[发明专利]雪崩光电二极管

说明书

技术领域

本发明涉及利用被称为雪崩倍增的现象提高光接收灵敏度的光电二极管，即在光纤通信等中使用的雪崩光电二极管。

背景技术

雪崩光电二极管具有光吸收区和雪崩倍增区。如果在施加反向偏置电压的状态下向雪崩光电二极管入射光，则在光吸收区吸收光并产生电子-空穴对，在光吸收区中产生的光载流子在施加了强电场的雪崩倍增区因离子化碰撞而雪崩性地倍增。在接收近红外光的雪崩光电二极管中，为了用于光纤通信，除了高灵敏度、高速响应以外，还要求有高可靠性、低耗电、高效率。

作为这样的接收近红外光的雪崩光电二极管，已知有为了增长元件的寿命和通过降低静电电容而实现高速化，而在元件内侧限定了施加电场的区域的雪崩光电二极管(例如，专利文献1)。多数情况下，在这样的雪崩光电二极管中，光吸收区完全不掺杂或者仅仅掺杂10¹⁶cm^-3左右。

另外，为了同时实现高速响应和高量子效率，已知有在雪崩光电二极管的光吸收区上设置在工作时耗尽的耗尽层和载流子浓度比上述耗尽层高的耗尽终端层的例子(例如，专利文献2)。

<专利文献1>日本特表2005-539368号公报(第5页～第6页)

<专利文献2>日本特开2003-46114号公报(第4页～第5页)

但是，在现有的光吸收区为双层结构的雪崩光电二极管中，由于是低电阻所以能够不被施加电场而形成未耗尽的区域，由此电子和空穴不能高速地漂移移动，电子和空穴因再次结合而消失的比例增加，存在对光的灵敏度和响应降低的情况。

另外，在现有的光吸收区为单层结构的雪崩光电二极管中，光吸收区为未掺杂型时，由于向光吸收区施加均匀的电场，存在由于工作时的偏置电压高而使耗电增加的情况。另一方面，光吸收层仅微量掺杂时，为了抑制隧道暗电流的产生且不降低对光的响应性，不能增大载流子浓度，必须把载流子浓度精确地控制在10¹⁵cm^-3的水平而进行晶体生长。但是，在用有机金属气相生长(MO-CVD)法或分子束外延生长(MBE)法等进行晶体生长时，即使不特意添加杂质也显示出10¹⁵cm^-3的水平的n型或p型导电性，精确地控制载流子浓度是非常困难的。

发明内容

本发明正是为了解决上述问题而提出的，其目的在于提供容易制造、耗电低且具有高的光灵敏度的雪崩光电二极管。

根据本发明的雪崩光电二极管，包括：衬底；在上述衬底上设置的第一导电类型的半导体层；以及在上述第一导电类型的半导体层上依次层叠设置的雪崩倍增层、光吸收层、窗层，上述窗层的一部分是第二导电类型区，上述光吸收层包括第一光吸收层和导电率比第一光吸收层高的第二光吸收层。

根据本发明，能够提供耗电低、具有高的光灵敏度且容易制造的雪崩光电二极管。

附图说明

图1是本发明的实施方式1中的雪崩光电二极管的剖面示意图。

图2是本发明的实施方式1中的雪崩光电二极管的俯视图。

图3是本发明的实施方式1中的雪崩光电二极管的工作中的深度方向的电场强度分布图。

图4是本发明的实施方式1中的雪崩光电二极管的剖面示意图。

图5是本发明的实施方式1中的雪崩光电二极管的剖面示意图。

图6是本发明的实施方式1中的雪崩光电二极管的剖面示意图。

图7是本发明的实施方式1中的雪崩光电二极管的剖面示意图。

图8是本发明的实施方式1中的雪崩光电二极管的剖面示意图。

图9是本发明的实施方式1中的雪崩光电二极管的剖面示意图。

图10是本发明的实施方式1中的雪崩光电二极管的剖面示意图。

图11是本发明的实施方式2中的雪崩光电二极管的剖面示意图。

(附图标记说明)

10：衬底；20：缓冲层；30：雪崩倍增层；40：电场调节层；50：光吸收层；60：窗层；70：接触区；80：第二导电类型区；90：保护膜；100：第一电极；110：第二电极；120：堆积防止层；130：扩散抑制层；140：导带连续化层；150：沟；160：蚀刻停止层；200：环形沟。

具体实施方式

(实施方式1)

图1是用来实施本发明的实施方式1中的雪崩光电二极管的剖面示意图。在本实施方式中，以第一导电类型为n型、第二导电类型为p型进行说明。