[发明专利]半导体受光元件及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种半导体受光元件及其制造方法，特别涉及用于抑制暗电流以及劣化的技术。

背景技术

在以往的半导体受光元件中，由于易于制作，所以经常使用台面(mesa)型受光元件。

例如，在以往的台面型光电二极管(以下将光电二极管称为PD)中，从表面侧的p型半导体层开始，包括i型光吸收层而直到基板侧的n型半导体层为止，除去受光部外周，从而成为台面型结构。进而，将其作为第一台面形状，将p型半导体层的台面直径和光吸收层的上部的台面直径除去成小于光吸收层主体的台面直径，以使光吸收层中的耗尽区域不在第一台面表面露出，从而形成第二台面形状，由此使暗电流以及元件电容减少(例如专利文献1)。另外，可知在这样的PD中，即使以p型和n型切换了导电类型，也可以同样地动作。

另外，在台面型雪崩光电二极管(以下将雪崩光电二极管称为APD)中，从表面侧的n型半导体层开始，包括光吸收层而直到光吸收层的下部的雪崩倍增层的pn结面为止，赋予倾斜地除去受光部外周，从而成为雪崩倍增层比光吸收层宽的倾斜型顺台面结构(例如非专利文献1)。另外，可知在这样的APD中，即使与专利文献1的PD同样地，使n型半导体层的台面直径小于光吸收层的台面直径地设置第二台面形状，也可以使暗电流以及元件电容减少。另外，可知即使以p型和n型切换了导电类型也可以同样地动作。另外，作为APD，雪崩倍增层优选为从光吸收层注入的载流子、即电子或空穴的离子化率比另一方高，在雪崩倍增层设在光吸收层的更上部的情况下，由于雪崩倍增层侧展宽，所以成为倾斜型逆台面结构。

另外，由于具有高稳定性，所以经常使用平面(planer)型受光元件。例如，在以往的伪平面型受光元件中，成为利用沟槽来分离表面侧的p型半导体层的受光部、或者除去了受光部外周的平面型结构(例如专利文献2)。

专利文献1：日本特开平4-332178

专利文献2：国际公开第2005/009087号小册子

非专利文献1：米津宏雄，“光通信素子工学”，工学図書，昭和59年，p.398(图7.6)，p.419(图7.18)

对于这样的半导体受光元件，在半导体结晶生长时，对表面侧的导电类型半导体层赋予导电性的掺杂剂热扩散到光吸收层中，而对光吸收层也赋予导电性。如果存在扩散到光吸收层中的导电区域，则光吸收层中产生的耗尽区域扩展，所以为了使耗尽区域完全不再在第一台面表面，必须还除去扩散到光吸收层中的导电区域。其结果，耗尽区域在第二台面形状侧面露出，存在暗电流变大的问题点。

进而，在能带隙小的光吸收层中，由于耗尽区域在第一台面侧面以及第二台面上面露出，所以元件从露出部开始产生劣化，存在无法取得可靠性的问题点。特别是，对于发生高电场的APD，存在从台面界面开始的劣化更显著的问题点。

发明内容

本发明是为了解决上述的问题点而提出的，其目的在于提供一种可以抑制暗电流以及劣化的半导体受光元件及其制造方法。

本发明的半导体受光元件具备：第1导电类型半导体基板；和设在上述第1导电类型半导体基板上且按顺序包含第1导电类型层、光吸收层、扩散缓冲层、以及第2导电类型层的半导体层，在上述半导体层中的至少包含上述光吸收层的层中设有第一台面，在上述半导体层中的至少包含上述扩散缓冲层以及上述第2导电类型层的层中设有直径比上述第一台面小的第二台面。

本发明的半导体受光元件通过具备扩散缓冲层，可以不使光吸收层中的耗尽区域向外部露出。因此，可以抑制暗电流以及劣化。

附图说明

图1是示出实施方式1的台面型PD的剖面图。

图2是示出实施方式1的台面型PD的剖面图。

图3是示出实施方式2的台面型PD的剖面图。

图4是示出实施方式2的台面型PD的剖面图。

图5是示出实施方式3的台面型APD的剖面图。

图6是示出比较用的台面型APD的剖面图。

图7是示出实施方式4的伪平面型APD的剖面图。

图8是示出比较用的伪平面型APD的剖面图。

标号说明

1：n型InP基板

2：n型InP缓冲层

3：未掺杂GaInAs光吸收层

4：未掺杂InP扩散缓冲层

4a：未掺杂AlInAs扩散缓冲层

5：p型InP窗层

6：SiNx保护层

7：p侧电极

8：n侧电极

9：未掺杂InP保护层

10：p型GaInAs接触层