(57)【要約】【課題】  機械的強度を保ちつつ、小型化を十分に図ることが可能な半導体受光素子及びその製造方法を提供すること。【解決手段】  半導体受光素子ＰＤ１は、層構造体ＬＳと、ガラス基板１とを備える。層構造体ＬＳは、順次積層された、反射防止膜２、ｎ型（第一導電型）の高濃度キャリア層３、ｎ型の光吸収層５及びｎ型のキャップ層７を含む。層構造体ＬＳにおける反射防止膜２側には、膜１０を介してガラス基板１が接着されている。ガラス基板１は、入射光に対して光学的に透明である。膜１０は、層構造体ＬＳの高濃度キャリア層３（反射防止膜２）側に形成される。膜１０は、酸化シリコン（ＳｉＯ２）からなる。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の化合物半導体層を積層して形成される半導体受光素子であって、
前記複数の化合物半導体層を含む層構造体の光入射面側に、酸化シリコンからなる膜を介して、入射光に対して光学的に透明なガラス基板が接着されていることを特徴とする半導体受光素子。
【請求項２】
前記複数の化合物半導体層として、第１導電型の高濃度キャリア層、第１導電型の光吸収層及び第１導電型のキャップ層を含み、
少なくとも前記キャップ層に第２導電型の受光領域が形成されており、
前記酸化シリコンからなる膜は、前記層構造体における前記高濃度キャリア層側に形成されてい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】
前記層構造体は、前記酸化シリコンからなる膜と前記高濃度キャリア層との間に位置する反射防止膜を更に含むことを特徴とする請求項２に記載の半導体受光素子。
【請求項４】
前記層構造体における前記キャップ層側には、前記受光領域を覆うように光反射膜が形成されていることを特徴とする請求項２に記載の半導体受光素子。
【請求項５】
前記複数の化合物半導体層は、
前記高濃度キャリア層、前記光吸収層及び前記受光領域が形成された前記キャップ層部分を含んでメサ状とされた受光部と、
前記高濃度キャリア層、前記光吸収層及び前記キャップ層を含んでメサ状とされた第１パッド電極配置部と、
前記高濃度キャリア層、前記光吸収層及び前記キャップ層を含んでメサ状とされた第２パッド電極配置部と、に形成され、
前記受光部には、前記高濃度キャリア層に達する窪み部が形成されており、
前記第１パッド電極配置部に配置される第１パッド電極と前記受光領域とを電気的に接続する第１配線電極が、前記受光部と前記第１パッド電極配置部との間にわたって当該受光部及び当該第１パッド電極配置部の側面に沿うように形成され、
前記第２パッド電極配置部に配置される第２パッド電極と前記受光部の前記高濃度キャリア層とを電気的に接続する第２配線電極が、前記受光部の前記窪み部と前記第２パッド電極配置部との間にわたって当該窪み部、当該受光部及び当該第２パッド電極配置部の側面に沿うように形成されていることを特徴とする請求項２に記載の半導体受光素子。
【請求項６】
前記窪み部は、前記受光領域を囲むように溝状に形成されていることを特徴とする請求項５に記載の半導体受光素子。
【請求項７】
前記第１パッド電極及び前記第２パッド電極に、バンプ電極が配置されることを特徴とする請求項５に記載の半導体受光素子。
【請求項８】
前記受光部がアレイ状に複数並設されていることを特徴とする請求項５に記載の半導体受光素子。
【請求項９】
前記ガラス基板には、入射光を集光するレンズ部が形成されてい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１０】
前記レンズ部は、前記ガラス基板の最表面より窪んで形成されていることを特徴とする請求項９に記載の半導体受光素子。
【請求項１１】
複数の化合物半導体層を積層して形成する半導体受光素子の製造方法であって、
半導体基板と、入射光に対して光学的に透明なガラス基板と、を準備し、
前記半導体基板の一方面側に、積層された前記複数の化合物半導体層を含む層構造体を形成する工程と、
前記層構造体の最表面側に、酸化シリコンからなる膜を形成する工程と、
前記酸化シリコンからなる膜が、前記ガラス基板の一方面と接触するように、前記層構造体が形成された前記半導体基板と前記ガラス基板とを接着する工程と、
前記半導体基板と前記ガラス基板とを接着する前記工程の後に実施され、前記半導体基板を除去する工程と、を備えることを特徴とする半導体受光素子の製造方法。
【請求項１２】
前記半導体基板を除去する前記工程では、前記半導体基板をウエットエッチングにより除去することを特徴とする請求項１１に記載の半導体受光素子の製造方法。
【請求項１３】
前記層構造体を形成する前記工程の前に実施され、上記ウエットエッチングを停止させるエッチング停止層を前記半導体基板と前記層構造体との間に位置させるように形成する工程と、
前記半導体基板を除去する前記工程の後に実施され、前記エッチング停止層をウエットエッチングにより除去する工程と、を更に備えることを特徴とする請求項１２に記載の半導体受光素子の製造方法。
【請求項１４】
前記エッチング停止層を形成する前記工程の後に実施され、前記複数の化合物半導体層をエッチング液から保護する保護層を前記エッチング停止層と前記層構造体との間に位置させるように形成する工程を更に備えることを特徴とする請求項１３に記載の半導体受光素子の製造方法。
【請求項１５】
前記複数の化合物半導体層として、第１導電型の高濃度キャリア層、第１導電型の光吸収層及び第１導電型のキャップ層を含んでおり、
前記層構造体を形成する前記工程では、前記半導体基板側から前記キャップ層、前記光吸収層及び前記高濃度キャリア層を順次積層することを特徴とする請求項１１に記載の半導体受光素子の製造方法。
【請求項１６】
前記層構造体を形成する前記工程では、当該層構造体の最表面に位置するように反射防止膜を更に形成することを特徴とする請求項１１に記載の半導体受光素子の製造方法。
【請求項１７】
前記半導体基板を除去する前記工程の後に実施され、少なくとも前記キャップ層に第２導電型の受光領域を形成する工程と、
前記受光領域を形成する前記工程の後に実施され、前記高濃度キャリア層に達する窪み部を形成する工程と、
前記受光領域を形成する前記工程の後に実施され、前記高濃度キャリア層、前記光吸収層及び前記受光領域が形成された前記キャップ層部分を含む受光部と、前記高濃度キャリア層、前記光吸収層及び前記キャップ層を含む第１パッド電極配置部と、前記高濃度キャリア層、前記光吸収層及び前記キャップ層を含む第２パッド電極配置部とをそれぞれメサ状に形成する工程と、
前記第１パッド電極配置部の上に、第１パッド電極を形成する工程と、
前記第２パッド電極配置部の上に、第２パッド電極を形成する工程と、
前記受光領域と前記第１パッド電極とを電気的に接続する第１配線電極を、前記受光部と前記第１パッド電極配置部との間にわたって当該受光部及び当該第１パッド電極配置部の側面に沿うように形成する工程と、
前記受光部の前記高濃度キャリア層と前記第２パッド電極とを電気的に接続する第２配線電極を、前記受光部の前記窪み部と前記第２パッド電極配置部との間にわたって当該窪み部、当該受光部及び当該第２パッド電極配置部の側面に沿うように形成する工程と、を更に備えることを特徴とする請求項１６に記載の半導体受光素子の製造方法。
【請求項１８】
前記受光領域を覆うように光反射膜を形成する工程を更に備えることを特徴とする請求項１７に記載の半導体受光素子の製造方法。
【請求項１９】
前記ガラス基板には、入射光を集光するレンズ部が形成されていることを特徴とする請求項１１に記載の半導体受光素子の製造方法。
【請求項２０】
前記レンズ部は、前記ガラス基板の最表面より窪んで形成されていることを特徴とする請求項１９に記載の半導体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、半導体受光素子、特に裏面入射型の半導体受光素子と、その製造方法とに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＣＰＵの駆動周波数の高速化（例えば、１０ＧＨｚ以上）に伴い、システム装置内及び装置間の信号を光で伝送する光インターコネクション技術が着目されている。この光インターコネクション技術には、半導体受光素子及び半導体発光素子といった光半導体素子が用いられる。
【０００３】
ところで、半導体受光素子として、半導体基板を備え、当該半導体基板の光入射面の裏面側に複数の化合物半導体層が形成された裏面入射型の半導体受光素子が知られている（例えば、特許文献１〜３参照）。これら特許文献１〜３に記載された半導体受光素子では、下記の目的で、受光部に対応する基板部分を部分的に薄化し、部分的に薄化された基板部分を囲むように基板厚みを残した部分を形成している。第１の目的は、半導体基板の光吸収による光信号劣化あるいは消失を防ぐことである。第２の目的は、半導体受光素子を外部基板等にワイヤボンディングあるいはバンプボンディングにより実装する際に、半導体受光素子がダメージを受ける、あるいは破損するのを防ぐことである。
【特許文献１】特開平３−１０４２８７号公報
【特許文献２】特開平６−２９６０３５号公報
【特許文献３】特開２００２−３５３５６４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述した特許文献１〜３に記載された半導体受光素子においては、基板厚みを残した部分が存在することから、半導体受光素子の小型化には限界がある。特に、半導体受光素子のアレイ化を図る場合、狭ピッチ化が困難なため、素子のサイズが大きくならざるを得ず、半導体受光素子のコンパクト化ができなくなる。
【０００５】
本発明は上述の点に鑑みてなされたもので、機械的強度を保ちつつ、小型化を十分に図ることが可能な半導体受光素子及びその製造方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る半導体受光素子は、複数の化合物半導体層を積層して形成される半導体受光素子であって、複数の化合物半導体層を含む層構造体の光入射面側に、酸化シリコンからなる膜を介して、入射光に対して光学的に透明なガラス基板が接着されていることを特徴とする。
【０００７】
本発明に係る半導体受光素子では、層構造体に含まれる複数の化合物半導体層を薄膜化した場合でも、層構造体の機械的強度が上記ガラス基板により保たれることとなる。また、本発明においては、上記特許文献１〜３に記載された半導体受光素子のように、基板厚みを残した部分を形成する必要はなく、素子の小型化を容易に図ることができる。
【０００８】
また、本発明では、層構造体は酸化シリコンからなる膜を介してガラス基板に接着されているので、層構造体とガラス基板とを接着剤等を用いることなく接着することができる。そのため、ガラス基板側から入射した光は、上記接着剤等により吸収されることなく層構造体に到達し得る。
【０００９】
また、複数の化合物半導体層として、第１導電型の高濃度キャリア層、第１導電型の光吸収層及び第１導電型のキャップ層を含み、少なくともキャップ層に第２導電型の受光領域が形成されており、上記酸化シリコンからなる膜は、層構造体における高濃度キャリア層側に形成されていることが好ましい。
【００１０】
また、層構造体は、酸化シリコンからなる膜と高濃度キャリア層との間に位置する反射防止膜を更に含むことが好ましい。この場合、受光領域に入射しようとする光の反射が防止され、光吸収層に入射する光が増えるので、光感度を向上することができる。
【００１１】
また、層構造体におけるキャップ層側には、受光領域を覆うように光反射膜が形成されていることが好ましい。この場合、吸収されずに光吸収層を一度通り抜けた光が光反射膜で反射した光ももう一度光吸収層に入射して吸収されるので、光感度を向上することができる。
【００１２】
また、複数の化合物半導体層は、高濃度キャリア層、光吸収層及び受光領域が形成されたキャップ層部分を含んでメサ状とされた受光部と、高濃度キャリア層、光吸収層及びキャップ層を含んでメサ状とされた第１パッド電極配置部と、高濃度キャリア層、光吸収層及びキャップ層を含んでメサ状とされた第２パッド電極配置部と、に形成され、受光部には、高濃度キャリア層に達する窪み部が形成されており、第１パッド電極配置部に配置される第１パッド電極と受光領域とを電気的に接続する第１配線電極が、受光部と第１パッド電極配置部との間にわたって当該受光部及び当該第１パッド電極配置部の側面に沿うように形成され、第２パッド電極配置部に配置される第２パッド電極と受光部の高濃度キャリア層とを電気的に接続する第２配線電極が、受光部の窪み部と第２パッド電極配置部との間にわたって当該窪み部、当該受光部及び当該第２パッド電極配置部の側面に沿うように形成されていることが好ましい。
【００１３】
この場合、第１及び第２パッド電極配置部と受光部とが分離されているので、寄生容量をより一層低減することができる。また、受光部に高濃度キャリア層に達する窪み部を形成し、当該窪み部を通して受光部の高濃度キャリア層と第２パッド電極とを第２配線電極により電気的に接続することにより、受光部の高濃度キャリア層から電極が直接引き出されることとなり、直列抵抗を大幅に低減することができる。これらの結果、高速応答特性に優れた半導体受光素子を実現することができる。
【００１４】
また、この場合、第１及び第２パッド電極配置部のそれぞれが高濃度キャリア層、光吸収層及びキャップ層を含んでいるので、第１パッド電極と第２パッド電極とを略同じ高さに配置することも容易となり、半導体受光素子の実装をバンプボンディングにて行うことが可能となる。
【００１５】
また、この場合、第１パッド電極配置部だけでなく、第２パッド電極配置部も受光部と分離されているので、受光部と第１パッド電極との間隔及び受光部と第２パッド電極との間隔が比較的広くなる。しかしながら、上述したように受光部の高濃度キャリア層から電極が直接引き出されていることから、配線長が長くなっても直列抵抗は大幅に低減されている。
【００１６】
また、窪み部は、受光領域を囲むように溝状に形成されていることが好ましい。この場合、受光部の高濃度キャリア層と第２配線電極との接続面積が大きくなり、直列抵抗をより一層低減することができる。
【００１７】
また、第１パッド電極及び第２パッド電極に、バンプ電極が配置されることが好ましい。この場合、配線抵抗を増加させることなく、半導体受光素子を実装することができる。
【００１８】
また、受光部がアレイ状に複数並設されていることが好ましい。
【００１９】
本発明に係る半導体受光素子の製造方法は、半導体基板と、入射光に対して光学的に透明なガラス基板と、を準備し、半導体基板の一方面側に、積層された複数の化合物半導体層を含む層構造体を形成する工程と、層構造体の最表面側に、酸化シリコンからなる膜を形成する工程と、酸化シリコンからなる膜が、ガラス基板の一方面と接触するように、層構造体が形成された半導体基板とガラス基板とを接着する工程と、半導体基板とガラス基板とを接着する工程の後に実施され、半導体基板を除去する工程と、を備えることを特徴とする。
【００２０】
本発明に係る半導体受光素子の製造方法では、複数の化合物半導体層を含む層構造体の最表面側に形成された酸化シリコンからなる膜がガラス基板の一方面と接触するように、層構造体が形成された半導体基板とガラス基板とが接着された後に、半導体基板を除去するので、層構造体の光入射面側に酸化シリコンからなる膜を介してガラス基板が接着された半導体受光素子を容易に製造することができる。
【００２１】
また、本発明では、半導体基板が除去された後もガラス基板が存在するので、層構造体に含まれる複数の化合物半導体層を薄膜化した場合でも、層構造体の機械的強度が上記ガラス基板により保たれることとなる。また、本発明においては、上記特許文献１〜３に記載された半導体受光素子のように、基板厚みを残した部分を形成する必要はなく、素子の小型化を容易に図ることができる。なお、ガラス基板を接着する前は、半導体基板により機械的強度が保たれることとなる。
【００２２】
また、本発明では、層構造体は酸化シリコンからなる膜を介してガラス基板に接着されているので、積層された複数の化合物半導体層とガラス基板とを接着剤等を用いることなく接着することができる。そのため、ガラス基板側から入射された光は、上記接着剤等により吸収されるということなく積層された複数の化合物半導体層に到達し得る。
【００２３】
また、半導体基板を除去する工程では、半導体基板をウエットエッチングにより除去することが好ましい。
【００２４】
また、層構造体を形成する工程の前に実施され、上記ウエットエッチングを停止させるエッチング停止層を半導体基板と層構造体との間に位置させるように形成する工程と、半導体基板を除去する工程の後に実施され、エッチング停止層をウエットエッチングにより除去する工程と、を更に備えることが好ましい。この場合、半導体基板をエッチング可能であり、エッチング停止層をエッチング可能でないエッチング液と、エッチング停止層をエッチング可能であり、化合物半導体層をエッチング可能でないエッチング液とを適宜選択して用いることで、半導体基板を除去し、その後に、エッチング停止層だけを除去できる。そのため、層構造体（複数の化合物半導体層）を残して半導体基板を確実且つ容易に除去できる。
【００２５】
また、エッチング停止層を形成する工程の後に実施され、複数の化合物半導体層をエッチング液から保護する保護層をエッチング停止層と層構造体との間に位置させるように形成する工程を更に備えることが好ましい。この場合、層構造体（複数の化合物半導体層）がエッチング液により汚染されるのを確実に防ぐことができる。
【００２６】
また、複数の化合物半導体層として、第１導電型の高濃度キャリア層、第１導電型の光吸収層及び第１導電型のキャップ層を含んでおり、層構造体を形成する工程では、半導体基板側からキャップ層、光吸収層及び高濃度キャリア層を順次積層することが好ましい。
【００２７】
また、層構造体を形成する前記工程では、当該層構造体の最表面に位置するように反射防止膜を更に形成することが好ましい。この場合、光吸収層に入射しようとする光の反射が防止され、光吸収層に入射する光が増えるので、光感度を向上することができる。
【００２８】
また、半導体基板を除去する工程の後に実施され、少なくともキャップ層に第２導電型の受光領域を形成する工程と、受光領域を形成する工程の後に実施され、高濃度キャリア層に達する窪み部を形成する工程と、受光領域を形成する工程の後に実施され、高濃度キャリア層、光吸収層及び受光領域が形成されたキャップ層部分を含む受光部と、高濃度キャリア層、光吸収層及びキャップ層を含む第１パッド電極配置部と、高濃度キャリア層、光吸収層及びキャップ層を含む第２パッド電極配置部とをそれぞれメサ状に形成する工程と、第１パッド電極配置部の上に、第１パッド電極を形成する工程と、第２パッド電極配置部の上に、第２パッド電極を形成する工程と、受光領域と第１パッド電極とを電気的に接続する第１配線電極を、受光部と第１パッド電極配置部との間にわたって当該受光部及び当該第１パッド電極配置部の側面に沿うように形成する工程と、受光部の高濃度キャリア層と第２パッド電極とを電気的に接続する第２配線電極を、受光部の窪み部と第２パッド電極配置部との間にわたって当該窪み部、当該受光部及び当該第２パッド電極配置部の側面に沿うように形成する工程と、を更に備えることが好ましい。
【００２９】
この場合、第１及び第２パッド電極配置部と受光部とが分離されて形成されるので、寄生容量をより一層低減することができる。また、受光部に高濃度キャリア層に達する窪み部を形成し、当該窪み部を通して受光部の高濃度キャリア層と第２パッド電極とを第２配線電極により電気的に接続することにより、受光部の高濃度キャリア層から電極が直接引き出されることとなり、直列抵抗を大幅に低減することができる。これらの結果、高速応答特性に優れた半導体受光素子を実現することができる。
【００３０】
また、この場合、第１及び第２パッド電極配置部のそれぞれが高濃度キャリア層、光吸収層及びキャップ層を含んでいるので、第１パッド電極と第２パッド電極とを略同じ高さに配置することも容易となり、半導体受光素子の実装をバンプボンディングにて行うことが可能となる。
【００３１】
また、この場合、第１パッド電極配置部だけでなく、第２パッド電極配置部も受光部と分離されて形成されるので、受光部と第１パッド電極との間隔及び受光部と第２パッド電極との間隔が比較的広くなる。しかしながら、上述したように受光部の高濃度キャリア層から電極が直接引き出されていることから、配線長が長くなっても直列抵抗は大幅に低減されている。
【００３２】
また、受光領域を覆うように光反射膜を形成する工程を更に備えることが好ましい。この場合、吸収されずに光吸収層を一度通り抜けた光が光反射膜で反射した光ももう一度光吸収層に入射して吸収されるので、光感度を向上することができる。
【００３３】
また、ガラス基板には、入射光を集光するレンズ部が形成されていることが好ましい。この場合、入射光の照射範囲に比べて受光領域が小さい場合であっても、効率よく入射光を集光することができる。
【００３４】
また、レンズ部は、ガラス基板の最表面より窪んで形成されていることが好ましい。この場合、レンズ部が形成されたガラス基板を容易に接着することができる。また、接着前にレンズ部が加工されることとなるので、加工方法等に制限を受けることが少なく、レンズ形状等の設計の自由度が増加する。
【発明の効果】
【００３５】
本発明によれば、機械的強度を保ちつつ、小型化を十分に図ることが可能な半導体受光素子及びその製造方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３６】
本発明の実施形態に係る半導体受光素子について図面を参照して説明する。なお、説明において、同一要素又は同一機能を有する要素には、同一符号を用いることとし、重複する説明は省略する。
【００３７】
（第１実施形態）
図１は、第１実施形態に係る半導体受光素子を示す概略平面図である。図２は、図１におけるII−II線に沿った断面構成を説明するための模式図である。なお、図１においては、バンプ電極４１の図示を省略している。
【００３８】
半導体受光素子ＰＤ１は、層構造体ＬＳと、ガラス基板１とを備えている。この半導体受光素子ＰＤ１は、光がガラス基板１側から層構造体ＬＳに入射する裏面入射型の半導体受光素子である。また、半導体受光素子ＰＤ１は、例えば波長帯０．８５μｍの近距離光通信用受光素子である。
【００３９】
層構造体ＬＳは、順次積層された、反射防止膜２、ｎ型（第一導電型）の高濃度キャリア層３、ｎ型の光吸収層５及びｎ型のキャップ層７を含んでいる。層構造体ＬＳにおける反射防止膜２側には、膜１０を介してガラス基板１が接着されている。ガラス基板１は、その厚みが０．３ｍｍ程度であり、入射光に対して光学的に透明である。膜１０は、層構造体ＬＳの高濃度キャリア層３（反射防止膜２）側に形成される。膜１０は、酸化シリコン（ＳｉＯ２）からなり、その厚みが０．１μｍ程度である。
【００４０】
反射防止膜２は、高濃度キャリア層３と酸化シリコンからなる膜１０との間に位置し、例えばＳｉＮＸからなる。反射防止膜２の厚みは、当該反射防止膜２の屈折率をｎとし、受光波長をλとすると、λ／４ｎに設定されている。例えば、波長帯０．８５μｍの近距離光通信用受光素子の場合、反射防止膜２の厚みは、１０００〜３０００Åとなる。
【００４１】
層構造体ＬＳは、受光部１１と、第１パッド電極配置部２１と、第２パッド電極配置部３１とに形成されている。受光部１１、第１パッド電極配置部２１及び第２パッド電極配置部３１は、ガラス基板１の上に、互いに分離された状態で配置されることとなる。
【００４２】
受光部１１は、ｎ型の高濃度キャリア層３ａ、ｎ型の光吸収層５ａ及びｎ型のキャップ層７ａを含んでメサ状（本実施形態においては、円錐台状）とされている。キャップ層７ａには、ｐ型（第２導電型）の受光領域９が形成されている。受光部１１の頂部、及び、受光領域９は、光入射方向から見て、円形状を呈している。
【００４３】
受光部１１の頂部には、光入射方向から見て受光領域９の外側に、窪み部１３が形成されている。窪み部１３は、高濃度キャリア層３ａに達し、受光領域９を囲むように溝状に形成されている。これにより、受光部１１は、受光領域９を含んでメサ状とされた内側部分１１ａと、当該内側部分１１ａを囲むように位置する外側部分１１ｂとを含んで構成されることとなる。窪み部１３は、光入射方向から見て、受光領域９の縁に沿い且つ受光部１１の頂部の一部（第１パッド電極配置部２１近傍部分）を残すようにＣの字状に形成されている。
【００４４】
受光領域９の表面側には、環状のコンタクト電極１５が配置されている。このコンタクト電極１５は、受光領域９と電気的に接続されている。コンタクト電極１５はＴｉ−Ｐｔ−Ａｕからなり、その厚みは１０００ｎｍ程度である。なお、コンタクト電極１５は、図２において、受光領域９（キャップ層７ａ）に埋め込まれるように配置されているが、これに限られることなく、受光領域９（キャップ層７ａ）の上に配置するようにしてもよい。
【００４５】
窪み部１３の底部には、コンタクト電極１７が配置されている。このコンタクト電極１７は、高濃度キャリア層３ａと電気的に接続されている。コンタクト電極１７はＡｕ−Ｇｅ／Ｎｉ／Ａｕの積層体からなり、その厚みは１０００ｎｍ程度である。コンタクト電極１７も、窪み部１３と同様に、光入射方向から見て、Ｃの字状に形成されることとなる。
【００４６】
受光部１１の表面側には、受光領域９を覆うようにパッシベーション膜１９が形成されている。
【００４７】
第１パッド電極配置部２１及び第２パッド電極配置部３１は、ｎ型の高濃度キャリア層３ｂ、ｎ型の光吸収層５ｂ及びｎ型のキャップ層７ｂを含んでメサ状（本実施形態においては、円錐台状）とされている。第１パッド電極配置部２１及び第２パッド電極配置部３１の頂部は、光入射方向から見て、円形状を呈している。
【００４８】
第１パッド電極配置部２１の頂部には、パッシベーション膜１９の上に第１パッド電極２３が配置されている。第２パッド電極配置部３１の頂部には、パッシベーション膜１９の上に第２パッド電極３３が配置されている。第１パッド電極２３及び第２パッド電極３３はＴｉ−Ｐｔ−Ａｕからなり、その厚みは１．５μｍ程度である。第１パッド電極２３及び第２パッド電極３３は、ガラス基板１からの高さが略同じとされ、光入射方向から見て円形状を呈している。第１パッド電極２３及び第２パッド電極３３のそれぞれには、図２に示されるように、バンプ電極４１が配置される。
【００４９】
高濃度キャリア層３（３ａ，３ｂ）は、化合物半導体層であって、例えばキャリア濃度が１×１０１８／ｃｍ３程度のＡｌＧａＡｓ（Ａｌ組成０．３）からなる。高濃度キャリア層３（３ａ，３ｂ）の厚みは２μｍ程度である。高濃度キャリア層３のＡｌ組成比は０．３以上とするのが好ましい。波長８５０ｎｍ以上の光を受光するのであればＡｌ組成比ｘは０．０４であればよいが、より好適な高濃度キャリア層３としてはＡｌ組成比は０．３以上が好ましい。ただし、高濃度キャリア層３のＡｌ組成比は、受光する光の波長により適宜決定されて良く、例えば、波長６５０ｎｍの短波長光を受光するのであれば、Ａｌ組成比は０．４以上が必要となる。
【００５０】
光吸収層５（５ａ，５ｂ）は、化合物半導体層であって、例えばキャリア濃度が１×１０１４／ｃｍ３程度のＧａＡｓからなる。光吸収層５（５ａ，５ｂ）の厚みは３μｍ程度である。
【００５１】
キャップ層７（７ａ，７ｂ）は、化合物半導体層であって、例えばキャリア濃度が５×１０１５／ｃｍ３程度のＡｌＧａＡｓ（Ａｌ組成０．３）からなる。キャップ層７（７ａ，７ｂ）の厚みは０．３μｍ程度である。
【００５２】
受光領域９は、キャップ層７ａの所望の領域にＰ型不純物（例えば、Ｚｎ）を熱拡散させ、当該領域をｐ型に反転させたものであり、その深さは０．４μｍ程度である。受光領域９の径は、５〜２００μｍφである。窪み部１３（溝）の幅は、５μｍ程度である。ただし、受光径は、受光素子に求められる特性に依存するので、１μｍ〜１０ｍｍまでの広い範囲で設計可能である。
【００５３】
コンタクト電極１５と第１パッド電極２３とは、第１配線電極４３により電気的に接続されている。第１配線電極４３は、受光部１１と第１パッド電極配置部２１との間にわたり、パッシベーション膜１９の上に配置されている。第１配線電極４３は、受光部１１における窪み部１３が形成されていない領域の上を通って、受光部１１の側面及び第１パッド電極配置部２１の側面に沿うように伸びている。第１配線電極４３はＴｉ−Ｐｔ−Ａｕからなり、その厚みは１．５μｍ程度である。
【００５４】
第１配線電極４３における受光部１１上に位置する部分は、受光領域９を覆うように当該受光領域９上に位置し、円形状を呈している。本実施形態において、第１配線電極４３における受光部１１上に位置する部分は、光反射膜として機能する。なお、第１配線電極４３とは別に光反射膜を形成するように構成してもよい。
【００５５】
第１配線電極４３は、その一端がパッシベーション膜１９に形成されたコンタクトホール１９ａを通してコンタクト電極１５に接続され、その他端が第１パッド電極２３に接続される。これにより、受光領域９は、コンタクト電極１５及び第１配線電極４３を通して第１パッド電極２３（バンプ電極４１）に電気的に接続される。即ち、受光領域９側の電極の取り出しは、コンタクト電極１５、第１配線電極４３、第１パッド電極２３及びバンプ電極４１により実現される。
【００５６】
コンタクト電極１７と第２パッド電極３３とは、第２配線電極４５により電気的に接続されている。第２配線電極４５は、受光部１１の窪み部１３と第２パッド電極配置部３１との間にわたり、パッシベーション膜１９の上に配置されている。第２配線電極４５における受光部１１上に位置する部分は、第１配線電極４３と接触しないように、光入射方向から見てＣの字状に形成されている。第２配線電極４５は、窪み部１３を構成する側面、受光部１１の側面及び第２パッド電極配置部３１の側面に沿うように伸びている。第２配線電極４５はＴｉ−Ｐｔ−Ａｕからなり、その厚みは１．５μｍ程度である。
【００５７】
第２配線電極４５は、その一端がパッシベーション膜１９に形成されたコンタクトホール１９ａを通してコンタクト電極１７に接続され、その他端が第２パッド電極３３に接続される。これにより、高濃度キャリア層３ａは、コンタクト電極１７及び第２配線電極４５を通して第２パッド電極３３（バンプ電極４１）に電気的に接続される。即ち、高濃度キャリア層３ａ側の電極の取り出しは、コンタクト電極１７、第２配線電極４５、第２パッド電極３３及びバンプ電極４１により実現される。
【００５８】
次に、上述した構成の半導体受光素子ＰＤ１の製造方法について、図３〜図１２を参照して説明する。図３〜図１２は、第１実施形態に係る半導体受光素子の製造方法を説明するための説明図であり、半導体受光素子の縦断面構成を示している。
【００５９】
本製造方法では、以下の工程（１）〜（１１）を順次実行する。
【００６０】
工程（１）
まず、半導体基板５１を用意する。半導体基板５１は、例えば、その厚みが３００〜５００μｍであり、キャリア濃度が１×１０１８／ｃｍ３程度のｎ型ＧａＡｓからなる。半導体基板５１の上に、ハイドライド気相成長法、クロライド気相成長法、有機金属化学気相蒸着法（ＭＯＣＶＤ法）又は分子線成長法（ＭＢＥ法）等により、バッファ層５２、エッチング停止層５３及び保護層５４を順次成長させて、積層する（図３参照）。その後、保護層５４の上に、ハイドライド気相成長法、クロライド気相成長法、ＭＯＣＶＤ法又はＭＢＥ法等により、ｎ型のキャップ層７、ｎ型の光吸収層５及びｎ型の高濃度キャリア層３を順次成長させて、積層する（図３参照）。
【００６１】
バッファ層５２は、ノンドープのＧａＡｓからなり、その厚みは０．０５μｍ程度である。エッチング停止層５３は、ノンドープのＡｌＧａＡｓ（Ａｌ組成０．４）からなり、その厚みは１．０μｍ程度である。エッチング停止層５３は、半導体基板５１とキャップ層７との間に位置するように形成されることとなる。エッチング停止層５３のＡｌ組成比は０．４以上とするのが好ましい。これは、このＡｌ０．５Ｇａ０．５Ａｓは、後述するＧａＡｓをエッチングする際に使用されるエッチング液によってエッチングされにくいためである。保護層５４は、ノンドープのＧａＡｓからなり、その厚みは０．２μｍ程度である。保護層５４は、エッチング停止層５３とキャップ層７との間に位置するように形成されることとなる。
【００６２】
工程（２）
次に、プラズマ化学気相蒸着（Plasma Chemical Vapor Deposition：ＰＣＶＤ）法により、高濃度キャリア層３の上に反射防止膜２及び膜１０を順次形成する（図３参照）。反射防止膜２は、膜１０と高濃度キャリア層３との間に位置するように形成されることとなる。
【００６３】
以上の工程（１）及び（２）により、層構造体ＬＳ及び膜５２〜５４，１０が半導体基板５１の上に形成されることとなる。
【００６４】
工程（３）
次に、層構造体ＬＳ及び膜５２〜５４，１０が形成された半導体基板５１とガラス基板１とを接着する（図４参照）。まず、ガラス基板１を用意し、当該ガラス基板１の一方面（表面）を清浄化する。次に、ガラス基板１の清浄化された表面と半導体基板５１の最表面膜１０とが互いに接触するように、ガラス基板１と半導体基板５１とを重ね合わせる。このように重ね合わせた状態で加圧及び加熱を行い、両基板５１，１を融着により貼り合わせる。
【００６５】
具体的には、重ね合わせたガラス基板１と半導体基板５１との間に加える圧力は約９８ｋＰａであり、このときの加熱温度としては５００〜７００℃が好ましい。半導体基板５１上の最表面膜１０は酸化シリコンより成るので、このような条件で加圧及び加熱を行うことにより、最表面膜１０とガラス基板１の表面とが融着し、半導体基板５１とガラス基板１とが互いに接着される。
【００６６】
なお、この貼り合わせ工程を実施するに際しては、ガラス基板１の表面ばかりではなく、半導体基板５１上の最表面膜１０も清浄であることが望ましい。そのためには、例えば、最表面膜１０を形成したＰＣＶＤ装置から半導体基板５１を取り出した直後に融着作業を行うなどの工夫をするとよい。
【００６７】
また、使用するガラス基板は、ＧａＡｓの熱膨張係数に近いものを使用するのが好適である。これにより、加熱後の冷却工程において、熱膨張係数の差により半導体基板５１とガラス基板１との間に生じる応力を極力低減でき、応力に起因する接着強度の低下および結晶欠陥の発生を最小限に抑えることができる。
【００６８】
工程（４）
次に、半導体基板５１を除去する（図５参照）。ガラス基板１と半導体基板５１とが貼り合わされた後には、ガラス基板１の反対側において、半導体基板５１の他方面（裏面）が露出されている。この工程では、半導体基板５１の裏面側から、半導体基板５１、バッファ層５２、及びエッチング停止層５３をエッチングにより除去する。
【００６９】
まず、半導体基板５１とバッファ層５２とをエッチングすることができ、エッチング停止層５３に対しエッチング速度の遅いエッチング液を用いて、半導体基板５１とバッファ層５２とを除去する。続けて、エッチング停止層５３をエッチングすることができ、保護層５４に対しエッチング速度の遅いエッチング液を用いて、エッチング停止層５３を除去する。これにより、層構造体ＬＳ等が積層されたガラス基板１が得られる。
【００７０】
使用するエッチング液としては、アンモニア水（ＮＨ４ＯＨ）と過酸化水素（Ｈ２Ｏ２）との混合溶液（ＮＨ４ＯＨ：Ｈ２Ｏ２＝１：５）、及び塩酸（ＨＣｌ）が好ましい。まず、互いに貼り合わされたガラス基板１と半導体基板５１とをＮＨ４ＯＨとＨ２Ｏ２との混合溶液に浸す。これにより、半導体基板５１は裏面側よりエッチングされていく。エッチングが進み、半導体基板５１が除去されてしまうと、続いて半導体基板５１上に成長してあったバッファ層５２（ＧａＡｓ）がエッチングされ始める。その後、エッチングが更に進むと、バッファ層５２が除去され、エッチング液中でエッチング停止層５３が露出される。ここで、エッチング停止層５３(Ａｌ０．５Ｇａ０．５Ａｓ)は、このエッチング液ではエッチング速度が非常に遅いので、エッチング停止層５３が露出されたときにエッチングが自動的に停止される。このようにして、まず、半導体基板５１とバッファ層５２とが除去される。
【００７１】
続いて、エッチング停止層５３、保護層５４及び層構造体ＬＳ等が残ったガラス基板１をＮＨ４ＯＨとＨ２Ｏ２との混合溶液より取り出し、水洗、乾燥した後に、塩酸液に浸す。このとき、エッチング速度を速くするためにＨＣｌ液を予め５０℃程度に加熱すると好ましい。ＧａＡｓはＨＣｌではほとんどエッチングされないので、今度はエッチング停止層５３のみがエッチングされ、保護層５４(ＧａＡｓ)が露出されたときにエッチングが自動的に停止される。このようにして、エッチング停止層５３が除去される。      
【００７２】
工程（５）
次に、保護層５４を除去する（図６参照）。保護層５４の除去は、ＮＨ４ＯＨとＨ２Ｏ２との混合溶液により行うことができる。保護層５４はまたＧａＡｓなので、この後に露出するキャップ層はＡｌＧａＡｓ層でできているのでこのエッチング液ではエッチングされない。
【００７３】
工程（６）
次に、キャップ層７上に、ＳｉＯ２又はＳｉＮＸからなる膜５５を形成する。そして、受光領域９を形成する予定位置に存在する膜５５をパターニングして開口する（図７参照）。その後、キャップ層７上にパターン化された膜５５をマスクとして、不純物（例えば、Ｚｎ等）を熱拡散させ、キャップ層７の一部をｐ型に反転させる。これにより、受光領域９が形成されることとなる（図７参照）。そして、膜５５をバッファドフッ酸（ＢＨＦ）により除去する。
【００７４】
工程（７）
次に、キャップ層７上に、窪み部１３を形成する予定位置に開口を有するレジスト膜５６を形成する。レジスト膜５６の形成は、フォトリソグラフィ法を用いることができる。そして、レジスト膜５６をマスクとして、Ｂｒ２とメタノールとの混合液により高濃度キャリア層３が露出するまでエッチング（ウエットエッチング）する。これにより、窪み部１３が形成されることとなる（図８参照）。続いて、レジスト膜５６を除去（リムーブ）する。
【００７５】
工程（８）
次に、キャップ層７上に、所望の位置に開口を有するレジスト膜５７を形成する。レジスト膜５７の形成は、フォトリソグラフィ法を用いることができる。そして、レジスト膜５７をマスクとして、Ｂｒ２とメタノールとの混合液により反射防止膜２が露出するまでエッチング（ウエットエッチング）し、窪み部を形成する。これにより、受光部１１、第１パッド電極配置部２１及び第２パッド電極配置部３１が互いに電気的に分離されてメサ状に形成される（図９参照）。すなわち、受光部１１が高濃度キャリア層３ａ、光吸収層５ａ及びキャップ層７ａを含み、第１パッド電極配置部２１及び第２パッド電極配置部３１が高濃度キャリア層３ｂ、光吸収層５ｂ及びキャップ層７ｂを含むこととなる。このとき、外側部分１１ｂに対応する位置にレジスト膜５７を存在させておくことにより、深さ方向だけでなく横方向へのエッチングの進行を適切に制御することができ、窪み部１３の形成、及び、受光部１１と第１パッド電極配置部２１と第２パッド電極配置部３１との分離を適切に行うことができる。この結果、半導体受光素子ＰＤ１を製造する際の歩留まりを高くすることができる。続いて、レジスト膜５７を除去する。
【００７６】
工程（９）
次に、窪み部１３に対応する位置に開口を有するレジスト膜（図示せず）を形成する。そして、このレジスト膜をマスクとして、窪み部１３が形成されることにより露出した高濃度キャリア層３（３ａ）上に、蒸着とリフトオフ法とによりＡｕ−Ｇｅ／Ｎｉ／Ａｕからなるコンタクト電極１７を形成する（図１０参照）。また、コンタクト電極１５を形成する予定位置に開口を有するようにレジスト膜を再度形成し直し、当該レジスト膜をマスクとして、受光領域９に蒸着とリフトオフ法とによりＴｉ−Ｐｔ−Ａｕからなるコンタクト電極１５を形成する（同じく図１０参照）。続いて、上記レジスト膜を除去する。なお、コンタクト電極１５は、図１０において、受光領域９（キャップ層７ａ）に埋め込まれるように形成しているが、これに限られることなく、受光領域９（キャップ層７ａ）の表面上に形成するようにしてもよい。
【００７７】
工程（１０）
次に、ＰＣＶＤ法により、表面にＳｉＮＸからなるパッシベーション膜１９を形成する。そして、コンタクト電極１５，１７に対応する位置に開口を有するレジスト膜（図示せず）を形成し、当該レジスト膜をマスクとして、パッシベーション膜１９にコンタクトホール１９ａを形成する（図１１参照）。続いて、上記レジスト膜を除去する。
【００７８】
工程（１１）
次に、第１パッド電極２３、第２パッド電極３３、第１配線電極４３及び第２配線電極４５に対応する位置に開口を有するレジスト膜（図示せず）を形成する。そして、このレジスト膜をマスクとして、リフトオフ法により、Ｔｉ−Ｐｔ−Ａｕからなる第１パッド電極２３、第２パッド電極３３、第１配線電極４３及び第２配線電極４５を形成する（図１２参照）。このとき、第１配線電極４３は受光領域９を覆うように形成される。ここで、第１パッド電極２３と第１配線電極４３とは一体に形成されることとなり、第２パッド電極３３と第２配線電極４５とは一体に形成されることとなる。続いて、上記レジスト膜を除去する。その後、Ｈ２雰囲気にてシンターする。
【００７９】
これらの工程（１）〜（１１）により、図１及び図２に示された構成の半導体受光素子ＰＤ１が完成する。
【００８０】
なお、バンプ電極４１は、メッキ法、半田ボール搭載法や印刷法で第１パッド電極２３及び第２パッド電極３３に半田を形成し、リフローすることによって得ることができる。また、バンプ電極４１は半田に限られるものではなく、金バンプ、ニッケルバンプ、銅バンプでもよく、導電性フィラー等の金属を含む導電性樹脂バンプでもよい。
【００８１】
以上のように、本第１実施形態においては、高濃度キャリア層３、光吸収層５及びキャップ層７等を薄膜化した場合でも、層構造体ＬＳ（積層された高濃度キャリア層３、光吸収層５及びキャップ層７）の機械的強度がガラス基板１により保たれることとなる。また、本第１実施形態においては、従来の半導体受光素子のように、基板厚みを残した部分を形成する必要はなく、半導体受光素子ＰＤ１の小型化を容易に図ることができる。
【００８２】
また、本第１実施形態においては、層構造体ＬＳは膜１０を介してガラス基板１に接着されているので、層構造体ＬＳとガラス基板１とを接着剤等を用いることなく接着することができる。そのため、ガラス基板１側から入射した光は、上記接着剤等により吸収されるということなく層構造体ＬＳに到達し得る。
【００８３】
また、本第１実施形態においては、膜１０と高濃度キャリア層３（３ａ）との間に、反射防止膜２が形成されている。これにより、受光領域９に入射しようとする光の反射が防止され、光吸収層に入射する光が増えるので、光感度を向上することができる。
【００８４】
また、本第１実施形態においては、受光領域９を覆うように第１配線電極４３（光反射膜）が形成されているので、吸収されずに光吸収層を一度通り抜けた光が第１配線電極４３にて反射された光ももう一度光吸収層５ａに入射して吸収されることとなる。これにより、光感度を向上することができる。
【００８５】
また、本第１実施形態においては、層構造体ＬＳは、受光部１１と、第１パッド電極配置部２１と、第２パッド電極配置部３１とに形成され、受光部１１には、高濃度キャリア層３ａに達する窪み部１３が形成されており、第１配線電極４３が受光部１１と第１パッド電極配置部２１との間にわたって当該受光部１１及び当該第１パッド電極配置部２１の側面に沿うように形成され、第２配線電極４５が、窪み部１３と第２パッド電極配置部３１との間にわたって当該窪み部１３、当該受光部１１及び当該第２パッド電極配置部３１の側面に沿うように形成されている。これにより、第１及び第２パッド電極配置部２１，３１と受光部１１とが分離されているので、寄生容量をより一層低減することができる。また、受光部１１の高濃度キャリア層３ａに達するように形成された窪み部１３を通して受光部１１の高濃度キャリア層３ａと第２パッド電極３３とを第２配線電極４５により電気的に接続することにより、受光部１１の高濃度キャリア層３ａから電極が直接引き出されることとなり、直列抵抗を大幅に低減することができる。これらの結果、高速応答特性に優れた半導体受光素子ＰＤ１を実現することができる。
【００８６】
ところで、受光領域９の径（面積）を大きくすると、素子容量も大きくなり、高周波信号の伝達障害の度合いを示すＣＲ積が大きくなってしまう。しかしながら、本実施形態によれば、上述したように直列抵抗が大幅に低減されるので、ＣＲ積が小さくなる。このため、ＣＲ積を同程度に維持する、すなわち高速応答特性を同程度に維持するのであれば、本実施形態を採用することで、受光領域９の面積を大きくすることができる。
【００８７】
また、本第１実施形態においては、第１パッド電極配置部２１及び第２パッド電極配置部３１のそれぞれが高濃度キャリア層３ｂ、光吸収層５ｂ及びキャップ層７ｂを含んでいるので、第１パッド電極２３と第２パッド電極３３とを同じ高さに配置することも容易となり、半導体受光素子ＰＤ１の実装をバンプボンディングにて行うことが可能となる。
【００８８】
また、本第１実施形態においては、第１パッド電極配置部２１だけでなく、第２パッド電極配置部３１も受光部１１と分離されているので、受光部１１（受光領域９）と第１パッド電極２３との間隔及び受光部１１（受光領域９）と第２パッド電極３３との間隔が比較的広くなる。しかしながら、上述したように高濃度キャリア層３ａから電極が直接引き出されていることから、配線長が長くなっても直列抵抗は大幅に低減されている。
【００８９】
また、本第１実施形態においては、窪み部１３は、受光領域９を囲むように溝状に形成されている。これにより、受光部１１の高濃度キャリア層３ａと第２配線電極４５（コンタクト電極１７）との接続面積が大きくなり、直列抵抗をより一層低減することができる。
【００９０】
また、本第１実施形態においては、第１パッド電極２３及び第２パッド電極３３に、バンプ電極４１が配置される。これにより、配線抵抗を増加させることなく、半導体受光素子ＰＤ１を実装することができる。
【００９１】
また、本第１実施形態に係る製造方法においては、層構造体ＬＳの最表面側に形成された酸化シリコンからなる膜１０がガラス基板１の一方面と接触するように、層構造体ＬＳが形成された半導体基板５１とガラス基板１とが接着された後に、半導体基板５１を除去するので、層構造体ＬＳの光入射面側に膜１０を介してガラス基板１が接着された半導体受光素子ＰＤ１を容易に製造することができる。
【００９２】
また、本第１実施形態に係る製造方法では、半導体基板５１が除去された後もガラス基板１が存在するので、その後の製造工程においても、層構造体ＬＳの機械的強度が上記ガラス基板１により保たれることとなる。なお、ガラス基板１を接着する前は、半導体基板５１により層構造体ＬＳの機械的強度が保たれることとなる。
【００９３】
また、本第１実施形態に係る製造方法においては、層構造体ＬＳ（積層された高濃度キャリア層３、光吸収層５及びキャップ層７）を形成する工程の前に実施され、エッチング停止層５３を半導体基板５１と層構造体ＬＳとの間に位置させるように形成する工程と、半導体基板５１を除去する工程の後に実施され、エッチング停止層５３をウエットエッチングにより除去する工程とを備えている。これにより、半導体基板５１をエッチング可能であり、エッチング停止層５３をエッチング可能でないエッチング液と、エッチング停止層５３をエッチング可能であり、層構造体ＬＳをエッチング可能でないエッチング液とを適宜選択して用いることで、半導体基板５１を除去し、その後に、エッチング停止層５３だけを除去できる。そのため、層構造体ＬＳを残して半導体基板５１を確実且つ容易に除去できる。
【００９４】
また、本第１実施形態に係る製造方法においては、エッチング停止層５３を形成する工程の後に実施され、保護層５４をエッチング停止層５３と層構造体ＬＳとの間に位置させるように形成する工程を備えている。これにより、層構造体ＬＳ（積層された高濃度キャリア層３、光吸収層５及びキャップ層７）がエッチング液により汚染されるのを確実に防ぐことができる。
【００９５】
（第２実施形態）
図１３は、第２実施形態に係る半導体受光素子の断面構成を説明するための模式図である。第２実施形態に係る半導体受光素子ＰＤ２は、ガラス基板１にレンズ部１ａが形成されている点で第１実施形態に係る半導体受光素子ＰＤ１と相違する。
【００９６】
半導体受光素子ＰＤ２は、層構造体ＬＳと、ガラス基板１とを備えている。この半導体受光素子ＰＤ２は、光がガラス基板１側から層構造体ＬＳに入射する裏面入射型の半導体受光素子である。また、半導体受光素子ＰＤ２は、例えば波長帯０．８５μｍの近距離光通信用受光素子である。
【００９７】
ガラス基板１には、入射光を集光するレンズ部１ａが形成されている。このレンズ部１ａは、ガラス基板１の最表面１ｂより窪んで形成されている。
【００９８】
次に、上述した構成の半導体受光素子ＰＤ２の製造方法について、図１４〜図１６を参照して説明する。図１４〜図１６は、第２実施形態に係る半導体受光素子の製造方法を説明するための説明図であり、半導体受光素子の縦断面構成を示している。
【００９９】
本製造方法では、以下の工程（１）〜（１０）を順次実行する。まず、工程（１）及び（２）については、上述の第１実施形態における工程（１）及び（２）と同じであり、説明を省略する。
【０１００】
工程（３）
次に、層構造体ＬＳ及び膜５２〜５４，１０が形成された半導体基板５１とガラス基板１とを接着する（図１４参照）。まず、レンズ部１ａが形成されたガラス基板１を用意し、当該ガラス基板１の一方面（表面）を清浄化する。次に、ガラス基板１の清浄化された表面と最表面膜１０とが互いに接触するように、ガラス基板１と半導体基板５１とを重ね合わせる。このように重ね合わせた状態で加圧及び加熱を行い、両基板５１，１を融着により貼り合わせる。半導体基板５１とガラス基板１との接着方法は、第１実施形態における工程（３）における接着方法と同じである。
【０１０１】
工程（４）
次に、半導体基板５１、バッファ層５２、エッチング停止層５３及び保護層５４を除去する（図１５参照）。半導体基板５１、バッファ層５２、エッチング停止層５３及び保護層５４の除去方法は、第１実施形態における工程（４）及び（５）における除去方法と同じである。
【０１０２】
工程（５）
次に、キャップ層７上に、ＳｉＯ２又はＳｉＮＸからなる膜５５を形成し、受光領域９を形成する予定位置に存在する膜５５をパターニングして開口する（図１６参照）。このとき、ガラス基板１の表面側にマーカを付与し且つ両面露光機を用いることで、付与したマーカを基準としてレンズ部１ａと受光領域９を形成する予定位置とを容易に対応させることができる。なお、マーカを付与する代わりに、レンズ部１ａの外形をマーカとして利用してもよい。
【０１０３】
その後、キャップ層７上にパターン化された膜５５をマスクとして、不純物（例えば、Ｚｎ等）を熱拡散させ、キャップ層７の一部をｐ型に反転させる。これにより、受光領域９が形成されることとなる（図１６参照）。そして、膜５５をバッファドフッ酸（ＢＨＦ）により除去する。
【０１０４】
工程（６）〜（１０）の工程は、第１実施形態における工程（７）〜（１１）と同じであり、ここでの説明を省略する。これらの工程（１）〜（１０）により、図１３に示された構成の半導体受光素子ＰＤ２が完成する。
【０１０５】
以上のように、本第２実施形態においては、上述した第１実施形態と同じく、層構造体ＬＳ（積層された高濃度キャリア層３、光吸収層５及びキャップ層７）の機械的強度がガラス基板１により保たれると共に、半導体受光素子ＰＤ２の小型化を容易に図ることができる。
【０１０６】
また、本第２実施形態においては、ガラス基板１には、レンズ部１ａが形成されている。これにより、入射光の照射範囲に比べて受光領域９が小さい場合であっても、効率よく入射光を集光することができる。この結果、ＳＮ比に優れ、信頼性の高い半導体受光素子ＰＤ２を得ることができる。
【０１０７】
また、本第２実施形態において、レンズ部１ａは、ガラス基板１の最表面１ｂより窪んで形成されている。これにより、レンズ部１ａが形成されたガラス基板１を容易に接着することができる。また、接着前にレンズ部１ａが加工されることとなるので、加工方法等に制限を受けることが少なく、レンズ形状等の設計の自由度が増加する。
【０１０８】
なお、レンズ部１ａは、層構造体ＬＳ及び膜５２〜５４，１０が形成された半導体基板５１とガラス基板１とを接着した後に形成してもよい。しかしながら、レンズ形状等の設計の自由度を考慮すると、レンズ部１ａを予め形成したガラス基板１を半導体基板５１に接着することが好ましい。
【０１０９】
次に、本実施形態の変形例として、図１７及び図１８に基づいて、受光部１１が複数並設された半導体受光素子アレイＰＤ３，ＰＤ４について説明する。半導体受光素子アレイＰＤ３，ＰＤ４は、いわゆる裏面入射型の半導体受光素子アレイである。
【０１１０】
半導体受光素子アレイＰＤ３，ＰＤ４は、図１７及び図１８にそれぞれ示されるように、複数の受光部１１が、１次元もしくは２次元方向に配列されてアレイ状に複数並設されている。半導体受光素子アレイＰＤ３，ＰＤ４においては、隣接する受光部１１にそれぞれ対応する第１パッド電極配置部２１と第２パッド電極配置部３１とが一体化され、メサ状に形成している。なお、第２パッド電極３３同士は互いに電気的に接続されている。
【０１１１】
半導体受光素子アレイＰＤ３，ＰＤ４においては、上述した第１及び第２実施形態と同じく、層構造体ＬＳ（積層された高濃度キャリア層３、光吸収層５及びキャップ層７）の機械的強度がガラス基板１により保たれる。また、受光部１１（受光領域９）の狭ピッチ化が可能となり、半導体受光素子アレイＰＤ３，ＰＤ４の小型化（コンパクト化）を容易に図ることができる。
【０１１２】
次に、図１９を参照して、上述した実施形態に係る半導体受光素子（半導体受光素子アレイ）を用いた光インターコネクションシステムについて説明する。図１９は、本実施形態に係る光インターコネクションシステムを示す概略構成図である。
【０１１３】
光インターコネクションシステム１０１は、複数のモジュール（例えば、ＣＰＵ、集積回路チップ、メモリー等）Ｍ１，Ｍ２間の信号を光で伝送するシステムであって、半導体発光素子１０３、駆動回路１０５、光導波路基板１０７、半導体受光素子ＰＤ１、増幅回路１０９等を含んでいる。半導体発光素子１０３は、裏面出射型の垂直共振型面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ：Vertical Cavity Surface Emitting Laser）を用いることができる。モジュールＭ１と駆動回路１０５とは、バンプ電極等を通して電気的に接続されている。半導体発光素子１０３と駆動回路１０５とは、バンプ電極を通して電気的に接続されている。半導体受光素子ＰＤ１と増幅回路１０９とは、バンプ電極４１を通して電気的に接続されている。増幅回路１０９とモジュールＭ２とは、バンプ電極等を通して電気的に接続されている。
【０１１４】
モジュールＭ１から出力された電気信号は、駆動回路１０５に送られ、半導体発光素子１０３にて光信号に変換されて出力される。半導体発光素子１０３から出力された光信号は、光導波路基板１０７の光導波路１０７ａを通り、半導体受光素子ＰＤ１に入力する。半導体受光素子ＰＤ１に入力した光信号は、電気信号に変換されて、増幅回路１０９に送られ、増幅される。増幅された電気信号は、モジュールＭ２に送られる。以上により、モジュールＭ１から出力された電気信号が、モジュールＭ２に伝送されることとなる。
【０１１５】
なお、半導体受光素子ＰＤ１の代わりに、半導体受光素子ＰＤ２あるいは半導体受光素子アレイＰＤ３，ＰＤ４を用いてもよい。半導体受光素子アレイＰＤ３，ＰＤ４を用いる場合、半導体発光素子１０３、駆動回路１０５、光導波路基板１０７及び増幅回路１０９もアレイ化されることとなる。
【０１１６】
本発明は、前述した実施形態に限定されるものではない。例えば、半導体基板５１、高濃度キャリア層３（３ａ，３ｂ）、光吸収層５（５ａ，５ｂ）、キャップ層７（７ａ，７ｂ）等の厚み、用いる材料等は、上述したものに限られない。具体的には、半導体基板５１の材料として、上述したＧａＡｓの代わりに、Ｓｉ、ＩｎＰ、ＩｎＧａＡｓ、ＩｎＳｂ、ＩｎＡｓＳｂを用いてもよい。
【０１１７】
また、窪み部１３の形状は、上述した受光領域を囲むような溝状に限るものではなく、高濃度キャリア層３ａに達する深さを有するものであれば、どのような形状に形成してもよい。もちろん、窪み部１３を形成しなくてもよい。
【０１１８】
また、本実施形態においては、第１パッド電極２３と第１配線電極４３とを一体に成形し、第２パッド電極３３と第２配線電極４５とを一体に成形しているが、これに限られることなく、それぞれ別体に形成するようにしてもよい。
【０１１９】
また、本実施形態に係る半導体受光素子の製造方法では、窪み部１３を形成した後に、受光部１１、第１パッド電極配置部２１及び第２パッド電極配置部３１を分離しているが、受光部１１、第１パッド電極配置部２１及び第２パッド電極配置部３１を分離した後に、窪み部１３を形成するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【０１２０】
【図１】第１実施形態に係る半導体受光素子を示す概略平面図である。
【図２】図１におけるII−II線に沿った断面構成を説明するための模式図である。
【図３】第１実施形態に係る半導体受光素子の製造工程を説明する断面図である。
【図４】第１実施形態に係る半導体受光素子の製造工程を説明する断面図である。
【図５】第１実施形態に係る半導体受光素子の製造工程を説明する断面図である。
【図６】第１実施形態に係る半導体受光素子の製造工程を説明する断面図である。
【図７】第１実施形態に係る半導体受光素子の製造工程を説明する断面図である。
【図８】第１実施形態に係る半導体受光素子の製造工程を説明する断面図である。
【図９】第１実施形態に係る半導体受光素子の製造工程を説明する断面図である。
【図１０】第１実施形態に係る半導体受光素子の製造工程を説明する断面図である。
【図１１】第１実施形態に係る半導体受光素子の製造工程を説明する断面図である。
【図１２】第１実施形態に係る半導体受光素子の製造工程を説明する断面図である。
【図１３】第２実施形態に係る半導体受光素子の断面構成を説明するための模式図である。
【図１４】第２実施形態に係る半導体受光素子の製造工程を説明する断面図である。
【図１５】第２実施形態に係る半導体受光素子の製造工程を説明する断面図である。
【図１６】第２実施形態に係る半導体受光素子の製造工程を説明する断面図である。
【図１７】本実施形態に係る半導体受光素子アレイの断面構成を説明するための模式図である。
【図１８】本実施形態に係る半導体受光素子アレイの断面構成を説明するための模式図である。
【図１９】本実施形態に係る光インターコネクションシステムを示す概略構成図である。
【符号の説明】
【０１２１】
１…ガラス基板、１ａ…レンズ部、１ｂ…最表面、２…反射防止膜、３（３ａ，３ｂ）…高濃度キャリア層、５（５ａ，５ｂ）…光吸収層、７（７ａ，７ｂ）…キャップ層、９…受光領域、１０…酸化シリコンからなる膜、１１…受光部、１３…窪み部、１９…パッシベーション膜、２１…第１パッド電極配置部、２３…第１パッド電極、３１…第２パッド電極配置部、３３…第２パッド電極、４１…バンプ電極、４３…第１配線電極、４５…第２配線電極、５１…半導体基板、５２…バッファ層、５３…エッチング停止層、５４…保護層、１０１…光インターコネクションシステム、１０３…半導体発光素子、１０５…駆動回路、１０７…光導波路基板、１０７ａ…光導波路、１０９…増幅回路、ＬＳ…層構造体、Ｍ１，Ｍ２…モジュール、ＰＤ１，ＰＤ２…半導体受光素子、ＰＤ３，ＰＤ４…半導体受光素子アレイ。
【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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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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