(57)【要約】【課題】改善された固有応答度を有する前面照射型アバランシェ・フォトダイオード（ＡＰＤ）並びにそのような前面照射型ＡＰＤを製造する方法を提供する。【解決手段】前面照射型ＡＰＤは、基板および基板の前面に配置された層スタックを含む半導体材料のＡＰＤ本体を備える。層スタックは、吸収層、増倍層、および電界制御層を含む。有利なことには、ＡＰＤ本体の背面は機械的および化学的に研磨され、吸収波長帯域で９０％を超える反射率を有する反射体がＡＰＤ本体の背面に配置されている。したがって、最初の吸収層通過で吸収されない入射光は、２回目の吸収層通過のために反射体で反射され、前面照射型ＡＰＤの固有応答度を高める。【選択図】図３
2009124145.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
前面照射型アバランシェ・フォトダイオード（ＡＰＤ）であって、
前記前面照射型ＡＰＤが、半導体材料のＡＰＤ本体を備え、
前記ＡＰＤ本体が、基板、および前記基板の前面に配置された層スタックを含み、
前記層スタックが、
吸収波長帯域の光を吸収して光電流を生成するための吸収層と、
アバランシェ増倍によって前記光電流を増すための増倍領域を含む増倍層と、
前記吸収層および前記増倍層の中の電界を制御するための電界制御層と
を備え、前記ＡＰＤ本体の背面が機械的および化学的に研磨されているものであり、および
前記前面照射型ＡＰＤが、前記吸収波長帯域の光を前記吸収層の方へ反射するための、前記ＡＰＤ本体の背面に配置された前記吸収波長帯域で９０％を超える反射率を有する反射体を備える、前面照射型ＡＰＤ。
【請求項２】
前記層スタックが、さらに、前記基板と前記層スタックの間の格子不整合を調整するためのバッファ層、および前記吸収層と前記増倍層の間の電流の流れを容易にするためのグレーディング層を備え、前記増倍層が、さらに、前記増倍領域を画定しさらにｐ−ｎ接合を形成するための拡散領域を含む、請求項１に記載の前面照射型ＡＰＤ。
【請求項３】
前記層スタックが、さらに、前記基板と前記層スタックの間の格子不整合を調整するためのバッファ層、および前記吸収波長帯域の光を前記吸収層へ透過させるための窓層を含み、前記窓層が、前記増倍領域を画定しさらにｐ−ｎ接合を形成するための拡散領域を含む、請求項１に記載の前面照射型ＡＰＤ。
【請求項４】
前記反射体が、前記ＡＰＤ本体の背面全体に配置されている、請求項１に記載の前面照射型ＡＰＤ。
【請求項５】
前記前面照射型ＡＰＤへまたは前記前面照射型ＡＰＤから電流を流すための、前記ＡＰＤ本体の背面の環状コンタクト領域に配置された金属材料の環状背面コンタクトをさらに備え、前記背面コンタクトの内周が前記ＡＰＤ本体の背面の円形反射体領域を画定し、さらに、前記反射体が、前記ＡＰＤ本体の背面の前記反射体領域に配置されている、請求項１に記載の前面照射型ＡＰＤ。
【請求項６】
前記反射体が、前記ＡＰＤ本体の背面の前記反射体領域だけに配置されている、請求項５に記載の前面照射型ＡＰＤ。
【請求項７】
前記ＡＰＤ本体が、さらに、前記基板の中および前記吸収層も前記増倍層も前記電界制御層も含まない前記層スタックの後ろ部分の中に配置された、前記吸収層と前記反射体の間の光路を短くするための背部トレンチを備える、請求項１に記載の前面照射型ＡＰＤ。
【請求項８】
前記ＡＰＤ本体が、さらに、前記吸収層、前記増倍層および前記電界制御層を含む前記層スタックの前部分を含む、前面コンタクト形成を可能にするための前部メサを備える、請求項１に記載の前面照射型ＡＰＤ。
【請求項９】
前記層スタックが、さらに、前記層スタックの部分のエッチングを防ぐためのエッチング停止層を備える、請求項１に記載の前面照射型ＡＰＤ。
【請求項１０】
前記ＡＰＤ本体が、さらに、前記ＡＰＤ本体の背面が前記エッチング停止層の背面の反射体領域を含むような具合に前記基板の中および前記エッチング停止層の後ろの前記層スタックの後ろ部分の中に配置された、前記吸収層と前記反射体の間の光路を短くするための背部トレンチを備える、請求項９に記載の前面照射型ＡＰＤ。
【請求項１１】
前記ＡＰＤ本体が、さらに、前記ＡＰＤ本体の前面が前記エッチング停止層の前面のコンタクト領域を含むような具合に前記エッチング停止層の前の前記層スタックの前部分を含む、前面コンタクト形成を可能にするための前部メサを含み、さらに、前記前面照射型ＡＰＤへまたは前記前面照射型ＡＰＤから電流を流すための、前記エッチング停止層の前面の前記コンタクト領域に配置された金属材料の背面コンタクトを備える、請求項９に記載の前面照射型ＡＰＤ。
【請求項１２】
前記吸収層の厚さが、１μｍ未満である、請求項１に記載の前面照射型ＡＰＤ。
【請求項１３】
前記反射体が、貴金属の層または貴金属の合金の層を含む、請求項１に記載の前面照射型ＡＰＤ。
【請求項１４】
前記反射体が、さらに、誘電体化合物の１つまたは複数の層を含む、請求項１３に記載の前面照射型ＡＰＤ。
【請求項１５】
前記反射体が、誘電体化合物の１つまたは複数の層を含む、請求項１に記載の前面照射型ＡＰＤ。
【請求項１６】
前面照射型ＡＰＤを製造する方法であって、
ｉ）半導体材料のＡＰＤ本体を形成するステップを備え、前記ｉ）のステップが、
ａ）基板を準備するステップと、
ｂ）前記基板の前面に層スタックをエピタキシャル成長するステップとを含み、前記ｂ）のステップが、
吸収波長帯域の光を吸収して光電流を生成するための吸収層をエピタキシャル成長するステップと、
アバランシェ増倍によって前記光電流を増すための増倍領域を含む増倍層をエピタキシャル成長するステップと、
前記吸収層および前記増倍層の中の電界を制御するための電界制御層をエピタキシャル成長するステップとを含み、
ｉｉ）前記ＡＰＤ本体の背面を機械的および化学的に研磨するステップを備え、および
ｉｉｉ）前記吸収波長帯域で９０％を超える反射率を有する反射体を前記ＡＰＤ本体の背面に堆積させるステップを備える、前面照射型ＡＰＤを製造する方法。
【請求項１７】
ｉｂ）が、さらに、
前記基板と前記層スタックの間の格子不整合を調整するためのバッファ層をエピタキシャル成長するステップと、
前記吸収層と前記増倍層の間の電流の流れを容易にするためのグレーディング層をエピタキシャル成長するステップと、
前記増倍領域を画定しさらにｐ−ｎ接合を形成するための拡散領域を前記増倍層の前部分に形成するように前記増倍層中へドーパントを拡散させるステップを備える、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
ｉｂ）が、さらに、
前記基板と前記層スタックの間の格子不整合を調整するためのバッファ層をエピタキシャル成長するステップと、
前記吸収波長帯域の光を前記吸収層の方へ透過させるための窓層をエピタキシャル成長するステップと、
前記増倍領域を画定しさらにｐ−ｎ接合を形成するための拡散領域を前記窓層中に形成するように前記窓層中へドーパントを拡散させるステップを備える、請求項１６に記載の方法。
【請求項１９】
ｉｉｉ）が、前記ＡＰＤ本体の背面全体に前記反射体を堆積させるステップを備える、請求項１６に記載の方法。
【請求項２０】
前記ＡＰＤ本体の背面の環状コンタクト領域を露出させるように前記反射体をエッチングするステップ、および、
前記前面照射型ＡＰＤへまたは前記前面照射型ＡＰＤから電流を流すための金属材料の環状背面コンタクトを前記ＡＰＤ本体の背面の前記コンタクト領域に堆積させるステップをさらに備える、請求項１６に記載の方法。
【請求項２１】
ｉ）が、さらに、前記基板と、前記吸収層も前記増倍層も前記電界制御層も含まない前記層スタックの後ろ部分とをエッチングして、前記吸収層と前記反射体の間の光路を短くするための背部トレンチを形成するステップを含む、請求項１６に記載の方法。
【請求項２２】
ｉ）が、さらに、前記吸収層、前記増倍層および前記電界制御層を含む前記層スタックの前部分をエッチングして、前面コンタクト形成を可能にするための前部メサを形成するステップを含む、請求項１６に記載の方法。
【請求項２３】
ｉｂ）が、さらに、前記層スタックの部分のエッチングを防ぐためのエッチング停止層をエピタキシャル成長するステップを備える、請求項１６に記載の方法。
【請求項２４】
ｉ）が、さらに、前記基板と、前記エッチング停止層の後ろの前記層スタックの後ろ部分とをエッチングして、前記吸収層と前記反射体の間の光路を短くするための背部トレンチを形成し、さらに、前記ＡＰＤ本体の背面が前記エッチング停止層の背面の反射体領域を含むような具合に前記エッチング停止層の背面の前記反射体領域を露出させるステップを含む、請求項２３に記載の方法。
【請求項２５】
ｉ）が、さらに、前記エッチング停止層の前の前記層スタックの前部分をエッチングして、前面コンタクト形成を可能にするための前部メサを形成し、さらに、前記ＡＰＤ本体の前面が前記エッチング停止層の前面のコンタクト領域を含むような具合に前記エッチング停止層の前面の前記コンタクト領域を露出させるステップを含み、さらに、前記エッチング停止層の前面の前記コンタクト領域に環状背面コンタクトを堆積させるステップを含む、請求項２３に記載の方法。
【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（ＡＰＤ）に関し、特に前面照射型ＡＰＤに関する。
【背景技術】
【０００２】
光通信システムでは、アバランシェ・フォトダイオード（ＡＰＤ）は、光信号を電気信号に変換するために使用される。プレーナ構成のＡＰＤは、最も信頼性の高いものの一つである。図１および２を参照して、一般的なプレーナＡＰＤは半導体材料のＡＰＤ本体１０１または２０１を備えるが、それは、２００３年２月４日に発行されたＩｔｚｌｅｒ等の米国特許第６，５１５，３１５号および２００８年５月２９日に公開されたＹａｇｙｕ等の米国特許出願公開第２００８／０１２１８６７号にそれぞれ開示されており、これらの特許および特許出願公開は、参照して本明細書に組み込まれる。
【０００３】
ＡＰＤ本体１０１または２０１は、基板１１０または２１０およびこの基板１１０または２１０の前面に配置された層スタック１２０または２２０を含む。層スタック１２０または２２０は、吸収波長帯域で光を吸収して光電流を生成するための厚さＷａの吸収層１２１または２２１と、アバランシェ増倍によって光電流を増すための厚さＷｍの増倍領域を含む増倍層１２２または２２２と、吸収層１２１または２２１および増倍層１２２または２２２中の電界を制御するための電界制御層１２３または２２３とを備える。
【０００４】
ＡＰＤ本体１０１では、増倍層１２２は、増倍領域を画定しさらにｐ−ｎ接合を形成するための拡散領域１２４を含む。層スタック１２０は、さらに、基板１１０と層スタック１２０の間の格子不整合を調整するためのバッファ層１２５、および吸収層１２１と増倍層１２２の間の電流の流れを容易にするためのグレーディング層１２６を備える。
【０００５】
ＡＰＤ本体２０１では、層スタック２２０は、さらに、基板２１０と層スタック２２０の間の格子不整合を調整するためのバッファ層２２５、および吸収波長帯域の光を吸収層２２１へ透過させるための窓層２２７を備える。窓層２２７および吸収層２２１は、増倍領域を画定しさらにｐ−ｎ接合を形成するための拡散領域２２４を含む。
【０００６】
ＡＰＤ本体１０１または２０１は、前面照射型または背面照射型構成のＡＰＤに含まれることがある。どちらの構成でも、吸収層１２１または２２１の厚さは、ブレークダウン電圧、増倍領域の厚さのプロセス窓、および固有応答度などのＡＰＤの多くの特性の決定において重要な役割を果たす。
【０００７】
ＡＰＤのブレークダウン電圧は、吸収層１２１または２２１の厚さが減少するにつれて直線的に減少する。したがって、ブレークダウン電圧が低いほどＡＰＤはより低い電圧で動作することができるので、動作の観点から、吸収層１２１または２２１の厚さを最小限にしてブレークダウン電圧を最小限にすべきである。
【０００８】
ＡＰＤの増倍領域の厚さのプロセス窓すなわち許容範囲は、吸収層１２１または２２１の厚さが減少するにつれて大きくなる。したがって、製造の観点から、増倍領域の厚さの許容範囲が大きいほどＡＰＤの製造歩留りがよくなるので、吸収層１２１または２２１の厚さを最小限にして、増倍領域の厚さのプロセス窓を最大限にすべきである。
【０００９】
しかし、ＡＰＤの固有応答度、すなわち光電流利得１での応答度は、吸収層１２１または２２１の厚さが減少するにつれて減少する。したがって、固有応答度が高いほどＡＰＤの感度が高くなるので、性能の観点から、吸収層１２１または２２１の厚さを最大限にして固有応答度を最大限にすべきである。
【００１０】
ブレークダウン電圧を高くすることなく、または増倍領域の厚さのプロセス窓を減少させることなく、ＡＰＤの固有応答度を高める１つの手法は、ＡＰＤ中に反射体を含むことによって、吸収層１２１または２２１の実効厚さを大きくすることである。
【００１１】
例えば、半導体材料の分布ブラッグ反射体（ＤＢＲ）を含む層スタックを備える前面照射型ＡＰＤが、Ｙａｇｙｕ等による「Ｓｉｍｐｌｅ  Ｐｌａｎａｒ  Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ  ｆｏｒ  Ｈｉｇｈ−Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ  ＡｌＩｎＡｓ  Ａｖａｌａｎｃｈｅ  Ｐｈｏｔｏｄｉｏｄｅｓ」（ＩＥＥＥ  Ｐｈｏｔｏｎｉｃｓ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ  Ｌｅｔｔｅｒｓ、２００６年、Ｖｏｌ．１８、７６〜７８頁）という名称の論文、Ｉｓｈｉｍｕｒａ等による「Ｈｉｇｈ  Ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ  １０  Ｇｂｐｓ  ＩｎＰ／ＩｎＧａＡｓ  Ａｖａｌａｎｃｈｅ  Ｐｈｏｔｏｄｉｏｄｅｓ  ｗｉｔｈ  Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ  Ｂｒａｇｇ  Ｒｅｆｌｅｃｔｏｒ」（Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ  ｏｆ  ｔｈｅ  ２７ｔｈ  Ｅｕｒｏｐｅａｎ  Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ  ｏｎ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ（ＥＣＯＣ’０１）、２００１年、Ｖｏｌ．４、５５４〜５５５頁）という名称の論文、２００７年８月２１日に発行されたＹａｇｙｕ等の米国特許第７，２５９，４０８号、２００６年５月２日に発行されたＩｓｈｉｍｕｒａ等の米国特許第７，０３８，２５１号、および１９９９年３月９日に発行されたＦｕｎａｂａ等の米国特許第５，８８０，４８９号で開示された。
【００１２】
そのような前面照射型ＡＰＤでは、ＡＰＤ本体の前面に入射する光は、層スタックの前部分を通過して吸収層に至り、そこで入射光の部分が吸収される。入射光の未吸収部分は層スタックの後ろ部分を通過してＤＢＲに至り、そこで２回目の吸収層通過のために反射されて戻り、前面照射型ＡＰＤの吸収層の実効厚さおよび固有応答度を増加させる。しかし、半導体材料の高反射率ＤＢＲを形成することは難しいことであり、前面照射型ＡＰＤの製造プロセスに複雑さを追加することになる。さらに、ＤＢＲは、ほんの狭い波長帯域だけで高反射である。
【００１３】
そのような制限を克服しようとして、例えば、２００５年５月１７日に発行されたＫｗａｎ等の米国特許第６，８９４，３２２号、２００４年１２月１４日に発行されたＹｏｎｅｄａ等の米国特許第６，８３１，２６５号、２００４年２月１７日に発行されたＹｏｎｅｄａ等の米国特許第６，６９３，３３７号、１９９７年３月１１日に発行されたＳｕ等の米国特許第５，６１０，４１６号、および１９９３年１月１２日に発行されたＴｏｒｉｋａｉの米国特許第５，１７９，４３０号に開示されているように、背面照射型ＡＰＤのＡＰＤ本体の前面に反射体が組み込まれた。
【００１４】
そのような背面照射型ＡＰＤでは、ＡＰＤ本体の裏面に入射する光は、基板および層スタックの後ろ部分を通過して吸収層に至り、そこで入射光の部分が吸収される。入射光の未吸収部分は層スタックの前部分を通過してＡＰＤ本体の前面の反射体に至り、そこで２回目の吸収層通過のために反射されて戻り、背面照射型ＡＰＤの吸収層の実効厚さおよび固有応答度を増加させる。しかし、背面照射型ＡＰＤの製造歩留りは比較的低い。その理由は、一般に、基板が研磨で薄くされた後で、ＡＰＤ本体の裏側に対して多くのプロセス・ステップが行われるからである。さらに、背面照射を可能にするために、一般に、チップをひっくり返さなければならないので、背面照射型ＡＰＤのパッケージ組立コストは比較的高い。
【００１５】
同様に、例えば、米国特許第６，８３１，２６５号、米国特許第６，６９３，３３７号、および１９９９年８月２４日に発行されたＩｓｈｉｍｕｒａの米国特許第５，９４２，７７１号で開示されたように、反射体は、前面照射型および背面照射型ＰＩＮフォトダイオードにおける正−真性−負（ＰＩＮ）フォトダイオード本体の背面または前面にそれぞれ組み込まれた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１６】
【特許文献１】米国特許第６，５１５，３１５号
【特許文献２】米国特許出願公開第２００８／０１２１８６７号
【特許文献３】米国特許第７，２５９，４０８号
【特許文献４】米国特許第７，０３８，２５１号
【特許文献５】米国特許第５，８８０，４８９号
【特許文献６】米国特許第６，８９４，３２２号
【特許文献７】米国特許第６，８３１，２６５号
【特許文献８】米国特許第６，６９３，３３７号
【特許文献９】米国特許第５，６１０，４１６号
【特許文献１０】米国特許第５，１７９，４３０号
【特許文献１１】米国特許第５，９４２，７７１号
【非特許文献】
【００１７】
【非特許文献１】Ｙａｇｙｕ等による「Ｓｉｍｐｌｅ  Ｐｌａｎａｒ  Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ  ｆｏｒ  Ｈｉｇｈ−Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ  ＡｌＩｎＡｓ  Ａｖａｌａｎｃｈｅ  Ｐｈｏｔｏｄｉｏｄｅｓ」（ＩＥＥＥ  Ｐｈｏｔｏｎｉｃｓ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ  Ｌｅｔｔｅｒｓ、２００６年、Ｖｏｌ．１８、７６〜７８頁）
【非特許文献２】Ｉｓｈｉｍｕｒａ等による「Ｈｉｇｈ  Ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ  １０  Ｇｂｐｓ  ＩｎＰ／ＩｎＧａＡｓ  Ａｖａｌａｎｃｈｅ  Ｐｈｏｔｏｄｉｏｄｅｓ  ｗｉｔｈ  Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ  Ｂｒａｇｇ  Ｒｅｆｌｅｃｔｏｒ」（Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ  ｏｆ  ｔｈｅ  ２７ｔｈ  Ｅｕｒｏｐｅａｎ  Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ  ｏｎ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ（ＥＣＯＣ’０１）、２００１年、Ｖｏｌ．４、５５４〜５５５頁）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
本発明は、改善された固有応答度を有する前面照射型ＡＰＤを提供し、このＡＰＤは、従来技術のＡＰＤ本体１０１または２０１の層構造と同様な層構造を有するＡＰＤ本体を備えるが、従来技術のフォトダイオードの構成および特徴とは異なる構成および特徴を有している。有利なことには、ＡＰＤ本体の背面は、吸収波長帯域でＡＰＤ本体の背面の反射率を高めるように機械的および化学的に研磨される。さらに、吸収波長帯域で９０％を超える反射率を有する反射体が、ＡＰＤ本体の背面に配置される。
【００１９】
ＡＰＤ本体の前面に入射した光は、層スタックの前部分を通過して吸収層に至り、そこで入射光の部分が吸収される。入射光の未吸収部分は層スタックの後ろ部分および、いくつかの例では、基板を通過してＡＰＤ本体の背面の反射体に至り、そこで２回目の吸収層通過のために反射されて戻り、前面照射型ＡＰＤの吸収層の実効厚さおよび固有応答度を増加させる。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
したがって、本発明は、前面照射型アバランシェ・フォトダイオード（ＡＰＤ）に関し、本前面照射型ＡＰＤは、基板および基板の前面に配置された層スタックを含む半導体材料のＡＰＤ本体を備え、前記層スタックは吸収波長帯域の光を吸収して光電流を生成するための吸収層と、アバランシェ増倍によって光電流を増すための増倍領域を含む増倍層と、吸収層および増倍層の中の電界を制御するための電界制御層とを備え、ＡＰＤ本体の背面は機械的および化学的に研磨されているものであり、さらに本前面照射型ＡＰＤは、吸収波長帯域の光を吸収層の方へ反射するためにＡＰＤ本体の背面に配置された、吸収波長帯域で９０％を超える反射率を有する反射体を備える。
【００２１】
本発明の他の態様は、前面照射型ＡＰＤを製造する方法に関し、本方法は、ｉ）ａ）基板を準備するステップおよびｂ）基板の前面に層スタックをエピタキシャル成長するステップを含む、半導体材料のＡＰＤ本体を形成するステップを含み、層スタックをエピタキシャル成長する前記ステップは、吸収波長帯域の光を吸収して光電流を生成するための吸収層をエピタキシャル成長するステップ、アバランシェ増倍によって光電流を増すための増倍領域を含む増倍層をエピタキシャル成長するステップ、および吸収層および増倍層の中の電界を制御するための電界制御層をエピタキシャル成長するステップを含むものであり、さらに、本方法は、ｉｉ）ＡＰＤ本体の背面を機械的および化学的に研磨するステップと、ｉｉｉ）吸収波長帯域で９０％を超える反射率を有する反射体をＡＰＤ本体の背面に堆積させるステップと、を含む。
【００２２】
本発明は、添付の図面を参照してより詳細に説明される。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】第１の従来技術のアバランシェ光検出器（ＡＰＤ）本体の断面を示す模式図である。
【図２】第２の従来技術のＡＰＤ本体の断面を示す模式図である。
【図３】本発明に従った前面照射型ＡＰＤの第１の実施形態の断面を示す模式図である。
【図４】本発明に従った前面照射型ＡＰＤの第２の実施形態の断面を示す模式図である。
【図５】本発明に従った前面照射型ＡＰＤの第３の実施形態の断面を示す模式図である。
【図６】本発明に従った前面照射型ＡＰＤの第４の実施形態の断面を示す模式図である。
【図７】本発明に従った前面照射型ＡＰＤの第５の実施形態の断面を示す模式図である。
【図８】本発明に従った前面照射型ＡＰＤの第６の実施形態の断面を示す模式図である。
【図９】本発明に従った前面照射型ＡＰＤの第７の実施形態の断面を示す模式図である。
【図１０】本発明に従った前面照射型ＡＰＤの第８の実施形態の断面を示す模式図である。
【図１１】本発明に従った前面照射型ＡＰＤの第９の実施形態の断面を示す模式図である。
【図１２】本発明に従った前面照射型ＡＰＤの第１０の実施形態の断面を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
本発明は、改善された固有応答度を有する前面照射型アバランシェ・フォトダイオード（ＡＰＤ）を提供する。本発明で提供される前面照射型ＡＰＤの有利な特徴は、前面照射型ＡＰＤの例示の好ましい実施形態に関連して詳細に説明される。しかし、当業者は理解することであろうが、これらの有利な特徴は、また、他の構成または層構造を有する前面照射型ＡＰＤにも応用されるかもしれない。
【００２５】
図３を参照して、第１の実施形態の前面照射型ＡＰＤ３００は、半導体材料のＡＰＤ本体３０１を含み、このＡＰＤ本体３０１は、従来技術のＡＰＤ本体１０１の層構造と同様な層構造を有している。ＡＰＤ本体３０１は、基板３１０および層スタック３２０を含む。有利なことには、ＡＰＤ本体３０１の背面は、吸収波長帯域でＡＰＤ本体３０１の背面の反射率を高めるように機械的および化学的に研磨されている。
【００２６】
層スタック３２０は、吸収波長帯域で光を吸収して光電流を生成するための吸収層３２１と、アバランシェ増倍によって光電流を増すための増倍領域を含む増倍層３２２と、吸収層３２１および増倍層３２２中の電界を制御するための電界制御層３２３とを備える。増倍層３２２は、増倍領域を画定しさらにｐ−ｎ接合を形成するための拡散領域３２４を含む。いくつかの例では、増倍層３２２は、また、増倍層３２２の表面の電界を制御するためのガードリング（図３には示されていない）を含む。層スタック３２０は、さらに、基板３１０と層スタック３２０の間の格子不整合を調整するためのバッファ層３２５と、吸収層３２１と増倍層３２２の間の電流の流れを容易にするためのグレーディング層３２６を含む。
【００２７】
層スタック３２０は、基板３１０の前面に配置されている。層スタック３２０の中で、バッファ層３２５は層スタック３２０の背部に配置され、吸収層３２１はバッファ層３２５の前面に配置されている。グレーディング層３２６は、吸収層３２１の前面に配置され、電界制御層３２３はグレーディング層３２６の前面に配置されている。増倍層３２２は、層スタック３２０の前部で電界制御層３２３の前面に配置され、拡散領域３２４は、増倍層３２２の前部分に配置されている。好ましくは、図３に示され、米国特許第６，５１５，３１５号で開示されたように、拡散領域３２４は、形作られた輪郭を有している。
【００２８】
さらに、前面照射型ＡＰＤ３００は、吸収波長帯域の光を吸収層３２１の方へ反射するための、吸収波長帯域で９０％を超える反射率を有する反射体３３０を含む。反射体３３０は、また、前面照射型ＡＰＤ３００へまたは前面照射型ＡＰＤ３００から電流を流すための背面コンタクトとして働く。前面照射型ＡＰＤ３００は、さらに、前面照射型ＡＰＤ３００へまたは前面照射型ＡＰＤ３００から電流を流すための金属材料の前面コンタクト３４０、吸収波長帯域で光の透過を高めるための誘電体材料の反射防止層３５０、およびＡＰＤ本体３０１の前面を保護するための誘電体材料の保護層３６０を含む。
【００２９】
反射体３３０は、ＡＰＤ本体３０１の背面に配置されている。好ましくは、反射体３３０は、ＡＰＤ本体３０１の背面全体に配置される。前面コンタクト３４０は、環状であり、前面コンタクト３４０の内周がＡＰＤ本体３０１の前面の円形窓領域を画定するようにＡＰＤ本体３０１の前面の環状コンタクト領域に配置される。反射防止層３５０は、ＡＰＤ本体３０１の前面の窓領域に配置され、保護層３６０は、コンタクト領域および窓領域を除いてＡＰＤ本体３０１の前面に配置されている。
【００３０】
前面照射型ＡＰＤ３００では、基板３１０は、第１の伝導型、すなわちｎ型またはｐ型の不純物半導体材料である。好ましくは、基板３１０は、ｎ型またはｐ型のＩＩＩ−Ｖ半導体化合物である。ｎ型ＩＩＩ−Ｖ半導体化合物は、一般に、硫黄、セレン、またはテルルなどのＶＩ族または炭素、珪素、またはゲルマニウムなどのＩＶ族のドナー・ドーパントを含む。ｐ型ＩＩＩ−Ｖ半導体化合物は、一般に、ベリリウム、亜鉛、またはカドミウムなどのＩＩ族または炭素、珪素、またはゲルマニウムなどのＩＶ族のアクセプタ・ドーパントを含む。より好ましくは、基板３１０は、高濃度不純物添加ｎ＋型またはｐ＋型ＩＩＩ−Ｖ半導体化合物である。好ましい実施形態では、基板３１０はｎ＋型ＩｎＰである。
【００３１】
吸収層３２１は、真性すなわち故意に不純物を添加されていない半導体材料であり、この半導体材料は、好ましくは、基板３１０の半導体材料に格子整合されている。吸収層３２１の半導体材料は、検出されるべき光の波長よりも長い波長に対応するバンドギャップ・エネルギーを持つように選ばれる。好ましくは、吸収層３２１は、真性ＩＩＩ−Ｖ半導体化合物である。好ましい実施形態では、吸収層３２１は、ＩｎＰに格子整合された真性Ｉｎ１−ｘＧａｘＡｓであり、以後ＩｎＧａＡｓと呼ばれる。Ｉｎ０．５３Ｇａ０．４７Ａｓの組成を有するＩｎＰ格子整合ＩｎＧａＡｓは、室温で約０．７４ｅＶのバンドギャップ・エネルギーを有し、したがって、約１．７μｍ未満の波長の光を吸収する。好ましくは、吸収層３２１の厚さＷａは、１μｍ未満である。
【００３２】
増倍層３２２は真性半導体材料であり、この半導体材料は、好ましくは、基板３１０の半導体材料に格子整合されている。増倍層３２２は、好ましくは、真性ＩＩＩ−Ｖ半導体化合物である。好ましい実施形態では、増倍層３２２は真性ＩｎＰである。
【００３３】
拡散領域３２４によって画定された、増倍層３２２の増倍領域は、厚さＷｍを有する。有利なことには、増倍領域の厚さのプロセス窓は比較的大きく、前面照射型ＡＰＤ３００の製造歩留りを改善する。
【００３４】
電界制御層３２３は、第１の伝導型の不純物半導体材料であり、この半導体材料は、好ましくは、基板３１０の半導体材料に格子整合されている。電界制御層３２３は、好ましくは、ｎ型またはｐ型のＩＩＩ−Ｖ半導体化合物である。好ましい実施形態では、電界制御層３２３はｎ型ＩｎＰである。
【００３５】
拡散領域３２４が第２の伝導型すなわちｐ型またはｎ型の不純物半導体材料であるように、増倍層３２２の拡散領域３２４にドーパントが拡散される。好ましくは、拡散領域３２４がｐ型またはｎ型ＩＩＩ−Ｖ半導体化合物であるように、拡散領域３２４にアクセプタ・ドーパントまたはドナー・ドーパントがそれぞれ拡散される。より好ましくは、拡散領域３２４は、高濃度不純物添加ｐ＋型またはｎ＋型ＩＩＩ−Ｖ半導体化合物である。好ましい実施形態では、拡散領域３２４がｐ＋型ＩｎＰであるように拡散領域３２４に亜鉛が拡散される。
【００３６】
バッファ層３２５は、第１の伝導型の不純物半導体材料であり、この半導体材料は、好ましくは、基板３１０の半導体材料に格子整合されている。バッファ層３２５は、好ましくは、ｎ型またはｐ型のＩＩＩ−Ｖ半導体化合物である。好ましい実施形態では、バッファ層３２５はｎ型ＩｎＰである。
【００３７】
グレーディング層３２６は、第１の伝導型の不純物半導体材料であり、この半導体材料は、好ましくは、基板３１０の半導体材料に格子整合されている。吸収層３２１と増倍層３２２の間の電流の流れを容易にするために、グレーディング層３２６の半導体材料は、吸収層３２１の半導体材料のバンドギャップ・エネルギーよりも大きく、かつ増倍層３２２の半導体材料のバンドギャップ・エネルギーよりも小さいバンドギャップ・エネルギーを持つように選ばれる。グレーディング層３２６は、一般に、組成的に除々に変化している。好ましくは、グレーディング層３２６は、ｎ型またはｐ型ＩＩＩ−Ｖ半導体化合物である。好ましい実施形態では、グレーディング層３２６は、ＩｎＰに格子整合されたｎ型Ｉｎ１−ｘＧａｘＡｓｙＰ１−ｙであり、以後ＩｎＧａＡｓＰと呼ばれる。ＩｎＰに格子整合されたＩｎＧａＡｓＰの組成範囲は、０≦ｘ≦０．４７および０≦ｙ≦１である。したがって、室温で約０．７４ｅＶから約１．３５ｅＶの適切なバンドギャップ・エネルギー範囲を有するＩｎＰ格子整合ＩｎＧａＡｓＰの組成範囲が、グレーディング層３２６のために選ばれる。
【００３８】
反射体３３０は、一般に、金属材料である。好ましくは、反射体３３０は、吸収波長帯域の光を反射するだけでなくＡＰＤ本体３０１にオーム性接触するのにも適した１つまたは複数の金属または金属合金である。より好ましくは、反射体３３０は、銅、銀、または金などの貴金属の層または貴金属を含んだ合金の層を含み、この層が反射層として働く。いくつかの例では、反射体３３０は、また、ぬれ層および／または拡散障壁層を含む。好ましい実施形態では、反射体３３０は、非合金金属材料であり、ぬれ層として働くチタン層、拡散障壁層として働く白金層、および反射層として働く金層を含む。他の好ましい実施形態では、反射体３３０は、合金金属材料であり、ゲルマニウム濃度が重量で１％未満である金−ゲルマニウム合金の層を含み、この層が反射層として働く。
【００３９】
いくつかの例では、反射体３３０は金属材料と誘電体材料から成り、または金属材料、誘電体材料、および半導体材料から成る。そのような例では、反射体３３０は、好ましくは、貴金属の層または貴金属を含んだ合金の層から成る背面の上に配置された、これから説明されるような誘電体化合物の１つまたは複数の層だけでなく、これまで説明されたような貴金属の層または貴金属を含んだ合金の層も含む。
【００４０】
前面コンタクト３４０は、好ましくは、ＡＰＤ本体３０１にオーム性接触するのに適した１つまたは複数の金属または金属合金である。好ましい実施形態では、前面コンタクト３４０は、ゲルマニウム濃度が重量で１２％である共融金−ゲルマニウム合金である。
【００４１】
反射防止層３５０は、好ましくは、ＳｉＮｘ、ＳｉＯｘＮｙ、またはＳｉＯ２などの誘電体化合物である。好ましくは、反射防止層３５０の厚さは、吸収波長帯域の中間波長のほぼ４分の１の光路長に対応する。好ましい実施形態では、反射防止層３５０はＳｉＮｘである。
【００４２】
同様に、保護層３６０は、好ましくは、ＳｉＮｘ、ＳｉＯｘＮｙ、またはＳｉＯ２などの誘電体化合物である。好ましい実施形態では、保護層３６０はＳｉＮｘである。
【００４３】
図４を参照して、第２の実施形態の前面照射型ＡＰＤ４００は、ＡＰＤ本体４０１を含み、このＡＰＤ本体４０１は、従来技術のＡＰＤ本体２０１の層構造と同様な層構造を有している。ＡＰＤ本体４０１は、層スタック４２０だけでなく前面照射型ＡＰＤ３００の基板３１０を含む。有利なことには、ＡＰＤ本体４０１の背面は、吸収波長帯域でＡＰＤ本体４０１の背面の反射率を高めるように機械的および化学的に研磨されている。
【００４４】
層スタック４２０は、前面照射型ＡＰＤ３００の吸収層３２１およびバッファ層３２５を備える。層スタック４２０は、さらに、アバランシェ増倍によって光電流を増すための増倍領域を含む増倍層４２２と、吸収層３２１および増倍層４２２中の電界を制御するための電界制御層４２３と、吸収波長帯域の光を吸収層３２１に透過させるための窓層４２７とを備える。窓層４２７および吸収層３２１は、増倍領域を画定しさらにｐ−ｎ接合を形成するための拡散領域４２４を含む。
【００４５】
層スタック４２０は、基板３１０の前面に配置されている。層スタック４２０の中で、バッファ層３２５は層スタック４２０の背部に配置され、増倍層４２２はバッファ層３２５の前面に配置されている。電界制御層４２３は増倍層４２２の前面に配置され、吸収層３２１は電界制御層４２３の前面に配置されている。窓層４２７は、層スタック４２０の前部で吸収層３２１の前面に配置され、拡散領域４２４は、窓層４２７中および吸収層３２１の前部分に配置されている。好ましくは、拡散領域４２４は、吸収層３２１の中に約０．２μｍ入り込んでいる。したがって、ｐ−ｎ接合は、吸収層３２１中にあり、吸収層３２１と窓層４２７の間の界面にキャリアがたまらないようにしている。
【００４６】
さらに、前面照射型ＡＰＤ４００は、前面照射型ＡＰＤ３００の反射体３３０、前面コンタクト３４０、反射防止層３５０、および保護層３６０を含む。
【００４７】
反射体３３０は、ＡＰＤ本体４０１の背面に配置されている。好ましくは、反射体３３０は、ＡＰＤ本体４０１の背面全体に配置される。前面コンタクト３４０は、前面コンタクト３４０の内周がＡＰＤ本体４０１の前面の円形窓領域を画定するようにＡＰＤ本体４０１の前面の環状コンタクト領域に配置されている。反射防止層３５０は、ＡＰＤ本体４０１の前面の窓領域に配置され、保護層３６０は、コンタクト領域および窓領域を除いてＡＰＤ本体４０１の前面に配置されている。
【００４８】
前面照射型ＡＰＤ４００では、増倍層４２２は真性半導体材料であり、この半導体材料は、好ましくは、基板３１０の半導体材料に格子整合されている。増倍層４２２は、好ましくは、真性ＩＩＩ−Ｖ半導体化合物である。好ましい実施形態では、増倍層４２２は、ＩｎＰに格子整合された真性Ｉｎ１−ｘＡｌｘＡｓであり、以後ＩｎＡｌＡｓと呼ばれる。ＩｎＰ格子整合ＩｎＡｌＡｓの組成はＩｎ０．５２Ａｌ０．４８Ａｓである。
【００４９】
電界制御層４２３は、第２の伝導型の不純物半導体材料であり、この半導体材料は、好ましくは、基板３１０の半導体材料に格子整合されている。電界制御層４２３は、好ましくは、ｐ型またはｎ型ＩＩＩ−Ｖ半導体化合物である。より好ましくは、電界制御層４２３は、高濃度不純物添加ｐ＋型またはｎ＋型ＩＩＩ−Ｖ半導体化合物である。好ましい実施形態では、電界制御層４２３は、ＩｎＰに格子整合されたｐ＋型ＩｎＡｌＡｓである。
【００５０】
窓層４２７は真性半導体材料であり、この半導体材料は、好ましくは、基板３１０の半導体材料に格子整合されている。窓層４２７の半導体材料は、検出されるべき光の波長よりも短い波長に対応するバンドギャップ・エネルギーを持つように選ばれる。好ましくは、窓層４２７は、真性ＩＩＩ−Ｖ半導体化合物である。好ましい実施形態では、窓層４２７は、室温で約１．３５ｅＶのバンドギャップ・エネルギーを有する真性ＩｎＰであり、したがって、約０．９２μｍよりも長い波長の光を透過させる。他の好ましい実施形態では、窓層４２７は、ＩｎＰに格子整合された真性Ｉｎ１−ｘ−ｙＧａｘＡｌｙＡｓであり、以後ＩｎＧａＡｌＡｓと呼ばれる。ＩｎＰ格子整合ＩｎＧａＡｌＡｓの組成範囲は、０≦ｘ≦０．４７および０≦ｙ≦０．４８を有するＩｎ１−ｘ−ｙＧａｘＡｌｙＡｓである。したがって、室温で約０．７４ｅＶよりも大きな適切なバンドギャップ・エネルギーを有するＩｎＰ格子整合ＩｎＧａＡｌＡｓの組成が、窓層４２７のために選ばれる。
【００５１】
窓層４２７および吸収層３２１の拡散領域４２４には、拡散領域４２４が第２の伝導型の不純物半導体材料であるようにドーパントが拡散される。好ましくは、拡散領域４２４がｐ型またはｎ型ＩＩＩ−Ｖ半導体化合物であるように、アクセプタ・ドーパントまたはドナー・ドーパントが拡散領域４２４にそれぞれ拡散される。好ましい実施形態では、拡散領域４２４がｐ型ＩｎＰであるように拡散領域４２４に亜鉛が拡散される。他の好ましい実施形態では、拡散領域４２４がＩｎＰに格子整合されたｐ型ＩｎＧａＡｌＡｓであるように拡散領域４２４に亜鉛が拡散される。
【００５２】
図５を参照して、第３の実施形態の前面照射型ＡＰＤ５００は、前面照射型ＡＰＤ３００のＡＰＤ本体３０１、前面コンタクト３４０、反射防止層３５０、および保護層３６０を含む。さらに、前面照射型ＡＰＤ５００は、前面照射型ＡＰＤ５００へまたは前面照射型ＡＰＤ５００から電流を流すための金属材料の背面コンタクト５７０を含むだけでなく、吸収波長帯域の光を吸収層３２１の方へ反射するための、吸収波長帯域で９０％を超える反射率を有する反射体５３０も含む。
【００５３】
背面コンタクト５７０は、環状であり、背面コンタクト５７０の内周がＡＰＤ本体３０１の背面の円形反射体領域を画定するようにＡＰＤ本体３０１の背面の環状コンタクト領域に配置されている。反射体５３０は、ＡＰＤ本体３０１の背面の反射体領域に配置されている。好ましくは、反射体５３０は、ＡＰＤ本体３０１の背面の反射体領域にだけ配置されている。
【００５４】
前面照射型ＡＰＤ５００では、反射体５３０は、一般に、誘電体材料から成り、または誘電体材料および半導体材料から成る。好ましくは、反射体５３０は、ＳｉＮｘ、ＳｉＯｘＮｙ、ＳｉＯ２、ＡｌＯｘ、およびＴｉＯ２などの誘電体化合物の１つまたは複数の層を含む。いくつかの例では、反射体５３０は、また、非晶質珪素などの非晶質半導体の層を含む。好ましくは、前記の１つまたは複数の層の厚さは、各々、吸収波長帯域の中間波長のほぼ４分の１の光路長に対応する。好ましい実施形態では、反射体５３０は、ＳｉＮｘまたはＳｉＯ２の層を含む。他の好ましい実施形態では、反射体５３０は、ＳｉＮｘおよびＡｌＯｘの層のスタックを含む。さらに他の好ましい実施形態では、反射体５３０は、ＳｉＮｘ、非晶質珪素、およびＳｉＯ２の層のスタックを含む。
【００５５】
いくつかの例では、反射体５３０は金属材料および誘電体材料から成り、または金属材料、誘電体材料、および半導体材料から成る。そのような例では、反射体５３０は、誘電体化合物の１つまたは複数の層から成る背面の上に配置された、これまで説明されたような貴金属の層または貴金属を含んだ合金の層だけでなく、これまで説明されたような誘電体化合物の１つまたは複数の層も含む。
【００５６】
背面コンタクト５７０は、好ましくは、ＡＰＤ本体３０１に対してオーム性接触するのに適した１つまたは複数の金属または金属合金である。好ましい実施形態では、背面コンタクト５７０は、共融金−ゲルマニウム合金である。
【００５７】
図６を参照して、第４の実施形態の前面照射型ＡＰＤ６００は、前面照射型ＡＰＤ４００のＡＰＤ本体４０１、前面照射型ＡＰＤ３００の前面コンタクト３４０、反射防止層３５０、および保護層３６０、および前面照射型ＡＰＤ５００の反射体５３０および背面コンタクト５７０を含む。
【００５８】
背面コンタクト５７０は、背面コンタクト５７０の内周がＡＰＤ本体４０１の背面の円形反射体領域を画定するようにＡＰＤ本体４０１の背面の環状コンタクト領域に配置されている。反射体５３０は、ＡＰＤ本体４０１の背面の反射体領域に配置されている。好ましくは、反射体５３０は、ＡＰＤ本体４０１の背面の反射体領域にだけ配置されている。
【００５９】
図７を参照して、第５の実施形態の前面照射型ＡＰＤ７００は、前面照射型ＡＰＤ３００のＡＰＤ本体３０１の層構造と同様な層構造を有するＡＰＤ本体７０１を含む。ＡＰＤ本体７０１は、層スタック７２０だけでなく前面照射型ＡＰＤ３００の基板３１０も含む。さらに、ＡＰＤ本体７０１は、吸収層３２１とＡＰＤ本体７０１の背面の間の光路を短くするための背部トレンチ７８０を含む。有利なことには、ＡＰＤ本体７０１の背面は、吸収波長帯域でのＡＰＤ本体７０１の背面の反射率を高めるように機械的および化学的に研磨されている。
【００６０】
層スタック７２０は、前面照射型ＡＰＤ３００の吸収層３２１、増倍層３２２、電界制御層３２３、保護領域３２４、バッファ層３２５、およびグレーディング層３２６を備える。いくつかの例では、増倍層３２２は、ガードリング（図９に示されない）を含む。層スタック７２０は、さらに、層スタック７２０の部分のエッチングを防ぐためのエッチング停止層７２８を含む。
【００６１】
層スタック７２０は、基板３１０の前面に配置されている。層スタック７２０の中で、バッファ層３２５は層スタック７２０の背部に配置され、エッチング停止層７２８はバッファ層３２５の前面に配置されている。吸収層３２１はエッチング停止層７２８の前面に配置され、グレーディング層３２６は吸収層３２１の前面に配置され、電界制御層３２３はグレーディング層３２６の前面に配置されている。増倍層３２２は層スタック７２０の前部で電界制御層３２３の前面に配置され、拡散領域３２４は増倍層３２２の前部分に配置されている。
【００６２】
背部トレンチ７８０は、基板３１０の中およびエッチング停止層７２８の後ろの層スタック７２０の後ろ部分に配置され、この後ろ部分は、吸収層３２１も増倍層３２２も電界制御層３２３も含んでいない。例示の実施形態では、層スタック７２０の後ろ部分はバッファ層３２５から成っている。したがって、ＡＰＤ本体７０１の背面は、エッチング停止層の背面および基板３１０の背面の反射体領域を含む。エッチング停止層７２８の背面の反射体領域は化学的に研磨され、基板３１０の背面は機械的に研磨されている。エッチング停止層７２８の背面の反射体領域は、増倍領域の後ろの吸収層３２１のすぐ近くに配置されている。好ましくは、背部トレンチ７８０は切頭円錐として形作られ、エッチング停止層７２８の背面の反射体領域は円形である。
【００６３】
さらに、前面照射型ＡＰＤ７００は、前面照射型ＡＰＤ３００の反射体３３０、前面コンタクト３４０、反射防止層３５０、および保護層３６０を含む。
【００６４】
反射体３３０は、ＡＰＤ本体７０１の背面に配置されている。好ましくは、反射体３３０はＡＰＤ本体７０１の背面全体に配置されて、エッチング停止層７２８の背面および基板３１０の背面の反射体領域を含んでいる。有利なことには、背部トレンチ７８０のために反射体３３０は吸収層３２１のすぐ近くに配置されるようになる。したがって、背部トレンチ７８０は、また、吸収層３２１と反射体３３０の間の光路を短くするためのものである。
【００６５】
最初の吸収層３２１通過で吸収されなかった入射光の部分は、反射体３３０に達する前に、例示の実施形態ではエッチング停止層７２８から成る層スタック７２０の部分を通過するだけでよく、反射体３３０で２回目の吸収層３２１通過のために反射されて戻る。この構成で実現された、吸収層３２１と反射体３３０の間の短くなった光路は、光損失を減少させ、前面照射型ＡＰＤ７００の固有応答度を高める。
【００６６】
比較のために、前面照射型ＡＰＤ３００などの背部トレンチ７８０の無い前面照射型ＡＰＤでは、基板３１０の厚さは、一般に約１００μｍである。光通信用途では、入射光ビームは、通常平行でなく、一般に５°を超える発散角を有している。したがって、基板３１０中を行き来した後で、入射光ビームの直径は約３５μｍ大きくなる。前面照射型ＡＰＤ３００の能動領域は、一般に、直径が約２０から５０μｍであるので、反射体３３０で反射された光の約５０％だけを利用することができる。他方で、前面照射型ＡＰＤ７００は、入射光のほぼ１００％を利用することができる。
【００６７】
前面コンタクト３４０は、前面コンタクト３４０の内周がＡＰＤ本体７０１の前面の円形窓領域を画定するようにＡＰＤ本体７０１の前面の環状コンタクト領域に配置されている。反射防止層３５０は、ＡＰＤ本体７０１の前面の窓領域に配置され、保護層３６０は、コンタクト領域および窓領域を除いてＡＰＤ本体７０１の前面に配置されている。
【００６８】
前面照射型ＡＰＤ７００では、エッチング停止層７２８は第１の伝導型の不純物半導体材料であり、この半導体材料は、好ましくは、基板３１０の半導体材料に格子整合されている。好ましくは、エッチング停止層７２８は、ｎ型またはｐ型ＩＩＩ−Ｖ半導体化合物である。好ましい実施形態では、エッチング停止層７２８は、ＩｎＰに格子整合されたｎ型ＩｎＧａＡｓＰである。
【００６９】
図８を参照して、第６の実施形態の前面照射型ＡＰＤ８００はＡＰＤ本体８０１を含み、このＡＰＤ本体８０１は、前面照射型ＡＰＤ４００のＡＰＤ本体４０１の層構造と同様な層構造を有する。ＡＰＤ本体８０１は、層スタック８２０だけでなく前面照射型ＡＰＤ３００の基板３１０および前面照射型ＡＰＤ７００の背部トレンチ７８０も含む。有利なことには、ＡＰＤ本体８０１の背面は、吸収波長帯域でＡＰＤ本体８０１の背面の反射率を高めるように機械的および化学的に研磨されている。
【００７０】
層スタック８２０は、前面照射型ＡＰＤ４００の増倍層４２２、電界制御層４２３、窓層４２７および拡散層４２４だけでなく前面照射型ＡＰＤ３００の吸収層３２１およびバッファ層３２５を備える。層スタック８２０は、さらに、層スタック８２０の部分のエッチングを防ぐためのエッチング停止層８２８を含む。
【００７１】
層スタック８２０は、基板３１０の前面に配置されている。層スタック８２０の中で、バッファ層３２５は層スタック８２０の背部に配置され、エッチング停止層８２８はバッファ層３２５の前面に配置されている。増倍層４２２はエッチング停止層８２８の前面に配置され、電界制御層４２３は増倍層４２２の前面に配置され、さらに吸収層３２１は電界制御層４２３の前面に配置されている。窓層４２７は、層スタック８２０の前部で吸収層３２１の前面に配置され、拡散領域４２４は、窓層４２７の中および吸収層３２１の前部分に配置されている。
【００７２】
背部トレンチ７８０は、基板３１０の中およびエッチング停止層８２８の後ろの層スタック８２０の後ろ部分に配置され、この後ろ部分は、吸収層３２１も増倍層４２２も電界制御層４２３も含んでいない。例示の実施形態では、層スタック８２０の後ろ部分はバッファ層３２５から成っている。したがって、ＡＰＤ本体８０１の背面は、エッチング停止層８２８の背面および基板３１０の背面の反射体領域を含む。エッチング停止層８２８の背面の反射体領域は化学的に研磨され、基板３１０の背面は機械的に研磨されている。エッチング停止層８２８の背面の反射体領域は、増倍領域の後ろの吸収層３２１のすぐ近くに配置されている。好ましくは、エッチング停止層８２８の背面の反射体領域は円形である。
【００７３】
さらに、前面照射型ＡＰＤ８００は、前面照射型ＡＰＤ３００の反射体３３０、前面コンタクト３４０、反射防止層３５０、および保護層３６０を含む。
【００７４】
反射体３３０は、ＡＰＤ本体８０１の背面に配置されている。好ましくは、反射体３３０はＡＰＤ本体８０１の背面全体に配置されて、エッチング停止層８２８の背面および基板３１０の背面の反射体領域を含んでいる。
【００７５】
前面コンタクト３４０は、前面コンタクト３４０の内周がＡＰＤ本体８０１の前面の円形窓領域を画定するようにＡＰＤ本体８０１の前面の環状コンタクト領域に配置されている。反射防止層３５０は、ＡＰＤ本体８０１の前面の窓領域に配置され、保護層３６０は、コンタクト領域および窓領域を除いてＡＰＤ本体８０１の前面に配置されている。
【００７６】
前面照射型ＡＰＤ８００では、エッチング停止層８２８は第１の伝導型の不純物半導体材料であり、この半導体材料は、好ましくは、基板３１０の半導体材料に格子整合されている。好ましくは、エッチング停止層８２８は、ｎ型またはｐ型ＩＩＩ−Ｖ半導体化合物である。好ましい実施形態では、エッチング停止層８２８は、ＩｎＰに格子整合されたｎ型ＩｎＡｌＡｓである。
【００７７】
図９を参照して、第７の実施形態の前面照射型ＡＰＤ９００は、前面照射型ＡＰＤ７００のＡＰＤ本体７０１、前面照射型ＡＰＤ５００の反射体５３０および背面コンタクト５７０、および前面照射型ＡＰＤ３００の前面コンタクト３４０、反射防止層３５０および保護層３６０を含む。
【００７８】
これまでに言及されたように、ＡＰＤ本体７０１の背面は、エッチング停止層７２８の背面および基板３１０の背面の反射体領域を含む。背面コンタクト５７０は、基板３１０の背面の環状コンタクト領域に配置され、反射体５３０は、エッチング停止層７２８の背面の反射体領域に配置されている。好ましくは、反射体５３０は、エッチング停止層７２８の背面の反射体領域だけに配置される。
【００７９】
図１０を参照して、第８の実施形態の前面照射型ＡＰＤ１０００は、前面照射型ＡＰＤ８００のＡＰＤ本体８０１、前面照射型ＡＰＤ５００の反射体５３０および背面コンタクト５７０、および前面照射型ＡＰＤ３００の前面コンタクト３４０、反射防止層３５０および保護層３６０を含む。
【００８０】
これまでに言及されたように、ＡＰＤ本体８０１の背面は、エッチング停止層８２８の背面および基板３１０の背面の反射体領域を含む。背面コンタクト５７０は、基板３１０の背面の環状コンタクト領域に配置され、反射体５３０は、エッチング停止層８２８の背面の反射体領域に配置されている。好ましくは、反射体５３０は、エッチング停止層８２８の背面の反射体領域だけに配置される。
【００８１】
図１１を参照して、第９の実施形態の前面照射型ＡＰＤ１１００は半導体材料のＡＰＤ本体１１０１を含み、このＡＰＤ本体１１０１は、前面照射型ＡＰＤ７００のＡＰＤ本体７０１の層構造と同様な層構造を有する。ＡＰＤ本体１１０１は、前面照射型ＡＰＤ７００の層スタック７２０および背部トレンチ７８０だけでなく基板１１１０も含む。さらに、ＡＰＤ本体１１０１は、前面コンタクト形成を可能にするために前部メサ１１９０を含む。有利なことには、ＡＰＤ本体１１０１の背面は、吸収波長帯域でＡＰＤ本体１１０１の背面の反射率を高めるように機械的および化学的に研磨されている。
【００８２】
層スタック７２０は、基板１１１０の前面に配置されている。背部トレンチ７８０は、基板１１１０の中およびエッチング停止層７２８の後ろの層スタック７２０の後ろ部分に配置され、この後ろ部分は、吸収層３２１も増倍層３２２も電界制御層３２３も含んでいない。したがって、ＡＰＤ本体１１０１の背面は、エッチング停止層７２８の背面および基板１１１０の背面の反射体領域を含む。エッチング停止層７２８の背面の反射体領域は化学的に研磨され、基板１１１０の背面は機械的に研磨されている。
【００８３】
前部メサ１１９０は、エッチング停止層７２８の前に層スタック７２０の前部分を含み、この前部分は、吸収層３２１、増倍層３２２、および電界制御層３２３を備える。例示の実施形態では、層スタック７２０の前部分は、吸収層３２１、グレーディング層３２６、電界制御層３２３、増倍層３２２、および拡散層３２４から成る。したがって、ＡＰＤ本体１１０１の前面は、前部メサ１１９０の前面および側面だけでなくエッチング停止層７２８の前面のコンタクト領域も含む。好ましくは、前部メサ１１９０は円柱状であり、エッチング停止層７２８の前面のコンタクト領域は環状である。
【００８４】
さらに、前面照射型ＡＰＤ１１００は、前面照射型ＡＰＤ５００の反射体５３０および背面コンタクト５７０、および前面照射型ＡＰＤ３００の前面コンタクト３４０、反射防止層３５０、および保護層３６０を含む。
【００８５】
反射体５３０は、ＡＰＤ本体１１０１の背面に配置されている。好ましくは、反射体５３０はＡＰＤ本体１１０１の背面全体に配置されて、エッチング停止層７２８の背面および基板１１１０の背面の反射体領域を含んでいる。背面コンタクト５７０は、エッチング停止層７２８の前面のコンタクト領域に配置されている。
【００８６】
前面コンタクト３４０は、前面コンタクト３４０の内周が前部メサ１１９０の前面の円形窓領域を画定するように前部メサ１１９０の前面の環状コンタクト領域に配置されている。反射防止層３５０は、前部メサ１１９０の前面の窓領域に配置され、保護層３６０は、前部メサ１１９０の前面のコンタクト領域および窓領域およびエッチング停止層７２８の前面のコンタクト領域を除いて、ＡＰＤ本体１１０１の前面に配置されている。
【００８７】
前面照射型ＡＰＤ１１００では、基板１１１０は半絶縁性半導体材料である。好ましくは、基板１１１０は、半絶縁性ＩＩＩ−Ｖ半導体化合物である。半絶縁性ＩＩＩ−Ｖ半導体化合物は、一般に、鉄またはルテニウムなどの遷移金属ドーパントを含む。好ましい実施形態では、基板１１１０は半絶縁性ＩｎＰである。
【００８８】
図１２を参照して、第１０の実施形態の前面照射型ＡＰＤ１２００は半導体材料のＡＰＤ本体１２０１を含み、このＡＰＤ本体１２０１は、前面照射型ＡＰＤ８００のＡＰＤ本体８０１の層構造と同様な層構造を有する。ＡＰＤ本体１２０１は、前面照射型ＡＰＤ１１００の基板１１１０、前面照射型ＡＰＤ８００の層スタック８２０、および前面照射型ＡＰＤ７００の背部トレンチ７８０を含む。さらに、ＡＰＤ本体１２０１は、前面コンタクト形成を可能にするために前部メサ１２９０を含む。有利なことには、ＡＰＤ本体１２０１の背面は、吸収波長帯域でＡＰＤ本体１２０１の背面の反射率を高めるように機械的および化学的に研磨されている。
【００８９】
層スタック８２０は、基板１１１０の前面に配置されている。背部トレンチ７８０は、基板１１１０の中およびエッチング停止層８２８の後ろの層スタック８２０の後ろ部分に配置され、この後ろ部分は、吸収層３２１も増倍層４２２も電界制御層４２３も含んでいない。したがって、ＡＰＤ本体１２０１の背面は、エッチング停止層８２８の背面および基板１１１０の背面の反射体領域を含む。エッチング停止層８２８の背面の反射体領域は化学的に研磨され、基板１１１０の背面は機械的に研磨されている。
【００９０】
前部メサ１２９０は、エッチング停止層８２８の前に層スタック８２０の前部分を含み、この前部分は、吸収層３２１、増倍層４２２、および電界制御層４２３を備える。例示の実施形態では、層スタック８２０の前部分は、増倍層４２２、電界制御層４２３、吸収層３２１、窓層４２７、および拡散層４２４から成る。したがって、ＡＰＤ本体１２０１の前面は、前部メサ１２９０の前面および側面だけでなくエッチング停止層８２８の前面のコンタクト領域も含む。好ましくは、前部メサ１２９０は円柱状であり、エッチング停止層８２８の前面のコンタクト領域は環状である。
【００９１】
さらに、前面照射型ＡＰＤ１２００は、前面照射型ＡＰＤ５００の反射体５３０および背面コンタクト５７０、および前面照射型ＡＰＤ３００の前面コンタクト３４０、反射防止層３５０、および保護層３６０を含む。
【００９２】
反射体５３０は、ＡＰＤ本体１２０１の背面に配置されている。好ましくは、反射体５３０はＡＰＤ本体１２０１の背面全体に配置されて、エッチング停止層８２８の背面および基板１１１０の背面の反射体領域を含んでいる。背面コンタクト５７０は、エッチング停止層８２８の前面のコンタクト領域に配置されている。
【００９３】
前面コンタクト３４０は、前面コンタクト３４０の内周が前部メサ１２９０の前面の円形窓領域を画定するように前部メサ１２９０の前面の環状コンタクト領域に配置されている。反射防止層３５０は、前部メサ１２９０の前面の窓領域に配置され、保護層３６０は、前部メサ１２９０の前面のコンタクト領域および窓領域およびエッチング停止層８２８の前面のコンタクト領域を除いて、ＡＰＤ本体１２０１の前面に配置されている。
【００９４】
本発明は、また、改善された固有応答度を有する前面照射型ＡＰＤを製造する方法を提供する。本発明で提供される本方法の有利な特徴は、前面照射型ＡＰＤの例示の好ましい実施形態の製造に関連して説明される。しかし、当業者は理解することであろうが、これらの有利な特徴は、また、他の構成または層構造を有する前面照射型ＡＰＤの製造にも応用されるかもしれない。さらに、本方法の有利な特徴は、また、本明細書で説明されるものと異なった順序で応用されるかもしれない。
【００９５】
図３を参照して、前面照射型ＡＰＤ３００を製造する方法は、ＡＰＤ本体３０１を形成することを含む。基板３１０が準備され、次に基板３１０の前面に層スタック３２０がエピタキシャル成長される。
【００９６】
バッファ層３２５は、層スタック３２０の背部にエピタキシャル成長され、吸収層３２１はバッファ層３２５の前面にエピタキシャル成長される。グレーディング層３２６は、吸収層３２１の前面にエピタキシャル成長され、電界制御層３２３は、グレーディング層３２６の前面にエピタキシャル成長される。増倍層３２２は、層スタック３２０の前部で電界制御層３２３の前面にエピタキシャル成長される。いくつかの例では、ガードリングが、ドーパント拡散によって増倍層３２２中に形成される。
【００９７】
保護層３６０は、ＡＰＤ本体３０１の前面に堆積され、次に、ＡＰＤ本体３０１の前面の窓領域およびコンタクト領域を露出させるようにエッチングされる。拡散領域３２４は、ＡＰＤ本体３０１の前面の窓領域およびコンタクト領域の中へドーパントを拡散させることによって、増倍層３２２の前部分に形成される。好ましくは、米国特許第６，５１５，３１５号に開示されるように、拡散領域３２４は、拡散領域３２４に形作られた輪郭を与えるように２つのドーパント拡散ステップによって形成される。反射防止層３５０はＡＰＤ本体３０１の前面の窓領域に堆積され、前面コンタクト３４０はＡＰＤ本体３０１の前面のコンタクト領域に堆積される。
【００９８】
ＡＰＤ本体３０１の背面は機械的および化学的に研磨され、反射体３３０がＡＰＤ本体３０１の背面に堆積される。好ましくは、反射体３３０は、ＡＰＤ本体３０１の背面全体に堆積される。
【００９９】
図４を参照して、前面照射型ＡＰＤ４００を製造する方法は、ＡＰＤ本体４０１を形成することを含む。基板３１０が準備され、次に、層スタック４２０が基板３１０の前面にエピタキシャル成長される。
【０１００】
バッファ層３２５は、層スタック４２０の背部にエピタキシャル成長され、増倍層４２２がバッファ層３２５の前面にエピタキシャル成長される。電界制御層４２３が増倍層４２２の前面にエピタキシャル成長され、吸収層３２１が電界制御層４２３の前面にエピタキシャル成長される。窓層４２７が、層スタック４２０の前部で吸収層３２１の前面にエピタキシャル成長される。
【０１０１】
保護層３６０は、ＡＰＤ本体４１０の前面に堆積され、次に、ＡＰＤ本体４０１の前面の窓領域およびコンタクト領域を露出させるようにエッチングされる。拡散領域４２４は、ＡＰＤ本体４０１の前面の窓領域およびコンタクト領域の中へドーパントを拡散させることによって、窓層４２７の中および吸収層３２１の前部分に形成される。反射防止層３５０はＡＰＤ本体４０１の前面の窓領域に堆積され、前面コンタクト３４０はＡＰＤ本体４０１の前面のコンタクト領域に堆積される。
【０１０２】
ＡＰＤ本体４０１の背面は機械的および化学的に研磨され、反射体３３０がＡＰＤ本体４０１の背面に堆積される。好ましくは、反射体３３０は、ＡＰＤ本体４０１の背面全体に堆積される。
【０１０３】
図５を参照して、前面照射型ＡＰＤ５００を製造する方法は、前面照射型ＡＰＤ３００を製造する方法に関してこれまで説明されたように、ＡＰＤ本体３０１、保護層３６０、反射防止層３５０、および前面コンタクト３４０を形成することを含む。
【０１０４】
反射体５３０は、ＡＰＤ本体３０１の背面に堆積され、次に、ＡＰＤ本体３０１の背面のコンタクト領域を露出させるようにエッチングされる。背面コンタクト５７０がＡＰＤ本体３０１の背面のコンタクト領域に堆積される。
【０１０５】
図６を参照して、前面照射型ＡＰＤ６００を製造する方法は、前面照射型ＡＰＤ４００を製造する方法に関してこれまで説明されたように、ＡＰＤ本体４０１、保護層３６０、反射防止層３５０、および前面コンタクト３４０を形成することを含む。
【０１０６】
反射体５３０は、ＡＰＤ本体４０１の背面に堆積され、次に、ＡＰＤ本体４０１の背面のコンタクト領域を露出させるようにエッチングされる。背面コンタクト５７０がＡＰＤ本体４０１の背面のコンタクト領域に堆積される。
【０１０７】
図７を参照して、前面照射型ＡＰＤ７００を製造する方法は、ＡＰＤ本体７０１を形成することを含む。基板３１０が準備され、次に、層スタック７２０が基板３１０の前面にエピタキシャル成長される。
【０１０８】
バッファ層３２５は、層スタック７２０の背部にエピタキシャル成長され、エッチング停止層７２８がバッファ層３２５の前面にエピタキシャル成長される。吸収層３２１がエッチング停止層７２８の前面にエピタキシャル成長され、グレーディング層３２６が吸収層３２１の前面にエピタキシャル成長され、電界制御層３２３がグレーディング層３２６の前面にエピタキシャル成長される。増倍層３２２は、層スタック７２０の前部で電界制御層３２３の前面にエピタキシャル成長される。いくつかの例では、ガードリングが、ドーパント拡散によって増倍層３２２中に形成される。
【０１０９】
保護層３６０は、ＡＰＤ本体７０１の前面に堆積され、次に、ＡＰＤ本体７０１の前面の窓領域およびコンタクト領域を露出させるようにエッチングされる。拡散領域３２４は、ＡＰＤ本体７０１の前面の窓領域およびコンタクト領域の中へドーパントを拡散させることによって増倍層３２２の前部分に形成される。好ましくは、拡散領域３２４は、米国特許第６，５１５，３１５号に開示されるように、拡散領域３２４に形作られた輪郭を与えるように２つのドーパント拡散ステップによって形成される。反射防止層３５０はＡＰＤ本体７０１の前面の窓領域に堆積され、前面コンタクト３４０はＡＰＤ本体７０１の前面のコンタクト領域に堆積される。
【０１１０】
背部トレンチ７８０を形成し、かつエッチング停止層７２８の背面の反射体領域を露出させるために、エッチング停止層７２８の後ろの基板３１０および層スタック７２０の後ろ部分がエッチングされる。したがって、ＡＰＤ本体７０１の背面は、エッチング停止層７２８の背面および基板３１０の背面の反射体領域を含む。ＡＰＤ本体７０１の背面は、機械的および化学的に研磨される。エッチング停止層７２８の背面の反射体領域はエッチングによって化学的に研磨され、基板３１０の背面は機械的に研磨される。反射体３３０は、ＡＰＤ本体７０１の背面に堆積される。好ましくは、反射体３３０はＡＰＤ本体７０１の背面全体に堆積される。
【０１１１】
図８を参照して、前面照射型ＡＰＤ８００を製造する方法は、ＡＰＤ本体８０１を形成することを含む。基板３１０が準備され、次に、層スタック８２０が基板３１０の前面にエピタキシャル成長される。
【０１１２】
バッファ層３２５は、層スタック８２０の背部にエピタキシャル成長され、エッチング停止層８２８がバッファ層３２５の前面にエピタキシャル成長される。増倍層４２２がエッチング停止層８２８の前面にエピタキシャル成長され、電界制御層４２３が増倍層４２２の前面にエピタキシャル成長され、吸収層３２１が電界制御層４２３の前面にエピタキシャル成長される。窓層４２７が、層スタック８２０の前部で吸収層３２１の前面にエピタキシャル成長される。
【０１１３】
保護層３６０は、ＡＰＤ本体８０１の前面に堆積され、次に、ＡＰＤ本体８０１の前面の窓領域およびコンタクト領域を露出させるようにエッチングされる。拡散領域４２４は、ＡＰＤ本体８０１の前面の窓領域およびコンタクト領域の中へドーパントを拡散させることによって、窓層４２７の中および吸収層３２１の前部分に形成される。反射防止層３５０がＡＰＤ本体８０１の前面の窓領域に堆積され、前面コンタクト３４０がＡＰＤ本体８０１の前面のコンタクト領域に堆積される。
【０１１４】
背部トレンチ７８０を形成し、かつエッチング停止層８２８の背面の反射体領域を露出させるために、エッチング停止層８２８の後ろの基板３１０および層スタック８２０の後ろ部分がエッチングされる。したがって、ＡＰＤ本体８０１の背面は、エッチング停止層８２８の背面および基板３１０の背面の反射体領域を含む。ＡＰＤ本体８０１の背面は、機械的および化学的に研磨される。エッチング停止層８２８の背面の反射体領域はエッチングによって化学的に研磨され、基板３１０の背面は機械的に研磨される。反射体３３０は、ＡＰＤ本体８０１の背面に堆積される。好ましくは、反射体３３０はＡＰＤ本体８０１の背面全体に堆積される。
【０１１５】
図９を参照して、前面照射型ＡＰＤ９００を製造する方法は、前面照射型ＡＰＤ７００を製造する方法に関してこれまで説明されたように、ＡＰＤ本体７０１、保護層３６０、反射防止層３５０、および前面コンタクト３４０を形成することを含む。
【０１１６】
これまで言及されたように、ＡＰＤ本体７０１の背面は、エッチング停止層７２８の背面および基板３１０の背面の反射体領域を含む。反射体５３０は、エッチング停止層７２８の背面の反射体領域に堆積され、背面コンタクト５７０は、基板３１０の背面のコンタクト領域に堆積される。好ましくは、反射体５３０は、エッチング停止層７２８の背面の反射体領域だけに堆積される。
【０１１７】
図１０を参照して、前面照射型ＡＰＤ１０００を製造する方法は、前面照射型ＡＰＤ８００を製造する方法に関してこれまで説明されたように、ＡＰＤ本体８０１、保護層３６０、反射防止層３５０、および前面コンタクト３４０を形成することを含む。
【０１１８】
これまで言及されたように、ＡＰＤ本体８０１の背面は、エッチング停止層８２８の背面および基板３１０の背面の反射体領域を含む。反射体５３０は、エッチング停止層８２８の背面の反射体領域に堆積され、背面コンタクト５７０は、基板３１０の背面のコンタクト領域に堆積される。好ましくは、反射体５３０は、エッチング停止層８２８の背面の反射体領域だけに堆積される。
【０１１９】
図１１を参照して、前面照射型ＡＰＤ１１００を製造する方法は、ＡＰＤ本体１１０１を形成することを含む。前面照射型ＡＰＤ７００を製造する方法に関してこれまで説明されたように、基板１１１０が準備され、次に、層スタック７２０が基板１１１０の前面にエピタキシャル成長される。
【０１２０】
前部メサ１１９０を形成し、かつエッチング停止層７２８の前面のコンタクト領域を露出させるために、エッチング停止層７２８の前の層スタック７２０の前部分がエッチングされる。したがって、ＡＰＤ本体１１０１の前面は、前部メサ１１９０の前面および側面だけでなくエッチング停止層７２８の前面のコンタクト領域も含む。
【０１２１】
保護層３６０は、ＡＰＤ本体１１０１の前面に堆積され、次に、前部メサ１１９０の前面の窓領域およびコンタクト領域、およびエッチング停止層７２８の前面のコンタクト領域を露出させるようにエッチングされる。拡散領域３２４は、前部メサ１１９０の前面の窓領域およびコンタクト領域の中へドーパントを拡散させることによって、増倍層３２２の前部分に形成される。好ましくは、拡散領域３２４は、米国特許第６，５１５，３１５号に開示されるように、拡散領域３２４に形作られた輪郭を与えるように２つのドーパント拡散ステップによって形成される。反射防止層３５０が、前部メサ１１９０の前面の窓領域に堆積され、前面コンタクト３４０が、前部メサ１１９０の前面のコンタクト領域に堆積され、背面コンタクト５７０が、エッチング停止層７２８の前面のコンタクト領域に堆積される。
【０１２２】
背部トレンチ７８０を形成し、かつエッチング停止層７２８の背面の反射体領域を露出させるために、エッチング停止層７２８の後ろの基板１１１０および層スタック７２０の後ろ部分がエッチングされる。したがって、ＡＰＤ本体１１０１の背面は、エッチング停止層７２８の背面および基板１１１０の背面の反射体領域を含む。ＡＰＤ本体１１０１の背面は、機械的および化学的に研磨される。エッチング停止層７２８の背面の反射体領域はエッチングによって化学的に研磨され、基板１１１０の背面は機械的に研磨される。反射体５３０は、ＡＰＤ本体１１０１の背面に堆積される。好ましくは、反射体５３０はＡＰＤ本体１１０１の背面全体に堆積される。
【０１２３】
図１２を参照して、前面照射型ＡＰＤ１２００を製造する方法は、ＡＰＤ本体１２０１を形成することを含む。前面照射型ＡＰＤ８００を製造する方法に関してこれまで説明されたように、基板１１１０が準備され、次に、層スタック８２０が基板１１１０の前面にエピタキシャル成長される。
【０１２４】
前部メサ１２９０を形成し、かつエッチング停止層８２８の前面のコンタクト領域を露出させるために、エッチング停止層８２８の前の層スタック８２０の前部分がエッチングされる。したがって、ＡＰＤ本体１２０１の前面は、前部メサ１２９０の前面および側面だけでなくエッチング停止層８２８の前面のコンタクト領域も含む。
【０１２５】
保護層３６０は、ＡＰＤ本体１２０１の前面に堆積され、次に、前部メサ１２９０の前面の窓領域およびコンタクト領域、およびエッチング停止層８２８の前面のコンタクト領域を露出させるようにエッチングされる。拡散領域４２４は、前部メサ１２９０の前面の窓領域およびコンタクト領域の中へドーパントを拡散させることによって、窓層４２７の中および吸収層３２１の前部分に形成される。反射防止層３５０が、前部メサ１２９０の前面の窓領域に堆積され、前面コンタクト３４０が、前部メサ１２９０の前面のコンタクト領域に堆積され、背面コンタクト５７０が、エッチング停止層８２８の前面のコンタクト領域に堆積される。
【０１２６】
背部トレンチ７８０を形成し、かつエッチング停止層８２８の背面の反射体領域を露出させるために、エッチング停止層８２８の後ろの基板１１１０および層スタック８２０の後ろ部分がエッチングされる。したがって、ＡＰＤ本体１２０１の背面は、エッチング停止層８２８の背面および基板１１１０の背面の反射体領域を含む。ＡＰＤ本体１２０１の背面は、機械的および化学的に研磨される。エッチング停止層８２８の背面の反射体領域はエッチングによって化学的に研磨され、基板１１１０の背面は機械的に研磨される。反射体５３０は、ＡＰＤ本体１２０１の背面に堆積される。好ましくは、反射体５３０はＡＰＤ本体１２０１の背面全体に堆積される。
【０１２７】
これまで説明されたＡＰＤ３００から１２００を製造する方法は、従来技術を使用して実施され、その従来技術は、当業者によく知られているので、本明細書では詳細に説明されない。エピタキシャル成長ステップは、好ましくは、有機金属化学気相成長法（ＭＯＣＶＤ）または分子ビーム・エピタキシ（ＭＢＥ）によって行われる。エッチング・ステップは、好ましくは、フォトリソグラフィ・プロセスでウェットまたはドライ化学エッチングによって行われる。堆積ステップは、好ましくは、フォトリソグラフィ・リフトオフ・プロセスをパターニングに使用して、必要に応じて物理蒸着法（ＰＶＤ）または化学気相成長法（ＣＶＤ）によって行われる。研磨ステップは、機械研磨とその後の化学研磨によって行われる。
【０１２８】
もちろん、本発明の精神および範囲から逸脱することなしに、数多くの他の実施形態を考えことができる。
【符号の説明】
【０１２９】
３００、４００、５００、６００、７００、８００、９００、１０００、１１００、１２００  前面照射型ＡＰＤ
３０１、４０１、７０１、８０１、１１０１、１２０１  ＡＰＤ本体
３１０、１１１０  基板
３２０、４２０、７２０、８２０  層スタック
３２１  吸収層
３２２、４２２  増倍層
３２３、４２３  電界制御層
３２４、４２４  拡散領域
３２５  バッファ層
３２６  グレーディング層
３３０、５３０  反射体
３４０  前面コンタクト
３５０  反射防止層
３６０  保護層
４２７  窓層
５７０  背面コンタクト
７２８、８２８  エッチング停止層
７８０  背部トレンチ
１１９０、１２９０  前部メサ
【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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【外国語明細書】
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