[发明专利]雪崩光电二极管

说明书

技术领域

本发明涉及使用半导体的受光元件，特别是涉及暗电流低，长期可靠性高的雪崩光电二极管。

背景技术

光通信等中使用的雪崩光电二极管是除了设置进行光电变换的光吸收层之外，还设置将光电变换的载流子雪崩(avalanche)倍增的层，由此提高感光灵敏度的半导体受光元件，要求暗电流低并且具有高的可靠性。

所述的雪崩光电二极管的多数由化合物半导体形成，从其构造可大致划分为台面构造和平面构造。台面构造是采用在衬底上形成台面(台地)，在同一台面中包含pn结的构造，在台面周边的表面容易产生击穿。为了抑制它，一般采用设置了倾斜的构造，并且采用在台面外周区域设置成为高电阻部的嵌入层等的构造，进行将暗电流抑制在很低的努力(例如，专利文献1)。

平面构造是通过设置选择扩散区来形成pn结，所述pn结的边缘部的边缘击穿成为问题。如果在边缘部流过电流，即使电压增加，位于中央的受光部的pn结的逆向电压几乎不增加，所以无法发挥作为雪崩光电二极管的功能。因此，采取例如对所述边缘部，通过杂质注入等，设置高电阻的护环等对策(例如专利文献2)。

专利文献1：特开2002-324911号公报(图1)

专利文献2：特开平7-312442号公报(第4-6页、第2、6图)

可是，在以往的雪崩光电二极管中，存在以下的问题。

在倾斜型台面构造中，为了在台面外周区域设置嵌入层，例如用有机金属气相生长法(MO-CVD)法等，局部地并且不根据结晶面而均匀地进行结晶再生长的工艺是必要的，所以制造成本上升，成品率差。

在平面构造中(在专利文献2中，记载为准平面构造)，例如在补偿受光区域周边部的电场缓和层的p导电类型而形成护环的方法中，必须形成沟槽，来进行Ti等的离子注入和注入离子的活性化，有必要设置蚀刻阻挡层。且在其外周设置杂质扩散层，所以工艺变得复杂，制造成本上升，并且成品率差。此外，光吸收层中的护环的电场强度提高，所以隧道暗电流增大。

发明内容

本发明是为了解决这些问题而提出的，其目的在于，提供能用简易的步骤制造，并且能抑制暗电流，能确保长期可靠性的雪崩光电二极管。

本发明的雪崩光电二极管被配置为具备：第一电极；具备与它电连接的由第一导电类型构成的第一半导体层的衬底；其中，在所述衬底上至少层叠雪崩倍增层、光吸收层、禁带宽度比所述光吸收层更大的由第二导电类型构成的第二半导体层，通过在所述第二半导体层上形成的沟，分离为内部区域和外部区域，所述内部区域与第二电极电连接。

根据本发明，能够提供用简易的步骤制造，低暗电流并且长期可靠性高的雪崩光电二极管。

附图说明

下面简要说明附图。

图1是表示根据本发明实施方式1的雪崩光电二极管的概略构造的剖面图。

图2是表示根据本发明实施方式1的图1的A-A’截面的深度方向的电场强度分布的特性图。

图3是表示根据本发明实施方式1的图1的B-B’截面和C-C’截面的面方向的电场强度分布的特性图。

图4是表示根据本发明实施方式2的雪崩光电二极管的概略构造的剖面图。

图5是表示根据本发明实施方式3的雪崩光电二极管的概略构造的剖面图。

图6是表示根据本发明实施方式4的雪崩光电二极管的概略构造的剖面图。

图7是表示根据本发明实施方式4的雪崩光电二极管的概略构造的俯视图。

图8是关于根据本发明实施方式4的雪崩光电二极管，表示电流和倍增率M和反偏置电压的关系的特性图。

图9是表示根据本发明实施方式5的雪崩光电二极管的概略结构的剖面图。

图10是表示根据本发明实施方式6的雪崩光电二极管的概略结构的剖面图。

图11是表示根据本发明实施方式7的雪崩光电二极管的概略结构的立体图。

(符号说明)

1-衬底；2-第一半导体层；3-蚀刻阻挡层；4-雪崩倍增层；5-电场缓和层；6-光吸收层；7-迁移层；8-第二半导体层；9-接触层；10-沟；11-耗尽区；12-保护膜；13-第一电极；14-第二电极；21-反射防止膜；15-第三半导体层；23-多层反射层；24-反射调整层；25-侧面；26-外壕沟；27-劈开面；28-光；81-第一窗层；82-第二窗层；83-第一盖子层；84-第二盖子层；110-内部区域；111-外部区域。

具体实施方式