半导体受光元件制造技术

本发明专利技术的目的在于得到一种能够提高波长稳定性的半导体受光元件。ｎ型ＩｎＰ衬底（１１）（半导体衬底）具有彼此对置的下表面（第一主面）和上表面（第二主面）。在ｎ型ＩｎＰ衬底１１的下表面从ｎ型ＩｎＰ衬底（１１）侧依次形成的ｎ型多层反射层（１２）（第一反射层）、吸收层（１３）、ｐ型相位调整层（１４）和阳极电极（１５）（第二反射层）。在ｎ型ＩｎＰ衬底（１１）的上表面上形成的防反射膜（１７）。ｎ型多层反射层（１２）是层叠了折射率不同的半导体层的多层反射层。吸收层（１３）的带隙比ｎ型ＩｎＰ衬底（１１）小。ｐ型相位调整层（１４）的带隙比吸收层（１３）大。ｎ型多层反射层（１２）和吸收层（１３）不通过其他层地接触。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种能够提高波长稳定性的半导体受光元件。技术背景图9是示出表面射入型的共振型光电二极管(PD)的截面图。在n 型InP衬底101的上表面依次形成n型多层反射层102、n型相位调整层 103、 i型InGaAs吸收层104、 p型相位调整层105以及p型多层反射层 106。在p型多层反射层106上形成有阳极电极107,在n型InP衬底101 下表面形成有阴极电极108。该PD安装在基座109上。对于n型多层反射层102、 p型多层反射层106来说，例如，是层 叠了 InP和InGaAsP等折射率不同的半导体层的结构，具有使光反射或 透过的作用。n型相位调整层103、 p型相位调整层105与吸收层104相 比，带隙较大。接下来，简单地说明上述共振型PD的动作。施加5V左右的反偏 压，使得阳极电极107的电位比阴极电极108的电位低。从图的上側射 入的光在n型多层反射层102和p型多层反射层106之间往返(共振)， 并且由吸收层104吸收。由所吸收的光产生电子和空穴的对，分别流向 阴极电极108和阳极电极107侧，作为电流进行输出。这样，在共振型 PD中，由于使光在吸收层中往返(共振)多次而吸收，所以，即使吸 收层变薄也能够得到较高的量子效率，提高光的共振Q值。所谓量子效 率是在一个光子射入到PD中的情况下，产生一个电子空穴对的几率。图IO是示出背面射入型的共振型光电二极管(PD)的截面图。在 n型InP衬底101的下表面，依次形成n型多层反射层102、 n型相位调 整层103、 i型InGaAs吸收层104、 p型相位调整层105以及反射层110。 在n型InP衬底101的上表面形成防反射膜111。从图的上侧射入的光， 与图9的PD相同地，在n型多层反射层102和反射层IIO之间往返(共 振)，并且由吸收层104吸收(例如，参考专利文献l)。专利文献1 特开2001 - 308368号7>报图11、 12分别是示出图9、图10的PD的量子效率的波长依赖性的仿真结果。当射入光的波长改变时，在几nm的较小的周期内量子效 率产生激烈地变化。因此，即使射入光的波长仅变化lnm,从PD输出 的电流也会大幅度地变化，波长稳定性变差。因此，专利技术人分析在图9、图10的PD中为什么量子效率的波长依 赖性大。在图9的PD中，射入到吸收层104中的光的一部分透过n型 多层反射层102而进入n型InP衬底101中。并且，进入n型InP衬底 101中的光在阴极电极108和n型多层反射层102之间往返，在n型InP 衬底101内产生共振模式。另一方面，在吸收层104的附近，存在n型 多层反射层102和p型多层反射层106之间的模式、n型多层反射层102 和吸收层104之间的模式、p型多层反射层106和吸收层104之间的模 式。专利技术人通过计算发现，该吸收层104附近的三个共振才莫式和n型InP 衬底101内的共振模式干涉，产生复合共振模式，所以，产生上述量子 效率的波长依赖性。特别是，可知在接近n型InP衬底101—側的n型 相位调整层103内产生的共振模式容易与n型InP衬底101内的共振模 式耦合而形成复合共振模式，对量子效率的波长依赖性有很大的影响。
技术实现思路
本专利技术是为了解决上述课题而进行的，其目的是得到一种能够提高 波长稳定性的半导体受光元件。本专利技术的半导体受光元件的特征在于，具备具有彼此对置的第一 主面和第二主面的半导体衬底；在半导体衬底的第一主面上从半导体衬 底侧依次形成的第一反射层、吸收层、相位调整层以及第二反射层；在 半导体衬底的第二主表面上形成的防反射膜，其中，第一反射层是层叠 有折射率不同的半导体层的多层反射层，吸收层的带隙比半导体衬底 小，相位调整层的带隙比吸收层大，第一反射层和吸收层不通过其他层 地接触。本专利技术的其他特征在以下明确。附图说明图1是示出本专利技术实施方式1的半导体受光元件的截面图。 图2是示出图1的半导体受光元件的量子效率的波长依赖性的仿真 结果。图3是示出本专利技术实施方式1的半导体受光元件的量子效率以及多层反射层的反射率的层数依赖性的图。图4是示出本专利技术实施方式2的半导体受光元件的截面图。 图5是示出本专利技术实施方式3的半导体受光元件的截面图。 图6是示出本专利技术实施方式4的半导体受光元件的截面图。 图7是示出本专利技术实施方式5的半导体受光元件的截面图。 图8是示出本专利技术实施方式6的半导体受光元件的截面图。 图9是示出表面射入型的共振型光电二极管(PD)的截面图。 图IO是示出背面射入型的共振型光电二极管(PD)的截面图。 图11是示出图9的P D的量子效率的波长依赖性的仿真结果。 图12是示出图IO的PD的量子效率的波长依赖性的仿真结果。具体实施方式 实施方式1图1是示出本专利技术实施方式1的半导体受光元件的截面图。本实施 方式的半导体受光元件是从图的上侧射入光的背面射入型共振型光电 二极管(PD)。n型InP衬底11 (半导体衬底)具有彼此对置的下表面(第一主面) 和上表面(第二主面)。在n型InP衬底11的下表面，从n型InP衬底 11侧依次形成n型多层反射层12(第一反射层)、吸收层13、 p型相 位调整层14 (相位调整层)和阳极电极15 (第二反射层)。在n型InP 衬底11的上表面形成阴极电极16。阴极电极16具有用于射入光的开口 。 在阴极电极16的开口中形成防反射膜17。该PD安装在基座18上。在此，n型多层反射层12是层叠有折射率不同的半导体层的多层反 射层。各层的光学膜厚是射入到PD的波长的大约四分之一的n倍(n =1,3,5,7,...)。具体地说，作为n型多层反射层12，使用InGaAs/InP、 InGaAsP/InP、 AlInAs/AlGalnAs、 AlInAs/InGaAs等的组合、或组成不同 的InGaAsP/InGaAsP、 AlGalnAs/AlGalnAs或组合三种以上这些材料的材 料。此外，吸收层13由带隙比n型InP衬底11小的材料例如InGaAs、 InGaAsP、 AlGalnAs构成，通常是低载流子浓度。优选吸收层13的光学 膜厚比射入到PD中的波长的大约四分之一大。防反射膜17由SiN或 Ti02/Si02等绝缘膜(电介质膜)构成。阳极电极15具有对透过吸收层13的光进行反射、并使其再次返回到吸收层13的功能。基座18具有对 阳极电极15供电或散发PD中产生的热量的功能。p型相位调整层14由带隙比吸收层13大的材料例如p型InP构成。 但是，对于p型相位调整层14来说，可以是InGaAsP或AlGalnAs等， 也可以在i型InP层中利用选择扩散形成p型区域。说明本实施方式的半导体受光元件的效果。从防反射膜17射入的 光透过n型多层反射层12进入到吸收层13内， 一边在阳极电极15和n 型多层反射层12间往返(共振) 一边由吸收层13吸收。因此，即便使 吸收层变薄，也可以得到较高的量子效率。由n型多层反射层12反射后的光再次返回到n型InP衬底11。 n所以，反射光不会放出到外部的空间，而是在n型InP衬底ll内产生共振模式。在此，在图9、图10的PD中，从吸收层104观察，在靠近n型InP 衬底101的一侧具有n本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体受光元件，其特征在于，　具备：具有彼此对置的第一主面和第二主面的半导体衬底；在所述半导体衬底的所述第一主面上从所述半导体衬底侧依次形成的第一反射层、吸收层、相位调整层以及第二反射层；形成在所述半导体衬底的所述第二主表面上的防 反射膜，　所述第一反射层是层叠有折射率不同的半导体层的多层反射层，　所述吸收层的带隙比所述半导体衬底小，　所述相位调整层的带隙比所述吸收层大，　所述第一反射层和所述吸收层不通过其他层地接触。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：石村荣太郎，中路雅晴，
申请(专利权)人：三菱电机株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]