(57)【要約】【課題】光電流が最大となる位置に基づいて受光部の中心に光軸を調整することが可能なアバランシェフォトダイオードを提供する。【解決手段】アバランシェフォトダイオード１００は、ｎ型ＡｌＩｎＡｓ半導体層１０２とｐ型ＡｌＩｎＡｓ増倍層１０３とｎ型ＩｎＧａＡｓ光吸収層１０４とｎ型ＩｎＰ光透過層１０５とをｎ型ＩｎＰ基板１０１上に順に備える。ｎ型ＩｎＰ光透過層１０５は受光部１０９が形成されるｐ型選択拡散領域１０７を含む。ｐ型選択拡散領域１０７の厚さは、Ｚ正方向から見た受光部１０９の中心で最も厚く、その中心から受光部１０９の端部へ向かって次第に薄くなる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１型導電型層と、増倍層と、光吸収層と、少なくとも一部に受光部が形成される第２型導電型領域を含む光透過層とが半導体基板上に順に設けられており、
前記光透過層の厚さが、積層方向から見た前記受光部の中心で最も薄く、当該中心から前記受光部の端部へ向かって次第に厚くなる
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２】
前記増倍層と前記光吸収層との間に、電界緩和層が形成されている
ことを特徴とする請求項１に記載のアバランシェフォトダイオード。
【請求項３】
半導体基板上に、第１型導電型層と、増倍層と、光吸収層と、光透過層とを順に形成し、
前記光透過層上の所定の領域に第２型ドーパント源を形成し、
積層方向から見た場合に、前記第２型ドーパント源の中心で最も厚く、当該中心から前記第２型ドーパント源の端部へ向かって次第に薄くなるカバレッジ膜を前記第２型ドーパント源上に形成し、
熱拡散によって、第２型ドーパント源から前記光透過層へ第２型ドーパントを拡散させる
ことを特徴とするアバランシェフォトダイオードの製造方法。
【請求項４】
前記増倍層と前記光吸収層との間に、電界緩和層が形成される
ことを特徴とする請求項３に記載のアバランシェフォトダイオードの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アバランシェフォトダイオード及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
光通信システムにおいて高速動作が可能なアバランシェフォトダイオード（ＡＰＤ）が実用に供されており、その製造方法が種々提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
ＡＰＤでは所定値以上の逆バイアスの電圧を印加した状態で受光部に光が入射すると、電流値が雪崩的に増大するアバランシェ増倍と呼ばれる現象が発生する。アバランシェ増倍により増幅された電流がＡＰＤのアノード電極から取り出される。
【０００４】
光通信システムにＡＰＤを適用する場合、ＡＰＤはレンズキャップなどの光学部品とともに組み立てられモジュール化される。このとき、光ファイバから出射された光をＡＰＤの受光部に照射させる必要がある。そのため、光ファイバの光軸は例えば、ＡＰＤに降伏電圧以上の大きさの電圧を印加しながら、アノード電極から取り出される光電流が最大となるように調整される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開昭６２−１９３１８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来のＡＰＤでは、その製造工程でのばらつき等のために、受光部内の端部近傍に光が照射された場合に光電流が最大となることがある。これでは、光ファイバの光軸が受光部の端部近傍に位置付けられるように調整されてしまい、組み立て時の応力により光軸がずれる、経年劣化で光軸がずれるなどによって受光部に光が当たらなくなる可能性がある。
【０００７】
そこで、光電流が最大となる位置を検出した後に、例えば直交する２軸方向に数十μｍの範囲内で光を照射する位置とアノード電極から取り出される光電流との関係を示すトレランスカーブを測定することがある。このトレランスカーブに基づいて受光部の中心を求め、受光部の中心に光軸を調整することができる。
【０００８】
しかしながら、トレランスカーブを用いて光軸を調整する場合、トレランスカーブを測定して受光部の中心を算出するには数分程度の時間を要することがあり、モジュールを製造する際のスループットが低下する。
【０００９】
本発明は、上述の事情を鑑みてなされたもので、光電流が最大となる位置に基づいて受光部の中心に光軸を調整することが可能なアバランシェフォトダイオードなど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】
【００１０】
上記目的を達成するため、本発明に係るアバランシェフォトダイオードは、
第１型導電型層と、増倍層と、光吸収層と、少なくとも一部に受光部が形成される第２型導電型領域を含む光透過層とが半導体基板上に順に設けられており、
前記光透過層の厚さが、積層方向から見た前記受光部の中心で最も薄く、当該中心から前記受光部の端部へ向かって次第に厚くなることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、光透過層の厚さが、積層方向から見た受光部の中心で最も薄く、その中心から受光部の端部へ向かって次第に厚くなる。これにより、受光部の中心に光が照射された場合の降伏電圧は、受光部の中心以外に光が照射された場合の降伏電圧よりも小さくなる。一般に降伏電圧が小さいほど増倍率は大きくなる。したがって、受光部の中心に光が照射された場合に増倍率が最大となって光電流が最大となるので、光電流が最大となる位置に基づいて受光部の中心に光軸を調整することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施形態１に係るアバランシェフォトダイオードの斜視図である。
【図２Ａ】実施形態１に係るアバランシェフォトダイオードの製造工程における第１の状態を示す断面図である。
【図２Ｂ】実施形態１に係るアバランシェフォトダイオードの製造工程における第２の状態を示す断面図である。
【図２Ｃ】実施形態１に係るアバランシェフォトダイオードの製造工程における第３の状態を示す断面図である。
【図２Ｄ】実施形態１に係るアバランシェフォトダイオードの製造工程における第４の状態を示す断面図である。
【図２Ｅ】実施形態１に係るアバランシェフォトダイオードの製造工程における第５の状態を示す断面図である。
【図３】実施形態１に係るアバランシェフォトダイオードに電圧を印加した場合の受光部の中心及び端におけるＺ方向の電界強度の分布を示す図である。
【図４】ｐ型選択拡散領域の底面が平らである一般的なＡＰＤにおいて、印加する電圧と電流との関係を示す図である。
【図５】降伏電圧が異なる場合の印加電圧と増倍率との関係を示す図である。
【図６】実施形態１に係るアバランシェフォトダイオードの受光部の中心及び端におけるＺ方向の電界強度の積分値の差の一例を示す図である。
【図７】受光部に光が照射される位置と規格化した増倍率との関係の一例を示す図である。
【図８】本発明の実施形態２に係るアバランシェフォトダイオードの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。
【００１４】
実施形態１．
（ＡＰＤの構成）
本発明の実施形態１に係るアバランシェフォトダイオード（ＡＰＤ）１００は、図１の斜視図に含まれる断面に示すように、ｎ型ＩｎＰ基板１０１を備え、そのｎ型ＩｎＰ基板１０１上に順に、ｎ型ＡｌＩｎＡｓ半導体層１０２とｐ型ＡｌＩｎＡｓ増倍層１０３とｎ型ＩｎＧａＡｓ光吸収層１０４とｎ型ＩｎＰ光透過層１０５とを備える。ＡＰＤ１００は、さらに、ｐ型選択拡散領域１０７と、ｐ型選択拡散領域１０７上の受光部１０９及びアノード（ｐ型）電極１１１と、溝１１３と、絶縁膜１１５と、カソード（ｎ型）電極１１７とを備える。
【００１５】
なお、図１に矢印で示すように、ｎ型ＩｎＰ基板１０１上に各層１０２〜１０５が積層される方向をＺ正方向とし、図１の左から右へ向かう方向をＸ正方向とし、図１の後方から前方へ向かう方向をＹ正方向として説明する。これらの方向は、説明のために用いるものであって、本発明を限定する趣旨ではない。
【００１６】
ｐ型選択拡散領域１０７は、ｎ型ＩｎＰ光透過層１０５内において、その上面がｎ型ＩｎＰ光透過層１０５から露出するように形成されている。ｐ型選択拡散領域１０７のｎ型ＩｎＰ光透過層１０５から露出した部分は受光部１０９を形成する。受光部１０９は、Ｚ正方向から見て例えば、Ｘ方向の両端を切り欠いた円の形状である。
【００１７】
ｐ型選択拡散領域１０７は、同図に示すように、Ｚ方向の長さ（厚さ）が受光部１０９の中心において最も厚く、受光部１０９の端部へ向かうに従って次第に薄くなるように、その底面が湾曲している。
【００１８】
なお、同図はＡＰＤ１００のＸＺ面での受光部１０９の中心を含む断面を示すが、受光部１０９の中心を含む任意の断面において同様である。すなわち、受光部１０９の中心を含む任意の断面において、ｐ型選択拡散領域１０７の厚さは、受光部１０９の中心において最も厚く、受光部１０９の端部へ向かうに従って次第に薄くなる。
【００１９】
アノード電極１１１は、ｐ型選択拡散領域１０７の上面のうちＸ方向の両端に設けられている。これにより、アノード電極１１１が、受光部１０９のＸ方向の両端を画することになる。
【００２０】
溝１１３は、各層１０２〜１０５を介してｎ型ＩｎＰ基板１０１まで通じるＺ方向の長さ（深さ）を有し、Ｚ正方向から見て受光部１０９を中心に位置付けた島を形成するように設けられている。
【００２１】
絶縁膜１１５は、反射防止と表面保護とを兼ねた膜であって、例えばＳｉＮなどを材料とする。絶縁膜１１５は、アノード電極１１１を除くＡＰＤ１００の上面、すなわち受光部１０９、ｎ型ＩｎＰ光透過層１０５及び溝１１３の上面に設けられている。
【００２２】
カソード電極１１７は、ＡＰＤ１００の下面に設けられている。
【００２３】
（ＡＰＤの製造方法）
ＡＰＤ１００の製造方法について、図を参照して説明する。
図２Ａに示すように、ｎ型ＩｎＰ基板１０１上に、ｎ型ＡｌＩｎＡｓ半導体層１０２とＰ型ＡｌＩｎＡｓ増倍層１０３とｎ型ＩｎＧａＡｓ光吸収層１０４とｎ型ＩｎＰ光透過層１０５とが順に形成される。
【００２４】
図２Ｂに示すように、ｎ型ＩｎＰ光透過層１０５上にｐ型ドーパント源１２１がほぼ一定の厚さで配置される。ｐ型ドーパント源１２１の材料は例えばホウ素である。ここで、ｐ型ドーパント源１２１が配置される領域は、ｎ型ＩｎＰ光透過層１０５の上面において受光部１０９が形成される領域とアノード電極１１１が設けられる領域とを含む領域であって、Ｚ正方向から見て例えば円形をなす。
【００２５】
図２Ｃに示すように、カバレッジ膜１２２が、ｐ型ドーパント源１２１が配設されていないｎ型ＩｎＰ光透過層１０５上とｐ型ドーパント源１２１上とに設けられる。
【００２６】
ここで、カバレッジ膜１２２は、同図に示すように、ｐ型ドーパント源１２１上では受光部１０９の中心で最も厚く、受光部１０９の端部へ向かって次第に薄くなるように設けられる。このようなカバレッジ膜１２２は、受光部１０９の中心付近をマスクして受光部１０９の端部からサイドエッチングする、カバレッジ膜１２２の製膜時に膜厚条件を最適化するなどの方法によって形成することができる。
【００２７】
なお、ｎ型ＩｎＰ光透過層１０５上ではカバレッジ膜１２２は、概ね均一な厚さになるように設けられるとよい。
【００２８】
熱拡散によって、ｐ型ドーパント源１２１からその下方のｎ型ＩｎＰ光透過層１０５へｐ型ドーパントを拡散させる。
【００２９】
ｐ型ドーパントの拡散にはカバレッジ膜１２２の厚さが影響する。一般的には、カバレッジ膜１２２が厚いほど、ｎ型ＩｎＰ光透過層１０５へのＰ圧が大きくなり、Ｐに置換されるドーパントの拡散速度は速くなる。そのため、カバレッジ膜１２２が厚いほど、ｐ型ドーパントが拡散する領域は厚くなる。
【００３０】
本実施形態では、ｐ型ドーパント源１２１上のカバレッジ膜１２２の厚さは、上述のように、受光部１０９の中心において最も厚く、受光部１０９の端部へ向かって次第に薄くなる。その結果、図２Ｄに示すように、受光部１０９の中心において最も厚く、受光部１０９の端部へ向かうに従って次第に薄くなるように底面が湾曲したｐ型選択拡散領域１０７が形成される。
【００３１】
この製造方法によれば、ｐ型選択拡散領域１０７の上面はｎ型ＩｎＰ光透過層１０５の上面と一致する。そのため、上述のようにｐ型選択拡散領域１０７の底面が湾曲する結果、ｎ型ＩｎＰ光透過層１０５の厚さは、受光部１０９の中心において最も薄く、受光部１０９の端部へ向かうに従って次第に厚くなる。
【００３２】
エッチングによって、カバレッジ膜１２２とｐ型ドーパント源１２１とを除去した後に、溝１１３が形成される（図２Ｅ参照）。その後に例えば、ｐ型選択拡散領域１０７の上面のうちＸ方向の両端にアノード電極１１１を設け、絶縁膜１１５を全体の表面上に形成し、アノード電極１１１上の絶縁膜１１５をエッチングし、カソード電極１１７を設けることによって、図１に示すように、ＡＰＤ１００を製造することができる。
【００３３】
（ＡＰＤの動作）
ＡＰＤ１００の動作について、図を参照して説明する。
ＡＰＤ１００には、逆バイアス、すなわちアノード電極１１１の電位がカソード電極１１７の電位より低くなる電圧Ｖａｐｄ［Ｖ］が印加される。電圧Ｖａｐｄの大きさは、例えば１５〜６０Ｖ程度であればよく、ＡＰＤ１００の降伏電圧Ｖｂｒより大きい。詳細には後述するように、ＡＰＤ１００では受光部１０９の中心に光が照射された時の降伏電圧Ｖｂｒ１が、受光部１０９の端に光が照射された時の降伏電圧Ｖｂｒ２より小さい。
【００３４】
ＡＰＤ１００をモジュール化する際の光軸調整の際に印加される電圧Ｖａｐｄの大きさは降伏電圧Ｖｂｒ１より大きければよく、望ましくは降伏電圧Ｖｂｒ２より大きい。
【００３５】
ＡＰＤ１００に電圧Ｖａｐｄ［Ｖ］が印加されると、受光部１０９の中心及び端のそれぞれにおけるＺ方向の電界強度Ｅ［ｋＶ／ｃｍ］の分布は図３に示すようになる。
【００３６】
すなわち、Ｚ正方向に向かって電界強度Ｅの変化を見ると、同図に示すように、電界強度Ｅはｎ型ＡｌＩｎＡｓ半導体層１０２では急激に増加し、ｐ型ＡｌＩｎＡｓ増倍層１０３では低下する。電界強度Ｅがｐ型ＡｌＩｎＡｓ増倍層１０３で低下することによって、ｎ型ＩｎＧａＡｓ光吸収層１０４に大きな電界が印加されないように設計されている。
【００３７】
ｎ型ＩｎＧａＡｓ光吸収層１０４はｎ型にドーピングされているため、同層１０４では電界強度Ｅは緩やかに増加する。ｎ型ＩｎＰ光透過層１０５もｎ型にドーピングされているため、同層１０５でも電界強度Ｅは増加する。ｐ型選択拡散領域１０７では電界強度Ｅは急激に低下する。
【００３８】
図４に示すような電流が急激に流れ始める降伏電圧Ｖｂｒは、一般に電界強度Ｅの分布をＺ方向で積分した値で決まる。そのため、ｐ型選択拡散領域１０７が最も厚い、すなわち受光部１０９の下方でｎ型ＩｎＰ光透過層１０５が最も薄い箇所の上方に位置する受光部１０９の中心に光が照射された場合に、降伏電圧Ｖｂｒ１は最も小さくなる。これに対して、ｐ型選択拡散領域１０７が最も薄い、すなわち受光部１０９の下方でｎ型ＩｎＰ光透過層１０５が最も厚い箇所の上方に位置する受光部１０９の端部に光が照射された場合に、降伏電圧Ｖｂｒ２が最も大きくなる。降伏電圧の差ΔＶ（＝Ｖｂｒ１−Ｖｂｒ２）[Ｖ]は、図３の電界強度ＥのＺ方向の分布を示す図に斜線を施した領域１２５の面積に相当する。
【００３９】
絶縁膜１１５を透過して受光部１０９に光が照射されると、その光は、ｎ型ＩｎＰ光透過層１０５を通って、ｎ型ＩｎＧａＡｓ光吸収層１０４へ入射して吸収される。光を吸収したｎ型ＩｎＧａＡｓ光吸収層１０４では、電子と正孔のキャリアが発生する。このとき、ｎ型ＩｎＧａＡｓ光吸収層１０４は逆バイアスによって空乏層化しており、上述のような電界がかかっている。そのため、電子と正孔とはそれぞれ、カソード電極１１７の側とアノード電極１１１の側とへ流れる。
【００４０】
電圧Ｖａｐｄは少なくとも降伏電圧Ｖｂｒ１以上であるため、受光部１０９の中心に光が照射されると、正孔がｎ型ＩｎＰ光透過層１０５へ流れ込むとともに、電子がｐ型ＡｌＩｎＡｓ増倍層１０３を通過してｎ型ＡｌＩｎＡｓ半導体層１０２に流れ込む間に、ｐ型ＡｌＩｎＡｓ増倍層１０３の高い電界強度によってアバランシェ増倍が発生する。その結果電流が増幅され、増幅した電流はアノード電極１１１から取り出される。
【００４１】
電流が増幅される割合（増倍率）Ｍは、光が照射された受光部１０９の下方に位置するｎ型ＩｎＰ光透過層１０５に印加される電界と、その位置のｎ型ＩｎＰ光透過層１０５の厚さとにより定まる。ｎ型ＩｎＰ光透過層１０５に印加される電界はＡＰＤ１００に印加する電圧Ｖａｐｄにより定まるので、電圧Ｖａｐｄが一定であれば、増倍率Ｍはｎ型ＩｎＰ光透過層１０５の厚さで定まることになる。
【００４２】
図５は、受光部１０９の異なる部分に光が照射された場合に、ＡＰＤ１００に印加される電圧Ｖａｐｄ［Ｖ］と増倍率Ｍとの関係を示す。同図は、受光部１０９の中心に光を照射した場合のグラフ１２７と、受光部１０９の端に光を照射した場合のグラフ１２８と、受光部１０９の中心と端との中間に光を照射した場合のグラフ１２９とを含む。
【００４３】
同図から分かるように、印加される電圧Ｖａｐｄ［Ｖ］が一定、例えば２８［Ｖ］であるとすると、受光部１０９の中心に光を照射した場合の方が、それ以外に光を照射した場合よりも増倍率Ｍが大きくなる。
【００４４】
この理由は次のように説明することができる。上述のように、降伏電圧Ｖｂｒは電界強度ＥのＺ方向の積分値と等しく、受光部１０９の中心ではｎ型ＩｎＰ光透過層１０５が薄いため、受光部１０９の中心に光を照射した場合の降伏電圧Ｖｂｒ１がそれ以外に光を照射した場合の降伏電圧Ｖｂｒ２よりも小さくなる。そのため、受光部１０９の中心に光を照射した場合、アバランシェ増倍が小さい電圧で発生し始めて、ｎ型ＩｎＰ光透過層１０５で増倍する電流量が増える。その結果、増倍率Ｍはｎ型ＩｎＰ光透過層１０５の厚さが薄い方が大きくなる。
【００４５】
ＡＰＤ１００では、受光部１０９の中心でｐ型選択拡散領域１０７を最も厚くすることで、その下方におけるｎ型ＩｎＰ光透過層１０５が薄くなる。そのため、一定の電圧Ｖａｐｄを印加した場合、受光部１０９の中心に光が照射されたときにＡＰＤ１００の増倍率は最大となる。
【００４６】
以上、本発明の実施形態１に係るＡＰＤ１００について説明した。本実施形態によれば、光電流が最大となる位置に基づいて受光部の中心に光軸を調整することが可能になる。
【００４７】
例えば、Ｚ正方向から見た場合に受光部１０９の直径が３０［μｍ］であり、受光部１０９の中心におけるｎ型ＩｎＰ光透過層１０５の厚さが０．２［μｍ］であり、受光部１０９の端におけるｎ型ＩｎＰ光透過層１０５の厚さが０．３［μｍ］であるとする。
【００４８】
ｎ型ＩｎＧａＡｓ光吸収層１０４とｎ型ＩｎＰ光透過層１０５との境界での電界強度Ｅａ＝１００［ｋＶ／ｃｍ］、ｎ型ＩｎＰ光透過層１０５でのキャリア濃度Ｎｄ＝１．０×１０１６［ｃｍ−３］とする。ｐ型ＡｌＩｎＡｓ増倍層１０３とｎ型ＩｎＧａＡｓ光吸収層１０４とのそれぞれに印加される電界強度ＥのＺ方向の分布は、受光部１０９の中心と端とで同じである。
【００４９】
一般に、１電子当たりの単位電荷をｑ［ｃ］、真空中の誘電率をε０［Ｆ／ｃｍ］、ＩｎＰの比誘電率をκ、ｎ型ＩｎＰ光透過層１０５でのキャリア濃度をＮｄ［ｃｍ−３］、ｎ型ＩｎＧａＡｓ光吸収層１０４とｎ型ＩｎＰ光透過層１０５との境界での電界強度をＥａ［ｋＶ／ｃｍ］とすると、ｎ型ＩｎＰ光透過層１０５のＺ方向の位置ｚ［ｃｍ］における電界強度Ｅ（ｚ）［ｋＶ／ｃｍ］は、次式（１）により表される。
【００５０】
【数１】
2013187252.tif 000003
【００５１】
式（１）から、上述の例の場合に、受光部１０９の中心の下方に位置するｐ型選択拡散領域１０７の底面での電界強度Ｅｂは、では１２８[ｋＶ／ｃｍ]と算出される。受光部１０９の端の下方に位置するｐ型選択拡散領域１０７の底面での電界強度Ｅｃは、式（１）から１４１[ｋＶ／ｃｍ]と算出される。
【００５２】
受光部１０９の中心と端とでの降伏電圧の差ΔＶ[Ｖ]は、図６の斜線を施した領域１３１の面積に相当するので、ΔＶ＝１．３４５[Ｖ]となる。受光部１０９の中心と端とでの降伏電圧の差ΔＶが１．３４５[Ｖ]である場合に、受光部１０９の中心と端とでの増倍率Ｍの差が３〜４であるという条件下で、受光部１０９に光が照射される位置と増倍率Ｍｎとの関係を計算すると図７に示すようになる。
【００５３】
同図に示す増倍率Ｍｎは、受光部１０９の中心に光を照射した場合の増倍率Ｍ０によって、受光部１０９の中心からＸの正方向及び負方向の各位置における増倍率Ｍを規格化した値である。各位置における増倍率Ｍは、図５に示す関係に基づいて得られる降伏電圧Ｖｂｒと増倍率Ｍの関係にフィッティングすることにより算出される。上述の条件の例では、図７に示すように、受光部１０９の中心に光を照射した場合の増倍率Ｍを受光部１０９の端に光を照射した場合の増倍率Ｍよりも４０％程度大きな最大値とすることが可能になる。
【００５４】
したがって、受光部１０９の中心に光が照射された場合にアノード電極１１１から取り出される光電流が最大となるので、ＡＰＤ１００によれば、光電流が最大となる位置に基づいて受光部の中心に光軸を調整することが可能になる。
【００５５】
なお、降伏電圧Ｖｂｒは、上述のように電界強度ＥのＺ方向の分布の積分値で定まる。そのため、式（１）から分かるように、ｎ型ＩｎＰ光透過層１０５のキャリア濃度Ｎｄを高めることで、受光部１０９の中心と端とでの降伏電圧の差ΔＶは大きくなる。したがって、ｐ型選択拡散領域１０７を形成するプロセスでのばらつきを考慮して、ｎ型ＩｎＰ光透過層１０５でのキャリア濃度Ｎｄを設計されることが望ましい。これにより、上記のプロセスのばらつきが発生しても受光部１０９の中心に光が照射したときに増倍率Ｍが最大となるＡＰＤ１００を実現することが可能になる。
【００５６】
また、ｐ型ドーパントの拡散によって、ｐ型選択拡散領域１０７に曲率半径が小さい部分が生じると、その部分で電界集中が生じて増倍が起きることがある。ＡＰＤ１００では、ｐ型選択拡散領域１０７では電界強度Ｅが十分に小さくなるようにしているため、増倍はｎ型ＡｌＩｎＡｓ半導体層１０２とｐ型ＡｌＩｎＡｓ増倍層１０３で主に発生する。したがって、ｐ型選択拡散領域１０７の曲率半径が小さいことに起因する電界集中による増倍をほとんど無視することができる程度にすることができる。
【００５７】
実施形態２．
本発明の実施形態２に係るＡＰＤ２００は、ｐｉｎ型のＡｌＩｎＡｓ−ＡＰＤであって、図８のＸＺ面での断面図に示すように、実施形態１に係るＡＰＤ１００と概ね同様の構造を備える。実施形態１に係るＡＰＤ１００との違いは、ＡＰＤ２００が、ＡＰＤ１００のｐ型ＡｌＩｎＡｓ増倍層１０３に代えて、ｉ−ＡｌＩｎＡｓ増倍層２４１とｐ型電界緩和層２４２とを備えることにある。すなわち、ＡＰＤ２００は、ｎ型ＡｌＩｎＡｓ半導体層１０２の上に、ｉ−ＡｌＩｎＡｓ増倍層２４１とｐ型電界緩和層２４２とを順に備え、その上にｎ型ＩｎＧａＡｓ光吸収層１０４を備える。
【００５８】
このようなＡＰＤ２００は、実施形態１に係るＡＰＤ１００と概ね同様の方法により製造される。すなわち、ｎ型ＩｎＰ基板１０１上に、ｎ型ＡｌＩｎＡｓ半導体層１０２とｉ−ＡｌＩｎＡｓ増倍層２４１とｐ型電界緩和層２４２とｎ型ＩｎＧａＡｓ光吸収層１０４とｎ型ＩｎＰ光透過層１０５とが順に形成される。その後、実施形態１に係るＡＰＤ１００と同様の方法により、ｐ型選択拡散領域１０７が形成されて、ＡＰＤ２００が製造される。
【００５９】
すなわち、ｎ型ＩｎＰ光透過層１０５上にｐ型ドーパント源１２１がほぼ一定の厚さで配置され、カバレッジ膜１２２が、ｐ型ドーパント源１２１が配設されていないｎ型ＩｎＰ光透過層１０５上とｐ型ドーパント源１２１上とに設けられる。ここで、カバレッジ膜１２２は、実施形態１と同様に、ｐ型ドーパント源１２１上では受光部１０９の中心で最も厚く、受光部１０９の端部へ向かって次第に薄くなるように設けられる。ｎ型ＩｎＰ光透過層１０５上ではカバレッジ膜１２２は、概ね均一な厚さになるように設けられるとよい。
【００６０】
熱拡散によって、ｐ型ドーパント源１２１からその下方のｎ型ＩｎＰ光透過層１０５へｐ型ドーパントを拡散させる。これによって、受光部１０９の中心において最も厚く、受光部１０９の端部へ向かうに従って次第に薄くなるように底面が湾曲したｐ型選択拡散領域１０７（図８参照）が形成される。
【００６１】
エッチングによって、カバレッジ膜１２２とｐ型ドーパント源１２１とを除去した後に、溝１１３が形成される。ｐ型選択拡散領域１０７の上面のうちＸ方向の両端にアノード電極１１１が設けられ、絶縁膜１１５が全体の表面上に形成される。アノード電極１１１上の絶縁膜１１５をエッチングすることによって、ＡＰＤ２００を製造することができる。
【００６２】
本実施形態に係るＡＰＤ２００は、実施形態１に係るＡＰＤ１００と概ね同様に動作する。そのため、受光部１０９の中心に光が照射された場合にアノード電極１１１から取り出される光電流が最大となる。したがって、ＡＰＤ１００によれば、光電流が最大となる位置に基づいて受光部の中心に光軸を調整することが可能になる。
【００６３】
また、ＡＰＤ２００では、ｉ−ＡｌＩｎＡｓ増倍層２４１と高濃度にドーピングされたｐ型電界緩和層２４２とを適用することによって、ｉ−ＡｌＩｎＡｓ増倍層２４１での電界強度ＥのＺ方向分布の積分値を小さくすることができる。そのため、ＡＰＤ２００の降伏電圧Ｖｂｒを小さくすることが可能になる。
【００６４】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、実施形態に限定されるものではなく、実施形態に種々の変更を加えた態様やそれらと均等な技術的範囲をも含む。
【符号の説明】
【００６５】
１００，２００  アバランシェフォトダイ
オード
１０１  ｎ型ＩｎＰ基板
１０２  ｎ型ＡｌＩｎＡｓ半導体層
１０３  ｐ型ＡｌＩｎＡｓ増倍層
１０４  ｎ型ＩｎＧａＡｓ光吸収層
１０５  ｎ型ＩｎＰ光透過層
１０７  ｐ型選択拡散領域
１０９  受光部
１１１  アノード電極
１１３  溝
１１５  絶縁膜
１１７  カソード電極
１２１  ｐ型ドーパント源
１２２  カバレッジ膜
２４１  ｉ−ＡｌＩｎＡｓ増倍層
２４２  ｐ型電界緩和層
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図２Ｄ】
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【図２Ｅ】
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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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