【手続補正書】
【提出日】平成27年4月13日(2015.4.13)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１】
第１基板の上に化合物半導体からなるｐ型の第１コンタクト層を形成する工程と、
前記第１コンタクト層の上にＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体からなる光吸収層を形成する工程と、
第２基板の上にｎ型の化合物半導体からなる第２コンタクト層を形成する工程と、
前記第２コンタクト層の上にアンドープの化合物半導体からなる増倍層を形成する工程と、
前記光吸収層と前記増倍層との間に配置される半導体多層構造からなる反射構造層を形成する工程と、
前記反射構造層と前記増倍層との間に配置されるｎ型の化合物半導体からなる電界制御層を形成する工程と、
前記第１基板の前記光吸収層の形成側と前記第２基板の前記増倍層の形成側とを貼り合わせることで、前記第１基板の上に、前記第１コンタクト層，前記光吸収層，前記反射構造層，前記電界制御層，前記増倍層，および前記第２コンタクト層がこれらの順に積層された状態とする工程と、
前記第１基板および前記第２基板の選択された方を除去する工程と、
前記第１コンタクト層に第１電極を接続して形成する工程と、
前記第２コンタクト層に第２電極を接続して形成する工程と
を少なくとも備え、
前記増倍層は、電圧印加時に正孔衝突によるイオン化が生じない半導体から構成することを特徴とするアバランシェフォトダイオードの製造方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
一方で、原理的に正孔衝突によるイオン化が生じないＩｎＡｓやＨｇＣｄＴｅなどの、非常に小さいイオン化率比を有する増倍層材料が存在することが報告されている（非特許文献７参照）。非特許文献７によると、増倍層としてＩｎＡｓを用いることで、ＧＢＰが５００ＧＨｚ以上の動作が可能であるとされている。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】
しかし、例えばＩｎＡｓはＩｎＧａＡｓよりも小さいバンドギャップを有するため、１．５５μｍ〜１．３μｍ帯の光通信波長を入射した場合、光吸収層に加えて増倍層においても光吸収が生じるため、増倍層内で正孔が生じる。この場合、ＩｎＡｓやＨｇＣｄＴｅは原理的には正孔衝突によるイオン化が生じないことから、高いＧＢＰを可能にする材料であったにも関わらず、増倍層内に正孔が誘起され、実効的にＧＢＰが低下するという課題があった。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１４】
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、アバランシェフォトダイオードの増倍層を、電圧印加時に正孔衝突によるイオン化が生じない半導体から構成できるようにすることを目的とする。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１５】
本発明に係るアバランシェフォトダイオードは、基板の上に形成されたｐ型の化合物半導体からなる第１コンタクト層と、基板の上に形成されたｎ型の化合物半導体からなる第２コンタクト層と、第１コンタクト層と第２コンタクト層との間に形成されたＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体からなる光吸収層と、光吸収層と第２コンタクト層との間に形成されたアンドープの化合物半導体からなる増倍層と、光吸収層と増倍層との間に形成されたｎ型の化合物半導体からなる電界制御層と、光吸収層と増倍層との間に形成された半導体多層構造からなる反射構造層と、第１コンタクト層に接続して形成された第１電極と、第２コンタクト層に接続して形成された第２電極とを少なくとも備え、増倍層は、電圧印加時に正孔衝突によるイオン化が生じない化合物半導体から構成されている。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１８】
また、本発明に係るアバランシェフォトダイオードの製造方法は、第１基板の上に化合物半導体からなるｐ型の第１コンタクト層を形成する工程と、第１コンタクト層の上にＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体からなる光吸収層を形成する工程と、第２基板の上にｎ型の化合物半導体からなる第２コンタクト層を形成する工程と、第２コンタクト層の上にアンドープの化合物半導体からなる増倍層を形成する工程と、光吸収層と増倍層との間に配置される半導体多層構造からなる反射構造層を形成する工程と、反射構造層と増倍層との間に配置されるｎ型の化合物半導体からなる電界制御層を形成する工程と、第１基板の光吸収層の形成側と第２基板の増倍層の形成側とを貼り合わせることで、第１基板の上に、第１コンタクト層，光吸収層，反射構造層，電界制御層，増倍層，および第２コンタクト層がこれらの順に積層された状態とする工程と、第１基板および第２基板の選択された方を除去する工程と、第１コンタクト層に第１電極を接続して形成する工程と、第２コンタクト層に第２電極を接続して形成する工程とを少なくとも備え、増倍層は、電圧印加時に正孔衝突によるイオン化が生じない半導体から構成する。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２１】
以上説明したことにより、本発明によれば、アバランシェフォトダイオードの増倍層を、電圧印加時に正孔衝突によるイオン化が生じない半導体から構成できるようになり、高利得・広帯域の素子特性を有するアバランシェフォトダイオードが得られるようになるという優れた効果が得られる。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２７】
ここで、上記アバランシェフォトダイオードにおいて、まず、接合金属層１０８は、電子の平均自由行程の長さ以下の厚さとされている。加えて、増倍層１０５は、電圧印加時に正孔衝突によるイオン化が生じない化合物半導体から構成されている。なお、第１コンタクト層１０２に接続して形成された第１電極１０９と、第２コンタクト層１０３に接続して形成された第２電極１１０とを備える。また、基板１０１の第１コンタクト層１０２とは反対側の裏面には、反射防止層１１１が形成されている。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３２】
また、図３の（ｂ）に示すように、ＩｎＡｓからなる基板（第２基板）１３０の上に、ＩｎＡｓからなるｎ型の第２コンタクト層１０３を形成し、第２コンタクト層１０３の上にアンドープのＩｎＡｓからなる増倍層１０５を形成する。例えば、よく知られた有機金属気相成長法により、基板１３０の上にｎ型のＩｎＡｓをエピタキシャル成長させ、引き続き、アンドープのＩｎＡｓをエピタキシャル成長させればよい。ＩｎＡｓは、電圧印加時に正孔衝突によるイオン化が生じない半導体である。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４６】
以上に説明したように、実施の形態１によれば、アバランシェフォトダイオードの増倍層を、電圧印加時に正孔衝突によるイオン化が生じない半導体から構成でき、高利得・広帯域の素子特性を有するアバランシェフォトダイオードが得られるようになる。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５１】
ここで、上記アバランシェフォトダイオードにおいて、まず、接合金属層２０８は、電子の平均自由行程の長さ以下の厚さとされている。また、増倍層２０５は、電圧印加時に正孔衝突によるイオン化が生じない化合物半導体から構成されている。なお、第１コンタクト層２０２に接続して形成された第１電極２０９と、第２コンタクト層２０３に接続して形成された第２電極２１０とを備える。また、基板２０１の第１コンタクト層２０２とは反対側の裏面には、反射防止層２１１が形成されている。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５７】
また、図７の（ｂ）に示すように、ＩｎＡｓからなる基板（第２基板）２３０の上に、ＩｎＡｓからなるｎ型の第２コンタクト層２０３を形成し、第２コンタクト層２０３の上にＩｎＡｓからなる電子走行層２１２を形成し、電子走行層２１２の上にｎ型のＩｎＡｓからなる電界制御層２１３を形成し、電界制御層２１３の上にアンドープのＩｎＡｓからなる増倍層２０５を形成し、加えて、増倍層２０５の上にｎ型のＩｎＡｓからなる電界制御層２０６ｂを形成する。例えば、よく知られた有機金属気相成長法により、基板２３０の上に、順次に各層をエピタキシャル成長させればよい。ＩｎＡｓは、電圧印加時に正孔衝突によるイオン化が生じない半導体である。
【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７１】
以上に説明したように、実施の形態２においても、アバランシェフォトダイオードの増倍層を、電圧印加時に正孔衝突によるイオン化が生じない半導体から構成でき、高利得・広帯域の素子特性を有するアバランシェフォトダイオードが得られるようになる。
【手続補正１４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７２】
以上に説明したように、本発明によれば、光吸収層と増倍層との間に、半導体多層構造からなる反射構造層を設けるようにしたので、増倍層に対する光の侵入が抑制されるようになり、アバランシェフォトダイオードの増倍層を、電圧印加時に正孔衝突によるイオン化が生じない半導体から構成できるようになる。
【手続補正１５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７４】
一方で、ＩｎＡｓやＨｇＣｄＴｅなどは、バンドギャップが小さく原理的に正孔衝突によるイオン化が生じないため、これらを用いることで、増倍層を非常に小さいイオン化率比の状態とできることが報告されている。しかしながら、これらの材料はＩｎＧａＡｓよりも小さいバンドギャップを有するため、１．５５μｍ〜１．３μｍ帯の光通信波長を入射した場合、光吸収層に加えて増倍層においても光吸収が生じるため、増倍層内で正孔が生じる。この場合、ＩｎＡｓやＨｇＣｄＴｅは原理的には正孔衝突によるイオン化が生じないことから高いＧＢＰを可能にする材料であったにも関わらず、増倍層内に正孔が誘起され、実効的に一定のイオン化率比を有し、ＧＢＰが低下するという課題があった。