[發(fā)明專利]半導體受光元件

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610169108.2
• 申請日: 2016-03-23
• 公開（公告）號: CN105990464B
• 公開（公告）日: 2017-12-15
• 發(fā)明（設計）人: 竹村亮太;中路雅晴;山路和樹
• 申請（專利權）人: 三菱電機株式會社
• 主分類號: H01L31/107
• 分類號: H01L31/107
• 代理公司: 北京天昊聯(lián)合知識產權代理有限公司11112
• 代理人: 何立波,張?zhí)焓?/td>

技術領域

本發(fā)明涉及在光纖通信等中使用的半導體受光元件。

背景技術

半導體受光元件的構造大致區(qū)分為以下幾種，即：表面入射型，使光從半導體襯底之上的外延生長層的表面?zhèn)热肷洌欢嗣嫒肷湫停构鈴耐庋由L層的側面入射；以及背面入射型，從半導體襯底側入射。

通常，半導體受光元件只能在構建于構造內的pn結的區(qū)域得到受光靈敏度，其尺寸越大則越容易進行光的對準，安裝性良好。另一方面，如果pn結變大則元件電容增加，時間常數(shù)變大，因此在高速響應性的方面不利。

在所述的受光元件的構造之中，由于背面入射型構造容易降低寄生電容，因此能夠相應程度地增大pn結，易于兼顧安裝的容易性和通過降低元件電容而實現(xiàn)的高速動作化。因此，特別是對于大于或等于10Gbps的高速通信用途，背面入射型構造成為了通常的構造。

另外，許多情況下，半導體受光元件是在成膜于n型襯底或者半絕緣性襯底之上的n型導電層之上依次層疊未摻雜光吸收層、p型導電區(qū)域而進行制造的。在半導體受光元件中，大部分的載流子是在光吸收層之中接近光入射面的部位產生的。因此，在通常的背面入射型受光元件中，在光吸收層的接近襯底的一側大量產生載流子。這種情況下，漂移速度慢的空穴以大致光吸收層厚度的跨度進行漂移而移動至p型導電區(qū)域，因此載流子的移動費時，高速響應性惡化。

為了解決該問題，想到了如下結構的背面入射型受光元件，即，在半絕緣性襯底之上形成有p型導電層，在其上形成有未摻雜光吸收層、n型導電層(例如，參照專利文獻1、2)。通過采用該構造，在光吸收層的接近襯底的一側大量產生的空穴向襯底側漂移，因此移動距離變短，高速響應性提高。另外，還想到了APD的例子，該APD具有未與電極連接的浮置狀態(tài)的保護環(huán)(例如，參照專利文獻3-5)。

專利文獻1：日本專利第5327892號公報

專利文獻2：日本專利第5497686號公報

專利文獻3：日本特開2008-021725號公報

專利文獻4：日本特開平10-284754號公報

專利文獻5：日本特開2012-054478號公報

在將p型導電層形成在襯底側的背面入射型半導體受光元件中，通過將n型導電層的一部分蝕刻去除，從而決定了被施加電場的pn結的尺寸，但為了取得該電場收縮效果，需要對蝕刻后的n型導電層下部的層的層厚進行薄膜化。因此，對在外延層表面露出的n型導電層進行蝕刻后的角的部分會變得接近被施加有高電場的倍增層。由此，存在下述問題，即，電場集中于角處，可能導致由漏電流引起的元件的劣化。

發(fā)明內容

本發(fā)明就是為了解決上述課題而提出的，其目的在于，得到一種能夠兼顧高速響應性和抑制元件劣化的半導體受光元件。

本發(fā)明的特征在于，具有：襯底；在所述襯底之上依次層疊的p型導電層、光吸收層、倍增層以及n型窗層，該光吸收層具有比入射光小的帶隙，該倍增層進行雪崩倍增；n型導電層，其形成在所述n型窗層的一部分區(qū)域之上；以及第一p型導電區(qū)域，其形成在所述n型窗層之中未與所述n型導電層接觸的區(qū)域，未到達至所述倍增層，未與能夠從外部供電的電極接觸。

發(fā)明的效果

在本發(fā)明中，通過將p型導電層形成在襯底側，從而提高高速響應性。并且，通過在n型窗層的一部分形成第一p型導電區(qū)域，從而能夠降低表面附近的電場強度，抑制元件劣化。

附圖說明

圖1是表示本發(fā)明的實施方式1涉及的半導體受光元件的剖視圖。

圖2是表示對比例涉及的半導體受光元件的剖視圖。

圖3是表示對比例中的相對于n型窗層的厚度的、光吸收層的中心部與外周部的電場強度差的圖。

圖4是表示對比例中的相對于n型窗層的厚度的、n型接觸層的角的電場強度的圖。

圖5是表示實施方式1中的相對于n型窗層的厚度的、光吸收層的中心部與外周部的電場強度差的圖。

圖6是表示實施方式1中的相對于n型窗層的厚度的、n型接觸層的角的電場強度的圖。

圖7是表示本發(fā)明的實施方式2涉及的半導體受光元件的剖視圖。

圖8是表示本發(fā)明的實施方式3涉及的半導體受光元件的剖視圖。

圖9是表示本發(fā)明的實施方式4涉及的半導體受光元件的剖視圖。

圖10是表示本發(fā)明的實施方式5涉及的半導體受光元件的剖視圖。

標號的說明