(57)【要約】【課題】光吸収層における結晶欠陥の低減を実現可能な受光素子およびその製造方法を提供する。【解決手段】第１の半導体材料からなる基板１１と、基板１１上に形成された第１の半導体材料とは異なる材質の第２の半導体材料からなるシード層１３と、基板１１の上方に設けられ、シード層１３を露出させる開口部１４ａを有するマスク１４と、マスク１４の上方にシード層１３を結晶成長させた第２の半導体材料からなる光吸収層１５とを備えており、マスク１４上の光吸収層１５を受光部１５ａとすることを特徴とする受光素子とその製造方法である。【選択図】　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の半導体材料からなる基板と、
前記基板上に形成された前記第１の半導体材料とは異なる第２の半導体材料からなるシード層と、
前記基板の上方に設けられ、前記シード層を露出させる開口部を有するマスクと、
前記マスクの上方に前記シード層を結晶成長させた第２の半導体材料からなる光吸収層とを備えており、
前記マスク上の前記光吸収層を受光部とする
ことを特徴とする受光素子。
【請求項２】
前記マスク間の前記光吸収層上には電極が配置されている
ことを特徴とする請求項１記載の受光素子。
【請求項３】
前記マスクと前記光吸収層との屈折率差が、当該光吸収層と前記基板との屈折率差よりも大きい
ことを特徴とする請求項１記載の受光素子。
【請求項４】
前記基板と前記シード層との間に、当該基板を構成する第１の半導体材料と当該シード層を構成する第２の半導体材料との格子不整合を緩和するための第３の半導体材料からなる緩衝層が配置されている
ことを特徴とする請求項１記載の受光素子。
【請求項５】
前記シード層がパターン形成されているとともに、当該シード層の表面が前記マスクの表面よりも高くなるように形成されている
ことを特徴とする請求項１記載の受光素子。
【請求項６】
前記シード層上には絶縁膜を介して電極が形成されている
ことを特徴とする請求項５記載の受光素子。
【請求項７】
第１の半導体材料からなる基板と、
前記基板上にパターン形成された第１の半導体材料とは異なる第２の半導体材料からなるシード層と、
前記シード層のパターン間に当該シード層を結晶成長させた第２の半導体材料からなる光吸収層とを備えており、
前記光吸収層の下層の基板には所定の深さの溝が形成されているとともに、この溝部分が空間となっており、前記空間上の前記光吸収層を受光部とする
ことを特徴とする受光素子。
【請求項８】
前記シード層上の前記光吸収層上には電極が配置されている
ことを特徴とする請求項７記載の受光素子。
【請求項９】
前記基板と前記シード層との間に、当該基板を構成する第１の半導体材料と当該シード層を構成する第２の半導体材料との格子不整合を緩和するための第３の半導体材料からなる緩衝層が配置されている
ことを特徴とする請求項７記載の受光素子。
【請求項１０】
第１の半導体材料からなる基板上に第１の半導体材料とは異なる第２の半導体材料からなるシード層を形成する工程と、
前記基板の上方に前記シード層を露出するように開口部を有するマスクを形成する工程と、
前記シード層を結晶成長させて、前記マスクの上方に第２の半導体材料からなる光吸収層を形成する工程とを有する
ことを特徴とする受光素子の製造方法。
【請求項１１】
前記シード層を形成する工程では、前記シード層をパターン形成し、
前記マスクを形成する工程では、前記シード層の表面が前記マスクの表面よりも高くなるように形成する
ことを特徴とする請求項１０記載の受光素子の製造方法。
【請求項１２】
第１の半導体材料からなる基板上に第１の半導体材料とは異なる第２の半導体材料からなるシード層を形成する工程と、
前記シード層と前記基板の表面をパターニングし、当該基板表面に溝を形成する工程と、
前記シード層のパターン間に当該シード層を結晶成長させて、前記溝の上部を塞ぐように第２の半導体材料からなる光吸収層を形成するとともに、当該光吸収層と前記基板との間に空間を設ける工程とを有する
ことを特徴とする受光素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、受光素子およびその製造方法に関し、特に、基板に対して格子不整合を有する光吸収層を備えた受光素子およびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
長波長帯域での光通信においては、専らＰｉＮ型の半導体受光素子が用いられている。この種の半導体受光素子は、半導体層に対して垂直に光を入射してその光電流を検出する。
【０００３】
この受光素子の持つ特性のひとつとして暗電流がある。暗電流は光が入射しない時に逆バイアス下で流れる電流であり、受光素子において暗電流量を低減させることは受信感度を高めるために重要である。
暗電流量は以下の式で定義される。
暗電流量（Ｉｄ）
＝ＩｄＤ（拡散電流）＋Ｉｄｇ（発生電流）＋Ｉｄｓ（表面リーク電流）＋Ｉｄｔ（トンネル電流）ここで、発生電流は光吸収層の空乏層中に含まれる転位や積層欠陥等の結晶欠陥を介して発生する電流であり、基板と光吸収層との格子不整合がその一因となっている。この発生電流は温度が高くなると指数関数的に増加する傾向がある。
【０００４】
長波長帯域用に多く用いられている、ＧａＩｎＡｓを光吸収層として用いるＰｉＮ型の半導体受光素子では、通常この発生電流を低減するためにＧａＩｎＡｓと格子整合するＩｎＰ基板が用いられている。
しかし、ＩｎＰ基板は基板自身の熱伝導度が悪く、基板コストも高いことから、熱伝導度がＩｎＰよりも２０％高く、基板コストが３分の１程度のＧａＡｓ基板上にＧａＩｎＡｓからなる光吸収層を形成した受光素子が研究開発されている。
【０００５】
このＧａＩｎＡｓ層とＧａＡｓ基板の間には３．７％程度の格子不整合が存在しており、通常の成長方法では１０９（ｃｍ−２）以上の結晶欠陥が存在する。そこで、ＧａＩｎＡｓ層とＧａＡｓ基板の間に、例えば５００℃程度の低温で成長させたＩｎＰ層を緩衝層として挿入したり、ＧａＩｎＡｓ層とＧａＡｓ基板との間に組成変化により格子定数を段階的に変化させたＩｎＡｌＡｓ層を挿入することにより格子不整合性を段階的に緩和させた緩衝層を導入することで、光吸収層の結晶欠陥密度を低減させている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながらいずれの手法を用いても、結晶欠陥密度は１０６（ｃｍ−２）程度にしか低減できていない。このため暗電流量は６ｎＡ（受光面積：５０μｍφ，逆バイアス電圧：５Ｖ）までしか低減できておらず、実用化レベルのｐＡオーダーには届いていないという問題があった（Ｊ．Ｖａｃ．Ｓｃｉ．Ｔｅｃｈｎｏｌ．Ｂ１９（４），（２００１）（米））。このような受光素子は、信号対雑音（Ｓ／Ｎ）比が低く、受信感度が悪いことから、受光素子として十分な品質を満たしていなかった。
【０００７】
したがって、光吸収層における結晶欠陥の低減を実現可能な受光素子およびその製造方法が望まれていた。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、本発明の第１の受光素子は、第１の半導体材料からなる基板と、基板上に形成された第１の半導体材料とは異なる第２の半導体材料からなるシード層と、基板の上方に設けられ、シード層を露出させる開口部を有するマスクと、マスクの上方にシード層を結晶成長させた第２の半導体材料からなる光吸収層とを備えており、マスク上の光吸収層を受光部とすることを特徴としている。
【０００９】
このような第１の受光素子によれば、マスクの上方にシード層を結晶成長させた光吸収層とを備えており、マスクの開口部から露出したシード層を結晶成長させるため、マスク上にはシード層を横方向に結晶成長させた光吸収層が形成される。ここで、一般的に結晶成長における結晶欠陥は上方向には成長するが、横方向には成長しないという性質があることから、マスク上の光吸収層を受光部とすることにより、受光部の結晶欠陥密度を低減させることができる。
【００１０】
特に、マスクと光吸収層との屈折率差が光吸収層と基板との屈折率差よりも大きい場合には、半導体層を積層してなる従来の構成の受光素子よりも光吸収層の下面での光反射率が高くなり、光吸収層における光吸収量を増大させることができる。
【００１１】
また、本発明の第２の受光素子は、第１の半導体材料からなる基板と、基板上にパターン形成された第１の半導体材料とは異なる第２の半導体材料からなるシード層と、シード層のパターン間にシード層を結晶成長させた第２の半導体材料からなる光吸収層とを備えており、光吸収層の下層の基板には所定の深さの溝が形成されているとともに、この溝部分が空間となっており、空間上の光吸収層を受光部とすることを特徴としている。
【００１２】
このような第２の受光素子によれば、シード層のパターン間にシード層を結晶成長させた光吸収層を備えており、光吸収層の下層の基板には所定の深さの溝が形成されているとともに、この溝部分が空間となっていることから、空間上にはシード層を横方向に結晶成長させた光吸収層が形成される。ここで、結晶欠陥は横方向には成長しないことから、空間上の光吸収層を受光部とすることにより、受光部の結晶欠陥密度を低減させることができる。
また、光吸収層と基板との間には空間が設けられているため、光吸収層との屈折率差を大きくできることから、半導体層を積層してなる従来の構成の受光素子よりも光吸収層の下面での光反射率が高くなり、光吸収層における光吸収量を増大させることができる。
【００１３】
また、本発明の受光素子の第１の製造方法は、第１の半導体材料からなる基板上に第１の半導体材料とは異なる第２の半導体材料からなるシード層を形成する工程と、基板の上方にシード層を露出するように開口部を有するマスクを形成する工程と、マスクの上方にシード層を結晶成長させて第２の半導体材料からなる光吸収層を形成する工程とを有することを特徴としている。
【００１４】
このような受光素子の第１の製造方法によれば、シード層を結晶成長させて、マスクの上方に第２の半導体材料からなる光吸収層を形成しており、マスクの開口部から露出したシード層を結晶成長させるため、マスク上にはシード層を横方向に結晶成長させた光吸収層が形成される。ここで、結晶欠陥は横方向には成長しないことから、マスク上の光吸収層を受光部とすることにより、受光部の結晶欠陥密度を低減させることができる。
【００１５】
また、このような製造方法によれば、基板と光吸収層との格子不整合にとらわれずに、マスクの材質を決定することができる。よって、光吸収層との屈折率差が、光吸収層と基板との屈折率差より大きい材質でマスクを形成することにより、光吸収層の下面の光反射率を高めることができることから、光吸収層における光吸収量を増大させることができる。
【００１６】
また、本発明の受光素子の第２の製造方法は、第１の半導体材料からなる基板上に第１の半導体材料とは異なる第２の半導体材料からなるシード層を形成する工程と、シード層と基板の表面をパターニングし、基板表面に溝を形成する工程と、シード層のパターン間に、シード層を結晶成長させて溝の上部を塞ぐように第２の半導体材料からなる光吸収層を形成するとともに、光吸収層と基板との間に空間を設ける工程とを有することを特徴としている。
【００１７】
このような受光素子の第２の製造方法によれば、第１の製造方法と同様にシード層を結晶成長させて、第２の半導体材料からなる光吸収層を形成することから、空間上にはシード層を横方向に結晶成長させた光吸収層が形成されるため、空間上の光吸収層を受光部とする場合には、受光部の結晶欠陥密度を低減させることができる。
また、基板と光吸収層との間に空間を設けることから、光吸収層との屈折率差を大きくすることができるため、光吸収層の下面の光反射率を高めることができ、光吸収層における光吸収量を増大させることができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。各実施形態においては、受光素子の構成を製造工程順に説明する。
【００１９】
（第１実施形態）
本発明の第１の受光素子について説明する。
図１に本実施形態における第１の受光素子の製造工程断面図を示す。ここでは受光素子の一部分を示して説明することとする。
まず、図１（ａ）に示すように、例えばＭＢＥ（Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ　Ｂｅａｍ　Ｅｐｉｔａｘｙ）法、またはＭＯＣＶＤ（Ｍｅｔａｌ　Ｏｒｇａｎｉｃ　Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｖａｐｏｒ　Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法により、第１の半導体材料、例えばＧａＡｓからなる基板１１上に、第３の半導体材料、例えばＡｌＧａＡｓからなる緩衝層１２を形成する。
【００２０】
次に、例えばＭＢＥ法またはＭＯＣＶＤ法により、緩衝層１２上に第１の半導体材料とは異なる第２の半導体材料、例えばＧａＩｎＡｓからなるシード層１３を形成する。
【００２１】
ここでは、基板１１を構成する第１の半導体材料とシード層１３を構成する第２の半導体材料との格子不整合を緩和するために、緩衝層１２としてＡｌＧａＡｓからなる単層膜を形成したが、本発明はこれに限定されず、基板１１とシード層１３との格子不整合を段階的に緩和させるような積層膜で緩衝層１２を形成してもよい。例えば、シード層１３にＧａＩｎ（０．５３）Ａｓを用いた場合には、ＧａＡｓからなる基板１１上にＩｎの組成比を徐々にシード層１３に近づけた積層膜を緩衝層１２に用いてもよい。
【００２２】
次に、図１（ｂ）に示すように、シード層１３、緩衝層１２および基板１１の表面をレジストパターン（図示せず）をマスクに用いて、通常のリソグラフィー技術によりストライプ状にパターニングして（図では２本のパターンのみ表示）、基板１１表面に溝１１ａを形成する。
【００２３】
ここで、後工程にてシード層１３のパターン間に形成される光吸収層が、受光部となることから、このパターン間の間隔Ｗを十分に広く設けることが好ましい。
ただし、間隔Ｗが広すぎると、後工程におけるシード層１３の横方向への結晶成長が十分に行えずに下層に堆積してしまい、光吸収層に結晶欠陥が生じる可能性がある。
また、間隔Ｗが広すぎると受光部の幅が広くなり、キャリアの走行時間が長くなるという問題も生じるため、これらのことを考慮にいれ、間隔Ｗを設定することが好ましい。
【００２４】
また、ここでは、基板１１の表面をシード層１３とともにパターニングすることとしたが、基板１１表面を彫り込んで形成する溝１１ａの深さは、後工程にて基板１１上に形成する結晶成長用のマスクの膜厚によって決定され、マスクの膜厚が緩衝層１２よりも厚い場合にのみ溝１１ａを形成することとする。
【００２５】
続いて、図１（ｃ）に示すように、パターニングされたシード層１３、緩衝層１２および基板１１を覆うように基板１１上にマスク１４を形成する。
【００２６】
ここで、マスク１４は誘電体膜で形成されるものであり、後工程でマスク１４の上層に形成する光吸収層との屈折率差が光吸収層と基板１１または緩衝層１２よりも大きい材質で形成することが好ましい。
本実施形態では、ＧａＩｎＡｓ（屈折率（ｎ）＝３．５５）からなるシード層１３を結晶成長させて光吸収層を形成するため、光吸収層もＧａＩｎＡｓで形成されることから、ＧａＡｓ（ｎ＝３．４）からなる基板１１や緩衝層１２よりも光吸収層との屈折率差の大きいＳｉＯ２（ｎ＝１．５３）をマスク１４に使用することとする。
【００２７】
また、マスク１４に用いるＳｉＯ２の膜厚は、反射率を高めることが可能な膜厚λ／４ｎ（λ：受光波長、ｎ：屈折率）となるように、受光波長を１．３μｍとして、例えば膜厚２１２．３ｎｍに設定する。ここで、反射率は３０％以上となるように膜厚を設定することが好ましい。
ただし、本発明におけるマスク１４の膜種および膜厚は上記に限定されることなく、マスク１４と光吸収層との間の屈折率差が大きくなるように形成できればよく、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＮ、ＴｉＯ２を用いてもよい。また、単層膜に限らず、これらの膜を用いた積層膜であってもよい。
【００２８】
マスク１４に積層膜を用いる場合には、基板１１から光吸収層までの各膜間、具体的には、基板と積層膜の下層膜、光吸収層と積層膜の上層膜および積層膜界面での屈折率差が大きくなるように形成すれば、各膜間の反射率を高めることができ、光吸収層における光吸収量を増大させることができるため好ましい。
【００２９】
次に、図１（ｄ）に示すように、シード層１３を覆うマスク１４をフォトリソマスク上からのエッチングにより除去して、パターニングされたシード層１３を露出する。これにより、シード層１３の表面がマスク１４の表面よりも高くなるように形成されるとともに、マスク１４の開口部１４ａからシード層１３が露出された状態となる。
この場合、マスク１４の表面が緩衝層１２とシード層１３との界面と一致するように形成されていれば、シード層１３を全て露出させることができるので、効率よく結晶成長を行うことができ、好ましい。
【００３０】
そして、図２（ｅ）に示すように、例えばＭＢＥ法またはＭＯＣＶＤ法により、この開口部１４ａから露出したシード層１３を結晶成長させて、図２（ｆ）に示すように、シード層１３上およびマスク１４上に第２の半導体材料、すなわちＧａＩｎＡｓからなる光吸収層１５を形成する。
この場合、横方向に結晶成長を促進させるため、基板１１の温度が４００℃以上になるように加熱する。
【００３１】
次に、図２（ｇ）に示すように、例えばＭＢＥ法またはＭＯＣＶＤ法により、光吸収層１５上に光吸収層１５で吸収した光を閉じ込めるための、例えばＡｌＧａＡｓからなるクラッド層１６を形成した後、クラッド層１６上に、例えばＧａＡｓからなるコンタクト層１７を形成する。
【００３２】
そして、図３（ｈ）に示すように、コンタクト層１７上にレジストを塗付し、シード層１３の上方のコンタクト層１７が露出するように、レジストパターン１８を形成する。
【００３３】
次に、図３（ｉ）に示すように、露出されたコンタクト層１７上およびレジストパターン１８上に導電層２０を形成し、続いて図３（ｊ）に示すように、例えばリフトオフ法によりレジストパターン１８（前記図３（ｉ）参照）を除去することで、シード層１３の上方のコンタクト層１７上に上部電極２１をパターン形成する。
【００３４】
その後、図４（ｋ）に示すように、基板１１の裏面側に下部電極２２を形成する。
このようにして、マスク１４上の光吸収層１５を受光部１５ａとする受光素子を製造する。
【００３５】
ここで、図５に上述した方法により製造した第１の受光素子の上面図を示す。上述した製造方法の説明に用いた図１〜４の製造工程断面図は図５におけるＡ−Ａ’断面図を示すものとする。
図５に示すように、矩形状の受光素子には上部電極２１が同一の幅でストライプ状にパターン形成されており、その端部にて各上部電極２１が接続されている。そして、１つの角部が取り出し電極２３となるように構成されている。
このような構成により、上部電極２１間における光吸収層１５の受光部１５ａで受光した光エネルギーを電気エネルギーに変換して、取り出し電極２３から出力させることができる。
【００３６】
上述したような受光素子およびその製造方法によれば、パターン形成したシード層１３をマスク１４の開口部１４ａから結晶成長させて、光吸収層１５を形成することから、マスク１４上にはシード層１３を横方向に結晶成長させた光吸収層１５が形成される。ここで、横方向には結晶欠陥は成長しないことから、マスク１４上の光吸収層１５を受光部１５ａとすることで、受光部１５ａの結晶欠陥密度を低減させることができる。
【００３７】
さらに、本実施形態では、基板１１とシード層１３との間に格子不整合を緩和するための緩衝層１２が配置されていることから、シード層１３の結晶欠陥を少なくできるため、シード層１３を結晶成長させて形成する光吸収層１５の結晶欠陥密度をさらに低減させることができる。
したがって、受光部１５ａの結晶欠陥に起因する発生電流を低減し、暗電流を低減することができることから、信号対雑音（Ｓ／Ｎ）比を高くすることができ、受信感度を向上させることができる。
【００３８】
また、マスク１４にＧａＩｎＡｓで構成される光吸収層１５との屈折率差の大きいＳｉＯ２を用いていることから、半導体層を積層してなる従来の構成の受光素子よりも光吸収層１５の下面での光反射率を高くすることができるため、光吸収層１５における光吸収量を増大させることができる。
【００３９】
このため、同等の光吸収量を得るために必要な光吸収層１５の膜厚を薄くすることができ、これにともない空乏層の膜厚も薄くなることから、光吸収層１５での抵抗が減少し、受光素子のＣＲ定数による遮断周波数を高めることができるため、受光素子の高周波応答性を高めることができる。
【００４０】
また、光吸収層１５の膜厚を薄くすることができれば、上部電極２１と下部電極２２との間隔を短くしてキャリアの走行時間を早めることができることから、走行時間による遮断周波数を高めることができる。これによっても、受光素子の高周波応答性を高めることができる。
【００４１】
さらに、走行時間を早めることができることができるため、走行時間により制限されていた受光面積を大きくすることができ、受光量を増大させることができる。また、受光面積を大きくすることができれば、単位面積あたりの受光量を低減することができるため、空間電荷効果も抑制することが可能である。
【００４２】
なお、本実施形態では、マスク１４にＳｉＯ２の単層膜を用いた例について説明したが、図６にマスク１４に単層膜および多層膜を用いた場合の光吸収層１５とマスク１４との間の反射率を示す。
単層膜にはＳｉＯ２（ｎ＝１．５３）、Ａｌ２Ｏ３（ｎ＝１．７５）をそれぞれ用い、多層膜にはａ−Ｓｉ（ｎ＝３．５２）をＳｉＯ２またはＡｌ２Ｏ３でそれぞれ挟持した３層構造のものを用いた。
また、膜厚はそれぞれλ／４ｎ（ｎｍ）となるようにし、受光波長を１．３μｍとした。
【００４３】
図６に示すように、マスク１４が単層膜の場合は、ＳｉＯ２で約４６％、Ａｌ２Ｏ３で約３６％の反射率を示し、光吸収層１５との屈折率差に比例した反射率を示した。
また、ａ−ＳｉをＳｉＯ２で挟持した積層膜の場合には約６１％、ａ−ＳｉをＡｌ２Ｏ３で挟持した積層膜の場合には、約４２％の反射率を示し、積層膜の方が単層膜よりも反射率が大きくなる傾向が認められた。
このように、マスク１４に光吸収層１５との屈折率差の大きい単層膜または、光吸収層１５と屈折率差だけでなく、積層膜界面での屈折率差の大きいの積層膜を用いることにより、光吸収層１５下面での光反射率を高めることが可能である。
【００４４】
次に、第１実施形態の変形例について説明する。
（変形例１）
第１実施形態では、第１の半導体材料（ＧａＡｓ）からなる基板１１と第２の半導体材料（ＧａＩｎＡｓ）からなるシード層１３との間に第３の半導体材料（ＡｌＧａＡｓ）からなる緩衝層１２（前記図４（ｋ）参照）を形成したが、図７に示すように、緩衝層１２を形成しなくても構わない。
このような受光素子によっても、マスク１４上にシード層１３を横方向に結晶成長させた光吸収層１５を備えており、マスク１４上の光吸収層１５を受光部１５ａとすることから、受光部１５ａの結晶欠陥を低減させることができる。
【００４５】
（変形例２）
また、第１実施形態では光吸収層１５上にＧａＡｌＡｓからなるクラッド層１６とＧａＡｓからなるコンタクト層１７を積層形成したが、図８に示すように、クラッド層１６（前記図４（ｋ）参照）を形成せずにコンタクト層１７を形成してもよい。この場合にはコンタクト層１７が光吸収層１５で吸収した光を閉じ込めるクラッド層も兼ねることとする。
【００４６】
（変形例３）
また、図９に示すように、パターン形成されたシード層１３上に絶縁膜１９を介して上部電極２１が配置された構成であってもよい。
【００４７】
このような受光素子は、まず、基板１１上に緩衝層１２、シード層１３、絶縁膜１９を形成し、これらを基板１１の表面も含めてパターニングする。
次に、パターニングされた絶縁膜１９、シード層１３、緩衝層１２および基板１１の表面を覆うように基板１１上にマスク１４を形成し、絶縁膜１９およびシード層１３を覆うマスク１４を除去して、絶縁膜１９およびシード層１３をマスク１４の開口部１４ａから露出させる。
【００４８】
そして、シード層１３を結晶成長させて、光吸収層１５を形成し、絶縁膜１９を覆うように光吸収層１５上にクラッド層１６およびコンタクト層１７を積層形成した後、絶縁膜１９上のクラッド層１６およびコンタクト層１７を除去して、絶縁膜１９を底部とする開口部１９ａを形成する。
その後、この開口部１９ａを覆うように導電層（図示せず）を形成してパターニングし、シード層１３上に絶縁膜１９に達する上部電極２１を形成する。
【００４９】
このような受光素子およびその製造方法によれば、シード層１３を結晶成長させる場合に、シード層１３上の絶縁膜１９がマスクとなることから、シード層１３を横方向のみに結晶成長させて光吸収層１５を形成することができる。
これにより、結晶欠陥がシード層１３上に成長しないことから、上部電極２１と下部電極２２との間の結晶欠陥を低減させることができるとともに、シード層１３上に絶縁膜１９が配置されていることで、逆バイアス下での耐圧性をより向上させることが可能である。
なお、このような受光素子においても変形例１で説明した緩衝層１２を形成しない構成、また変形例２で説明したクラッド層１６を形成しない構成を適用することが可能である。
【００５０】
（第２実施形態）
また、図１０に本発明の第２の受光素子を示す。
図１０に示すように、第２の受光素子は、第１実施形態で説明した受光素子における基板１１とシード層１３との間のマスク１４が配置された部分に、空間３１が設けられた構成である。
【００５１】
このような受光素子の製造方法としては、第１実施形態における図１（ｂ）で説明したように、シード層１３、緩衝層１２、基板１１の表面をパターニングして、基板１１表面に所定の深さの溝１１ａを形成する。
そして、シード層１３のパターン間にシード層１３を結晶成長させて溝１１ａの上部を塞ぐように光吸収層１５を形成するとともに、基板１１と光吸収層１５との間に空間３１を設ければよい。
この場合、結晶成長の際に光吸収層１５が基板１１に堆積しないような深さに、溝１１ａを彫り込むことが好ましい。
【００５２】
このような受光素子およびその製造方法によれば、空間３１の屈折率は１であることから、光吸収層１５との屈折率差を大きくすることができ、光吸収層１５の下面での光反射率を高めることができるため、光吸収層１５における光吸収量を増大させることができる。
なお、第２実施形態においても、第１実施形態における変形例１、２、３を適用することが可能である。
【００５３】
（第３実施形態）
次に、本発明の第１の受光素子における第２の製造方法について説明する。
図１１〜図１３に本実施形態における第１の受光素子の製造工程断面図を示す。
なお、第１実施形態と同様の構成には同一の番号を付して説明し、重複する説明については省略する。
【００５４】
まず、図１１（ａ）に示すように、基板１１上に緩衝層１２を形成し、緩衝層１２上にシード層１３を形成する。
次に、図１１（ｂ）に示すように、シード層１３上にシード層１３を露出させる開口部１４ａを有するマスク１４を形成する。
【００５５】
次に、図１１（ｃ）に示すように、このシード層１３を開口部１４ａから結晶成長させて、図１１（ｄ）に示すように、シード層１３上およびマスク１４上に光吸収層１５を形成する。
【００５６】
次に、図１２（ｅ）に示すように、光吸収層１５上にクラッド層１６を形成した後、クラッド層１６上にコンタクト層１７を形成する。
そして、図１２（ｆ）に示すように、コンタクト層１７上にマスク１４の上方を覆うレジストパターン１８を形成した後、図１２（ｇ）に示すように、コンタクト層１７上およびレジストパターン１８上に導電層２０を形成する。
【００５７】
その後、図１３（ｈ）に示すように、マスク１４の上方のレジストパターン１８（前記図１２（ｇ）参照）を除去し、マスク１４間の光吸収層１５上のコンタクト層１７上に上部電極２１をパターン形成する。
そして、図１３（ｉ）に示すように、基板１１の裏面側に下部電極２２を形成する。
このようにして、マスク１４上の光吸収層１５を受光部１５ａとする受光素子を製造する。
【００５８】
上述したような第１の受光素子の製造方法およびこれによって得られる受光素子によっても、マスク１４の上方にシード層１３を横方向に結晶成長させた光吸収層１５を形成し、マスク１４上の光吸収層１５を受光部１５ａとすることで、受光部１５ａの結晶欠陥密度を低減させることができ、第１実施形態と同様の効果を奏することができる。
なお、第３実施形態においても、第１実施形態における変形例１、２を適用することが可能である。
【００５９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の第１の受光素子およびその製造方法によれば、マスク上にシード層を横方向に成長させた光吸収層を備えていることから、マスク上の光吸収層を受光部とすることで、受光部の結晶欠陥密度を低減させることができる。
また、受光部の結晶欠陥に起因する発生電流を低減し、暗電流を低減することができることから、信号対雑音（Ｓ／Ｎ）比を高くすることができ、受光素子の受信感度を向上させることができる。
【００６０】
また、基板と光吸収層との格子不整合にとらわれずに、マスクの材質を選択することができることから、光吸収層との屈折率の大きい材質でマスクを形成することにより、光吸収層の下面での反射率を高くすることができるため、光吸収層の光吸収量を増大させることができる。
【００６１】
また、本発明の第２の受光素子およびその製造方法によれば、基板上に設けられた空間上にシード層を横方向に成長させた光吸収層を備えていることから、空間上の光吸収層を受光部とすることで、受光部の結晶欠陥密度を低減させることができる。
【００６２】
さらに、光吸収層と基板との間には空間が設けられているため、光吸収層との屈折率差を大きくできることから、光吸収層の下面での光反射率を高くすることができるため、光吸収層における光吸収量を増大させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の受光素子の製造方法に係る第１実施形態を示す製造工程断面図（その１）である。
【図２】本発明の受光素子の製造方法に係る第１実施形態を示す製造工程断面図（その２）である。
【図３】本発明の受光素子の製造方法に係る第１実施形態を示す製造工程断面図（その３）である。
【図４】本発明の受光素子の製造方法に係る第１実施形態を示す製造工程断面図（その４）である。
【図５】本発明の受光素子の一例を示す上面図である。
【図６】マスクの種類または層数と反射率との関係を示すグラフである。
【図７】本発明の第１実施形態に係る受光素子の変形例１を示す断面図である。
【図８】本発明の第１実施形態に係る受光素子の変形例２を示す断面図である。
【図９】本発明の第１実施形態に係る受光素子の変形例３を示す断面図である。
【図１０】発明の第２実施形態に係る受光素子を示す断面図である。
【図１１】本発明の受光素子の製造方法に係る第３実施形態を示す製造工程断面図（その１）である。
【図１２】本発明の受光素子の製造方法に係る第３実施形態を示す製造工程断面図（その２）である。
【図１３】本発明の受光素子の製造方法に係る第３実施形態を示す製造工程断面図（その３）である。
【符号の説明】
１１…基板、１１ａ…溝、１２…緩衝層、１３…シード層、１４…マスク、１４ａ…開口部、１５…光吸収層、１５ａ…受光部、１９…絶縁膜、２１…上部電極、３１…空間
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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