(57)【要約】      （修正有）【課題】従来のエピ構造に断面Ｖ型の分離溝を追加形成することで光学的クロストークを抑制可能な受光素子アレイを提供する。【解決手段】受光素子アレイ１は、第１導電型の半導体基板２と、この半導体基板２の表面側に形成した第１導電型の受光層４と、この受光層の表面側に形成した第１導電型の窓層５と、この窓層を貫通して受光層の表面側に突入する状態に形成され且つ１次元的または２次元的な配列として離隔状に形成された複数の第２導電型領域６と、これら複数の第２導電領域６の表面の少なくとも一部に夫々設けた複数の第１電極７と有し、複数の第２導電型領域６からなる複数のアレイが形成する複数のアレイ間領域に、少なくとも前記窓層５と受光層４を貫通する深さの表面側に開放された断面Ｖ型の第１分離溝１０を夫々設けている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１導電型の半導体基板と、この半導体基板の表面側に形成した第１導電型の受光層と、この受光層の表面側に形成した第１導電型の窓層と、この窓層を貫通して受光層の表面側に突入する状態に形成され且つ１次元的または２次元的な配列として離隔状に形成された複数の第２導電型領域と、これら複数の第２導電領域の表面の少なくとも一部に夫々設けた複数の第１電極とを有する受光素子アレイにおいて、
前記複数の第２導電型領域からなる複数のアレイが形成する複数のアレイ間領域に、少なくとも前記窓層と受光層を貫通する深さの表面側に開放された断面Ｖ型の第１分離溝を夫々設けた、
ことを特徴とする受光素子アレイ。
【請求項２】
前記半導体基板と前記受光層の間に、第１導電型のバッファ層を設けたことを特徴とする請求項１に記載の受光素子アレイ。
【請求項３】
前記半導体基板の裏面に１又は複数の第２電極を設けたことを特徴とする請求項１又は２に記載の受光素子アレイ。
【請求項４】
前記各第１分離溝の表面に第２電極を設けたことを特徴とする請求項１又は２に記載の受光素子アレイ。
【請求項５】
前記複数の第２導電型領域からなる複数のアレイが形成する複数のアレイ間領域に、少なくとも前記窓層と受光層を貫通する深さのスリット状の第２分離溝を夫々設け、これらの第２分離溝の表面に第２電極を形成したことを特徴とする請求項１又は２に記載の受光素子アレイ。
【請求項６】
第１導電型の半導体基板と、この半導体基板の表面側に形成した第１導電型の受光層と、この受光層の表面側に形成した第１導電型の窓層と、この窓層を貫通して受光層の表面側に突入する状態に形成され且つ１次元的または２次元的な配列として離隔状に形成された複数の第２導電型領域と、これら複数の第２導電領域の表面の少なくとも一部に夫々設けた複数の第１電極とを有する受光素子アレイにおいて、
前記半導体基板の裏面側に解放された断面倒立Ｖ型の複数の第１分離溝を夫々設けた、
ことを特徴とする受光素子アレイ。
【請求項７】
前記半導体基板と前記受光層の間に、第１導電型のバッファ層を設けたことを特徴とする請求項６に記載の受光素子アレイ。
【請求項８】
前記半導体基板の裏面に第２電極を形成したことを特徴とする請求項６又は７に記載の受光素子アレイ。
【請求項９】
前記複数の第２導電型領域からなる複数のアレイが形成する複数のアレイ間領域に、前記窓層と受光層を貫通する深さのスリット状の第２分離溝を夫々設け、これらの第２分離溝の表面に第２電極を形成したことを特徴とする請求項６又は７に記載の受光素子アレイ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は受光素子アレイに関し、光学的クロストークを抑制可能な光通信用又は１次元，２次元センサ用の受光素子アレイに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、光通信用又は１次元、２次元センサ用の種々の受光素子アレイが実用に供されている。受光素子アレイには、例えば、光がアレイ上面側から入射される上面入射型や、光がアレイ下面側から入射される下面入射型などがある。
ここで、図８には、上面入射型受光素子アレイの一般的な構造が示され、図９には、下面入射型受光素子アレイの一般的な構造が示されている。
【０００３】
上記の図８，図９の受光素子アレイ２１，２１Ａを製造する為に、先ずは、ｎ型ＩｎＰ半導体基板２２上に、ｎ型ＩｎＰバッファ層２３、ｎ型ＩｎＧａＡｓ受光層２４、ｎ型ＩｎＰ窓層２５の順にエピタキシャル成長させて積層する。次に、フォトリソグラフィにより、ｎ型ＩｎＰ窓層２５上に１次元的又は２次元的になるように一定ピッチで複数の開口部を設け、これら複数の開口部にＺｎを夫々拡散してｐ型領域２６を形成する。これにより、これら複数のｐ型領域２６とｎ型ＩｎＧａＡｓ受光層２４とからｐｎ接合３１が夫々形成され、ｐｎ構造フォトダイオードが１次元的又は２次元的に配設される。
【０００４】
次に、例えば、図８に示す上面入射型受光素子アレイ２１の場合は、各ｐ型領域２６の上面に部分的にｐ型電極２７を夫々設け、ｐ型領域２６のｐ型電極２７を除く上面残部と窓層２５の上面に反射防止膜３２を設け、ｎ型ＩｎＰ基板２２の裏面全域に共通のｎ型電極２８を形成する。
図９に示す下面入射型受光素子アレイ２１Ａの場合は、各ｐ型領域２６の上面に部分的にｐ型電極２７Ａを夫々設け、窓層２５の上面に前記ｐ型領域２６を囲うように平面視Ｃ型で且つスリット状の複数のｎ型電極２８Ａを夫々設け、ｎ型ＩｎＰ基板２２の裏面に反射防止膜３３を形成する。
【０００５】
ところで、図８の従来の受光素子アレイ２１では、受光素子間は分離されていない。このため、受光素子のｐｎ接合３１近傍（空乏層）に入射した光が、電子正孔対のキャリアを発生させた場合、その発生した一部のキャリアが、横方向拡散により受光層２４を介して隣接する受光素子のｐｎ接合３１近傍に移動する可能性がある。このとき、この移動したキャリアにより隣接する受光素子に光電流が流れて、電気的クロストークが発生するため、受光素子アレイの特性が劣化するという問題がある。
【０００６】
上記電気的クロストークの問題を解決する手段として、特許文献１では、受光素子間に、窓層上面からｎ型ＩｎＰ基板近傍に達する深さのトレンチ溝を夫々設けている。このトレンチ溝により、受光素子間は物理的に分離されるので、キャリアの移動を防止して電気的クロストークを抑制することができる。尚、各トレンチ溝には、ｐｎ接合の劣化を防止する為に半導体材料が埋め込まれている場合がある。
【０００７】
ここで、光学的クロストークについて、図１０の受光素子アレイ２１Ｂに基づいて説明する。光は光ファイバに導かれレンズで集光されて受光素子アレイ２１Ｂに垂直に入射されるが、光の一部は、受光面に対して垂直に入射されずに斜めに入射される場合がある。この斜め入射光は、仮に受光層２４に吸収されずに透過すると漏れ光となり、受光素子の下面に反射して隣接する受光素子のｐｎ接合近傍に入射する場合、或いは、受光素子の上面と下面との間で多重反射を繰り返して隣接する受光素子のｐｎ接合３１の近傍に入射する場合がある。このように隣接するｐｎ接合近傍に入射した漏れ光は、そこで電子正孔対のキャリアを形成し光電流を発生させてしまう。これを光学的クロストークという。
【０００８】
このため、上記の受光素子間にトレンチ溝を設ける構造では、電気的クロストークを低減させることが可能であっても、光学的クロストークの抑制は十分とは言えない。つまり、漏れ光が、受光素子の上面と下面との間で多重反射を繰り返す場合、トレンチ溝が縦に細長い形状のため、漏れ光がトレンチ溝に当たらずに、隣接するｐｎ接合近傍に入射されてしまう可能性がある。尚、光が受光面に垂直に入射されても、その一部が受光層を透過して、半導体基板と電極の境界面で乱反射され、その光が多重反射することで隣接する受光素子のｐｎ接合近傍に入射する場合もある。
【０００９】
上記の光学的クロストークを解決する手段として、特許文献２，３のような受光素子アレイが開示されている。即ち、特許文献２では、受光層と受光素子底部との間に光吸収層を設け、特許文献３では、受光層と受光素子上面との間に光吸収層を設けている。この光吸収層は、入射する光のエネルギーより小さいバンドギャップエネルギを有する物質から形成されるため、受光層を透過した漏れ光を吸収減衰させることができ、光学的クロストークを抑制することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００１−１４４２７８号公報
【特許文献２】特開２００５−２５１８９０号公報
【特許文献３】特開２００５−２５９８２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかし、上記の特許文献２，３の光学的クロストークの抑制手段では、受光素子アレイの製造時に、図８，図９に示す従来のエピ構造に追加して、光吸収層を成長させるプロセスが必要となる。従って、受光素子アレイの製造コストが増加してしまう。さらに、受光層を透過して光吸収層に入射した光は、熱や光電流に変換されるので、暗電流の増加や応答速度の低下など受光素子の特性の劣化が伴うという問題が生じる。
【００１２】
また、特許文献３の受光素子アレイは、ＩｎＰ窓層に光吸収層を成長させた構造であるが、一般的なＺｎ拡散によりｐ型領域を形成するプロセスを行う場合、特許文献３のプロセスでは、従来よりも拡散領域を深くする必要がある。このため、ｐ型領域が横方向に拡大してしまう。このｐ型領域の拡大は、上記の問題と同様に、暗電流の増加や応答速度の低下など受光素子の特性の劣化を招くという問題が生じる。
【００１３】
本発明の目的は、従来のエピ構造に断面Ｖ型の分離溝を追加形成することで光学的クロストークを抑制可能な受光素子アレイを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
請求項１の受光素子アレイは、第１導電型の半導体基板と、この半導体基板の表面側に形成した第１導電型の受光層と、この受光層の表面側に形成した第１導電型の窓層と、この窓層を貫通して受光層の表面側に突入する状態に形成され且つ１次元的または２次元的な配列として離隔状に形成された複数の第２導電型領域と、これら複数の第２導電領域の表面の少なくとも一部に夫々設けた複数の第１電極とを有する受光素子アレイにおいて、前記複数の第２導電型領域からなる複数のアレイが形成する複数のアレイ間領域に、少なくとも前記窓層と受光層を貫通する深さの表面側に開放された断面Ｖ型の第１分離溝を夫々設けた、ことを特徴としている。
【００１５】
請求項６の受光素子アレイは、第１導電型の半導体基板と、この半導体基板の表面側に形成した第１導電型の受光層と、この受光層の表面側に形成した第１導電型の窓層と、この窓層を貫通して受光層の表面側に突入する状態に形成され且つ１次元的または２次元的な配列として離隔状に形成された複数の第２導電型領域と、これら複数の第２導電領域の表面の少なくとも一部に夫々設けた複数の第１電極とを有する受光素子アレイにおいて、  前記半導体基板の裏面側に解放された断面倒立Ｖ型の複数の第１分離溝を夫々設けた、ことを特徴としている。
【発明の効果】
【００１６】
請求項１の発明によれば、受光素子アレイにおいて、複数の第２導電型領域からなる複数のアレイが形成する複数のアレイ間領域に、少なくとも前記窓層と受光層を貫通する深さの表面側に開放された断面Ｖ型の第１分離溝を夫々設けたので、斜め入射された光、多重反射を繰り返す漏れ光や乱反射された漏れ光が発生した場合でも、断面Ｖ型の第１分離溝により、隣接するｐ型領域から離隔する水平方向又は水平に近い横方向へ効率よく反射させて、漏れ光が隣接するｐｎ接合へ入射するのを低減させることができ、光学的クロストークを抑制することができる。
【００１７】
請求項６の発明によれば、受光素子アレイにおいて、半導体基板の裏面側に開放された断面倒立Ｖ型の複数の第１分離溝を夫々設けたので、断面倒立Ｖ型の第１分離溝により、斜め入射された光、多重反射を繰り返す漏れ光や乱反射された漏れ光が発生した場合でも、隣接するｐ型領域から離隔する水平方向又は水平に近い横方向へ効率よく反射させて、隣接するｐｎ接合へ入射する光を低減させることで、光学的クロストークを抑制することができる。
【００１８】
請求項１の上記の構成に加えて、次のような種々の構成を採用してもよい。
（１）前記半導体基板と前記受光層の間に、第１導電型のバッファ層を設ける。
（２）前記半導体基板の裏面に１又は複数の第２電極を設ける。
（３）前記各第１分離溝の表面に第２電極を設ける。
（４）前記複数の第２導電型領域からなる複数のアレイが形成する複数のアレイ間領域に、少なくとも前記窓層と受光層を貫通する深さのスリット状の第２分離溝を夫々設け、これらの第２分離溝の表面に第２電極を形成する。
【００１９】
請求項６の上記の構成に加えて、次のような種々の構成を採用してもよい。
（５）前記半導体基板と前記受光層の間に、第１導電型のバッファ層を設ける。
（６）前記半導体基板の裏面に第２電極を形成する。
（７）前記複数の第２導電型領域からなる複数のアレイが形成する複数のアレイ間領域に、前記窓層と受光層を貫通する深さのスリット状の第２分離溝を夫々設け、これらの第２分離溝の表面に第２電極を形成する。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】実施例１に係る受光素子アレイの要部拡大断面図である。
【図２】実施例２に係る受光素子アレイの要部拡大断面図である。
【図３】実施例３に係る受光素子アレイの要部拡大断面図である。
【図４】実施例４に係る受光素子アレイの要部拡大断面図である。
【図５】実施例５に係る受光素子アレイの要部拡大断面図である。
【図６】実施例６に係る受光素子アレイの要部拡大断面図である。
【図７】実施例７に係る受光素子アレイの要部拡大断面図である。
【図８】従来例に係る受光素子アレイの要部拡大断面図である。
【図９】従来例に係る受光素子アレイの要部拡大断面図である。
【図１０】光学的クロストークの説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明を実施するための形態について実施例に基づいて説明する。
【実施例１】
【００２２】
先ず、受光素子アレイ１の全体構造について説明する。
図１に示すように、受光素子アレイ１は、光多重通信用の光ファイバから投射される複数波長の光を受光する用途などに適用するものである。この受光素子アレイ１は上面入射型の受光素子アレイである。この受光素子アレイ１は、ｎ型ＩｎＰ半導体基板２（第１導電型の半導体基板）と、この半導体基板２の表面側に形成されたｎ型ＩｎＰバッファ層３（第１導電型のバッファ層）と、このバッファ層３の表面側に形成されたｎ型ＩｎＧａＡｓ受光層４（第１導電型の受光層）と、この受光層４の表面側に形成されたｎ型ＩｎＰ窓層５（第１導電型の窓層）とを順次積層して構成され、複数のｐ型領域６（第２導電型領域）と、複数のｐ型電極７（第１電極）と、共通のｎ型電極８（第２電極）と、複数の断面Ｖ型の第１分離溝１０なども備えている。
【００２３】
尚、図１の受光素子アレイ１は、その全体構成の一部分を示しているに過ぎず、複数の受光素子が１次元的に配設された１次元受光素子アレイであっても良いし、複数の受光素子がマトリックス状に配設された２次元受光素子アレイであっても良い。受光素子の数は、４、８、１６・・・などの２の累乗個が望ましいが、特に限定する必要はない。本実施例では、「ｎ型」が第１導電型に相当し、「ｐ型」が第２導電型に相当する。尚、図２以降に示されている受光素子アレイ１Ａ〜１Ｆも、図１と同様に、その全体構成の一部分を示しているに過ぎない。
【００２４】
図１に示すように、複数のｐ型領域６は、窓層５を貫通して受光層４の表面側部分に突入する状態に形成され且つ１次元的又は２次元的なアレイ状配列として離隔状に形成されている。複数のｐ型領域６は、平面視にて円形に夫々形成されているが、特に円形に限定する必要はなく、平面視正方形や平面視矩形に形成しても良い。
【００２５】
ｐ型領域６と受光層４との境界部およびｐ型領域６と窓層５との境界部には、ｐｎ接合１１が形成されている。このｐｎ接合１１の近傍部には空乏層が形成され、この空乏層に光が入射されることで、電子正孔対のキャリアを発生させる。
【００２６】
各ｐ型電極７は、ｐ型領域６の表面の一部分に形成されている。各ｐ型電極７は、反射防止膜１２により窓層５との間で絶縁されている。ｎ型電極８は、半導体基板２の裏面全域に設けられている。
【００２７】
反射防止膜１２は、受光素子アレイ１の表面反射を軽減させて透過率を増加させる為に、複数のｐ型領域６の表面のうち複数のｐ型電極７を除く表面残部と、窓層５の表面と、複数の第１分離溝１０の表面を覆うように設けられている。
【００２８】
図１に示すように、第１分離溝１０は、断面Ｖ型に形成され、複数のｐ型領域６からなる複数のアレイが形成する複数のアレイ間領域に、表面側に開放状に設けられている。この第１分離溝１０は、窓層５と受光層４とバッファ層３を貫通して半導体基板２に達する深さ（受光素子アレイ１の全厚の約１／２の深さ）に設けられている。第１分離溝１０の頂角は、約７０度程度に形成される。尚、第１分離溝１０が、少なくとも窓層５と受光層４を貫通する深さであることが望ましく、その場合、光クロストークを十分に抑制可能である。また、第１分離溝１０に半導体材料を埋め込むように形成しても良い。
【００２９】
次に、受光素子アレイ１の製造方法について説明する。
先ず、ＭＯＣＶＤ法などにより、ｎ型ＩｎＰ半導体基板２上に、ｎ型ＩｎＰバッファ層３、ｎ型ＩｎＧａＡｓ受光層４、ｎ型ＩｎＰ窓層５の順に連続してエピタキシャル成長させる。次に、ｎ型ＩｎＰ窓層５上に、フォトリソグラフィにより１次元的又は２次元的に一定ピッチで複数の開口部を形成する。そして、これら複数の開口部に対してＺｎを夫々拡散して、複数のｐ型領域６を形成する。このとき、複数の開口部は、窓層５の半導体結晶の（０１−１）面に対して垂直方向に配列されるように形成する。
【００３０】
次に、断面Ｖ型の第１分離溝１０を形成する為に、ＣＶＤ法等により、ＳｉＮ等の絶縁膜を窓層の上面に成膜し、フォトリソグラフィとエッチングにより第１分離溝１０を形成する部分の絶縁膜を除去する。その後、メタノールに臭素を数パーセント程度含有させた溶液にて異方性ウエットエッチングを行い、断面Ｖ型の第１分離溝１０を形成する。
【００３１】
次に、受光面上の絶縁膜をエッチングにより除去して、ＳｉＮ等の絶縁膜をＣＶＤ等により、膜厚が無反射条件になるように成膜して反射防止膜１２を設ける。そして、ｐ型領域６の上面の少なくとも一部に反射防止膜１２を貫通するように、例えばＡｕＺｎからなるｐ型電極７を形成し、ｎ型ＩｎＰ半導体基板２の裏面全域に、例えばＡｕＧｅＮｉからなる共通のｎ型電極８を形成する。
【００３２】
このように、受光素子アレイ１の上部の窓層５はｎ型ＩｎＰ層であるので、メタノールに臭素を数パーセント程度含有させた溶液を用いて、異方性ウエットエッチングを行うことで、断面Ｖ型の第１分離溝１０を形成することができる。尚、臭酸或いは臭酸に過酸化水素水を混合した溶液でも上記のような異方性ウエットエッチングを行うことは可能であるが、ここで、特に限定する必要はない。
【００３３】
上記異方性ウエットエッチングを行う場合、半導体基板２の面指数や使用するエッチング液によって結晶面ファセットが異なる。（１００）面のＩｎＰ層に対して、メタノールに臭素数パーセント程度含有させたエッチング液を使用する場合、（０１−１）面に垂直方向に対しては、深さ方向に溝幅が小さくなるような順メサ面が形成され、（０−１−１）面に垂直方向に対しては、深さ方向に溝幅が大きくなるような逆メサ面が形成される。
【００３４】
次に、本発明の受光素子アレイ１の作用及び効果について説明する。
先ず、この受光素子アレイ１において、共通のｎ型電極８を正極に接続し、複数のｐ型電極７は対応する負極に夫々接続し、受光素子アレイ１を逆バイアス状態になるように接続する。このときのｐｎ接合１１の近傍の状態は、そのｐ型領域６側ではｐ側空乏層が形成され、その受光層４側にはｎ側空乏層が形成される。
【００３５】
次に、光が受光素子アレイ１の上面側に入射されると、この光は、反射防止膜１２とｐ型領域６を通りｐｎ接合１１の空乏層に入射されて、この空乏層にて電子正孔対のキャリアが発生する。そして、主にｎ側空乏層で発生した正孔がｐ型領域６に移動することで、光電流が発生する。
【００３６】
しかし、ｐｎ接合１１に入射する光の大部分は、受光面（上面）に対して垂直に近い角度で入射されるが、その一部は斜めに入射される場合がある。この斜め入射光が、受光層４を透過して漏れ光となると、受光素子アレイ１の上面と下面との間で多重反射を繰り返しながら、隣接するｐｎ接合１１の方向に移動してしまう。このとき、断面Ｖ型の第１分離溝１０は、受光素子アレイ１のｐｎ接合１１間に受光層４を貫通するように設けられているので、第１分離溝１０の傾斜面により、図１に示す実線のような軌跡で、漏れ光を隣接するｐ型領域６から離隔する水平方向又は水平に近い横方向へ反射し、ｐｎ接合１１の近傍部へ再入射させる。
【００３７】
また、光が受光面に対して垂直に入射された場合であっても、その一部が受光層４に吸収されずに透過して漏れ光となり、この漏れ光が、受光素子アレイ１の下面で乱反射してしまう可能性がある。このとき、漏れ光は、受光素子アレイ１の上面と下面との間で多重反射を繰り返しながら、隣接するｐｎ接合１１の方向に移動してしまうが、第１分離溝１０の傾斜面により、漏れ光を入射方向に対してほぼ水平方向に反射し、ｐｎ接合１１の近傍部へ再入射させる。
【００３８】
このように、受光素子アレイ１において、複数のｐ型領域６からなる複数のアレイが形成する複数のアレイ間領域に、少なくとも窓層５と受光層４を貫通する深さの表面側に開放された断面Ｖ型の第１分離溝１０を夫々設けたので、断面Ｖ型の第１分離溝１０により、斜め入射された光、多重反射を繰り返す漏れ光や乱反射された漏れ光が発生した場合でも、隣接するｐ型領域６から離隔する水平方向又は水平に近い横方向へ効率よく反射させて、漏れ光が隣接するｐｎ接合１１へ入射するのを低減させることで、光学的クロストークを抑制することができる。
【００３９】
また、第１分離溝１０が受光層４を貫通する深さに形成されているので、空乏層で発生したキャリアが横方向拡散により隣接するｐｎ接合１１へ移動するのを防止して、隣接するｐｎ接合１１との間の電気的クロストークを抑制することができる。複数のｐ型電極７と共通のｎ型電極８が対向面上に形成され且つ上面側に断面Ｖ型の第１分離溝１０が形成された上面入射型受光素子アレイ１を提供することができる。
【００４０】
以下では、上記受光素子アレイ１を部分的に変更した種々の実施例及びこれらの実施例を部分的に変更した種々の実施例について説明するが、先行する実施例と同様の構成要素には同様の参照符号を付して説明を省略し、異なる構成要素についてのみ説明する。
【実施例２】
【００４１】
図２に示すように、本実施例の受光素子アレイ１Ａは、前記実施例１の半導体基板２の裏面全域に設けられたｎ型電極８に代えて、半導体基板２の裏面に部分的に複数のｎ型電極８Ａが設けられ、これら複数のｎ型電極８Ａを除く半導体基板２の裏面残部には、絶縁膜１３が形成されている。このため、上面から光が入射され、受光層４を透過した漏れ光は、図２に示す実線の軌跡で、隣接するｐ型領域６から離隔する水平方向又は水平に近い横方向に反射される。この場合、複数のｐ型電極７と複数のｎ型電極８Ａが表裏の対向面上に形成され且つ上面側に断面Ｖ型の第１分離溝１０が形成された上面入射型受光素子アレイ１を提供することができる。
【００４２】
尚、この受光素子アレイ１において、ｐ型領域６と窓層５の上面の反射防止膜１２に代えて絶縁膜を形成し、半導体基板２の裏面の絶縁膜１３に代えて反射防止膜を形成することで、下面側から入射可能な受光素子アレイを構成しても良い。このとき、下面から光が入射されて、受光層４で吸収されなかった漏れ光は、図２に示す２点鎖線の軌跡で隣接するｐ型領域６から離隔する水平方向又は水平方向に近い横方向に反射される。この場合、上面側に断面Ｖ型の第１分離溝１０が形成された下面入射型受光素子アレイを提供することができる。
【実施例３】
【００４３】
図３に示すように、本実施例の受光素子アレイ１Ｂにおいては、前記実施例１の各第１分離溝１０の表面の反射防止膜１２に代えて、断面Ｖ字状のｎ型電極８Ｂ（第２電極）が夫々設けられている。ｐ型電極７を除くｐ型領域６の表面とｎ型電極８Ｂを除く窓層５の表面には、反射防止膜１２Ｂが形成されている。半導体基板２の裏面全域には、前記実施例１と同様にｎ型電極８が形成されている。このため、複数のｐ型電極７と複数のｎ型電極８Ｂが同じ表面側に形成され且つ上面側に断面Ｖ型の第１分離溝１０が形成された上面入射型受光素子アレイ１Ｂを提供することができる。
【００４４】
尚、この受光素子アレイ１Ｂにおいて、ｐ型領域６と窓層５の上面の反射防止膜１２Ｂに代えて絶縁膜を形成し、半導体基板２の裏面全域のｎ型電極８に代えて又はｐ型領域６に対応する部分のｎ型電極８に代えて反射防止膜を形成することで、裏面側から入射可能な受光素子アレイを構成しても良い。この場合、上面側に断面Ｖ型の第１分離溝１０が形成された下面入射型受光素子アレイを提供することができる。
【実施例４】
【００４５】
図４に示すように、本実施例の受光素子アレイ１Ｃにおいては、複数のｐ型領域６に対応する窓層５と受光層４とバッファ層３を貫通する深さのスリット状の第２分離溝１５が形成され、このスリット状の第２分離溝１５の表面にｎ型電極８Ｃが形成されている。このスリット状の第２分離溝１５は、ｐ型領域を囲むように平面視Ｃ型又は円形に形成されている。ｐ型電極７を除くｐ型領域６とｎ型電極８Ｃを除く窓層と第１分離溝１０の表面には、反射防止膜１２Ｃが形成されている。半導体基板２の裏面全域には、前記実施例１と同様にｎ型電極８が形成されている。このため、複数のｐ型電極７と複数のｎ型電極８Ｃが同じ表面側に形成され且つ上面側に断面Ｖ型の第１分離溝１０とスリット状の第２分離溝１５が形成された上面入射型受光素子アレイ１Ｃを提供することができる。
【００４６】
尚、この受光素子アレイ１Ｃにおいて、ｐ型領域６と窓層５と第１分離溝１０の表面の反射防止膜１２Ｃに代えて絶縁膜を形成し、半導体基板２の裏面全域のｎ型電極８に代えて又はｐ型領域６に対応する部分のｎ型電極８に代えて反射防止膜を形成することで、下面側から入射可能な下面側受光素子アレイを構成しても良い。この場合、上面側に断面Ｖ型の第１分離溝１０とスリット状の第２分離溝１５が形成された下面入射型受光素子アレイを提供することができる。
【実施例５】
【００４７】
先ず、受光素子アレイ１Ｄの全体構成について説明する。
図５に示すように、受光素子アレイ１Ｄは、下面入射型の受光素子アレイである。この  受光素子アレイ１Ｄは、ｎ型ＩｎＰ半導体基板２と、この半導体基板２の表面側に形成されたｎ型ＩｎＰバッファ層３と、このバッファ層３の表面側に形成されたｎ型ＩｎＧａＡｓ受光層４と、この受光層４の表面側に形成されたｎ型ＩｎＰ窓層５とを順次積層して構成されている。複数のｐ型領域６と、複数のｐ型電極７と、複数のｎ型電極８Ｄと、断面倒立Ｖ型の複数の第１分離溝１４と、スリット状の複数の第２分離溝１５なども設けられている。
【００４８】
複数のｐ型領域６は、窓層５を貫通して受光層４の表面側部分に突入する状態に形成され且つ１次元的又は２次元的な配列として離隔状に形成されている。複数のｐ型電極７は、これら複数のｐ型領域６の表面の少なくとも一部に夫々設けられている。このｐ型電極７は、絶縁膜１３Ｄにより窓層５と絶縁されている。複数のｐ型領域６と受光層４との各境界部には、ｐｎ接合１１が形成されている。尚、ｐ型電極７は、本実施例ではｐ型領域に部分的に設けられているが、窓層５と電気的に接触しない程度にｐ型領域６の表面全域に設けても良い。
【００４９】
第１分離溝１４は、複数のｐ型領域６からなる複数のアレイが形成する複数のアレイ間領域の裏面側に断面倒立Ｖ型に形成され、半導体基板２の裏面側に開放状に設けられている。第１分離溝１４の頂角は、約７０度程度に形成される。反射防止膜１２Ｄは、複数の第１分離溝１４の裏面を含む半導体基板２の裏面全域に設けられている。
【００５０】
第２分離溝１５は、スリット状に形成されている。第２分離溝１５は、複数のｐ型領域６からなる複数のアレイが形成する複数のアレイ間領域に、ｐ型領域６を囲むように平面視Ｃ型又は円形に形成されている。この第２分離溝１５は、窓層５と受光層４とバッファ層３を貫通する深さに設けられている。ｎ型電極８Ｄは、これら各第２分離溝１５の表面に断面Ｕ形に形成されている。ｐ型電極７を除くｐ型領域６の上面とｎ型電極８Ｄを除く窓層５の上面には、絶縁膜１３Ｄが形成されている。尚、第２分離溝１５は、少なくとも窓層５と受光層４を貫通することが望ましい。第１，第２分離溝１４，１５に半導体材料を埋め込んだ構造にしても良い。
【００５１】
次に、本発明の受光素子アレイ１Ｄの作用及び効果について説明する。
先ず、逆バイアス状態の受光素子アレイ１Ｄの下面側に、光が入射されると、この光は、反射防止膜１２Ｄと半導体基板２とバッファ層３を透過してｐｎ接合１１の空乏層に入射されて、この空乏層にて電子正孔対のキャリアが発生する。そして、主にｎ側空乏層で発生した正孔がｐ型領域６に移動することで、光電流が発生する。
【００５２】
しかし、ｐｎ接合１１に入射する光の大部分は、受光面（下面）に対して垂直に近い角度で入射されるが、その一部は斜めに入射される場合がある。この斜め入射光が、受光層４に吸収されずに漏れ光となると、受光素子アレイ１Ｄの上面と下面との間で多重反射を繰り返しながら、隣接するｐｎ接合１１の方向に移動する。断面倒立Ｖ型の第１分離溝１４は、受光素子アレイ１Ｄのｐｎ接合１１間に設けられているので、第１分離溝１４の傾斜面により、図５に示す２点鎖線の軌跡で、漏れ光を隣接するｐ型領域６から離隔する水平方向又は水平方向に近い横方向に反射する。
【００５３】
また、光が受光面に対して垂直に入射された場合であっても、その一部が受光層に吸収されずに透過して漏れ光となり、この漏れ光が、受光素子アレイ１Ｄの上面で乱反射してしまう可能性がある。このとき、漏れ光は、受光素子アレイ１Ｄの上面と下面との間で多重反射を繰り返しながら、隣接するｐｎ接合１１の方向に移動してしまうが、第１分離溝１４の傾斜面により、漏れ光を隣接するｐ型領域６から離隔する水平方向又は水平方向に近い横方向に反射する。    
【００５４】
このように、受光素子アレイ１Ｄにおいて、半導体基板２の裏面に開放された断面倒立Ｖ型の複数の第１分離溝１４を夫々設けたので、この第１分離溝１４により、斜め入射された光、垂直方向に多重反射を繰り返す光や乱反射された漏れ光を、隣接するｐ型領域６から離隔する水平方向又は水平に近い横方向へ効率よく反射させ、隣接するｐｎ接合１１へ入射する光を低減させることで、光学的クロストークを抑制することができる。
【００５５】
また、スリット状の第２分離溝１５により、空乏層で発生したキャリアが横方向拡散により隣接するｐｎ接合１１へ移動するのを防止し、隣接するｐｎ接合１１との間の電気的クロストークを抑制することができる。さらに、断面倒立Ｖ型の第１分離溝１４が下面側に形成された下面入射型受光素子アレイ１Ｄを提供することができる。
【００５６】
次に、前記実施例５を部分的に変更した変更例について説明する。
図５に示す受光素子アレイ１Ｄにおいて、半導体基板２の裏面全域の反射防止膜１２Ｄに代えてｎ型電極を形成し、ｐ型領域６と窓層５の上面の絶縁膜１３Ｄに代えて反射防止膜を形成することで、上面側から入射可能な上面入射型受光素子アレイを構成しても良い。このとき、上面から光が入射されて、受光層４を透過した漏れ光は、図５に示す実線の軌跡で水平方向に反射される。この場合、断面倒立Ｖ型の第１分離溝１４が下面側にスリット状の第２分離溝１５が上面側に形成された上面入射型受光素子アレイを提供することができる。
【実施例６】
【００５７】
図６に示すように、本実施例の受光素子アレイ１Ｅにおいて、複数の第１分離溝１４Ｅは、各ｐｎ接合１１の下側に位置するように且つ半導体基板２の裏面側に開放するように夫々設けられている。第１分離溝１４Ｅの裏面を含む半導体基板２の裏面全域にはｎ型電極１８が形成され、ｐ型電極７を除くｐ型領域６の上面残部とｎ型電極８Ｄを除く窓層５の上面残部には、反射防止膜１２Ｅが形成されている。それ以外の構成は、前記実施例５と同様である。このため、断面倒立Ｖ型の第１分離溝１４Ｅがｐｎ接合１１の下側に夫々形成された上面入射型受光素子アレイ１Ｅを提供することができる。尚、複数の第１分離溝１４Ｅが各ｐｎ接合１１の下側に位置するように形成される構成は、以下の実施例の構成にも適用可能であるが、上面入射型の受光素子アレイに限定される。
【実施例７】
【００５８】
図７に示すように、本実施例の受光素子アレイ１Ｆにおいては、半導体基板２の裏面の各ｐ型領域６に対応する部分に反射防止膜１２Ｆが部分的に形成され、前記実施例５の第２分離溝１５の表面に形成されたｎ型電極８Ｄに代えて、複数の第１分離溝１４の裏面を含む半導体基板２の反射防止膜１２Ｆを除く裏面残部にｎ型電極８Ｆが設けられている。絶縁膜１３Ｆは、ｐ型電極７を除くｐ型領域６の表面と窓層５の表面と第２分離溝１５の表面に形成されている。このため、複数のｐ型電極７とｎ型電極８Ｆが対向面上に形成され且つ第１分離溝１４が下面側に第２分離溝１５が上面側に形成された下面入射型受光素子アレイ１Ｆを提供することができる。
【００５９】
尚、この受光素子アレイ１Ｆにおいて、半導体基板２の裏面側の反射防止膜１２Ｆに代えてｎ型電極を形成し、ｐ型領域６と窓層５と第２分離溝１５の表面の絶縁膜１３Ｆに代えて反射防止膜を形成することで、上面側から入射可能な受光素子アレイを構成するようにしても良い。この場合、第１分離溝１４が下面側に第２分離溝１５が上面側に形成された上面入射型受光素子アレイを提供することができる。
【００６０】
ここで、前記実施例を部分的に変更する例について説明する。
［１］前記実施例において、ｎ側ＩｎＰ半導体基板に代えて、半絶縁性基板（Ｓｉ−ＩｎＰ基板）を採用することも可能である。この場合、ｎ側ＩｎＰバッファ層の代わりにｎ＋型ＩｎＰ層を形成する。
［２］前記実施例において、第１導電型を「ｎ型」に、第２導電型を「ｐ型」にしているが、これとは逆に、第１導電型を「ｐ型」に、第２導電型を「ｎ型」となるように受光素子アレイを製造しても良い。
［３］その他、当業者であれば、本発明の趣旨を逸脱することなく、前記実施例の種々の変更を付加した形態で実施可能で、本発明はそのような変更形態を包含するものである。
【産業上の利用可能性】
【００６１】
本発明は、光通信用、１次元又は２次元センサ用の種々の受光素子アレイや、他の用途に用いられる種々の受光素子アレイに利用することができる。
【符号の説明】
【００６２】
１，１Ａ〜１Ｆ      受光素子アレイ
２      半導体基板
３      バッファ層
４      受光層
５      窓層
６      ｐ型領域
７      ｐ型電極
８，８Ａ〜８Ｄ      ｎ型電極
１０，１４，１４Ｅ  第１分離溝
１１    ｐｎ接合
１５    第２分離溝
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【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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