(57)【要約】【課題】高周波応答特性が良好な受光素子を含む半導体装置を得る。【解決手段】半導体装置ＳＤ１は、受光素子ＰＤ１を有する。受光素子ＰＤ１は、半導体基板ＳＳ１と、第一導電型の第一乃至第三半導体層ＳＬ１〜ＳＬ３と、第三半導体層ＳＬ３上に形成された第二導電型の第四半導体層ＳＬ４と、を有し、第二乃至第四半導体層ＳＬ２〜ＳＬ４によりメサ構造ＭＳ１が構成されている。受光素子ＰＤ１は、メサ構造ＭＳ１の側壁に形成された第二導電型の第五半導体層（第二導電型領域ＳＬ５）を有する。第四半導体層ＳＬ４の第二導電型の不純物である第一不純物と、第五半導体層の第二導電型の不純物である第二不純物とが、互いに異なる元素であり、第四半導体層ＳＬ４における第一不純物の拡散定数よりも第五半導体層における第二不純物の拡散定数が大きい。【選択図】図１
2014060190.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
受光素子を有し、
前記受光素子は、
半導体基板と、
前記半導体基板上に形成された、第一導電型の第一半導体層と、
前記第一半導体層上に形成された、第一導電型の第二半導体層と、
前記第二半導体層上に形成された、第一導電型の第三半導体層と、
前記第三半導体層上に形成された、第二導電型の第四半導体層と、
を有し、
前記第二半導体層、前記第三半導体層及び前記第四半導体層によりメサ構造が構成され、
前記受光素子は、前記メサ構造の側壁に形成された、第二導電型の第五半導体層を更に有し、
前記第四半導体層の第二導電型の不純物である第一不純物と、前記第五半導体層の第二導電型の不純物である第二不純物とが、互いに異なる元素であり、
前記第四半導体層における前記第一不純物の拡散定数よりも前記第五半導体層における前記第二不純物の拡散定数が大きい半導体装置。
【請求項２】
前記第四半導体層における前記第一不純物の濃度は、前記第四半導体層の深さ方向に向けて減少している請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
前記第四半導体層における前記第一不純物の濃度は、前記第四半導体層の深さ方向に向けて段階的に減少している請求項２に記載の半導体装置。
【請求項４】
前記第四半導体層における前記第一不純物の濃度は、前記第四半導体層の深さ方向に向けて連続的に減少している請求項２に記載の半導体装置。
【請求項５】
前記メサ構造は、
前記第三半導体層及び前記第四半導体層により構成された第一メサと、
前記第二半導体層により構成された第二メサと、
を含み、
平面視において、前記第二メサの外形線は、前記第一メサの外形線の外側に位置する請求項１に記載の半導体装置。
【請求項６】
前記第五半導体層は、
前記第一メサの側壁から前記第二メサの上面に亘って連続的に形成されている請求項５に記載の半導体装置。
【請求項７】
前記メサ構造は、上から下に向けて当該メサ構造の平断面積が拡大する形状に形成され、且つ、側壁の傾斜角度が９０°未満である請求項１に記載の半導体装置。
【請求項８】
前記メサ構造は平面視において円形である請求項１に記載の半導体装置。
【請求項９】
前記半導体基板はＩｎＰ基板であり、
前記第一半導体層はｎ型のＩｎＰ層であり、
前記第二半導体層はｎ型のＩｎＰ層であるか、又は、ｎ型のＩｎＰ層上にｎ型のＩｎＡｌＡｓ層を積層してなり、
前記第三半導体層はｎ型のＩｎＧａＡｓ層であり、
前記第四半導体層はｐ型のＩｎＧａＡｓ層である請求項１に記載の半導体装置。
【請求項１０】
前記第一半導体層、前記第二半導体層及び前記第三半導体層のｎ型不純物はＳｉであり、
前記第一不純物はＢｅ、Ｃ又はＭｇである請求項９に記載の半導体装置。
【請求項１１】
前記第二不純物はＺｎである請求項１に記載の半導体装置。
【請求項１２】
半導体基板上に第一導電型の第一半導体層を形成する工程と、
前記第一半導体層上に第一導電型の第二半導体層を形成する工程と、
前記第二半導体層上に第一導電型の第三半導体層を形成する工程と、
前記第三半導体層上に第二導電型の第四半導体層を形成する工程と、
前記第二半導体層、前記第三半導体層及び前記第四半導体層をメサ形状に加工することによってメサ構造を形成する工程と、
前記メサ構造の側壁に第二導電型の第五半導体層を形成する工程と、
を有し、
前記第四半導体層の第二導電型の不純物である第一不純物と、前記第五半導体層の第二導電型の不純物である第二不純物とが、互いに異なる元素であり、
前記第四半導体層における前記第一不純物の拡散定数よりも前記第五半導体層における前記第二不純物の拡散定数が大きい、受光素子を含む半導体装置の製造方法。
【請求項１３】
前記メサ構造の側壁に対し、固相拡散法又は気相拡散法により前記第二不純物を拡散することによって、前記第五半導体層を形成する請求項１２に記載の半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、メサ構造を有する受光素子を含む半導体装置及び半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１に記載された半導体受光素子においては、ｎ＋型ＩｎＰ基板上に、ｎ＋型ＩｎＰバッファ層と、ｎ−型ＩｎＰバッファ層と、ｎ＋型ＩｎＰ電界緩和層と、アンドープＩｎＡｌＧａＡｓ／ＩｎＡｌＡｓ超格子増倍層と、ｐ＋型ＩｎＰ電界緩和層とｐ−型ＩｎＧａＡｓ光吸収層と、ｐ型ＩｎＰキャップ層と、ｐ＋型ＩｎＧａＡｓコンタクト層と、が順次形成されている。そして、ｎ＋型ＩｎＰ基板上のこれら積層構造がメサ構造を構成している。
【０００３】
なお、特許文献１には、メサ構造の頂部のｐ型半導体層（ｐ型ＩｎＰキャップ層）の不純物について何ら記載が無い。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平８−１８１３４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
変調された光が受光素子に入射したときに、受光素子により光電変換がなされ、受光素子から電流が出力される。この電流出力波形が、入力光波形にどれだけ追随しているかを表す特性を、高周波応答特性という。近年、高周波応答特性が良好な受光素子を含む半導体装置を製造する要請が高まっている。
【０００６】
その他の課題と新規な特徴は、本明細書の記述及び添付図面から明らかになるであろう。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
一実施の形態によれば、第四半導体層の第二導電型の不純物である第一不純物と第五半導体層の第二導電型の不純物である第二不純物とが互いに異なる元素である。そして、第四半導体層における第一不純物の拡散定数よりも第五半導体層における第二不純物の拡散定数が大きい。
【発明の効果】
【０００８】
前記一実施の形態によれば、高周波応答特性が良好な受光素子を含む半導体装置が得られる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】第１の実施形態に係る半導体装置の構造を示す断面図である。
【図２】第１の実施形態に係る半導体装置の構造を示す平面図である。
【図３】第１の実施形態に係る半導体装置の受光素子のメサ構造の頂部を構成する第四半導体層の深さ方向における不純物濃度のプロファイルの例を示す図である。
【図４】第１の実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す断面図である。
【図５】第１の実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す断面図である。
【図６】第１の実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す断面図である。
【図７】第１の実施形態に係る半導体装置の効果を示す図である。
【図８】第２の実施形態に係る半導体装置の構造を示す断面図である。
【図９】第２の実施形態に係る半導体装置の構造を示す平面図である。
【図１０】第２の実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、実施形態について、図面を用いて説明する。なお、すべての図面において、同様の構成要素には同一の符号を付し、適宜に説明を省略する。
【００１１】
〔第１の実施形態〕
図１は第１の実施形態に係る半導体装置ＳＤ１の構造を示す断面図である。図２は半導体装置ＳＤ１の構造を示す平面図である。図１は図２のＡ−Ａ線に沿った断面図である。
【００１２】
本実施形態に係る半導体装置ＳＤ１は、受光素子ＰＤ１（半導体受光素子）を有する。受光素子ＰＤ１は、半導体基板ＳＳ１と、第一半導体層ＳＬ１と、第二半導体層ＳＬ２と、第三半導体層ＳＬ３と、第四半導体層ＳＬ４と、第五半導体層（第二導電型領域ＳＬ５）と、を有する。第一半導体層ＳＬ１は半導体基板ＳＳ１上に積層して形成され、第二半導体層ＳＬ２は第一半導体層ＳＬ１上に積層して形成され、第三半導体層ＳＬ３は第二半導体層ＳＬ２上に積層して形成され、第四半導体層ＳＬ４は第三半導体層ＳＬ３上に積層して形成されている。第二半導体層ＳＬ２、第三半導体層ＳＬ３及び第四半導体層ＳＬ４によりメサ構造ＭＳ１が構成されている。第五半導体層（第二導電型領域ＳＬ５）は、メサ構造ＭＳ１の側壁に形成されている。第一半導体層ＳＬ１、第二半導体層ＳＬ２及び第三半導体層ＳＬ３は第一導電型（例えばｎ型）である。
第四半導体層ＳＬ４及び第五半導体層（第二導電型領域ＳＬ５）は、第二導電型（例えばｐ型）である。ただし、第四半導体層ＳＬ４の第二導電型の不純物である第一不純物と、第五半導体層（第二導電型領域ＳＬ５）の第二導電型の不純物である第二不純物とは、互いに異なる元素である。そして、第四半導体層ＳＬ４における第一不純物の拡散定数よりも第五半導体層（第二導電型領域ＳＬ５）における第二不純物の拡散定数が大きい。
以下、詳細に説明する。
【００１３】
半導体基板ＳＳ１は、例えば、ＩｎＰ基板である。この半導体基板ＳＳ１は、例えば、半絶縁性（semi-insulating type）である。半絶縁性の半導体基板ＳＳ１は、ＩｎＰ基板にＦｅ等をドープすることにより深い準位が形成され、高抵抗化されている。
【００１４】
第一半導体層ＳＬ１は、例えば、ｎ＋型のＩｎＰ層である。
【００１５】
第二半導体層ＳＬ２は、例えば、ｎ−型のＩｎＰ層である。或いは、第二半導体層ＳＬ２は、ｎ−型のＩｎＰ層上にｎ−型のＩｎＡｌＡｓ層を積層することにより構成されたものであっても良い。
【００１６】
第三半導体層ＳＬ３は、例えば、ｎ−型のＩｎＧａＡｓ層である。第三半導体層ＳＬ３は、光吸収層として機能する。
【００１７】
第四半導体層ＳＬ４は、例えば、ｐ型のＩｎＧａＡｓ層である。すなわち、第一不純物は、ｐ型の不純物である。
【００１８】
例えば、第一半導体層ＳＬ１、第二半導体層ＳＬ２及び第三半導体層ＳＬ３のｎ型不純物は、Ｓｉである。
【００１９】
例えば、第四半導体層ＳＬ４のｐ型不純物（第一不純物）は、Ｂｅ、Ｃ又はＭｇである。
【００２０】
例えば、第五半導体層（第二導電型領域ＳＬ５）のｐ型不純物（第二不純物）は、Ｚｎである。
【００２１】
上記のように、第二半導体層ＳＬ２、第三半導体層ＳＬ３及び第四半導体層ＳＬ４によりメサ構造ＭＳ１が構成されている。
【００２２】
メサ構造ＭＳ１は、例えば、裾広がりに形成されている。すなわち、メサ構造ＭＳ１は、上から下に向けて当該メサ構造ＭＳ１の平断面積が拡大する形状に形成され、且つ、メサ構造ＭＳ１の側壁の傾斜角度が９０°未満である。つまり、メサ構造ＭＳ１は、正面断面形状が台形状の部分である。メサ構造ＭＳ１の頂面は、ほぼ水平となっている。
【００２３】
メサ構造ＭＳ１は、第三半導体層ＳＬ３及び第四半導体層ＳＬ４により構成された第一メサＭＳ１１と、第二半導体層ＳＬ２により構成された第二メサＭＳ１２と、を含んで構成されている。第二メサＭＳ１２は、第一メサＭＳ１１よりも平面寸法が大きい。平面視において、第二メサＭＳ１２の外形線は、第一メサＭＳ１１の外形線の外側に位置する。
【００２４】
図２に示すように、メサ構造ＭＳ１は、例えば、平面視において円形に形成されている。第一メサＭＳ１１及び第二メサＭＳ１２は、それぞれ平面視において円形に形成され、且つ、平面視において互いに同心円状に配置されている。
【００２５】
メサ構造ＭＳ１の両側には、それぞれ第二電極ＥＬ２の下地となる突起形状を構成するメサ構造ＭＳ２、ＭＳ３が形成されている。メサ構造ＭＳ２、ＭＳ３と、メサ構造ＭＳ２、ＭＳ３上に形成された第二電極ＥＬ２と、により電極パッドが構成されている。
【００２６】
メサ構造ＭＳ２、ＭＳ３は、メサ構造ＭＳ１と同様の積層構造からなる。すなわち、メサ構造ＭＳ２、ＭＳ３は、メサ構造ＭＳ１と同様に、第二半導体層ＳＬ２、第三半導体層ＳＬ３及び第四半導体層ＳＬ４により構成されている。メサ構造ＭＳ２、ＭＳ３は、例えば、それぞれ平面視矩形状（具体的には、平面視長方形状）に形成されている。
【００２７】
メサ構造ＭＳ２は、メサ構造ＭＳ１と同様に、第一メサＭＳ２１と、第一メサＭＳ２１よりも平面寸法が大きい第二メサＭＳ２２と、を含んで構成されており、平面視において、第二メサＭＳ２２の外形線は、第一メサＭＳ２１の外形線の外側に位置する。第一メサＭＳ２１及び第二メサＭＳ２２は、それぞれ平面視において矩形状に形成され、互いに同心で且つ同じ向きに（各辺が互いに平行となるように）配置されている。
【００２８】
同様に、メサ構造ＭＳ３は、第一メサＭＳ３１と、第一メサＭＳ３１よりも平面寸法が大きい第二メサＭＳ３２と、を含んで構成されており、平面視において、第二メサＭＳ３２の外形線は、第一メサＭＳ３１の外形線の外側に位置する。第一メサＭＳ３１及び第二メサＭＳ３２は、それぞれ平面視において矩形状に形成され、互いに同心で且つ同じ向きに（各辺が互いに平行となるように）配置されている。
【００２９】
メサ構造ＭＳ２、３は、例えば、メサ構造ＭＳ１と同様に、裾広がりに形成されている。すなわち、メサ構造ＭＳ２、３は、上から下に向けてメサ構造ＭＳ２、３の平断面積が拡大する形状に形成され、且つ、メサ構造ＭＳ２、３の側壁の傾斜角度が９０°未満である。メサ構造ＭＳ２、３は、正面断面形状及び側面断面形状がそれぞれ台形状の部分である。メサ構造ＭＳ２、３の頂面は、ほぼ水平となっている。
【００３０】
なお、半導体装置ＳＤ１において、メサ構造ＭＳ１、ＭＳ２、ＭＳ３の形成領域と、それらの間の領域と、により受光素子ＰＤ１が構成されている。受光素子ＰＤ１において、メサ構造ＭＳ１、ＭＳ２、ＭＳ３の非形成領域では、最上層の半導体層が第一半導体層ＳＬ１となっている。
【００３１】
上記のように、第五半導体層としての第二導電型領域ＳＬ５は、メサ構造ＭＳ１の側壁に形成されている。第二導電型領域ＳＬ５は、例えば、第一メサＭＳ１１の側壁から第二メサＭＳ１２の上面に亘って連続的に形成されている。
【００３２】
なお、メサ構造ＭＳ２、ＭＳ３の側壁には、第二導電型領域ＳＬ５が形成されていても良いし、形成されていなくても良い。本実施形態の場合、例えば、第二導電型領域ＳＬ５は、第一メサＭＳ２１の側壁から第二メサＭＳ２２の上面に亘って連続的に形成されているとともに、第一メサＭＳ３１の側壁から第二メサＭＳ３２の上面に亘って連続的に形成されている。
【００３３】
半導体装置ＳＤ１は、更に、第一絶縁膜ＩＦ１と、第二絶縁膜ＩＦ２と、第一コンタクトＣＮＴ１と、第一電極ＥＬ１と、第二コンタクトＣＮＴ２と、第二電極ＥＬ２と、を有する。第一コンタクトＣＮＴ１は、ｐコンタクトを構成し、第二コンタクトＣＮＴ２は、ｎコンタクトを構成する。
【００３４】
第一絶縁膜ＩＦ１は、表面保護膜として機能するものであり、例えば、ＳｉＮ膜などの無機膜や、ポリイミドなどの有機膜からなる。第一絶縁膜ＩＦ１は、メサ構造ＭＳ１、ＭＳ２、ＭＳ３と、第一半導体層ＳＬ１の上面と、を覆っている。なお、第一絶縁膜ＩＦ１は、メサ構造ＭＳ１、ＭＳ２、ＭＳ３とともに、メサ構造ＭＳ１、ＭＳ２、ＭＳ３の側壁に形成された第五半導体層（第二導電型領域ＳＬ５）を覆っている。
【００３５】
メサ構造ＭＳ１の頂部においては、第一絶縁膜ＩＦ１に開口ＩＦ１ａが形成されている。開口ＩＦ１ａは、例えば平面視円形に形成され、メサ構造ＭＳ１の頂面と同心に配置されている。
【００３６】
開口ＩＦ１ａ内において、第四半導体層ＳＬ４の頂面上には（つまりメサ構造ＭＳ１の頂面上には）、第一コンタクトＣＮＴ１が形成されている。すなわち、第一コンタクトＣＮＴ１は、メサ構造ＭＳ１の頂面に対して電気的に接続されている。
【００３７】
第一コンタクトＣＮＴ１上には、第一電極ＥＬ１が形成されている。第一電極ＥＬ１は、開口ＩＦ１ａを介して第一コンタクトＣＮＴ１の上面に対して電気的に接続されているとともに、開口ＩＦ１ａの周囲縁部における第一絶縁膜ＩＦ１の上面にも形成されている。
【００３８】
第一コンタクトＣＮＴ１及び第一電極ＥＬ１は、それぞれ平面視円形に形成されている。
【００３９】
第二絶縁膜ＩＦ２は、半導体基板ＳＳ１の裏面に形成されている。第二絶縁膜ＩＦ２は、無反射膜として機能するものであり、例えば、ＳｉＮ膜などの無機膜からなる。
【００４０】
メサ構造ＭＳ１の周囲においては、第一半導体層ＳＬ１上の第一絶縁膜ＩＦ１に、平面視においてメサ構造ＭＳ１と同心の弧状（例えばＣ字状）のリング形状の開口ＩＦ１ｂが形成されている。
【００４１】
開口ＩＦ１ｂ内においては、第一半導体層ＳＬ１上に、メサ構造ＭＳ１と同心の弧状（例えばＣ字状）のリング形状の第二コンタクトＣＮＴ２が形成されている。すなわち、第二コンタクトＣＮＴ２は、メサ構造ＭＳ１の周囲において、第一半導体層ＳＬ１の上面に接している。
【００４２】
開口ＩＦ１ｂ及び第二コンタクトＣＮＴ２は、平面視において、メサ構造ＭＳ１から離間して、メサ構造ＭＳ１の周囲に配置されている。開口ＩＦ１ｂ及び第二コンタクトＣＮＴ２は、平面視において、メサ構造ＭＳ２、ＭＳ３からも離間しており、且つ、メサ構造ＭＳ２とメサ構造ＭＳ３との間に配置されている。
【００４３】
第二コンタクトＣＮＴ２に対して、第二電極ＥＬ２が接続されている。
【００４４】
第二電極ＥＬ２は、第二コンタクトＣＮＴ２上からメサ構造ＭＳ２の頂面上に亘って連続的に形成され、第二コンタクトＣＮＴ２上からメサ構造ＭＳ３の頂面上に亘って連続的に形成され、且つ、メサ構造ＭＳ２上からメサ構造ＭＳ３上に亘って連続的に形成されている。より具体的には、第二電極ＥＬ２は、第二コンタクトＣＮＴ２の全体と、メサ構造ＭＳ２の全体と、メサ構造ＭＳ３の全体と、メサ構造ＭＳ２とメサ構造ＭＳ３との間における第一半導体層ＳＬ１と、を覆っている。
ただし、第二電極ＥＬ２は、メサ構造ＭＳ１を避けて配置されている。第二電極ＥＬ２には、例えば、鍵穴形状の切欠形状部ＣＯ１が形成されている。そして、第二電極ＥＬ２における切欠形状部ＣＯ１の縁部が、第二コンタクトＣＮＴ２の上面に接続されている。
【００４５】
第一コンタクトＣＮＴ１、第一電極ＥＬ１、第二コンタクトＣＮＴ２及び第二電極ＥＬ２は、それぞれ金属からなる。本実施形態の場合、第一コンタクトＣＮＴ１はｐコンタクトであり、第一電極ＥＬ１はｐ電極であり、第二コンタクトＣＮＴ２はｎコンタクトであり、第二電極ＥＬ２はｎ電極（ｎ引き出し電極）である。
【００４６】
本実施形態に係る半導体装置ＳＤ１の受光素子ＰＤ１は、裏面入射型である。すなわち、受光素子ＰＤ１の裏面側から入射光ＩＲ１が入射した場合に、第一電極ＥＬ１と第二電極ＥＬ２との間で電流が流れる。
【００４７】
図３（ａ）及び図３（ｂ）の各々は、第四半導体層ＳＬ４の深さ方向における不純物濃度のプロファイルの例を示す図である。図３（ａ）及び図３（ｂ）の各々において、横軸は深さ（μｍ）であり、縦軸はｐ型不純物の濃度（ｃｍ−３）である。図３（ａ）及び図３（ｂ）において、深さ０．１μｍから０．５μｍまでの範囲が、第四半導体層ＳＬ４における第一不純物の濃度を示している。第四半導体層ＳＬ４におけるｐ型不純物の濃度は、例えば、１．５×１０１９ｃｍ−３から１．０×１０１７ｃｍ−３の範囲とすることができる。
【００４８】
図３（ａ）及び図３（ｂ）に示すように、第四半導体層ＳＬ４における第一不純物の濃度は、第四半導体層ＳＬ４の深さ方向に向けて減少している。より具体的には、例えば、第四半導体層ＳＬ４の上端から下端に向けて、第一不純物の濃度が低下する領域が存在し、且つ、第一不純物の濃度が増加する領域は存在していない。
例えば、図３（ａ）に示すように、第四半導体層ＳＬ４における第一不純物の濃度は、第四半導体層ＳＬ４の深さ方向に向けて段階的に減少している。或いは、図３（ｂ）に示すように、第四半導体層ＳＬ４における第一不純物の濃度は、第四半導体層ＳＬ４の深さ方向に向けて連続的に減少している。すなわち、第四半導体層ＳＬ４は、結晶成長接合によって形成された、階段型又はグレーデッド型のドーピング層である。
【００４９】
次に、本実施形態に係る半導体装置の製造方法を説明する。
この製造方法は、受光素子ＰＤ１を含む半導体装置ＳＤ１を製造する方法であり、以下の（１）〜（６）の工程を有する。
（１）半導体基板ＳＳ１上に第一導電型の第一半導体層ＳＬ１を形成する工程
（２）第一半導体層ＳＬ１上に第一導電型の第二半導体層ＳＬ２を形成する工程
（３）第二半導体層ＳＬ２上に第一導電型の第三半導体層ＳＬ３を形成する工程
（４）第三半導体層ＳＬ３上に第二導電型の第四半導体層ＳＬ４を形成する工程
（５）第二半導体層ＳＬ２、第三半導体層ＳＬ３及び第四半導体層ＳＬ４をメサ形状に加工することによってメサ構造ＭＳ１を形成する工程
（６）メサ構造ＭＳ１の側壁に第二導電型の第五半導体層（第二導電型領域ＳＬ５）を形成する工程
ここで、第四半導体層ＳＬ４の第二導電型の不純物である第一不純物と、第五半導体層（第二導電型領域ＳＬ５）の第二導電型の不純物である第二不純物とが、互いに異なる元素である。そして、第四半導体層ＳＬ４における第一不純物の拡散定数よりも第五半導体層（第二導電型領域ＳＬ５）における第二不純物の拡散定数が大きい。
以下、詳細に説明する。
【００５０】
図４乃至図６の各図は、第１の実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す断面図である。
【００５１】
先ず、半絶縁性のＩｎＰ基板である半導体基板ＳＳ１を準備する。次に、半導体基板ＳＳ１上に、例えばＭＢＥ（Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ  Ｂｅａｍ  Ｅｐｉｔａｘｙ）法により、第一半導体層ＳＬ１、第二半導体層ＳＬ２、第三半導体層ＳＬ３及び第四半導体層ＳＬ４を順次に結晶成長させる（図４（ａ））。
【００５２】
ここで、第一半導体層ＳＬ１は、例えば、膜厚が０．１μｍ以上２．０μｍ以下程度のｎ＋型のＩｎＰ層である。
第二半導体層ＳＬ２は、例えば、膜厚が０．８μｍ以上１．５μｍ以下程度のｎ−型のＩｎＰ層である。なお、第二半導体層ＳＬ２は、下層のｎ−型のＩｎＰ層と上層のｎ−型のＩｎＡｌＡｓ層との２層の積層構造をなしていても良い。
第三半導体層ＳＬ３は、例えば、膜厚が０．７μｍ以上１．５μｍ以下程度のｎ−型のＩｎＧａＡｓ層である。
第四半導体層ＳＬ４は、例えば、膜厚が０．２μｍ以上１．５μｍ以下程度のｐ型のＩｎＧａＡｓ層である。
ここで、ｎ型不純物としてはＳｉを用い、ｐ型不純物（第一不純物）としてはＢｅを用いる。
第四半導体層ＳＬ４におけるｐ型不純物のドーピングプロファイルは、第四半導体層ＳＬ４の深さ方向に向けて、段階的に、又は、連続的に減少させる（図３（ａ）、図３（ｂ））。
【００５３】
次に、第四半導体層ＳＬ４上に、レジスト膜又はＳｉＯ２膜等の膜を成膜した後、通常のフォトリソグラフィを行うことによって、この膜を第一メサのエッチング用のマスクＭＳＫ１に加工する（図４（ｂ））。マスクＭＳＫ１は、第四半導体層ＳＬ４において、メサ構造ＭＳ１、ＭＳ２、ＭＳ３と対応する領域にそれぞれ形成される。このうちメサ構造ＭＳ１と対応する領域のマスクＭＳＫ１は、直径１０μｍ以上４５μｍ以下程度の円形に形成される。メサ構造ＭＳ２、３と対応する領域のマスクＭＳＫ１は、それぞれ矩形状に形成される。
【００５４】
次に、マスクＭＳＫ１を介して、第四半導体層ＳＬ４及び第三半導体層ＳＬ３をエッチングする。このエッチングは、ウェットエッチングでも良いし、ドライエッチングでも良い。これにより、第四半導体層ＳＬ４及び第三半導体層ＳＬ３に、メサ構造ＭＳ１の第一メサＭＳ１１と、メサ構造ＭＳ２の第一メサＭＳ２１と、メサ構造ＭＳ３の第一メサＭＳ３１と、を形成する（図４（ｂ））。次に、マスクＭＳＫ１を除去する（図４（ｃ））。
【００５５】
次に、ＳｉＯ２膜等の膜ＦＬＭ１を、第一メサＭＳ１１上、第一メサＭＳ２１上、第一メサＭＳ３１上、及び、第二半導体層ＳＬ２上に形成する（図４（ｄ））。
【００５６】
次に、膜ＦＬＭ１に対し、通常のフォトリソグラフィを行うことによって、膜ＦＬＭ１を拡散用のマスクＭＳＫ２に加工する（図５（ａ））。マスクＭＳＫ２は、メサ構造ＭＳ１、ＭＳ２、ＭＳ３と対応する領域にそれぞれ形成される。このうちメサ構造ＭＳ１と対応する領域のマスクＭＳＫ２は、直径５μｍ以上４０μｍ以下程度の円形に形成される。メサ構造ＭＳ２、３と対応する領域のマスクＭＳＫ２は、それぞれ矩形状に形成される。なお、メサ構造ＭＳ１と対応する領域のマスクＭＳＫ２は、メサ構造ＭＳ１と対応する領域のマスクＭＳＫ１と同心円状に配置する。メサ構造ＭＳ２と対応する領域のマスクＭＳＫ２はメサ構造ＭＳ２と対応する領域のマスクＭＳＫ１と同心で同じ向きに（各辺が互いに平行となるように）配置する。同様に、メサ構造ＭＳ３と対応する領域のマスクＭＳＫ２はメサ構造ＭＳ３と対応する領域のマスクＭＳＫ１と同心で同じ向きに（各辺が互いに平行となるように）配置する。
【００５７】
次に、拡散用のマスクＭＳＫ２をマスクとして、固相拡散法又は気相拡散法によりＺｎ（第二不純物）を拡散する。これにより、第五半導体層（第二導電型領域ＳＬ５）を、第一メサＭＳ１１の側壁、第一メサＭＳ２１の側壁、第一メサＭＳ３１の側壁、及び、第二半導体層ＳＬ２上に形成する（図５（ｂ））。ここで、Ｚｎの拡散深さ（第二導電型領域ＳＬ５の厚さ）は、第二半導体層ＳＬ２が全層厚に亘ってｐ型化しない深さ（厚さ）とする。Ｚｎの拡散深さは、例えば、０．０５μｍ以上０．７μｍ以下程度とする。
【００５８】
次に、マスクＭＳＫ２上及び第二導電型領域ＳＬ５上に、レジスト膜又はＳｉＯ２膜等の膜を成膜した後、通常のフォトリソグラフィを行うことによって、この膜を第二メサのエッチング用のマスクＭＳＫ３に加工する（図５（ｃ））。マスクＭＳＫ３は、マスクＭＳＫ２を介して第一メサＭＳ１１の頂面、第一メサＭＳ２１の頂面、及び、第一メサＭＳ３１の頂面を覆っているとともに、第二導電型領域ＳＬ５上を介して第一メサＭＳ１１の側壁、第一メサＭＳ２１の側壁、及び、第一メサＭＳ３１の側壁を覆っている。このうち第一メサＭＳ１１の頂面及び側壁を覆うマスクＭＳＫ３は、直径１５μｍ以上４７μｍ以下程度の円形に形成され、且つ、第一メサＭＳ１１と同心円状に配置される。メサ構造ＭＳ２の頂面及び側壁を覆うマスクＭＳＫ３は、第一メサＭＳ２１と同心で同じ向きに（各辺が互いに平行となるように）配置する。同様に、メサ構造ＭＳ３の頂面及び側壁を覆うマスクＭＳＫ３は、第一メサＭＳ３１と同心で同じ向きに（各辺が互いに平行となるように）配置する。
【００５９】
次に、マスクＭＳＫ３を介して第二半導体層ＳＬ２（上層がｐ型化されることにより第二導電型領域ＳＬ５となっている第二半導体層ＳＬ２）をウェットエッチング又はドライエッチングする。このエッチングは、第一半導体層ＳＬ１に達する深さまで行う。これにより、残留した第二半導体層ＳＬ２によって、メサ構造ＭＳ１の第二メサＭＳ１２、メサ構造ＭＳ２の第二メサＭＳ２２、及び、メサ構造ＭＳ３の第二メサＭＳ３２が形成される（図５（ｄ））。なお、第二導電型領域ＳＬ５は、第二メサＭＳ１２、ＭＳ２２及びＭＳ３２の上面にも存在する。第二メサＭＳ１２は、第一メサＭＳ１１の下側に位置し、且つ、第一メサＭＳ１１と同心円形状に配置される。第二メサＭＳ２２は、第一メサＭＳ２１の下側に位置し、且つ、第一メサＭＳ２１と同心で同じ向きに（各辺が互いに平行となるように）配置される。同様に、第二メサＭＳ３２は、第一メサＭＳ３１の下側に位置し、且つ、第一メサＭＳ３１と同心で同じ向きに（各辺が互いに平行となるように）配置される。
【００６０】
こうして、メサ構造ＭＳ１は、第三半導体層ＳＬ３及び第四半導体層ＳＬ４により構成された第一メサＭＳ１１と、第一メサＭＳ１１よりも平面寸法が大きく第二半導体層ＳＬ２により構成された第二メサＭＳ１２と、を含むものとなる。同様に、メサ構造ＭＳ２は、第三半導体層ＳＬ３及び第四半導体層ＳＬ４により構成された第一メサＭＳ２１と、第一メサＭＳ２１よりも平面寸法が大きく第二半導体層ＳＬ２により構成された第二メサＭＳ２２と、を含むものとなる。同様に、メサ構造ＭＳ３は、第三半導体層ＳＬ３及び第四半導体層ＳＬ４により構成された第一メサＭＳ３１と、第一メサＭＳ３１よりも平面寸法が大きく第二半導体層ＳＬ２により構成された第二メサＭＳ３２と、を含むものとなる。
【００６１】
また、マスクＭＳＫ３を介した上記エッチングを行う結果として、第五半導体層（第二導電型領域ＳＬ５）は、各メサ構造ＭＳ１、ＭＳ２、ＭＳ３において、第一メサＭＳ１１、ＭＳ２１、ＭＳ３１の側壁から第二メサＭＳ１２、ＭＳ２２、ＭＳ３２の上面に亘る領域に、残留する。
【００６２】
次に、マスクＭＳＫ３及びマスクＭＳＫ２を除去する（図５（ｄ））。
【００６３】
次に、例えばＳｉＮからなる第一絶縁膜ＩＦ１を全面に形成する（図６（ａ））。
【００６４】
次に、第一コンタクトＣＮＴ１及び第二コンタクトＣＮＴ２を形成する。
【００６５】
このためには、先ず、全面にレジスト膜等の膜を成膜した後、通常のフォトリソグラフィを行うことによって、この膜をエッチング用のマスクに加工する。このマスクには、第一コンタクトＣＮＴ１及び第二コンタクトＣＮＴ２にそれぞれ対応する開口が形成されている。次に、このマスクを介して第一絶縁膜ＩＦ１をウェットエッチング又はドライエッチングする。これにより、第一絶縁膜ＩＦ１には、内部に第一コンタクトＣＮＴ１を形成するための開口ＩＦ１ａと、内部に第二コンタクトＣＮＴ２を形成するための開口ＩＦ１ｂと、が形成される（図６（ｂ））。
このうち開口ＩＦ１ａは、第一絶縁膜ＩＦ１におけるメサ構造ＭＳ１の頂面上の部分に、メサ構造ＭＳ１の頂面と同心円状の円形に形成される。開口ＩＦ１ａは、第四半導体層ＳＬ４に達する深さに形成される。
開口ＩＦ１ｂは、第一絶縁膜ＩＦ１におけるメサ構造ＭＳ１の周囲の部分に、メサ構造ＭＳ１と同心の弧状（例えばＣ字状）の形状に形成される（図２参照）。開口ＩＦ１ｂは、第一半導体層ＳＬ１に達する深さに形成される。
【００６６】
次に、第一コンタクトＣＮＴ１及び第二コンタクトＣＮＴ２を構成する金属膜を全面に成膜する。なお、この金属膜は、開口ＩＦ１ａ、ＩＦ１ｂを介して、第四半導体層ＳＬ４上及び第一半導体層ＳＬ１上にも形成される。次に、全面にレジスト膜等の膜を成膜した後、通常のフォトリソグラフィを行うことによって、この膜をエッチング用のマスクに加工する。このマスクは、第一コンタクトＣＮＴ１の形成領域上（開口ＩＦ１ａ上）及び第二コンタクトＣＮＴ２の形成領域上（開口ＩＦ１ｂ上）に位置する。次に、このマスクを介してウェットエッチング又はドライエッチングを行うことにより、開口ＩＦ１ａ及び開口ＩＦ１ａ内の金属膜を残留させるとともに、金属膜におけるその他の部分を除去する。その結果、開口ＩＦ１ａ内には第一コンタクトＣＮＴ１が形成され、開口ＩＦ１ｂ内には第二コンタクトＣＮＴ２が形成される。
【００６７】
次に、第一電極ＥＬ１及び第二電極ＥＬ２を形成する。
【００６８】
このためには、先ず、第一電極ＥＬ１及び第二電極ＥＬ２を構成する金属膜を全面に成膜する。次に、この金属膜上に、レジスト膜等の膜を成膜した後、通常のフォトリソグラフィを行うことによって、この膜をエッチング用のマスクに加工する。このマスクは、第一電極ＥＬ１と対応する領域、及び、第二電極ＥＬ２と対応する領域に、それぞれ形成される。次に、このマスクを介して金属膜をエッチングすることにより、第一電極ＥＬ１及び第二電極ＥＬ２が形成される（図６（ｂ））。
【００６９】
次に、半導体基板ＳＳ１の厚さが１００μｍ以上２００μｍ以下程度となるように、半導体基板ＳＳ１の裏面を鏡面研磨する。次に、半導体基板ＳＳ１の裏面に、ＣＶＤまたはスパッタリングによって第二絶縁膜ＩＦ２を形成する（図６（ｃ））。
【００７０】
以上により、受光素子ＰＤ１を有する半導体装置ＳＤ１が得られる。
【００７１】
なお、上記の工程において、第四半導体層ＳＬ４は、ＭＯＶＰＥ（Ｍｅｔａｌ  Ｏｒｇａｎｉｃ  Ｖａｐｏｒ  Ｐｈａｓｅ  Ｅｐｉｔａｘｙ）法により形成しても良い。第四半導体層ＳＬ４の不純物としては、Ｂｅの代わりに、Ｃ又はＭｇを用いても良い。
【００７２】
以上のような第１の実施形態によれば、エピ接合を有するメサ型のＰＩＮフォトダイオード構造において、メサ構造ＭＳ１の側壁の一部分にｐ型領域（第二導電型領域ＳＬ５）を設けている。より具体的には、メサ構造ＭＳ１の側壁の一部分はｐ＋化されている。これにより、バンドギャップの小さい半導体（ＩｎＧａＡｓからなる第三半導体層ＳＬ３及び第四半導体層ＳＬ４）の空乏層がメサ構造ＭＳ１の側壁に露出しないようにでき、当該空乏層が表面保護膜（第一絶縁膜ＩＦ１）と直接接触しない構造の受光素子ＰＤ１が得られる。すなわち、不安定な表面保護膜（第一絶縁膜ＩＦ１）と空乏化アンドープＩｎＧａＡｓとの界面が存在しないようにできる。これにより、暗電流が安定し、半導体装置ＳＤ１の高信頼特性が得られる。
【００７３】
そして、メサ構造ＳＭ１の頂部（受光部分）を構成する第四半導体層ＳＬ４のｐ型不純物元素（第一不純物）の熱拡散定数よりも、メサ構造ＭＳ１の側壁部に設けられた第二導電型領域ＳＬ５のｐ型不純物元素（第二不純物）の熱拡散定数の方が大きい。このような素子構造により、メサ構造ＭＳ１の側壁部に対してｐ型不純物を拡散する熱工程にて、メサ構造ＭＳ１の頂部（第四半導体層ＳＬ４）のｐ型不純物のドーピングプロファイルが崩れてしまうことを抑制できる。すなわち、メサ構造ＭＳ１の頂部を構成する第四半導体層ＳＬ４の第一不純物の拡散定数が小さいことにより、当該第四半導体層ＳＬ４のドーピングプロファイルが崩れることを抑制できる。しかも、メサ構造ＭＳ１の側壁部に設けられた第二導電型領域ＳＬ５の第二不純物の拡散定数が大きいことにより、第四半導体層ＳＬ４のドーピングプロファイルを崩さないよう、速やかにメサ構造ＭＳ１の側壁部に第二不純物を導入することができる。これにより、良好な高周波応答特性を有する受光素子ＰＤ１が得られる。
【００７４】
図７は、実施形態に係る半導体装置ＳＤ１が有する受光素子ＰＤ１の効果を説明するための図である。図７において、横軸は受光素子ＰＤ１に対して入射光ＩＲ１として入射される変調光の変調周波数であり、縦軸は受光素子ＰＤ１からの出力電流の相対強度（ｄＢ表示）である。
図７において、曲線Ｌ１（実線）は、実施形態に係る半導体装置ＳＤ１における受光素子ＰＤ１の特性（高周波応答特性）を示し、曲線Ｌ２（点線）は、比較例に係る半導体装置の受光素子の特性（高周波応答特性）を示す。変調された光が受光素子に入射したときに、受光素子により光電変換がなされ、受光素子から電流が出力される。この電流出力波形が、入力光波形にどれだけ追随しているかを表す特性を、高周波応答特性という。
比較例に係る半導体装置は、第四半導体層ＳＬ４のｐ型不純物元素の熱拡散定数と、第二導電型領域ＳＬ５のｐ型不純物元素の熱拡散定数とが互いに等しい点でのみ、実施形態に係る半導体装置ＳＤ１と相違し、その他の点では、実施形態に係る半導体装置ＳＤ１と同様に構成されている。
図７に示すように、実施形態に係る半導体装置ＳＤ１の受光素子ＰＤ１の高周波応答特性（曲線Ｌ１）の方が、比較例に係る半導体装置の受光素子の高周波応答特性（曲線Ｌ２）よりも良好である。
【００７５】
上記のように、第四半導体層ＳＬ４のｐ型不純物の濃度は、例えば、１．５×１０１９ｃｍ−３から１．０×１０１７ｃｍ−３の範囲であり、この濃度範囲内では、非発光再結合によるロスを小さくでき、量子効率に寄与させることが可能である。さらに、ｐ濃度のプロファイルを適切に設計することにより、電子に対する擬似電界が利用できるので、高速応答特性が良好な受光素子ＰＤ１が得られる。
【００７６】
本実施形態によれば、低動作電圧、高速、高量子効率で且つ高信頼な、受光素子ＰＤ１を含む半導体装置ＳＤ１を、簡便な素子構造にて高歩留まりで製造することができる。より具体的には、例えば、動作速度１０Ｇｂ／ｓ以上、特に２５〜４０Ｇｂ／ｓの波長１．３〜１．５μｍ帯の低動作電圧、高速、高量子効率、高信頼な受光素子ＰＤ１が得られる。
【００７７】
また、第四半導体層ＳＬ４における第一不純物の濃度は、第四半導体層ＳＬ４の深さ方向に向けて減少している。これにより、メサ構造ＭＳ１の側壁部に対してｐ型不純物を拡散する熱工程にて、メサ構造ＭＳ１の頂部を構成する第四半導体層ＳＬ４のｐ型不純物のドーピングプロファイルが崩れてしまうことをより好適に抑制できる。
【００７８】
〔第２の実施形態〕
図８は第２の実施形態に係る半導体装置ＳＤ２の構造を示す断面図である。図９は半導体装置ＳＤ２の構造を示す平面図である。図８は図９のＡ−Ａ線に沿った断面図である。
【００７９】
本実施形態に係る半導体装置ＳＤ２は、表面入射型の受光素子ＰＤ２を有している。本実施形態に係る半導体装置ＳＤ２は、以下に説明する点で、上記の第１の実施形態に係る半導体装置ＳＤ１と相違し、その他の点では、半導体装置ＳＤ１と同様に構成されている。
【００８０】
本実施形態の場合も、第一コンタクトＣＮＴ１は、メサ構造ＭＳ１の頂面上（第四半導体層ＳＬ４上）において、第一絶縁膜ＩＦ１の開口ＩＦ１ａ内に形成されている。ただし、第１の実施形態では第一コンタクトＣＮＴ１が平面視円形であるのに対し、本実施形態の場合、第一コンタクトＣＮＴ１は平面視リング状（ドーナツ状）に形成されている。
【００８１】
本実施形態の場合、第一電極ＥＬ１は、リング状部ＥＬ１１と、引き出し部ＥＬ１２と、矩形状部ＥＬ１３と、を有している。
【００８２】
リング状部ＥＬ１１は、平面視リング状（ドーナツ状）をなし、第一コンタクトＣＮＴ１上、及び、第一絶縁膜ＩＦ１における開口ＩＦ１ａの周囲縁部の上と、に形成されている。
【００８３】
矩形状部ＥＬ１３は、平面視矩形状をなし、メサ構造ＭＳ３の頂面上に、第一絶縁膜ＩＦ１を介して形成されている。
【００８４】
引き出し部ＥＬ１２は、平面視において、所定の幅を持つ線状（長尺な矩形状）に形成されている。引き出し部ＥＬ１２は、リング状部ＥＬ１１と矩形状部ＥＬ１３とを相互に接続する引き出し配線として機能する。引き出し部ＥＬ１２は、メサ構造ＭＳ１の頂面上、メサ構造ＭＳ１の側壁上、メサ構造ＭＳ１とメサ構造ＭＳ３との間における半導体基板ＳＳ１上、及び、メサ構造ＭＳ３の側壁上に、第一絶縁膜ＩＦ１を介して形成されている。
【００８５】
本実施形態の場合も、第二コンタクトＣＮＴ２は、メサ構造ＭＳ１の周囲において、第一絶縁膜ＩＦ１の開口ＩＦ１ｂ内に形成され、且つ、第一半導体層ＳＬ１上に配置されている。本実施形態の場合も、第二コンタクトＣＮＴ２は、メサ構造ＭＳ１と同心の弧状（例えばＣ字状）のリング形状に形成されており、メサ構造ＭＳ１の周囲において、第一半導体層ＳＬ１の上面に接している。
【００８６】
本実施形態の場合、第二電極ＥＬ２は、弧状部ＥＬ２１と、引き出し部ＥＬ２２と、矩形状部ＥＬ２３と、を有している。
【００８７】
弧状部ＥＬ２１は、平面視において第二コンタクトＣＮＴ２とほぼ同形状に形成され、且つ、平面視において第二コンタクトＣＮＴ２と重なるように、第二コンタクトＣＮＴ２上に形成されて、第二コンタクトＣＮＴ２に対して電気的に接続されている。
【００８８】
矩形状部ＥＬ２３は、平面視矩形状をなし、メサ構造ＭＳ２の頂面上に、第一絶縁膜ＩＦ１を介して形成されている。
【００８９】
引き出し部ＥＬ２２は、平面視において、所定の幅を持つ線状（例えば、幅広で短尺な矩形状）に形成されている。引き出し部ＥＬ２２は、弧状部ＥＬ２１と矩形状部ＥＬ２３とを相互に接続する引き出し配線として機能する。引き出し部ＥＬ２２は、メサ構造ＭＳ３の側壁上、及び、メサ構造ＭＳ２と第二コンタクトＣＮＴ２との間における第一半導体層ＳＬ１上（後述する第三メサＭＳ１３上）に、第一絶縁膜ＩＦ１を介して形成されている。
【００９０】
更に、本実施形態に係る半導体装置ＳＤ２は、以下に説明する第三メサＭＳ１３及び第三メサＭＳ３３を有する。なお、受光素子ＰＤ２において、第三メサＭＳ１３及び第三メサＭＳ３３の非形成領域には、第一乃至第五半導体層ＳＬ１〜ＳＬ５が存在せず、第一絶縁膜ＩＦ１を介して半導体基板ＳＳ１が露出しているか、又は、第一絶縁膜ＩＦ１及び第一電極ＥＬ１の引き出し部ＥＬ１２を介して半導体基板ＳＳ１が露出している。
【００９１】
図９に示すように、第三メサＭＳ１３は、第一半導体層ＳＬ１の一部分により構成されている。第三メサＭＳ１３は、平面視において、メサ構造ＭＳ１の形成領域、メサ構造ＭＳ２の形成領域、及び、第二電極ＥＬ２の形成領域（第二コンタクトＣＮＴ２の形成領域を含む）を包含する矩形状に形成されている。従って、第三メサＭＳ１３の上にメサ構造ＭＳ１及びメサ構造ＭＳ２が配置されている。
【００９２】
第三メサＭＳ１３は、裾広がりに形成されている。すなわち、第三メサＭＳ１３は、上から下に向けて第三メサＭＳ１３の平断面積が拡大する形状に形成され、且つ、第三メサＭＳ１３の側壁の傾斜角度が９０°未満である。第三メサＭＳ１３は、正面断面形状及び側面断面形状がそれぞれ台形状の部分である。
【００９３】
なお、第三メサＭＳ１３には平面視台形状或いは矩形状などの切欠形状部ＣＯ２が形成されており、平面視において切欠形状部ＣＯ２の形成領域には、第三メサＭＳ１３が存在しない。切欠形状部ＣＯ２は、メサ構造ＭＳ１とメサ構造ＭＳ３との間に位置において、引き出し部ＥＬ１２の形成領域及びその周囲の領域に形成されている。
【００９４】
一方、第三メサＭＳ３３は、第一半導体層ＳＬ１により構成され、且つ、メサ構造ＭＳ３の下部を構成している。第三メサＭＳ３３は、第二メサＭＳ３２よりも平面寸法が大きく、平面視において、第三メサＭＳ３３の外形線は、第二メサＭＳ３２の外形線の外側に位置する。第三メサＭＳ３３は、平面視において矩形状に形成されている。第三メサＭＳ３３と第二メサＭＳ３２（及び第一メサＭＳ３１）は、互いに同心で且つ同じ向きに（各辺が互いに平行となるように）配置されている。
【００９５】
本実施形態の場合、半導体受光素子は、表面側から入射する入射光ＩＲ１を検出するため、メサ構造の頂部に形成された第一コンタクトＣＮＴ１及び第一電極ＥＬ１は、それぞれリング形状をなしている。すなわち、メサ構造の頂部上の第一絶縁膜ＩＦ１には、リング形状の開口ＩＦ１ａが形成され、該開口ＩＦ１ａ内に、リング形状の第一コンタクトＣＮＴ１が形成されている。また、第一電極ＥＬ１におけるメサ構造の頂部上の部分には、円形の開口ＥＬ１ａが形成されている。第一電極ＥＬ１における開口ＥＬ１ａの周囲縁部が、第一コンタクトＣＮＴ１の上面に接続されている。
【００９６】
第一電極ＥＬ１は、メサ構造の頂部から、その周囲の枠状部の頂部に亘って形成されている。
【００９７】
また、メサ構造の周囲のドーナツ状の谷状部の一部分（図３の右側部分）は、半導体基板ＳＳ１の表面に達しており、当該一部分の上に、第一絶縁膜ＩＦ１が形成されている。
【００９８】
また、半導体基板ＳＳ１の裏面には、第二絶縁膜ＩＦ２（図１）が形成されていない。
【００９９】
次に、第２の実施形態に係る半導体装置の製造方法を説明する。
図１０は、第２の実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す断面図である。
【０１００】
先ず、図４（ａ）から図５（ｄ）までの工程を、第１の実施形態と同様に行う。
【０１０１】
次に、第三メサＭＳ１３及び第三メサＭＳ３３を形成する。このためには、先ず、全面にレジスト膜又はＳｉＯ２膜等の膜を成膜した後、通常のフォトリソグラフィを行うことによって、この膜をエッチング用のマスクに加工する。このマスクは、第三メサＭＳ１３と対応する領域（図９に示すように、切欠形状部ＣＯ２を有する矩形状の領域）、及び、第三メサＭＳ３３と対応する領域（図９に示すように矩形状の領域）に、それぞれ形成される。次に、このマスクを介して第一半導体層ＳＬ１をエッチング（ウェットエッチング又はドライエッチング）する。このエッチングは、半導体基板ＳＳ１に達する深さまで行う。これにより、第一半導体層ＳＬ１からなる第三メサＭＳ１３及び第三メサＭＳ３３が形成される（図１０（ａ））。
【０１０２】
次に、例えばＳｉＮからなる第一絶縁膜ＩＦ１を全面に形成する（図１０（ｂ））。
【０１０３】
次に、第一コンタクトＣＮＴ１及び第二コンタクトＣＮＴ２を形成する。
【０１０４】
このためには、先ず、全面にレジスト膜等の膜を成膜した後、通常のフォトリソグラフィを行うことによって、この膜をエッチング用のマスクに加工する。このマスクには、第一コンタクトＣＮＴ１及び第二コンタクトＣＮＴ２にそれぞれ対応する開口が形成されている。次に、このマスクを介して第一絶縁膜ＩＦ１をウェットエッチング又はドライエッチングする。これにより、第一絶縁膜ＩＦ１には、内部に第一コンタクトＣＮＴ１を形成するための開口ＩＦ１ａと、内部に第二コンタクトＣＮＴ２を形成するための開口ＩＦ１ｂと、が形成される（図１０（ｂ））。
このうち開口ＩＦ１ａは、第一絶縁膜ＩＦ１におけるメサ構造ＭＳ１の頂面上の部分に、メサ構造ＭＳ１の頂面と同心円状のリング状の形状に形成される。開口ＩＦ１ａは、第四半導体層ＳＬ４に達する深さに形成される。
開口ＩＦ１ｂは、第一絶縁膜ＩＦ１におけるメサ構造ＭＳ１の周囲の部分に、メサ構造ＭＳ１と同心の弧状（例えばＣ字状）の形状に形成される（図８参照）。開口ＩＦ１ｂは、第一半導体層ＳＬ１に達する深さに形成される。
【０１０５】
次に、第一コンタクトＣＮＴ１及び第二コンタクトＣＮＴ２を構成する金属膜を全面に成膜する。なお、この金属膜は、開口ＩＦ１ａ、ＩＦ１ｂを介して、第四半導体層ＳＬ４上及び第一半導体層ＳＬ１上にも形成される。次に、全面にレジスト膜等の膜を成膜した後、通常のフォトリソグラフィを行うことによって、この膜をエッチング用のマスクに加工する。このマスクは、第一コンタクトＣＮＴ１の形成領域上（開口ＩＦ１ａ上）及び第二コンタクトＣＮＴ２の形成領域上（開口ＩＦ１ｂ上）に位置する。次に、このマスクを介してウェットエッチング又はドライエッチングを行うことにより、開口ＩＦ１ａ及び開口ＩＦ１ａ内の金属膜を残留させるとともに、金属膜におけるその他の部分を除去する。その結果、開口ＩＦ１ａ内には第一コンタクトＣＮＴ１が形成され、開口ＩＦ１ｂ内には第二コンタクトＣＮＴ２が形成される。
【０１０６】
次に、第一電極ＥＬ１及び第二電極ＥＬ２を形成する。
【０１０７】
このためには、先ず、第一電極ＥＬ１及び第二電極ＥＬ２を構成する金属膜を全面に成膜する。次に、この金属膜上に、レジスト膜等の膜を成膜した後、通常のフォトリソグラフィを行うことによって、この膜をエッチング用のマスクに加工する。このマスクは、第一電極ＥＬ１と対応する領域、及び、第二電極ＥＬ２と対応する領域に、それぞれ形成される。次に、このマスクを介して金属膜をエッチングすることにより、第一電極ＥＬ１及び第二電極ＥＬ２が形成される（図１０（ｂ））。
【０１０８】
次に、半導体基板ＳＳ１の厚さが１００μｍ以上２００μｍ以下程度となるように、半導体基板ＳＳ１の裏面を鏡面研磨する（図１０（ｃ））。
【０１０９】
以上により、受光素子ＰＤ２を有する半導体装置ＳＤ２が得られる。
【０１１０】
以上のような第２の実施形態によれば、第１の実施形態と同様の効果が得られる。
【０１１１】
以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。
【符号の説明】
【０１１２】
ＣＮＴ１ 第一コンタクト
ＣＮＴ２ 第二コンタクト
ＣＯ１ 切欠形状部
ＣＯ２ 切欠形状部
ＥＬ１ 第一電極
ＥＬ１ａ 開口
ＥＬ１１ リング状部
ＥＬ１２ 引き出し部
ＥＬ１３ 矩形状部
ＥＬ２ 第二電極
ＥＬ２１ 弧状部
ＥＬ２２ 引き出し部
ＥＬ２３ 矩形状部
ＩＦ１ 第一絶縁膜
ＩＦ１ａ 開口
ＩＦ１ｂ 開口
ＩＦ２ 第二絶縁膜
ＩＲ１ 入射光
ＩＲ２ 入射光
ＭＳ１ メサ構造
ＭＳ１１ 第一メサ
ＭＳ１２ 第二メサ
ＭＳ１３ 第二メサ
ＭＳ２ メサ構造
ＭＳ２１ 第一メサ
ＭＳ２２ 第二メサ
ＭＳ３ メサ構造
ＭＳ３１ 第一メサ
ＭＳ３２ 第二メサ
ＭＳ３３ 第二メサ
ＭＳＫ１ マスク
ＭＳＫ２ マスク
ＭＳＫ３ マスク
ＦＬＭ１ 膜
ＰＤ１ 受光素子
ＰＤ２ 受光素子
ＳＤ１ 半導体装置
ＳＤ２ 半導体装置
ＳＬ１ 第一半導体層
ＳＬ２ 第二半導体層
ＳＬ３ 第三半導体層
ＳＬ４ 第四半導体層
ＳＬ５ 第二導電型領域（第五半導体層）
ＳＳ１ 半導体基板
【図１】
2014060190.tif 000003
【図２】
2014060190.tif 000004
【図３】
2014060190.tif 000005
【図４】
2014060190.tif 000006
【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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