(57)【要約】【課題】優れた信頼性を具備し、かつ簡易に製造できる半導体受光素子を提供すること。【解決手段】本発明は、ｎ型の半導体基板２０１上に、半導体メサ１２０と、少なくとも半導体メサ１２０の側壁を覆う半導体層１０７ａが少なくとも形成されている。半導体メサ１２０は、光吸収層１０４と、ｐ型のコンタクト層１０６を少なくとも有する。半導体基板１０１の主面は、＜０１−１＞方向を軸として、（１００）面に対して回転角θだけ回転した結晶面であり、その回転角θは０．１°≦｜θ｜≦１０°である。【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、
前記半導体基板の上側に位置する半導体メサと、
少なくとも前記半導体メサの側壁を覆う第１の半導体層と、を少なくとも備え、
前記半導体メサは、
光吸収層と、
前記光吸収層よりも上層に位置し、第１導電型と反対の導電型である第２導電型の第２の半導体層と、を少なくとも備え、
前記半導体基板の主面は、＜０１−１＞方向を軸として、（１００）面に対して回転角θだけ回転した結晶面であり、
前記回転角θは０．１°≦｜θ｜≦１０°である、半導体受光素子。
【請求項２】
０．１°≦｜θ｜≦２°であることを特徴とする、
請求項１に記載の半導体受光素子。
【請求項３】
実質的に｜θ｜＝１°であることを特徴とする、
請求項１又は２に記載の半導体受光素子。
【請求項４】
前記光吸収層は真性型の半導体からなり、
前記半導体受光素子はＰＩＮフォトダイオードであることを特徴とする、
請求項１乃至３のいずれか一項に記載の半導体受光素子。
【請求項５】
前記光吸収層は第１導電型又は第２導電型の半導体からなり、
前記半導体受光素子はアバランシェフォトダイオードであることを特徴とする、
請求項１乃至３のいずれか一項に記載の半導体受光素子。
【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、特にメサ型の半導体受光素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
加入者系光通信システムやデータ通信システムにおいては、ギガビット応答速度を有するＰＩＮ−ＰＤ（ｐ−ｉｎｔｒｉｎｓｉｃ−ｎ  Ｐｈｏｔｏｄｉｏｄｅ）やＡＰＤ（Ａｖａｌａｎｃｈｅ  Ｐｈｏｔｏｄｉｏｄｅ）などの半導体受光素子が用いられる。これらの半導体受光素子は、素子構造が簡易で、量産性・信頼性に優れ、かつ低コストであることが要求される。
【０００３】
このような特徴を有する半導体受光素子の例が、特許文献１〜４に開示されている。図８は、特許文献１に開示されているメサ型ＰＩＮ−ＰＤ８０の構成を示す断面図である。このメサ型ＰＩＮ−ＰＤ８０は、例えば半絶縁性ＩｎＰからなる半導体基板８１上に、ＩＩＩ−Ｖ化合物半導体膜８２が形成されている。ＩＩＩ−Ｖ化合物半導体膜８２の上には、光吸収層であるメサ型のＩＩＩ−Ｖ化合物半導体膜８３が形成されている。ＩＩＩ−Ｖ化合物半導体膜８３の上には、ＩＩＩ−Ｖ化合物半導体膜８４が形成されている。ここで、ＩＩＩ−Ｖ化合物半導体膜８２〜８４は、例えばＩｎＧａＡｓからなる。
【０００４】
さらに、パッシベーションとして、ＩＩＩ−Ｖ化合物半導体膜８２〜８４の側壁を覆う、ＩｎＰ半導体８５が形成されている。さらに、このメサ型ＰＩＮ−ＰＤ８０を覆う誘電体膜８６が形成されている。ＩＩＩ−Ｖ化合物半導体膜８４上の、ＩｎＰ半導体８５と、誘電体膜８６とには、開口部が設けられている。その開口部を介して、ＩＩＩ−Ｖ化合物半導体膜８４と接するように、第１の電極８７及び反射防止膜８９が形成されている。また、ＩＩＩ−Ｖ化合物半導体膜８２上であって、メサが形成されていない領域の誘電体膜８６には開口部が設けられている。この開口部を介して、ＩＩＩ−Ｖ化合物半導体膜８２と接するように、第２の電極８８が形成されている。
【０００５】
すなわち、光吸収層であるＩＩＩ−Ｖ化合物半導体膜８３の側壁は、ＩｎＰ半導体８５で覆われている。よって、バンドギャップが小さいＩｎＧａＡｓからなるＩＩＩ−Ｖ化合物半導体膜８３と、誘電体膜８６とが接触することはないので、経時的安定性（暗電流が経時的に増加しないこと）が不十分なＩｎＧａＡｓ／誘電体界面は存在しない。つまり、このメサ型ＰＩＮ−ＰＤ８０は、経時的安定性の高いワイドバンドギャップのＩｎＰ／ＩｎＧａＡｓ界面を形成することで、長期信頼性を確保することができる。
【０００６】
また、特許文献２には、メサ型ＡＰＤの例が開示されている。このメサ型ＡＰＤは、例えばＩｎＧａＡｓからなる光吸収層の側壁を、再成長させたＩｎＰで埋め込んでいる（特許文献２の図８）。これにより、特許文献１と同様の効果が得られる。
【０００７】
特許文献３は、メサ導波路型ＰＩＮ−ＰＤにおける例が開示されている。このメサ導波路型ＰＩＮ―ＰＤでは、光吸収層を含む半導体層からなるメサが形成され、メサ側壁は誘電体膜で覆われている。このメサ形状を一定範囲内の形状とすることで、メサ側壁と誘電体膜との界面における表面リーク電流を低減化する効果が得られる。
【０００８】
また、特許文献４には、プレーナ型ＰＩＮ−ＰＤの例が開示されている。このプレーナ型ＰＩＮ−ＰＤでは、半導体基板の主面が、（１００）面から所定の角度で傾斜している。これにより、半導体基板上に成長させる半導体層の厚みが均一化される。
【０００９】
なお、上述の「（１００）面」とは、結晶の面方位をミラー指数で表示したものである。以下文中においては、結晶の面及び方向についてミラー指数を用いて表示する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００８−６６３２９号公報
【特許文献２】特開２００４−１１９５６３号公報
【特許文献３】特開平１０−１１２５５１号公報
【特許文献４】特開昭６４−２２０７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
特許文献１及び２に開示されている半導体受光素子では、メサ側壁を半導体で覆う方法として、結晶成長法が用いられる。ところが、結晶成長法では、メサ形状に依存する結晶成長の異方性が生じる。さらに、この異方性が原因となって、メサ側壁の被覆性が不十分となる。
【００１２】
具体的には、例えば特許文献１に記載されているように、半導体受光素子の作製には、（１００）面を主面とするＩｎＰ基板が一般的に用いられる。このＩｎＰ基板上に、ウェットエッチングにより円形メサを形成すると、メサ形状は異方性を示す。一般に、＜０１１＞方向に沿ったメサ側壁は比較的なだらかな形状となる。一方、＜０１−１＞方向に沿ったメサ側壁は、切り立った形状となりやすい。
【００１３】
また、メサ上に半導体層を成長させる際の＜０１１＞方向の成長速度は、（１００）面よりも速いので、＜０１１＞方向に沿ったメサ側壁は十分に被覆される。これに対し、＜０１−１＞方向に沿ったメサ側壁では、（１１１Ｂ）面が新たに形成される。これにより、断切れが生じるなどして、＜０１−１＞方向に沿ったメサ側壁は十分に被覆されず、光吸収層が露出しやすい。図９は、特許文献１にかかるメサ型ＰＩＮ−ＰＤ８０の製造工程において、メサ側壁をＩｎＰ半導体で埋め込んだ後の断面図である。図９に示すように、メサ側壁を覆うＩｎＰ半導体８５の一部には断切れが生じ、光吸収層であるメサ型のＩＩＩ−Ｖ化合物半導体膜８３が露出してしまう。そのため、長期的には表面リーク暗電流が増加してしまう。従って、信頼性を確保できる製品歩留りが不十分であることが大きな課題である。
【００１４】
なお、特許文献１においては、メサ側壁の被覆性の改善方法として、結晶成長後の熱処理を行うことが示されている。しかし、熱処理工程の追加はコスト増加の原因となり、かつ、熱処理工程自体が半導体の結晶性を悪化させる恐れがある。また、特許文献２においては、メサ側壁の被覆性を改善する方法については一切言及が無い。
【００１５】
特許文献３に開示されている半導体受光素子では、光吸収層と誘電体膜の界面で発生する表面リーク電流を、ｎＡオーダの低暗電流レベルに抑制しつつ長期的な信頼性を確保することは、再現性の観点で実質的に極めて困難であることが課題である。
【００１６】
さらに、特許文献４に開示されている半導体受光素子は、プレーナ型ＰＩＮ−ＰＤであるので、メサ側壁の被覆性改善には寄与し得ない。
【００１７】
すなわち、特許文献１〜４によっては、メサ型の半導体受光素子において、メサ側壁を確実に被覆することはできない。従って、ギガビット応答に対応し、低コスト、かつ信頼性に優れる、メサ型の半導体受光素子を実現することはできない。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明の一態様である半導体受光素子は、第１導電型の半導体基板と、前記半導体基板の上側に位置する半導体メサと、少なくとも前記半導体メサの側壁を覆う第１の半導体層と、を少なくとも備え、前記半導体メサは、光吸収層と、前記光吸収層よりも上層に位置し、第１導電型と反対の導電型である第２導電型の第２の半導体層と、を少なくとも備え、前記半導体基板の主面は、＜０１−１＞方向を軸として、（１００）面に対して回転角θだけ回転した結晶面であり、前記回転角θは０．１°≦｜θ｜≦１０°であるものである。
【００１９】
これにより、＜０１−１＞方向に沿った半導体メサの側壁を半導体層で確実に被覆することができる。よって、暗電流の増加やブレークダウン電圧の低下を抑制することができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、優れた信頼性を具備し、かつ簡易に製造できる半導体受光素子を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】実施の形態１にかかる半導体受光素子の構成を示す断面図である。
【図２】実施の形態１にかかる半導体受光素子の上面図である。
【図３Ａ】実施の形態１にかかる半導体受光素子の製造工程を示す断面図である。
【図３Ｂ】実施の形態１にかかる半導体受光素子の製造工程を示す断面図である。
【図３Ｃ】実施の形態１にかかる半導体受光素子の製造工程を示す断面図である。
【図４】実施例２にかかる半導体受光素子の製造工程を示す断面図である。
【図５】実施の形態２にかかる半導体受光素子の構成を示す断面図である。
【図６】実施の形態２にかかる半導体受光素子の上面図である。
【図７Ａ】実施の形態２にかかる半導体受光素子の製造工程を示す断面図である。
【図７Ｂ】実施の形態２にかかる半導体受光素子の製造工程を示す断面図である。
【図７Ｃ】実施の形態２にかかる半導体受光素子の製造工程を示す断面図である。
【図８】特許文献１にかかるメサ型ＰＩＮ-ＰＤの構成を示す断面図である。
【図９】特許文献１にかかるメサ型ＰＩＮ-ＰＤの製造工程を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
実施の形態１
実施の形態１にかかる半導体受光素子の構成について説明する。本実施の形態にかかる半導体受光素子は、半導体基板上に作製されるメサ型ＰＩＮ−ＰＤである。この半導体基板の主面は、＜０１−１＞方向を軸として、（１００）面に対して回転角θだけ回転した結晶面である。また、回転角θは０．１°≦｜θ｜≦１０°であり、回転方向には依存しない。
【００２３】
ここで、｜θ｜＜０．１°の範囲が除かれているのは、半導体基板の製造技術による制約のためである。すなわち、（１００）面を主面とする半導体基板を作製しようとしても、加工ばらつきにより、主面は（１００）面から、｜θ｜＜０．１°の範囲で傾いて形成され得るからである。
【００２４】
図１は、本実施の形態にかかる半導体受光素子１００の構成を示す断面図である。なお、図１は、＜０１−１＞方向に沿った半導体メサについて示している。図２は、半導体受光素子１００の上面図である。この半導体受光素子では、例えばｎ型ＩｎＰからなる半導体基板１０１上に、ｎ型ＩｎＰからなるバッファ層１０２（厚さ１μｍ）、ノンドープＩｎＰからなるエッチング停止層１０３（厚さ２０〜１００ｎｍ）が形成されている。
【００２５】
エッチング停止層１０３上には、半導体メサ１２０が形成されている。この半導体メサ１２０は、エッチング停止層１０３上に順に形成された、ノンドープＩｎＧａＡｓからなる光吸収層１０４（厚さ２μｍ）、ｐ型ＩｎＧａＡｓからなるキャップ層１０５（厚さ０．２μｍ）及びｐ＋型ＩｎＧａＡｓからなるコンタクト層１０６（厚さ０．２μｍ）を有する。
【００２６】
さらに、この半導体メサ１２０を覆うように、ＩｎＰからなる半導体層１０７ａが形成されている。半導体層１０７ａ上には、例えば窒化シリコンからなる表面保護膜１０８が形成されている。コンタクト層１０６上の半導体層１０７ａ及び表面保護膜１０８には、リング上の開口部が設けられており、その開口部には、コンタクト層１０６と接する第１の電極１０９が形成されている。また、半導体基板１０１の下面側には、第２の電極１１０が形成されている。
【００２７】
なお、図２に示すように、半導体メサ１２０は円形に形成されている。また、第１の電極１０９は、リング形状に形成されている。第１の電極１０９が形成されている部分以外は、表面保護膜１０８に覆われている。
【００２８】
この半導体受光素子１００は、上方から入射した光が光吸収層１０４で吸収されることにより、受光素子として機能する。
【００２９】
なお、上述の構成において、バッファ層１０２、エッチング停止層１０３、光吸収層１０４、キャップ層１０５及びコンタクト層１０６の組成及び厚みはあくまで例示であり、受光素子としての機能を発揮し得るならば、他の組成及び厚みとすることができるのは勿論である。
【００３０】
次に、半導体受光素子１００の製造方法について説明する。図３Ａ〜Ｃは、この半導体受光素子の製造方法を示す断面図である。まず、上述のように、０．１°≦｜θ｜≦１０°である半導体基板１０１を用意する。この半導体基板１０１上に、例えばＭＯＶＰＥ（Ｍｅｔａｌ−Ｏｒｇａｎｉｃ  Ｖａｐｏｒ  Ｐｈａｓｅ  Ｅｐｉｔａｘｙ）法により、バッファ層１０２、エッチング停止層１０３、光吸収層１０４、キャップ層１０５、コンタクト層１０６を順に積層する（図３Ａ）。
【００３１】
続いて、例えばウェットエッチングにより、直径５０〜８０μｍの円形の半導体メサ１２０を形成する（図３Ｂ）。この際、エッチング停止層１０３により深さ方向のエッチングを停止させることで、エッチング深さを容易に制御することができる。
【００３２】
続いて、例えばＭＯＶＰＥ法により、半導体メサ１２０の側壁に、半導体層１０７ａを成長させる（図３Ｃ）。ここで、半導体基板１０１の主面は、＜０１−１＞方向を軸として、（１００）面に対して回転角θだけ回転した結晶面であるので、半導体メサ１２０の＜０１−１＞方向に沿ったメサ側壁のステップ密度が増大する。そのため、新たな（１１１Ｂ）面の形成が阻害され、メサ側壁の被覆が促進される。これにより、光吸収層１０４が露出することなく、円形の半導体メサ１２０全周の側壁は確実に被覆される。
【００３３】
続いて、半導体層１０７ａ上に表面保護膜１０８を形成する。次いで、例えばエッチングにより、コンタクト層１０６上の半導体層１０７ａ及び表面保護膜１０８にリング形状の開口を設ける。その後、この開口を介してコンタクト層１０６と接する、第１の電極１０９を形成する。さらに、半導体基板１０１の厚みが１５０μｍ程度となるまで、半導体基板１０１の下面を研磨する。最後に、半導体基板１０１の下面に接する第２の電極１１０を形成して、図１及び２に示す半導体受光素子１００が完成する。
【００３４】
つまり、本構成によれば、＜０１−１＞方向に沿ったメサ側壁を有する半導体メサが存在する半導体受光素子であっても、メサ側壁を確実に半導体層で被覆することができる。これにより、光吸収層の露出を防止して、暗電流の増加やブレークダウン電圧の低下を抑制できる。また、一般的な製造方法により、半導体受光素子１００を作製することができる。従って、簡易に、長期信頼性に優れた半導体受光素子を得ることができる。
【００３５】
さらに、メサ形状は円形に限られず、例えば楕円形のように、＜０１−１＞方向に沿った側壁を有するメサ形状であれば、同様にメサ側壁の被覆性を向上させることができる。
【００３６】
また、｜θ｜の値が大きい方が、＜０１−１＞方向に沿った側壁を有するメサを被覆する効果は高い。しかし、｜θ｜＞１０°の範囲では、半導体層で被覆した後のメサ形状が変形して光学結合上のロスが生じるため、実用的ではない。従って、実用上、０．１°≦｜θ｜≦１０°の範囲が好ましい。
【００３７】
さらに、上述のメサ形状の変形を抑制する観点からは、０．１≦｜θ｜≦２°の範囲が好ましい。
【００３８】
また、本実施の形態では、エッチング停止層１０３を設けているが、所望の形状の半導体メサ１２０を形成できるのであれば、エッチング停止層１０３を設けずともよい。さらに、ＰＩＮ構造を構成できるのであれば、バッファ層１０２及びキャップ層１０５の両方、又はいずれか一方を設けずともよい。すなわち、第１導電型の半導体基板（図１の半導体基板１０１に相当）上に、真性型の光吸収層（図１の光吸収層１０４に相当）及び、第１導電型と反対の導電型である第２導電型の半導体層（図１のコンタクト層１０６に相当）を形成することによりＰＩＮ構造を構成してもよい。
【００３９】
実施例１
実施例１は、上述の実施の形態１において、｜θ｜＝１°である場合の半導体受光素子にかかるものである。｜θ｜＝１°であるので、＜０１−１＞方向に沿った半導体メサを半導体層で被覆した後も、良好なメサ形状が得られる。
【００４０】
本実施例にかかる半導体受光素子では、５Ｖバイアスでの暗電流を１ｎＡ以下に抑制することができた。かつ、ＧＨｚ応答特性が確認された。さらには、暗電流の経時的安定性についても優れ、例えば１４０℃でのエージングでは、１０００時間経過後においても、暗電流の増加は認められなかった。これにより、本実施例にかかる半導体受光素子が優れた信頼性を具備することが確認できた。
【００４１】
なお、実施の形態１で説明したように、半導体基板の面方位は半導体基板の製造技術の制約によりばらつく。従って、本実施例における半導体基板１０１の面方位は、｜θ｜＝１°±０．１°の範囲を有することを意味する。
【００４２】
実施例２
実施例２は、半導体基板１０１の主面を、意図的に（１００）Ｊｕｓｔ面とした半導体受光素子にかかるものである。なお、（１００）Ｊｕｓｔ面とは、実施の形態１で説明するように、半導体基板の製造技術の制約により、｜θ｜＜０．１°の範囲の傾きを有する場合を包含する。図４は、本実施例にかかる半導体受光素子の製造工程において、＜０１−１＞方向に沿ったメサ側壁に半導体層を成長させた場合の断面図である。本実施例では、図４に示すように、半導体層１０７ｂは半導体メサ１２０全周の側壁を被覆することはできず、光吸収層１０４の一部が露出した。従って、半導体基板１０１の主面が（１００）Ｊｕｓｔ面である場合には、半導体受光素子の信頼性を確保し得ないことが確認できた。
【００４３】
実施の形態２
実施の形態２にかかる半導体受光素子の構成について説明する。本実施の形態にかかる半導体受光素子は、半導体基板上に作製されるメサ型ＡＰＤである。この半導体基板の主面は、実施の形態１と同様に、＜０１−１＞方向を軸として、（１００）面に対して回転角θだけ回転した結晶面である。
【００４４】
図５は、本実施の形態にかかる半導体受光素子２００の構成を示す断面図である。なお、図５は、＜０１−１＞方向に沿った半導体メサについて示している。図６は、半導体受光素子２００の上面図である。半導体受光素子２００では、例えばｎ型ＩｎＰからなる半導体基板２０１上に、ｎ型ＩｎＰからなるバッファ層２０２（厚さ１μｍ）、ノンドープＩｎＡｌＡｓからなる増倍層２０３（厚さ０．２〜０．３μｍ）、ｐ型ＩｎＡｌＡｓからなる電界緩和層２０４（厚さ２０〜１００ｎｍ）及びｐ型ＩｎＰからなるエッチング停止層２０５（厚さ２０〜１００ｎｍ）が形成されている。
【００４５】
エッチング停止層２０５上には、半導体メサ２２０が形成されている。この半導体メサ２２０は、エッチング停止層２０５上に順に形成された、ｐ−型ＩｎＧａＡｓからなる光吸収層２０６（厚さ０．５〜２μｍ）、ｐ型ＩｎＧａＡｓからなるキャップ層２０７（厚さ０．２μｍ）、ｐ＋型ＩｎＧａＡｓからなるコンタクト層２０８（厚さ０．２μｍ）を有する。
【００４６】
さらに、半導体メサ２２０を覆うように、例えばＩｎＰからなる半導体層２０９が形成されている。半導体層２０９上には、例えば窒化シリコンからなる表面保護膜２１０が形成されている。コンタクト層２０８上の半導体層２０９及び表面保護膜２１０には、円形の開口部が設けられており、その開口部には、コンタクト層２０８と接する第１の電極２１１が形成されている。半導体基板２０１の上面側には、第２の電極２１２が形成されている。また、半導体基板２０１の下面側には、反射防止膜２１３が形成されている。
【００４７】
この半導体受光素子２００は、下方から入射した光が光吸収層２０６で吸収されることにより、受光素子として機能する。
【００４８】
なお、上述の構成において、バッファ層２０２、増倍層２０３、電界緩和層２０４、エッチング停止層２０５、光吸収層２０６、キャップ層２０７及びコンタクト層２０８の組成及び厚みはあくまで例示であり、受光素子としての機能を発揮し得るならば、他の組成及び厚みとすることができるのは勿論である。
【００４９】
次に、半導体受光素子２００の製造方法について説明する。図７Ａ〜Ｃは、この半導体受光素子の製造方法を示す断面図である。上述のように、０．１°≦｜θ｜≦１０°である半導体基板２０１を用意する。この半導体基板２０１上に、例えばＭＢＥ（Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ−Ｂｅａｍ−Ｅｐｉｔａｘｙ）法により、バッファ層２０２、増倍層２０３、電界緩和層２０４、エッチング停止層２０５、光吸収層２０６、キャップ層２０７、コンタクト層２０８を順に積層する（図７Ａ）。
【００５０】
続いて、例えばウェットエッチングにより、直径３０〜５０μｍの円形の半導体メサ２２０を形成する。この際、エッチング停止層２０５により深さ方向のエッチングを停止させることで、エッチング深さを容易に制御することができる。続いて、例えばＭＯＶＰＥ法により、半導体メサ２２０の側壁に、半導体層２０９を成長させる（図７Ｂ）。ここで、半導体基板２０１の主面は、＜０１−１＞方向を軸として、（１００）面に対して回転角θだけ回転した結晶面であるので、半導体メサ２２０の＜０１−１＞方向に沿ったメサ側壁のステップ密度が増大する。そのため、新たな（１１１Ｂ）面の形成が阻害され、メサ側壁の被覆が促進される。これにより、光吸収層２０６が露出することなく、円形の半導体メサ２２０全周の側壁は確実に被覆される。
【００５１】
さらに、直径３５〜５５μｍで、半導体メサ２２０に対して同心円状のマスク２３０を形成する。マスク２３０は酸化シリコン膜又は窒化シリコン膜などの絶縁膜や、フォトレジストなどにより形成することができる。マスク２３０をエッチングマスクとして、半導体層２０９、エッチング停止層２０５、電界緩和層２０４、増倍層２０３、バッファ層２０２をエッチングして除去し、半導体メサ２２１を形成する（図７Ｃ）。
【００５２】
その後、表面保護膜２１０、第１の電極２１１及び第２の電極２１２を形成する。さらに、半導体基板２０１の厚みが１５０μｍ程度となるまで、半導体基板２０１の下面を研磨する。最後に、反射防止膜２１３を形成して、半導体受光素子２００が完成する。
【００５３】
つまり、本構成によれば、＜０１−１＞方向に沿ったメサ側壁を有する半導体メサが存在する半導体受光素子であっても、メサ側壁を確実に半導体層で被覆することができる。これにより、実施の形態１と同様に、光吸収層の露出を防止して、暗電流の増加やブレークダウン電圧の低下を抑制できる。また、一般的な製造方法により、半導体受光素子を作製することができる。従って、簡易に、長期信頼性に優れた半導体受光素子を得ることができる。
【００５４】
実施例３
実施例３は、上述の実施の形態２において、｜θ｜＝１°である場合の半導体受光素子２００にかかるものである。｜θ｜＝１°であるので、＜０１−１＞方向に沿った半導体メサを半導体層で被覆した後も、良好なメサ形状が得られる。
【００５５】
本実施例にかかる半導体受光素子２００では、ブレークダウン電圧Ｖｂｒ（暗電流が１０μＡで定義）が２０〜４５Ｖ、０．９Ｖｂｒのバイアスでの暗電流が４０ｎＡ程度以下に抑制することができた。かつ、ＧＨｚ応答特性が確認された。さらには、暗電流の経時的安定性についても優れ、例えば１５０℃でのエージングでは、５０００時間経過後においても、暗電流の増加は認められなかった。これにより、本実施例にかかる半導体受光素子が優れた信頼性を具備することが確認できた。
【００５６】
なお、実施の形態１で説明したように、半導体基板の面方位は半導体基板の製造技術の制約によりばらつく。従って、本実施例における半導体基板２０１の面方位は、｜θ｜＝１°±０．１°の範囲を有することを意味する。
【００５７】
また、本実施の形態では、エッチング停止層２０５を設けているが、所望の形状の半導体メサ２２０を形成できるのであれば、エッチング停止層２０５を設けずともよい。さらに、アバランシェフォトダイオードを構成できるのであれば、バッファ層２０２及びキャップ層２０７の両方、又はいずれか一方を設けずともよい。
【００５８】
その他の実施の形態
なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。例えば、図１の半導体層１０７ａ及び図５の半導体層２０９はノンドープＩｎＰに限られず、例えば不純物濃度が５×１０１６ｃｍ−３以下のｐ型又はｎ型のＩｎＰや、半絶縁性のＩｎＰとしても、同様の作用効果を奏する半導体受光素子を実現することができる。
【００５９】
また、半導体受光素子１００及び半導体受光素子２００は、ｎ型とｐ型の導電型を入れ替えてもよい。
【００６０】
半導体受光素子１００の第２の電極１１０は、半導体基板１０１の表面側であって、半導体メサ１２０が形成されていない領域に形成されていてもよい。
【符号の説明】
【００６１】
８０  メサ型ＰＩＮ−ＰＤ
８１  半導体基板
８２、８３、８４  ＩＩＩ−Ｖ化合物半導体膜
８５  ＩｎＰ半導体
８６  誘電体膜
８７  第１の電極
８８  第２の電極
８９  反射防止膜
１００、２００  半導体受光素子
１０１、２０１  半導体基板
１０２、２０２  バッファ層
１０３、２０５  エッチング停止層
１０４、２０６  光吸収層
１０５、２０７  キャップ層
１０６、２０８  コンタクト層
１０７ａ、１０７ｂ、２０９  半導体層
１０８、２１０  表面保護膜
１０９、２１１  第１の電極
１１０、２１２  第２の電極
１２０、２２０、２２１  半導体メサ
２０３  増倍層
２０４  電界緩和層
２１３  反射防止膜
２３０  マスク
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
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【図８】
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【図９】
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