(57)【要約】  【課題】  結晶の再成長を行うことなしに、メサ側面近傍の暗電流を抑制すると共に、素子の信頼性を向上することが可能な受光素子およびアバランシェフォトダイオードを提供すること。  【解決手段】  半導体基板１上に形成されたメサ構造部内に、バッファ層２と、光吸収層３と、電界緩和層４と、増倍層５と、コンタクト層６とを含む複数の半導体層が積層されているアバランシェフォトダイオード３０において、コンタクト層６は、複数の半導体層のうちの半導体基板から最も離れた最離層として積層され、最離層に接する次離層（増倍層５）との界面近傍において、次離層（増倍層５）の面が、コンタクト層６の面より大きく、コンタクト層６と接しない部分を有するように構成されている。【選択図】  図１
2005286000.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板（１）上に形成されたメサ構造部内に、オーミック接触を得るためのコンタクト層（６）を含む複数の半導体層（２〜６）が積層されている受光素子（３０）において、
前記コンタクト層は、複数の前記半導体層のうちの前記半導体基板から最も離れた最離層として積層され、前記最離層に接する次離層との界面近傍において、前記次離層の面が、前記コンタクト層の面より大きく、前記コンタクト層と接しない部分を有することを特徴とする受光素子。
【請求項２】
半導体基板（１）上に形成されたメサ構造部内に、入射された光を吸収してキャリアを生成する光吸収層（３）と、前記光吸収層が生成したキャリアのうちの少なくとも一方のキャリアをメインキャリアとして増倍する増倍層（５）と、オーミック接触を得るためのコンタクト層（６）とを含む複数の半導体層（２〜６）が積層されているアバランシェフォトダイオードにおいて、
前記コンタクト層は、複数の前記半導体層のうちの前記半導体基板から最も離れた最離層として積層され、前記最離層に接する次離層との界面近傍において、前記次離層の面が、前記コンタクト層の面より大きく、前記コンタクト層と接しない部分を有することを特徴とするアバランシェフォトダイオード。
【請求項３】
前記光吸収層で生成された電子正孔対のうちの正孔がメインキャリアとなり、前記増倍層で増倍されるようにしたことを特徴とする請求項２に記載のアバランシェフォトダイオード。
【請求項４】
前記光吸収層に入射する光信号は、前記半導体基板における、前記半導体層が形成された面の反対側の面である裏面側から入射するようにしたことを特徴とする請求項２に記載のアバランシェフォトダイオード。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、受光素子およびアバランシェフォトダイオードに関し、特に、光通信ネットワーク等で光信号を電気信号に変換するための受光素子およびアバランシェフォトダイオードに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、光ファイバ伝送システムにおいて、光信号の伝送の高速化および大容量化への要請がますます高まっている。この高速化および大容量化の要請に応えるべく、光ファイバ伝送システムにおいて用いられる受光素子にも、動作の高速化が必要となってきた。ここで、中遠距離用の光通信の光受信機には、微弱な光信号をも検出できるようにするため、検出感度の高いアバランシェフォトダイオードが広く用いられる。
【０００３】
アバランシェフォトダイオードは、大別して、基板面上に素子がほぼ平坦に形成されるプレーナ型のアバランシェフォトダイオードと、メサ構造を有する素子が基板上に形成されるメサ型のアバランシェフォトダイオードとに分けられる。プレーナ型のアバランシェフォトダイオードは、素子の周囲に誘電率の高い媒質（半導体部分）が存在し、この媒質による静電容量の影響を受けるため、メサ型のアバランシェフォトダイオードと比べて、一般に、素子の静電容量が大きく、動作速度が遅い。このような理由から、高速動作を用する受光素子としては、メサ型のアバランシェフォトダイオードが用いられる。
【０００４】
しかし、メサ型の受光素子では、メサ側面に存在する多数の結晶欠陥等により、バルクの結晶のエネルギー準位とは異なる多数の局所的なエネルギー準位がメサ側面近傍に存在する。係る局所的なエネルギー準位の存在により、メサ界面で信号電流に寄与しない暗電流やノイズ等が発生し、素子性能に大きな悪影響があった。メサ側面での暗電流やノイズ等の低減を目的とする技術としては、電界緩和層の形状を、増倍層の中央部分の電界強度がメサ側面近傍の電界強度より高くするような形状にし、増倍層の中央でキャリアを効率的に増倍しようとするものがある（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開平８−１８１３４９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、このような従来のメサ型の受光素子では、上記のような形状の電界緩和層を形成するためには、途中で一旦、結晶成長を中止し、この形状を得るための加工を行ってから結晶の再成長を行わなければならず、再成長界面における結晶性が損なわれ、暗電流やノイズ等が増加し、素子の信頼性が低下するという問題があった。
【０００６】
本発明はこのような問題を解決するためになされたもので、結晶の再成長を行うことなしに、メサ側面近傍の暗電流を抑制すると共に、素子の信頼性を向上することが可能な受光素子およびアバランシェフォトダイオードを提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
以上の点を考慮して、請求項１に係る発明は、半導体基板上に形成されたメサ構造部内に、オーミック接触を得るためのコンタクト層を含む複数の半導体層が積層されている受光素子において、前記コンタクト層は、複数の前記半導体層のうちの前記半導体基板から最も離れた最離層として積層され、前記最離層に接する次離層との界面近傍において、前記次離層の面が、前記コンタクト層の面より大きく、前記コンタクト層と接しない部分を有する構成を有している。
【０００８】
この構成により、最離層に接する次離層との界面近傍において、次離層の面が、コンタクト層の面より大きく、コンタクト層と接しない部分を有するため、光吸収により流れる受光電流および暗電流はメサ中央部に集中し、コンタクト層を次離層より小さくするだけで結晶の再成長を行うことなしに、メサ側面近傍に流れる受光電流および暗電流を抑制すると共に、素子の信頼性を向上することが可能な受光素子を実現することができる。
【０００９】
また、請求項２に係る発明は、半導体基板上に形成されたメサ構造部内に、入射された光を吸収してキャリアを生成する光吸収層と、前記光吸収層が生成したキャリアのうちの少なくとも一方のキャリアをメインキャリアとして増倍する増倍層と、オーミック接触を得るためのコンタクト層とを含む複数の半導体層が積層されているアバランシェフォトダイオードにおいて、前記コンタクト層は、複数の前記半導体層のうちの前記半導体基板から最も離れた最離層として積層され、前記最離層に接する次離層との界面近傍において、前記次離層の面が、前記コンタクト層の面より大きく、前記コンタクト層と接しない部分を有する構成を有している。
【００１０】
この構成により、最離層に接する次離層との界面近傍において、次離層の面が、コンタクト層の面より大きく、コンタクト層と接しない部分を有するため、光吸収により流れる受光電流および暗電流はメサ中央部に集中し、コンタクト層を次離層より小さくするだけで結晶の再成長を行うことなしに、メサ側面近傍に流れる受光電流および暗電流を抑制すると共に、素子の信頼性を向上することが可能なアバランシェフォトダイオードを実現することができる。
【００１１】
また、請求項３に係る発明は、請求項２において、前記光吸収層で生成された電子正孔対のうちの正孔がメインキャリアとなり、前記増倍層で増倍されるようにした構成を有している。
【００１２】
この構成により、請求項２の効果に加え、光吸収層で生成された電子正孔対のうちの正孔がメインキャリアとなるようにし、超格子層ではない結晶性の優れた増倍層を用いるようにしたため、電子をメインキャリアとするアバランシェフォトダイオードに比して、さらに、素子の信頼性を向上することが可能なアバランシェフォトダイオードを実現することができる。
【００１３】
また、請求項４に係る発明は、請求項２において、前記光吸収層に入射する光信号は、前記半導体基板における、前記半導体層が形成された面の反対側の面である裏面側から入射するようにした構成を有している。
【００１４】
この構成により、請求項２の効果に加え、光吸収層に裏面側から光信号が入射するようにしたため、入射光は光吸収層を通過・吸収された後に、ｐ電極で反射され再び光吸収層で吸収されることから、高い感度を有するアバランシェフォトダイオードを実現することができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明は、最離層に接する次離層との界面近傍において、次離層の面が、コンタクト層の面より大きく、コンタクト層と接しない部分を有するため、光吸収により流れる受光電流および暗電流はメサ中央部に集中し、結晶の再成長を行うことなしに、メサ側面近傍に流れる受光電流および暗電流を抑制すると共に、素子の信頼性を向上することができるという効果を有する受光素子およびアバランシェフォトダイオードを提供することができるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態について、アバランシェフォトダイオードを受光素子の例にとり、説明する。図１は、本発明の実施の形態に係るアバランシェフォトダイオードの一例を示す概略の断面図である。
【００１７】
図１において、アバランシェフォトダイオード３０は、ｎ＋−ＩｎＰからなる半導体基板１の（１００）面の上に、ｎ＋−ＩｎＰからなるバッファ層２、ｉ−ＩｎＧａＡｓからなる光吸収層３、ｎ＋−ＩｎＰからなる電界緩和層４、ｐ−−ＩｎＰからなる増倍層５、および、ｐ＋−ＩｎＧａＡｓからなるコンタクト層６が、この順番に積層された層構成を有する。
【００１８】
ここで、上記の半導体層２〜６のうちの半導体基板１から最も離れて積層されたコンタクト層６を最離層といい、最離層に接する増倍層５を次離層という。図１に示す層構成では、増倍層５がコンタクト層６に接触するように積層されているが、増倍層５とコンタクト層６との間に公知のブロック層等が介在する層構成の場合は、増倍層５とコンタクト層６との間に介在する層のうち、最離層であるコンタクト層６に接する層を次離層というものとする。また、コンタクト層６は、１層に限られず、オーミック接触が得られる層であれば複数から構成されるのでもよい。この場合は、上記の最離層としてコンタクト層６を構成する複数の層をいうものとする。説明の都合上、以下では、図１に示すように半導体層が積層され、増倍層５を次離層というものとする。
【００１９】
ここで、アバランシェフォトダイオード３０は、光吸収層３で生成された電子正孔対のうちの正孔がメインキャリアとなり増倍層５で増倍されるように構成されている。また、ｉ−ＩｎＧａＡｓ膜は、通常、低濃度のｎ型になることが知られており、電界緩和層４と増倍層５との界面においてｐｎ接合が形成されるようになっている。
【００２０】
各層２〜６用の半導体膜（以下、エピタキシャル膜という。）は、例えば、ＭＯＶＰＥ（ＭｅｔａｌＯｒｇａｎｉｃ  Ｖａｐｏｒ  Ｐｈａｓｅ  Ｅｐｉｔａｘｙ）、ＭＢＥ（Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ  Ｂｅａｍ  Ｅｐｉｔａｘｙ）等の技術を用いて形成される。また、ｎ型の不純物として、例えば、Ｓｎ、Ｓ等を用い、ｐ型の不純物として、例えば、Ｚｎ等を用いるのでもよい。
【００２１】
各層２〜６用のエピタキシャル膜の厚さは、例えば、半導体基板１側からコンタクト層６に向かって、それぞれ、０．５〜１μｍ、０．５〜２μｍ、０．０１〜０．１μｍ、０．１〜１μｍ、および、０．１〜０．５μｍとする。また、バッファ層２、電界緩和層４、増倍層５およびコンタクト層６の不純物の濃度は、それぞれ、１×１０１８（ｃｍ−３）、５×１０１７（ｃｍ−３）、５×１０１６（ｃｍ−３）および５×１０１８（ｃｍ−３）とする。なお、これらの膜厚および不純物濃度の値は、一例であり、これらに限定されるものではない。また、コンタクト層６の不純物濃度は、オーミック接触が得やすいようにさらに高くするのでもよい。
【００２２】
アバランシェフォトダイオード３０のメサ構造は、図１に示すように円錐台形状に形成されているが、メサ構造は、所定の形状に限定されるものではない。以下の説明では、円錐台形状の順メサ構造を例にとり、コンタクト層６の形状を円形として、コンタクト層６の形成について図面を用いて説明する。図２は、コンタクト層６の形成方法について説明するための工程図である。図２には、エピタキシャル膜にブロック膜Ｌ７を含む例を示すが、ブロック膜Ｌ７は必須のエピタキシャル膜ではない。
【００２３】
まず、図２（ａ）に示すように、ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）等の技術を用いてＳｉＮｘの膜をコンタクト層６用のエピタキシャル膜Ｌ６上に形成し、フォトリソグラフィ技術、エッチング技術等を用いて、ＳｉＮｘの膜から直径ｗｍの円形状のマスク２１を形成する。以下、マスクの形成方法は、同様とする。ここで、他のエピタキシャル膜Ｌ２〜Ｌ５は、それぞれ、バッファ層２、光吸収層３、電界緩和層４、および、増倍層５用のエピタキシャル膜である。
【００２４】
次に、図２（ｂ）に示すように、硫酸系エッチャントを用いて、マスク２１でマスクされた領域以外のコンタクト層６用のエピタキシャル膜Ｌ６をエッチングして除去する。エッチングは、ブロック膜Ｌ７が出現したら停止する。ブロック膜Ｌ７を用いて行うエッチング技術については、公知であり、その説明を省略する。エッチング後、図２（ｃ）に示すように、マスク２１を除去することにより、直径ｗのコンタクト層６が得られる。
【００２５】
次に、順メサ構造の形成について説明する。図３は、順メサ構造の形成方法について説明するための工程図である。まず、図３（ａ）に示すように、コンタクト層６が形成された面にコンタクト層６と略同心円状で、コンタクト層６の直径ｗよりも大きい直径ｄｍのマスク２２を形成する。次に、図３（ｂ）に示すように、臭素系エッチャントを用いて、マスク２２でマスクされた領域以外のエピタキシャル膜Ｌ２〜Ｌ５を、半導体基板１が出現するまでエッチングして除去する。エッチング後、図３（ｃ）に示すように、マスク２２を除去することにより、順メサ構造が得られる。
【００２６】
以下、この順メサ構造を有する部分を順メサ構造部という。順メサ構造部は、円錐の頂点近傍の領域が切断された形状の側面と、コンタクト層６が形成された面の略平坦部とを有する。略平坦部の直径は、一般には、マスク２２の直径ｄｍよりも小さくなり、この直径をｄとする。マスク２２の直径ｄｍは、上記のエッチングで得られる順メサ構造の略平坦部の直径ｄが、コンタクト層６の直径ｗより大きくなるように設定されている。
【００２７】
上記で説明したように、最離層であるコンタクト層６を上記のように形成することは、最離層と次離層である増倍層５との界面近傍において、次離層の面が、最離層の面より大きく、最離層と接しない部分を有するようにすることである。したがって、本発明は、最離層と次離層との界面近傍において、次離層の面が、最離層の面より大きく、最離層と接しない部分を有するように最離層を形成するものである。
【００２８】
次に、エッチングにより順メサ構造部を形成した後の処理について説明する。まず、半導体基板１の順メサ構造部を有する面にＳｉＮｘからなる保護膜８を形成する。次に、コンタクト層６上の保護膜８に直径ｖのコンタクトホール１０を開口する（図１参照）。コンタクトホール１０は、フォトリソグラフィ技術とドライエッチング技術とを用いて形成される。以下、コンタクトホールの形成方法は、同様とする。次に、ｐ電極７を、コンタクト層６上の保護膜８に設けられたコンタクトホール１０を介して、例えば、真空蒸着法によってコンタクト層６上に形成する。
【００２９】
次に、半導体基板１上の保護膜８にコンタクトホールを開口する。なお、このコンタクトホールは、上記のコンタクト層６上の保護膜８にコンタクトホール１０を設ける際に設けるのでもよい。ｎ電極９ａ、９ｂは、半導体基板１上の保護膜８に設けられたコンタクトホールを介して、例えば、真空蒸着法によって半導体基板１上に形成される。ｐ電極７およびｎ電極９ａ、９ｂには、それぞれ、コンタクト層６および半導体基板１とオーミック接触が得られる材料を用いた。ここで、ｐ電極７およびｎ電極９ａ、９ｂに接続する配線を設ける方法については、本発明の趣旨の外にあるため、その説明を省略する。
【００３０】
ｎ電極９ａ、９ｂは、半導体基板１上の保護膜８に設けられたコンタクトホールを介して、例えば、真空蒸着法によって半導体基板１上に形成される。ｐ電極７およびｎ電極９ａ、９ｂには、それぞれ、コンタクト層６および半導体基板１とオーミック接触が得られる材料を用いた。
【００３１】
ここで、光信号は、半導体基板１面の順メサ構造部が形成された面と反対の面（以下、半導体基板の裏面という。）側から入射するものとする。半導体基板１の裏面には、光信号の反射を低減するため、ウェットエッチングによって鏡面処理がなされ、ＳｉＯ２反射防止膜が形成されている。ｐ電極７およびｎ電極９ａ、９ｂに接続する配線を設ける方法については、その説明を省略する。
【００３２】
次に、アバランシェフォトダイオード３０を受光素子の例にとり、アバランシェフォトダイオード３０の動作について説明する。ここで、ｐ電極７とｎ電極９ａ、９ｂとの間には、ｐ電極７が負電位で、増倍層５にアバランシェ電圧以上の所定の電圧が予め印加されているものとする。
【００３３】
半導体基板１の裏面側から入射した光信号は、ＩｎＰのエネルギーギャップが光信号のエネルギーより大きいため、ｎ＋−ＩｎＰからなる半導体基板１、ｎ＋−ＩｎＰからなるバッファ層２、を透過し、ｉ−ＩｎＧａＡｓからなる光吸収層３に到達する。ＩｎＧａＡｓのエネルギーギャップは、光信号の波長に応じて決まるエネルギー（以下、光信号のエネルギーという。）より小さいため、光信号は、ｉ−ＩｎＧａＡｓからなる光吸収層３で電子正孔対を形成して吸収される。
【００３４】
ｉ−ＩｎＧａＡｓからなる光吸収層３で形成された電子正孔対のうちの正孔は、電界緩和層４を通過して増倍層５に移動していく。増倍層５には、アバランシェ増倍を起こすのに必要な所定の電界強度が印加されているため、増倍層５に入ってきた正孔は、増倍され、コンタクト層６に流れ込んでいく。
【００３５】
ここで、コンタクト層６の直径ｗを順メサ構造部の略平坦部の直径ｄより小さくしたことがもたらす効果について説明する。順メサ構造の略平坦部の直径は、例えば３０〜４０μｍ程度であるのに対して、順メサ構造の厚さは、例えば２〜３μｍ程度である。そして、厚さ方向に電界が印加されているため、増倍層５で増倍されたメインキャリアは、厚さ方向に加速され、移動する。
【００３６】
そして、コンタクト層６を順メサ構造部の側面から離れた領域である中央部分に位置するように形成するため、順メサ構造の中央部分の電気抵抗値が側面近傍の電気抵抗値より低くなり、コンタクト層６には、図１に順メサ構造部中に矢印で示すように、主に順メサ構造部の中央部分から電流が流れ込むようになる。その結果、順メサ構造部の側面近傍に流れて行く電流を低減することができ、もって、順メサ構造部の側面近傍で発生する暗電流を低減することができる。
【００３７】
図４は、順メサ構造部の略平坦部の直径ｄを３３μｍとし、コンタクト層６の直径ｗを２５μｍ（例１）、２９μｍ（例２）および３３μｍ（例３）としたときに、アバランシェフォトダイオード３０で得られた電流電圧特性の一例を示すグラフである。順メサ構造部内のｐｎ接合に逆バイアスとなる極性で電圧を印加し、印加電圧を２０Ｖとしたときの上記の例１、例２および例３の暗電流は、それぞれ、２．０×１０−１０Ａ、２．３×１０−１０Ａ、および、５．０×１０−１０Ａとなった。
【００３８】
以上のように、本発明のアバランシェフォトダイオード（例１、例２）は、従来の構成のコンタクト層を有するアバランシェフォトダイオード（例３）よりも、暗電流が少なくなっている（上記の例では、半分以下になっている。）。また、１．０×１０−４Ａの暗電流が流れたときに印加されていた電圧をブレークダウン電圧としたとき、上記の例１、例２および例３のブレークダウン電圧は、それぞれ、２７．９Ｖ、２６．４Ｖ、および、２５．５Ｖとなった。
【００３９】
ブレークダウン電圧についても、本発明のアバランシェフォトダイオード（例１、例２）の方が、従来の構成のコンタクト層を有するアバランシェフォトダイオード（例３）よりも高くなっている。その結果、コンタクト層の大きさを小さくするだけで、暗電流の値が低減したのみならず、ブレークダウン電圧の値までも向上した。
【００４０】
次に、コンタクト層６の直径をさらに小さくしていったときの周波数特性への影響について、図５および図６を用いて説明する。まず、周波数特性への影響を図る目安として、３ｄＢカットオフ周波数ｆＣＲを用いる。ここで、ｆＣＲ＝１／（２πＣ（ＲＬ＋ＲＣ））、Ｃは上記のｐｎ接合の静電容量、ＲＬは負荷抵抗であり５０Ωとし、ＲＣはコンタクト層６とｐ電極７との間の接触抵抗である。
【００４１】
図５は、比接触抵抗を５×１０−７Ωｃｍ−２としたときの、接触抵抗ＲＣの、コンタクト層６の直径ｄ依存性を示すグラフである。ここで、コンタクト層６とｐ電極７との接触面積の影響を除外するため、コンタクトホール１０は、コンタクト層６と直径が一致し、コンタクト層６の直上に設けられていると仮定している。また、比接触抵抗は不純物分布によって変わるものであり、必ずしも上記の値に限定されるものではないが、III−Ｖ族化合物半導体について得られる値の一例として上記の値を用いた。図５には、接触抵抗がコンタクト層６の直径ｗの２乗で変化する様子が示されている。
【００４２】
図６は、上記の３ｄＢカットオフ周波数ｆＣＲの計算結果を示すグラフである。ここで、３ｄＢカットオフ周波数ｆＣＲの計算には、図５に示す接触抵抗値を用い、ｐｎ接合の静電容量として０．３ｐＦの値を用い、一定と仮定した。なお、ｐｎ接合の静電容量Ｃは、Ｃ−Ｖ測定法により０．１〜０．３ｐＦ程度の値が得られている。
【００４３】
ここで、３ｄＢカットオフ周波数ｆＣＲが１０ＧＨｚとなるコンタクト層６の直径を、使用するアバランシェフォトダイオード３０のコンタクト層６の直径の下限とすると、コンタクト層６の直径の下限は、４．５μｍ程度となる。ただし、本発明は、メサ側面近傍に流れる受光電流および暗電流を抑制すると共に、受光感度および素子の信頼性を向上することが可能なアバランシェフォトダイオード３０を提供するものであり、必ずしもこの値に限定されるものではない。また、アバランシェフォトダイオード３０の利用方法や利用目的等により、本発明の効果が有用な場合には、本発明が適用されるものである。
【００４４】
以上説明したように、本発明の実施の形態に係る受光素子およびアバランシェフォトダイオードは、最離層に接する次離層との界面近傍において、次離層の面が、最離層の面より大きく、最離層と接しない部分を有するため、最離層にはメサ中央部から電流が流れ込み、最離層を次離層より小さくするだけで結晶の再成長を行うことなしに、メサ側面近傍に流れる受光電流および暗電流を抑制すると共に、素子の信頼性を向上することができる。
【００４５】
また、光吸収層で生成された電子正孔対のうちの正孔がメインキャリアとなるようにし、超格子層ではない結晶性の優れた増倍層を用いるようにしたため、電子をメインキャリアとするアバランシェフォトダイオードに比して、さらに、素子の信頼性を向上することができる。
【００４６】
また、光吸収層に裏面側から光信号が入射するようにしたため、入射光は光吸収層を透過・吸収された後に、ｐ電極で反射され再び光吸収層で吸収されることから高い受光感度を得ることができる。
【００４７】
また、上記のようにコンタクト層の面を増倍層の面よりも小さくするだけで、暗電流の値が少なく、かつ、ブレークダウン電圧がより高いアバランシェフォトダイオードを作成することができ、増倍層に印加する電圧が高められることから、使用可能な増倍率の範囲は広がり、さらに、信頼性を向上させることができる。
【００４８】
コンタクト層に流れ込む電流を、順メサ構造部内の結晶性の良好な部分からの電流に集中化できるため、ＢＥＲ（Ｂｉｔ  Ｅｒｒｏｒ  Ｒａｔｅ）の改善や、素子寿命の向上が実現でき、素子の信頼性を向上できる。
【００４９】
本発明の実施の形態では、順メサ構造部を有するアバランシェフォトダイオードを例に取り説明したが、本発明は、逆メサ構造の受光素子およびアバランシェフォトダイオードにも同様に適用できる。この場合、逆メサ構造の受光素子およびアバランシェフォトダイオードにおける順メサ構造部に対応する部分を逆メサ構造部といい、順メサ構造部と逆メサ構造部とを合わせてメサ構造部という。
【産業上の利用可能性】
【００５０】
本発明に係る受光素子およびアバランシェフォトダイオードは、結晶の再成長を行うことなしに、メサ側面近傍に流れる受光電流および暗電流を抑制すると共に、素子の信頼性を向上することができるという効果が有用な受光素子およびアバランシェフォトダイオード等の用途にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明の実施の形態に係るアバランシェフォトダイオードの一例を示す概略の断面図
【図２】コンタクト層の形成方法について説明するための工程図
【図３】順メサ構造の形成方法について説明するための工程図
【図４】順メサ構造部の略平坦部の直径を３３μｍとし、コンタクト層６の直径を２５μｍ、２９μｍおよび３３μｍとしたときに、アバランシェフォトダイオードで得られた電流電圧特性の一例を示すグラフ
【図５】接触抵抗ＲＣのコンタクト層の直径ｄ依存性を示すグラフ
【図６】３ｄＢカットオフ周波数ｆＣＲの計算結果を示すグラフ
【符号の説明】
【００５２】
１  半導体基板
２  バッファ層
３  光吸収層
４  電界緩和層
５  増倍層
６  コンタクト層
７  ｐ電極
８  保護膜
９ａ、９ｂ  ｎ電極
１０  コンタクトホール
２１、２２  マスク
３０  アバランシェフォトダイオード
Ｌ２  バッファ層用の半導体膜
Ｌ３  光吸収層用の半導体膜
Ｌ４  電界緩和層用の半導体膜
Ｌ５  増倍層用の半導体膜
Ｌ６  コンタクト層用の半導体膜
Ｌ７  ブロック膜
ｄ  順メサ構造部の略平坦部の直径
ｄｍ  マスク２２の直径
ｖ  コンタクトホールの直径
ｗ  コンタクト層の直径
ｗｍ  マスク２１の直径
【図１】
2005286000.tif 000003
【図２】
2005286000.tif 000004
【図３】
2005286000.tif 000005
【図４】
2005286000.tif 000006
【図５】
2005286000.tif 000007
【図６】
2005286000.tif 000008