JPH10326907A - 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Info
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Classifications
-
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/18—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof
- H01L31/184—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof the active layers comprising only AIIIBV compounds, e.g. GaAs, InP
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 暗電流を低減させることが可能な受光素子，
及びその製造方法を提供することを課題とする。 【解決手段】 半導体基板１上に窓層３を成長させ、該
窓層３に選択成長マスク４を用いて選択的にエッチング
を行うことにより凹部３２を設け、該凹部３２内にｎ型
下クラッド層５、ｎ型ガイド層６、吸収層７、ｐ型ガイ
ド層８を上記選択成長マスク４を用いて選択的に成長さ
せた。
及びその製造方法を提供することを課題とする。 【解決手段】 半導体基板１上に窓層３を成長させ、該
窓層３に選択成長マスク４を用いて選択的にエッチング
を行うことにより凹部３２を設け、該凹部３２内にｎ型
下クラッド層５、ｎ型ガイド層６、吸収層７、ｐ型ガイ
ド層８を上記選択成長マスク４を用いて選択的に成長さ
せた。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は受光素子，及びそ
の製造方法に関し、特に、導波路型の受光素子，及びそ
の製造方法に関するものである。
の製造方法に関し、特に、導波路型の受光素子，及びそ
の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】図１１は従来の導波路型フォトダイオー
ドの製造方法を示す断面工程図であり、図において、１
は表面の面方位が（００１）であるｎ型（以下，ｎ−と
称す）ＩｎＰ基板（ウェハ）、５は厚さが０．５μｍ、
キャリア濃度が１×１０18ｍ-3であるｎ−ＩｎＰ下クラ
ッド層、６は光の吸収波長が１．４μｍ帯となるように
その組成比が調整されている厚さが０．８μｍ、キャリ
ア濃度が１×１０18ｍ-3であるｎ−ＩｎＧａＡｓＰガイ
ド層、７は厚さが０．６μｍであるアンドープＩｎＧａ
Ａｓ吸収層、８は厚さが０．８μｍ、キャリア濃度が１
×１０18ｍ-3である１．４μｍ帯のｐ型（以下、ｐ−と
称す）ＩｎＧａＡｓＰガイド層、２５は厚さが２μｍ、
キャリア濃度が１×１０18ｍ-3であるｐ−ＩｎＰ上クラ
ッド層、１０ａは厚さが０．２５μｍ、キャリア濃度が
１×１０19ｃｍ-3であるｐ−ＩｎＧａＡｓコンタクト
層、４０はＳｉＯ2 等の絶縁膜からなる選択成長マスク
４０、３は厚さが４μｍ、鉄（Ｆｅ）のドーピング濃度
が４×１０16ｍ-3であるＦｅ−ＩｎＰ窓層である。
ドの製造方法を示す断面工程図であり、図において、１
は表面の面方位が（００１）であるｎ型（以下，ｎ−と
称す）ＩｎＰ基板（ウェハ）、５は厚さが０．５μｍ、
キャリア濃度が１×１０18ｍ-3であるｎ−ＩｎＰ下クラ
ッド層、６は光の吸収波長が１．４μｍ帯となるように
その組成比が調整されている厚さが０．８μｍ、キャリ
ア濃度が１×１０18ｍ-3であるｎ−ＩｎＧａＡｓＰガイ
ド層、７は厚さが０．６μｍであるアンドープＩｎＧａ
Ａｓ吸収層、８は厚さが０．８μｍ、キャリア濃度が１
×１０18ｍ-3である１．４μｍ帯のｐ型（以下、ｐ−と
称す）ＩｎＧａＡｓＰガイド層、２５は厚さが２μｍ、
キャリア濃度が１×１０18ｍ-3であるｐ−ＩｎＰ上クラ
ッド層、１０ａは厚さが０．２５μｍ、キャリア濃度が
１×１０19ｃｍ-3であるｐ−ＩｎＧａＡｓコンタクト
層、４０はＳｉＯ2 等の絶縁膜からなる選択成長マスク
４０、３は厚さが４μｍ、鉄（Ｆｅ）のドーピング濃度
が４×１０16ｍ-3であるＦｅ−ＩｎＰ窓層である。
【０００３】また、図１２はこのフォトダイオードの製
造方法における主要工程を示す、基板の上面からみた平
面図であり、図において、図１１と同一符号は同一また
は相当する部分を示している。図１１の構造は、この図
１２に示したXI−XI線の断面図に相当している。
造方法における主要工程を示す、基板の上面からみた平
面図であり、図において、図１１と同一符号は同一また
は相当する部分を示している。図１１の構造は、この図
１２に示したXI−XI線の断面図に相当している。
【０００４】次に、従来のフォトダイオードの製造方法
について説明する。まず、図１１(a) に示すように、ｎ
型ＩｎＰウェハ１の（００１）面上に、ｎ−ＩｎＰクラ
ッド層５、ｎ−ＩｎＧａＡｓＰガイド層６、ＩｎＧａＡ
ｓ吸収層７、ｐ−ＩｎＧａＡｓＰガイド層８、ｐ−Ｉｎ
Ｐ層２５、ｐ−ＩｎＧａＡｓコンタクト層１０ａをＭＯ
ＣＶＤ法を用いて順次結晶成長させる。
について説明する。まず、図１１(a) に示すように、ｎ
型ＩｎＰウェハ１の（００１）面上に、ｎ−ＩｎＰクラ
ッド層５、ｎ−ＩｎＧａＡｓＰガイド層６、ＩｎＧａＡ
ｓ吸収層７、ｐ−ＩｎＧａＡｓＰガイド層８、ｐ−Ｉｎ
Ｐ層２５、ｐ−ＩｎＧａＡｓコンタクト層１０ａをＭＯ
ＣＶＤ法を用いて順次結晶成長させる。
【０００５】次に、この結晶成長させた半導体層の表面
全体にＳｉＯ2 膜（図示せず）をスパッタにより蒸着
し、該ＳｉＯ2 膜を写真製版技術を用いてパターニング
して、ＳｉＯ2 選択成長マスク４０を形成する。この
時、基板１の上方からみたマスク形状は、図１２に示す
ように、マスク幅１０μｍ、長さ２０μｍの長方形領域
となるようにする。続いて、この選択成長マスク４０を
マスクとして、臭素系のエッチング液を用いて、結晶成
長させた半導体層を４．５μｍの深さまでエッチングす
る（図１１(b))。このとき、等方性エッチングであるの
で、各半導体層はサイドエッチングされ、ＩｎＧａＡｓ
吸収層７の基板１の上方からみた面積は、このサイドエ
ッチングにより約４×１４μｍ2 になる。
全体にＳｉＯ2 膜（図示せず）をスパッタにより蒸着
し、該ＳｉＯ2 膜を写真製版技術を用いてパターニング
して、ＳｉＯ2 選択成長マスク４０を形成する。この
時、基板１の上方からみたマスク形状は、図１２に示す
ように、マスク幅１０μｍ、長さ２０μｍの長方形領域
となるようにする。続いて、この選択成長マスク４０を
マスクとして、臭素系のエッチング液を用いて、結晶成
長させた半導体層を４．５μｍの深さまでエッチングす
る（図１１(b))。このとき、等方性エッチングであるの
で、各半導体層はサイドエッチングされ、ＩｎＧａＡｓ
吸収層７の基板１の上方からみた面積は、このサイドエ
ッチングにより約４×１４μｍ2 になる。
【０００６】次に、上記選択成長マスク４０を用いて、
上記エッチングした部分に選択的にＦｅ−ＩｎＰ（４μ
ｍ、４×１０16ｍ-3）３をＭＯＣＶＤ法を用いて結晶成
長させ、さらに、ＳｉＯ2 選択成長マスク４０を除去す
る（図１１(c) ）。
上記エッチングした部分に選択的にＦｅ−ＩｎＰ（４μ
ｍ、４×１０16ｍ-3）３をＭＯＣＶＤ法を用いて結晶成
長させ、さらに、ＳｉＯ2 選択成長マスク４０を除去す
る（図１１(c) ）。
【０００７】その後、図示していないが、コンタクト層
１０ａの表面と基板１の裏面側とにそれぞれｐ型及びｎ
型電極を形成してフォトダイオードを得る。
１０ａの表面と基板１の裏面側とにそれぞれｐ型及びｎ
型電極を形成してフォトダイオードを得る。
【０００８】次に、動作原理について説明する。フォト
ダイオードの基板１表面に対して垂直な端面に対して入
射された光は、窓層３を経てＩｎＧａＡｓ吸収層７に入
射され、この吸収層７において吸収される。ＩｎＧａＡ
ｓ吸収層７において光が吸収されることにより発生した
電子及びホールは、該フォトダイオードに逆バイアスを
印加しておくことにより、この逆バイアスによって発生
している電界により瞬時に掃引され、光信号として取り
出される。このとき、ＩｎＧａＡｓ吸収層７の厚さを薄
くすることにより、４０ＧＨｚ以上の高周波に対応させ
ることが可能となる。なお、ＩｎＧａＡｓ吸収層７の上
下に配置したＩｎＧａＡｓＰガイド層６，８は、吸収層
７の端面近傍に入射される光を基板１の高さ方向におい
て反射させることにより閉じ込めて、入射光を効率よく
デバイス奥深くまで伝搬させ、光の吸収効率を上げるた
めのものである。
ダイオードの基板１表面に対して垂直な端面に対して入
射された光は、窓層３を経てＩｎＧａＡｓ吸収層７に入
射され、この吸収層７において吸収される。ＩｎＧａＡ
ｓ吸収層７において光が吸収されることにより発生した
電子及びホールは、該フォトダイオードに逆バイアスを
印加しておくことにより、この逆バイアスによって発生
している電界により瞬時に掃引され、光信号として取り
出される。このとき、ＩｎＧａＡｓ吸収層７の厚さを薄
くすることにより、４０ＧＨｚ以上の高周波に対応させ
ることが可能となる。なお、ＩｎＧａＡｓ吸収層７の上
下に配置したＩｎＧａＡｓＰガイド層６，８は、吸収層
７の端面近傍に入射される光を基板１の高さ方向におい
て反射させることにより閉じ込めて、入射光を効率よく
デバイス奥深くまで伝搬させ、光の吸収効率を上げるた
めのものである。
【０００９】ここで、図１１(a) に示したような状態の
フォトダイオード、即ち、基板１上に単にコンタクト層
１０ａまでを結晶成長させたのみの構造のフォトダイオ
ードでは、ガイド層６，８、及び光吸収層７のｐｎ接合
がデバイスの端部において外部に露出した構造となる
が、吸収層７の端部近傍が外部に露出しているため、こ
の吸収層７端部近傍には表面準位が多く形成されてお
り、フォトダイオードの動作時に、この表面準位におい
て入射光が吸収される。この結果、暗電流が増加すると
ともに、この光が吸収された部分が発熱し、長時間が経
過するとこの部分から転位が発生して、フォトダイオー
ドが光学的に劣化してしまう。また、端部が外部に露出
しているために吸収層の端部が酸化等の外部環境の影響
を受け劣化してしまう。このような結果、信頼性に優れ
たフォトダイオードが得られないという問題が生じる。
フォトダイオード、即ち、基板１上に単にコンタクト層
１０ａまでを結晶成長させたのみの構造のフォトダイオ
ードでは、ガイド層６，８、及び光吸収層７のｐｎ接合
がデバイスの端部において外部に露出した構造となる
が、吸収層７の端部近傍が外部に露出しているため、こ
の吸収層７端部近傍には表面準位が多く形成されてお
り、フォトダイオードの動作時に、この表面準位におい
て入射光が吸収される。この結果、暗電流が増加すると
ともに、この光が吸収された部分が発熱し、長時間が経
過するとこの部分から転位が発生して、フォトダイオー
ドが光学的に劣化してしまう。また、端部が外部に露出
しているために吸収層の端部が酸化等の外部環境の影響
を受け劣化してしまう。このような結果、信頼性に優れ
たフォトダイオードが得られないという問題が生じる。
【００１０】このような問題を解決するために、従来の
フォトダイオードにおいては、図１１(c) のように光ガ
イド層６，８に対してバンドギャップエネルギーが大き
い窓層３を端部近傍に設けて、フォトダイオードの受光
端部を窓構造としていた。このような窓構造とすること
により、吸収層３の端部が外部に露出しない構造とし
て、表面準位を減らして光学的に劣化しないようにする
ことができるとともに、吸収層３の端部の外部環境によ
る劣化も防ぐことが可能となっていた。なお、窓層３に
鉄をドープしているのは該窓層３を高抵抗化して、該窓
層３におけるリーク電流を防ぐためであり、鉄の代わり
にコバルトやバナジウム，チタン等の遷移金属等をドー
プするようにしてもよい。また、鉄をドープする代わり
に、高抵抗となるアンドープの窓層を形成するようにし
てもよい。
フォトダイオードにおいては、図１１(c) のように光ガ
イド層６，８に対してバンドギャップエネルギーが大き
い窓層３を端部近傍に設けて、フォトダイオードの受光
端部を窓構造としていた。このような窓構造とすること
により、吸収層３の端部が外部に露出しない構造とし
て、表面準位を減らして光学的に劣化しないようにする
ことができるとともに、吸収層３の端部の外部環境によ
る劣化も防ぐことが可能となっていた。なお、窓層３に
鉄をドープしているのは該窓層３を高抵抗化して、該窓
層３におけるリーク電流を防ぐためであり、鉄の代わり
にコバルトやバナジウム，チタン等の遷移金属等をドー
プするようにしてもよい。また、鉄をドープする代わり
に、高抵抗となるアンドープの窓層を形成するようにし
てもよい。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
フォトダイオード等の受光素子においては、窓層を埋込
み再成長させているため、その製造工程において、再成
長界面となる面が露出することや、この面が汚染される
ことにより、再成長界面に新たな準位が生じる。空乏領
域である吸収層の，埋め込み再成長界面に接する部分に
このような準位が存在すると、この準位により光が吸収
されて動作時に暗電流が生じ、例えば暗電流が２００ｎ
Ａ程度増加するという問題があった。なお、この暗電流
は、通常、再成長界面の面積に比例して増加する。
フォトダイオード等の受光素子においては、窓層を埋込
み再成長させているため、その製造工程において、再成
長界面となる面が露出することや、この面が汚染される
ことにより、再成長界面に新たな準位が生じる。空乏領
域である吸収層の，埋め込み再成長界面に接する部分に
このような準位が存在すると、この準位により光が吸収
されて動作時に暗電流が生じ、例えば暗電流が２００ｎ
Ａ程度増加するという問題があった。なお、この暗電流
は、通常、再成長界面の面積に比例して増加する。
【００１２】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あり、暗電流を低減させることが
可能な受光素子，及びその製造方法を提供することを目
的とする。
ためになされたものであり、暗電流を低減させることが
可能な受光素子，及びその製造方法を提供することを目
的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】この発明に係る受光素子
は、第１導電型半導体基板上に配置された絶縁性を有す
る半導体層からなる窓層と、該窓層の所定の領域に設け
られた、該窓層の厚さよりも深い深さの凹部と、該凹部
の底面および側面上に順次結晶成長されてなる，第１導
電型の下クラッド層、該下クラッド層及び上記窓層より
もバンドギャップエネルギーが小さい材料からなる第１
導電型ガイド層、該第１導電型ガイド層よりもバンドギ
ャップエネルギーが小さい材料からなるアンドープの光
吸収層、上記第１導電型ガイド層とほぼ同じ組成の半導
体層からなる第２導電型ガイド層と、上記基板の上方に
露出している第１導電型ガイド層，光吸収層，及び第２
導電型ガイド層のそれぞれの端部を覆うように配置され
た絶縁材料からなる層とを備えたものである。
は、第１導電型半導体基板上に配置された絶縁性を有す
る半導体層からなる窓層と、該窓層の所定の領域に設け
られた、該窓層の厚さよりも深い深さの凹部と、該凹部
の底面および側面上に順次結晶成長されてなる，第１導
電型の下クラッド層、該下クラッド層及び上記窓層より
もバンドギャップエネルギーが小さい材料からなる第１
導電型ガイド層、該第１導電型ガイド層よりもバンドギ
ャップエネルギーが小さい材料からなるアンドープの光
吸収層、上記第１導電型ガイド層とほぼ同じ組成の半導
体層からなる第２導電型ガイド層と、上記基板の上方に
露出している第１導電型ガイド層，光吸収層，及び第２
導電型ガイド層のそれぞれの端部を覆うように配置され
た絶縁材料からなる層とを備えたものである。
【００１４】また、上記受光素子において、上記絶縁材
料からなる層を、絶縁性を有する半導体層からなるよう
にしたものである。
料からなる層を、絶縁性を有する半導体層からなるよう
にしたものである。
【００１５】また、この発明に係る受光素子は、第１導
電型半導体基板と、該基板上の所定の領域に順次配置さ
れた、その端部近傍部分がそれぞれ上記基板方向に傾斜
した斜面となっている，第１導電型ガイド層、該ガイド
層に対してバンドギャップエネルギーが小さいアンドー
プの光吸収層、及び上記第１導電型ガイド層とほぼ同じ
組成の半導体層からなる第２導電型ガイド層と、上記第
２導電型ガイド層の上面及び端部斜面、光吸収層の端部
斜面、及び第１導電型ガイド層の端部斜面上に配置され
た遷移金属をドープして絶縁化してなる上記第１導電型
ガイド層に対してバンドギャップエネルギーが大きい半
導体層からなる窓層と、該窓層の、上記第２導電型ガイ
ド層の上面上の領域に設けられた第２導電型不純物を有
する領域とを備えたものである。
電型半導体基板と、該基板上の所定の領域に順次配置さ
れた、その端部近傍部分がそれぞれ上記基板方向に傾斜
した斜面となっている，第１導電型ガイド層、該ガイド
層に対してバンドギャップエネルギーが小さいアンドー
プの光吸収層、及び上記第１導電型ガイド層とほぼ同じ
組成の半導体層からなる第２導電型ガイド層と、上記第
２導電型ガイド層の上面及び端部斜面、光吸収層の端部
斜面、及び第１導電型ガイド層の端部斜面上に配置され
た遷移金属をドープして絶縁化してなる上記第１導電型
ガイド層に対してバンドギャップエネルギーが大きい半
導体層からなる窓層と、該窓層の、上記第２導電型ガイ
ド層の上面上の領域に設けられた第２導電型不純物を有
する領域とを備えたものである。
【００１６】また、上記受光素子において、上記窓層，
及び半導体基板の半導体層が選択成長されていない領域
上に配置された、その端面が上記吸収層の成長面に対し
て垂直であり、上記窓層と同じ材料からなるとともに遷
移金属をドープして絶縁化してなる保護層を備え、該保
護層の上記第２導電型ガイド層の上面上の領域には、第
２導電型不純物を有する領域を備えているようにしたも
のである。
及び半導体基板の半導体層が選択成長されていない領域
上に配置された、その端面が上記吸収層の成長面に対し
て垂直であり、上記窓層と同じ材料からなるとともに遷
移金属をドープして絶縁化してなる保護層を備え、該保
護層の上記第２導電型ガイド層の上面上の領域には、第
２導電型不純物を有する領域を備えているようにしたも
のである。
【００１７】また、この発明に係る受光素子は、その表
面に、その端部が段差形状となるよう***している***
部を有する第１導電型半導体基板と、該基板の***部上
に連続的に結晶成長させてなる、該***部の端部近傍部
分がそれぞれ上記基板方向に傾斜した斜面となってい
る，第１導電型ガイド層、該ガイド層に対してバンドギ
ャップエネルギーが小さいアンドープの光吸収層、上記
第１導電型ガイド層とほぼ同じ組成の半導体層からなる
第２導電型ガイド層と、上記第２導電型ガイド層の上面
及び端部斜面，光吸収層の端部斜面，及び第１導電型ガ
イド層の端部斜面上に、上記第２導電型ガイド層を成長
させる工程に連続して形成された遷移金属をドープして
なる上記第１導電型ガイド層に対してバンドギャップエ
ネルギーが大きい半導体層からなる窓層と、該窓層の、
上記第２導電型ガイド層の上面上の領域に設けられた第
２導電型不純物を有する領域とを備えたものである。
面に、その端部が段差形状となるよう***している***
部を有する第１導電型半導体基板と、該基板の***部上
に連続的に結晶成長させてなる、該***部の端部近傍部
分がそれぞれ上記基板方向に傾斜した斜面となってい
る，第１導電型ガイド層、該ガイド層に対してバンドギ
ャップエネルギーが小さいアンドープの光吸収層、上記
第１導電型ガイド層とほぼ同じ組成の半導体層からなる
第２導電型ガイド層と、上記第２導電型ガイド層の上面
及び端部斜面，光吸収層の端部斜面，及び第１導電型ガ
イド層の端部斜面上に、上記第２導電型ガイド層を成長
させる工程に連続して形成された遷移金属をドープして
なる上記第１導電型ガイド層に対してバンドギャップエ
ネルギーが大きい半導体層からなる窓層と、該窓層の、
上記第２導電型ガイド層の上面上の領域に設けられた第
２導電型不純物を有する領域とを備えたものである。
【００１８】また、この発明に係る受光素子の製造方法
は、第１導電型半導体基板上に絶縁性を有する半導体層
からなる窓層を結晶成長する工程と、該窓層上に所定の
領域に開口部を有する絶縁膜を設け、該絶縁膜をマスク
としてエッチングを行い、該窓層の所定の領域に上記窓
層の厚さよりも深い深さの凹部を形成する工程と、該凹
部の底面および側面上に、上記絶縁膜をマスクとして、
第１導電型の下クラッド層、該下クラッド層及び上記窓
層よりもバンドギャップエネルギーが小さい材料からな
る第１導電型ガイド層、該第１導電型ガイド層よりもバ
ンドギャップエネルギーが小さい材料からなるアンドー
プの光吸収層、及び上記第１導電型ガイド層とほぼ同じ
組成の半導体層からなる第２導電型ガイド層を順次結晶
成長させる工程とを備えたものである。
は、第１導電型半導体基板上に絶縁性を有する半導体層
からなる窓層を結晶成長する工程と、該窓層上に所定の
領域に開口部を有する絶縁膜を設け、該絶縁膜をマスク
としてエッチングを行い、該窓層の所定の領域に上記窓
層の厚さよりも深い深さの凹部を形成する工程と、該凹
部の底面および側面上に、上記絶縁膜をマスクとして、
第１導電型の下クラッド層、該下クラッド層及び上記窓
層よりもバンドギャップエネルギーが小さい材料からな
る第１導電型ガイド層、該第１導電型ガイド層よりもバ
ンドギャップエネルギーが小さい材料からなるアンドー
プの光吸収層、及び上記第１導電型ガイド層とほぼ同じ
組成の半導体層からなる第２導電型ガイド層を順次結晶
成長させる工程とを備えたものである。
【００１９】また、上記受光素子の製造方法において、
上記第２導電型ガイド層を結晶成長させた後、上記絶縁
膜を除去する工程と、上記基板の上方に露出する第１導
電型ガイド層、光吸収層、及び第２導電型ガイド層のそ
れぞれの端部上に絶縁性を有する半導体層を成長させる
工程とを含むものである。
上記第２導電型ガイド層を結晶成長させた後、上記絶縁
膜を除去する工程と、上記基板の上方に露出する第１導
電型ガイド層、光吸収層、及び第２導電型ガイド層のそ
れぞれの端部上に絶縁性を有する半導体層を成長させる
工程とを含むものである。
【００２０】また、この発明に係る受光素子の製造方法
は、第１導電型半導体基板上に、所定の領域に開口部を
有する絶縁膜を形成する工程と、該絶縁膜をマスクとし
て、該基板上の、上記絶縁膜の開口部内の領域に、その
端部近傍部分がそれぞれ上記基板方向に傾斜した斜面と
なる，第１導電型ガイド層、該ガイド層に対してバンド
ギャップエネルギーが小さいアンドープの光吸収層、及
び上記第１導電型ガイド層とほぼ同じ組成の半導体層か
らなる第２導電型ガイド層を連続的に選択成長させる工
程と、上記第２導電型ガイド層を成長させる工程に連続
して、上記第２導電型ガイド層の上面及び端部斜面，光
吸収層の端部斜面，及び第１導電型ガイド層の端部斜面
上に、遷移金属をドープして絶縁化してなる上記第１導
電型ガイド層に対してバンドギャップエネルギーが大き
い半導体層からなる窓層を成長させる工程と、該窓層
の、上記第２導電型ガイド層の上面上の領域に、上記第
２導電型ガイド層に達する深さまで第２導電型不純物を
導入する工程とを備えたものである。
は、第１導電型半導体基板上に、所定の領域に開口部を
有する絶縁膜を形成する工程と、該絶縁膜をマスクとし
て、該基板上の、上記絶縁膜の開口部内の領域に、その
端部近傍部分がそれぞれ上記基板方向に傾斜した斜面と
なる，第１導電型ガイド層、該ガイド層に対してバンド
ギャップエネルギーが小さいアンドープの光吸収層、及
び上記第１導電型ガイド層とほぼ同じ組成の半導体層か
らなる第２導電型ガイド層を連続的に選択成長させる工
程と、上記第２導電型ガイド層を成長させる工程に連続
して、上記第２導電型ガイド層の上面及び端部斜面，光
吸収層の端部斜面，及び第１導電型ガイド層の端部斜面
上に、遷移金属をドープして絶縁化してなる上記第１導
電型ガイド層に対してバンドギャップエネルギーが大き
い半導体層からなる窓層を成長させる工程と、該窓層
の、上記第２導電型ガイド層の上面上の領域に、上記第
２導電型ガイド層に達する深さまで第２導電型不純物を
導入する工程とを備えたものである。
【００２１】また、この発明に係る受光素子の製造方法
は、第１導電型半導体基板の表面に、選択的なエッチン
グにより、その端部が段差形状となるよう***している
***部を形成する工程と、上記基板上に、上記***部の
段差形状の端部近傍がそれぞれ上記基板方向に傾斜して
いる斜面となる、第１導電型ガイド層，該ガイド層に対
してバンドギャップエネルギーが小さいアンドープの光
吸収層，及び上記第１導電型ガイド層とほぼ同じ組成の
半導体層からなる第２導電型ガイド層を順次結晶成長さ
せる工程と、上記第２導電型ガイド層を成長させる工程
に連続して、上記第２導電型ガイド層の上面及び端部斜
面、光吸収層の端部斜面、及び第１導電型ガイド層の端
部斜面上に、遷移金属をドープしてなる上記第１導電型
ガイド層に対してバンドギャップエネルギーが大きい半
導体層からなる窓層を成長させる工程と、該窓層の、上
記第２導電型ガイド層の上面上の領域に第２導電型ガイ
ド層に達する深さまで第２導電型不純物を導入する工程
と、上記半導体基板の***部以外の領域に形成された半
導体層を選択的に除去する工程とを備えたものである。
は、第１導電型半導体基板の表面に、選択的なエッチン
グにより、その端部が段差形状となるよう***している
***部を形成する工程と、上記基板上に、上記***部の
段差形状の端部近傍がそれぞれ上記基板方向に傾斜して
いる斜面となる、第１導電型ガイド層，該ガイド層に対
してバンドギャップエネルギーが小さいアンドープの光
吸収層，及び上記第１導電型ガイド層とほぼ同じ組成の
半導体層からなる第２導電型ガイド層を順次結晶成長さ
せる工程と、上記第２導電型ガイド層を成長させる工程
に連続して、上記第２導電型ガイド層の上面及び端部斜
面、光吸収層の端部斜面、及び第１導電型ガイド層の端
部斜面上に、遷移金属をドープしてなる上記第１導電型
ガイド層に対してバンドギャップエネルギーが大きい半
導体層からなる窓層を成長させる工程と、該窓層の、上
記第２導電型ガイド層の上面上の領域に第２導電型ガイ
ド層に達する深さまで第２導電型不純物を導入する工程
と、上記半導体基板の***部以外の領域に形成された半
導体層を選択的に除去する工程とを備えたものである。
【００２２】
実施の形態１．図１は本発明のフォトダイオードの構造
を示す斜視図（図１(a))、及び図１(a) のIb−Ib線によ
る断面図であり、図において、１は表面の面方位が（０
０１）であるｎ型（以下，ｎ−と称す）ＩｎＰ基板（ウ
ェハ）、２は厚さが０．５μｍで、キャリア濃度が１×
１０18ｍ-3であるｎ−ＩｎＰバッファ層、５は厚さが
０．５μｍ、キャリア濃度が１×１０18ｍ-3であるｎ−
ＩｎＰ下クラッド層、３は厚さが４μｍ、鉄（Ｆｅ）の
ドーピング濃度が４×１０16ｍ-3である高抵抗なＦｅ−
ＩｎＰ窓層で、鉄の代わりにコバルトやバナジウム，チ
タン等の遷移金属をドープするようにしてもよく、ま
た、鉄をドープする代わりに、アンドープのＩｎＰ層を
用いるようにしてもよい。なお、この窓層１３の半導体
材料としては、後述するガイド層よりもバンドギャップ
エネルギーの大きい材料であれば他の材料を用いるよう
にしてもよい。４は長手方向が［１１０］方向で、長手
方向に直交する方向が［１／１０］方向である開口部を
有するＳｉＯ2 等の絶縁膜からなる選択成長マスクであ
る。なお、ここでは／１はバー１を示すものとする。６
は光の吸収波長が１．４μｍ帯となるようにその組成比
が調整されている厚さが０．８μｍ、キャリア濃度が１
×１０18ｍ-3であるｎ−ＩｎＧａＡｓＰガイド層、７は
厚さが０．６μｍであるアンドープＩｎＧａＡｓ吸収
層、８は厚さが０．８μｍ、キャリア濃度が１×１０18
ｍ-3である１．４μｍ帯のｐ型（以下、ｐ−と称す）Ｉ
ｎＧａＡｓＰガイド層、９は厚さが２μｍ、鉄（Ｆｅ）
のドーピング濃度が４×１０16ｍ-3である高抵抗なアン
ドープのＦｅ−ＩｎＰ上クラッド層、１０は厚さが０．
２５μｍであるアンドープのＩｎＧａＡｓコンタクト
層、１５は亜鉛（Ｚｎ）を拡散させたＺｎ拡散領域で、
これは、他の第２導電型となる不純物を拡散させるよう
にしてもよい。
を示す斜視図（図１(a))、及び図１(a) のIb−Ib線によ
る断面図であり、図において、１は表面の面方位が（０
０１）であるｎ型（以下，ｎ−と称す）ＩｎＰ基板（ウ
ェハ）、２は厚さが０．５μｍで、キャリア濃度が１×
１０18ｍ-3であるｎ−ＩｎＰバッファ層、５は厚さが
０．５μｍ、キャリア濃度が１×１０18ｍ-3であるｎ−
ＩｎＰ下クラッド層、３は厚さが４μｍ、鉄（Ｆｅ）の
ドーピング濃度が４×１０16ｍ-3である高抵抗なＦｅ−
ＩｎＰ窓層で、鉄の代わりにコバルトやバナジウム，チ
タン等の遷移金属をドープするようにしてもよく、ま
た、鉄をドープする代わりに、アンドープのＩｎＰ層を
用いるようにしてもよい。なお、この窓層１３の半導体
材料としては、後述するガイド層よりもバンドギャップ
エネルギーの大きい材料であれば他の材料を用いるよう
にしてもよい。４は長手方向が［１１０］方向で、長手
方向に直交する方向が［１／１０］方向である開口部を
有するＳｉＯ2 等の絶縁膜からなる選択成長マスクであ
る。なお、ここでは／１はバー１を示すものとする。６
は光の吸収波長が１．４μｍ帯となるようにその組成比
が調整されている厚さが０．８μｍ、キャリア濃度が１
×１０18ｍ-3であるｎ−ＩｎＧａＡｓＰガイド層、７は
厚さが０．６μｍであるアンドープＩｎＧａＡｓ吸収
層、８は厚さが０．８μｍ、キャリア濃度が１×１０18
ｍ-3である１．４μｍ帯のｐ型（以下、ｐ−と称す）Ｉ
ｎＧａＡｓＰガイド層、９は厚さが２μｍ、鉄（Ｆｅ）
のドーピング濃度が４×１０16ｍ-3である高抵抗なアン
ドープのＦｅ−ＩｎＰ上クラッド層、１０は厚さが０．
２５μｍであるアンドープのＩｎＧａＡｓコンタクト
層、１５は亜鉛（Ｚｎ）を拡散させたＺｎ拡散領域で、
これは、他の第２導電型となる不純物を拡散させるよう
にしてもよい。
【００２３】また、図２はこのフォトダイオードの製造
方法を示す，図１において示したIb−Ib線による断面に
相当する断面図であり、図において、図１と同一符号は
同一または相当する部分を示しており、３２は凹部であ
る。
方法を示す，図１において示したIb−Ib線による断面に
相当する断面図であり、図において、図１と同一符号は
同一または相当する部分を示しており、３２は凹部であ
る。
【００２４】また、図３はこのフォトダイオードの製造
方法における主要工程を示す、基板の上面からみた平面
図であり、図において、図２と同一符号は同一または相
当する部分を示している。
方法における主要工程を示す、基板の上面からみた平面
図であり、図において、図２と同一符号は同一または相
当する部分を示している。
【００２５】次に製造方法について説明する。まず、図
２(a) に示すように、ｎ型ＩｎＰウェハ１上に、ｎ−Ｉ
ｎＰバッファ層２、Ｆｅ−ＩｎＰ窓層３をＭＯＣＶＤ(M
etal-organic chemical vapor deposition) 法を用いて
順次成長する。続いて、Ｆｅ−ＩｎＰ窓層３の表面全体
にＳｉＯ2 膜をスパッタにより蒸着し、写真製版技術と
選択エッチングとを用いて、開口幅５μｍ、長さ１５μ
ｍの平面形状が長方形である開口部を備えたＳｉＯ2 選
択成長マスク４を形成する。この時、基板１の上方から
みた選択成長マスク４の形状を図３に示す。さらに、選
択成長マスク４をマスクとして、臭素系のエッチング液
を用いて、Ｆｅ−ＩｎＰ窓層３表面からバッファ層２に
達する深さまで、例えば４．５μｍの深さをエッチング
して、凹部３２を形成する（図２(b))。このとき、等方
性エッチングであるので、各半導体層はサイドエッチン
グされ、凹部３２の側面は、選択成長マスク４の下方に
位置するようになる。
２(a) に示すように、ｎ型ＩｎＰウェハ１上に、ｎ−Ｉ
ｎＰバッファ層２、Ｆｅ−ＩｎＰ窓層３をＭＯＣＶＤ(M
etal-organic chemical vapor deposition) 法を用いて
順次成長する。続いて、Ｆｅ−ＩｎＰ窓層３の表面全体
にＳｉＯ2 膜をスパッタにより蒸着し、写真製版技術と
選択エッチングとを用いて、開口幅５μｍ、長さ１５μ
ｍの平面形状が長方形である開口部を備えたＳｉＯ2 選
択成長マスク４を形成する。この時、基板１の上方から
みた選択成長マスク４の形状を図３に示す。さらに、選
択成長マスク４をマスクとして、臭素系のエッチング液
を用いて、Ｆｅ−ＩｎＰ窓層３表面からバッファ層２に
達する深さまで、例えば４．５μｍの深さをエッチング
して、凹部３２を形成する（図２(b))。このとき、等方
性エッチングであるので、各半導体層はサイドエッチン
グされ、凹部３２の側面は、選択成長マスク４の下方に
位置するようになる。
【００２６】次に、選択成長マスク４をマスクとして、
上記凹部３２の底面および側面にｎ−ＩｎＰ下クラッド
層５、ｎ−ＩｎＧａＡｓＰガイド層６、ＩｎＧａＡｓ吸
収層７、ｐ−ＩｎＧａＡｓＰガイド層８、Ｆｅ−ＩｎＰ
上クラッド層９、及びＩｎＧａＡｓコンタクト層１０を
ＭＯＣＶＤ法を用いて順次成長する（図２(c))。この
時、前述した下クラッド層５や吸収層７等の凹部３２内
に成長された各半導体層の層厚の値は、平坦部、即ち凹
部３２の底面上に成長された部分の膜厚の値であり、基
板１表面に対して垂直である凹部の側面への半導体層の
成長速度が、基板１表面と平行な凹部３２の底面上への
成長速度に比べて遅いため、凹部３２の側面に成長され
た半導体層の厚さは、図２(c) のようにＳｉＯ2 選択成
長マスク４に近づくに従い薄くなる。さらに、選択成長
マスク４の開口部内にＺｎをＦｅ−ＩｎＰ上クラッド層
９とｐ−ＩｎＧａＡｓＰガイド層８との界面に達するま
で拡散して、第２導電型を有するＺｎ拡散領域１５を形
成する（図２(d))。なお、ここでは高抵抗な上クラッド
層９，及びコンタクト層１０を成長させた後、Ｚｎ等の
第２導電型不純物を拡散させて上クラッド層９，及びコ
ンタクト層１０が第２導電型を有するようにしている
が、予め、第２導電型不純物をドープしてなる上クラッ
ド層やコンタクト層を結晶成長させるようにしてもよ
い。
上記凹部３２の底面および側面にｎ−ＩｎＰ下クラッド
層５、ｎ−ＩｎＧａＡｓＰガイド層６、ＩｎＧａＡｓ吸
収層７、ｐ−ＩｎＧａＡｓＰガイド層８、Ｆｅ−ＩｎＰ
上クラッド層９、及びＩｎＧａＡｓコンタクト層１０を
ＭＯＣＶＤ法を用いて順次成長する（図２(c))。この
時、前述した下クラッド層５や吸収層７等の凹部３２内
に成長された各半導体層の層厚の値は、平坦部、即ち凹
部３２の底面上に成長された部分の膜厚の値であり、基
板１表面に対して垂直である凹部の側面への半導体層の
成長速度が、基板１表面と平行な凹部３２の底面上への
成長速度に比べて遅いため、凹部３２の側面に成長され
た半導体層の厚さは、図２(c) のようにＳｉＯ2 選択成
長マスク４に近づくに従い薄くなる。さらに、選択成長
マスク４の開口部内にＺｎをＦｅ−ＩｎＰ上クラッド層
９とｐ−ＩｎＧａＡｓＰガイド層８との界面に達するま
で拡散して、第２導電型を有するＺｎ拡散領域１５を形
成する（図２(d))。なお、ここでは高抵抗な上クラッド
層９，及びコンタクト層１０を成長させた後、Ｚｎ等の
第２導電型不純物を拡散させて上クラッド層９，及びコ
ンタクト層１０が第２導電型を有するようにしている
が、予め、第２導電型不純物をドープしてなる上クラッ
ド層やコンタクト層を結晶成長させるようにしてもよ
い。
【００２７】最後に、基板１の裏面側にｎ側電極３０、
コンタクト層１０にオーミック接触するようにｐ側電極
３１を形成して図１に示すフォトダイオードを得る。
コンタクト層１０にオーミック接触するようにｐ側電極
３１を形成して図１に示すフォトダイオードを得る。
【００２８】次に動作原理について説明する。フォトダ
イオードの基板１表面に対して垂直な端面に対して入射
された光は、窓層３を経てＩｎＧａＡｓ吸収層７に入射
され、この吸収層７において吸収される。ＩｎＧａＡｓ
吸収層７において光が吸収されることにより発生した電
子及びホールは、このフォトダイオードに逆バイアスを
印加しておくことにより、この逆バイアスによって発生
している電界により瞬時に掃引され、光信号として取り
出される。このとき、窓層３の材料はＦｅ−ＩｎＰで、
ＩｎＰのバンドギャップはＩｎＧａＡｓ吸収層７のバン
ドギャップより大きいので、窓層では光の吸収はおこら
ない。
イオードの基板１表面に対して垂直な端面に対して入射
された光は、窓層３を経てＩｎＧａＡｓ吸収層７に入射
され、この吸収層７において吸収される。ＩｎＧａＡｓ
吸収層７において光が吸収されることにより発生した電
子及びホールは、このフォトダイオードに逆バイアスを
印加しておくことにより、この逆バイアスによって発生
している電界により瞬時に掃引され、光信号として取り
出される。このとき、窓層３の材料はＦｅ−ＩｎＰで、
ＩｎＰのバンドギャップはＩｎＧａＡｓ吸収層７のバン
ドギャップより大きいので、窓層では光の吸収はおこら
ない。
【００２９】この実施の形態１に係るフォトダイオード
においては、窓層３と他の半導体層との再成長界面は、
Ｆｅ−ＩｎＰ窓層３とｎ−ＩｎＰクラッド層５との再成
長界面となっている。このため、吸収層７の端部が外部
環境等により汚染されることもなく、また、この界面に
準位が発生していたとしても、空乏領域となる吸収層７
は再成長界面に接していないため、暗電流増加の原因と
なることもない。
においては、窓層３と他の半導体層との再成長界面は、
Ｆｅ−ＩｎＰ窓層３とｎ−ＩｎＰクラッド層５との再成
長界面となっている。このため、吸収層７の端部が外部
環境等により汚染されることもなく、また、この界面に
準位が発生していたとしても、空乏領域となる吸収層７
は再成長界面に接していないため、暗電流増加の原因と
なることもない。
【００３０】さらに、吸収層７と光ガイド層６，８との
ｐｎ接合の端部は基板１の上方において、絶縁材料から
なる選択成長マスク４により覆われており、ｐｎ接合は
外部に露出していないため、フォトダイオードの信頼性
が劣化するという問題も生じることがない。
ｐｎ接合の端部は基板１の上方において、絶縁材料から
なる選択成長マスク４により覆われており、ｐｎ接合は
外部に露出していないため、フォトダイオードの信頼性
が劣化するという問題も生じることがない。
【００３１】このように本発明の実施の形態１に係るフ
ォトダイオードによれば、半導体基板１上に窓層３を成
長させ、該窓層３に選択成長マスク４を用いて選択的に
エッチングを行うことにより凹部３２を設け、該凹部３
２内にｎ型下クラッド層５、ｎ型ガイド層６、吸収層
７、ｐ型ガイド層８を選択成長マスク４を用いて選択的
に成長させるようにしたから、再成長界面を窓層３と下
クラッド層５との界面として、該再成長界面に吸収層７
が接しないようにすることができ、暗電流の少ないフォ
トダイオードを提供できる効果がある。
ォトダイオードによれば、半導体基板１上に窓層３を成
長させ、該窓層３に選択成長マスク４を用いて選択的に
エッチングを行うことにより凹部３２を設け、該凹部３
２内にｎ型下クラッド層５、ｎ型ガイド層６、吸収層
７、ｐ型ガイド層８を選択成長マスク４を用いて選択的
に成長させるようにしたから、再成長界面を窓層３と下
クラッド層５との界面として、該再成長界面に吸収層７
が接しないようにすることができ、暗電流の少ないフォ
トダイオードを提供できる効果がある。
【００３２】実施の形態２．図４は本発明の実施の形態
２に係るフォトダイオードの製造方法を示す工程図であ
り、図において、図２と同一符号は同一または相当する
部分を示しており、１１はＦｅを４×１０16ｍ-3程度の
濃度でドープしてなる厚さ約０．５μｍのＦｅ−ＩｎＰ
保護層である。
２に係るフォトダイオードの製造方法を示す工程図であ
り、図において、図２と同一符号は同一または相当する
部分を示しており、１１はＦｅを４×１０16ｍ-3程度の
濃度でドープしてなる厚さ約０．５μｍのＦｅ−ＩｎＰ
保護層である。
【００３３】このフォトダイオードは、上記実施の形態
１に係るフォトダイオードにおいて、基板１の上方に形
成されるガイド層６，８、及び吸収層７からなるｐｎ接
合の端部を絶縁膜４で覆う代わりに、このｐｎ接合端部
上にＦｅ等の遷移金属をドープしてなる高抵抗な半導体
層を保護層として形成するようにしたものである。
１に係るフォトダイオードにおいて、基板１の上方に形
成されるガイド層６，８、及び吸収層７からなるｐｎ接
合の端部を絶縁膜４で覆う代わりに、このｐｎ接合端部
上にＦｅ等の遷移金属をドープしてなる高抵抗な半導体
層を保護層として形成するようにしたものである。
【００３４】次に製造方法について説明する。まず、図
１(b) に示した工程までは、上記実施の形態１と同様の
製造工程により行われ、その後、図４(a) に示すよう
に、凹部３２内にｎ−ＩｎＰ下クラッド層５、ｎ−Ｉｎ
ＧａＡｓＰガイド層６、ＩｎＧａＡｓ吸収層７、ｐ−Ｉ
ｎＧａＡｓＰガイド層８、Ｆｅ−ＩｎＰ上クラッド層９
を、選択成長マスク４をマスクとしてＭＯＣＶＤ法を用
いて順次選択成長する。次に、ＳｉＯ2 選択成長マスク
４を除去後、基板１の上方全面にＦｅ−ＩｎＰ層１１、
厚さ０．２５μｍのアンドープＩｎＧａＡｓコンタクト
層１０をＭＯＣＶＤ法を用いて順次成長する（図４
(b))。
１(b) に示した工程までは、上記実施の形態１と同様の
製造工程により行われ、その後、図４(a) に示すよう
に、凹部３２内にｎ−ＩｎＰ下クラッド層５、ｎ−Ｉｎ
ＧａＡｓＰガイド層６、ＩｎＧａＡｓ吸収層７、ｐ−Ｉ
ｎＧａＡｓＰガイド層８、Ｆｅ−ＩｎＰ上クラッド層９
を、選択成長マスク４をマスクとしてＭＯＣＶＤ法を用
いて順次選択成長する。次に、ＳｉＯ2 選択成長マスク
４を除去後、基板１の上方全面にＦｅ−ＩｎＰ層１１、
厚さ０．２５μｍのアンドープＩｎＧａＡｓコンタクト
層１０をＭＯＣＶＤ法を用いて順次成長する（図４
(b))。
【００３５】さらに、図示していないが、上クラッド層
９が形成されている領域上に開口部を有するＳｉＯ2 等
の絶縁膜をコンタクト層１０上に形成し、この開口部か
らＺｎをＦｅ−ＩｎＰ上クラッド層９と１．４μｍ帯ｐ
−ＩｎＧａＡｓＰガイド層８との界面に達するまで拡散
してＺｎ拡散領域１５を形成する。続いてこの絶縁膜を
除去した後、写真製版技術と酒石酸系エッチャントを用
いたエッチングとの組み合わせにより拡散領域１５以外
のＩｎＧａＡｓコンタクト層１０を除去する（図４
(c))。ここで、コンタクト層１０を除去するのは、コン
タクト層１０の材料が光を吸収するＩｎＧａＡｓからな
るため、このコンタクト層１０における光の吸収を極力
抑えるためである。
９が形成されている領域上に開口部を有するＳｉＯ2 等
の絶縁膜をコンタクト層１０上に形成し、この開口部か
らＺｎをＦｅ−ＩｎＰ上クラッド層９と１．４μｍ帯ｐ
−ＩｎＧａＡｓＰガイド層８との界面に達するまで拡散
してＺｎ拡散領域１５を形成する。続いてこの絶縁膜を
除去した後、写真製版技術と酒石酸系エッチャントを用
いたエッチングとの組み合わせにより拡散領域１５以外
のＩｎＧａＡｓコンタクト層１０を除去する（図４
(c))。ここで、コンタクト層１０を除去するのは、コン
タクト層１０の材料が光を吸収するＩｎＧａＡｓからな
るため、このコンタクト層１０における光の吸収を極力
抑えるためである。
【００３６】最後に、コンタクト層１０上にｐ側電極３
１，基板１の裏面側にｎ側電極３０を形成して図４(d)
に示すようなフォトダイオードを得る。
１，基板１の裏面側にｎ側電極３０を形成して図４(d)
に示すようなフォトダイオードを得る。
【００３７】上記実施の形態１に係るフォトダイオード
においては、基板の上方に形成されるｐｎ接合の端部が
ＳｉＯ2 選択成長マスク４により覆われているが、選択
成長マスク４とｐｎ接合の端部との界面は、半導体層と
絶縁膜との界面となるので完全には密着していないた
め、この部分に準位が生じる場合があり、この界面がデ
バイスの特性や信頼性に影響を及ぼす場合があるが、本
実施の形態２においては、ＳｉＯ2 選択成長マスクに代
えてＦｅ−ＩｎＰ保護層１１を成長させているため、ｐ
ｎ接合の端部と保護層１１との界面の密着性は良好とな
り、デバイスの特性や信頼性を向上させることができ
る。なお、保護層１１を半導体材料からなる層とするこ
とにより、新たな再成長界面がｎ−ＩｎＧａＡｓＰガイ
ド層６，ＩｎＧａＡｓ吸収層７，及びｐ−ＩｎＧａＡｓ
Ｐガイド層８とＦｅ−ＩｎＰ保護層１１との間に生じる
が、凹部の側面に成長される吸収層７等の半導体層の厚
さは、実際に光を吸収するための凹部の底面に成長され
る吸収層７等の半導体層に対して十分に厚さが薄いた
め、従来の技術において説明したフォトダイオードの再
成長界面よりも、再成長界面の面積が１０分の１以下に
なるため、暗電流の増加は問題にならない。
においては、基板の上方に形成されるｐｎ接合の端部が
ＳｉＯ2 選択成長マスク４により覆われているが、選択
成長マスク４とｐｎ接合の端部との界面は、半導体層と
絶縁膜との界面となるので完全には密着していないた
め、この部分に準位が生じる場合があり、この界面がデ
バイスの特性や信頼性に影響を及ぼす場合があるが、本
実施の形態２においては、ＳｉＯ2 選択成長マスクに代
えてＦｅ−ＩｎＰ保護層１１を成長させているため、ｐ
ｎ接合の端部と保護層１１との界面の密着性は良好とな
り、デバイスの特性や信頼性を向上させることができ
る。なお、保護層１１を半導体材料からなる層とするこ
とにより、新たな再成長界面がｎ−ＩｎＧａＡｓＰガイ
ド層６，ＩｎＧａＡｓ吸収層７，及びｐ−ＩｎＧａＡｓ
Ｐガイド層８とＦｅ−ＩｎＰ保護層１１との間に生じる
が、凹部の側面に成長される吸収層７等の半導体層の厚
さは、実際に光を吸収するための凹部の底面に成長され
る吸収層７等の半導体層に対して十分に厚さが薄いた
め、従来の技術において説明したフォトダイオードの再
成長界面よりも、再成長界面の面積が１０分の１以下に
なるため、暗電流の増加は問題にならない。
【００３８】ここで、フォトダイオードであるフォトダ
イオードの暗電流は、図１０(a),(b) に示すように、ｎ
型ガイド層と吸収層とｐ型ガイド層との間のｐｎ接合面
積，及び再成長界面と接する空乏層，即ち吸収層の面積
とに、それぞれ強い相関がある。例えば、この実施の形
態２に示した構造とすることにより、再成長界面と接す
る空乏層の面積は６μｍ2 以下になるため、暗電流は１
０ｎＡ以下になる。なお、フォトダイオードの暗電流
が、ｐｎ接合又は空乏層の面積のどちらに強い相関を示
すかは、フォトダイオードの構造及び再成長界面の欠陥
の量、種類等により異なる。
イオードの暗電流は、図１０(a),(b) に示すように、ｎ
型ガイド層と吸収層とｐ型ガイド層との間のｐｎ接合面
積，及び再成長界面と接する空乏層，即ち吸収層の面積
とに、それぞれ強い相関がある。例えば、この実施の形
態２に示した構造とすることにより、再成長界面と接す
る空乏層の面積は６μｍ2 以下になるため、暗電流は１
０ｎＡ以下になる。なお、フォトダイオードの暗電流
が、ｐｎ接合又は空乏層の面積のどちらに強い相関を示
すかは、フォトダイオードの構造及び再成長界面の欠陥
の量、種類等により異なる。
【００３９】このように、本実施の形態２に係るフォト
ダイオードにおいては、再成長界面に吸収層７を接しな
いようにすることができ、上記実施の形態１と同様の効
果を奏するとともに、保護層１１としてＦｅ−ＩｎＰを
成長させるようにしたことにより、ｐｎ接合の端部と保
護層１１との界面の密着性は良好となり、デバイスの特
性や信頼性を向上させることができる効果を奏する。
ダイオードにおいては、再成長界面に吸収層７を接しな
いようにすることができ、上記実施の形態１と同様の効
果を奏するとともに、保護層１１としてＦｅ−ＩｎＰを
成長させるようにしたことにより、ｐｎ接合の端部と保
護層１１との界面の密着性は良好となり、デバイスの特
性や信頼性を向上させることができる効果を奏する。
【００４０】実施の形態３．図５は本発明の実施の形態
３に係るフォトダイオードの構造を示す断面図であり、
図において、図１と同一符号は同一または相当する部分
を示しており、１２は厚さ約２μｍで、鉄の濃度が４×
１０16ｍ-3であるＦｅ−ＩｎＰ窓層である。
３に係るフォトダイオードの構造を示す断面図であり、
図において、図１と同一符号は同一または相当する部分
を示しており、１２は厚さ約２μｍで、鉄の濃度が４×
１０16ｍ-3であるＦｅ−ＩｎＰ窓層である。
【００４１】また、図６は本発明の実施の形態３に係る
フォトダイオードの製造方法を示す工程図であり、図に
おいて、図５と同一符号は同一または相当する部分を示
しており、２１はＳｉＯ2 等の絶縁膜からなる選択成長
マスクで、長手方向が［１１０］方向で、長手方向に直
交する方向が［１／１０］方向である開口部が設けられ
ている。
フォトダイオードの製造方法を示す工程図であり、図に
おいて、図５と同一符号は同一または相当する部分を示
しており、２１はＳｉＯ2 等の絶縁膜からなる選択成長
マスクで、長手方向が［１１０］方向で、長手方向に直
交する方向が［１／１０］方向である開口部が設けられ
ている。
【００４２】次に製造方法について説明する。まず、図
６(a) に示すように、ｎ型ＩｎＰウェハ１の（００１）
面全体にＳｉＯ2 をスパッタにより蒸着し、写真製版技
術を用いて開口部を設けて、厚さ約１００ｎｍのＳｉＯ
2 選択成長マスク２１を形成する。この選択成長マスク
２１の基板１上方からみた形状は図２と同様の形状とな
る。なお、このマスク２１の開口部は、［１１０］方向
の長さが約１５μｍ、［１／１０］方向の幅が約５μｍ
となるようにする。次に、選択成長マスク２１の開口部
内に、ｎ−ＩｎＧａＡｓＰガイド層６、ＩｎＧａＡｓ吸
収層７、ｐ−ＩｎＧａＡｓＰガイド層８、Ｆｅ−ＩｎＰ
窓層１２、アンドープのＩｎＧａＡｓコンタクト層１０
をＭＯＣＶＤ法を用いて順次結晶成長する（図６(b))。
このとき、ｎ−ＩｎＧａＡｓＰガイド層６、ＩｎＧａＡ
ｓ吸収層７、ｐ−ＩｎＧａＡｓＰガイド層８は、成長速
度の面方位依存性があるため、その端部、即ちマスク２
１近傍に特定の結晶面方位、例えば（１１１）Ｂ面が形
成され、成長される上記各層の端部は、この部分が基板
１方向に傾いた斜面となる。一方、Ｆｅ−ＩｎＰ層１２
等の遷移金属がドープされてなるＩｎＰ層は面方位によ
る成長速度依存性がないために、下層の表面全体を覆う
ように成長する。したがって、図６(b) のように、ｐ−
ＩｎＧａＡｓＰガイド層８の上面，即ち基板表面に対し
て平行な面，及びｐ−ＩｎＧａＡｓＰガイド層８の端部
の斜面上，ＩｎＧａＡｓ吸収層７の端部斜面上，及びｎ
−ＩｎＧａＡｓＰガイド層６の端部斜面上を覆うように
成長する。このとき、窓層２１の、上記ｐ−ガイド層８
の上面上の領域以外の領域上にコンタクト層１０が成長
された場合には、この領域のコンタクト層１０は酒石酸
系のエッチング液により選択的に除去しておく。
６(a) に示すように、ｎ型ＩｎＰウェハ１の（００１）
面全体にＳｉＯ2 をスパッタにより蒸着し、写真製版技
術を用いて開口部を設けて、厚さ約１００ｎｍのＳｉＯ
2 選択成長マスク２１を形成する。この選択成長マスク
２１の基板１上方からみた形状は図２と同様の形状とな
る。なお、このマスク２１の開口部は、［１１０］方向
の長さが約１５μｍ、［１／１０］方向の幅が約５μｍ
となるようにする。次に、選択成長マスク２１の開口部
内に、ｎ−ＩｎＧａＡｓＰガイド層６、ＩｎＧａＡｓ吸
収層７、ｐ−ＩｎＧａＡｓＰガイド層８、Ｆｅ−ＩｎＰ
窓層１２、アンドープのＩｎＧａＡｓコンタクト層１０
をＭＯＣＶＤ法を用いて順次結晶成長する（図６(b))。
このとき、ｎ−ＩｎＧａＡｓＰガイド層６、ＩｎＧａＡ
ｓ吸収層７、ｐ−ＩｎＧａＡｓＰガイド層８は、成長速
度の面方位依存性があるため、その端部、即ちマスク２
１近傍に特定の結晶面方位、例えば（１１１）Ｂ面が形
成され、成長される上記各層の端部は、この部分が基板
１方向に傾いた斜面となる。一方、Ｆｅ−ＩｎＰ層１２
等の遷移金属がドープされてなるＩｎＰ層は面方位によ
る成長速度依存性がないために、下層の表面全体を覆う
ように成長する。したがって、図６(b) のように、ｐ−
ＩｎＧａＡｓＰガイド層８の上面，即ち基板表面に対し
て平行な面，及びｐ−ＩｎＧａＡｓＰガイド層８の端部
の斜面上，ＩｎＧａＡｓ吸収層７の端部斜面上，及びｎ
−ＩｎＧａＡｓＰガイド層６の端部斜面上を覆うように
成長する。このとき、窓層２１の、上記ｐ−ガイド層８
の上面上の領域以外の領域上にコンタクト層１０が成長
された場合には、この領域のコンタクト層１０は酒石酸
系のエッチング液により選択的に除去しておく。
【００４３】続いて、コンタクト層１０上の領域に開口
部を有する絶縁膜（図示せず）を基板１上の全面に形成
し、該絶縁膜をマスクとして、その開口部内にＺｎをＦ
ｅ−ＩｎＰ層１２と１．４μｍ帯ｐ−ＩｎＧａＡｓＰガ
イド層８との界面に達する深さまで拡散して、ｐ型領域
となる拡散領域１５を形成し、その後、この絶縁膜と、
上記選択成長マスク２１とを除去する（図６(c))。この
拡散領域１５内の窓層１２はｐ型の上クラッド層として
機能する。
部を有する絶縁膜（図示せず）を基板１上の全面に形成
し、該絶縁膜をマスクとして、その開口部内にＺｎをＦ
ｅ−ＩｎＰ層１２と１．４μｍ帯ｐ−ＩｎＧａＡｓＰガ
イド層８との界面に達する深さまで拡散して、ｐ型領域
となる拡散領域１５を形成し、その後、この絶縁膜と、
上記選択成長マスク２１とを除去する（図６(c))。この
拡散領域１５内の窓層１２はｐ型の上クラッド層として
機能する。
【００４４】最後にコンタクト層１０の表面にｐ側電極
３１を形成し、基板１の裏面にｎ側電極３０を形成し
て、図５に示すようなフォトダイオードを得る。
３１を形成し、基板１の裏面にｎ側電極３０を形成し
て、図５に示すようなフォトダイオードを得る。
【００４５】このフォトダイオードでは、光は基板１に
水平は方向から入射され、入射光は窓層１２の傾斜した
部分を透過してＩｎＧａＡｓ吸収層７に達してこの吸収
層７において光吸収される。
水平は方向から入射され、入射光は窓層１２の傾斜した
部分を透過してＩｎＧａＡｓ吸収層７に達してこの吸収
層７において光吸収される。
【００４６】このフォトダイオードにおいては、基板１
上に吸収層７や窓層２１を連続して結晶成長させている
ため、従来のフォトダイオードのように埋め込み成長界
面はないので、空乏層となる吸収層が埋込み成長界面に
接することがなく、暗電流は１０ｎＡ以下になり、実用
上、十分に問題にならないレベルとなる。また、窓層２
１により、ｐｎ接合の端部も露出していないために信頼
性の点で問題の生じることがない。
上に吸収層７や窓層２１を連続して結晶成長させている
ため、従来のフォトダイオードのように埋め込み成長界
面はないので、空乏層となる吸収層が埋込み成長界面に
接することがなく、暗電流は１０ｎＡ以下になり、実用
上、十分に問題にならないレベルとなる。また、窓層２
１により、ｐｎ接合の端部も露出していないために信頼
性の点で問題の生じることがない。
【００４７】また、本実施の形態３に係るフォトダイオ
ードを、図１３に示すようなレーザダイオード３５の出
力のモニタに使用する場合、レーザダイオード３５から
出力されたレーザ光３７はフォトダイオードの受光面、
即ち吸収層７の端部近傍に入射されるが、その一部は、
この受光面において反射される。この時、図１３(a)に
示すように、本実施の形態３のフォトダイオードにおい
ては、受光面が吸収層の成長方向に対して傾斜している
ため、レーザ光の一部が反射されてもレーザダイオード
３５の活性層３６に再度入射されることがない。
ードを、図１３に示すようなレーザダイオード３５の出
力のモニタに使用する場合、レーザダイオード３５から
出力されたレーザ光３７はフォトダイオードの受光面、
即ち吸収層７の端部近傍に入射されるが、その一部は、
この受光面において反射される。この時、図１３(a)に
示すように、本実施の形態３のフォトダイオードにおい
ては、受光面が吸収層の成長方向に対して傾斜している
ため、レーザ光の一部が反射されてもレーザダイオード
３５の活性層３６に再度入射されることがない。
【００４８】したがって、図１１において示した従来の
フォトダイオードにおいてはその受光面が吸収層７の成
長方向に対して垂直であったため、レーザダイオード３
５から入射された光３７がフォトダイオードの受光面で
反射されると、この光が再度レーザダイオード３５の活
性層３６に入射され（図１３(b))、特にレーザダイオー
ド３５の光を高速に変調した場合においては、時間遅れ
の光が入射されることになり、レーザダイオード３５の
動作が不安定となる場合があるが、本実施の形態３のフ
ォトダイオードにおいては、その端面において生じた反
射光を再度レーザダイオード３５に入射させることがな
く、レーザダイオードを安定して動作させながら、レー
ザダイオードの出力をモニタすることが可能となる。ま
た、ここではレーザダイオードを用いた場合について説
明したが、反射光が戻ってくると問題が生じるようなデ
バイスを用いたシステムにおいてこのフォトダイオード
を用いた場合においても同様の効果がある。
フォトダイオードにおいてはその受光面が吸収層７の成
長方向に対して垂直であったため、レーザダイオード３
５から入射された光３７がフォトダイオードの受光面で
反射されると、この光が再度レーザダイオード３５の活
性層３６に入射され（図１３(b))、特にレーザダイオー
ド３５の光を高速に変調した場合においては、時間遅れ
の光が入射されることになり、レーザダイオード３５の
動作が不安定となる場合があるが、本実施の形態３のフ
ォトダイオードにおいては、その端面において生じた反
射光を再度レーザダイオード３５に入射させることがな
く、レーザダイオードを安定して動作させながら、レー
ザダイオードの出力をモニタすることが可能となる。ま
た、ここではレーザダイオードを用いた場合について説
明したが、反射光が戻ってくると問題が生じるようなデ
バイスを用いたシステムにおいてこのフォトダイオード
を用いた場合においても同様の効果がある。
【００４９】なお、図１３(a) は本実施の形態のフォト
ダイオードをレーザダイオードのモニタとして使用した
システムの一例を示す図で、図１３(b) は従来のフォト
ダイオードをレーザダイオードのモニタとして使用した
システムを示す図であり、図において、図５，図１１と
同一符号は同一または相当する部分を示しており、３５
はレーザダイオード、３６は活性層、３７はレーザ光を
示している。
ダイオードをレーザダイオードのモニタとして使用した
システムの一例を示す図で、図１３(b) は従来のフォト
ダイオードをレーザダイオードのモニタとして使用した
システムを示す図であり、図において、図５，図１１と
同一符号は同一または相当する部分を示しており、３５
はレーザダイオード、３６は活性層、３７はレーザ光を
示している。
【００５０】このように本実施の形態３に係るフォトダ
イオードによれば、ガイド層６，吸収層７，ガイド層
８，Ｆｅ−ＩｎＰ窓層１２，及びコンタクト層１０を選
択成長マスク２１を用いて連続的に選択成長させるよう
にしたから、埋込み成長界面を無くして暗電流を低減で
きる効果がある。
イオードによれば、ガイド層６，吸収層７，ガイド層
８，Ｆｅ−ＩｎＰ窓層１２，及びコンタクト層１０を選
択成長マスク２１を用いて連続的に選択成長させるよう
にしたから、埋込み成長界面を無くして暗電流を低減で
きる効果がある。
【００５１】なお、図７に示すように、ｎ型ガイド層６
を形成する前にｎ−ＩｎＰクラッド層５を第１層目とし
て選択成長するようにしてもよく、この場合、ＩｎＧａ
ＡｓＰガイド層６の端面も完全に外部に露出しないよう
にでき、ガイド層６の端面への表面準位等の発生を防い
で、フォトダイオードの劣化を防ぐことができる。な
お、図７は、本発明の実施の形態３に係るフォトダイオ
ードの変形例の製造方法を示す図であり，図において、
図１及び図６と同一符号は同一または相当する部分を示
している。
を形成する前にｎ−ＩｎＰクラッド層５を第１層目とし
て選択成長するようにしてもよく、この場合、ＩｎＧａ
ＡｓＰガイド層６の端面も完全に外部に露出しないよう
にでき、ガイド層６の端面への表面準位等の発生を防い
で、フォトダイオードの劣化を防ぐことができる。な
お、図７は、本発明の実施の形態３に係るフォトダイオ
ードの変形例の製造方法を示す図であり，図において、
図１及び図６と同一符号は同一または相当する部分を示
している。
【００５２】実施の形態４．図８は本発明の実施の形態
４に係るフォトダイオードの製造方法を示す斜視図であ
り、図において、図６と同一符号は同一または相当する
部分を示しており、１３は厚さが約２μｍ、鉄の濃度が
４×１０16ｃｍ-3であるＦｅ−ＩｎＰ保護層である。
４に係るフォトダイオードの製造方法を示す斜視図であ
り、図において、図６と同一符号は同一または相当する
部分を示しており、１３は厚さが約２μｍ、鉄の濃度が
４×１０16ｃｍ-3であるＦｅ−ＩｎＰ保護層である。
【００５３】このフォトダイオードは、上記実施の形態
３に係るフォトダイオードにおいて、窓層１２とコンタ
クト層１０との間に、基板１上を全面覆うように設けら
れているとともに、その光が入射される側の端部が基板
１に対して垂直な形状となっている、入射光を吸収しな
い材料からなるＦｅ−ＩｎＰ保護膜２１を設けるように
したものである。
３に係るフォトダイオードにおいて、窓層１２とコンタ
クト層１０との間に、基板１上を全面覆うように設けら
れているとともに、その光が入射される側の端部が基板
１に対して垂直な形状となっている、入射光を吸収しな
い材料からなるＦｅ−ＩｎＰ保護膜２１を設けるように
したものである。
【００５４】次に製造方法について説明する。まず、図
６(a) に示すように、基板１上に選択成長マスク２１を
形成後、図８(a) に示すように、ｎ−ＩｎＧａＡｓＰガ
イド層６、ＩｎＧａＡｓ吸収層７、ｐ−ＩｎＧａＡｓＰ
ガイド層８、及びＦｅ−ＩｎＰ窓層１２を、ＭＯＣＶＤ
法を用いて連続的に選択成長する。次に、ＳｉＯ2 選択
成長マスク２１を除去後、Ｆｅ−ＩｎＰ保護層１３、Ｉ
ｎＧａＡｓコンタクト層１０をＭＯＣＶＤ法を用いて順
次成長する（図８(b))。さらに、該コンタクト層１０の
上記ｐ−ＩｎＧａＡｓＰガイド層８の斜面を除く領域上
の領域部分を残して、レジストマスク等を用い、酒石酸
系のエッチング液により選択的に除去する。これは、コ
ンタクト層１０による光の吸収を減らすためである。さ
らに、該コンタクト層１０上の領域に開口部を有する絶
縁膜（図示せず）を形成し、これをマスクとして、その
開口部内にＺｎをＦｅ−ＩｎＰ窓層１２とｐ−ＩｎＧａ
ＡｓＰガイド層８との界面まで拡散して、ｐ型領域とな
る拡散領域１５を形成する。
６(a) に示すように、基板１上に選択成長マスク２１を
形成後、図８(a) に示すように、ｎ−ＩｎＧａＡｓＰガ
イド層６、ＩｎＧａＡｓ吸収層７、ｐ−ＩｎＧａＡｓＰ
ガイド層８、及びＦｅ−ＩｎＰ窓層１２を、ＭＯＣＶＤ
法を用いて連続的に選択成長する。次に、ＳｉＯ2 選択
成長マスク２１を除去後、Ｆｅ−ＩｎＰ保護層１３、Ｉ
ｎＧａＡｓコンタクト層１０をＭＯＣＶＤ法を用いて順
次成長する（図８(b))。さらに、該コンタクト層１０の
上記ｐ−ＩｎＧａＡｓＰガイド層８の斜面を除く領域上
の領域部分を残して、レジストマスク等を用い、酒石酸
系のエッチング液により選択的に除去する。これは、コ
ンタクト層１０による光の吸収を減らすためである。さ
らに、該コンタクト層１０上の領域に開口部を有する絶
縁膜（図示せず）を形成し、これをマスクとして、その
開口部内にＺｎをＦｅ−ＩｎＰ窓層１２とｐ−ＩｎＧａ
ＡｓＰガイド層８との界面まで拡散して、ｐ型領域とな
る拡散領域１５を形成する。
【００５５】その後、この絶縁膜を除去し（図８(c))、
上記保護層１３の、上記吸収層７の受光部である傾斜し
ている端面に対向する位置において、ドライエッチン
グ，あるいはへき開を行うことにより、保護層１３の上
記吸収層７の傾斜している端面に対向する位置に、基板
１の表面に対して垂直な端面を形成する。
上記保護層１３の、上記吸収層７の受光部である傾斜し
ている端面に対向する位置において、ドライエッチン
グ，あるいはへき開を行うことにより、保護層１３の上
記吸収層７の傾斜している端面に対向する位置に、基板
１の表面に対して垂直な端面を形成する。
【００５６】最後にコンタクト層１０の表面にｐ側電極
３１を形成し、基板１の裏面にｎ側電極３０を形成し
て、図８(d) に示すようなフォトダイオードを得る。
３１を形成し、基板１の裏面にｎ側電極３０を形成し
て、図８(d) に示すようなフォトダイオードを得る。
【００５７】上記実施の形態３に係るフォトダイオード
においては、窓層１２の傾斜している端部が受光部とな
るが、この端部が吸収層７の成長面に対して垂直ではな
く傾斜しているため、基板１に対し水平に入射された光
が完全にフォトダイオードの内部の吸収層７に向かって
入射されずに、その一部が窓層１２の傾斜している端部
で反射されてしまい、十分な光結合が取れない場合があ
る。これに対し、本実施の形態４に係るフォトダイオー
ドにおいては、基板上全面を覆うように光を透過させる
保護層１３を設けるとともに、この保護層１３の端部を
吸収層７に対して垂直としているため、基板１と水平に
保護層１３の端部に入射される光は、この端部において
反射されずに、吸収層７に到達し、その結果、十分な光
結合が得られる。
においては、窓層１２の傾斜している端部が受光部とな
るが、この端部が吸収層７の成長面に対して垂直ではな
く傾斜しているため、基板１に対し水平に入射された光
が完全にフォトダイオードの内部の吸収層７に向かって
入射されずに、その一部が窓層１２の傾斜している端部
で反射されてしまい、十分な光結合が取れない場合があ
る。これに対し、本実施の形態４に係るフォトダイオー
ドにおいては、基板上全面を覆うように光を透過させる
保護層１３を設けるとともに、この保護層１３の端部を
吸収層７に対して垂直としているため、基板１と水平に
保護層１３の端部に入射される光は、この端部において
反射されずに、吸収層７に到達し、その結果、十分な光
結合が得られる。
【００５８】このように本実施の形態４に係るフォトダ
イオードにおいては、上記実施の形態３と同様の効果を
奏するとともに、窓層１２とコンタクト層１０との間
に、基板１上を全面覆うように、その光が入射される側
の端部が基板１に対して垂直な形状となっているＦｅ−
ＩｎＰ層１３を設けるようにしたから、端部における入
射光の反射を防いで、光結合効率の良いフォトダイオー
ドが得られる効果がある。
イオードにおいては、上記実施の形態３と同様の効果を
奏するとともに、窓層１２とコンタクト層１０との間
に、基板１上を全面覆うように、その光が入射される側
の端部が基板１に対して垂直な形状となっているＦｅ−
ＩｎＰ層１３を設けるようにしたから、端部における入
射光の反射を防いで、光結合効率の良いフォトダイオー
ドが得られる効果がある。
【００５９】実施の形態５．図９は本発明の実施の形態
５に係るフォトダイオードの製造方法を示す断面図であ
り、図において、図３と同一符号は同一または相当する
部分を示しており、１ａは***部、１ｂは段差形状部で
ある。
５に係るフォトダイオードの製造方法を示す断面図であ
り、図において、図３と同一符号は同一または相当する
部分を示しており、１ａは***部、１ｂは段差形状部で
ある。
【００６０】次に製造方法について説明する。まず、ｎ
型ＩｎＰウェハ１の（００１）面上の所定の領域を、写
真製版技術及びドライエッチング技術を用いて、所定の
深さ、例えば５μｍ程度まで除去して、図９(a) に示す
ように、［１／１０］方向に伸びる段差形状部１ｂを有
する基板１を作製する。この時、エッチングされていな
い部分はエッチングされた領域に対して***した***部
１ａとなっており、この***部１ａの平面形状は、幅約
５μｍ、長さ約１５μｍの長方形となるようにする。ま
た、この長方形の長手方向が［１１０］方向、幅方向が
［１／１０］方向となるようにする。
型ＩｎＰウェハ１の（００１）面上の所定の領域を、写
真製版技術及びドライエッチング技術を用いて、所定の
深さ、例えば５μｍ程度まで除去して、図９(a) に示す
ように、［１／１０］方向に伸びる段差形状部１ｂを有
する基板１を作製する。この時、エッチングされていな
い部分はエッチングされた領域に対して***した***部
１ａとなっており、この***部１ａの平面形状は、幅約
５μｍ、長さ約１５μｍの長方形となるようにする。ま
た、この長方形の長手方向が［１１０］方向、幅方向が
［１／１０］方向となるようにする。
【００６１】続いて、この基板１上にｎ−ＩｎＧａＡｓ
Ｐガイド層６、ＩｎＧａＡｓ吸収層７、ｐ−ＩｎＧａＡ
ｓガイド層８、Ｆｅ−ＩｎＰ窓層１２、ＩｎＧａＡｓキ
ャップ層（０．２５μｍ、アンドープ）１０をＭＯＣＶ
Ｄ法を用いて順次成長する（図９(b))。このとき、ｎ−
ＩｎＧａＡｓＰガイド層６、ＩｎＧａＡｓ吸収層７、ｐ
−ＩｎＧａＡｓＰガイド層８は、面方位によって成長速
度の依存性があり、基板１の***部１ａの端部、即ち段
差形状部１ｂを介した領域において、各層が段差形状部
１ｂ方向に向かって傾斜した斜面となり、段差形状部１
ｂが部分において***部１ａに成長される層と、他の部
分に成長される層とが途切れた形状となる。そして***
部１ａ上に形成されたこれらの各層の段差形状部１ａ近
傍の端面は、特定の結晶面方位、例えば（１１１）Ｂ面
を有する端部斜面となる。一方、Ｆｅ−ＩｎＰ窓層１２
は面方位による成長速度依存性がないために図９(b) に
示すように、基板１上の表面全体を覆うように成長さ
れ、***部１ａ上においては、上記ｐ−ＩｎＧａＡｓＰ
ガイド層８の上面，即ち端部斜面上の領域を除いた面、
ｐ−ＩｎＧａＡｓＰガイド層８の端部斜面、ＩｎＧａＡ
ｓ吸収層７の端部斜面、及びｎ−ＩｎＧａＡｓＰガイド
層６の端部斜面を覆うような形状となる。
Ｐガイド層６、ＩｎＧａＡｓ吸収層７、ｐ−ＩｎＧａＡ
ｓガイド層８、Ｆｅ−ＩｎＰ窓層１２、ＩｎＧａＡｓキ
ャップ層（０．２５μｍ、アンドープ）１０をＭＯＣＶ
Ｄ法を用いて順次成長する（図９(b))。このとき、ｎ−
ＩｎＧａＡｓＰガイド層６、ＩｎＧａＡｓ吸収層７、ｐ
−ＩｎＧａＡｓＰガイド層８は、面方位によって成長速
度の依存性があり、基板１の***部１ａの端部、即ち段
差形状部１ｂを介した領域において、各層が段差形状部
１ｂ方向に向かって傾斜した斜面となり、段差形状部１
ｂが部分において***部１ａに成長される層と、他の部
分に成長される層とが途切れた形状となる。そして***
部１ａ上に形成されたこれらの各層の段差形状部１ａ近
傍の端面は、特定の結晶面方位、例えば（１１１）Ｂ面
を有する端部斜面となる。一方、Ｆｅ−ＩｎＰ窓層１２
は面方位による成長速度依存性がないために図９(b) に
示すように、基板１上の表面全体を覆うように成長さ
れ、***部１ａ上においては、上記ｐ−ＩｎＧａＡｓＰ
ガイド層８の上面，即ち端部斜面上の領域を除いた面、
ｐ−ＩｎＧａＡｓＰガイド層８の端部斜面、ＩｎＧａＡ
ｓ吸収層７の端部斜面、及びｎ−ＩｎＧａＡｓＰガイド
層６の端部斜面を覆うような形状となる。
【００６２】次に、***部１ａ上の領域のうちの、ｐ−
ガイド層８の上面上の領域において、コンタクト層１０
の表面から、ＺｎをＦｅ−ＩｎＰ窓層１２とｐ−ＩｎＧ
ａＡｓＰガイド層８との界面に達するまで拡散してｐ型
領域となる拡散領域１５を形成し、その後、拡散領域１
５以外のＩｎＧａＡｓコンタクト層１０を選択的に除去
する（図９(c))。
ガイド層８の上面上の領域において、コンタクト層１０
の表面から、ＺｎをＦｅ−ＩｎＰ窓層１２とｐ−ＩｎＧ
ａＡｓＰガイド層８との界面に達するまで拡散してｐ型
領域となる拡散領域１５を形成し、その後、拡散領域１
５以外のＩｎＧａＡｓコンタクト層１０を選択的に除去
する（図９(c))。
【００６３】最後に、基板１の***部１ａ以外の領域上
に形成された半導体層を、レジストマスク等を用いて基
板１に達するまでドライエッチング技術を用いてエッチ
ングすることにより除去し、コンタクト層１０表面にｐ
側電極３１を形成し、基板１の裏面にｎ側電極３０を形
成して、図９(d) に示すようなフォトダイオードを得
る。
に形成された半導体層を、レジストマスク等を用いて基
板１に達するまでドライエッチング技術を用いてエッチ
ングすることにより除去し、コンタクト層１０表面にｐ
側電極３１を形成し、基板１の裏面にｎ側電極３０を形
成して、図９(d) に示すようなフォトダイオードを得
る。
【００６４】このフォトダイオードにおいては、基板１
上に吸収層７や窓層１２を連続して結晶成長させている
ため、従来のフォトダイオードのように埋め込み成長界
面はないので、空乏層となる吸収層７が埋込み成長界面
に接することがなく、暗電流は１０ｎＡ以下になり、実
用上、十分に問題にならないレベルとなる。また、窓層
１２により、ｐｎ接合の端部も露出していないため、信
頼性の点で問題の生じることがない。
上に吸収層７や窓層１２を連続して結晶成長させている
ため、従来のフォトダイオードのように埋め込み成長界
面はないので、空乏層となる吸収層７が埋込み成長界面
に接することがなく、暗電流は１０ｎＡ以下になり、実
用上、十分に問題にならないレベルとなる。また、窓層
１２により、ｐｎ接合の端部も露出していないため、信
頼性の点で問題の生じることがない。
【００６５】このように本実施の形態５に係るフォトダ
イオードによれば、その端部が段差形状部１ｂである隆
起部１ａを有する基板１上に、ｎ型ガイド層６，吸収層
７，ｐ型ガイド層８，Ｆｅ−ＩｎＰ窓層，及びコンタク
ト層１０を連続的に選択成長させた後、***部１ａ以外
の領域上の半導体層を除去するようにしたから、埋込み
成長界面をなくして暗電流を低減できる効果がある。
イオードによれば、その端部が段差形状部１ｂである隆
起部１ａを有する基板１上に、ｎ型ガイド層６，吸収層
７，ｐ型ガイド層８，Ｆｅ−ＩｎＰ窓層，及びコンタク
ト層１０を連続的に選択成長させた後、***部１ａ以外
の領域上の半導体層を除去するようにしたから、埋込み
成長界面をなくして暗電流を低減できる効果がある。
【００６６】なお、上記各実施の形態１〜５において
は、ＩｎＰ系の材料を用いた場合について説明したが、
本発明はＧａＡｓ系等の他の半導体材料を用いた場合に
おいても適用できるものであり、このような場合におい
ても上記各実施の形態１〜５と同様の効果を奏する。
は、ＩｎＰ系の材料を用いた場合について説明したが、
本発明はＧａＡｓ系等の他の半導体材料を用いた場合に
おいても適用できるものであり、このような場合におい
ても上記各実施の形態１〜５と同様の効果を奏する。
【００６７】また、上記各実施の形態１〜５において
は、ｎ型の基板を用いた場合について説明したが、本発
明はｐ型の基板を用いた場合においても適用できるもの
であり、このような場合においても上記各実施の形態１
〜５と同様の効果を奏する。
は、ｎ型の基板を用いた場合について説明したが、本発
明はｐ型の基板を用いた場合においても適用できるもの
であり、このような場合においても上記各実施の形態１
〜５と同様の効果を奏する。
【００６８】また、上記各実施の形態１〜５において
は、フォトダイオードを用いて説明したが、本発明は、
その他の半導体材料からなる受光素子についても適用で
きるものであり、このような場合においても、上記各実
施の形態１〜５と同様の効果を奏する。
は、フォトダイオードを用いて説明したが、本発明は、
その他の半導体材料からなる受光素子についても適用で
きるものであり、このような場合においても、上記各実
施の形態１〜５と同様の効果を奏する。
【００６９】
【発明の効果】以上のようにこの発明によれば、第１導
電型半導体基板上に配置された絶縁性を有する半導体層
からなる窓層と、該窓層の所定の領域に設けられた、該
窓層の厚さよりも深い深さの凹部と、該凹部の底面およ
び側面上に順次結晶成長されてなる，第１導電型の下ク
ラッド層、該下クラッド層及び上記窓層よりもバンドギ
ャップエネルギーが小さい材料からなる第１導電型ガイ
ド層、該第１導電型ガイド層よりもバンドギャップエネ
ルギーが小さい材料からなるアンドープの光吸収層、上
記第１導電型ガイド層とほぼ同じ組成の半導体層からな
る第２導電型ガイド層と、上記基板の上方に露出してい
る第１導電型ガイド層，光吸収層，及び第２導電型ガイ
ド層のそれぞれの端部を覆うように配置された絶縁材料
からなる層とを備えたから、再成長界面を窓層と下クラ
ッド層との界面として、該再成長界面に吸収層を接しな
いようにすることができ、暗電流の少ない受光素子を提
供できる効果がある。
電型半導体基板上に配置された絶縁性を有する半導体層
からなる窓層と、該窓層の所定の領域に設けられた、該
窓層の厚さよりも深い深さの凹部と、該凹部の底面およ
び側面上に順次結晶成長されてなる，第１導電型の下ク
ラッド層、該下クラッド層及び上記窓層よりもバンドギ
ャップエネルギーが小さい材料からなる第１導電型ガイ
ド層、該第１導電型ガイド層よりもバンドギャップエネ
ルギーが小さい材料からなるアンドープの光吸収層、上
記第１導電型ガイド層とほぼ同じ組成の半導体層からな
る第２導電型ガイド層と、上記基板の上方に露出してい
る第１導電型ガイド層，光吸収層，及び第２導電型ガイ
ド層のそれぞれの端部を覆うように配置された絶縁材料
からなる層とを備えたから、再成長界面を窓層と下クラ
ッド層との界面として、該再成長界面に吸収層を接しな
いようにすることができ、暗電流の少ない受光素子を提
供できる効果がある。
【００７０】また、この発明によれば、上記絶縁材料か
らなる層を、絶縁性を有する半導体層からなるようにし
たから、ｐｎ接合の端部と絶縁材料からなる層との界面
の密着性を良好として、特性や信頼性を向上させた受光
素子を提供できる効果がある。
らなる層を、絶縁性を有する半導体層からなるようにし
たから、ｐｎ接合の端部と絶縁材料からなる層との界面
の密着性を良好として、特性や信頼性を向上させた受光
素子を提供できる効果がある。
【００７１】また、この発明によれば、第１導電型半導
体基板と、該基板上の所定の領域に順次配置された、そ
の端部近傍部分がそれぞれ上記基板方向に傾斜した斜面
となっている，第１導電型ガイド層、該ガイド層に対し
てバンドギャップエネルギーが小さいアンドープの光吸
収層、及び上記第１導電型ガイド層とほぼ同じ組成の半
導体層からなる第２導電型ガイド層と、上記第２導電型
ガイド層の上面及び端部斜面、光吸収層の端部斜面、及
び第１導電型ガイド層の端部斜面上に配置された遷移金
属をドープして絶縁化してなる上記第１導電型ガイド層
に対してバンドギャップエネルギーが大きい半導体層か
らなる窓層と、該窓層の、上記第２導電型ガイド層の上
面上の領域に設けられた第２導電型不純物を有する領域
とを備えたから、埋込み成長界面を無くして暗電流を低
減できる受光素子を提供できる効果がある。
体基板と、該基板上の所定の領域に順次配置された、そ
の端部近傍部分がそれぞれ上記基板方向に傾斜した斜面
となっている，第１導電型ガイド層、該ガイド層に対し
てバンドギャップエネルギーが小さいアンドープの光吸
収層、及び上記第１導電型ガイド層とほぼ同じ組成の半
導体層からなる第２導電型ガイド層と、上記第２導電型
ガイド層の上面及び端部斜面、光吸収層の端部斜面、及
び第１導電型ガイド層の端部斜面上に配置された遷移金
属をドープして絶縁化してなる上記第１導電型ガイド層
に対してバンドギャップエネルギーが大きい半導体層か
らなる窓層と、該窓層の、上記第２導電型ガイド層の上
面上の領域に設けられた第２導電型不純物を有する領域
とを備えたから、埋込み成長界面を無くして暗電流を低
減できる受光素子を提供できる効果がある。
【００７２】また、この発明によれば、上記窓層，及び
半導体基板の半導体層が選択成長されていない領域上に
配置された、その端面が上記吸収層の成長面に対して垂
直であり、上記窓層と同じ材料からなるとともに遷移金
属をドープして絶縁化してなる保護層を備え、該保護層
の上記第２導電型ガイド層の上面上の領域には、第２導
電型不純物を有する領域を備えているようにしたから、
端部における入射光の反射を防いで、光結合効率の良い
受光素子が得られる効果がある。
半導体基板の半導体層が選択成長されていない領域上に
配置された、その端面が上記吸収層の成長面に対して垂
直であり、上記窓層と同じ材料からなるとともに遷移金
属をドープして絶縁化してなる保護層を備え、該保護層
の上記第２導電型ガイド層の上面上の領域には、第２導
電型不純物を有する領域を備えているようにしたから、
端部における入射光の反射を防いで、光結合効率の良い
受光素子が得られる効果がある。
【００７３】また、この発明によれば、その表面に、そ
の端部が段差形状となるよう***している***部を有す
る第１導電型半導体基板と、該基板の***部上に連続的
に結晶成長させてなる、該***部の端部近傍部分がそれ
ぞれ上記基板方向に傾斜した斜面となっている，第１導
電型ガイド層、該ガイド層に対してバンドギャップエネ
ルギーが小さいアンドープの光吸収層、及び上記第１導
電型ガイド層とほぼ同じ組成の半導体層からなる第２導
電型ガイド層と、上記第２導電型ガイド層の上面及び端
部斜面，光吸収層の端部斜面，及び第１導電型ガイド層
の端部斜面上に、上記第２導電型ガイド層を成長させる
工程に連続して形成された遷移金属をドープしてなる上
記第１導電型ガイド層に対してバンドギャップエネルギ
ーが大きい半導体層からなる窓層と、該窓層の、上記第
２導電型ガイド層の上面上の領域に設けられた第２導電
型不純物を有する領域とを備えたから、埋込み成長界面
を無くして暗電流を低減できる効果がある。
の端部が段差形状となるよう***している***部を有す
る第１導電型半導体基板と、該基板の***部上に連続的
に結晶成長させてなる、該***部の端部近傍部分がそれ
ぞれ上記基板方向に傾斜した斜面となっている，第１導
電型ガイド層、該ガイド層に対してバンドギャップエネ
ルギーが小さいアンドープの光吸収層、及び上記第１導
電型ガイド層とほぼ同じ組成の半導体層からなる第２導
電型ガイド層と、上記第２導電型ガイド層の上面及び端
部斜面，光吸収層の端部斜面，及び第１導電型ガイド層
の端部斜面上に、上記第２導電型ガイド層を成長させる
工程に連続して形成された遷移金属をドープしてなる上
記第１導電型ガイド層に対してバンドギャップエネルギ
ーが大きい半導体層からなる窓層と、該窓層の、上記第
２導電型ガイド層の上面上の領域に設けられた第２導電
型不純物を有する領域とを備えたから、埋込み成長界面
を無くして暗電流を低減できる効果がある。
【００７４】また、この発明によれば、第１導電型半導
体基板上に絶縁性を有する半導体層からなる窓層を結晶
成長する工程と、該窓層上に所定の領域に開口部を有す
る絶縁膜を設け、該絶縁膜をマスクとしてエッチングを
行い、該窓層の所定の領域に上記窓層の厚さよりも深い
深さの凹部を形成する工程と、該凹部の底面および側面
上に、上記絶縁膜をマスクとして、第１導電型の下クラ
ッド層、該下クラッド層及び上記窓層よりもバンドギャ
ップエネルギーが小さい材料からなる第１導電型ガイド
層、該第１導電型ガイド層よりもバンドギャップエネル
ギーが小さい材料からなるアンドープの光吸収層、及び
上記第１導電型ガイド層とほぼ同じ組成の半導体層から
なる第２導電型ガイド層を順次結晶成長させる工程とを
備えたから、再成長界面を窓層と下クラッド層との界面
として、該再成長界面に吸収層が接しないようにするこ
とができ、暗電流の少ない受光素子を提供できる効果が
ある。
体基板上に絶縁性を有する半導体層からなる窓層を結晶
成長する工程と、該窓層上に所定の領域に開口部を有す
る絶縁膜を設け、該絶縁膜をマスクとしてエッチングを
行い、該窓層の所定の領域に上記窓層の厚さよりも深い
深さの凹部を形成する工程と、該凹部の底面および側面
上に、上記絶縁膜をマスクとして、第１導電型の下クラ
ッド層、該下クラッド層及び上記窓層よりもバンドギャ
ップエネルギーが小さい材料からなる第１導電型ガイド
層、該第１導電型ガイド層よりもバンドギャップエネル
ギーが小さい材料からなるアンドープの光吸収層、及び
上記第１導電型ガイド層とほぼ同じ組成の半導体層から
なる第２導電型ガイド層を順次結晶成長させる工程とを
備えたから、再成長界面を窓層と下クラッド層との界面
として、該再成長界面に吸収層が接しないようにするこ
とができ、暗電流の少ない受光素子を提供できる効果が
ある。
【００７５】また、この発明によれば、上記第２導電型
ガイド層を結晶成長させた後、上記絶縁膜を除去する工
程と、上記基板の上方に露出する第１導電型ガイド層、
光吸収層、及び第２導電型ガイド層のそれぞれの端部上
に絶縁性を有する半導体層を成長させる工程とを含むよ
うにしたから、ｐｎ接合の端部と絶縁性を有する半導体
層との界面の密着性を良好として、特性や信頼性を向上
させた受光素子を提供できる効果がある。
ガイド層を結晶成長させた後、上記絶縁膜を除去する工
程と、上記基板の上方に露出する第１導電型ガイド層、
光吸収層、及び第２導電型ガイド層のそれぞれの端部上
に絶縁性を有する半導体層を成長させる工程とを含むよ
うにしたから、ｐｎ接合の端部と絶縁性を有する半導体
層との界面の密着性を良好として、特性や信頼性を向上
させた受光素子を提供できる効果がある。
【００７６】また、この発明によれば、第１導電型半導
体基板上に、所定の領域に開口部を有する絶縁膜を形成
する工程と、該絶縁膜をマスクとして、該基板上の、上
記絶縁膜の開口部内の領域に、その端部近傍部分がそれ
ぞれ上記基板方向に傾斜した斜面となる，第１導電型ガ
イド層、該ガイド層に対してバンドギャップエネルギー
が小さいアンドープの光吸収層、及び上記第１導電型ガ
イド層とほぼ同じ組成の半導体層からなる第２導電型ガ
イド層を連続的に選択成長させる工程と、上記第２導電
型ガイド層を成長させる工程に連続して、上記第２導電
型ガイド層の上面及び端部斜面，光吸収層の端部斜面，
及び第１導電型ガイド層の端部斜面上に、遷移金属をド
ープして絶縁化してなる上記第１導電型ガイド層に対し
てバンドギャップエネルギーが大きい半導体層からなる
窓層を成長させる工程と、該窓層の、上記第２導電型ガ
イド層の上面上の領域に、上記第２導電型ガイド層に達
する深さまで第２導電型不純物を導入する工程とを備え
たから、埋込み成長界面を無くして暗電流を低減できる
受光素子を提供できる効果がある。
体基板上に、所定の領域に開口部を有する絶縁膜を形成
する工程と、該絶縁膜をマスクとして、該基板上の、上
記絶縁膜の開口部内の領域に、その端部近傍部分がそれ
ぞれ上記基板方向に傾斜した斜面となる，第１導電型ガ
イド層、該ガイド層に対してバンドギャップエネルギー
が小さいアンドープの光吸収層、及び上記第１導電型ガ
イド層とほぼ同じ組成の半導体層からなる第２導電型ガ
イド層を連続的に選択成長させる工程と、上記第２導電
型ガイド層を成長させる工程に連続して、上記第２導電
型ガイド層の上面及び端部斜面，光吸収層の端部斜面，
及び第１導電型ガイド層の端部斜面上に、遷移金属をド
ープして絶縁化してなる上記第１導電型ガイド層に対し
てバンドギャップエネルギーが大きい半導体層からなる
窓層を成長させる工程と、該窓層の、上記第２導電型ガ
イド層の上面上の領域に、上記第２導電型ガイド層に達
する深さまで第２導電型不純物を導入する工程とを備え
たから、埋込み成長界面を無くして暗電流を低減できる
受光素子を提供できる効果がある。
【００７７】また、この発明によれば、第１導電型半導
体基板の表面に、選択的なエッチングにより、その端部
が段差形状となるよう***している***部を形成する工
程と、上記基板上に、上記***部の段差形状の端部近傍
がそれぞれ上記基板方向に傾斜している斜面となる、第
１導電型ガイド層，該ガイド層に対してバンドギャップ
エネルギーが小さいアンドープの光吸収層，及び上記第
１導電型ガイド層とほぼ同じ組成の半導体層からなる第
２導電型ガイド層を順次結晶成長させる工程と、上記第
２導電型ガイド層を成長させる工程に連続して、上記第
２導電型ガイド層の上面及び端部斜面、光吸収層の端部
斜面、及び第１導電型ガイド層の端部斜面上に、遷移金
属をドープしてなる上記第１導電型ガイド層に対してバ
ンドギャップエネルギーが大きい半導体層からなる窓層
を成長させる工程と、該窓層の、上記第２導電型ガイド
層の上面上の領域に第２導電型ガイド層に達する深さま
で第２導電型不純物を導入する工程と、上記半導体基板
の***部以外の領域に形成された半導体層を選択的に除
去する工程とを備えたから、埋込み成長界面を無くして
暗電流を低減できる効果がある。
体基板の表面に、選択的なエッチングにより、その端部
が段差形状となるよう***している***部を形成する工
程と、上記基板上に、上記***部の段差形状の端部近傍
がそれぞれ上記基板方向に傾斜している斜面となる、第
１導電型ガイド層，該ガイド層に対してバンドギャップ
エネルギーが小さいアンドープの光吸収層，及び上記第
１導電型ガイド層とほぼ同じ組成の半導体層からなる第
２導電型ガイド層を順次結晶成長させる工程と、上記第
２導電型ガイド層を成長させる工程に連続して、上記第
２導電型ガイド層の上面及び端部斜面、光吸収層の端部
斜面、及び第１導電型ガイド層の端部斜面上に、遷移金
属をドープしてなる上記第１導電型ガイド層に対してバ
ンドギャップエネルギーが大きい半導体層からなる窓層
を成長させる工程と、該窓層の、上記第２導電型ガイド
層の上面上の領域に第２導電型ガイド層に達する深さま
で第２導電型不純物を導入する工程と、上記半導体基板
の***部以外の領域に形成された半導体層を選択的に除
去する工程とを備えたから、埋込み成長界面を無くして
暗電流を低減できる効果がある。
【図１】 本発明の実施の形態１に係る受光素子の構造
を示す図である。
を示す図である。
【図２】 本発明の実施の形態１に係る受光素子の製造
方法を示す断面図である。
方法を示す断面図である。
【図３】 本発明の実施の形態１に係る受光素子の製造
方法の主要工程を示す平面図である。
方法の主要工程を示す平面図である。
【図４】 本発明の実施の形態２に係る受光素子の製造
方法を示す断面図である。
方法を示す断面図である。
【図５】 本発明の実施の形態３に係る受光素子の構造
を示す断面図である。
を示す断面図である。
【図６】 本発明の実施の形態３に係る受光素子の製造
方法を示す断面図である。
方法を示す断面図である。
【図７】 本発明の実施の形態３に係る受光素子の製造
方法の変形例を示す断面図である。
方法の変形例を示す断面図である。
【図８】 本発明の実施の形態４に係る受光素子の製造
方法を示す断面図である。
方法を示す断面図である。
【図９】 本発明の実施の形態５に係る受光素子の製造
方法を示す断面図である。
方法を示す断面図である。
【図１０】 本発明の実施の形態２に係る受光素子の構
造を説明するための図である。
造を説明するための図である。
【図１１】 従来の受光素子の製造方法を示す断面図で
ある。
ある。
【図１２】 従来の受光素子の製造方法の主要工程を示
す断面図である。
す断面図である。
【図１３】 本発明の実施の形態３に係る受光素子の構
造を説明するための図である。
造を説明するための図である。
１ ｎ−ＩｎＰ基板、２ ｎ−ＩｎＰバッファ層、３，
１２ Ｆｅ−ＩｎＰ窓層、４，２１，４０ 選択成長マ
スク、５ ｎ−ＩｎＰ下クラッド層、６ ｎ−ＩｎＧａ
ＡｓＰガイド層、７ ＩｎＧａＡｓ吸収層、８ ｐ−Ｉ
ｎＧａＡｓＰガイド層、９ Ｆｅ−ＩｎＰ上クラッド
層、１０ アンドープＩｎＧａＡｓコンタクト層、１０
ａ ｐ型ＩｎＧａＡｓコンタクト層、１１，１３ Ｆｅ
−ＩｎＰ保護層、１５ Ｚｎ拡散領域、２５ ｐ−Ｉｎ
Ｐ上クラッド層、３０ ｎ側電極、３１ ｐ側電極、３
２ 凹部、３５ レーザダイオード、３６ 活性層、３
７ レーザ光。
１２ Ｆｅ−ＩｎＰ窓層、４，２１，４０ 選択成長マ
スク、５ ｎ−ＩｎＰ下クラッド層、６ ｎ−ＩｎＧａ
ＡｓＰガイド層、７ ＩｎＧａＡｓ吸収層、８ ｐ−Ｉ
ｎＧａＡｓＰガイド層、９ Ｆｅ−ＩｎＰ上クラッド
層、１０ アンドープＩｎＧａＡｓコンタクト層、１０
ａ ｐ型ＩｎＧａＡｓコンタクト層、１１，１３ Ｆｅ
−ＩｎＰ保護層、１５ Ｚｎ拡散領域、２５ ｐ−Ｉｎ
Ｐ上クラッド層、３０ ｎ側電極、３１ ｐ側電極、３
２ 凹部、３５ レーザダイオード、３６ 活性層、３
７ レーザ光。
【手続補正書】
【提出日】平成９年９月２４日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００２
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００２】
【従来の技術】図１１は従来の導波路型フォトダイオー
ドの製造方法を示す断面工程図であり、図において、１
は表面の面方位が（００１）であるｎ型（以下，ｎ−と
称す）ＩｎＰ基板（ウェハ）、５は厚さが０．５μｍ、
キャリア濃度が１×１０ 18ｃｍ -3であるｎ−ＩｎＰ下ク
ラッド層、６は光の吸収波長が１．４μｍ帯となるよう
にその組成比が調整されている厚さが０．８μｍ、キャ
リア濃度が１×１０ 18ｃｍ -3であるｎ−ＩｎＧａＡｓＰ
ガイド層、７は厚さが０．６μｍであるアンドープＩｎ
ＧａＡｓ吸収層、８は厚さが０．８μｍ、キャリア濃度
が１×１０ 18ｃｍ -3である１．４μｍ帯のｐ型（以下、
ｐ−と称す）ＩｎＧａＡｓＰガイド層、２５は厚さが２
μｍ、キャリア濃度が１×１０ 18ｃｍ -3であるｐ−Ｉｎ
Ｐ上クラッド層、１０ａは厚さが０．２５μｍ、キャリ
ア濃度が１×１０19ｃｍ-3であるｐ−ＩｎＧａＡｓコン
タクト層、４０はＳｉＯ2 等の絶縁膜からなる選択成長
マスク４０、３は厚さが４μｍ、鉄（Ｆｅ）のドーピン
グ濃度が４×１０ 16ｃｍ -3であるＦｅ−ＩｎＰ窓層であ
る。
ドの製造方法を示す断面工程図であり、図において、１
は表面の面方位が（００１）であるｎ型（以下，ｎ−と
称す）ＩｎＰ基板（ウェハ）、５は厚さが０．５μｍ、
キャリア濃度が１×１０ 18ｃｍ -3であるｎ−ＩｎＰ下ク
ラッド層、６は光の吸収波長が１．４μｍ帯となるよう
にその組成比が調整されている厚さが０．８μｍ、キャ
リア濃度が１×１０ 18ｃｍ -3であるｎ−ＩｎＧａＡｓＰ
ガイド層、７は厚さが０．６μｍであるアンドープＩｎ
ＧａＡｓ吸収層、８は厚さが０．８μｍ、キャリア濃度
が１×１０ 18ｃｍ -3である１．４μｍ帯のｐ型（以下、
ｐ−と称す）ＩｎＧａＡｓＰガイド層、２５は厚さが２
μｍ、キャリア濃度が１×１０ 18ｃｍ -3であるｐ−Ｉｎ
Ｐ上クラッド層、１０ａは厚さが０．２５μｍ、キャリ
ア濃度が１×１０19ｃｍ-3であるｐ−ＩｎＧａＡｓコン
タクト層、４０はＳｉＯ2 等の絶縁膜からなる選択成長
マスク４０、３は厚さが４μｍ、鉄（Ｆｅ）のドーピン
グ濃度が４×１０ 16ｃｍ -3であるＦｅ−ＩｎＰ窓層であ
る。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００６】次に、上記選択成長マスク４０を用いて、
上記エッチングした部分に選択的にＦｅ−ＩｎＰ（４μ
ｍ、４×１０ 16ｃｍ -3）３をＭＯＣＶＤ法を用いて結晶
成長させ、さらに、ＳｉＯ2 選択成長マスク４０を除去
する（図１１(c) ）。
上記エッチングした部分に選択的にＦｅ−ＩｎＰ（４μ
ｍ、４×１０ 16ｃｍ -3）３をＭＯＣＶＤ法を用いて結晶
成長させ、さらに、ＳｉＯ2 選択成長マスク４０を除去
する（図１１(c) ）。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２２
【補正方法】変更
【補正内容】
【００２２】
【発明の実施の形態】 実施の形態１．図１は本発明のフォトダイオードの構造
を示す斜視図（図１(a))、及び図１(a) のIb−Ib線によ
る断面図であり、図において、１は表面の面方位が（０
０１）であるｎ型（以下，ｎ−と称す）ＩｎＰ基板（ウ
ェハ）、２は厚さが０．５μｍで、キャリア濃度が１×
１０ 18ｃｍ -3であるｎ−ＩｎＰバッファ層、５は厚さが
０．５μｍ、キャリア濃度が１×１０ 18ｃｍ -3であるｎ
−ＩｎＰ下クラッド層、３は厚さが４μｍ、鉄（Ｆｅ）
のドーピング濃度が４×１０ 16ｃｍ -3である高抵抗なＦ
ｅ−ＩｎＰ窓層で、鉄の代わりにコバルトやバナジウ
ム，チタン等の遷移金属をドープするようにしてもよ
く、また、鉄をドープする代わりに、アンドープのＩｎ
Ｐ層を用いるようにしてもよい。なお、この窓層１３の
半導体材料としては、後述するガイド層よりもバンドギ
ャップエネルギーの大きい材料であれば他の材料を用い
るようにしてもよい。４は長手方向が［１１０］方向
で、長手方向に直交する方向が［１／１０］方向である
開口部を有するＳｉＯ2 等の絶縁膜からなる選択成長マ
スクである。なお、ここでは／１はバー１を示すものと
する。６は光の吸収波長が１．４μｍ帯となるようにそ
の組成比が調整されている厚さが０．８μｍ、キャリア
濃度が１×１０ 18ｃｍ -3であるｎ−ＩｎＧａＡｓＰガイ
ド層、７は厚さが０．６μｍであるアンドープＩｎＧａ
Ａｓ吸収層、８は厚さが０．８μｍ、キャリア濃度が１
×１０ 18ｃｍ -3である１．４μｍ帯のｐ型（以下、ｐ−
と称す）ＩｎＧａＡｓＰガイド層、９は厚さが２μｍ、
鉄（Ｆｅ）のドーピング濃度が４×１０ 16ｃｍ -3である
高抵抗なアンドープのＦｅ−ＩｎＰ上クラッド層、１０
は厚さが０．２５μｍであるアンドープのＩｎＧａＡｓ
コンタクト層、１５は亜鉛（Ｚｎ）を拡散させたＺｎ拡
散領域で、これは、他の第２導電型となる不純物を拡散
させるようにしてもよい。
を示す斜視図（図１(a))、及び図１(a) のIb−Ib線によ
る断面図であり、図において、１は表面の面方位が（０
０１）であるｎ型（以下，ｎ−と称す）ＩｎＰ基板（ウ
ェハ）、２は厚さが０．５μｍで、キャリア濃度が１×
１０ 18ｃｍ -3であるｎ−ＩｎＰバッファ層、５は厚さが
０．５μｍ、キャリア濃度が１×１０ 18ｃｍ -3であるｎ
−ＩｎＰ下クラッド層、３は厚さが４μｍ、鉄（Ｆｅ）
のドーピング濃度が４×１０ 16ｃｍ -3である高抵抗なＦ
ｅ−ＩｎＰ窓層で、鉄の代わりにコバルトやバナジウ
ム，チタン等の遷移金属をドープするようにしてもよ
く、また、鉄をドープする代わりに、アンドープのＩｎ
Ｐ層を用いるようにしてもよい。なお、この窓層１３の
半導体材料としては、後述するガイド層よりもバンドギ
ャップエネルギーの大きい材料であれば他の材料を用い
るようにしてもよい。４は長手方向が［１１０］方向
で、長手方向に直交する方向が［１／１０］方向である
開口部を有するＳｉＯ2 等の絶縁膜からなる選択成長マ
スクである。なお、ここでは／１はバー１を示すものと
する。６は光の吸収波長が１．４μｍ帯となるようにそ
の組成比が調整されている厚さが０．８μｍ、キャリア
濃度が１×１０ 18ｃｍ -3であるｎ−ＩｎＧａＡｓＰガイ
ド層、７は厚さが０．６μｍであるアンドープＩｎＧａ
Ａｓ吸収層、８は厚さが０．８μｍ、キャリア濃度が１
×１０ 18ｃｍ -3である１．４μｍ帯のｐ型（以下、ｐ−
と称す）ＩｎＧａＡｓＰガイド層、９は厚さが２μｍ、
鉄（Ｆｅ）のドーピング濃度が４×１０ 16ｃｍ -3である
高抵抗なアンドープのＦｅ−ＩｎＰ上クラッド層、１０
は厚さが０．２５μｍであるアンドープのＩｎＧａＡｓ
コンタクト層、１５は亜鉛（Ｚｎ）を拡散させたＺｎ拡
散領域で、これは、他の第２導電型となる不純物を拡散
させるようにしてもよい。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３２
【補正方法】変更
【補正内容】
【００３２】実施の形態２．図４は本発明の実施の形態
２に係るフォトダイオードの製造方法を示す工程図であ
り、図において、図２と同一符号は同一または相当する
部分を示しており、１１はＦｅを４×１０ 16ｃｍ -3程度
の濃度でドープしてなる厚さ約０．５μｍのＦｅ−Ｉｎ
Ｐ保護層である。
２に係るフォトダイオードの製造方法を示す工程図であ
り、図において、図２と同一符号は同一または相当する
部分を示しており、１１はＦｅを４×１０ 16ｃｍ -3程度
の濃度でドープしてなる厚さ約０．５μｍのＦｅ−Ｉｎ
Ｐ保護層である。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４０
【補正方法】変更
【補正内容】
【００４０】実施の形態３．図５は本発明の実施の形態
３に係るフォトダイオードの構造を示す断面図であり、
図において、図１と同一符号は同一または相当する部分
を示しており、１２は厚さ約２μｍで、鉄の濃度が４×
１０ 16ｃｍ -3であるＦｅ−ＩｎＰ窓層である。
３に係るフォトダイオードの構造を示す断面図であり、
図において、図１と同一符号は同一または相当する部分
を示しており、１２は厚さ約２μｍで、鉄の濃度が４×
１０ 16ｃｍ -3であるＦｅ−ＩｎＰ窓層である。
Claims (9)
- 【請求項１】 第１導電型半導体基板上に配置された絶
縁性を有する半導体層からなる窓層と、 該窓層の所定の領域に設けられた、該窓層の厚さよりも
深い深さの凹部と、 該凹部の底面および側面上に順次結晶成長されてなる，
第１導電型の下クラッド層、該下クラッド層及び上記窓
層よりもバンドギャップエネルギーが小さい材料からな
る第１導電型ガイド層、該第１導電型ガイド層よりもバ
ンドギャップエネルギーが小さい材料からなるアンドー
プの光吸収層、上記第１導電型ガイド層とほぼ同じ組成
の半導体層からなる第２導電型ガイド層と、 上記基板の上方に露出している第１導電型ガイド層，光
吸収層，及び第２導電型ガイド層のそれぞれの端部を覆
うように配置された絶縁材料からなる層とを備えたこと
を特徴とする受光素子。 - 【請求項２】 請求項１に記載の受光素子において、 上記絶縁材料からなる層は、絶縁性を有する半導体層か
らなることを特徴とする受光素子。 - 【請求項３】 第１導電型半導体基板と、 該基板上の所定の領域に順次配置された、その端部近傍
部分がそれぞれ上記基板方向に傾斜した斜面となってい
る，第１導電型ガイド層、該ガイド層に対してバンドギ
ャップエネルギーが小さいアンドープの光吸収層、及び
上記第１導電型ガイド層とほぼ同じ組成の半導体層から
なる第２導電型ガイド層と、 上記第２導電型ガイド層の上面及び端部斜面、光吸収層
の端部斜面、及び第１導電型ガイド層の端部斜面上に配
置された遷移金属をドープして絶縁化してなる上記第１
導電型ガイド層に対してバンドギャップエネルギーが大
きい半導体層からなる窓層と、 該窓層の、上記第２導電型ガイド層の上面上の領域に設
けられた第２導電型不純物を有する領域とを備えたこと
を特徴とする受光素子。 - 【請求項４】 請求項３に記載の受光素子において、 上記窓層，及び半導体基板の半導体層が選択成長されて
いない領域上に配置された、その端面が上記吸収層の成
長面に対して垂直であり、上記窓層と同じ材料からなる
とともに遷移金属をドープして絶縁化してなる保護層を
備え、該保護層の上記第２導電型ガイド層の上面上の領
域には、第２導電型不純物を有する領域を備えているこ
とを特徴とする受光素子。 - 【請求項５】 その表面に、その端部が段差形状となる
よう***している***部を有する第１導電型半導体基板
と、 該基板の***部上に連続的に結晶成長させてなる、該隆
起部の端部近傍部分がそれぞれ上記基板方向に傾斜した
斜面となっている，第１導電型ガイド層、該ガイド層に
対してバンドギャップエネルギーが小さいアンドープの
光吸収層、上記第１導電型ガイド層とほぼ同じ組成の半
導体層からなる第２導電型ガイド層と、 上記第２導電型ガイド層の上面及び端部斜面，光吸収層
の端部斜面，及び第１導電型ガイド層の端部斜面上に、
上記第２導電型ガイド層を成長させる工程に連続して形
成された遷移金属をドープしてなる上記第１導電型ガイ
ド層に対してバンドギャップエネルギーが大きい半導体
層からなる窓層と、 該窓層の、上記第２導電型ガイド層の上面上の領域に設
けられた第２導電型不純物を有する領域とを備えたこと
を特徴とする受光素子。 - 【請求項６】 第１導電型半導体基板上に絶縁性を有す
る半導体層からなる窓層を結晶成長する工程と、 該窓層上に所定の領域に開口部を有する絶縁膜を設け、
該絶縁膜をマスクとしてエッチングを行い、該窓層の所
定の領域に上記窓層の厚さよりも深い深さの凹部を形成
する工程と、 該凹部の底面および側面上に、上記絶縁膜をマスクとし
て、第１導電型の下クラッド層、該下クラッド層及び上
記窓層よりもバンドギャップエネルギーが小さい材料か
らなる第１導電型ガイド層、該第１導電型ガイド層より
もバンドギャップエネルギーが小さい材料からなるアン
ドープの光吸収層、及び上記第１導電型ガイド層とほぼ
同じ組成の半導体層からなる第２導電型ガイド層を順次
結晶成長させる工程とを備えたことを特徴とする受光素
子の製造方法。 - 【請求項７】 請求項６に記載の受光素子の製造方法に
おいて、 上記第２導電型ガイド層を結晶成長させた後、上記絶縁
膜を除去する工程と、 上記基板の上方に露出する第１導電型ガイド層、光吸収
層、及び第２導電型ガイド層のそれぞれの端部上に絶縁
性を有する半導体層を成長させる工程とを含むことを特
徴とする受光素子の製造方法。 - 【請求項８】 第１導電型半導体基板上に、所定の領域
に開口部を有する絶縁膜を形成する工程と、 該絶縁膜をマスクとして、該基板上の、上記絶縁膜の開
口部内の領域に、その端部近傍部分がそれぞれ上記基板
方向に傾斜した斜面となる，第１導電型ガイド層、該ガ
イド層に対してバンドギャップエネルギーが小さいアン
ドープの光吸収層、及び上記第１導電型ガイド層とほぼ
同じ組成の半導体層からなる第２導電型ガイド層を連続
的に選択成長させる工程と、 上記第２導電型ガイド層を成長させる工程に連続して、
上記第２導電型ガイド層の上面及び端部斜面，光吸収層
の端部斜面，及び第１導電型ガイド層の端部斜面上に、
遷移金属をドープして絶縁化してなる上記第１導電型ガ
イド層に対してバンドギャップエネルギーが大きい半導
体層からなる窓層を成長させる工程と、 該窓層の、上記第２導電型ガイド層の上面上の領域に、
上記第２導電型ガイド層に達する深さまで第２導電型不
純物を導入する工程とを備えたことを特徴とする受光素
子の製造方法。 - 【請求項９】 第１導電型半導体基板の表面に、選択的
なエッチングにより、その端部が段差形状となるよう隆
起している***部を形成する工程と、 上記基板上に、上記***部の段差形状の端部近傍がそれ
ぞれ上記基板方向に傾斜している斜面となる、第１導電
型ガイド層，該ガイド層に対してバンドギャップエネル
ギーが小さいアンドープの光吸収層，及び上記第１導電
型ガイド層とほぼ同じ組成の半導体層からなる第２導電
型ガイド層を順次結晶成長させる工程と、 上記第２導電型ガイド層を成長させる工程に連続して、
上記第２導電型ガイド層の上面及び端部斜面、光吸収層
の端部斜面、及び第１導電型ガイド層の端部斜面上に、
遷移金属をドープしてなる上記第１導電型ガイド層に対
してバンドギャップエネルギーが大きい半導体層からな
る窓層を成長させる工程と、 該窓層の、上記第２導電型ガイド層の上面上の領域に第
２導電型ガイド層に達する深さまで第２導電型不純物を
導入する工程と、 上記半導体基板の***部以外の領域に形成された半導体
層を選択的に除去する工程とを備えたことを特徴とする
受光素子の製造方法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9135161A JPH10326907A (ja) | 1997-05-26 | 1997-05-26 | 受光素子，及びその製造方法 |
| US08/947,146 US5874752A (en) | 1997-05-26 | 1997-10-08 | Light detecting device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9135161A JPH10326907A (ja) | 1997-05-26 | 1997-05-26 | 受光素子，及びその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10326907A true JPH10326907A (ja) | 1998-12-08 |
Family
ID=15145257
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9135161A Pending JPH10326907A (ja) | 1997-05-26 | 1997-05-26 | 受光素子，及びその製造方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5874752A (ja) |
| JP (1) | JPH10326907A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005191401A (ja) * | 2003-12-26 | 2005-07-14 | Hamamatsu Photonics Kk | 半導体受光素子 |
| JP6685482B1 (ja) * | 2019-08-06 | 2020-04-22 | 三菱電機株式会社 | 半導体レーザ装置 |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001007380A (ja) * | 1999-06-25 | 2001-01-12 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体装置およびその製造方法 |
| US20030173505A1 (en) * | 2002-03-14 | 2003-09-18 | Agility Communications, Inc. | Multiple phase wavelength locker |
| KR100594108B1 (ko) * | 2005-01-21 | 2006-06-30 | 삼성전자주식회사 | 단일 모드 분포 귀환 레이저 |
| JP2014127499A (ja) * | 2012-12-25 | 2014-07-07 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 受光デバイス、その製造法、およびセンシング装置 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0824199B2 (ja) * | 1984-05-31 | 1996-03-06 | 富士通株式会社 | 半導体受光素子の製造方法 |
| JPH0391280A (ja) * | 1989-09-01 | 1991-04-16 | Nec Corp | ウィンドウ構造半導体レーザ及びその製造方法 |
-
1997
- 1997-05-26 JP JP9135161A patent/JPH10326907A/ja active Pending
- 1997-10-08 US US08/947,146 patent/US5874752A/en not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005191401A (ja) * | 2003-12-26 | 2005-07-14 | Hamamatsu Photonics Kk | 半導体受光素子 |
| JP6685482B1 (ja) * | 2019-08-06 | 2020-04-22 | 三菱電機株式会社 | 半導体レーザ装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US5874752A (en) | 1999-02-23 |
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