(57)【要約】【課題】  ｐｎ接合を形成するための選択拡散において、拡散深さを高精度に制御することが可能な、プレーナ型受光素子等を提供する。【解決手段】  タイプ２の多重量子井戸構造の受光層と、拡散濃度分布調整層と、窓層と、選択拡散マスクパターンとを備え、亜鉛（Ｚｎ）が該開口部から深さ方向に分布して深さ先端部にｐｎ接合が位置し、拡散濃度分布調整層、または窓層および拡散濃度分布調整層に、ｎ型不純物がドープされている深さ部分を含み、該深さ部分は、Ｚｎが分布する深さ先端部から上方に離れている。【選択図】          図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＩＩＩ−Ｖ族半導体の基板上にｐ型不純物である亜鉛の選択拡散による画素を備えるＩＩＩ−Ｖ族半導体の受光素子であって、
前記基板の上に位置するタイプ２の多重量子井戸構造の受光層と、
前記受光層上に接して位置する拡散濃度分布調整層と、
前記拡散濃度分布調整層上に接して位置する窓層と、
前記窓層上に接して位置し、前記画素ごとに開口部がある選択拡散マスクパターンとを備え、
前記開口部ごとに亜鉛（Ｚｎ）が該開口部から深さ方向に分布して深さ先端部にｐｎ接合が位置し、
前記拡散濃度分布調整層、または、窓層および拡散濃度分布調整層に、ｎ型不純物が全面にわたってドープされている深さ部分を含み、該ｎ型不純物がドープされている深さ部分は、前記Ｚｎが分布する深さ先端部から上方に離れている、受光素子。
【請求項２】
前記ｎ型不純物の濃度は、該ｎ型不純物がドープされている深さ部分で、深くなるほど高くなるように分布している、請求項１に記載の受光素子。
【請求項３】
前記ｎ型不純物はシリコン（Ｓｉ）であり、該シリコンがドープされている深さ部分で、該シリコンの濃度が５Ｅ１６ｃｍ−３〜１Ｅ１８ｃｍ−３である、請求項１または請求項２に記載の受光素子。
【請求項４】
前記窓層がＩｎＰであり、前記拡散濃度分布調整層がＩｎＧａＡｓである、請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の受光素子。
【請求項５】
前記拡散濃度分布調整層は、前記亜鉛が濃度１Ｅ１８ｃｍ−３〜９Ｅ１８ｃｍ−３の範囲のいずれかから０．３Ｅ１６ｃｍ−３〜９Ｅ１６ｃｍ−３の範囲のいずれかに低下する深さ部分を含む、請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の受光素子。
【請求項６】
前記受光層が、（ＩｎＧａＡｓ／ＧａＡｓＳｂ、ＩｎＧａＡｓ／ＧａＩｎＡｓ、およびＩｎＡｓ／ＧａＳｂ）のうちのいずれかの多重量子井戸構造である、請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の受光素子。
【請求項７】
請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載の受光素子と読み出し回路とを備える、光センサ装置。
【請求項８】
ＩＩＩ−Ｖ族半導体の基板上にｐ型不純物である亜鉛の選択拡散による画素を備えるＩＩＩ−Ｖ族半導体の受光素子の製造方法であって、
前記基板の上に位置する受光層、拡散濃度分布調整層、および窓層を、順次、エピタキシャル成長する工程と、
前記窓層上に接して、前記画素ごとに開口部がある選択拡散マスクパターンを形成する工程と、
前記選択拡散マスクパターンの開口部の窓層から亜鉛を選択拡散して該Ｚｎが分布する深さ先端部にｐｎ接合を形成する工程とを備え、
前記拡散濃度分布調整層、または前記拡散濃度分布調整層および窓層、の形成工程、およびｐｎ接合形成工程では、前記Ｚｎが分布する深さ先端部よりも上方の離れた所定の深さ部分にｎ型不純物をドーピングする、受光素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、受光素子、その製造方法、および光センサ装置に関し、なかでもとくに近赤外〜赤外域の受光素子、その製造方法、および光センサ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近赤外を含む赤外域の光は、動植物などの生体や環境に関連した吸収スペクトル域に対応するため、受光層にＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体を用いて、その赤外域の検出器の開発が行われている。とくに近赤外から長波長側へと受光感度の拡大が推進されている。これら受光素子では、近赤外から長波長側に感度拡大をはかるためタイプ２の（ＩｎＧａＡｓ／ＧａＡｓＳｂ）多重量子井戸構造（ＭＱＷ:Multi-Quantum  Well）を受光層とした単一画素の受光素子の提案がなされている（非特許文献１）。複数の画素が独立性を保って配列されたタイプ２の（ＩｎＧａＡｓ／ＧａＡｓＳｂ）多重量子井戸構造の受光素子については、選択拡散によって窓層から不純物を導入することで画素を形成するプレーナ型受光素子が提案されている（特許文献１）。選択拡散によって画素を形成する方式は、機械的な溝によって画素を形成する方式に比べて暗電流が低くなる利点を有する。上記のタイプ２の多重量子井戸では、受光時に、ヘテロ界面をわたるようにＧａＡｓＳｂの価電子帯からＩｎＧａＡｓの伝導帯に電子の遷移が生じるので、感度を確保するためには、量子井戸のペア数を大きくしなければならない。たとえばＩｎＧａＡｓ／ＧａＡｓＳｂ多重量子井戸の場合、ＩｎＧａＡｓ／ＧａＡｓＳｂを１ペアとして２５０ペア程度積層する。
【０００３】
上記のタイプ２のＩｎＧａＡｓ／ＧａＡｓＳｂ多重量子井戸は、しかしながら、不純物に対して脆弱であり、上記のプレーナ型受光素子の選択拡散に際して、多重量子井戸内には最小限の不純物しか許容されない。このため、選択拡散マスクパターンが設けられる窓層と、多重量子井戸構造との間に、拡散濃度分布調整層を挿入する。この拡散濃度分布調整層には、窓層における不純物の高濃度（１〜５Ｅ１８ｃｍ−３程度）から、受光層に至る低濃度（１〜５Ｅ１６ｃｍ−３程度）の不純物へと不純物濃度が急峻に変化する領域が含まれるようにする。この拡散濃度分布調整層では、その不純物の拡散速度が遅くなるような材料が用いられる。タイプ２のＩｎＧａＡｓ／ＧａＡｓＳｂ多重量子井戸の場合、ｐ型不純物である亜鉛（Ｚｎ）が選択拡散されるが、拡散濃度分布調整層にはＩｎＧａＡｓが用いられる。ＩｎＧａＡｓはＺｎの拡散速度を抑えるので、上記の高濃度から低濃度へと急峻に変化する領域を、当該ＩｎＧａＡｓ層内にとどめやすい。
このような方策をとった場合でも、不純物Ｚｎの選択拡散による深さを把握することは難しい。それは、ＺｎがＩｎＰなどＩＩＩ−Ｖ族半導体中で、２種類の拡散をするからである（非特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第４６６２１８８号
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】R.Sidhu,  et  al.,"A  Long-Wavelength  Photodiode  on  InP  Using  Lattice-Matched  GaInAs-GaAsSb  Type-II  Quantum  Wells”,IEEE  Photonics  Technology  Letters,  Vol.17,  No.12(2005),  pp.2715-2717
【非特許文献２】M.Yamada,  et  al.,”Double  zinc  diffusion  fronts  in  InP-Theory  and  experiment”,Appl.  Phys.  Lett.,  43,  594(1983)
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
非特許文献２によれば、Ｚｎは、ＩｎＰ中で、格子間を移動する格子間拡散と、格子に位置する原子（元素）を置換しながら移動する置換型拡散との、２種類の拡散をする。当然のことながら格子間拡散の速度は、置換型拡散に比べて大きい。Ｚｎには、格子間拡散があるため、選択拡散における深さ方向の先端部の位置制御のばらつきが大きくなる。
【０００７】
本発明は、画素ごとにｐｎ接合を形成するための選択拡散において、拡散深さを高精度に制御することが可能な、受光素子、その製造方法、および光センサ装置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】
【０００８】
本発明の受光素子は、ＩＩＩ−Ｖ族半導体の基板上にｐ型不純物である亜鉛の選択拡散による画素を備えるＩＩＩ−Ｖ族半導体の受光素子である。この受光素子は、半導体基板の上に位置するタイプ２の多重量子井戸構造の受光層と、受光層上に接して位置する拡散濃度分布調整層と、拡散濃度分布調整層上に接して位置する窓層と、窓層上に接して位置し、画素ごとに開口部がある選択拡散マスクパターンとを備え、開口部ごとに亜鉛（Ｚｎ）が該開口部から深さ方向に分布して深さ先端部にｐｎ接合が位置し、拡散濃度分布調整層、または窓層および拡散濃度分布調整層に、ｎ型不純物が全面にわたってドープされている深さ部分を含み、該ｎ型不純物がドープされている深さ部分は、Ｚｎが分布する深さ先端部から上方に離れている。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の受光素子によれば、画素ごとにｐｎ接合を形成するための選択拡散において、拡散深さを高精度に制御することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施の形態における受光素子を示す図である。
【図２】図１の受光素子のｐ型領域の縦断面における不純物の濃度分布を示す模式図である（Ｓｉ濃度リニア分布）。
【図３】図１の受光素子のｐ型領域の縦断面における不純物の濃度分布を示す模式図である（Ｓｉ濃度階段状分布）。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
[本願発明の実施形態の説明]
最初に本願発明の実施形態の内容を列記して説明する。
１．受光素子：
（１）構造：
本発明の受光素子は、ＩＩＩ−Ｖ族半導体の基板上にｐ型不純物である亜鉛の選択拡散による画素を備えるＩＩＩ−Ｖ族半導体の受光素子である。この受光素子は、半導体基板の上に位置するタイプ２の多重量子井戸構造の受光層と、受光層上に接して位置する拡散濃度分布調整層と、拡散濃度分布調整層上に接して位置する窓層と、窓層上に接して位置し、画素ごとに開口部がある選択拡散マスクパターンとを備え、開口部ごとに亜鉛（Ｚｎ）が該開口部から深さ方向に分布して深さ先端部にｐｎ接合が位置し、拡散濃度分布調整層、または窓層および拡散濃度分布調整層に、ｎ型不純物が全面にわたってドープされている深さ部分を含み、該ｎ型不純物がドープされている深さ部分は、Ｚｎが分布する深さ先端部から上方に離れている。ｎ型不純物はＩＩＩ−Ｖ族半導体中でＺｎの格子間拡散の妨げとなるので、拡散速度が比較的小さいＺｎの原子置換による拡散を主に考えればよくなり、ｐｎ接合の位置の制御を精度よく行うことが可能となる。すなわち、ｎ型不純物がドープされている深さ部分を、選択拡散を行う前に、窓層もしくは拡散濃度分布調整層、または窓層および拡散濃度分布調整層に、形成しておくことで、選択拡散における温度や時間を制御して、深さ先端部に形成するｐｎ接合を精度よく配置することができる。
【００１２】
（２）ＩＩＩ−Ｖ族半導体中の亜鉛の拡散：
上述のように、Ｚｎは、ＩｎＰなどＩＩＩ−Ｖ族半導体中で、２種類の拡散をするといわれている。その一つは、原子が配列している格子の間を通り抜けてゆく格子間拡散である。Ｚｎは、すべてではないが所定の割合の原子が、格子間位置を占めることができる。他の一つは、格子（席）に位置を占める原子と席を交換する、またはその原子がどこかの席に移動すると、そのあいた席に移動する、という置換拡散である。原子置換拡散と呼ぶ場合もある。格子点を占めるＺｎも一定割合、存在する。ここで、格子点を占めるＺｎが常に置換拡散をして、格子間位置を占めるＺｎが常に格子間拡散をする、というわけではない。Ｚｎは、拡散中に、ある時に格子間拡散をし、また他の時には置換拡散をする。拡散速度は、格子間拡散が置換拡散よりも相当大きい。この２種類の拡散が、半導体全体で並行して進行すると、見かけ上、拡散速度に大きなばらつきがあることになり、ｐｎ接合を精度よく配置することが非常に困難となる。
【００１３】
（３）Ｚｎの格子間拡散に対する妨害：
格子間拡散に限って、所定の不純物の格子間拡散は、反対導電型の不純物をドープすることで、妨げられる。すなわち、ｐ型不純物のＺｎの格子間拡散は、シリコンなどｎ型不純物をドープすることで生じにくくなる。ｎ型不純物がドープされた深さ部分を、ｐｎ接合が設けられる位置と、開口部との間に配置することで、格子間拡散がブロックされる。この結果、拡散速度は見掛け上、ばらつきの小さい、従って制御がしやすいものになる。
【００１４】
（４）ｎ型不純物（シリコン等）の分布：
（ｉ）ｎ型不純物、たとえばシリコンの濃度は、前記シリコンがドープされている深さ部分で、深くなるほど高くなるように分布しているのがよい。これによって、格子間拡散に対して深くなるほど妨げる作用が強くなり、亜鉛の分布の深さ先端部に対して、格子間拡散の寄与をほとんど無視できる程度にまですることができる。その結果、深さ先端部におけるＺｎ濃度を高めることができる。換言すれば、Ｓｉドープ深さ部分において深くなるほどＳｉ濃度を高めることで、Ｚｎ選択拡散におけるＺｎの深さ先端部のＺｎ濃度を高めることができる。この結果、Ｓｉドープ深さ部分を通ったあと、格子間拡散と置換拡散とが混在することになっても、ｐｎ接合の位置についてそれほど大きなばらつきは生じないようにできる。シリコン濃度の勾配の付け方は、線形に深い位置ほど濃度が高くなるようにしてもよいし、階段状に、深くなるほど高い段になるようにしてもよい。
（ｉｉ）シリコンは、拡散濃度分布調整層内の窓層側にドープされた深さ部分が配置されるようにしてもよい。また窓層から拡散濃度分布調整層にかけてシリコンがドープされていてもよい。どのようにシリコンが分布しても、深さが深くなるほどＳｉ濃度を高くするのが好ましい。Ｚｎの集積度が、ｐｎ接合の位置に近い箇所で高くなり、シリコンがドープされた領域を通りすぎた後の先端部の把握が容易になるからである。
（ｉｉｉ）シリコンがドープされている深さ部分は、Ｚｎが拡散されている先端部から上方に離れていなければならない。ｐｎ接合に逆バイアス電圧を印加することで形成される空乏層が、Ｓｉをドープされた深さ部分に影響を受けないようにするためである。
（ｉｖ）ｎ型不純物をシリコン（Ｓｉ）としたとき、該シリコンがドープされている深さ部分で、該シリコンの濃度が５Ｅ１６ｃｍ−３〜１Ｅ１８ｃｍ−３とするのがよい。これによってシリコンの受光素子の機能に対する影響をほとんど生じることなく、亜鉛の格子間拡散をブロックすることに寄与することができる。
（ｖ）上記（ｉ）〜（ｉｖ）はシリコンについて説明したが、ｎ型不純物としてはシリコン（Ｓｉ）に限定されず、硫黄（Ｓ）、スズ（Ｓｎ）等であってもよい。すなわち、本発明では上記の（ｉ）〜（ｉｖ）においてＳｉをＳ、Ｓｎ等に置き換えた説明がそのまま成り立つ。この後のｎ型不純物をＳｉとした場合の説明も同様である。
【００１５】
（５）亜鉛の分布形態：
拡散濃度分布調整層は、亜鉛が濃度１Ｅ１８ｃｍ−３〜９Ｅ１８ｃｍ−３の範囲のいずれかから０．３Ｅ１６ｃｍ−３〜９Ｅ１６ｃｍ−３の範囲のいずれかに低下する深さ部分を含む、ようにするのがよい。選択拡散マスクパターンの開口部に露出する窓層表面から導入された亜鉛は、その高い濃度（１Ｅ１８ｃｍ−３〜９Ｅ１８ｃｍ−３）を、窓層を経て拡散濃度分布調整層内にまで維持している。しかし、拡散濃度分布調整層内において、その高い濃度から、０．３Ｅ１６ｃｍ−３〜９Ｅ１６ｃｍ−３の範囲に急峻に低下する。これによって、高濃度の亜鉛が、タイプ２の多重量子井戸内に到達することはなくなる。亜鉛濃度が、高濃度から低濃度に急峻に低下する位置、および低濃度深さ部分の先端部（ｐｎ接合）の位置、これら２つの位置を精度よく配置することができるのは、上記のｎ型不純物がドープされている深さ部分があることによる。亜鉛が分布する深さ方向の先端部とは、ｐｎ接合が形成されている箇所であり、その位置は、拡散濃度分布調整層におけるｎ型不純物のバックグラウンド濃度と、Ｚｎ濃度とが同じになった位置（交点または交差面）である。
【００１６】
（６）窓層および拡散濃度分布調整層の材料：
窓層をＩｎＰとすることで、選択拡散マスクパターンを窒化シリコン（ＳｉＮ）製の選択拡散マスクパターンとの間における漏れ電流を抑制することができる。またＩｎＧａＡｓを拡散濃度分布調整層に用いることで、亜鉛の置換拡散における拡散速度を抑制することができ、上記の亜鉛が高濃度から低濃度に急峻に低下する深さ部分を、当該拡散濃度分布調整層内にとどめることが容易になる。
【００１７】
（７）タイプ２の多重量子井戸構造：
タイプ２の多重量子井戸構造としては、（ＩｎＧａＡｓ／ＧａＡｓＳｂ、ＩｎＧａＡｓ／ＧａＩｎＡｓ、およびＩｎＡｓ／ＧａＳｂ）のうちのいずれかを用いるのがよい。これによって、ペルチエ素子で冷却する程度で、暗電流を低くすることができる、小型・軽量化された近赤外〜赤外域の感度を有する受光素子を得ることができる。
【００１８】
（８）光センサ装置：
上記のいずれかの受光素子と読み出し回路とを組み合わせることで、近赤外〜赤外域の光センサ装置を得ることができる。撮像（分析）対象の物が、複数の物質を含み、その複数の物質が吸収スペクトル帯を異にすれば、受光素子に入射する前の光を分光するなどして帯域化することにより、対象物における各物質の分布やその濃度を検知することができる。上記の光センサ装置を組み込んだスペクトルイメージング撮像システムは、このような帯域別の画像を得ることを可能にする。
【００１９】
２．受光素子の製造方法：
本発明の受光素子の製造方法は、ＩＩＩ−Ｖ族半導体の基板上にｐ型不純物である亜鉛の選択拡散による画素を備えるＩＩＩ−Ｖ族半導体の受光素子の製造方法である。この製造方法は、基板の上に位置する受光層、拡散濃度分布調整層、および窓層を、順次、エピタキシャル成長する工程と、窓層上に接して、画素ごとに開口部がある選択拡散マスクパターンを形成する工程と、選択拡散マスクパターンの開口部の窓層から亜鉛を選択拡散して該Ｚｎが分布する深さ先端部にｐｎ接合を形成する工程とを備え、拡散濃度分布調整層、または拡散濃度分布調整層および窓層、の形成工程、およびｐｎ接合形成工程では、Ｚｎが分布する深さ先端部よりも上方の離れた所定の深さ部分にｎ型不純物をドーピングする。この製造方法によって、Ｚｎの格子間拡散を妨げるｎ型不純物を、窓層および拡散濃度分布調整層のエピタキシャル成長中に、所定の深さ部分にドープすることができる。ここで深さ部分とは、窓層表面を基準にして、その窓層表面からの深さをさす。
【００２０】
[本願発明の実施形態の詳細]
次に、本願発明の実施形態の受光素子等の具体例を、図面を参照しながら説明する。なお、本願発明はこれらの例示に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図されている。
【００２１】
図１は、本発明の実施の形態における受光素子５０を示す図である。図１に示す受光素子５０は、次のＩＩＩ−Ｖ族半導体のエピタキシャル層構造を有する。
（Ｆｅドープ半絶縁性ＩｎＰ基板１／ｎ型バッファ層２／タイプ２のＩｎＧａＡｓ／ＧａＡｓＳｂ多重量子井戸構造の受光層３／ＩｎＧａＡｓ拡散濃度分布調整層４／ＩｎＰ窓層５）
【００２２】
複数の画素Ｐが配列されていて、各画素ＰにはＺｎを含むｐ型領域６が形成され、そのｐ型領域６の深さ先端部にはｐｎ接合１５が形成されている。画素Ｐは、隣の画素とは、ｐ型不純物であるＺｎが選択拡散されていない領域で隔てられ、独立性を得ることができる。ｎ型バッファ層２にはＩｎＰ、ＩｎＧａＡｓなどを用いることができる。ＩｎＰ基板１の裏面の入射面には反射防止膜（ＡＲＦ：Anti-reflection  film）３５が成膜されている。ｐ側電極である画素電極１１が画素ごとに設けられ、画素Ｐに共通のｎ側電極であるグランド電極１２とで、ｐｎ接合１５に逆バイアス電圧を印加する。逆バイアス電圧をｐｎ接合に印加することで、ｐｎ接合１５から空乏層が、イントリンシックもしくは低濃度ｎ型の受光層３の側に大きく張り出して、受光を待機する状態となる。
【００２３】
画素Ｐは、選択拡散マスクパターン３６の開口部３６ｈから導入されるＺｎがＩｎＧａＡｓ拡散濃度分布調整層４およびＩｎＰ窓層５に拡散した領域６を主要部として含んでいる。ｐｎ接合１５は、受光層３とＩｎＧａＡｓ拡散濃度分布調整層４との界面に近い、ＩｎＧａＡｓ拡散濃度分布調整層４の中に配置するようにする。すなわちＩｎＧａＡｓ拡散濃度分布調整層４のｎ型不純物のバックグラウンド濃度Ｂに、Ｚｎ濃度が等しくなった点（交点または交差面）であるｐｎ接合１５を受光層３に近い部分に配置する。これにより、受光層３を形成するタイプ２のＩｎＧａＡｓ／ＧａＡｓＳｂ多重量子井戸構造に高濃度の亜鉛が拡散してゆくのを防止できる。
【００２４】
上記したように、Ｚｎは、ＩＩＩ−Ｖ族半導体中で、格子間拡散と置換拡散を行い、Ｚｎの深さ方向の拡散プロファイルの傾きが変わり、ｐｎ接合の位置のばらつきの要因となりｐｎ接合１５を精度よく配置することが難しい。格子間拡散をブロックして見掛け上の拡散速度のばらつきを小さくするために、ＩｎＧａＡｓ拡散濃度分布調整層４にｎ型不純物のシリコン（Ｓｉ）をドープした深さ部分Ｋが設けられている。
【００２５】
図２は、図１におけるｐ型領域６の縦断面における不純物濃度を示す模式図である。横軸はＩｎＰ窓層５の表面からの深さを示し、縦軸は不純物濃度（ｃｍ−３）を示す。図２において、ＩｎＧａＡｓ拡散濃度分布調整層４の窓層５の側（上側）にシリコン（Ｓｉ）がドープされている。すなわちＳｉがドープされている深さ部分Ｋは、ＩｎＧａＡｓ拡散濃度分布調整層４内にあり、ＩｎＰ窓層５に接している。Ｓｉの濃度分布は、Ｓｉドープ深さ部分Ｋにおいて深さが大きくなるほど濃度が高くなるように、線型（リニア）な勾配がついている。図２で、ａ点でのＳｉ濃度は５Ｅ１６ｃｍ−３程度であり、ｂ点でのＳｉ濃度は１Ｅ１８ｃｍ−３程度である。これによって、Ｓｉドープ深さ部分Ｋにおいて、格子間拡散はブロックされて、見掛け上、拡散プロファイルの裾引きを抑制し急峻なプロファイルを実現できる。
【００２６】
注意すべき点は、Ｓｉドープ深さ部分Ｋ以外の位置で、Ｚｎは格子間拡散をするＺｎと、置換拡散をするＺｎとに分かれているわけではないという点である。所定の位置で格子間拡散をしていたＺｎが、次の位置では置換拡散をする場合もある。たしかに、Ｓｉドープ深さ部分Ｋで、格子間拡散はブロックされて、多くのＺｎは置換拡散をする。しかし、Ｓｉドープ深さ部分Ｋを通過したＺｎは、格子間拡散をするものと置換拡散をするものとが入れ替わりながら混在することになる。それでも、Ｓｉドープ深さ部分Ｋがあることで、そのＳｉドープ深さ部分Ｋにおいてある程度以上の濃度を有する先端部が形成される。このあと、格子間拡散と置換拡散との混在は抑制される。Ｚｎ先端部は、深さが深くなるほどＳｉ濃度を高くすることで、Ｚｎ拡散プロファイルの裾引きを抑えることができる。
【００２７】
図３は、図２と同様に、Ｓｉをドープした深さ部分Ｋを、ＩｎＧａＡｓ拡散濃度分布調整層４の上側に設けた例を示す。図２では、Ｓｉをドープした深さ部分Ｋで、深さが増すほど線形（リニア）にＳｉ濃度が高くなる分布をしていたが、図３に示す例では、深さが増すほど階段状にＳｉ濃度が高くなる。このような階段状のＳｉの分布でも、この部分Ｋにおいて格子間拡散を抑えることで、上記図２における場合と同様の理由で、ｐｎ接合１５を精度よく配置することが可能となる。Ｓｉがドープされた深さ部分Ｋは、窓層５および拡散濃度分布調整層４にわたって配置されていてもよい。
【００２８】
（受光に及ぼす「Ｓｉがドープされた深さ部分Ｋ」の影響）：
ｎ型不純物であるＳｉをドープする深さ部分Ｋを、少なくとも拡散濃度分布調整層に設けることで、拡散プロファイルが急峻になりｐｎ接合の位置のばらつきが抑制されるとともに、空乏層の幅がＭＱＷ層にまで十分届くようになる。ＩｎＧａＡｓ拡散濃度分布調整層のバンドギャップエネルギは、タイプ２のＩｎＧａＡｓ／ＧａＡｓＳｂの多重量子井戸構造のバンドギャップエネルギよりも大きい。このため、ＩｎＧａＡｓで受光可能な波長の光（短波長側の光）は、タイプ２のＩｎＧａＡｓ／ＧａＡｓＳｂの多重量子井戸構造でも受光することができる。基板裏面入射なので、タイプ２のＩｎＧａＡｓ／ＧａＡｓＳｂの多重量子井戸構造で受光されずに通り抜けた短波長側の光が、ＩｎＧａＡｓで受光される可能性がある。しかし、仮にＩｎＧａＡｓ（第２のｐｎ接合）で受光された光があったとしても、そこで発生した電子・正孔対は、同じ画素のタイプ２のＩｎＧａＡｓ／ＧａＡｓＳｂの多重量子井戸構造で発生したものとしても、実用上、差し支えない。本来、受光層で受光されていてもおかしくないからである。  
【産業上の利用可能性】
【００２９】
本発明の受光素子によれば、選択拡散におけるｐｎ接合の位置を精度よく配置することができ、製造歩留まりを向上させることができる。
【符号の説明】
【００３０】
１  ＩｎＰ基板、２  バッファ層、３  タイプ２（ＩｎＧａＡｓ／ＧａＡｓＳｂ）多重量子井戸構造、４  ＩｎＧａＡｓ拡散濃度分布調整層、５  ＩｎＰ窓層、６  ｐ型領域、１１  ｐ側電極（画素電極）、１２  グランド電極（ｎ側電極）、１５  ｐｎ接合、３５  反射防止（ＡＲ）膜、３６  選択拡散マスクパターン、３６ｈ  開口部、５０  受光素子、Ｂ  ｎ型不純物バックグラウンド濃度、Ｋ  Ｓｉがドープされた深さ部分、Ｐ  画素。
【図１】
2015032796.tif 000003
【図２】
2015032796.tif 000004
【図３】
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