(57)【要約】【課題】コストの上昇を招くことなく容易に実装できる状態で、反射ミラーを用いて効率の低下を招くことなく高効率に高感度化が図れるようにする。【解決手段】この半導体受光素子は、基板１０１の表面上に形成されたエッチング停止層１０２と、エッチング停止層１０２の上に形成されたバッファ層１０３と、バッファ層１０３の上に形成された光吸収層１０４と、光吸収層１０４の上に形成されたコンタクト層１０５とを備える。光吸収層１０４およびコンタクト層１０５は、いわゆるメサ形状に加工することで柱状部とされている。また、柱状部の形成領域に対応して基板１０１の裏面に形成された開口部１０７を備え、ここに、誘電体層１０８および金属層１０９を備え、反射ミラーを構成している。【選択図】  図１
2014013844.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の表面上に形成されたエッチング停止層と、
前記エッチング停止層の上に形成された第１導電型の半導体からなる第１半導体層と、
前記第１半導体層の上に形成された半導体からなる光吸収層と、
前記光吸収層の上に形成された第２導電型の半導体からなる第２半導体層と、
前記光吸収層および前記第２半導体層から構成された柱状部と、
前記第１半導体層に接続する第１電極と、
前記第２半導体層の上の周辺部に接して形成された第２電極と、
前記柱状部の形成領域に対応して前記基板の裏面から前記エッチング停止層に到達して形成された開口部と、
前記エッチング停止層の裏面側の前記開口部の領域に形成された誘電体層と、
前記エッチング停止層の裏面側の前記開口部の領域に前記誘電体層を介して形成された金属層と
を少なくとも備え、
前記光吸収層は、対象とする光の波長に対応するバンドギャップエネルギーを有した半導体から構成され、
前記第１半導体層，および前記第２半導体層は、前記光吸収層を構成する半導体より大きなバンドギャップエネルギーを有する半導体から構成され、
前記第１半導体層および前記第２半導体層は、不純物を導入することで各々の前記導電型とされ、
前記光吸収層は、前記第１半導体層および前記第２半導体層よりも不純物濃度が低い状態とされ、
前記誘電体層および前記金属層により反射部が形成されている
ことを特徴とする半導体受光素子。
【請求項２】
請求項１記載の半導体受光素子において、
前記基板および前記エッチング停止層は、第１導電型とされ、
前記金属層は、前記開口部以外の領域で前記基板の裏面に接触して形成されて前記第１電極として機能することを特徴とする半導体受光素子。
【請求項３】
請求項１記載の半導体受光素子において、
前記柱状部の側方の前記第１半導体層の上に前記第１電極が形成されていることを特徴とする半導体受光素子。
【請求項４】
第１半導体層を形成する工程と、
基板の表面上にエッチング停止層を形成する工程と、
前記エッチング停止層の上に第１導電型の半導体からなる第１半導体層を形成する工程と、
前記第１半導体層の上に半導体からなる光吸収層を形成する工程と、
前記光吸収層の上に第２導電型の半導体からなる第２半導体層を形成する工程と、
前記光吸収層および前記第２半導体層から構成した柱状部を形成する工程と、
前記第２半導体層の上の周辺部に接して第２電極を形成する工程と、
前記第１半導体層に接続する第１電極を形成する工程と、
前記柱状部の形成領域に対応して前記基板の裏面から前記エッチング停止層に到達する開口部を形成する工程と、
前記エッチング停止層の裏面側の前記開口部の領域に誘電体層を形成する工程と、
前記エッチング停止層の裏面側の前記開口部の領域に前記誘電体層を介して金属層を形成する工程と
を少なくとも備え、
前記光吸収層は、対象とする光の波長に対応するバンドギャップエネルギーを有した半導体から構成し、
前記第１半導体層，および前記第２半導体層は、前記光吸収層を構成する半導体より大きなバンドギャップエネルギーを有する半導体から構成し、
前記第１半導体層および前記第２半導体層は、不純物を導入することで各々の前記導電型とし、
前記光吸収層は、前記第１半導体層および前記第２半導体層よりも不純物濃度が低い状態とし、
前記誘電体層および前記金属層により反射部を形成することを特徴とする半導体受光素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体受光素子に関し、特に、高速，高効率な動作を可能にする半導体受光素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体受光素子は、効率良く光信号を電気信号に変換する素子として、光通信をはじめとした様々な分野で広く利用されている。昨今では、いずれの分野においても半導体受光素子に対して応答速度の高速化が要求されてきているが、一般的に応答速度と感度の間にはトレードオフの関係が存在する。半導体受光素子の応答速度を制限する要因である発生キャリアの走行時間を短くするためには、光吸収層を薄くする必要がある。一方、半導体受光素子の感度は、光吸収層の厚さに対して指数関数的に増加するため、高速応答のための薄膜化に伴い、感度が低下することになる。
【０００３】
薄い光吸収層で高い感度を得る構造として、光のエバネッセント結合を利用した導波路型フォトダイオードがあるが、半導体の層構造に対して平行に光を入射するため、ファイバ出射光などの外部光に対する結合が難しい。また、高速応答のために薄層化と素子のサイズを小さくすることで、エバネッセント結合の偏波依存の影響が見られることになり、最終的に感度に偏波依存が生じる。例えば、光通信への応用を考えた場合、受光素子で偏波依存が生じることは、システム設計への制約を大きくすることになるため、低偏波依存性に対する要求も厳しく、一般的には層構造に垂直に入射する面入射構造が採用されている。
【０００４】
垂直に入射する場合に高感度化を図るための手法として、基板裏面の電極を反射ミラーとして利用した半導体受光素子がある。この半導体受光素子について説明すると、図３に示すように、ｎ型のＩｎＰからなる基板３０１と、ＩｎＧａＡｓから構成された光吸収層３０２と、高濃度にｐ型とされたＩｎＧａＡｓからなるコンタクト層３０３とを備える。光吸収層３０２およびコンタクト層３０３は、柱状にパターニングされている。また、基板３０１の裏面にはｎ型電極３０４が形成され、コンタクト層３０３の上の周辺部には、ｐ型電極３０５が形成されている。基板３０１の裏面に形成した金属からなるｎ型電極３０４が、反射ミラーとなる。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】松本  啓資  他、「半導体多層反射膜付高効率・高速ＩｎＧａＡｓ ｐｉｎ フォトダイオード」、秋季応用物理学会、２８ｐ−ＺＡ−８、１９９５年。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上述した構造では、高速応答を制限するもう１つの要因である素子のＣＲ時定数を低減するため、柱状部の径を小さくした場合、光の反射面であるｎ型電極３０４が光吸収層３０２より遠い構造であるため、広がって戻ってくる反射光を光吸収層３０２の全域で受光することができなくなり効果が低下する。
【０００７】
この効率低下を抑制するため、光吸収層の直下にミラーを設けた構造としてエピウェハ構造でＤＢＲミラーを形成した素子も報告されている（非特許文献１参照）。しかしこの場合、ミラーに波長依存性が発生してしまうため、高い反射率を得るためには使用する波長帯域に対してミラーの構造を最適化しておく必要が生じてしまう。
【０００８】
また、光を基板の裏面から入射し、素子頂上部に設けたミラーで反射させる構造がある。この場合、電極は素子表面に形成されるため、予め配線基板上にフリップチップなどの手法で実装する必要や、４５°ミラーを用いて光を入射する必要があり、実装の困難さや組み立て時の高コスト化につながってしまう。
【０００９】
本発明は、以上のような問題点を解消するためになされたものであり、コストの上昇を招くことなく容易に実装できる状態で、反射ミラーを用いて効率の低下を招くことなく高効率に高感度化が図れるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係る半導体受光素子は、基板の表面上に形成されたエッチング停止層と、エッチング停止層の上に形成された第１導電型の半導体からなる第１半導体層と、第１半導体層の上に形成された半導体からなる光吸収層と、光吸収層の上に形成された第２導電型の半導体からなる第２半導体層と、光吸収層および第２半導体層から構成された柱状部と、第１半導体層に接続する第１電極と、第２半導体層の上の周辺部に接して形成された第２電極と、柱状部の形成領域に対応して基板の裏面からエッチング停止層に到達して形成された開口部と、エッチング停止層の裏面側の開口部の領域に形成された誘電体層と、エッチング停止層の裏面側の開口部の領域に誘電体層を介して形成された金属層とを少なくとも備え、光吸収層は、対象とする光の波長に対応するバンドギャップエネルギーを有した半導体から構成され、第１半導体層，および第２半導体層は、光吸収層を構成する半導体より大きなバンドギャップエネルギーを有する半導体から構成され、第１半導体層および第２半導体層は、不純物を導入することで各々の導電型とされ、光吸収層は、第１半導体層および第２半導体層よりも不純物濃度が低い状態とされ、誘電体層および金属層により反射部が形成されている。
【００１１】
上記半導体受光素子において、基板およびエッチング停止層は、第１導電型とされ、金属層は、開口部以外の領域で基板の裏面に接触して形成されて第１電極として機能するようにすればよい。
【００１２】
また、上記半導体受光素子において、柱状部の側方の第１半導体層の上に第１電極が形成されているようにしてもよい。
【００１３】
また、本発明に係る半導体受光素子の製造方法は、第１半導体層を形成する工程と、基板の表面上にエッチング停止層を形成する工程と、エッチング停止層の上に第１導電型の半導体からなる第１半導体層を形成する工程と、第１半導体層の上に半導体からなる光吸収層を形成する工程と、光吸収層の上に第２導電型の半導体からなる第２半導体層を形成する工程と、光吸収層および第２半導体層から構成した柱状部を形成する工程と、第２半導体層の上の周辺部に接して第２電極を形成する工程と、第１半導体層に接続する第１電極を形成する工程と、柱状部の形成領域に対応して基板の裏面からエッチング停止層に到達する開口部を形成する工程と、エッチング停止層の裏面側の開口部の領域に誘電体層を形成する工程と、エッチング停止層の裏面側の開口部の領域に誘電体層を介して金属層を形成する工程とを少なくとも備え、光吸収層は、対象とする光の波長に対応するバンドギャップエネルギーを有した半導体から構成し、第１半導体層，および第２半導体層は、光吸収層を構成する半導体より大きなバンドギャップエネルギーを有する半導体から構成し、第１半導体層および第２半導体層は、不純物を導入することで各々の導電型とし、光吸収層は、第１半導体層および第２半導体層よりも不純物濃度が低い状態とし、誘電体層および金属層により反射部を形成する。
【発明の効果】
【００１４】
以上説明したことにより、本発明によれば、コストの上昇を招くことなく容易に実装できる状態で、反射ミラーを用いて効率の低下を招くことなく高効率に高感度化が図れるようになるという優れた効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１は、本発明の実施の形態１における半導体受光素子の構成を示す断面図である。
【図２】図２は、本発明の実施の形態２における半導体受光素子の構成を示す断面図である。
【図３】図３は、基板の裏面側に反射ミラーを備える半導体受光素子の構成を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。
【００１７】
［実施の形態１］
はじめに、本発明の実施の形態１について図１を用いて説明する。図１は、本発明の実施の形態１における半導体受光素子の構成を示す構成図である。この半導体受光素子は、基板１０１の表面上に形成されたエッチング停止層１０２と、エッチング停止層１０２の上に形成された第１導電型の半導体からなるバッファ層（第１半導体層）１０３と、バッファ層１０３の上に形成された半導体からなる光吸収層１０４と、光吸収層１０４の上に形成された第２導電型の半導体からなるコンタクト層（第２半導体層）１０５とを備える。
【００１８】
光吸収層１０４およびコンタクト層１０５は、いわゆるメサ形状に加工することで柱状部とされている。この形状とすることで、本素子のＣＲ時定数が低減できるようになる。
【００１９】
また、コンタクト層１０５の上の周辺部に接して形成されたｐ型電極（第２電極）１０６を備える。
【００２０】
加えて、実施の形態１では、柱状部の形成領域に対応して基板１０１の裏面からエッチング停止層１０２に到達して形成された開口部１０７を備える。また、エッチング停止層１０２の裏面側の開口部１０７の領域に形成された誘電体層１０８と、エッチング停止層１０２の裏面側の開口部１０７の領域に誘電体層１０８を介して形成された金属層１０９とを備える。この金属層１０９（金属層１０９と誘電体層１０８との界面）により反射ミラーが構成されており、実施の形態１によれば、反射ミラーと光吸収層１０４との間には、誘電体層１０８，エッチング停止層１０２，およびバッファ層１０３が存在するだけである。これらは、素子などを搭載して保持するなどの強度が必要な基板１０１に比較して非常に薄い層であり、反射ミラーが光吸収層１０４に対して非常に近くに配置されることになる。
【００２１】
ここで、実施の形態１では、基板１０１，エッチング停止層１０２，バッファ層１０３は、第１導電型（ｎ型）とされ、基板１０１の上に、第１導電型のエッチング停止層１０２を介してバッファ層１０３が形成され、バッファ層１０３の上に光吸収層１０４が形成されている。実施の形態１では、コンタクト層１０５，光吸収層１０４，バッファ層１０３により、ｐｉｎ構造とされている。また、金属層１０９は、開口部１０７以外の領域で基板１０１に接続（接触）し、ｎ型電極として機能する。
【００２２】
なお、光吸収層１０４は、対象とする光の波長に対応するバンドギャップエネルギーを有した半導体から構成され、基板１０１，エッチング停止層１０２，バッファ層１０３，およびコンタクト層１０５は、光吸収層１０４を構成する半導体より大きなバンドギャップエネルギーを有する半導体から構成され、基板１０１，エッチング停止層１０２，バッファ層１０３，およびコンタクト層１０５は、不純物を導入することで各々の導電型とされ、光吸収層１０４は、基板１０１，エッチング停止層１０２，バッファ層１０３，およびコンタクト層１０５よりも不純物濃度が低い状態とされている。実施の形態１では、基板１０１，エッチング停止層１０２，バッファ層１０３がｎ型であり、コンタクト層１０５がｐ型である。
【００２３】
例えば、基板１０１は、ｎ型のＩｎＰからなる半導体基板であればよい。また、エッチング停止層１０２は、ｎ型不純物が高濃度に導入されたｎ+−ＩｎＧａＡｓＰから構成されていればよい。また、バッファ層１０３は、ｎ型不純物が高濃度に導入されたｎ+−ＩｎＰから構成されていればよい。また、光吸収層１０４は、アンドープのＩｎＧａＡｓから構成されていればよい。また、コンタクト層１０５は、ｐ型の不純物が高濃度に導入されたｐ+−ＩｎＧａＡｓから構成されていればよい。
【００２４】
以下、実施の形態１における半導体受光素子の製造方法について簡単に説明する。まず、ｎ型のＩｎＰからなる基板１０１の上に、ｎ+−ＩｎＧａＡｓＰ（エッチング停止層１０２），ｎ+−ＩｎＰ（バッファ層１０３），アンドープのＩｎＧａＡｓ（光吸収層１０４），ｐ+−ＩｎＧａＡｓ（コンタクト層１０５）を順次堆積する。これらは、よく知られた有機金属気相成長法により形成すればよい。また、ｎ型の層は、例えばＳｉを不純物として用いればよく、ｐ型の層は、例えばＺｎを不純物として用いればよい。
【００２５】
次に、コンタクト層１０５となるｐ+−ＩｎＧａＡｓの層の上に、ｐ型電極１０６を形成する。例えば、ｐ型電極１０６の形成領域が開放したレジストパターンを形成し、この上に、電子ビーム蒸着法によりＰｔ，Ｔｉ，Ａｕを順次蒸着し、Ｐｔ／Ｔｉ／Ａｕ多層膜を形成する。この後、レジストパターンを除去すればＰｔ／Ｔｉ／Ａｕ多層膜から構成されたｐ型電極１０６が得られる（リフトオフ法）。ｐ型電極１０６は、例えば、平面視、内径１８μｍ、外径２２μｍ程度の円形のリング状に形成すればよい。
【００２６】
次に、公知のリソグラフィー技術およびウエットエッチングにより、アンドープのＩｎＧａＡｓの層およびｐ+−ＩｎＧａＡｓの層をパターニングし、円柱状の光吸収層１０４およびコンタクト層１０５からなる柱状部を形成する。
【００２７】
次に、柱状部の形成領域に対応し、基板１０１の裏面からエッチング停止層１０２に到達する開口部１０７を形成する。例えば、ＩｎＰからなる基板１０１を高いエッチングレートでエッチング除去できる条件で、エッチング時間を制御することで、エッチング停止層１０２に到達する直前まで開口部を形成する。この後、ＩｎＰとＩｎＧａＡｓＰとの間で、大きな選択比がとれるエッチング条件の例えばウエットエッチングにより、エッチング停止層１０２までエッチングする。このエッチング条件によれば、エッチングがエッチング停止層１０２で自動的に停止される。この結果、エッチング停止層１０２に到達する開口部１０７が形成されるようになる。
【００２８】
次に、エッチング停止層１０２の裏面側の開口部１０７の領域に誘電体層１０８を形成する。例えば、ＴｉＯ2の層およびＳｉＯ2の層を順次にスパッタ法で堆積し、ＴｉＯ2およびＳｉＯ2の積層からなる誘電体層１０８を形成すればよい。ここで、誘電体層１０８の機能を発現させるためには、ＳｉＯ2のみで十分であるが、基板１０１とＳｉＯ2との界面の密着性、濡れ性などを向上させることを目的として、ＴｉＯ2の層を挿入する。
【００２９】
次に、開口部１０７以外の領域において、誘電体層１０８に基板１０１の裏面に到達する貫通孔を形成しておく。この後、エッチング停止層１０２の裏面側の開口部１０７の領域を含む基板１０１の裏面側に、誘電体層１０８を介して金属層１０９を形成する。このように形成した誘電体層１０８および金属層１０９より、エッチング停止層１０２の裏面側の開口部１０７の領域において反射部を形成する。また、金属層１０９は、上記貫通孔において、基板１０１の裏面に接触して接続した状態となり、ｎ型電極として機能する。
【００３０】
実施の形態１の半導体受光素子では、素子上部のコンタクト層１０５に形成されているリング状のｐ型電極１０６の開口領域より入射した光は、エッチング停止層１０２の直下の誘電体層１０８および金属層１０９で構成される反射ミラーによって反射されるようになる。実施の形態１では、反射ミラーが、光吸収層１０４に近い箇所にあるため、反射した光が、光吸収層１０４以外の領域に洩れていくことが抑制され、反射したより多くの光が、光吸収層１０４を通過することになる。この結果、光吸収層１０４の厚さが実効的に２倍になることになり、高感度化が実現されるようになる。
【００３１】
［実施の形態２］
次に、本発明の実施の形態２について図２を用いて説明する。図２は、本発明の実施の形態２における半導体受光素子の構成を示す構成図である。この半導体受光素子は、基板２０１の表面上に形成されたエッチング停止層２０２と、エッチング停止層２０２の上に形成された第１導電型の半導体からなるコンタクト層（第１半導体層）２０３と、コンタクト層２０３の上に形成された半導体からなる光吸収層２０４と、光吸収層２０４の上に形成された第２導電型の半導体からなるコンタクト層（第２半導体層）２０５とを備える。
【００３２】
光吸収層２０４およびコンタクト層２０５は、いわゆるメサ形状に加工することで柱状部とされている。この形状とすることで、本素子のＣＲ時定数が低減できるようになる。
【００３３】
また、コンタクト層２０５の上の周辺部に接して形成されたｐ型電極（第２電極）２０６を備える。また、上記柱状部の側方のコンタクト層２０３の上にｎ型電極（第１電極）２１０が形成されている。
【００３４】
加えて、実施の形態２では、柱状部の形成領域に対応して基板２０１の裏面からエッチング停止層２０２に到達して形成された開口部２０７を備える。また、エッチング停止層２０２の裏面側の開口部２０７の領域に形成された誘電体層２０８と、エッチング停止層２０２の裏面側の開口部２０７の領域に誘電体層２０８を介して形成された金属層２０９とを備える。この金属層２０９（金属層２０９と誘電体層２０８との界面）により反射ミラーが構成されており、実施の形態２によれば、反射ミラーと光吸収層２０４との間には、誘電体層２０８，エッチング停止層２０２，およびコンタクト層２０３が存在するだけである。これらは、素子などを搭載して保持するなどの強度が必要な基板２０１に比較して非常に薄い層であり、反射ミラーが光吸収層２０４に対して非常に近くに配置されることになる。
【００３５】
ここで、実施の形態２では、コンタクト層２０５，光吸収層２０４，コンタクト層２０３により、ｐｉｎ構造とされている。
【００３６】
なお、光吸収層２０４は、対象とする光の波長に対応するバンドギャップエネルギーを有した半導体から構成され、基板２０１，エッチング停止層２０２，コンタクト層２０３，およびコンタクト層２０５は、光吸収層２０４を構成する半導体より大きなバンドギャップエネルギーを有する半導体から構成され、基板２０１，エッチング停止層２０２，コンタクト層２０３，およびコンタクト層２０５は、不純物を導入することで各々の導電型とされ、光吸収層２０４は、基板２０１，エッチング停止層２０２，コンタクト層２０３，およびコンタクト層２０５よりも不純物濃度が低い状態とされている。実施の形態２では、コンタクト層２０３がｎ型であり、コンタクト層２０５がｐ型である。
【００３７】
例えば、基板２０１は、半絶縁性のＩｎＰからなる半導体基板であればよい。また、エッチング停止層２０２は、アンドープのＩｎＧａＡｓＰから構成されていればよい。また、コンタクト層２０３は、ｎ型不純物が高濃度に導入されたｎ+−ＩｎＰから構成されていればよい。また、光吸収層２０４は、アンドープのＩｎＧａＡｓから構成されていればよい。また、コンタクト層２０５は、ｐ型の不純物が高濃度に導入されたｐ+−ＩｎＧａＡｓから構成されていればよい。
【００３８】
以下、実施の形態２における半導体受光素子の製造方法について簡単に説明する。まず、半絶縁性のＩｎＰからなる基板２０１の上に、アンドープのＩｎＧａＡｓＰ（エッチング停止層２０２），ｎ+−ＩｎＰ（コンタクト層２０３），アンドープのＩｎＧａＡｓ（光吸収層２０４），ｐ+−ＩｎＧａＡｓ（コンタクト層２０５）を順次堆積する。これらは、よく知られた有機金属気相成長法により形成すればよい。また、ｎ型の層は、例えばＳｉを不純物として用いればよく、ｐ型の層は、例えばＺｎを不純物として用いればよい。
【００３９】
次に、コンタクト層２０５となるｐ+−ＩｎＧａＡｓの層の上に、ｐ型電極２０６を形成する。例えば、ｐ型電極２０６の形成領域が開放したレジストパターンを形成し、この上に、電子ビーム蒸着法によりＰｔ，Ｔｉ，Ａｕを順次蒸着し、Ｐｔ／Ｔｉ／Ａｕ多層膜を形成する。この後、レジストパターンを除去すればＰｔ／Ｔｉ／Ａｕ多層膜から構成されたｐ型電極２０６が得られる（リフトオフ法）。ｐ型電極２０６は、例えば、平面視、内径１８μｍ、外径２２μｍ程度の円形のリング状に形成すればよい。
【００４０】
次に、公知のリソグラフィー技術およびウエットエッチングにより、アンドープのＩｎＧａＡｓの層およびｐ+−ＩｎＧａＡｓの層をパターニングし、円柱状の光吸収層２０４およびコンタクト層２０５からなる柱状部を形成する。次いで、このパターニングにより露出したコンタクト層２０３の所望の箇所に、上述したｐ型電極２０６と同様にすることで、Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕ／Ｐｔ／Ｔｉ多層膜から構成されたｎ型電極２１０を形成する。
【００４１】
次に、柱状部の形成領域に対応し、基板２０１の裏面からエッチング停止層２０２に到達する開口部２０７を形成する。例えば、ＩｎＰからなる基板２０１を高いエッチングレートでエッチング除去できる条件で、エッチング時間を制御することで、エッチング停止層２０２に到達する直前まで開口部を形成する。この後、ＩｎＰとＩｎＧａＡｓＰとの間で、大きな選択比がとれるエッチング条件の例えばウエットエッチングにより、エッチング停止層２０２までエッチングする。このエッチング条件によれば、エッチングがエッチング停止層２０２で自動的に停止される。この結果、エッチング停止層２０２に到達する開口部２０７が形成されるようになる。
【００４２】
次に、エッチング停止層２０２の裏面側の開口部２０７の領域に誘電体層２０８を形成する。例えば、ＴｉＯ2の層およびＳｉＯ2の層を順次にスパッタ法で堆積し、ＴｉＯ2およびＳｉＯ2の積層からなる誘電体層２０８を形成すればよい。ここで、誘電体層２０８の機能を発現させるためには、ＳｉＯ2のみで十分であるが、基板２０１とＳｉＯ2との界面の密着性、濡れ性などを向上させることを目的として、ＴｉＯ2の層を挿入する。
【００４３】
次に、エッチング停止層２０２の裏面側の開口部２０７の領域を含む基板２０１の裏面側に、誘電体層２０８を介して金属層２０９を形成する。このように形成した誘電体層２０８および金属層２０９より、エッチング停止層２０２の裏面側の開口部２０７の領域において反射部を形成する。
【００４４】
実施の形態２の半導体受光素子では、素子上部のコンタクト層２０５に形成されているリング状のｐ型電極２０６の開口領域より入射した光は、エッチング停止層２０２の直下の誘電体層２０８および金属層２０９で構成される反射ミラーによって反射されるようになる。実施の形態２では、反射ミラーが、光吸収層２０４に近い箇所にあるため、反射した光が、光吸収層２０４以外の領域に洩れていくことが抑制され、反射したより多くの光は、光吸収層２０４を通過することになる。この結果、光吸収層２０４の厚さが実効的に２倍になることになり、高感度化が実現されるようになる。
【００４５】
以上に説明したように、本発明によれば、素子部となる柱状部に対応して基板の裏面に開口部を形成し、形成した開口部の底部に反射ミラーが配置されているようにしたので、素子直下に反射ミラーが設けられた状態となる。このため、素子容量低減による高速化のために素子サイズ（柱状部の径）を小さくしても、反射光はスポットサイズが広がることなく全て素子に結合する。また、反射ミラーも誘電体膜とメタルで形成するため、波長依存性も少なく高反射率のミラーを実現することができる。
【００４６】
また、電極を形成する素子表面で実装することにならず、基板の裏面で実装することができるため、実装に何ら困難がなく、組み立て時のコスト上昇を招かない。このように、本発明によれば、コストの上昇を招くことなく容易に実装できる状態で、反射ミラーを用いて効率の低下を招くことなく高効率に高感度化が図れるようになる。
【００４７】
なお、本発明は以上に説明した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想内で、当分野において通常の知識を有する者により、多くの変形および組み合わせが実施可能であることは明白である。例えば、上述では、光吸収層をＩｎＧａＡｓから構成し、基板をＩｎＰから構成してエピタキシャル成長させた半導体受光素子の例を述べたが、これに限るものではない。例えば、Ｐ系、Ａｓ系、Ｎ系、Ｓｂ系、などの化合物半導体を用いるようにしてもよく、またＧｅ系、Ｓｉ系などの単元素半導体材料でもよい。
【００４８】
また例えば、上述では、ｐｉｎダイオード形式の半導体受光素子を例に説明したが、これに限るものではない。本発明は、アバランシェフォトダイオードおよび単一キャリア走行フォトダイオードを含め、層の積層方向に光を入射する半導体受光素子であれば同様に適用可能である。
【００４９】
また、誘電体層は、ＴｉＯ2/ＳｉＯ2の積層構造として説明したが、入射光の波長帯で大きな吸収係数を持たない限り、Ａｌ2Ｏ3およびＴａ2Ｏ5などの他の酸化物、また、Ｓｉ3Ｎ4，ＴｉＮ，およびＡｌＮなどの窒化物から構成してもよい。また、誘電体層を形成する基板表面との密着性および濡れ性が十分にある場合は、ＴｉＯ2/ＳｉＯ2のように多層構造にする必要はない。材料を変更しても、誘電体層の層厚はＴｉＯ2/ＳｉＯ2の場合と同様に、プロセスに支障をきたさないために必要最低限度以上の層厚で、かつ反射率が最大となる層厚にすればよい。
【００５０】
また、反射層を構成する金属層は、入射光の広い範囲の波長に対する反射率が十分に確保できる金属材料で、かつ組み合わせて用いる誘電体層に拡散および誘電体層と合金化しないものであればよい。例えば、金属層を構成する材料としては、Ａｕ，Ａｇ，Ｐｔ，Ａｌ，Ｎｉ，Ｃｏ，Ｗ，Ｃｕ，およびＴｉなどが挙げられる。また、上述では、素子情部に設ける電極を円形のリング状に形成したが、これに限るものではない。例えば、四角形および六角形などの外形の枠状に形成してもよく、光が入射することができる領域が備えられているようにすればよい。
【符号の説明】
【００５１】
１０１…基板、１０２…エッチング停止層、１０３…バッファ層（第１半導体層）、１０４…光吸収層、１０５…コンタクト層（第２半導体層）、１０６…ｐ型電極（第２電極）、１０７…開口部、１０８…誘電体層、１０９…金属層。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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