図であ
る。上記実施例1の製造方法では、n+ −InP基板1
の主面上に光吸収層となるn- −InGaAs層2を一
様の厚みで形成(図3(a) )した後、これを図2に示す
様な格子状のパターンを用いてエッチングして複数の小
領域の光吸収層2cを形成(図3(b) )し、その後、上
記InGaAs小領域2c間の間隙を埋め込むようにI
nP層3cを成長(図3(c) )するようにしたが、本実
施例2では、光吸収層となるInGaAs層2を一様の
厚みで形成した後、後で該InGaAs間を埋め込み成
長するInPによりメルトバックされない結晶であるI
nGaAsP層9を、0.1〜0.3μmの厚みに薄く
形成し(図4(a) )、その後、上記格子状のパターンを
用いたエッチングを行って小領域の光吸収層2cを形成
し(図4(b) )、その後、図4(c) に示すように、上記
InGaAs小領域2c間の間隙を、InP結晶3cに
より埋め込み成長し、以後、同様にP+ 拡散領域7の形
成(図4(d) )を行って半導体受光素子を形成するよう
にしたものである。
Example 2. 4 (a) to 4 (d) show the second embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a diagram showing a method for manufacturing a semiconductor light receiving element according to the example of FIG. According to the manufacturing method of the first embodiment, the n + -InP substrate 1
After forming the n -InGaAs layer 2 to be the light absorption layer with a uniform thickness on the main surface of the substrate (FIG. 3 (a)), this was etched using a grid pattern as shown in FIG. To form a plurality of small regions of the light absorption layer 2c (FIG. 3 (b)), and then to fill the gap between the InGaAs small regions 2c.
Although the nP layer 3c is grown (FIG. 3C), in the second embodiment, after the InGaAs layer 2 serving as the light absorption layer is formed to have a uniform thickness, the InGaAs layer is embedded and grown later. I that is a crystal that is not melted back by InP
The nGaAsP layer 9 is thinly formed to a thickness of 0.1 to 0.3 μm (FIG. 4 (a)), and thereafter, etching is performed using the above-mentioned lattice pattern to form the light absorption layer 2c in a small area. (FIG. 4 (b)), and thereafter, as shown in FIG. 4 (c), a gap between the InGaAs small regions 2c is buried and grown by an InP crystal 3c, and thereafter, a P + diffusion region 7 is similarly formed ( FIG. 4D) is performed to form a semiconductor light receiving element.

【0022】このようにした本実施例2では、InPに
よりメルトバックされない結晶であるInGaAsP層
9により、上記InGaAs光吸収層2cの上表面が、
該InGaAs小領域2c間の間隙領域を埋め込み成長
するInP層3cにより、メルトバックされてしまうの
を防止することができる。
In the second embodiment as described above, the upper surface of the InGaAs light absorption layer 2c is formed by the InGaAsP layer 9 which is a crystal that is not melted back by InP.
Meltback can be prevented by the InP layer 3c that fills and grows the gap region between the InGaAs small regions 2c.

【0023】実施例3.図5(a) 〜(d) は本発明の第3
の実施例による半導体受光素子の製造方法を示す図であ
る。本実施例3は、上記実施例1において、格子状のパ
ターンを用いてエッチングして光吸収層領域2cを形成
(図3(b) )した後、上記InGaAs小領域2c間の
間隙領域にInP層3cを埋め込み成長する(図3(c)
)前に、図5(b) に示すように、該複数のInGaA
sの小領域2c上の上表面及び側面に、該InGaAs
をメルトバックしない結晶であるInGaAsP層9
を、0.1〜0.3μmの厚みに薄く形成し、その後、
図5(c) に示すように、上記InGaAs小領域2c間
の間隙領域に、InP層3cを埋め込み成長するように
したものである。
Example 3. 5 (a) to 5 (d) show the third embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a diagram showing a method for manufacturing a semiconductor light receiving element according to the example of FIG. The third embodiment is the same as the first embodiment, except that the light absorption layer region 2c is formed by etching using a grid pattern (FIG. 3B), and then InP is formed in the gap region between the InGaAs small regions 2c. Layer 3c is embedded and grown (FIG. 3C).
) Before, as shown in FIG. 5 (b), the plurality of InGaA
The InGaAs is formed on the upper surface and side surfaces on the small region 2c of s.
InGaAsP layer 9 which is a crystal that does not melt back
Is thinly formed to a thickness of 0.1 to 0.3 μm, and then
As shown in FIG. 5C, the InP layer 3c is embedded and grown in the gap region between the InGaAs small regions 2c.

【0024】このようにした本実施例3では、InGa
Asをメルトバックしない結晶であるInGaAsP層
9により、上記InGaAs光吸収層2cの上表面及び
側面が、該InGaAs小領域2c間の間隙を埋め込み
成長するInP層3cにより、メルトバックされてしま
うことを防止することができる。
In the third embodiment as described above, InGa
Due to the InGaAsP layer 9 which is a crystal that does not melt back As, the upper surface and the side surface of the InGaAs light absorption layer 2c are melted back by the InP layer 3c which fills the gap between the InGaAs small regions 2c and grows. Can be prevented.

【0025】[0025]

【発明の効果】以上のように、この発明にかかる半導体
受光素子、及びその製造方法によれば、数μm サイズの
小領域の光吸収層となる結晶層を基板の主面上全面に敷
きつめ、かつ該各光吸収層の間隙領域を該光吸収層より
も禁制帯幅の広い結晶で埋め込むようにしたので、背景
光による反射光が戻り光となって半導体レーザ装置の光
出力特性に悪影響を与えるという不具合をなくすことが
でき、かつ背景光による光検出周波数特性の劣化を改善
できる効果がある。また、その製造も簡易な方法で行う
ことができる効果がある。
As described above, according to the semiconductor light receiving element and the method of manufacturing the same according to the present invention, a crystal layer serving as a light absorption layer of a small area of several μm is spread over the entire main surface of the substrate, Moreover, since the gap region of each of the light absorption layers is filled with the crystal having a wider forbidden band than the light absorption layer, the reflected light due to the background light becomes return light and adversely affects the light output characteristics of the semiconductor laser device. It is possible to eliminate the problem of giving and to improve the deterioration of the photodetection frequency characteristic due to the background light. Further, there is an effect that the manufacturing can be performed by a simple method.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の実施例1による半導体受光素子構造を
示す断面図。
FIG. 1 is a sectional view showing a semiconductor light receiving element structure according to a first embodiment of the present invention.

【図2】上記実施例1の半導体受光素子構造の透過上面
図を示す図。
FIG. 2 is a diagram showing a transparent top view of the semiconductor light receiving element structure of the first embodiment.

【図3】本発明の実施例1による半導体受光素子を製造
方法を示す断面図。
FIG. 3 is a cross-sectional view showing the method for manufacturing the semiconductor light receiving element according to the first embodiment of the present invention.

【図4】本発明の実施例2による半導体受光素子の製造
方法を示す断面図。
FIG. 4 is a sectional view showing a method for manufacturing a semiconductor light receiving element according to a second embodiment of the invention.

【図5】本発明の実施例3による半導体受光素子の製造
方法を示す断面図。
FIG. 5 is a sectional view showing a method for manufacturing a semiconductor light receiving element according to a third embodiment of the invention.

【図6】従来例1の半導体受光素子構造の断面図を示す
図。
FIG. 6 is a diagram showing a cross-sectional view of a semiconductor light receiving element structure of Conventional Example 1.

【図7】従来例2の半導体受光素子の断面図。FIG. 7 is a sectional view of a semiconductor light receiving element of Conventional Example 2.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 n+ InP基板 2 InGaAs光吸収層 2a,2b,2c InGaAs光吸収層 3a,3b,3c InP窓層 4 SiN絶縁膜 5 カソード電極 6 アノード電極 7 P+ 領域 8 金属マスク 9 InGaAs層1 n + InP substrate 2 InGaAs light absorption layer 2a, 2b, 2c InGaAs light absorption layer 3a, 3b, 3c InP window layer 4 SiN insulating film 5 cathode electrode 6 anode electrode 7 P + region 8 metal mask 9 InGaAs layer

Claims (9)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 半導体基板上に形成された複数の半導体
層の受光領域部に、pn接合を有し、該半導体層中の受
光領域に光が入射する構造を有する半導体受光素子にお
いて、 上記pn接合の下面側の半導体層中には、複数の小面積
の光吸収層が上記半導体基板の主面上の上記受光領域上
に敷きつめられて形成され、 該各光吸収層間の間隙領域を埋め込むよう、かつその上
に一定の厚みになるまで、該光吸収層よりも禁制帯幅の
広い結晶層が埋め込み形成され、 上記受光領域の光吸収層、及び禁制帯幅の広い結晶層上
に、これらとpn接合を形成する拡散領域が形成されて
いることを特徴とする半導体受光素子。
1. A semiconductor light-receiving element having a structure in which light-receiving regions of a plurality of semiconductor layers formed on a semiconductor substrate have pn junctions, and light is incident on the light-receiving regions in the semiconductor layers. In the semiconductor layer on the lower surface side of the junction, a plurality of small-area light absorbing layers are spread over the light receiving area on the main surface of the semiconductor substrate, and the gap area between the light absorbing layers is filled. , And a crystal layer having a forbidden band width wider than that of the light absorption layer is embedded and formed on the light absorption layer in the light receiving region and the crystal layer having a wide band gap. And a diffusion region forming a pn junction are formed.
【請求項2】 請求項1記載の半導体受光素子におい
て、 上記複数の小面積の光吸収層は、上記半導体基板上の全
面に形成されていることを特徴とする半導体受光素子。
2. The semiconductor light receiving element according to claim 1, wherein the plurality of small area light absorption layers are formed on the entire surface of the semiconductor substrate.
【請求項3】 請求項1または2記載の半導体受光素子
において、 上記半導体基板は、n形InP基板であり、 上記複数の光吸収層は、n形InGaAs層であり、 上記光吸収層間を埋め込む上記埋め込み層は、n形In
P層であり、 上記複数の光吸収層及び上記埋め込み層の上部に、p形
拡散領域が形成されていることを特徴とする半導体受光
素子。
3. The semiconductor light receiving element according to claim 1, wherein the semiconductor substrate is an n-type InP substrate, the plurality of light absorption layers are n-type InGaAs layers, and the light absorption layers are embedded. The buried layer is n-type In
A semiconductor light receiving element, which is a P layer, and in which a p-type diffusion region is formed on the plurality of light absorption layers and the buried layer.
【請求項4】 請求項1記載の半導体受光素子を製造す
る方法において、 半導体基板の主面上に光吸収層となる結晶層を一様の厚
みで形成する工程と、 上記光吸収層となる結晶層を、格子状のマスクパターン
を用いてエッチングすることにより、複数の小面積の光
吸収層に分割形成する工程と、 液相エピタキシャル法により、上記複数の小領域の光吸
収層間の間隙領域を埋め込むよう、かつ上記光吸収層上
に一定の厚さとなるまで、上記光吸収層よりも禁制帯幅
の広い結晶層を埋め込み成長する工程と、 上記埋め込み成長した禁制帯幅の広い結晶層中に、その
下の光吸収層の一部に達するよう、これらとpn接合を
形成する拡散領域を形成する工程とを含むことを特徴と
する半導体受光素子の製造方法。
4. The method of manufacturing a semiconductor light receiving element according to claim 1, wherein a step of forming a crystal layer to be a light absorbing layer with a uniform thickness on the main surface of the semiconductor substrate, and the light absorbing layer are formed. A step of dividing and forming the light absorption layer of a plurality of small areas by etching the crystal layer using a mask pattern of a lattice pattern, and a gap region between the light absorption layers of the plurality of small areas by a liquid phase epitaxial method. Embedded in the crystal layer with a forbidden band width wider than that of the light absorption layer until a certain thickness is formed on the light absorption layer. And a step of forming a diffusion region for forming a pn junction therewith so as to reach a part of the underlying light absorption layer.
【請求項5】 請求項3記載の半導体受光素子を製造す
る請求項4記載の製造方法において、 上記半導体基板はn形InP基板であり、 上記複数の光吸収層は、n形InGaAs層であり、 上記光吸収層間を埋め込む上記埋め込み層は、n形In
P層であり、 上記複数の光吸収層及び上記埋め込み層の上部に、p形
拡散領域を形成するものであることを特徴とする半導体
受光素子の製造方法。
5. The manufacturing method according to claim 4, which manufactures the semiconductor light receiving element according to claim 3, wherein the semiconductor substrate is an n-type InP substrate, and the plurality of light absorption layers are n-type InGaAs layers. The buried layer filling the light absorption layer is n-type In
A method for manufacturing a semiconductor light-receiving element, which is a P layer, and in which a p-type diffusion region is formed on the plurality of light absorption layers and the buried layer.
【請求項6】 請求項4記載の半導体受光素子の製造方
法において、 上記半導体基板の主面上に光吸収層を一様の厚みで形成
する工程の後で、これを複数の小面積の光吸収層に分割
形成する工程の前に、その後で埋め込み成長する上記禁
制帯幅の広い結晶によりメルトバックされない結晶を一
様の厚みに形成する工程を、さらに含むことを特徴とす
る半導体受光素子の製造方法。
6. The method for manufacturing a semiconductor light receiving element according to claim 4, wherein after the step of forming the light absorption layer with a uniform thickness on the main surface of the semiconductor substrate, the light absorption layer is formed into a plurality of small area light beams. Before the step of separately forming in the absorption layer, a step of forming a crystal having a uniform thickness which is not melted back by the wide bandgap crystal to be buried and grown thereafter is further included. Production method.
【請求項7】 請求項6記載の半導体受光素子の製造方
法において、 上記光吸収層がInGaAs層であり、上記埋め込み結
晶層がInP層であり、該埋め込み結晶によりメルトバ
ックされない結晶がInGaAsPであることを特徴と
する半導体受光素子の製造方法。
7. The method for manufacturing a semiconductor light receiving element according to claim 6, wherein the light absorption layer is an InGaAs layer, the buried crystal layer is an InP layer, and a crystal that is not melted back by the buried crystal is InGaAsP. A method for manufacturing a semiconductor light receiving element, comprising:
【請求項8】 請求項4記載の半導体受光素子の製造方
法において、 上記光吸収層を複数の小面積の光吸収層に分割形成する
工程の後で、光吸収層より禁制帯幅の広い結晶を埋め込
み成長する工程の前に、上記光吸収層をメルトバックし
ない結晶を、該小領域となった光吸収層の表面及び側面
に薄く一様の厚みに形成する工程を、さらに含むことを
特徴とする半導体受光素子の製造方法。
8. The method of manufacturing a semiconductor light receiving element according to claim 4, wherein after the step of dividing the light absorption layer into a plurality of light absorption layers having a small area, a crystal having a band gap wider than that of the light absorption layer is formed. Prior to the step of burying and growing the light-absorbing layer, the method further includes the step of forming a crystal that does not melt back the light-absorbing layer in a thin and uniform thickness on the surface and the side surface of the light-absorbing layer which has become the small region. And a method for manufacturing a semiconductor light receiving element.
【請求項9】 請求項8記載の半導体受光素子の製造方
法において、 上記光吸収層がInGaAs層であり、上記埋め込み結
晶層がInP層であり、上記光吸収層をメルトバックし
ない結晶がInGaAsPであることを特徴とする半導
体受光素子の製造方法。
9. The method for manufacturing a semiconductor light receiving element according to claim 8, wherein the light absorption layer is an InGaAs layer, the buried crystal layer is an InP layer, and the crystal that does not melt back the light absorption layer is InGaAsP. A method for manufacturing a semiconductor light receiving element, characterized in that
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2006216976A (en) * 2006-03-13 2006-08-17 Mitsubishi Electric Corp Semiconductor light receiving element
CN107731953A (en) * 2017-10-24 2018-02-23 江门市奥伦德光电有限公司 A kind of photodetector and preparation method thereof

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