(57)【要約】【課題】  例えばメサ型ＡＰＤのようなメサ構造を有する半導体受光装置において、エッジブレークダウンが発生しないようにして、信頼性を向上させる。【解決手段】  半導体基板１上に形成された第１導電型の第１半導体層２上に形成され、光を吸収する光吸収層３と、電界強度を降下させる電界降下層４と、アバランシェ増倍を生じさせるアバランシェ増倍層５と、第２導電型の第２半導体層６とを含むメサ構造体７を備え、アバランシェ増倍層５は、メサ構造体７の側面近傍部７Ａの厚さがメサ構造体７の中央部７Ｂの厚さよりも薄くなっている。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板上に形成された第１導電型の第１半導体層上に形成され、光を吸収する光吸収層と、電界強度を降下させる電界降下層と、アバランシェ増倍を生じさせるアバランシェ増倍層と、第２導電型の第２半導体層とを含むメサ構造体を備え、
前記アバランシェ増倍層は、前記メサ構造体の側面近傍部の厚さが前記メサ構造体の中央部の厚さよりも薄くなっていることを特徴とする、半導体受光装置。
【請求項２】
前記第２半導体層は、前記メサ構造体の側面近傍部であって前記アバランシェ増倍層に接する部分の不純物濃度が、前記メサ構造体の中央部の不純物濃度と同じであることを特徴とする、請求項１記載の半導体受光装置。
【請求項３】
前記メサ構造体の側面を覆うパッシベーション膜を備え、
前記パッシベーション膜として、半導体パッシベーション膜と、絶縁体パッシベーション膜とを備えることを特徴とする、請求項１又は２記載の半導体受光装置。
【請求項４】
前記半導体パッシベーション膜が、前記第２導電型の第２半導体層に含まれる不純物材料が拡散した領域を有することを特徴とする、請求項３記載の半導体受光装置。
【請求項５】
半導体基板上に形成された第１導電型の第１半導体層上に形成され、光を吸収する光吸収層と、電界強度を降下させる電界降下層と、アバランシェ増倍を生じさせるアバランシェ増倍層と、第２導電型の第２半導体層とを含むメサ構造体を備え、
前記電界降下層は、前記メサ構造体の側面近傍部にキャリア濃度が他の部分よりも低い部分を有することを特徴とする、半導体受光装置。
【請求項６】
半導体基板上に形成された第１導電型の第１半導体層上に形成され、光を吸収する光吸収層と、電界強度を降下させる電界降下層と、アバランシェ増倍を生じさせるアバランシェ増倍層と、第２導電型の第２半導体層とを含むメサ構造体を備え、
前記第２半導体層は、前記メサ構造体の側面近傍部であって前記アバランシェ増倍層に接する部分の不純物濃度が、前記メサ構造体の中央部の不純物濃度よりも低いことを特徴とする、半導体受光装置。
【請求項７】
半導体基板上に、少なくとも第１導電型の第１半導体層、光吸収層、電界降下層、アバランシェ増倍層を形成し、
前記アバランシェ増倍層の一部の領域に第２導電型不純物材料をドーピングし、
前記アバランシェ増倍層の前記第２導電型不純物材料がドーピングされた領域がメサ構造体の側面近傍部にくるようにメサ加工を行なって、メサ構造体を形成することを特徴とする、半導体受光装置の製造方法。
【請求項８】
前記アバランシェ増倍層を形成した後、前記第２導電型不純物材料を含む第２導電型の第２半導体層を形成し、
アニールマスクを用いて前記第２導電型不純物材料を含む雰囲気中でアニールを行なって、前記第２半導体層に含まれる前記第２導電型不純物材料を前記アバランシェ増倍層の一部の領域に拡散させることを特徴とする、請求項７記載の半導体受光装置の製造方法。
【請求項９】
前記アバランシェ増倍層を形成した後、前記第２導電型不純物材料を含む第２導電型の第２半導体層を形成し、
前記第２半導体層上の一部の領域に、アニールを行なった場合に前記第２導電型不純物材料を拡散させうる応力を生じる膜を形成し、
アニールを行なって、前記第２半導体層に含まれる第２導電型不純物材料を前記アバランシェ増倍層の一部の領域に応力拡散させることを特徴とする、請求項７記載の半導体受光装置の製造方法。
【請求項１０】
半導体基板上に、少なくとも第１導電型の第１半導体層、光吸収層、電界降下層を形成し、
前記電界降下層の一部の領域に第２導電型不純物材料をドーピングし、
前記電界降下層上に、少なくともアバランシェ増倍層、第２導電型の第２半導体層を形成し、
前記電界降下層の第２導電型不純物材料がドーピングされた領域がメサ構造体の側面近傍部にくるようにメサ加工を行なって、メサ構造体を形成することを特徴とする、半導体受光装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば光通信システムにおいて用いられる半導体デバイスに関し、特に低容量化に有利なメサ構造を有するアバランシェフォトダイオード（ＡＰＤ）に用いて好適の半導体受光装置及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、インターネットが普及するなど通信需要の飛躍的増大に伴い、より高速な光通信システムが要求されるようになってきている。例えば、光通信システムにおいて用いられる受光デバイスは、１０Ｇｂｉｔ／ｓ以上の情報伝達速度が要求されている。
例えば、高速動作可能な受光デバイスとしては、素子内に増倍機構を持つアバランシェフォトダイオード（ＡＰＤ）が知られている。
【０００３】
現在、光通信システムでは、プレーナ構造のＡＰＤが製品化されるものの主流である。これが主流になっているのは、動作部としてのｐｎ接合部の側方が半導体層で覆われており、低暗電流化を実現できるため、素子の信頼性を確保し、低雑音化を実現できるためである。
プレーナ型ＡＰＤは、例えば図２３に示すように、半導体基板５１の裏面側から入射された光を吸収し、電気信号に変換する光吸収層５３と、電気信号を増倍させるアバランシェ増倍層５５とを備え、これらの光吸収層５３及びアバランシェ増倍層５５を、ｐ型半導体層５６とｎ型半導体層５２とで挟み込んだ構造になっている。
【０００４】
つまり、プレーナ型ＡＰＤでは、図２３に示すように、例えばｎ−ＩｎＰ基板５１（Ｓｉドープ；濃度２×１０18ｃｍ-3；ｎ型半導体層）上に、ｎ−ＩｎＰバッファ層５２（Ｓｉドープ；厚さ２μｍ；濃度２×１０18ｃｍ-3；ｎ型半導体層）、ｉ−ＩｎＧａＡｓ光吸収層５３（アンドープ；厚さ１μｍ）、ｎ−ＩｎＰ電界降下層５４（Ｓｉドープ；厚さ５０ｎｍ；ｎ型半導体層）、ｉ−ＩｎＰアバランシェ増倍層５５（アンドープ；厚さ１００ｎｍ）、ｐ−ＩｎＰ層５６（Ｚｎドープ；厚さ１μｍ；濃度１×１０18ｃｍ-3；ｐ型半導体層）が順次積層された構造になっている。
【０００５】
そして、ｐ−ＩｎＰ層５６上には、ｐ側コンタクト電極５７が形成され、さらにｐ側コンタクト電極５７を覆うようにｐ側電極パッド５８が形成されている。また、ｎ−ＩｎＰバッファ層５２上には、ｎ側コンタクト電極５９が形成され、さらにｎ側コンタクト電極５９を覆うようにｎ側電極パッド６０が形成されている。さらに、表面を覆うようにパッシベーション膜６１が形成されている。また、基板の裏面側には無反射膜６２が形成されている。なお、ｐ側電極パッド５８及びｎ側電極パッド６０は、例えばフリップチップボンディングで固定用基板に接続される。
【０００６】
特に、高速動作を可能とすべく光吸収層５３の厚さを薄くする一方、光吸収層５３で吸収されずに透過した光がｐ側電極パッド５８の裏面で反射され、再度、光吸収層５３に入射されるようにし、入射される光に対して、光吸収層５３の厚さが実質的に２倍になるようにして、高効率化を実現できるようにしている。
また、高速応答特性及び低雑音特性を向上させるために、光吸収層５３とアバランシェ増倍層５５とを分離した構造とし、例えば図２４（Ｂ）に示すように、ＡＰＤ動作時に、アバランシェ増倍層５５の電界強度が高くなり、光吸収層５３の電界強度が低くなるようにしている。つまり、このような素子内電界強度分布になるように、例えば図２４（Ａ）に示すように、ｐ型半導体層５６、アバランシェ増倍層５５、電界降下層５４、光吸収層５３、ｎ型半導体層５２のそれぞれの膜厚及び不純物濃度が設定されている。
【０００７】
一般に、プレーナ型ＡＰＤでは、ｉ−ＩｎＰ増倍層５５に、選択拡散を用いてｐ型不純物材料（例えばＺｎ）を拡散させることで、ｐ−ＩｎＰ層５６が形成される。これにより、上述の図２４（Ａ）に示すような不純物濃度が実現される。このため、ｐ型不純物材料の拡散の深さを調整することで、ｐ−ＩｎＰ層５６及びｉ−ＩｎＰ増倍層５５の膜厚が調整されることになる。なお、後述のメサ構造を有するＡＰＤでは、ｐ−ＩｎＰ層５６及びｉ−ＩｎＰ増倍層５５は成長時にドーパントを変えることによって形成され、上述の図２４（Ａ）に示すような濃度分布が実現される。
【０００８】
このようなプレーナ型ＡＰＤに関する技術文献としては、例えば非特許文献１がある。
ところで、現在、さらなる高速化を実現するために、素子容量を低減することが必要になってきている。
素子の低容量化を実現するためには、ｐｎ接合構造としてメサ構造を採用するのが有効である。例えばＡＰＤを１０Ｇｂｉｔ／ｓの情報伝達速度を有するものとする場合、メサ構造を採用することで、接合容量を５０％程度低減することができる。
【０００９】
これは、プレーナ型ＡＰＤでは、上述のように（図２３参照）、ｎ−ＩｎＰ電界降下層５４に接するｉ−ＩｎＰ増倍層５５にｐ−ＩｎＰ層５６が埋め込まれた構造になっているため、ｐ−ＩｎＰ層５６の下面側だけでなく、ｐ−ＩｎＰ層５６の側面側にもｐｎ接合が形成されてしまい、これによって空乏層が形成されてしまうため、この部分の容量（フリンジ容量）も接合容量に付加されてしまうのに対し、メサ型ＡＰＤでは、ｐｎ接合はｐ−ＩｎＰ層５６の下面側にのみ形成され、これによって形成される空乏層が平行平板状になるため、接合容量にフリンジ容量が付加されることがないからである。
【００１０】
特に、素子容量におけるフリンジ容量の占める割合は、素子面積が小さくなるにしたがって大きくなる。したがって、高速化を図るべく素子面積を小さくするにしたがって、メサ構造を採用することによる容量低減効果が顕著になる。
このため、最近では、高速応答特性を有する受光デバイスとして、メサ型ＡＰＤの研究・開発が活発になされている。メサ型ＡＰＤでは、１０Ｇｂｉｔ／ｓ以上の高速化の要求に対して、十分な周波数応答特性（高速応答特性）が得られるようになってきている。
【００１１】
なお、メサ型ＡＰＤ構造に関する技術としては、例えば特許文献１〜３などがある。
【非特許文献１】Y. Kito et al. "High-Speed Flip-Chip InP/InGaAs Avalanche Photodiode with Ultralow Capacitance and Large Gain-Bandwidth Products" IEEE Photon. Technol. Lett. 3 1115-1116 (1991)
【特許文献１】特開平８−１８１３４９号公報
【特許文献２】特開平１１−３５４８２７号公報
【特許文献３】特開２００１−１９６６２３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
ところで、上述のようなメサ型ＡＰＤの研究・開発過程において、図２５（Ａ）に示すようなプレーナ型ＡＰＤの受光感度分布は、図２５（Ｂ）に示すように、全域にわたってほぼ一定であるのに対し、図２５（Ｃ）に示すようなメサ型ＡＰＤの受光感度分布は、図２５（Ｄ）に示すように、メサ構造体６３の側面近傍部での受光感度が中央部（受光部）よりも高くなってしまうことがわかった。特に、増倍率を高くすると、メサ構造体の側面近傍部での増倍率が中央部よりも高くなってしまうことがわかった。なお、図２５（Ａ）〜（Ｄ）では、図２３と同一のものには同一の符号を付している。
【００１３】
これは、メサ構造体の側面近傍部における電界強度が中央部（受光部）よりも高くなっているため、メサ構造体の側面近傍部におけるブレークダウン電圧が中央部よりも低くなってしまい、受光部でブレークダウンが起こる前にメサ構造体の側面近傍部でブレークダウン（エッジブレークダウン）が起こってしまうことになるからである。
エッジブレークダウンが先に生じてしまうと、以後、電圧を増加させても電流が流れるだけになってしまい、受光部の電界強度を十分に高めることができなくなる。また、受光部におけるブレークダウン電圧よりも低い電圧でエッジブレークダウンが生じてしまうと、受光部の電界強度が十分に高まっていないため、受光部で十分な増倍率が得られず、十分な受光感度を確保できないため、ＡＰＤとして十分に機能しえないことになる。
【００１４】
また、エッジブレークダウンが起きていると、過剰ノイズが発生することになるため、この点も課題となる。
なお、プレーナ型ＡＰＤでは、選択拡散領域のエッジに電荷が集中し、低い電圧でブレークダウンが起きてしまうため、図２３に示すように、選択拡散領域のエッジにガードリング６３を形成するようにしている。ガードリング６３は、緩やかな濃度勾配になるように、不純物材料（例えばＢｅ）をイオン注入し、熱処理を行なうことによって形成される。このようなガードリング６３を形成することによって、選択拡散領域のエッジに電荷が集中しないようにし、ｐｎ接合で発生する電界強度が低くなるようにして、低電圧でブレークダウンが起きてしまうのを防止している。
【００１５】
本発明は、このような課題に鑑み創案されたもので、例えばメサ型ＡＰＤのようなメサ構造を有する半導体受光装置において、エッジブレークダウンが発生しないようにして、信頼性を向上させることができるようにした、半導体受光装置及びその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
このため、本発明の半導体受光装置は、半導体基板上に形成された第１導電型の第１半導体層上に形成され、光を吸収する光吸収層と、電界強度を降下させる電界降下層と、アバランシェ増倍を生じさせるアバランシェ増倍層と、第２導電型の第２半導体層とを含むメサ構造体を備え、アバランシェ増倍層は、メサ構造体の側面近傍部の厚さがメサ構造体の中央部の厚さよりも薄くなっていることを特徴としている。
【００１７】
また、本発明の半導体受光装置は、半導体基板上に形成された第１導電型の第１半導体層上に形成され、光を吸収する光吸収層と、電界強度を降下させる電界降下層と、アバランシェ増倍を生じさせるアバランシェ増倍層と、第２導電型の第２半導体層とを含むメサ構造体を備え、電界降下層は、メサ構造体の側面近傍部にキャリア濃度が他の部分よりも低い部分を有することを特徴としている。
【００１８】
また、本発明の半導体受光装置は、半導体基板上に形成された第１導電型の第１半導体層上に形成され、光を吸収する光吸収層と、電界強度を降下させる電界降下層と、アバランシェ増倍を生じさせるアバランシェ増倍層と、第２導電型の第２半導体層とを含むメサ構造体を備え、第２半導体層は、メサ構造体の側面近傍部であってアバランシェ増倍層に接する部分の不純物濃度が、メサ構造体の中央部の不純物濃度よりも低いことを特徴としている。
【００１９】
また、本発明の半導体受光装置の製造方法は、半導体基板上に、少なくとも第１導電型の第１半導体層、光吸収層、電界降下層、アバランシェ増倍層を形成し、アバランシェ増倍層の一部の領域に第２導電型不純物材料をドーピングし、アバランシェ増倍層の第２導電型不純物材料がドーピングされた領域がメサ構造体の側面近傍部にくるようにメサ加工を行なって、メサ構造体を形成することを特徴としている。
【００２０】
また、本発明の半導体受光装置の製造方法は、半導体基板上に、少なくとも第１導電型の第１半導体層、光吸収層、電界降下層を形成し、電界降下層の一部の領域に第２導電型不純物材料をドーピングし、電界降下層上に、少なくともアバランシェ増倍層、第２導電型の第２半導体層を形成し、電界降下層の第２導電型不純物材料がドーピングされた領域がメサ構造体の側面近傍部にくるようにメサ加工を行なって、メサ構造体を形成することを特徴としている。
【発明の効果】
【００２１】
したがって、本発明の半導体受光装置及びその製造方法によれば、例えばメサ型ＡＰＤのようなメサ構造を有する半導体受光装置において、エッジブレークダウンが発生しないようになり、信頼性を向上させることができるという利点がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、図面により、本発明の実施の形態にかかる半導体受光装置及びその製造方法について説明する。
［第１実施形態］
まず、本発明の第１実施形態にかかる半導体受光装置及びその製造方法について図１〜図６を参照しながら説明する。
【００２３】
本実施形態にかかる半導体受光装置は、例えばアバランシェフォトダイオード（ＡＰＤ）であり、図１に示すように、ｎ+−ＩｎＰ基板１（Ｓｉドープ；濃度１×１０18ｃｍ-3；ｎ型半導体基板；第１導電型の第１半導体層）上に、少なくとも、ｎ+−ＩｎＰバッファ層２（Ｓｉドープ；濃度１×１０18ｃｍ-3；ｎ型半導体層；第１導電型の第１半導体層）と、光を吸収するｉ−ＩｎＧａＡｓ光吸収層３（アンドープ；厚さ１μｍ）と、光吸収層３とアバランシェ増倍層５との間におけるエネルギバンドの不連続性を補間するｉ−ＩｎＧａＡｓＰグレーディッド層１６（傾斜組成層，中間層）と、電界強度を降下させるｎ+−ＩｎＰ電界降下層４（Ｓｉドープ；濃度１×１０18ｃｍ-3；厚さ０．０５μｍ；ｎ型半導体層）と、アバランシェ増倍を生じさせるｉ−ＩｎＰアバランシェ増倍層５（アンドープ；厚さ０．１μｍ）と、ｐ+−ＩｎＰ層６（Ｚｎドープ；厚さ１μｍ；濃度１×１０18ｃｍ-3；ｐ型半導体層；第２導電型の第２半導体層）とを順次積層させたメサ構造体７を備えるものとして構成される。このため、メサ型ＡＰＤという。
【００２４】
なお、ここでは、光吸収層３，グレーディッド層１６，アバランシェ増倍層５は、アンドープの半導体層としているが、これに限られるものではなく、例えば低濃度のｎ型半導体層によって構成しても良い。また、半導体基板は半絶縁性半導体基板であっても良い。また、ｐ+−ＩｎＰ層６上にｐ型コンタクト用半導体層を設けるのが好ましい。
そして、メサ構造体７の最上層を構成するｐ型半導体層６上には、メサ構造体７の中央部７Ｂに位置する受光部８の周囲にリング状のｐ側電極９が形成されている。また、ｐ型半導体層６上のｐ側電極９の内側には反射膜（絶縁膜）１１が形成されている。さらに、ｐ側電極９上にはバンプ１０が形成されている。また、バッファ層２上には、ｎ側電極１２が形成されている。また、表面を覆うようにパッシベーション膜（例えばＳｉＮ膜，ＳｉＯ2膜）１３が形成されている。また、基板１の裏面側には無反射膜１４が形成されている。ここでは、基板裏面側から光が入射される裏面光入射型ＡＰＤとして構成している。
【００２５】
なお、ここでは、メサ構造体７を、バッファ層２を含むものとして構成しているが、これに限られるものではなく、例えば、光吸収層３、グレーディッド層１６、電界降下層４、アバランシェ増倍層５、ｐ型半導体層６を含むものとして構成しても良い。
本実施形態では、メサ構造体７は、その側面が中央部側に傾いている順メサ構造（メサ構造体７の幅が上方に行くにしたがって狭くなっている構造）になっている。
【００２６】
特に、アバランシェ増倍層５は、メサ構造体７の側面近傍部７Ａにおける厚さがメサ構造体７の中央部７Ｂ（受光部８）における厚さよりも薄くなっている。
このように構成しているのは、以下の理由による。
上述のように、メサ型ＡＰＤではエッジブレークダウンが起きてしまうという課題があることがわかったが、これを解決するためには、まず、エッジブレークダウンの発生原理を明らかにする必要がある。
【００２７】
本発明者によるエッジブレークダウンの原因調査の結果、メサ構造体７の形状、特に、メサ構造体７の側面の角度がエッジブレークダウンの発生原因であることが分かった。つまり、メサ構造体７の側面が外側に傾いている逆メサ構造（メサ構造体の幅が上方に行くにしたがって広くなっている構造）の場合よりも、順メサ構造の場合にエッジブレークダウンが発生することが分かった。
【００２８】
このように順メサ構造の場合にエッジブレークダウンが発生するのは、図２に示すように、順メサ構造の場合には、ｐｎ接合によって、ｐ型半導体層１０６とアバランシェ増倍層１０５との界面（ｐｎ接合界面）近傍に生じる空乏層１１５の幅が、メサ構造体１０７の側面近傍部１０７Ａで狭くなってしまうため、動作時に逆バイアス電圧が印加されたときに、メサ構造体１０７の側面近傍部１０７Ａにおける電界強度が、メサ構造体１０７の中央部１０７Ｂ（受光部）における電界強度よりも高くなってしまうからである。
【００２９】
なお、順メサ構造において空乏層１１５の幅がメサ構造体１０７の側面近傍部１０７Ａで狭くなってしまうのは、以下の理由による。つまり、順メサ構造では、メサ構造体１０７の幅が上方に行くにしたがって狭くなるように、その側面が中央側に傾いているため、上方に設けられるｐ領域側（ｐ型半導体層１０６側）のマイナス電荷が不足することになる。このため、この不足分を補償すべく、ｎ領域側（アバランシェ増倍層１０５側）のプラス電荷が減り、図２に示すように、ｎ領域側の空乏層端が、メサ構造体１０７の側面近傍部１０７Ａでｐｎ接合界面に近づくことになる。この結果、順メサ構造では、空乏層１１５の幅がメサ構造体１０７の側面近傍部１０７Ａで狭くなってしまう。
【００３０】
そこで、本実施形態では、メサ型ＡＰＤにおいて、図１に示すように、メサ構造体７を順メサ構造とし、アバランシェ増倍層５を、メサ構造体７の側面近傍部７Ａの厚さがメサ構造体７の中央部７Ｂの厚さよりも薄くなるようにしている。これにより、メサ構造体７の側面近傍部７Ａにおけるブレークダウン電圧が高くなるため、エッジブレークダウンが起きないようにすることができる。
【００３１】
ここで、図３は、アバランシェ増倍層５の膜厚毎の増倍率電圧特性を示している。
図３によれば、アバランシェ増倍層５の膜厚が薄くなるにしたがって、ブレークダウン電圧が高くなることが分かる。
また、図４は、増倍率１０におけるブレークダウン電圧と増倍層膜厚の相関を示している。
【００３２】
図４によれば、受光部８（メサ構造体７の中央部７Ｂ）におけるアバランシェ増倍層５の膜厚を１００ｎｍとする場合、メサ構造体７の側面近傍部７Ａにおけるアバランシェ増倍層５の膜厚を５０ｎｍにすれば、ブレークダウン電圧を１０％程度高くできることが分かる。
このようなブレークダウン電圧と増倍層膜厚の関係を利用してアバランシェ増倍層５の厚さを設定することで、メサ構造体７の側面近傍部７Ａでエッジブレークダウンが起きないようにすることができる。
【００３３】
ここでは、メサ構造体７の側面近傍部７Ａにおいて、ｐ型半導体層６に含まれる不純物材料をアバランシェ増倍層５中に拡散させることで、アバランシェ増倍層５のメサ構造体７の側面近傍部７Ａにおける厚さが、メサ構造体７の中央部７Ｂにおける厚さよりも薄くなるようにしている。つまり、メサ構造体７の側面近傍部７Ａで、ｐ型半導体層６の拡散フロントをｎ型半導体層１，２に近づけることで、メサ構造体７の側面近傍部７Ａにおけるｐ型半導体層６の拡散フロントとｎ型半導体層１，２との間隔が、メサ構造体７の中央部７Ｂ（受光部８）と比較して狭くなるようにしている。
【００３４】
ここで、ｐ型半導体層６は、メサ構造体７の側面近傍部７Ａであって、アバランシェ増倍層５に接する部分の不純物濃度が、メサ構造体７の中央部７Ｂの不純物濃度と同じになっている。
次に、本実施形態にかかる半導体受光装置の製造方法について、図５（Ａ）〜（Ｃ）を参照しながら説明する。
【００３５】
本実施形態では、ｐ型半導体層６の不純物濃度（Ｚｎ濃度）がメサ構造体７の側面近傍部７Ａと中央部７Ｂとで同じになるように、熱拡散によって不純物材料（Ｚｎ）を拡散させるようにしている。
以下、具体的に説明する。
まず、図５（Ａ）に示すように、ｎ+−ＩｎＰ基板１（Ｓｉドープ；濃度１×１０18ｃｍ-3；ｎ型半導体基板；第１導電型の第１半導体層）上に、少なくとも、ｎ+−ＩｎＰバッファ層２（Ｓｉドープ；濃度１×１０18ｃｍ-3；ｎ型半導体層；第１導電型の第１半導体層）、ｉ−ＩｎＧａＡｓ光吸収層３（アンドープ；厚さ１μｍ）、ｉ−ＩｎＧａＡｓＰグレーディッド層１６と、ｎ+−ＩｎＰ電界降下層４（Ｓｉドープ；濃度１×１０18ｃｍ-3；厚さ０．０５μｍ；ｎ型半導体層）、ｉ−ＩｎＰアバランシェ増倍層５（アンドープ；厚さ０．１μｍ）、ｐ+−ＩｎＰ層６（Ｚｎドープ；厚さ１μｍ；濃度１×１０18ｃｍ-3；ｐ型半導体層；第２導電型の第２半導体層）を、順に結晶成長させて積層構造を形成する。
【００３６】
次に、図５（Ａ）に示すように、ｐ型半導体層６上に、絶縁体［例えば、ＳｉＮ，ＳｉＯ2（酸化膜）］マスク１５を形成する。この絶縁体マスク１５は、ｐ型不純物材料（ここではＺｎ）の拡散のために用いられる（アニールマスク，拡散マスク）とともに、受光部８を含むメサ構造体７を形成するためにも用いられる（メサエッチングマスク，メサ加工用マスク）。なお、ｐ型半導体層６上に、他の層を介して絶縁体マスク１５を形成しても良い。
【００３７】
次いで、図５（Ｂ）に示すように、絶縁体マスク１５を用いて、ｐ型半導体層６に含まれる不純物材料（ここではＺｎ；例えばＣｄでも良い）を含む雰囲気（Ｚｎ雰囲気）中で熱処理(アニール)を行なう。
ここで、Ｚｎ雰囲気とは、有機Ｚｎ［ジエチルＺｎ（ＤＥＺｎ）又はジメチルＺｎ（ＤＭＺｎ］の供給雰囲気である。また、熱処理温度は、ｐ型半導体層６中でＺｎ拡散が可能な４５０℃〜７００℃の範囲にしている。
【００３８】
この場合、表面に絶縁体マスク１５が形成されている領域では、ｐ型半導体層６からアバランシェ増倍層５へのｐ型不純物材料の拡散（ここではＺｎ拡散）が抑制される一方、絶縁体マスク１５が形成されていない領域では、ｐ型半導体層６からアバランシェ増倍層５へのｐ型不純物材料の拡散（ここではＺｎ拡散）が促進されることになる。この場合、絶縁体マスク１５が形成されている領域でも、絶縁体マスク１５が形成されていない領域に隣接する領域では、ｐ型半導体層６からアバランシェ増倍層５へのｐ型不純物材料の拡散（ここではＺｎ拡散）が促進されることになる。これにより、アバランシェ増倍層５の一部の領域にｐ型不純物材料が拡散（ここではＺｎ拡散）することになる。
【００３９】
次に、図５（Ｃ）に示すように、絶縁体マスク１５を用いて例えばメサエッチング（メサ加工）を行なう。これにより、ｎ型半導体層２、光吸収層３、グレーディッド層１６、電界降下層４、アバランシェ増倍層５、ｐ型半導体層６を含む順メサ構造のメサ構造体７が形成される。ここでは、メサ加工用マスク１５を用いてアバランシェ増倍層５の不純物材料が拡散された領域がメサ構造体７の側面近傍部にくるようにメサ加工を行なって、メサ構造体を形成する。
【００４０】
この場合、アバランシェ増倍層５のメサ構造体７の側面近傍部７Ａ（メサ側面近傍）ではｐ型不純物材料の拡散（ここではＺｎ拡散）が促進されているため、図５（Ｃ）に示すように、メサ構造体７の側面近傍部７Ａでｐ型半導体層６の拡散フロントがｎ型半導体層１，２に近づき、メサ構造体７の側面近傍部７Ａにおけるｐ型半導体層６の拡散フロントとｎ型半導体層１，２との間隔がメサ構造体７の中央部７Ｂ（受光部）と比較して狭くなる。つまり、アバランシェ増倍層５のメサ構造体７の側面近傍部７Ａにおける厚さが、メサ構造体７の中央部７Ｂにおける厚さよりも薄くなる。これにより、メサ構造体７の側面近傍部７Ａにおけるブレークダウン電圧（アバランシェブレークダウン電圧）が中央部７Ｂよりも高くなるため、エッジブレークダウンが起こらなくなる。
【００４１】
上述のように、ｐ型半導体層６に含まれる不純物材料（ここではＺｎ）を含む雰囲気（Ｚｎ雰囲気）中で（Ｚｎソースを用いて）アニールを行なって拡散させた場合、ｐ型半導体層６のメサ構造体７の側面近傍部７Ａにおける不純物濃度は、メサ構造体７の中央部７Ｂにおける不純物濃度と同じになる。
そして、絶縁体マスク１５を除去した後、表面を覆うように全面にパッシベーション膜１３（その一部は反射膜１１となる）を形成する（図１参照）。そして、例えばエッチングにより、パッシベーション膜１３にコンタクトホールを形成し、ｐ型半導体層６上にリング状のｐ側電極９を形成し、バッファ層２上にｎ側電極１２を形成する（図１参照）。次いで、ｐ側電極９上にバンプ１０を形成する（図１参照）。最後に、ｎ型半導体基板１の裏面側に無反射膜１４を形成する（図１参照）。
【００４２】
なお、ここでは、パッシベーション膜１３を反射膜として機能しうるものとして構成しているため、ｐ側電極９の内側に形成されたパッシベーション膜１３は反射膜１１となる。特に、パッシベーション膜１３を反射膜１１として機能させる場合、裏面から入射した光を効率良く反射させるために、その屈折率や膜厚を制御するのが好ましい。
なお、絶縁体マスク１５のサイズは、要求される容量によって変えれば良い。例えば、低容量化を図るべく、メサ幅（メサ径）をより小さくするには、ステッパによるマスクアライメント技術を用いることで、アニールマスクよりも０．３〜３μｍ程度小さいメサエッチングマスクにしてエッチングを行なうようにすれば良い。
【００４３】
また、ここでは、絶縁体マスクを用いているが、これに限られるものではない。例えば金属マスクを用いても良い。また、絶縁体マスクを、効率良く反射しうる反射膜として機能しうるように多層構造（例えば２層構造）の絶縁体膜として構成しても良い。この絶縁体マスクは、アニールマスク及びメサエッチングマスクとして用いられた後、ｐ側電極９の内側の反射膜となる。この場合、ｐ側電極９の内側の領域以外の領域にパッシベーション膜１３を形成すれば良い。
【００４４】
したがって、本実施形態にかかる半導体受光装置及びその製造方法によれば、順メサ構造を有する半導体受光装置において、エッジブレークダウンが発生しないようにすることができる。これにより、受光部８で十分な増倍率が得られるようになり、十分な受光感度を確保できるようになる。この結果、素子としての信頼性が向上することになる。また、エッジブレークダウンによる過剰ノイズの発生も防止することができる。
【００４５】
ここで、図６（Ａ）は、本発明を適用しないメサ型ＡＰＤの増倍率１０における感度分布を示しており、図６（Ｂ）は、本発明を適用したメサ型ＡＰＤの増倍率１０における感度分布を示している。
図６（Ａ）に示すように、本発明を適用しない構造のものでは、エッジブレークダウンが生じており、メサ構造体７の側面近傍部７Ａにおける受光感度が、中央部７Ｂに位置する受信部８における受光感度よりも高くなっていた。このようなエッジブレークダウンの発生頻度は、成長条件、メサ形状等によって若干の差はあるものの、特にウエハの端に形成されるものでは殆ど全ての素子でエッジブレークダウンが起こっていた。
【００４６】
これに対し、図６（Ｂ）に示すように、本発明を適用した構造のものでは、エッジブレークダウンが生じておらず、中央部７Ｂに位置する受光部８のみで増倍が得られ、受光部８のみで受光感度が高くなっていることが分かる。特に、増倍率は本構造を採用することで３０以上の値が得られるようになった。本構造によれば、本発明を適用しない構造のものと比較して、増倍率を３倍程度に改善することができ、ＡＰＤとして十分な特性を得ることができる。
【００４７】
なお、本実施形態では、メサエッチングマスクとして、アニールマスクを用いている（即ち、Ｚｎ拡散のためのアニール工程とメサエッチング工程とで同じマスクを用いている）が、これに限られるものではない。例えば、アニール工程では、拡散を促進させる領域以外の領域（少なくとも受光部８を含む領域；入射光を十分に受けることができる程度の領域）を覆うようにアニールマスクを形成する一方、メサエッチング工程では、アニールマスクとは別に、メサ構造体７の幅に対応する幅を有するメサエッチングマスク（メサ加工用マスク）を形成するようにしても良い。この場合、メサエッチングマスクは、少なくともアニールマスクで覆った領域を覆う程度の大きさとすれば良い。
【００４８】
また、本実施形態では、アバランシェ増倍層５の厚さが薄いため、アバランシェ増倍層５上にｐ型半導体層６を形成した後、ｐ型半導体層６に含まれる不純物材料（ここではＺｎ）を含む雰囲気（Ｚｎ雰囲気）中でアニールを行なって、ｐ型半導体層６からアバランシェ増倍層５へｐ型不純物材料を拡散（ここではＺｎ拡散）させてドーピングするようにしているが、これに限られるものではなく、例えば、アバランシェ増倍層５を形成した後、熱拡散やイオン注入などを行なうことで、アバランシェ増倍層５のメサ構造体７の側面近傍部７Ａにｐ型不純物材料をドーピングするようにしても良い。
【００４９】
ところで、本発明者のさらなる原因調査の結果、エッジブレークダウンは、順メサ構造で発生するだけでなく、垂直メサ構造（メサ構造体の幅が下方から上方にわたって同じ構造）、又は、逆メサ構造（その側面が外側に傾いている構造）においてもわずかではあるが発生することがわかった。
これは、メサ構造体７の側面を覆うように形成されているパッシベーション膜１３と、半導体積層体として構成されるメサ構造体７の側面との界面にマイナス電荷が溜ってしまう結果、上述の順メサ構造の場合と同様に、ｐ型半導体層６とアバランシェ増倍層５との界面（ｐｎ接合界面）近傍に生じる空乏層の幅が、メサ構造体７の側面近傍部７Ａで狭くなってしまうためであると考えられる。
【００５０】
このため、メサ構造体７が、その側面が垂直になっている垂直メサ構造の場合やその側面が外側に傾いている逆メサ構造の場合も、上述の本実施形態の順メサ構造の場合と同様に、アバランシェ増倍層５を、メサ構造体７の側面近傍部７Ａの厚さがメサ構造体７の中央部７Ｂの厚さよりも薄くなるようにすれば良い。これにより、垂直メサ構造又は逆メサ構造を有する半導体受光装置においても、エッジブレークダウンが発生しないようにすることができる。
【００５１】
また、本実施形態では、有機Ｚｎ雰囲気においてアニールを行なってＺｎを拡散させるようにしているが、これに限られるものではない。例えば、ＺｎＰパウダー（例えばＺｎＰ2）を閉管アンプル中に真空封止し、アニールを行なって気化させてＺｎを拡散させるようにしても良い。また、図７（Ａ）に示すように、マスク窓１５Ａを有するアニールマスク１５を形成した後、図７（Ｂ）に示すように、マスク窓１５Ａの部分が埋め込まれるようにアニールマスク１５上にＺｎＯx膜１７を形成し、さらに、絶縁膜（例えば酸化膜）１８で覆った状態で、アニールを行なってＺｎを拡散（固相拡散）させるようにしても良い。なお、図７（Ａ），（Ｂ）では、メサ構造体７の要部を抜き出して示している。
［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態にかかる半導体受光装置及びその製造方法について、図８，図９を参照しながら説明する。
【００５２】
本実施形態にかかる半導体受光装置及びその製造方法は、上述の第１実施形態のものに対し、ｐ型半導体層のメサ構造体の側面近傍部における不純物濃度が中央部よりも低くなっている点が異なる。なお、後述するように製造方法が異なる関係上、反射膜及びｐ側電極の構成も異なる。
本実施形態にかかる半導体受光装置（ＡＰＤ）は、例えばアバランシェフォトダイオード（ＡＰＤ）であり、図８に示すように、ｎ+−ＩｎＰ基板１（ｎ型半導体基板；第１導電型の第１半導体層）上に、少なくとも、ｎ+−ＩｎＰバッファ層２（ｎ型半導体層；第１導電型の第１半導体層）と、ｉ−ＩｎＧａＡｓ光吸収層３と、ｉ−ＩｎＧａＡｓＰグレーディッド層１６と、ｎ+−ＩｎＰ電界降下層４（ｎ型半導体層）と、ｉ−ＩｎＰアバランシェ増倍層５と、ｐ+−ＩｎＰ層６Ａ（ｐ型半導体層；第２導電型の第２半導体層）とを順次積層させたメサ構造体７を備えるものとして構成される。このため、メサ型ＡＰＤという。なお、図８では、図１と同じものには同一の符号を付している。
【００５３】
そして、メサ構造体７の最上層を構成するｐ型半導体層６Ａ上には、受光部８に対応する位置に絶縁膜２１が形成されている。また、絶縁膜２１を覆うように金属膜２２が形成されている。なお、金属膜２２のｐ型半導体層６Ａに接している部分がｐ側電極２２Ａとして機能する。さらに、ｐ側電極２２Ａを含む金属膜２２上にはバンプ１０が形成されている。また、バッファ層２上には、ｎ側電極１２が形成されている。また、表面を覆うようにパッシベーション膜（保護膜）１３が形成されている。また、基板１の裏面側には無反射膜１４が形成されている。ここでは、基板裏面側から光が入射される裏面光入射型ＡＰＤとして構成している。
【００５４】
特に、本実施形態では、ｐ型半導体層６Ａは、メサ構造体７の側面近傍部７Ａであってアバランシェ増倍層５に接する部分の不純物濃度が、メサ構造体７の中央部７Ｂの不純物濃度よりも低くなるようにしている。つまり、メサ構造体７の側面近傍部７Ａ（受光部８の周囲）におけるｐ型半導体層６Ａの拡散フロントの不純物濃度（ｐキャリア濃度）が、メサ構造体７の中央部７Ｂ（受光部８）におけるｐ型半導体層６Ａの拡散フロントの不純物濃度よりも低くなるようにしている。
【００５５】
このように、メサ構造体７の側面近傍部７Ａにおけるｐ型半導体層６Ａの拡散フロント濃度を低減することで、図８に示すように、メサ構造体７の側面近傍部７Ａにおける空乏層２０の幅を中央部７Ｂ（受光部８）よりも広くすることができ、アバランシェ増倍層５のメサ構造体７の側面近傍部７Ａにかかる電界強度を中央部７Ｂ（受光部８）よりも低くすることができる。この結果、メサ構造体７の側面近傍部７Ａにおけるブレークダウン電圧が高くなるため、エッジブレークダウンが起きないようにすることができる。
【００５６】
この場合も、図８に示すように、アバランシェ増倍層５のメサ構造体７の側面近傍部７Ａにおける厚さが、メサ構造体７の中央部７Ｂにおける厚さよりも薄くなる。つまり、メサ構造体７の側面近傍部７Ａで、ｐ型半導体層６の拡散フロントがｎ型半導体層１，２に近づき、メサ構造体７の側面近傍部７Ａにおけるｐ型半導体層６の拡散フロントとｎ型半導体層１，２との間隔が、メサ構造体７の中央部７Ｂ（受光部８）と比較して狭くなる。
【００５７】
なお、構成の詳細は、上述の第１実施形態のものと同じであるため、ここでは、説明を省略する。
次に、本実施形態にかかる半導体受光装置の製造方法について、図９を参照しながら説明する。
本実施形態では、ｐ型半導体層６Ａの不純物濃度（Ｚｎ濃度）がメサ構造体７の側面近傍部７Ａの方が中央部７Ｂよりも低くなるように、応力を用いた拡散（応力拡散）によって不純物材料（Ｚｎ）を拡散させるようにしている。
【００５８】
以下、具体的に説明する。
まず、図９（Ａ）に示すように、ｎ+−ＩｎＰ基板１（Ｓｉドープ；濃度１×１０18／ｃｍ3；ｎ型半導体基板；第１導電型の第１半導体層）上に、少なくとも、ｎ+−ＩｎＰバッファ層２（Ｓｉドープ；濃度１×１０18／ｃｍ3；ｎ型半導体層；第１導電型の第１半導体層）、ｉ−ＩｎＧａＡｓ光吸収層３（アンドープ；厚さ１μｍ）、ｉ−ＩｎＧａＡｓＰグレーディッド層１６と、ｎ+−ＩｎＰ電界降下層４（Ｓｉドープ；濃度１×１０18／ｃｍ3；厚さ０．０５μｍ；ｎ型半導体層）、ｉ−ＩｎＰアバランシェ増倍層５（アンドープ；厚さ０．１μｍ）、ｐ+−ＩｎＰ層６Ａ（Ｚｎドープ；厚さ１μｍ；濃度１×１０18／ｃｍ3；ｐ型半導体層；第２導電型の第２半導体層）を、順に結晶成長させて積層構造を形成する。
【００５９】
次に、図９（Ａ）に示すように、ｐ型半導体層６Ａ上の一部の領域に、受光部８を覆うように（図８参照）、反射膜として機能する絶縁膜２１（例えば、ＳｉＮ膜，ＳｉＯ2膜，第１の膜）を形成する。なお、ｐ型半導体層６Ａ上に、他の層を介して絶縁膜２１を形成しても良い。
ここで、絶縁膜２１は、アニールを行なった場合にｐ型半導体層６Ａに含まれる不純物材料（ここではＺｎ；ｐ型不純物材料；第２導電型不純物材料）を拡散させうる応力を生じない材料によって形成する。
【００６０】
次いで、図９（Ｂ）に示すように、ｐ型半導体層６Ａ上の一部の領域に、絶縁膜２１を覆うように金属膜２２（金属マスク，第２の膜）を例えば蒸着により形成する。この金属膜２２は、Ｚｎ再拡散のために用いられる（応力拡散マスク）とともに、受光部８を含むメサ構造体７を形成するためにも用いられる（メサエッチングマスク）。なお、ｐ型半導体層６Ａ上に、他の層を介して金属膜２２を形成しても良い。
【００６１】
ここで、金属膜２２は、アニールを行なった場合にｐ型半導体層６Ａに含まれる不純物材料（ここではＺｎ；ｐ型不純物材料；第２導電型不純物材料）を拡散させうる応力を生じる金属によって形成する。このため、アニールを行なったときに、金属膜２２に生じる応力は、絶縁膜２１に生じる応力よりも大きくなる。
これにより、後述するように、アニールを行なった場合に、金属膜２２が形成されている領域の直下の領域では、不純物拡散（ここではＺｎ拡散；ｐ型不純物材料拡散）が起こることになる。一方、金属膜２２が形成されていない領域（絶縁膜２１が形成されている領域を含む）の直下の領域では、不純物拡散（ここではＺｎ拡散；ｐ型不純物材料拡散）は起こらないことになる。
【００６２】
なお、この金属膜２２は、製造工程においてはマスクとして機能するが、デバイス完成後においてもデバイス内に残され、ｐ型半導体層６Ａに接している部分はｐ側電極２２Ａとして機能し、絶縁膜２１に接している部分は反射膜として機能することになる。
次に、図９（Ｃ）に示すように、金属マスク２２を用いて、ｐ型半導体層６Ａに含まれる不純物材料（ここではＺｎ；例えばＣｄでも良い）を含む雰囲気（Ｚｎ雰囲気）中で熱処理(アニール)を行なう。
【００６３】
この場合、ｐ型半導体層６Ａと金属膜２２とが接している領域の直下の領域で、ｐ型半導体層６Ａからアバランシェ増倍層５へＺｎ拡散が起こる（なお、ｐ型半導体層６Ａを、Ｚｎを拡散させて形成している場合にはＺｎ再拡散となる）。一方、ｐ型半導体層６Ａと金属膜２２とが接していない領域の直下の領域ではＺｎ拡散は起こらない。なお、Ｚｎ再拡散領域におけるＺｎ濃度はプロセスによって違った値となる。
【００６４】
次いで、図９（Ｄ）に示すように、金属マスク２２を用いて例えばメサエッチング（メサ加工）を行なう。これにより、ｎ型バッファ層２、光吸収層３、グレーディッド層１６、電界降下層４、アバランシェ増倍層５、ｐ型半導体層６Ａを含むメサ構造体７が形成される。ここでは、金属マスク２２を用いてメサ加工を行なうと、アバランシェ増倍層５の不純物材料が拡散された領域がメサ構造体７の側面近傍部にくることになる。
【００６５】
上述のように応力を用いて拡散させた場合、ｐ型半導体層６Ａのメサ構造体７の側面近傍部７Ａの不純物濃度は、メサ構造体７の中央部７Ｂの不純物濃度よりも低くなる。これは、ｐｎ接合部において濃度勾配が緩やかになることを意味する。これにより、図８に示すように、メサ構造体７の側面近傍部７Ａにおいて、空乏層２０のｐ型半導体層６Ａ側の幅が中央部７Ｂ（受光部８）よりも広がり、アバランシェ増倍層５にかかる電界が下がることになる。この結果、メサ構造体７の側面近傍部７Ａにおけるブレークダウン電圧（アバランシェブレークダウン電圧）が中央部７Ｂよりも高くなるため、エッジブレークダウンが起こらなくなる。
【００６６】
この場合、アバランシェ増倍層５のメサ構造体７の側面近傍部７Ａ（メサ側面近傍）ではＺｎ拡散が起きているため、メサ構造体７の側面近傍部７Ａでｐ型半導体層６の拡散フロントがｎ型半導体層１，２に近づき、メサ構造体７の側面近傍部７Ａにおけるｐ型半導体層６Ａの拡散フロントとｎ型半導体層１，２との間隔がメサ構造体７の中央部７Ｂ（受光部８）と比較して狭くなる。つまり、アバランシェ増倍層５のメサ構造体７の側面近傍部７Ａにおける厚さが、メサ構造体７の中央部７Ｂにおける厚さよりも薄くなる。
【００６７】
そして、表面を覆うように全面にパッシベーション膜１３を形成した後、例えばエッチングにより、パッシベーション膜１３にｐ側電極２２Ａ及びｎ側電極１２に達するコンタクトホールを形成する（図８参照）。そして、ｐ側電極２２Ａを含む金属膜２２上にバンプ１０を形成する（図８参照）。最後に、ｎ型半導体基板１の裏面側に無反射膜１４を形成する（図８参照）。
【００６８】
したがって、本実施形態にかかる半導体受光装置及びその製造方法によれば、メサ構造を有する半導体受光装置において、エッジブレークダウンが発生しないようにすることができる。これにより、受光部８で十分な増倍率が得られるようになり、十分な受光感度を確保できるようになる。この結果、素子としての信頼性が向上することになる。また、エッジブレークダウンによる過剰ノイズの発生も防止することができる。
【００６９】
なお、本実施形態では、アバランシェ増倍層５の厚さが薄いため、アバランシェ増倍層５上にｐ型半導体層６を形成した後、ｐ型半導体層６Ａに含まれる不純物材料（ここではＺｎ）を含む雰囲気（Ｚｎ雰囲気）中でアニールを行なって、ｐ型半導体層６Ａからアバランシェ増倍層５へｐ型不純物材料を拡散（ここではＺｎ拡散）させてドーピングしているが、これに限られるものではなく、例えば、熱拡散やイオン注入などを行なうことで、アバランシェ増倍層５のメサ構造体７の側面近傍部７Ａにｐ型不純物材料をドーピングするようにしても良い。
【００７０】
また、本実施形態では、アニールによって金属膜２２に生じた応力を利用して、アバランシェ増倍層５のメサ構造体７の側面近傍部７Ａにｐ型不純物材料を拡散（ここではＺｎ拡散）させるようにしているが、このような応力拡散に用いる膜は、金属膜に限られるものではなく、アニールを行なった場合にｐ型半導体層６Ａに含まれる不純物材料（ここではＺｎ；ｐ型不純物材料；第２導電型不純物材料）を拡散させうる応力を生じる膜であれば良い。例えば、伝導性膜や有機膜であっても良い。なお、ｐ側電極２２Ａとして機能しえない膜を用いる場合には、応力拡散用マスクとしてのみ用いることになる。
【００７１】
また、本実施形態では、金属膜２２を、デバイス完成後もデバイス内に残し、ｐ側電極２２Ａとして用いるため、先に反射膜として機能する絶縁膜２１を形成し、この絶縁膜２１を覆うように金属膜２２を形成しているが、これに限られるものではない。
例えば、ｐ型半導体層６Ａ上の一部の領域に、応力拡散用マスクとして、アニールを行なった場合にｐ型半導体層６Ａに含まれる不純物材料（ここではＺｎ；ｐ型不純物材料；第２導電型不純物材料）を拡散させうる応力を生じる膜を形成し、アニールを行なって応力拡散させ、その後、応力拡散用マスクとしての上記膜を除去するようにしても良い。この場合、メサ加工用マスクとして別のマスクを用いることになる。また、上述の第１実施形態のように、パッシベーション膜や電極を形成すれば良い。
【００７２】
また、例えば、ｐ型半導体層６Ａ上の一部の領域（例えば受光部を覆う領域のみでも良い）に、アニールを行なった場合にｐ型半導体層６Ａに含まれる不純物材料（ここではＺｎ；ｐ型不純物材料；第２導電型不純物材料）を拡散させうる応力を生じない膜（第１の膜）を形成する一方、ｐ型半導体層６Ａ上の一部の領域（メサ構造体７の側面近傍部７Ａとなる領域）に、アニールを行なった場合にｐ型半導体層６Ａに含まれる不純物材料（ここではＺｎ；ｐ型不純物材料；第２導電型不純物材料）を拡散させうる応力を生じる膜（第２の膜）を形成し、これらの第１の膜及び第２の膜をマスクとして用いてアニールを行なって、応力拡散させるようにしても良い。
【００７３】
また、本実施形態は、例えば、上述の第１実施形態の変形例（例えば垂直メサ構造や逆メサ構造など）のものに適用することもできる。
［第３実施形態］
次に、本発明の第３実施形態にかかる半導体受光装置及びその製造方法について、図１０を参照しながら説明する。
【００７４】
本実施形態にかかる半導体受光装置は、上述の第１実施形態のものに対し、パッシベーション膜が２層構造になっている点が異なる。
本半導体受光装置は、図１０に示すように、例えば成長接合によって形成されたメサ構造体７（濃度分布は上述の第１実施形態のものと同じ）の側面及びバッファ層２の表面に、ｉ−ＩｎＰパッシベーション膜３０（真性半導体保護膜，半導体パッシベーション膜）が形成されており、さらに、表面全体［ｉ−ＩｎＰパッシベーション膜３０及びメサ構造体７の上面（ｐ側電極９の部分を除く）］を覆うように、ＳｉＮパッシベーション膜（絶縁性保護膜，絶縁体パッシベーション膜）３１が形成されている。なお、図１０では、図１と同じものには同一の符号を付している。
【００７５】
特に、ｉ−ＩｎＰパッシベーション膜３０の膜厚は、３０ｎｍ以上、５０００ｎｍ以下にするのが好ましい。
なお、ここでは、半導体パッシベーション膜３０としてｉ−ＩｎＰパッシベーション膜を用いているが、これに限られるものではなく、例えば半絶縁性（例えばＦｅドープのＩｎＰ）パッシベーション膜などの他の半導体材料からなるパッシベーション膜を用いても良い。また、絶縁体パッシベーション膜３１としてＳｉＮパッシベーション膜を用いているが、これに限られるものではなく、例えばＳｉＯ2などの酸化膜やポリイミド膜などの有機材料膜からなるパッシベーション膜を用いても良い。
【００７６】
このように、メサ構造体７の側面を半導体パッシベーション膜３０によって覆うことで、低暗電流化を図ることができる。
一方、メサ構造体７の上面を保護する必要がある。つまり、半導体パッシベーション膜３０は、メサエッチングを行なった後、メサエッチングマスクをつけたままの状態で、例えばｉ−ＩｎＰ層などの半導体層を埋込再成長させて形成される。このため、メサ構造体７の上面で再成長界面（メサ構造体７と半導体パッシベーション膜３０との界面）が露出してしまうことになる。そこで、この部分を保護すべく、表面全体を覆うように絶縁体パッシベーション膜３１を形成している。この絶縁体パッシベーション膜３１は、バンプ１０と半導体層６，３０との間を絶縁する機能も有する。また、絶縁体パッシベーション膜３１は、ｐ側電極９の内側では反射膜として機能することになる。
【００７７】
このように、異なる材料からなる２種類のパッシベーション膜を用いることで、より高い信頼性を確保できることになる。
なお、その他の構成は、上述の第１実施形態のものと同じであるため、ここでは説明を省略する。
次に、本実施形態にかかる半導体受光装置の製造方法について、図１１（Ａ），（Ｂ）を参照しながら説明する。
【００７８】
まず、上述の第１実施形態のものと同様の方法によって、図１１（Ａ）に示すように、半導体基板１上に、バッファ層２、光吸収層３、グレーディッド層１６、電界降下層４、アバランシェ増倍層５、ｐ型半導体層６を含むメサ構造体７を形成する。
次に、図１１（Ａ）に示すように、メサエッチングで用いた絶縁体マスク１５をつけたままの状態で、メサ構造体７の側面及びバッファ層２の表面を覆うようにｉ−ＩｎＰパッシベーション膜３０（真性半導体保護膜，半導体パッシベーション膜）を選択成長させて形成する。
【００７９】
次いで、図１１（Ｂ）に示すように、表面全体［ｉ−ＩｎＰパッシベーション膜３０及びメサ構造体７の上面を覆うように、ＳｉＮパッシベーション膜（絶縁性保護膜，絶縁体パッシベーション膜）３１を形成する。
その後、例えばエッチングにより、パッシベーション膜３１にコンタクトホールを形成し、ｐ型半導体層６上にｐ側電極９を形成する。また、ｎ側電極１２も形成する。次いで、ｐ側電極９上にはバンプ１０を形成する（図１０参照）。
【００８０】
なお、その他、製造方法の詳細は、上述の第１実施形態のものと同じであるため、ここでは説明を省略する。
したがって、本実施形態にかかる半導体受光装置及びその製造方法によれば、メサ構造を有する半導体受光装置において、エッジブレークダウンが発生しないようにすることができる。これにより、受光部８で十分な増倍率が得られるようになり、十分な受光感度を確保できるようになる。この結果、素子としての信頼性が向上することになる。また、エッジブレークダウンによる過剰ノイズの発生も防止することができる。
【００８１】
なお、本実施形態の半導体パッシベーション膜３０（ここではｉ−ＩｎＰパッシベーション膜）は、ｐ型半導体層６（ここではｐ+−ＩｎＰ層）に含まれる不純物材料（ｐ型不純物材料；ここではＺｎ；例えばＣｄでも良い）が拡散した領域を有するものとして形成されていても良い。
このような構造は、製造工程において、以下のような処理を行なうことによって形成される。
【００８２】
半導体パッシベーション膜３０を再成長させる際に、メサ構造体７の側面（成長界面）が高温にさらされると、ダメージを受けてしまう場合がある。この場合、ダメージの影響を抑え、高い信頼性を確保するために、図１２（Ａ）に示すように、絶縁体パッシベーション膜３１を形成した後に、図１２（Ｂ）に示すように、熱処理（アニール）するのが有効である。
【００８３】
なお、絶縁体パッシベーション膜３１の形成後にアニールを行なうようにしているのは、半導体パッシベーション膜３０を形成した状態でアニールを行なうと、半導体パッシベーション膜３０がダメージを受けるおそれがあり、リーク電流などの原因になるおそれがあるからである。
このように、絶縁体パッシベーション膜３１を形成した後に熱処理を行なうと、図１２（Ｂ）に示すように、ｐ型半導体層６（ここではｐ+−ＩｎＰ層）に含まれる不純物材料（ｐ型不純物材料；ここではＺｎ）は、半導体パッシベーション膜３０（ここではｉ−ＩｎＰパッシベーション膜）中に拡散される。この結果、半導体パッシベーション膜３０（ここではｉ−ＩｎＰパッシベーション膜）は、ｐ型半導体層６（ここではｐ+−ＩｎＰ層）に含まれる不純物材料（ｐ型不純物材料；ここではＺｎ）が拡散した領域（ｐ型反転領域）を有するものとなる。
【００８４】
この場合、ｎ型半導体層（例えばバッファ層２、光吸収層３、グレーディッド層１６、電界降下層４など）に含まれるｎ型不純物材料は、ｐ型不純物材料よりも熱によって拡散しにくいため、メサ構造体７を構成する他の層の側面（再成長界面）に対して、ｐ型半導体層６（ここではｐ+−ＩｎＰ層）の側面（ｐ型不純物材料が拡散している領域の界面）が半導体パッシベーション膜３０側に押し込まれることになる。
【００８５】
これにより、メサ構造体７の側面のリーク電流のパスを遮断することができ、また、メサ構造体７の表面が安定化するため、リーク電流を抑えることができ、高い信頼性を確保できるようになる。
なお、本実施形態では、上述の第１実施形態のものに適用した場合を例に説明しているが、これに限られるものではなく、例えば、上述の第１実施形態の変形例（例えば垂直メサ構造や逆メサ構造など）や第２実施形態及びその変形例のものに適用することもできる。
［第４実施形態］
次に、本発明の第４実施形態にかかる半導体受光装置及びその製造方法について、図１３を参照しながら説明する。
【００８６】
本実施形態にかかる半導体受光装置は、上述の第１実施形態のものに対し、パッシベーション膜の構成が異なる。
本半導体受光装置では、図１３に示すように、例えば成長接合によって形成されたメサ構造体７（濃度分布は上述の第１実施形態のものと同じ）の側面及びバッファ層２の表面には、ｉ−ＩｎＰパッシベーション膜３０（真性半導体保護膜，半導体パッシベーション膜）が形成されている。一方、バッファ層２、光吸収層３、グレーディッド層１６、電界降下層４、アバランシェ増倍層５、ｐ型半導体層６を含むメサ構造体７の上面には、ＳｉＮパッシベーション膜（絶縁体パッシベーション膜）３１が形成されている。なお、図１３では、図１，図１０と同じものには同一の符号を付している。
【００８７】
このように、メサ構造体７の側面に半導体パッシベーション膜３０を形成することで、ブレークダウン電圧の初期変動がなくなり、メサ構造体７の側面近傍の状態が電気的に安定することになる。また、メサ構造体７の側面を半導体パッシベーション膜３０によって覆うことで、低暗電流化を図ることができる。
特に、ｉ−ＩｎＰパッシベーション膜３０の膜厚は、３０ｎｍ以上、５０００ｎｍ以下にするのが好ましい。
【００８８】
なお、その他の構成は、上述の第１実施形態のものと同じであるため、ここでは説明を省略する。
次に、本実施形態にかかる半導体受光装置の製造方法について説明する。
まず、上述の第１実施形態のものと同様の方法によって、バッファ層２、光吸収層３、グレーディッド層１６、電界降下層４、アバランシェ増倍層５、ｐ型半導体層６を含むメサ構造体７を形成する［図１１（Ａ）参照］。
【００８９】
次に、メサエッチングで用いた絶縁体マスク１５をつけたままの状態で、メサ構造体７の側面及びバッファ層２の表面を覆うようにｉ−ＩｎＰパッシベーション膜３０（真性半導体保護膜，半導体パッシベーション膜）を選択成長させて形成する［図１１（Ａ）参照］。
次いで、表面全体を覆うように、ＳｉＮパッシベーション膜（絶縁性保護膜，絶縁体パッシベーション膜）３１を形成する［図１１（Ｂ）参照］。
【００９０】
その後、メサ構造体７の上面以外の部分に形成されているＳｉＮパッシベーション膜３１を除去する（図１３参照）。
そして、例えばエッチングにより、パッシベーション膜３１及びｉ−ＩｎＰパッシベーション膜３０にコンタクトホールを形成し、ｐ型半導体層６上にｐ側電極９を形成し、バッファ層２上にｎ側電極１２も形成する。次いで、ｐ側電極９上にはバンプ１０を形成する（図１３参照）。
【００９１】
なお、その他、製造方法の詳細は、上述の第１実施形態のものと同じであるため、ここでは説明を省略する。
したがって、本実施形態にかかる半導体受光装置及びその製造方法によれば、メサ構造を有する半導体受光装置において、エッジブレークダウンが発生しないようにすることができる。これにより、受光部８で十分な増倍率が得られるようになり、十分な受光感度を確保できるようになる。この結果、素子としての信頼性が向上することになる。また、エッジブレークダウンによる過剰ノイズの発生も防止することができる。
【００９２】
なお、本実施形態では、上述の第１実施形態のものに適用した場合を例に説明しているが、これに限られるものではなく、例えば、上述の第１実施形態の変形例、第２実施形態及びその変形例、第３実施形態の変形例のものに適用することもできる。
［第５実施形態］
次に、本発明の第５実施形態にかかる半導体受光装置及びその製造方法について、図１４を参照しながら説明する。
【００９３】
本実施形態にかかる半導体受光装置は、上述の第１実施形態のものに対し、基板の裏面側にレンズ加工が施されている点が異なる。
本半導体受光装置は、図１４に示すように、半導体基板１の裏面側にレンズ３２が備えられており、基板１の裏面側から入射される光をレンズ３２で集光できるようになっている。このため、接合径（受光部）を小さくでき、高効率化と高速化とを同時に実現できるようになる。なお、図１４では、図１と同じものには同一の符号を付している。
【００９４】
なお、その他の構成や製造方法は、上述の第１実施形態のものと同じであるため、ここでは説明を省略する。
したがって、本実施形態にかかる半導体受光装置及びその製造方法によれば、メサ構造を有する半導体受光装置において、エッジブレークダウンが発生しないようにすることができる。これにより、受光部で十分な増倍率が得られるようになり、十分な受光感度を確保できるようになる。この結果、素子としての信頼性が向上することになる。また、エッジブレークダウンによる過剰ノイズの発生も防止することができる。
【００９５】
なお、本実施形態では、上述の第１実施形態のものに適用した場合を例に説明しているが、これに限られるものではなく、例えば、上述の第１実施形態の変形例（例えば垂直メサ構造や逆メサ構造など）や第２実施形態及びその変形例のものに適用することもできる。
また、本実施形態では、上述のように構成しているが、フリップチップ実装型のアバランシェフォトダイオードの構成は、これに限られるものではない。例えば、図１５に示すように、メサ構造体７の周囲に、バッファ層２が露出するように溝５０を形成し、溝５０の底面を構成するバッファ層２からｐ+−ＩｎＰ層６の表面まで、溝５０の壁面に沿ってｎ側コンタクト金属電極５１（例えばＡｕＧｅ）を形成し、このｎ側コンタクト金属電極５１上に、バリアメタル層５２（例えばＴｉ／Ｐｔ）及びバンプ５３を形成するようにしても良い。また、図１５に示すように、メサ構造体７を構成するｐ+−ＩｎＰ層６上には、ｐ側コンタクト金属電極５４（例えばＡｕＧｅ）を形成し、このｐ側コンタクト金属電極５４上に、バリアメタル層５５（例えばＴｉ／Ｐｔ）及びバンプ５６を形成するようにしても良い。
［第６実施形態］
次に、本発明の第６実施形態にかかる半導体受光装置及びその製造方法について、図１６を参照しながら説明する。
【００９６】
本実施形態にかかる半導体受光装置は、上述の第１実施形態のものが裏面入射型構造であるのに対し、表面入射型構造である点で異なる。
本半導体受光装置は、図１６に示すように、半絶縁性ＩｎＰ基板（ＳＩ−ＩｎＰ基板，半導体基板）１Ａ上に、ｎ+−ＩｎＰバッファ層２（ｎ型半導体層；第１導電型の第１半導体層）を介してメサ構造体７が形成された構造になっている。そして、メサ構造体７上に設けられるｐ側電極９の内側の受光部に対応する位置に無反射膜（ＡＲ膜）１４が形成されている。また、ｐ側電極９には、エアブリッジ構造を有する電極配線（電極パッドを含む）３３が接続されている。なお、図１６では、図１と同じものには同一の符号を付している。
【００９７】
このように構成される表面入射型ＡＰＤでは、無反射膜１４を介して表面側からメサ構造体７の受光部に光が入射されることになる。
このような表面入射型構造のものでは、量子効率は低下するものの、裏面加工が不要であるため、コストを低く抑えることができ、低価格な素子を提供できることになる。
なお、その他の構成や製造方法は、上述の第１実施形態のものと同じであるため、ここでは説明を省略する。
【００９８】
したがって、本実施形態にかかる半導体受光装置及びその製造方法によれば、メサ構造を有する半導体受光装置において、エッジブレークダウンが発生しないようにすることができる。これにより、受光部で十分な増倍率が得られるようになり、十分な受光感度を確保できるようになる。この結果、素子としての信頼性が向上することになる。また、エッジブレークダウンによる過剰ノイズの発生も防止することができる。
【００９９】
なお、本実施形態では、上述の第１実施形態のものに適用した場合を例に説明しているが、これに限られるものではなく、例えば、上述の第１実施形態の変形例（例えば垂直メサ構造や逆メサ構造など）や第２実施形態及びその変形例のものに適用することもできる。
［第７実施形態］
次に、本発明の第７実施形態にかかる半導体受光装置及びその製造方法について、図１７（Ａ），（Ｂ）を参照しながら説明する。なお、図１７（Ａ）は断面図であり、図１７（Ｂ）は平面図である。
【０１００】
本実施形態にかかる半導体受光装置は、上述の第１実施形態のものが裏面入射型構造であるのに対し、光導波路を有する裏面入射型構造である点で異なる。
本半導体受光装置は、図１７（Ａ），（Ｂ）に示すように、半絶縁性ＩｎＰ基板（ＳＩ−ＩｎＰ基板，半導体基板）１Ａ上に、ｎ+−ＩｎＰバッファ層（ｎ型半導体層；第１導電型の第１半導体層）２を介してメサ構造体７が形成された構造になっている。なお、図１７（Ａ），（Ｂ）では、図１と同じものには同一の符号を付している。
【０１０１】
特に、本実施形態では、図１７（Ａ），（Ｂ）に示すように、ＳＩ−ＩｎＰ基板１Ａ上には、上述のメサ構造体７（受光素子）のほかに光導波路３４も形成されており、この光導波路３４の端面がｎ+−ＩｎＰバッファ層２の側面に接合されている。なお、ｎ+−ＩｎＰバッファ層２も光導波路として機能するため、ｎ+−ＩｎＰバッファ層２も光導波路３４の一部を構成する。このため、光導波路３４の上方にメサ構造体７が設けられていることになる。ここでは、受光素子としてのメサ構造体７と、光導波路３４とがモノリシックに集積化した構造になっている。
【０１０２】
ここでは、光導波路３４によって導かれた光が、エバネッセントカップリングによって、ＡＰＤ動作部としてのメサ構造体７の受光部に光結合するようになっている。例えば、図１７に示すように、光導波路３４の一部を構成するｎ+−ＩｎＰバッファ層２と光吸収層３との間に、光吸収層３側から順に、ｎ−ＩｎＰ層３８、位相調整層３９を設け、これらのｎ−ＩｎＰ層及び位相調整層の屈折率を調整することで、光導波路３４から漏れ出した光が光吸収層３に効率良く光結合するような構造を実現できる。
【０１０３】
また、基板１Ａ及び光導波路３４の端面（ここが光入射面になる）には無反射膜（ＡＲ膜）１４が形成されている。また、ｎ側電極１２及びｐ側電極９には、図１７（Ｂ）に示すように、電極配線３３が接続されている。このうち、ｐ側電極９に接続される電極配線３３は、図１７（Ａ）に示すように、エアブリッジ構造になっている。
このように構成される光導波路を有する裏面入射型ＡＰＤでは、光導波路３４の端面から入射した光は、光導波路３４によってメサ構造体７の下方まで導かれ、エバネッセントカップリングによってメサ構造体７の受光部に入射されることになる。
【０１０４】
このような光導波路を有する裏面入射型構造のものでは、光結合が緩やかなため、局所的な発熱や劣化が起きにくいという利点がある。また、高強度の光が入射される場合であっても、高速応答特性を維持することができるという利点もある。つまり、光導波路３４に入射される光の強度が大きい場合であっても、光導波路３４によって導かれた光は、エバネッセントカップリングによって光吸収層３に結合するため、光吸収層３に局所的に強い光が入射することがなく、光吸収層３の全体で光電変換が起こるため、高い応答速度を維持することができるという利点もある。
【０１０５】
なお、その他の構成や製造方法は、上述の第１実施形態のものと同じであるため、ここでは説明を省略する。
したがって、本実施形態にかかる半導体受光装置及びその製造方法によれば、メサ構造を有する半導体受光装置において、エッジブレークダウンが発生しないようにすることができる。これにより、受光部で十分な増倍率が得られるようになり、十分な受光感度を確保できるようになる。この結果、素子としての信頼性が向上することになる。また、エッジブレークダウンによる過剰ノイズの発生も防止することができる。
【０１０６】
なお、本実施形態では、上述の第１実施形態のものに適用した場合を例に説明しているが、これに限られるものではなく、例えば、上述の第１実施形態の変形例（例えば垂直メサ構造や逆メサ構造など）や第２実施形態及びその変形例のものに適用することもできる。
［第８実施形態］
次に、本発明の第８実施形態にかかる半導体受光装置及びその製造方法について、図１８（Ａ）〜（Ｃ）を参照しながら説明する。
【０１０７】
なお、図１８（Ａ）は断面図であり、図１８（Ｂ），（Ｃ）は受光素子としてのメサ構造体部分を拡大した拡大図である。
本実施形態にかかる半導体受光装置は、上述の第１実施形態のものが裏面入射型構造であるのに対し、側面入射型構造である点で異なる。
本半導体受光装置は、図１８（Ａ），（Ｂ）に示すように、半絶縁性ＩｎＰ基板（ＳＩ−ＩｎＰ基板，半導体基板）１Ａ上に、ｎ+−ＩｎＰバッファ層（ｎ型半導体層；第１導電型の第１半導体層）２を介してメサ構造体７が形成された構造になっている。なお、図１８（Ａ），（Ｂ）では、図１と同じものには同一の符号を付している。
【０１０８】
特に、本実施形態では、図１８（Ａ），（Ｂ）に示すように、ＳＩ−ＩｎＰ基板１Ａ上には、上述のメサ構造体７（受光素子）のほかに光導波路３４Ａも形成されている。つまり、受光素子としてのメサ構造体７と、光導波路３４Ａとがモノリシックに集積化した構造になっている。
ここで、光導波路３４Ａは、ＳＩ−ＩｎＰ基板１Ａ上に形成されたｎ+−ＩｎＰ下側クラッド層（ｎ型半導体層；第１導電型の第１半導体層）３５と、基板端面からメサ構造体７の光吸収層３に向けて厚さが増大するテーパ状のＩｎＧａＡｓＰコア層３６と、コア層３６を埋め込むように形成されたｉ（undope）−ＩｎＰ上側クラッド層３７とから構成される。
【０１０９】
ここでは、ｎ+−ＩｎＰ下側クラッド層３５、及び、ｎ+−ＩｎＰバッファ層２として機能する１つのｎ+−ＩｎＰ層をＳＩ−ＩｎＰ基板１Ａ上に形成している。なお、上側クラッド層３７の表面にはパッシベーション膜１３が形成されている。また、ｐ側電極９は、リング状ではなく、受光部を覆うように平面状に形成されている。さらに、ｐ側電極９には、図１８（Ａ），（Ｂ）に示すように、電極配線３３が接続されている。このうち、ｐ側電極９に接続される電極配線３３は、図１８（Ａ）に示すように、エアブリッジ構造になっている。なお、これに関しては例えば特開２００４−５４１３５号公報に記載されたものを適用することができる。
【０１１０】
このように構成される側面入射型ＡＰＤでは、光導波路３４Ａの端面から入射した光は、光導波路３４Ａによってメサ構造体７を構成する光吸収層３の側面へ導かれ、受光部に入射されることになる。
なお、その他の構成や製造方法は、上述の第１実施形態のものと同じであるため、ここでは説明を省略する。
【０１１１】
したがって、本実施形態にかかる半導体受光装置及びその製造方法によれば、メサ構造を有する半導体受光装置において、エッジブレークダウンが発生しないようにすることができる。これにより、受光部で十分な増倍率が得られるようになり、十分な受光感度を確保できるようになる。この結果、素子としての信頼性が向上することになる。また、エッジブレークダウンによる過剰ノイズの発生も防止することができる。
【０１１２】
ところで、本実施形態では、上述の第１実施形態のものと同様に、図１８（Ｂ）に示すように、アバランシェ増倍層５は、メサ構造体７の側面近傍部７Ａにおける厚さがメサ構造体７の中央部７Ｂ（受光部）における厚さよりも薄くなっており、また、光導波路３４Ａがメサ構造体７の側面に接するように構成されているが、これに限られるものではない。
【０１１３】
例えば、図１８（Ｃ）に示すように、メサ構造体７を、光導波路３４Ａとの接合界面近傍に光吸収層３及び電界降下層４の一部を有しない切欠部を有するものとして構成し、光導波路３４Ａのコア層３６の端部がこの切欠部に入り込むように構成しても良い。この場合、メサ構造体７は、光導波路３４Ａとの接合界面近傍では、光導波路３４Ａのコア層３６上に、電界降下層４の一部、アバランシェ増倍層５、ｐ型半導体層６を積層させた構造になっている。これにより、光導波路３４Ａとの接合界面近傍でブレークダウンが起きないようにすることができる。なお、これに関しては例えば特開２００４−２０７６７５号公報に記載されたものを適用することができる。
【０１１４】
この場合、メサ構造体７は、図１８（Ｃ）に示すように、光導波路３４Ａが接続される側では、アバランシェ増倍層５の厚さを、メサ構造体７の側面近傍部７Ａと中央部７Ｂ（受光部）とで同じにし、光導波路３４Ａが接続されない側では、メサ構造体７の側面近傍部７Ａにおける厚さを中央部７Ｂ（受光部）における厚さよりも薄くなるように構成すれば良い。なお、Ｚｎ拡散処理は、光導波路３４Ａ及びメサ構造体７を含むリッジ導波路を形成（エッチング）する前に行なうようにする。
【０１１５】
なお、本実施形態では、上述の第１実施形態のものに適用した場合を例に説明しているが、これに限られるものではなく、例えば、上述の第１実施形態の変形例（例えば垂直メサ構造や逆メサ構造など）や第２実施形態及びその変形例のものに適用することもできる。
［第９実施形態］
次に、本発明の第９実施形態にかかる半導体受光装置及びその製造方法について、図１９〜図２１を参照しながら説明する。
【０１１６】
本実施形態にかかる半導体受光装置は、上述の第１実施形態のものに対し、アバランシェ増倍層及び電界降下層の構成が異なる。
つまり、本実施形態では、図１９に示すように、アバランシェ増倍層５の厚さは、メサ構造体７の側面近傍部７Ａと中央部７Ｂとで同じである点（つまり、メサ構造体７の側面近傍部７Ａにおいて、ｐ型半導体層６に含まれる不純物材料がアバランシェ増倍層５中に拡散されていない点）、及び、電界降下層４が、メサ構造体７の側面近傍部７Ａにキャリア濃度が他の部分よりも低い部分を有する点で異なる。なお、図１９では、メサ構造体７の要部のみを示しており、図１と同じものには同一の符号を付している。
【０１１７】
ここで、電界降下層４は、ｎ+−ＩｎＰ電界降下層（Ｓｉドープ；濃度１×１０18ｃｍ-3；厚さ０．０５μｍ；ｎ型半導体層）であり、メサ構造体７の側面近傍部７Ａの一部の領域に、ｐ型不純物材料（ここではＺｎ；例えばＣｄでも良い）がドーピングされている。この結果、電界降下層４は、メサ構造体７の側面近傍部７Ａでキャリア濃度が他の部分よりも低くなっている。
【０１１８】
つまり、ｎ+−ＩｎＰ電界降下層４は、メサ構造体７の側面近傍部７Ａと中央部７Ｂとで、ｎ型不純物材料（ここではＳｉ）の濃度は同じであるが、ｐ型不純物材料（ここではＺｎ；例えばＣｄでも良い）の濃度は、メサ構造体７の中央部７Ｂよりも側面近傍部７Ａの方が高くなっている。なお、ｐ型不純物材料の濃度はｎ型不純物材料の濃度よりも低いため、ｐ型不純物材料がドーピングされた領域の導電型はｎ型のままである。
【０１１９】
このように、メサ構造体７の側面近傍部７Ａにおける電界降下層４のキャリア濃度を低減することで、アバランシェ増倍層５のメサ構造体７の側面近傍部７Ａにかかる電界強度を中央部７Ｂ（受光部）よりも低くすることができる。この結果、メサ構造体７の側面近傍部７Ａにおけるブレークダウン電圧が高くなるため、エッジブレークダウンが起きないようにすることができる。
【０１２０】
ここでは、ｎ型半導体層としての電界降下層４にｐ型不純物材料をドーピングすることで、光吸収層３の電界強度が上がり過ぎないようにして、トンネル効果が起きないようにしながら、アバランシェ増倍層５にかかる電界強度を下げ、十分な増倍特性が得られるようにしている。
なお、その他の構成は、上述の第１実施形態のものと同じであるため、ここでは説明を省略する。
【０１２１】
次に、本実施形態にかかる半導体受光装置の製造方法について、図２０（Ａ）〜（Ｄ）を参照しながら説明する。なお、図２０（Ａ）〜（Ｄ）ではメサ構造体を中心に要部のみを示している。
まず、図２０（Ａ）に示すように、ｎ+−ＩｎＰ基板１（Ｓｉドープ；濃度１×１０18ｃｍ-3；ｎ型半導体基板；第１導電型の第１半導体層）上に、少なくとも、ｎ+−ＩｎＰバッファ層２（Ｓｉドープ；濃度１×１０18ｃｍ-3；ｎ型半導体層；第１導電型の第１半導体層）、ｎ-−ＩｎＧａＡｓ光吸収層３（アンドープ；厚さ１μｍ）、ｎ-−ＩｎＧａＡｓＰグレーディッド層１６、ｎ+−ＩｎＰ電界降下層４（Ｓｉドープ；濃度１×１０18ｃｍ-3；厚さ０．０５μｍ；ｎ型半導体層）を、順に結晶成長させて形成する。
【０１２２】
次に、図２０（Ａ）に示すように、ｎ+−ＩｎＰ電界降下層４上に、ｐ型不純物材料（第２導電型不純物材料；ここではＺｎ；例えばＣｄでも良い）を拡散させるために用いられる拡散マスク１９（絶縁体マスク，耐熱性マスク）を、少なくとも受光部を含む領域（入射光を十分に受けることができる程度の領域）を覆うように形成する。
次いで、図２０（Ｂ）に示すように、拡散マスク１９を用いて、ｐ型不純物材料（ここではＺｎ）を含む雰囲気（Ｚｎ雰囲気）中で熱処理(アニール)を行なって、ｎ+−ＩｎＰ電界降下層４の一部の領域（メサ構造体７を形成した場合にその側面近傍部７Ａとなる領域）４Ａにｐ型不純物材料（ここではＺｎ）を拡散させる。
【０１２３】
ここで、Ｚｎ雰囲気とは、有機Ｚｎ［ジエチルＺｎ（ＤＥＺｎ）又はジメチルＺｎ（ＤＭＺｎ］の供給雰囲気である。
その後、図２０（Ｃ）に示すように、拡散マスク１９（又は注入マスク）を除去した後、図２０（Ｄ）に示すように、少なくとも、ｎ-−ＩｎＰアバランシェ増倍層５（アンドープ；厚さ０．１μｍ）、ｐ+−ＩｎＰ層６（Ｚｎドープ；厚さ１μｍ；濃度１×１０18ｃｍ-3；ｐ型半導体層；第２導電型の第２半導体層）を、順に結晶成長させて積層構造を形成する。
【０１２４】
次に、上述の第１実施形態と同様に［図５（Ｂ），（Ｃ）参照］、メサエッチングマスク（メサ加工用マスク）を形成し、これを用いて例えばメサエッチング（メサ加工）を行なう。これにより、少なくとも、ｎ型半導体層２、光吸収層３、グレーディッド層１６、電界降下層４、アバランシェ増倍層５、ｐ型半導体層６を含むメサ構造体７が形成される。ここでは、メサ加工用マスクを用いて電界降下層４のｐ型不純物材料（第２導電型不純物材料；ここではＺｎ）がドーピングされた領域４Ａがメサ構造体７の側面近傍部７Ａにくるようにメサ加工を行なって、メサ構造体７を形成する。
【０１２５】
そして、メサエッチングマスクを除去した後、表面を覆うように全面にパッシベーション膜１３（その一部は反射膜１１となる）を形成する。そして、例えばエッチングにより、パッシベーション膜１３にコンタクトホールを形成し、ｐ型半導体層６上にｐ側電極９を形成する。なお、図示しないがｎ側電極１２も形成する。次いで、ｐ側電極９上にはバンプ１０を形成する（図１９参照）。
【０１２６】
なお、その他、製造方法の詳細は、上述の第１実施形態のものと同じであるため、ここでは説明を省略する。
なお、ここでは、電界降下層４の一部の領域４Ａに熱拡散によってｐ型不純物材料（ここではＺｎ）をドーピングするようにしているが、これに限られるものではない。
例えば、イオン注入によってｐ型不純物材料（ここではＺｎ）をドーピングするようにしても良い。この場合、まず、イオン注入の際に電界降下層４がダメージを受けるのを防止するために、図２１（Ａ）に示すように、電界降下層４上に、例えばＩｎＧａＡｓやＩｎＧａＡｓＰなどの半導体層（ダミー層）２５を形成した上で、少なくとも受光部を含む領域（入射光を十分に受けることができる程度の領域）を覆うように注入マスク２６（例えば、絶縁体マスクやレジストなどの有機材料からなるマスク）を形成する。次いで、図２１（Ｂ）に示すように、注入マスク２６を用いて不純物材料（例えばＢｅ）をイオン注入し、注入マスクを除去した後、熱処理（アニール）を行なうようにする。
【０１２７】
したがって、本実施形態にかかる半導体受光装置及びその製造方法によれば、メサ構造を有する半導体受光装置において、エッジブレークダウンが発生しないようにすることができる。これにより、受光部で十分な増倍率が得られるようになり、十分な受光感度を確保できるようになる。この結果、素子としての信頼性が向上することになる。また、エッジブレークダウンによる過剰ノイズの発生も防止することができる。
【０１２８】
なお、本実施形態は、上述の第１〜８実施形態及びその変形例のものと組み合わせても良い。つまり、上述の第１〜８実施形態のように、メサ構造体７の側面近傍部７Ａにおいて、ｐ型半導体層６に含まれる不純物材料をアバランシェ増倍層５に拡散させるようにしても良い。
［第１０実施形態］
次に、本発明の第１０実施形態にかかる半導体受光装置及びその製造方法について、図２２（Ａ）〜（Ｆ）を参照しながら説明する。
【０１２９】
本実施形態にかかる半導体受光装置は、上述の第１実施形態のものに対し、ｐ型コンタクト層が設けられている点が異なる。
つまり、本実施形態では、ｐ+−ＩｎＰ層６上にｐ型半導体コンタクト層４０が設けられており、このｐ型半導体コンタクト層４０上にｐ側電極４１が形成されている［図２２（Ｆ）参照］。なお、図２２（Ａ）〜（Ｆ）では、メサ構造体（垂直メサ構造）の中心に要部のみを示している。
【０１３０】
次に、本実施形態にかかる半導体受光装置の製造方法について、図２２（Ａ）〜（Ｆ）を参照しながら説明する。
まず、図２２（Ａ）に示すように、ｎ+−ＩｎＰ基板１（Ｓｉドープ；濃度１×１０18ｃｍ-3；ｎ型半導体基板；第１導電型の第１半導体層）上に、少なくとも、ｎ+−ＩｎＰバッファ層２（Ｓｉドープ；濃度１×１０18ｃｍ-3；ｎ型半導体層；第１導電型の第１半導体層）、ｉ−ＩｎＧａＡｓ光吸収層３（アンドープ；厚さ１μｍ）、ｉ−ＩｎＧａＡｓＰグレーディッド層１６と、ｎ+−ＩｎＰ電界降下層４（Ｓｉドープ；濃度１×１０18ｃｍ-3；厚さ０．０５μｍ；ｎ型半導体層）、ｉ−ＩｎＰアバランシェ増倍層５（アンドープ；厚さ０．１μｍ）、ｐ+−ＩｎＰ層６（Ｚｎドープ；厚さ１μｍ；濃度１×１０18ｃｍ-3；ｐ型半導体層；第２導電型の第２半導体層）、ｐ型半導体コンタクト層（例えばＩｎＧａＡｓ層，ＩｎＧａＡｓＰ層）４０からなる半導体積層体を結晶成長させて形成する。
【０１３１】
ここでは、ｐ型半導体コンタクト層４０は、ｐ+−ＩｎＰ層６上の全面に結晶成長させた後、例えばエッチングによって、受光部として、入射光を十分に受光できる程度の大きさが確保されるように、例えばリング状（四角形状でも良い）に形成される。
次に、図２２（Ａ）に示すように、ｐ型半導体層６上に、マスク窓４２Ａを有するアニールマスク４２［絶縁体マスク；例えばＳｉＮ，ＳｉＯ2（酸化膜）からなるマスク］を形成する。
【０１３２】
ここでは、図２２（Ａ）に示すように、ｐ型半導体コンタクト層４０の一部がマスク窓４２Ａ内に突出するように、アニールマスク４２を形成する。また、アニールマスク４２は、受光部に対応する領域だけでなく、半導体積層体の端面近傍にも形成する。
そして、図２２（Ｂ）に示すように、アニールマスク４２を用いて、ｐ型半導体層６に含まれる不純物材料（ここではＺｎ；例えばＣｄでも良い）を含む雰囲気（Ｚｎ雰囲気）中で熱処理(アニール)を行なう。これにより、アバランシェ増倍層５の一部の領域にｐ型不純物材料が拡散（ここではＺｎ拡散）することになる。
【０１３３】
ここで、上述のように、ｐ型半導体コンタクト層４０及びアニールマスク４２を形成してアニールを行なっているのは、以下の理由による。
例えば、小径（例えば直径５０μｍ以下）のメサ構造体７を形成する場合に、マスク窓４２Ａの大きさを小さくし過ぎると、ｐ型不純物材料の拡散領域が狭くなり過ぎてしまい、後述するメサエッチングの際に十分なマージンを確保することができない。
【０１３４】
一方、マスク窓４２Ａの大きさを大きくしてしまうと、ｐ型不純物材料がアバランシェ増倍層５の受光部側に必要以上に拡散してしまい、受光部の大きさを十分に確保することができない。
そこで、マスク窓４２Ａの大きさを、後述するメサエッチングの際に十分なマージンが確保できる程度に大きくする一方、ｉ−ＩｎＰからなるアバランシェ増倍層５上の受光部に対応する領域を囲むように、例えばＩｎＧａＡｓ又はＩｎＧａＡｓＰからなるコンタクト層４０を設け、このコンタクト層４０をマスク窓４２Ａ内に突出させるようにしている。
【０１３５】
この場合、ｐ型不純物材料（ここではＺｎ）の拡散レートは、アバランシェ増倍層５よりもコンタクト層４０の方が遅いため、図２２（Ｂ）に示すように、ｐ型不純物材料の拡散領域（ここではＺｎ拡散領域）が、後述するメサエッチングの際に十分なマージンが確保できる程度に大きくなるようにしながら、受光部側に必要以上に拡がらないようにすることができ、受光部の大きさを十分に確保できるようになる。
【０１３６】
次に、アニールマスク４２を除去した後、図２２（Ｃ）に示すように、メサエッチングマスク（メサ加工用マスク）４３を形成する。
そして、メサエッチングマスク４３を用いて、図２２（Ｄ）に示すように、例えばウェットエッチングやドライエッチングなどによって、少なくともｎ+−ＩｎＰバッファ層２に達するまで、メサエッチング（メサ加工）を行なう。これにより、バッファ層２、光吸収層３、グレーディッド層１６、電界降下層４、アバランシェ増倍層５、ｐ型半導体層６を含むメサ構造体７が形成される。ここでは、メサエッチングマスク４３を用いてアバランシェ増倍層５の不純物材料が拡散された領域がメサ構造体７の側面近傍部にくるようにメサ加工を行なって、メサ構造体を形成する。
【０１３７】
その後、メサエッチングマスク４３を除去した後、図２２（Ｅ）に示すように、表面を覆うように全面にパッシベーション膜１３（その一部は反射膜１１となる）を形成する。そして、例えばエッチングにより、パッシベーション膜１３にコンタクトホールを形成し、ｐ型半導体コンタクト層４０上にｐ側電極４１を形成する。
なお、その他、製造方法の詳細は、上述の第１実施形態のものと同じであるため、ここでは説明を省略する。
【０１３８】
したがって、本実施形態にかかる半導体受光装置及びその製造方法によれば、メサ構造を有する半導体受光装置において、エッジブレークダウンが発生しないようにすることができる。これにより、受光部で十分な増倍率が得られるようになり、十分な受光感度を確保できるようになる。この結果、素子としての信頼性が向上することになる。また、エッジブレークダウンによる過剰ノイズの発生も防止することができる。
【０１３９】
なお、本実施形態は、上述の第１〜１０実施形態及びその変形例のものと組み合わせても良い。
［その他］
なお、本発明は、上述した各実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形することができる。例えば、上述の各実施形態の半導体受光装置を構成する材料，組成，濃度等は、上記の実施形態に記載した材料，組成，濃度等に限定されるものではない。
【０１４０】
（付記１）
半導体基板上に形成された第１導電型の第１半導体層上に形成され、光を吸収する光吸収層と、電界強度を降下させる電界降下層と、アバランシェ増倍を生じさせるアバランシェ増倍層と、第２導電型の第２半導体層とを含むメサ構造体を備え、
前記アバランシェ増倍層は、前記メサ構造体の側面近傍部の厚さが前記メサ構造体の中央部の厚さよりも薄くなっていることを特徴とする、半導体受光装置。
【０１４１】
（付記２）
前記第２半導体層は、前記メサ構造体の側面近傍部であって前記アバランシェ増倍層に接する部分の不純物濃度が、前記メサ構造体の中央部の不純物濃度と同じであることを特徴とする、付記１記載の半導体受光装置。
（付記３）
前記第２半導体層は、前記メサ構造体の側面近傍部であって前記アバランシェ増倍層に接する部分の不純物濃度が、前記メサ構造体の中央部の不純物濃度よりも低いことを特徴とする、付記１記載の半導体受光装置。
【０１４２】
（付記４）
前記メサ構造体は、その側面が中央部側に傾いている順メサ構造であることを特徴とする、付記１〜３のいずれか１項に記載の半導体受光装置。
（付記５）
前記メサ構造体の側面を覆うパッシベーション膜を備え、
前記メサ構造体は、その側面が垂直になっている垂直メサ構造、又は、その側面が外側に傾いている逆メサ構造であることを特徴とする、付記１〜３のいずれか１項に記載の半導体受光装置。
【０１４３】
（付記６）
前記メサ構造体の側面を覆うパッシベーション膜を備えることを特徴とする、付記１〜４のいずれか１項に記載の半導体受光装置。
（付記７）
前記パッシベーション膜として、半導体パッシベーション膜と、絶縁体パッシベーション膜とを備えることを特徴とする、付記５又は６記載の半導体受光装置。
【０１４４】
（付記８）
前記パッシベーション膜として、半導体パッシベーション膜を備えることを特徴とする、付記５又は６記載の半導体受光装置。
（付記９）
前記半導体パッシベーション膜が、前記第２導電型の第２半導体層に含まれる不純物材料が拡散した領域を有することを特徴とする、付記７又は８記載の半導体受光装置。
【０１４５】
（付記１０）
前記第２半導体層上に反射膜を備えることを特徴とする、付記１〜９のいずれか１項に記載の半導体受光装置。
（付記１１）
前記パッシベーション膜とは異なる膜として前記第２半導体層上に形成される反射膜を備えることを特徴とする、付記５〜１０のいずれか１項に記載の半導体受光装置。
【０１４６】
（付記１２）
前記反射膜を覆うように前記第２半導体層上に形成される金属膜を備えることを特徴とする、付記１０記載の半導体受光装置。
（付記１３）
前記半導体基板が、裏面側にレンズを備えることを特徴とする、付記１〜１２のいずれか１項に記載の半導体受光装置。
【０１４７】
（付記１４）
前記第２半導体層上に無反射膜を備えることを特徴とする、付記１〜９のいずれか１項に記載の半導体受光装置。
（付記１５）
前記半導体基板上に光導波路を備え、
前記光導波路上に前記メサ構造体が形成されていることを特徴とする、付記１〜１２のいずれか１項に記載の半導体受光装置。
【０１４８】
（付記１６）
前記半導体基板上に光導波路を備え、
前記光導波路が、前記メサ構造体の側面に接続されていることを特徴とする、付記１〜１２のいずれか１項に記載の半導体受光装置。
（付記１７）
前記光導波路が、前記光吸収層に向けて厚さが増大するテーパ状のコア層と、前記コア層を埋め込むクラッド層とを備えることを特徴とする、付記１６記載の半導体受光装置。
【０１４９】
（付記１８）
前記光導波路と前記メサ構造体との接合界面近傍において、前記メサ構造体を構成する電界降下層の一部、アバランシェ増倍層及び第２半導体層が、前記光導波路を構成するコア層上に形成されていることを特徴とする、付記１７記載の半導体受光装置。
（付記１９）
半導体基板上に形成された第１導電型の第１半導体層上に形成され、光を吸収する光吸収層と、電界強度を降下させる電界降下層と、アバランシェ増倍を生じさせるアバランシェ増倍層と、第２導電型の第２半導体層とを含むメサ構造体を備え、
前記電界降下層は、前記メサ構造体の側面近傍部にキャリア濃度が他の部分よりも低い部分を有することを特徴とする、半導体受光装置。
【０１５０】
（付記２０）
半導体基板上に形成された第１導電型の第１半導体層上に形成され、光を吸収する光吸収層と、電界強度を降下させる電界降下層と、アバランシェ増倍を生じさせるアバランシェ増倍層と、第２導電型の第２半導体層とを含むメサ構造体を備え、
前記第２半導体層は、前記メサ構造体の側面近傍部であって前記アバランシェ増倍層に接する部分の不純物濃度が、前記メサ構造体の中央部の不純物濃度よりも低いことを特徴とする、半導体受光装置。
【０１５１】
（付記２１）
半導体基板上に、少なくとも第１導電型の第１半導体層、光吸収層、電界降下層、アバランシェ増倍層を形成し、
前記アバランシェ増倍層の一部の領域に第２導電型不純物材料をドーピングし、
前記アバランシェ増倍層の前記第２導電型不純物材料がドーピングされた領域がメサ構造体の側面近傍部にくるようにメサ加工を行なって、メサ構造体を形成することを特徴とする、半導体受光装置の製造方法。
【０１５２】
（付記２２）
前記アバランシェ増倍層を形成した後、前記アバランシェ増倍層の一部の領域に前記第２導電型不純物材料をドーピングし、
前記第２導電型不純物材料をドーピングした後、前記アバランシェ増倍層上に、少なくとも第２導電型の第２半導体層を形成することを特徴とする、付記２１記載の半導体受光装置の製造方法。
【０１５３】
（付記２３）
前記アバランシェ増倍層を形成した後、前記第２導電型不純物材料を含む第２導電型の第２半導体層を形成し、
前記第２半導体層に含まれる前記第２導電型不純物材料を前記アバランシェ増倍層の一部の領域に拡散させることを特徴とする、付記２１記載の半導体受光装置の製造方法。
【０１５４】
（付記２４）
アニールマスクを用いて前記第２導電型不純物材料を含む雰囲気中でアニールを行なって、前記第２半導体層に含まれる第２導電型不純物材料を前記アバランシェ増倍層の一部の領域に拡散させることを特徴とする、付記２３記載の半導体受光装置の製造方法。
（付記２５）
前記アニールマスクをメサ加工用マスクとして用いてメサ加工を行なうことを特徴とする、付記２４記載の半導体受光装置の製造方法。
【０１５５】
（付記２６）
前記アバランシェ増倍層を形成した後、前記第２導電型不純物材料を含む第２導電型の第２半導体層を形成し、
前記第２半導体層上に絶縁膜を形成し、
所望の幅を有するメサ構造体を形成するための金属膜、前記絶縁膜を覆うように前記第２半導体上に形成し、
前記金属膜をマスクとして用いてアニールを行なって、前記第２半導体層に含まれる第２導電型不純物材料を前記アバランシェ増倍層の一部の領域に拡散させ、
前記金属膜をマスクとして用いてメサ加工を行なって、前記絶縁膜及び前記金属膜を備えるメサ構造体を形成することを特徴とする、付記２３記載の半導体受光装置の製造方法。
【０１５６】
（付記２７）
前記アバランシェ増倍層を形成した後、前記第２導電型不純物材料を含む第２導電型の第２半導体層を形成し、
前記第２半導体層上の一部の領域に、アニールを行なった場合に前記第２導電型不純物材料を拡散させうる応力を生じる膜を形成し、
アニールを行なって、前記第２半導体層に含まれる第２導電型不純物材料を前記アバランシェ増倍層の一部の領域に応力拡散させることを特徴とする、付記２３記載の半導体受光装置の製造方法。
【０１５７】
（付記２８）
前記第２半導体層上の一部の領域に、アニールを行なった場合に前記第２導電型不純物材料を拡散させうる応力を生じない第１の膜を形成することを特徴とする、付記２７記載の半導体受光装置の製造方法。
（付記２９）
前記メサ構造体を形成した後、前記メサ構造体を覆うように絶縁体パッシベーション膜を形成することを特徴とする、付記２１〜２８のいずれか１項に記載の半導体受光装置の製造方法。
【０１５８】
（付記３０）
前記メサ構造体を形成した後、前記メサ構造体の側面を覆うように半導体パッシベーション膜を形成することを特徴とする、付記２１〜２８のいずれか１項に記載の半導体受光装置の製造方法。
（付記３１）
前記半導体パッシベーション膜を形成した後、少なくとも前記メサ構造体の上面を覆うように絶縁体パッシベーション膜を形成することを特徴とする、付記３０記載の半導体受光装置の製造方法。
【０１５９】
（付記３２）
前記絶縁体パッシベーション膜を形成した後、アニールを行なって、前記第２導電型の第２半導体層に含まれる第２導電型不純物材料を前記半導体パッシベーション膜に拡散させることを特徴とする、付記３１記載の半導体受光装置。
（付記３３）
半導体基板上に、少なくとも第１導電型の第１半導体層、光吸収層、電界降下層を形成し、
前記電界降下層の一部の領域に第２導電型不純物材料をドーピングし、
前記電界降下層上に、少なくともアバランシェ増倍層、第２導電型の第２半導体層を形成し、
前記電界降下層の第２導電型不純物材料がドーピングされた領域がメサ構造体の側面近傍部にくるようにメサ加工を行なって、メサ構造体を形成することを特徴とする、半導体受光装置の製造方法。
【図面の簡単な説明】
【０１６０】
【図１】本発明の第１実施形態にかかる半導体受光装置の構成を示す模式的断面図である。
【図２】メサ型アバランシェフォトダイオードの課題を説明するための模式図である。
【図３】本発明の第１実施形態にかかる半導体受光装置におけるアバランシェ増倍層の膜厚の設定について説明するための図である。
【図４】本発明の第１実施形態にかかる半導体受光装置におけるアバランシェ増倍層の膜厚の設定について説明するための図である。
【図５】（Ａ）〜（Ｃ）は本発明の第１実施形態にかかる半導体受光装置の製造方法を説明するための図である。
【図６】（Ａ），（Ｂ）は本発明の第１実施形態にかかる半導体受光装置の効果を説明するための図である。
【図７】（Ａ），（Ｂ）は本発明の第１実施形態にかかる半導体受光装置の製造方法の変形例を説明するための図である。
【図８】本発明の第２実施形態にかかる半導体受光装置の構成を示す模式的断面図である。
【図９】（Ａ）〜（Ｄ）は本発明の第２実施形態にかかる半導体受光装置の製造方法を説明するための図である。
【図１０】本発明の第３実施形態にかかる半導体受光装置の構成を示す模式的断面図である。
【図１１】（Ａ），（Ｂ）は本発明の第３実施形態にかかる半導体受光装置の製造方法を説明するための図である。
【図１２】（Ａ），（Ｂ）は本発明の第３実施形態にかかる半導体受光装置の製造方法の変形例を説明するための図である。
【図１３】本発明の第４実施形態にかかる半導体受光装置の構成を示す模式的断面図である。
【図１４】本発明の第５実施形態にかかる半導体受光装置の構成を示す模式的断面図である。
【図１５】本発明の第５実施形態にかかる半導体受光装置の変形例の構成を示す模式的断面図である。
【図１６】本発明の第６実施形態にかかる半導体受光装置の構成を示す模式的断面図である。
【図１７】（Ａ），（Ｂ）は本発明の第７実施形態にかかる半導体受光装置の構成を示す模式的断面図である。
【図１８】（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）は本発明の第８実施形態にかかる半導体受光装置の構成を示す模式的断面図である。
【図１９】本発明の第９実施形態にかかる半導体受光装置の構成を示す模式的断面図である。
【図２０】（Ａ）〜（Ｄ）は本発明の第９実施形態にかかる半導体受光装置の製造方法を説明するための図である。
【図２１】（Ａ），（Ｂ）は本発明の第９実施形態にかかる半導体受光装置の製造方法の変形例を説明するための図である。
【図２２】（Ａ）〜（Ｆ）は本発明の第１０実施形態にかかる半導体受光装置の製造方法を説明するための図である。
【図２３】従来のプレーナ型アバランシェフォトダイオードの構成を示す模式図である。
【図２４】（Ａ）は従来のプレーナ型アバランシェフォトダイオードにおける不純物濃度分布を示す図であり、（Ｂ）は従来のプレーナ型アバランシェフォトダイオードにおける電界強度分布を示す図である。
【図２５】（Ａ）〜（Ｄ）はメサ型アバランシェフォトダイオードの課題を説明するための図である。
【符号の説明】
【０１６１】
１  ｎ+−ＩｎＰ基板（ｎ型半導体基板；第１導電型の第１半導体層）
２  ｎ+−ＩｎＰバッファ層（ｎ型半導体層；第１導電型の第１半導体層）
３  ｉ−ＩｎＧａＡｓ光吸収層
４  ｎ+−ＩｎＰ電界降下層（ｎ型半導体層）
５  ｉ−ＩｎＰアバランシェ増倍層
６，６Ａ  ｐ+−ＩｎＰ層（ｐ型半導体層；第２導電型の第２半導体層）
７  メサ構造体
７Ａ  側面近傍部
７Ｂ  中央部
８  受光部
９  ｐ側電極
１０  バンプ
１１  反射膜（絶縁膜）
１２  ｎ側電極
１３  パッシベーション膜
１４  無反射膜
１５  絶縁体マスク
１６  グレーディッド層
１７  ＺｎＯx膜
１８  絶縁膜
１９  拡散マスク
２０  空乏層
２１  絶縁膜
２２  金属膜
２２Ａ，２２Ｂ  ｐ側電極
２５  半導体層（ダミー層）
２６  注入マスク
３０  ｉ−ＩｎＰパッシベーション膜（真性半導体保護膜，第１パッシベーション膜）
３１  ＳｉＮパッシベーション膜（絶縁性保護膜，第２パッシベーション膜）
３２  レンズ
３３  電極配線
３４，３４Ａ  光導波路
３５  下側クラッド層
３６  コア層
３７  上側クラッド層
３８  ｎ−ＩｎＰ層
３９  位相調整層
４０  コンタクト層
４１  ｐ側電極
５０  溝
５１  ｎ側コンタクト金属電極
５２，５５  バリアメタル層
５３，５６  バンプ
５４  ｐ側コンタクト金属電極
【図１】
2006339413.tif 000003
【図２】
2006339413.tif 000004
【図３】
2006339413.tif 000005
【図４】
2006339413.tif 000006
【図５】
2006339413.tif 000007
【図６】
2006339413.tif 000008
【図７】
2006339413.tif 000009
【図８】
2006339413.tif 000010
【図９】
2006339413.tif 000011
【図１０】
2006339413.tif 000012
【図１１】
2006339413.tif 000013
【図１２】
2006339413.tif 000014
【図１３】
2006339413.tif 000015
【図１４】
2006339413.tif 000016
【図１５】
2006339413.tif 000017
【図１６】
2006339413.tif 000018
【図１７】
2006339413.tif 000019
【図１８】
2006339413.tif 000020
【図１９】
2006339413.tif 000021
【図２０】
2006339413.tif 000022
【図２１】
2006339413.tif 000023
【図２２】
2006339413.tif 000024
【図２３】
2006339413.tif 000025
【図２４】
2006339413.tif 000026
【図２５】
2006339413.tif 000027