TWI731630B - 半導體受光元件以及半導體受光元件製造方法 - Google Patents

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Abstract

半導體受光元件(50)，係在半導體基板(1)上依序形成增倍層(2)、電場控制層(3)、光吸收層(4)、窗層(5)，且在窗層(5)中形成p型區域(6)的半導體受光元件。p型區域(6)具有第一p型部(14)以及光入射的電流增倍率比第一p型部(14)大的第二p型部(15)。第一p型部(14)在p型區域(6)中包含對半導體基板(1)垂直的中心軸(21c)的中央部形成，第二p型部(15)在對中心軸(21c)的徑方向***部的外周形成。

Description

半導體受光元件以及半導體受光元件製造方法
本申請案，係有關於半導體受光元件以及半導體受光元件製造方法。
作為光通訊等使用的半導體受光元件，常使用一種光電二極體(PD)的崩潰光電二極體(APD)。適當分別標記光電二極體、崩潰光電二極體為PD、APD。APD中，藉由施加電壓增加增倍層內的電場強度，產生崩潰增倍，可以放大載體。即，因為可以放大由於入射光在光吸收層內發生的載體到達內增倍層，故具有可以提高作為接收器的S/N比(訊號雜訊比)的特徵。因此，APD常特別用在長距離通訊用途中。
光通訊用途的APD，根據增倍層中使用的材料大致分類為2種。專利文獻1的第3圖中，揭示增倍層中使用InP的APD(第1APD)，專利文獻1的第1圖中，揭示增倍層中使用包含InAlAs(砷化銦鋁)等Al(鋁)的材料之APD(第2APD)。又，InAlAs也記載為AlInAs。專利文獻1的第3圖中揭示的第1APD，在n型InP基板上，依序積層n型InP層、n型光吸收層、n型增倍層、n型InP層，正面側(InP基板的相反側)的InP層上形成p+區域，p+區域外周形成p–區域的保護環部(guard ring)。增倍層是InP的APD，增倍層的電場強度增加時，可以使從光吸收層到達增倍層的電洞增倍。即，增倍層是InP的APD，是電洞增倍型。保護環，是用以防止所謂在p+區域外周側的端部急劇增倍的邊緣崩潰，或瞬間輸入光增加時，比起p+區域中心先在p+區域端部發生穿透之際，使作用為電流通路，用以防止往p+區域的電流集中引起的破壞。
專利文獻1的第1圖揭示的第2 APD，在n型InP基板上，依序積層n型InP層、n型增倍層、n型光吸收層、n型InP層，正面側的InP層上形成p+區域，p+區域外周形成p–區域的保護環部(guard ring)。增倍層是Al系的APD為電子增倍型。因為電子比起電洞有效質量小且移動速度快，預料電子增倍型的APD比電洞增倍型的APD更高速且低雜音動作化。因此，隨著要求光通訊用的半導體受光元件的位元率增加，變得廣泛使用電子增倍型的APD起來。 [先行技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本專利平成2年第010780號公開公報(第1、3圖)
[發明所欲解決的課題]
專利文獻1的第1圖揭示的電子增倍型APD(第2APD)中，增倍層在光吸收層下部(半導體基板側)，成為與增倍層在光吸收層上部(半導體基板的相反側)的電洞倍增型APD(第1APD)不同的構造。專利文獻1在第1圖中揭示的電子增倍型APD，倍增層位於半導體基板與光吸收層之間，p–區域的保護環部深度與入射光通過的受光區域中形成的p+區域(p型區域)深度相同，保護環部未到達增倍層。又，專利文獻1中，未論及電子增倍型APD(第2APD)中的保護環部機能。電子增倍型APD(第2APD)中的保護環部，不能發揮與構造不同的電洞倍增型APD(第1APD)的保護環部相同的機能。
專利文獻1的第1圖揭示的電子增倍型APD，p+區域(p型區域)被p–區域圍繞，p+區域(p型區域)中心部附近的光入射引起的增倍率變高。一般， 為了使入射至APD的受光區域的光在受光區域中心部密度變最高，調整傳輸光的光纖與APD的位置。因此，專利文獻1的第1圖揭示的電子增倍型APD，強光突然進入受光區域的p型區域時，由於增倍層位於半導體基板與光吸收層之間以及p型區域中心部的增倍率高的相乘效果，在p型區域中心部產生的載體增倍很多，流過p型區域中心部的光過電流增加。專利文獻1的第1圖揭示的電子增倍型APD，強光入射至受光區域的p型區域時，由於p型區域中心部光過電流增加， APD發熱，有特性容易惡化的問題。
本說明書揭示的技術，目的在於提供光入射的受光區域中形成的p型區域中即使過度的光入射也可以抑制特性惡化的半導體受光元件。 [用以解決課題的手段]
本說明書揭示的一半導體受光元件例，在半導體基板上依序形成增倍層、電場控制層、光吸收層、窗層，窗層中形成p型區域。p型區域，具有第一p型部以及光入射引起的電流增倍率比第一p型部大的第二p型部。第一p型部在p型區域中包含對半導體基板垂直的中心軸的中央部形成，第二p型部在對中心軸的徑方向上的中央部外周形成。 [發明效果]
本說明書揭示的一半導體受光元件例，因為具有在中央部形成p型區域的第一p型部以及中央部外周光入射引起的電流增倍率比第一p型部大的第二p型部，光入射的受光區域中形成的p型區域內即使過度的光入射也可以抑制特性惡化。
第1實施形態 關於第1實施形態的半導體受光元件50，參照圖面說明。對相同或對應的構成要素附上相同符號，有時省略重複說明。第1圖係顯示第1實施形態的第1半導體受光元件的概略構造剖面圖。第2圖係顯示第1圖的半導體受光元件的崩潰電壓及穿透電壓的計算結果圖，第3圖係顯示第1圖的半導體受光元件的電流特性圖。第4圖係顯示比較例的半導體受光元件的概略構造剖面圖，第5圖係顯示第4圖的半導體受光元件的電流特性圖。第6、7圖，係說明形成第1圖的p型區域的擴散步驟圖。第8圖係顯示第1實施形態的第2半導體受光元件的概略構造剖面圖，第9圖係顯示第1實施形態的第3半導體受光元件的概略構造剖面圖。第10圖係顯示第1實施形態的第4半導體受光元件的概略構造剖面圖。n型InP基板的半導體基板1正面上，依序積層包含Al(鋁)的n型AlInAs的增倍層2、p型InP的電場控制層3、n型InGsAs的光吸收層4、n型InP的窗層5。在窗層5的一部分，形成p型區域6，以包含p型區域6縱構造區域作為受光區域22。第1圖中，受光區域22是虛線21a〜21e的區域，p型區域6的正面形狀例如是圓形。
窗層5正面(半導體基板1的相反側的面)形成SiN、SiO2 等保護層膜8，p型區域6正面形成陽電極7。p型區域6與陽電極7導通。半導體基板1背面形成陰電極9、反射防止膜10。半導體基板1背面與陰電極9導通。從半導體受光元件50背面看陰電極9的形狀(背面形狀)，例如是長方形，形成圓形開口20，其開口20內側在半導體基板1背面形成反射防止膜10。反射防止膜10的背面形狀，係圓形。第1圖中，顯示對p型區域6的中心軸21c的徑方向上的外周與反射防止膜10的徑方向外周一致的例。第1圖所示的半導體受光元件50，係光從半導體基板1背面入射的背面入射型崩潰二極體。
增倍層2、電場控制層3、光吸收層4、窗層5是利用MOCVD(有機金屬化學氣相沈積)裝置、MBE(分子束磊晶)裝置等形成的磊晶層。保護層膜8，係利用蒸鍍裝置、濺鍍裝置、CVD(化學氣相沈積)裝置等成膜，利用微影技術、蝕刻技術形成。陽電極7、陰電極9係利用蒸鍍裝置、濺鍍裝置等成膜，利用微影技術、蝕刻技術形成。反射防止膜10，係利用濺鍍裝置、蒸鍍裝置、CVD裝置、MBE裝置等形成。
p型區域6在比光吸收層4與窗層5的界面更上面的部分，即在離開界面的窗層5內部形成。p型區域6具有磊晶層在積層方向深度淺的第一p型部14以及磊晶層比第一p型部14在積層方向深度深的第二p型部15。第二p型部15，比第一p型部14更往半導體基板1側延伸。又，第二p型部15，在p型區域6的徑方向最外周部形成。第一p型部14、第二p型部15的擴散前線都比光吸收層4與窗層5的界面更上面，在離開光吸收層4與窗層5的界面的窗層5內部形成。又，所謂擴散前線，係表示從磊晶層正面(包含摻雜物的擴散源侵入的面)擴散摻雜物時，擴散摻雜物的部分與未擴散的部分在深度方向的邊界。
第一p型部14的正面形狀是圓形，第二p型部15的正面形狀是圍繞第一p型部14外周的環形。第二p型部15，在虛線21b、21d顯示的位置擴散前線最深。虛線21c，是p型區域6的中心軸，顯示受光區域22的中心軸。中心軸21c與半導體基板1垂直，光例如與中心軸21c平行入射至半導體受光元件50。第一p型部14的擴散前線與第二p型部15的擴散前線的距離之擴散前線差d1，只要有差距即可，例如1nm以上未達100nm(毫微米)。p型區域6的載體濃度(不純物濃度)，例如約5×1017 cm-3 。又，擴散前線差d1，也可以稱作第一p型部14中離半導體基板1最近的前端部與第二p型部15中離半導體基板1最近的前端部之間在中心軸21c方向的差異距離。
由於比起包含中心軸21c的p型區域6的中心部即第一p型部14的擴散前線更加深第二p型部15的擴散前線，可以區別p型區域6的中心部與外周部即受光區域22的中心部與外周部中的APD的崩潰電壓(Vbr)與穿透電壓(Vre)。利用第2、3圖，說明第一p型部14、第二p型部15的特性。第2圖中，顯示崩潰電壓(Vbr)、穿透電壓(Vre)、增倍率的計算結果。第3圖中，模式顯示半導體受光元件50的電流特性。第3圖中，橫軸、縱軸分別是電壓、電流。如第2圖所示，第一p型部14的崩潰電壓(Vbr)、穿透電壓(Vre)、增倍率分別是35.16V、15.78V、6.7。第二p型部15的崩潰電壓(Vbr)、穿透電壓(Vre)、增倍率分別是33.46V、14.60V、9.6。光入射引起的增倍率是崩潰增倍發生前的電流I0與崩潰增倍發生狀態的電流I1的比例，以I1/I0表示。第2圖所示的增倍的值，係陽電極7、陰電極9間施加30V的逆偏壓時的數值。第3圖所示的V1是半導體受光元件50的動作電壓，例如30V。
第3圖的電流特性25是第一p型部14中心部中的電流特性，第3圖的電流特性26是第二p型部15的電流特性。如第3圖所示，在受光區域22中心部與受光區域22外周部電流電壓特性不同，施加相同電壓之際的增倍率也改變。因此，第1實施形態的半導體受光元件50，即使陽電極7、陰電極9間的施加電壓相同，也可以在受光區域22中心部與受光區域22外周部改變增倍率。具體地，陽電極7、陰電極9間施加一定的施加電壓時，受光區域22中心部即第一p型部14成為比受光區域22外周部即第二p型部15增倍率低的狀態。增倍率，如前述，表示由於光輸入產生的電流增加比例即載體變成幾倍輸出。增倍率較大，表示即使相同的光輸入，流動的光流動也大。
如前述，一般，為了使入射至APD的受光區域22的光在受光區域22中心部密度為最高，調整傳輸光的光纖與APD的位置。因此，輸入光之際，因為以受光區域22中心部，特別是虛線21c所示的中心的光密度高，在受光區域22中心部產生很多載體，結果流過受光區域22中心部的電流變多。此現象，特別在虛線21c所示的中心很顯著。因此，過度輸入光時，流過受光區域22中心部的光電流增加，隨著光電流的增加發熱，有可能特性惡化。但是，第1實施形態的半導體受光元件50，因為比起受光區域22外周部即第二p型部15，受光區域22中心部即第一p型部14的倍增率變低，流過受光區域22的第二p型部15的光電流增加，流過受光區域22的第一p型部14的光電流減少，即使發生過電流，光電流也難以集中在受光區域22的第一p型部14，可以抑制發熱引起的特性惡化。
說明形成保護環64的比較例中半導體受光元件60的電流特性。第4圖所示的半導體受光元件60，光吸收層4正面上形成電場控制層3，電場控制層3正面上形成增倍層62、窗層5，保護環64在第一p型部14外周形成的點，與第1圖的半導體受光元件50不同。第一p型部14的背面側(半導體基板1側)接觸n型增倍層62。在虛線21b、21d所示的位置保護環64的擴散前線最深。比較例的半導體受光元件60的增倍層62是InP，保護環64在第一p型部14的不純物濃度變薄。因為比較例的半導體受光元件60的保護環64正下方即使光入射也不崩潰增倍，動作如同保護環64正下方不崩潰增倍的PD。
第5圖中，模式顯示比較例的半導體受光元件60的電流特性。第5圖中，橫軸、縱軸分別是電壓、電流。第5圖的電流特性27是第一p型部14中心部中的電流特性，第5圖的電流特性28是保護環64的電流特性。如第5圖所示，比較例的半導體受光元件60，係比起受光區域22中心部的光電流，受光區域22外周部的保護環64的光電流變少，比起受光區域22中心部的增倍率，受光區域22外周部的保護環64的增倍率變低的構造。又，因為保護環64正下方不發生崩潰增倍，受光區域22外周部的增倍率是1。因此，比較例的半導體受光元件60中受光區域22中心部及外周部的電流特性，成為第1實施例的半導體受光元件50中受光區域22中心部及外周部的電流特性的相反分佈。這樣，增倍層62是InP的比較例的半導體受光元件60中的保護環64，與第1實施形態的半導體受光元件50中受光區域22外周部的第二p型部15作用不同。
因此，比較例的半導體受光元件60，即使受光區域22內強光入射發生過電流，由於流過受光區域22的第二p型部15的光電流也比流過受光區域22的第一p型部14的光電流增加，難以集中在受光區域22的第一p型部14，沒達成所謂可以抑制發熱引起的特性惡化的第1實施形態的半導體受光元件50的效果。比較例的半導體受光元件60，受光區域22內強光入射發生過電流時，與第1實施形態的半導體受光元件50不同，因為光電流集中在受光區域22的第一p型部14，隨著光電流增加發熱，特性有可能惡化。比較例的半導體受光元件60，比第1實施形態的半導體受光元件50，必須更下降驅動電壓，或降低入射光強度。
第1實施形態的半導體受光元件50，可以比受光區域22外周部(第二p型部15)更下降光密度高的受光區域22中心部(第一p型部14)的增倍率，可以抑制光過輸入時受光區域22中心部(第一p型部14)中的過度增倍，可以抑制發熱引起的特性惡化。第1實施形態的半導體受光元件50，即使受光區域22內強光入射發生過電流，特性也不惡化，即因為過電流耐性或光過輸入耐性高，比比較例的半導體受光元件60更長壽命。又，第1實施形態的半導體受光元件50，因為過電流耐性或光過輸入耐性高，可以比比較例的半導體受光元件60更提高動作電壓V1，高感度動作。
又，即使下降動作電壓V1而下降全體增倍率，也可以抑制發熱引起的特性惡化。但是，此時受光區域22全體的光電流減少，有接收感度惡化的問題。相對於此，第1實施形態的半導體受光元件50，因為受光區域22外周部的增倍率高，即使下降動作電壓V1，流過受光區域22全體的光電流總量也不怎麼減少，光電流減少引起的特性惡化不易發生。即，第1實施形態的半導體受光元件50，即使下降動作電壓V1，相較於比較例的半導體受光元件60，也可以抑制光電流減少引起的特性惡化。
利用第6、7圖說明p型區域6的形成方法的一例。p型區域6，例如以2次擴散步驟形成。p型區域6，係擴散Zn(鋅)、Be(鈹)等p型摻雜物的區域。p型區域6中使用的p型摻雜物是Zn(鋅)、Be(鈹)以外也沒關係。但是，p型區域6中使用的p型摻雜物理想是Zn(鋅)。p型摻雜物是Zn(鋅)時，因為容易提高p型區域6的載子濃度(不純物濃度)，又擴散前線的控制性很好，適於形成第1實施形態的p型區域6構造，即比起第一p型部14的擴散前線，第二p型部15的擴散前線變更深的構造。p型摻雜物是Zn(鋅)時，p型區域6是擴散Zn(鋅)的區域。
第6圖顯示，在半導體基板1正面，依序積層增倍層2、電場控制層3、光吸收層4、InP的窗層5，形成積層體後(積層體形成步驟後)，形成擴散防止光罩24，從擴散防止光罩24的開口29擴散p型摻雜物，形成第二p型部15的狀態。擴散防止光罩24的開口29，形成環形。窗層5中形成第二p型部15後，除去第6圖所示的擴散防止光罩24，如第7圖所示形成新擴散防止光罩24。第7圖所示的擴散防止光罩24，形成開口29與第二p型部15外周一致。從擴散防止光罩24的開口29擴散p型摻雜物，形成第一p型部14。第6圖顯示形成p型區域的第二p型部15的第二p型部形成步驟，第7圖顯示第二p型部形成步驟後，形成p型區域6的第一p型部14的第一p型部形成步驟。又，第二p型部15正面側p型摻雜物濃度變高。又，記載剖面的各圖中，省略第二p型部15在水平方向(與半導體基板1平行的方向)的擴散引起的擴大。第4圖的保護環64在水平方向(與半導體基板1平行的方向)的擴散引起的擴大也省略。
p型區域6與陽電極7之間，如第8圖所示，用以降低接觸電阻的AlGaInAs、InGaAsP、InGaAs等，或這些的組合的接觸層18介於其間也可以。又，各磊晶層的界面部分中，為了緩和帶狀不連續，使用InGaAsP、AlGaInAs等的帶狀不連續緩和層17a、17b、17c、17d介於其間也可以。帶狀不連續緩和層17a在半導體基板1與增倍層2之間形成，帶狀不連續緩和層17b在增倍層2與電場控制層3之間形成。帶狀不連續緩和層17c在電場控制層3與光吸收層4之間形成，帶狀不連續緩和層17d在光吸收層4與窗層5之間形成。
陰電極9，如第9圖所示，不是配置在半導體基板1的背面，而是與陽電極7相同配置在窗層5正面側也可以。第9圖所示的第1實施形態的第3半導體受光元件50，包括窗層5、光吸收層4、電場控制層3、增倍層2，到達半導體基板1的溝部13、連接至半導體基板1的陰電極9、絕緣陰電極9與窗層5、光吸收層4、電場控制層3、增倍層2各層的絕緣膜12。第9圖中顯示，受光區域22的半導體基板1背面不形成反射防止膜10，窗層5中受光區域22的外側未形成陰電極9的區域未形成保護層膜8的例。第1、8圖的半導體受光元件50，也是沒有保護層膜8、反射防止膜10也沒關係。又，半導體受光元件50，在磊晶層的側面形成保護層膜8也可以。
半導體受光元件50，不限於背面入射型，如第10圖所示，正面入射型的崩潰光電二極體也可以。第10圖所示的第1實施形態的第4半導體受光元件50，與第1圖的第1實施形態的第1半導體受光元件50，在以下的點不同。第4半導體受光元件50，陰電極9在半導體基板1背面形成，陽電極7是環形，窗層5中未形成陽電極7的正面區域中形成反射防止膜16。第4半導體受光元件50中，陽電極7的開口30區域即開口區域為受光區域22。第10圖中，受光區域22在虛線23a〜23b的範圍。第4半導體受光元件50，因為p型區域6的構造與第1半導體受光元件50相同，達到與第1半導體受光元件50相同的效果。
又，雖然例示p型區域6的載體濃度(不純物濃度)約5×1017 cm-3 ，但p型區域6的載體濃度(不純物濃度)理想在1×1018 cm-3 以上。光吸收層4的載體濃度一般在1×1016 cm-3 以下，p型區域6的載體濃度低時，因為空乏層寬度變得不穩定，不能精確實現第二p型部15的增倍率與第一p型部14的增倍率的差異。但是，p型區域6的載體濃度(不純物濃度)約5×1017 cm-3 時，可以精確實現第二p型部15的增倍率與第一p型部14的增倍率的差異。又，p型區域6的載體濃度(不純物濃度)在1×1018 cm-3 以上的話，可以更高精確實現第二p型部15的增倍率與第一p型部14的增倍率的差異。
第1實施形態的半導體受光元件50，因為p型區域6的載體濃度(不純物濃度)約5×1017 cm-3 ，可以精確確定施加偏壓時的空乏層寬度，得到穩定半導體受光元件50的效果。又，第1實施形態的半導體受光元件50，如果p型區域6的載體濃度(不純物濃度)在1×1018 cm-3 以上，可以更精確確定施加偏壓時的空乏層寬度，得到更穩定第1半導體受光元件50的效果。
雖然說明以2次擴散步驟形成p型區域6的例，但1次擴散步驟也可以。例如，藉由變更防止第6圖的擴散防止光罩24中的中央部分即第一p型部14形成的部分為p型摻雜物擴散速度慢的擴散控制光罩，與第二p型部15同時形成第一p型部14也可以。
又，光吸收層4，入射光時產生載體的材料，即只要對於入射光能帶隙(band gap)小的材料的話，不限於InGaAs，InGaAsP、InGaAsSb等或這些的組合也可以。窗層5中，入射光時不產生載體的材料，即只要對於入射光能帶隙(band gap)大的材料的話，使用AlInAs、 AlGaInAs、InGaAsP等或這些的組合也可以。電場控制層3，不限於In P，使用AlInAs形成也可以。又，得到作為APD動作需要的特性的話，各磊晶層使用哪種材料都可以，各磊晶層的材料不限定於說明中使用的材料。
如上述，第1實施形態的半導體受光元件50，係在半導體基板1上依序形成增倍層2、電場控制層3、光吸收層4、窗層5，且在窗層5中形成p型區域6的半導體受光元件。p型區域6，具有第一p型部14以及光入射引起的電流增倍率比第一p型部14大的第二p型部15。第一p型部14在p型區域6中包含對半導體基板1垂直的中心軸21c的中央部形成，第二p型部15在對中心軸21c的徑方向***部的外周形成。第1實施形態的半導體受光元件50，因為p型區域6具有在中央部形成的第一p型部14以及中央部外周光入射引起的電流增倍率比第一p型部14大的第二p型部15，光入射的受光區域22中形成的p型區域6內即使過度的光入射也可以抑制特性惡化。
第1實施形態的半導體受光元件製造方法，製造半導體受光元件50，包括半導體基板1、增倍層2、電場控制層3、光吸收層4、窗層5，窗層5中具有形成第一p型部14以及光入射引起的電流增倍率比第一p型部14大的第二p型部15的p型區域6。第1實施形態的半導體受光元件製造方法，包括：在半導體基板1上依序形成增倍層2、電場控制層3、光吸收層4、窗層5的步驟；形成p型區域6的第一p型部14之第一p型部形成步驟；以及第一p型部形成步驟後，形成p型區域6的第二p型部15之第二p型部形成步驟。第1實施形態的半導體受光元件製造方法，因為可以製造p型區域6具有在中央部形成的第一p型部14以及中央部外周光入射引起的電流增倍率比第一p型部14大的第二p型部15之半導體受光元件50，可以製造光入射的受光區域22中形成的p型區域6內即使過度的光入射也可以抑制特性惡化之半導體受光元件50。
又，第1實施形態的半導體受光元件製造方法，包括在半導體基板1上依順積層增倍層2、電場控制層3、光吸收層4、窗層5，形成積層體的步驟；形成p型區域6的第一p型部14之第一p型部形成步驟；以及第一p型部形成步驟後，形成p型區域6的第二p型部15之第二p型部形成步驟。第1實施形態的半導體受光元件製造方法，因為可以製造p型區域6具有在中央部形成的第一p型部14以及中央部外周光入射引起的電流增倍率比第一p型部14大的第二p型部15之半導體受光元件50，可以製造光入射的受光區域22中形成的p型區域6內即使過度的光入射也可以抑制特性惡化之半導體受光元件50。
第2實施形態 第11圖係顯示第2實施形態的半導體受光元件的概略構造剖面圖，第12圖係顯示第2實施形態的其它半導體受光元件的概略構造剖面圖。第2實施形態的半導體受光元件50中， p型區域6的第二p型部15的擴散前線在光吸收層4內部形成，即，第二p型部15往光吸收層4內部延伸形成的點，與第1實施形態的半導體受光元件50不同。其它構造，與第1實施形態的半導體受光元件50相同。第2實施形態的半導體受光元件50，與第1實施形態的半導體受光元件50相同，p型區域6的第一p型部14的擴散前線在離開光吸收層4的窗層5的界面的窗層5內部形成。第11圖所示的半導體受光元件50係背面入射型崩潰光電二極體，第12圖所示的半導體受光元件50係正面入射型崩潰光電二極體。
第2實施形態的半導體受光元件50，與第1實施形態的半導體受光元件50相同，因為在光吸收層4與窗層5之間能帶隙有差距，在陽電極7、陰電極9間施加逆偏壓時，其能帶隙的差距對於光吸收層4中產生的電洞作用為障壁。即，光吸收層4中產生的電洞，因為光吸收層4與窗層5之間能帶隙差距，難以流往第一p型部14。第二p型部15從光吸收層4與窗層5的界面形成到光吸收層4內側時，在連接第二p型部15與光吸收層4的部分，不是光吸收層4與窗層5的連接部分，而是第二p型部15與光吸收層4之間的能帶隙比第一p型部14下部的光吸收層4與窗層5之間的能帶隙低。此時，光吸收層4中產生的電洞在光吸收層4中移動，往對於電洞成為多數載體的第二p型部15移動，比從光吸收層4往窗層5移動，障壁較小且容易。因此，光吸收層4中產生的電洞，容易流往形成直到障壁小的光吸收層4內部為止的第二p型部15。即，光吸收層4中產生的電洞，將會通過p型區域6的第二p型部15流動。這表示流過受光區域22的第一p型部14的光電流減少，即表示流過受光區域22中心部的光電流減少。
第2實施形態的半導體受光元件50，因為p型區域6的第二p型部15從光吸收層4與窗層5的界面形成直到光吸收層4內側，比起第1實施形態的半導體受光元件50，受光區域22中形成的p型區域6內即使過度的光入射也更可以抑制特性惡化。更詳細說明。第2實施形態的半導體受光元件50，受光區域22中形成的p型區域6內光入射時，光電流總是流入第二p型部15比第一p型部14多，即使p型區域6內過度的光入射時，因為流過受光區域22的第二p型部15的光電流也增加，比起第1實施形態的半導體受光元件50，即使發生過電流，光電流也難以集中在受光區域22的第一p型部14，可以抑制發熱引起的特性惡化。
如上述，第2實施形態的半導體受光元件50，與第1實施形態的半導體受光元件50相同，因為p型區域6具有第一p型部14與擴散前線比第一p型部14深的第二p型部15，達到與第1實施形態的半導體受光元件50相同的效果。又，第2實施形態的半導體受光元件50，因為p型區域6的第二p型部15從光吸收層4與窗層5的界面形成到光吸收層4內側，即使發生過電流也比第1實施形態的半導體受光元件50光電流更難集中在受光區域22的第一p型部14，可以抑制發熱引起的特性惡化。
第3實施形態 第13圖係顯示第3實施形態的半導體受光元件的概略構造剖面圖，第14圖係顯示第3實施形態的其它半導體受光元件的概略構造剖面圖。第3實施形態的半導體受光元件50中，p型區域6的第二p型部15在p型區域6的徑方向外周與中心(中心軸21c)之間形成環形的點，與第1實施形態的半導體受光元件50不同。又，第3實施形態的半導體受光元件50，也可以在第二p型部15的徑方向外周形成第一p型部14，也可以比p型區域6的徑方向最外周部更往中心軸21c側形成第二p型部15。其它的構造，與第1實施形態的半導體受光元件50相同。p型區域6的外周是虛線21a通過的部分與虛線21e通過的部分, p型區域6的中心是虛線21c通過的部分。第13圖所示的半導體受光元件50是背面入射型崩潰光電二極體，第14圖所示的半導體受光元件50是正面入射型崩潰光電二極體。
第3實施形態的半導體受光元件50，與第1實施形態的半導體受光元件50相同，因為p型區域6具有第一p型部14與擴散前線比第一p型部14深的第二p型部15，達到與第1實施形態的半導體受光元件50相同的效果。
又，第3實施形態的半導體受光元件50中，p型區域6外周的第一p型部14外周與第二p型部15外周分離，通過p型區域6外周的虛線21a與通過第二p型部15最深的擴散前線的虛線21b間的距離之最深部距離11比第1實施形態的半導體受光元件50長。同樣地，第3實施形態的半導體受光元件50中，通過p型區域6外周的虛線21e與通過第二p型部15最深的擴散前線的虛線21d間的距離之最深部距離11比第1實施形態的半導體受光元件50長。第3實施形態的半導體受光元件50中，因為最深部距離11比第1實施形態的半導體受光元件50長，形成p型區域6的外周部即虛線21a〜虛線21b的區域及虛線21d〜虛線21e的區域中的形狀比第1實施形態的半導體受光元件50緩和，可以比第1實施形態的半導體受光元件50更降低p型區域6的外周部的電場集中。以曲率考慮p型區域6的外周部形狀的話，第3實施形態的半導體受光元件50中p型區域6的外周部曲率將可以比第1實施形態的半導體受光元件50小。
因為第3實施形態的半導體受光元件50中p型區域6的外周部形狀比第1實施形態的半導體受光元件50緩和，可以比第1實施形態的半導體受光元件50更抑制在受光區域22端部的邊緣崩潰。
第4實施形態 第15圖係顯示第4實施形態的半導體受光元件的概略構造剖面圖，第16圖係顯示第4實施形態的其它半導體受光元件的概略構造剖面圖。第4實施形態的半導體受光元件50中，p型區域6的第二p型部15的擴散前線在光吸收層4內部形成的點，與第3實施形態的半導體受光元件50不同。其它的構造，與第3實施形態的半導體受光元件50相同。第15圖所示的半導體受光元件50，係背面入射型崩潰光電二極體，第16圖所示的半導體受光元件50，係正面入射型崩潰光電二極體。又，第4實施形態的半導體受光元件50，係組合第3實施形態的半導體受光元件50的構造與第2實施形態的半導體受光元件50的構造。
第4實施形態的半導體受光元件50，與第1實施形態的半導體受光元件50相同，因為p型區域6具有第一p型部14與擴散前線比第一p型部14深的第二p型部15，達到與第1實施形態的半導體受光元件50相同的效果。又，第4實施形態的半導體受光元件50，與第3實施形態的半導體受光元件50相同，p型區域6外周的第一p型部14外周與第二p型部15外周分離，因為最深部距離11比第1實施形態的半導體受光元件50長，形成p型區域6的外周部的形狀比第1實施形態的半導體受光元件50緩和，可以比第1實施形態的半導體受光元件50更降低p型區域6在外周部的電場集中。
還有，第4實施形態的半導體受光元件50，與第2實施形態的半導體受光元件50相同，因為p型區域6的第二p型部15的擴散前線在光吸收層4內部形成，在受光區域22的非中心部分可以形成容易光電流容易流動的路徑。因此，第4實施形態的半導體受光元件50中，受光區域22的中心部(比第二p型部15更內側的第一p型部14)的增倍率比第3實施形態的半導體受光元件50更降低，即使發生過電流，比起第3實施形態的半導體受光元件50，光電流也更難以集中在受光區域22的第一p型部14，可以抑制發熱引起的特性惡化。
第4實施形態的半導體受光元件50，因為組合第3實施形態的半導體受光元件50的構造與第2實施形態的半導體受光元件50的構造，即使p型區域6內過度的光入射的情況，抑制發熱引起的特性惡化的同時，也可以抑制受光區域22端部的邊緣崩潰。
第5實施形態 第17圖係顯示第5實施形態的半導體受光元件的概略構造剖面圖，第18圖係顯示第5實施形態的其它半導體受光元件的概略構造剖面圖。第5實施形態的半導體受光元件50中，第一p型部14的擴散前線與第二p型部15的擴散前線的距離即擴散前線差在100nm以上的擴散前線差d2的點，與第1實施形態的半導體受光元件50不同。其它的構造，與第1實施形態的半導體受光元件50相同。第17圖所示的半導體受光元件50係背面入射型崩潰光電二極體，第18圖所示的半導體受光元件50係正面入射型崩潰光電二極體。第一p型部14的擴散前線與第二p型部15的擴散前線的距離即擴散前線差在100nm以上時，計算的一例中，可以將受光區域22中心部(比第二p型部15更內側的第一p型部14)的增倍率從9.6下降到6.7，可以減少流過受光區域22中心部的光電流約30%。
第5實施形態的半導體受光元件50，因為第一p型部14的擴散前線與第二p型部15的擴散前線的距離即擴散前線差在100nm以上，比起第1實施形態的半導體受光元件50，更可以實現穩定受光區域22中中心部的增倍率與外周部的增倍率的差。第一p型部14的擴散前線與第二p型部15的擴散前線的距離即擴散前線差在100nm以上的構造，應用於第3實施形態的半導體受光元件50的話，比第3實施形態的半導體受光元件50，更可以實現穩定受光區域22中的中心部增倍率與外周部增倍率的差。
又，第一p型部14的擴散前線與第二p型部15的擴散前線的距離即擴散前線差在100nm以上的構造，也可以應用於第2實施形態的半導體受光元件50、第4實施形態的半導體受光元件50。在此情況下，也可以實現穩定受光區域22中的中心部增倍率與外周部增倍率的差。
第5實施形態的半導體受光元件50，與第1實施形態的半導體受光元件50相同，因為p型區域6具有第一p型部14與擴散前線比第一p型部14深的第二p型部15，達到與第1實施形態的半導體受光元件50相同的效果。還有，第5實施形態的半導體受光元件50，因為第一p型部14的擴散前線與第二p型部15的擴散前線的距離即擴散前線差在100nm以上，比起第1實施形態的半導體受光元件50，更可以實現穩定受光區域22中的中心部增倍率與外周部增倍率的差。
又，本申請案記載各種例示的實施形態及實施例，但1個或複數實施形態中記載的各種特徵、形態以及機能不限於特定實施形態的應用，可以以單獨或各種組合應用於實施形態。因此，未例示的無數變形例假設在本說明書揭示的技術範圍內。例如，包含變形至少1個構成要素的情況、追加的情況或省略的情況，還有，至少抽出1個構成要素，與其它實施形態的構成要素組合的情況。
1:半導體基板 2:增倍層 3:電場控制層 4:光吸收層 5:窗層 6:p型區域 7:陽電極 8:保護層膜 9:陰電極 10:反射防止膜 11:最深部距離 12:絕緣膜 13:溝部 14:第一p型部 15:第二p型部 16:反射防止膜 21a、21b、21d、21e:虛線 21c:虛線(中心軸) 22:受光區域 24:擴散防止光罩 25:電流特性 26:電流特性 27:電流特性 28:電流特性 29:開口 30:開口 50:半導體受光元件 60:半導體受光元件 62:增倍層 64:保護環 d1、d2:擴散前線差(差異距離)
[第1圖] 係顯示第1實施形態的第1半導體受光元件的概略構造剖面圖； [第2圖]係顯示第1圖的半導體受光元件的崩潰電壓及穿透電壓的計算結果圖； [第3圖] 係顯示第1圖的半導體受光元件的電流特性圖； [第4圖] 係顯示比較例的半導體受光元件的概略構造剖面圖； [第5圖] 係顯示第4圖的半導體受光元件的電流特性圖； [第6圖] 係說明形成第1圖的p型區域的擴散步驟圖； [第7圖] 係說明形成第1圖的p型區域的擴散步驟圖； [第8圖] 係顯示第1實施形態的第2半導體受光元件的概略構造剖面圖； [第9圖] 係顯示第1實施形態的第3半導體受光元件的概略構造剖面圖； [第10圖] 係顯示第1實施形態的第4半導體受光元件的概略構造剖面圖； [第11圖] 係顯示第2實施形態的半導體受光元件的概略構造剖面圖； [第12圖] 係顯示第2實施形態的其它半導體受光元件的概略構造剖面圖； [第13圖] 係顯示第3實施形態的半導體受光元件的概略構造剖面圖； [第14圖] 係顯示第3實施形態的其它半導體受光元件的概略構造剖面圖； [第15圖] 係顯示第4實施形態的半導體受光元件的概略構造剖面圖； [第16圖] 係顯示第4實施形態的其它半導體受光元件的概略構造剖面圖； [第17圖] 係顯示第5實施形態的半導體受光元件的概略構造剖面圖；以及 [第18圖] 係顯示第5實施形態的其它半導體受光元件的概略構造剖面圖。
1:半導體基板
2:增倍層
3:電場控制層
4:光吸收層
5:窗層
6:p型區域
7:陽電極
9:陰電極
14:第一p型部
15:第二p型部
16:反射防止膜
21a、21b、21d、21e:虛線
21c:虛線(中心軸)
22:受光區域
23a、23b:虛線
24:擴散防止光罩
30:開口
50:半導體受光元件
d1:擴散前線差(差異距離)

Claims (16)

  1. 一種半導體受光元件，在半導體基板上依序形成增倍層、電場控制層、光吸收層、窗層，上述窗層中形成p型區域；其中，上述p型區域，具有第一p型部以及光入射引起的電流增倍率比上述第一p型部大的第二p型部；上述第一p型部，在上述p型區域中包含對上述半導體基板垂直的中心軸的中央部形成；上述第二p型部，在對上述中心軸的徑方向上的上述中央部外周形成；上述第一p型部與上述第二p型部相連。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的半導體受光元件，其中，上述第二p型部，比上述第一p型部，更往上述半導體基板側延伸。
  3. 如申請專利範圍第1項所述的半導體受光元件，其中，上述第二p型部，往上述光吸收層內部延伸形成。
  4. 如申請專利範圍第2項所述的半導體受光元件，其中，上述第二p型部，往上述光吸收層內部延伸形成。
  5. 如申請專利範圍第1~4項中任一項所述的半導體受光元件，其中，上述第二p型部，在上述p型區域的上述徑方向上最外周部形成。
  6. 如申請專利範圍第1~4項中任一項所述的半導體受光元件，其中，上述第一p型部，也在上述第二p型部的上述徑方向上外周形成。
  7. 如申請專利範圍第1~4項中任一項所述的半導體受光元件，其中，上述第二p型部，比上述p型區域的上述徑方向上最外周部更往上述中心軸 側形成，且比上述最外周部更往上述半導體基板側延伸。
  8. 如申請專利範圍第1~4項中任一項所述的半導體受光元件，其中，上述增倍層，包含鋁。
  9. 如申請專利範圍第1~4項中任一項所述的半導體受光元件，其中，上述p型區域，包含鋅。
  10. 如申請專利範圍第1~4項中任一項所述的半導體受光元件，其中，上述p型區域，是擴散鋅的區域。
  11. 如申請專利範圍第1~4項中任一項所述的半導體受光元件，其中，上述第一p型部中離上述半導體基板最近的前端部與上述第二p型部中離上述半導體基板最近的前端部之間在上述中心軸方向的差異距離，在100nm以上。
  12. 如申請專利範圍第1~4項中任一項所述的半導體受光元件，其中，上述p型區域的不純物濃度，在1×1018cm-3以上。
  13. 一種半導體受光元件製造方法，製造申請專利範圍第1~12項中任一項所述的半導體受光元件，包括：在上述半導體基板上依序形成上述增倍層、上述電場控制層、上述光吸收層、上述窗層的步驟；形成上述p型區域的上述第二p型部之第二p型部形成步驟；以及上述第二p型部形成步驟後，形成上述p型區域的上述第一p型部之第一p型部形成步驟， 其中上述第一p型部與上述第二p型部相連。
  14. 一種半導體受光元件製造方法，其中，製造的半導體受光元件包括半導體基板層、增倍層、電場控制層、光吸收層、窗層，在上述窗層中形成具有第一p型部以及光入射引起的電流增倍率比上述第一p型部大的第二p型部之p型區域；上述半導體受光元件製造方法包括：在上述半導體基板上依序沉積上述增倍層、上述電場控制層、上述光吸收層、上述窗層以形成積層體的步驟；形成上述p型區域的上述第二p型部之第二p型部形成步驟；以及上述第二p型部形成步驟後，形成上述p型區域的上述第一p型部之第一p型部形成步驟，其中上述第一p型部與上述第二p型部相連。
  15. 如申請專利範圍第14項所述的半導體受光元件製造方法，其中，上述第一p型部形成步驟以及上述第二p型部形成步驟，往上述積層體擴散鋅。
  16. 如申請專利範圍第14或15項所述的半導體受光元件製造方法，其中，上述第二p型部，往上述光吸收層內部延伸形成。
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW202111934A (zh) * 2019-08-22 2021-03-16 美商光程研創股份有限公司 光電流放大裝置

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20100148216A1 (en) * 2008-12-17 2010-06-17 Mitsubishi Electric Corporation Semiconductor light receiving element and method for manufacturing semiconductor light receiving element
JP2010268000A (ja) * 2010-08-11 2010-11-25 Go Foton Holdings Inc アバランシェフォトダイオードおよびその製造方法
JP2014056883A (ja) * 2012-09-11 2014-03-27 Mitsubishi Electric Corp 半導体受光素子及びその製造方法
CN106299016A (zh) * 2016-11-07 2017-01-04 重庆文理学院 一种雪崩光电二极管及其制备方法
US20180309011A1 (en) * 2017-04-24 2018-10-25 Electronics And Telecommunications Research Institute Optical detection device
TWI649861B (zh) * 2017-09-15 2019-02-01 日商三菱電機股份有限公司 半導體收光元件及其製造方法

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0210780A (ja) * 1988-06-28 1990-01-16 Nec Corp 半導体受光素子
JP2763352B2 (ja) 1989-11-20 1998-06-11 富士通株式会社 半導体受光素子
US5179431A (en) 1989-11-20 1993-01-12 Fujitsu Limited Semiconductor photodetection device
JPH05327003A (ja) 1992-05-26 1993-12-10 Japan Energy Corp 半導体受光素子
JP3018976B2 (ja) * 1995-12-28 2000-03-13 富士ゼロックス株式会社 半導体受光素子
JP2002057364A (ja) * 2000-08-08 2002-02-22 Mitsubishi Electric Corp アバランシェフォトダイオードの製造方法
JP4166560B2 (ja) 2002-12-17 2008-10-15 三菱電機株式会社 アバランシェフォトダイオード及びその製造方法
EP1811578B1 (en) * 2004-10-25 2016-12-21 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Avalanche photodiode
JP4103885B2 (ja) * 2004-11-16 2008-06-18 住友電気工業株式会社 ＩｎＰ系受光素子の亜鉛固相拡散方法とＩｎＰ系受光素子
JP2008021725A (ja) * 2006-07-11 2008-01-31 Hamamatsu Photonics Kk アバランシェホトダイオード
JP2008277352A (ja) * 2007-04-25 2008-11-13 Matsushita Electric Ind Co Ltd 半導体装置
JP2013236012A (ja) 2012-05-10 2013-11-21 Mitsubishi Electric Corp アバランシェフォトダイオード及びその製造方法
US9455374B2 (en) * 2013-05-16 2016-09-27 The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration Integrated multi-color light emitting device made with hybrid crystal structure
US9935151B2 (en) * 2013-09-25 2018-04-03 Princeton Infrared Technologies, Inc. Low noise InGaAs photodiode array
JP6862941B2 (ja) * 2017-03-09 2021-04-21 三菱電機株式会社 裏面入射型受光素子およびその製造方法
CN109216495B (zh) * 2018-10-24 2023-12-29 芯思杰技术(深圳)股份有限公司 雪崩光电探测器、制作方法以及激光雷达***
CN111092073A (zh) * 2020-01-09 2020-05-01 芯思杰技术(深圳)股份有限公司 光电器件、芯片和芯片制作方法

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20100148216A1 (en) * 2008-12-17 2010-06-17 Mitsubishi Electric Corporation Semiconductor light receiving element and method for manufacturing semiconductor light receiving element
JP2010268000A (ja) * 2010-08-11 2010-11-25 Go Foton Holdings Inc アバランシェフォトダイオードおよびその製造方法
JP2014056883A (ja) * 2012-09-11 2014-03-27 Mitsubishi Electric Corp 半導体受光素子及びその製造方法
CN106299016A (zh) * 2016-11-07 2017-01-04 重庆文理学院 一种雪崩光电二极管及其制备方法
US20180309011A1 (en) * 2017-04-24 2018-10-25 Electronics And Telecommunications Research Institute Optical detection device
TWI649861B (zh) * 2017-09-15 2019-02-01 日商三菱電機股份有限公司 半導體收光元件及其製造方法
WO2019053877A1 (ja) * 2017-09-15 2019-03-21 三菱電機株式会社 半導体受光素子およびその製造方法

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