[發(fā)明專利]雪崩光電二極管

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200710305913.4
• 申請日: 2004-10-25
• 公開（公告）號: CN101232057A
• 公開（公告）日: 2008-07-30
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 柳生榮治;石村榮太郎;中路雅晴
• 申請（專利權(quán)）人: 三菱電機株式會社
• 主分類號: H01L31/107
• 分類號: H01L31/107;H01L31/0352
• 代理公司: 中國國際貿(mào)易促進委員會專利商標(biāo)事務(wù)所
• 代理人: 許海蘭

本申請是申請?zhí)枮?00480044292.3、申請日為2004年10月25日、發(fā)明名稱為“雪崩光電二極管”的專利申請的分案申請。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及使用了半導(dǎo)體的受光元件，特別涉及暗電流低、長期地可靠性高的雪崩光電二極管。

背景技術(shù)

在光通信等中使用的雪崩光電二極管是通過除了設(shè)置進行光電變換的光吸收層之外、還設(shè)置使進行了光電變換的載流子雪崩倍增的層而提高感光靈敏度的半導(dǎo)體受光元件，對雪崩光電二極管要求暗電流低且具有高的可靠性。

上述雪崩光電二極管大多由化合物半導(dǎo)體形成，根據(jù)其結(jié)構(gòu)，可大致分成臺式結(jié)構(gòu)和平面結(jié)構(gòu)。臺式結(jié)構(gòu)采取在襯底上形成臺(臺面)并在該臺中采用包含PN結(jié)的結(jié)構(gòu)，在臺周邊的表面上容易產(chǎn)生擊穿。為了抑制該擊穿，一般采用設(shè)置了傾斜狀的結(jié)構(gòu)，進而采取在臺的外周區(qū)域設(shè)置成為高電阻部分的埋入層等的結(jié)構(gòu)，進行了將暗電流抑制得較低的改進(例如專利文獻1)。

平面結(jié)構(gòu)是通過設(shè)置選擇擴散區(qū)域而形成PN結(jié)的結(jié)構(gòu)，但上述PN結(jié)的邊緣部分中的邊緣擊穿成為問題。如果在邊緣部分中流過電流，則即使增大電壓、位于中央的受光部的PN結(jié)的反向電壓也幾乎不增加，故不能發(fā)揮作為雪崩光電二極管的功能。因此，采取了例如在上述邊緣部分中利用雜質(zhì)注入等設(shè)置高電阻的保護環(huán)等的對策(例如專利文獻2)。

專利文獻1：特開2002-324911號公報(圖1)

專利文獻2：特開平7-312442號公報(第4-6頁，圖2、6)

但是，在現(xiàn)有的雪崩光電二極管中存在以下那樣的問題。

在傾斜型臺式結(jié)構(gòu)中，為了在臺的外周區(qū)域中設(shè)置埋入層，有必要進行利用有機金屬氣相生長法(MO-CVD)法等、部分地且不管結(jié)晶面如何、均勻地使其進行結(jié)晶再生長這樣的處理，故存在制造成本上升、成品率差這樣的問題。此外，雖然采取了降低暗電流的對策，但存在抑制效果不充分的這樣的問題。

在平面結(jié)構(gòu)中(在專利文獻2記載為模擬平面結(jié)構(gòu))，例如在補償受光區(qū)周邊部分的電場緩和層的p導(dǎo)電型以形成保護環(huán)的方法中，必須形成槽并進行Ti等的離子注入，有必要設(shè)置刻蝕中止層。再者，由于在其外周設(shè)置雜質(zhì)擴散層，故處理變得復(fù)雜，制造成本上升，同時在成品率方面也存在問題。此外，由于在光吸收層中的保護環(huán)的電場強度變高，故也存在隧道暗電流變大等的問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明是為了解決這些問題而進行的，其目的在于提供能用簡易的工序制作且抑制了暗電流、確保了長期可靠性的雪崩光電二極管。

本發(fā)明的雪崩光電二極管具有襯底，該襯底具備第1電極和電連接到第1電極的由第1導(dǎo)電型構(gòu)成的第1半導(dǎo)體層，在上述襯底上至少層疊了雪崩倍增層、光吸收層和能帶隙比上述光吸收層的能帶隙大的第2半導(dǎo)體層，在上述第2半導(dǎo)體層內(nèi)形成了第2導(dǎo)電型導(dǎo)電區(qū)域，將上述第2導(dǎo)電型導(dǎo)電區(qū)域電連接到第2電極上。

按照本發(fā)明，能用簡易的工序提供低暗電流且長期可靠性高的雪崩光電二極管。

附圖說明

圖1是表示本發(fā)明的實施方式1的雪崩光電二極管的概略結(jié)構(gòu)的剖面圖。

圖2是表示了本發(fā)明的實施方式1的圖1的A-A’剖面中的深度方向的電場強度分布的特性圖。

圖3是表示了本發(fā)明的實施方式1的圖1的B-B’剖面和C-C’剖面中的面方向的電場強度分布的特性圖。

圖4是表示了本發(fā)明的實施方式1的深度方向上的載流子濃度的差別的特性圖。

圖5是表示了本發(fā)明的實施方式2的雪崩光電二極管的導(dǎo)帶和價帶的層接合部分中的能量分布的特性圖。

圖6是表示本發(fā)明的實施方式3的雪崩光電二極管的概略結(jié)構(gòu)的剖面圖。

圖7是表示本發(fā)明的實施方式3的雪崩光電二極管的概略結(jié)構(gòu)的剖面圖。

圖8是表示本發(fā)明的實施方式4的雪崩光電二極管的概略結(jié)構(gòu)的剖面圖。

圖9是關(guān)于本發(fā)明的實施方式4的雪崩光電二極管、表示了電流和倍增率M與反偏置電壓的關(guān)系的特性圖。

圖10是表示本發(fā)明的實施方式5的雪崩光電二極管的概略結(jié)構(gòu)的剖面圖。

圖11是表示本發(fā)明的實施方式6的雪崩光電二極管的概略結(jié)構(gòu)的剖面圖。

圖12是表示本發(fā)明的實施方式7的雪崩光電二極管的概略結(jié)構(gòu)的剖面圖。

圖13是表示本發(fā)明的實施方式8的雪崩光電二極管的概略結(jié)構(gòu)的剖面圖。

圖14是表示本發(fā)明的實施方式8的雪崩光電二極管的受光靈敏度分布的特性圖。

圖15是表示本發(fā)明的實施方式9的雪崩光電二極管的概略結(jié)構(gòu)的剖面圖。