雪崩光电二极管制造技术

本发明专利技术的雪崩光电二极管，在半导体基板(1)之上依次层积有缓冲层(2)、倍增层(3)、光吸收层(5)、窗口层(6、7)以及接触层(8)。在窗口层(6、7)掺杂杂质而形成有p型区域(9)。窗口层(6、7)的带隙大于光吸收层(5)。窗口层(6、7)具有第一窗口层(6)、和形成在第一窗口层(6)之上且杂质的扩散速度比第一窗口层(6)快的第二窗口层(7)。第一窗口层(6)是掺杂有Ru、Rh或Os的InP层。层。层。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】雪崩光电二极管


[0001]本公开涉及雪崩光电二极管(APD：Avalanche Photo Diode)。

技术介绍

[0002]雪崩光电二极管在光通信领域中特别是在长距离传输的接收侧设备中使用。若光入射到雪崩光电二极管，则在InGaAs光吸收层内生成由电子和空穴构成的光载流子。其中，电子在AlInAs倍增层内通过时因雪崩效应而倍增。由此，能够放大接收到的光信号。
[0003]在通过Zn扩散形成雪崩光电二极管的p型区域的情况下，将Zn扩散慢的AlInAs窗口层配置在InGaAs光吸收层与InP窗口层之间(例如，参照专利文献1)。由此能够控制Zn扩散的深度，形成所希望的pn结。
[0004]专利文献1：日本专利第4956944号公报
[0005]但是，Al组成高的结晶材料与InP相比热阻大。因此，有时由于在光入射时生成光载流子而产生局部的热引起的温度上升，从而使电特性恶化。

技术实现思路

[0006]本公开是为了解决上述那样的课题所做出的，其目的在于得到一种能够改善散热性的雪崩光电二极管。
[0007]本公开的雪崩光电二极管具备：半导体基板；依次层积在所述半导体基板之上的缓冲层、倍增层、光吸收层、窗口层以及接触层；以及在所述窗口层掺杂了杂质的p型区域，所述窗口层的带隙大于所述光吸收层，所述窗口层具有第一窗口层和第二窗口层，所述第二窗口层形成在所述第一窗口层之上，且所述杂质的扩散速度比所述第一窗口层快，所述第一窗口层是掺杂了Ru、Rh或Os的InP层。
[0008]在本公开中通过使用掺杂了Ru、Rh或Os的InP窗口层，从而与使用AlInAs窗口层的现有技术相比，能够改善散热性。其结果能够实现温度特性优异的雪崩光电二极管。
附图说明
[0009]图1是表示实施方式1的雪崩光电二极管的剖视图。
[0010]图2是表示比较例的雪崩光电二极管的剖视图。
[0011]图3是表示实施方式1以及比较例的雪崩光电二极管的倍增层附近的温度的图。
[0012]图4是表示在实施方式1以及比较例的雪崩光电二极管中变更了窗口层的膜厚的情况下的倍增层附近的温度的图。
[0013]图5是表示实施方式2的雪崩光电二极管的剖视图。
[0014]图6是表示实施方式3的雪崩光电二极管的剖视图。
[0015]图7是表示实施方式3的雪崩光电二极管的变形例的剖视图。
[0016]图8是表示实施方式4的雪崩光电二极管的剖视图。
[0017]图9是表示实施方式4的雪崩光电二极管的变形例的剖视图。
具体实施方式
[0018]参照附图对实施方式的雪崩光电二极管进行说明。对相同或对应的构成要素标注相同的附图标记，有时省略重复说明。
[0019]实施方式1.
[0020]图1是表示实施方式1的雪崩光电二极管的剖视图。在n型InP基板1之上依次层积有n型InP缓冲层2、i型AlInAs雪崩倍增层3、p型AlInAs电场缓和层4、n型InGaAs光吸收层5、掺杂了钌(Ru)的半绝缘性的Ru掺杂InP窗口层6、n型InP窗口层7以及p型InGaAs接触层8。Ru掺杂InP窗口层6以及n型InP窗口层7的带隙大于n型InGaAs光吸收层5。
[0021]n型InP缓冲层2的载流子浓度为1～5
×
10
18
cm
‑3，膜厚为0.1～0.5μm。i型AlInAs雪崩倍增层3的膜厚为0.1～0.2μm。p型AlInAs电场缓和层4的载流子浓度为0.5～1
×
10
18
cm
‑3，膜厚为0.05～0.15μm。n型InGaAs光吸收层5的载流子浓度为1～5
×
10
15
cm
‑3，膜厚为1～1.5μm。Ru掺杂InP窗口层6的掺杂浓度为0.1～1.0
×
10
18
cm
‑3，膜厚为0.05～1μm。n型InP窗口层7的载流子浓度为0.1～5
×
10
15
cm
‑3，膜厚为0.5～1μm。p型InGaAs接触层8的载流子浓度为1～5
×
10
18
cm
‑3，膜厚为0.1～0.5μm。
[0022]报告了在掺杂有Ru的InP中，即使使Zn与掺杂的InP层接触，Zn也几乎不扩散。因此，n型InP窗口层7的Zn的扩散速度比Ru掺杂InP窗口层6快。利用该特性，在Zn的扩散速度快的n型InP窗口层7掺杂Zn来形成p型区域9，由Zn的扩散速度慢的Ru掺杂InP窗口层6控制p型区域9的深度。由此能够得到所希望的pn结的形状。
[0023]同心圆状的p型InGaAs接触层8形成在p型区域9之上。p型InGaAs接触层8以外的上表面被表面保护膜10覆盖。表面保护膜10由SiNx构成，也兼作防反射膜。在p型InGaAs接触层8之上形成有p型电极11。p型电极11的材质为AuZn等。在n型InP基板1的背面形成有n型电极12。n型电极12的材质为AuGeNi等。
[0024]接下来，对本实施方式的雪崩光电二极管的制造方法进行说明。通过有机金属气相生长法(MOVPE:Metal Organic Vapor Phase Epitaxy)以生长温度600℃左右，在n型InP基板1之上依次使n型InP缓冲层2、i型AlInAs雪崩倍增层3、p型AlInAs电场缓和层4、n型InGaAs光吸收层5、Ru掺杂InP窗口层6、n型InP窗口层7以及p型InGaAs接触层8生长。另外，作为晶体生长方法也可以使用分子束外延生长法(MBE：Molecular Beam Epitaxy)等。
[0025]在晶片表面通过溅射等形成SiOx膜，制作直径50μm的圆形图案掩膜。使Zn在掩膜未覆盖的圆形部扩散而形成p型区域9。接着，实施蚀刻，以使p型InGaAs接触层8在p型区域9上仅残留成宽度2.5～5.0μm的同心圆状。接下来，将表面保护膜10在晶片表面成膜后，仅对p型InGaAs接触层8的上部去除表面保护膜10。在p型InGaAs接触层8之上形成p型电极11。最后，研磨n型InP基板1的背面，在背面形成n型电极12。
[0026]接着，对本实施方式的雪崩光电二极管的动作进行说明。以n型电极12侧为+，p型电极11侧为
‑
的方式从外部施加反向偏置电压。在该状态下，使作为光通信波段的1.3μm波段或1.5μm波段的光从p型电极11侧入射至p型区域9。光被n型InGaAs光吸收层5吸收，产生作为光载流子的电子
‑
空穴对，电子向n型电极12侧移动，空穴向p型电极11侧移动。当反向偏置电压足够高时，在i型AlInAs雪崩倍增层3中，电子离子化而生成新的电子
‑
空穴对，新生成的电子和空穴共同引起进一步的离子化。由此，引起电子和空穴雪崩地倍增的雪崩倍增。本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种雪崩光电二极管，其特征在于，具备：半导体基板；依次层积在所述半导体基板之上的缓冲层、倍增层、光吸收层、窗口层以及接触层；以及在所述窗口层掺杂了杂质的p型区域，所述窗口层的带隙大于所述光吸收层，所述窗口层具有第一窗口层和第二窗口层，所述第二窗口层形成在所述第一窗口层之上，且所述杂质的扩散速度比所述第一窗口层快，所述第一窗口层是掺杂了Ru、Rh或Os的InP层。2.根据权利要求1所述的雪崩光电二极管，其特征在于所述杂质为Zn、Cd或Be。3.根据权利要求1或2所述的雪崩光电二极管，其特征在于，还具备...

【专利技术属性】
技术研发人员：山口晴央，
申请(专利权)人：三菱电机株式会社，
类型：发明
国别省市：