雪崩光电二极管制造技术

本发明专利技术的目的在于提供一种能够降低台面表面、电极层的形状所引起的暗电流的APD。APD（301）具备：半绝缘性基板（1）；在半绝缘性基板（1）面上，按照p型电极层（2）、p型光吸收层（3A）、低杂质浓度的光吸收层（3B）、带隙倾斜层（4）、p型电场控制层（5）、雪崩倍增层（6）、n型电场控制层（7A）、以及低杂质浓度的电子行进层（7B）的顺序层叠的第1层叠结构所构成的第1台面（101）；以及从层叠方向看，外周处于第1台面（101）的外周的内侧，在第1台面（101）的电子行进层（7B）侧的表面上，按照n型电极缓冲层（8A）、以及n型电极层（8B）的顺序层叠的第2层叠结构所构成的第2台面（102），n型电场控制层（7A）的总施主浓度比p型电场控制层（5）的总受主浓度低2×1011～1×1012/cm2的范围。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及雪崩光电二极管的设备构造。
技术介绍
雪崩倍增形光电二极管(雪崩光电二极管、APD)作为高灵敏度的光接收设备被广泛导入使用了长波长带(1.5微米带)的光载波的光通信系统等。在长波长带下动作的典型的APD设备是以InP为雪崩倍增层的空穴注入形，通常，具有由通过向InP的Zn热扩散而形成的Pn结规定雪崩倍增区域，并在结面的周边部配置了保护环的构造。另一方面，在高速性和雪崩过剩噪声特性的点，相比于以InP为雪崩倍增层的空穴注入形，以InAlAs为雪崩倍增层的电子注入形AH)更有利。InAlAs的电子与空穴间的离子化率比更大，所以雪崩过剩噪声低，相应地增益频带积(GB积)大，所以相比于InP - APD,接收灵敏度更优良。但是，在元件制作技术面中，用于抑制结周边的边缘击穿的所谓“保护环技术”未达到空穴注入形程度的完成度。其理由之一在于，难以形成在空穴注入形中通常使用的“离子注入类型的保护环构造”。因此，提出了代替离子注入类型的保护环的构造。报告了不制作意图的保护环而避免边缘电场向雪崩倍增层的影响的构造(例如，参照非专利文献1、2 )，并且在雪崩倍增层的下部设置了低浓度的埋入η电极的构造(例如，参照专利文献I)等。专利文献1:日本专利4234116号专利文献2:日本特开2010 - 147177号公报非专利文献1:E.Yagyu et al.、IEEE Photon.Tech.Lett.vol.18N0.1、pp.76 —78.2006.非专利文献2:F.Levine et al.、IEEE Photon.Tech.Lett.vol.18、pp.1898 —1900.2006.
技术实现思路
非专利文献2是关于InGaAs/InAlAs的APD构造的报告，在η型基板侧配置雪崩倍增层，在上面的P电极侧配置耗尽化的InGaAs光吸收层，在其上配置宽带隙层和P电极层。反映P电极层的形状的边缘电场在P电极层、宽带隙层、以及InGaAs光吸收层内产生，但电场上升未到达雪崩倍增层，所以能够抑制边缘击穿的发生。但是，该构造在施加了偏置的动作时InGaAs光吸收层耗尽化，所以残留一定的电位效果，为此，随着缩小台面的横向尺寸，台面的InGaAs侧面(表面)所引起的暗电流倾向于变高。在专利文献I中，在基板侧配置埋入η电极层来规定雪崩区域，能够使用P型的InGaAs光吸收层，所以受光灵敏度优良。最近，通过修正专利文献I的构造，提出了更稳定地抑制边缘电场的方法(例如,参照专利文献2)。图6是说明专利文献2公开的反转形AH)构造的图。专利文献2的反转形APD是在基板侧配置P型、以及低杂质浓度的InGaAs的光吸收层(33A、33B)，并且在雪崩倍增层36与η电极层缓冲层38Α之间设置“电子行进层37Β”，使APD的内部电场分布成为“低(光吸收层33Β) —高(雪崩倍增层36) —低(电子行进层37Β)”，在η型电极缓冲层38Α和电子行进层37Β中发生边缘电场的构造。能够使电子行进层37Β的带隙比InGaAs充分大(例如InP, InAlAs)，所以即使存在依赖于η型电极层38Β的形状的电场集中，也抑制电子行进层37Β部分的电场集中所致的击穿发生。同时，通过在η型电极层38Β与雪崩倍增层36之间插入电子行进层37Β来隔开距离，边缘电场不会波及雪崩倍增层36，而还能够抑制雪崩倍增层36的边缘击穿。一般，如果成为低杂质浓度的光吸收层33Β耗尽化的状况(发生电压下降)，则第I台面101的侧面露出，所以第I台面101表面所引起的暗电流易于增大。但是，虽然在专利文献2中，关于反转形Aro构造，公开了使电子行进层37Β的电场比雪崩倍增层36降低，使该部分的离子化率降低的内容，但未明确应将电子行进层37Β的电场如何设定为最佳的值、使用什么样的材料来构成电子行进层37Β和η型电极缓冲层38Α。因此，专利文献2记载的反转形APD构造存在难以降低台面表面所引起的暗电流、发生η型电极缓冲层38Α的隧道电流这样的课题。因此，本专利技术的目的在于提供一种降低台面表面、电极层的形状所引起的、包含隧道电流的暗电流的APD。为了达成上述目的，本专利技术的APD使η型电场控制层的总施主浓度和ρ型电场控制层的总受主浓度处于规定的关系。具体而言，本专利技术的APDl具备:半绝缘性基板；在所述半绝缘性基板面上，按照P型电极层、P型光吸收层、低杂质浓度的光吸收层、带隙倾斜层、P型电场控制层、雪崩倍增层、η型电场控制层、以及低杂质浓度的电子行进层的顺序层叠的第I层叠结构所构成的第I台面；以及从层叠方向观察时，外周处于所述第I台面的外周的内侧，在所述第I台面的所述电子行进层侧的表面上，按照η型电极缓冲层、以及η型电极层的顺序层叠的第2层叠结构所构成的第2台面，所述η型电场控制层的总施主浓度比所述ρ型电场控制层的总受主浓度低2X IO11 IXlO1Vcm2的范围。通过使η型电场控制层的总施主浓度和ρ型电场控制层的总受主浓度处于规定的关系，能够防止在使施加电压上升了时P型电场控制层的外周部耗尽化，降低暗电流。因此，本专利技术能够提供能够降低台面表面、电极层的形状所引起的暗电流的APD。在本专利技术的APD中，所述η型电极缓冲层的施主浓度是2 X IO16 I X IO1Vcm3的范围。在第2台面的外周部，η型电极缓冲层的耗尽层扩展，电场集中被缓和。因此，即使在η型电极缓冲层中应用了带隙比较小的材料，也能够抑制隧道电流、雪崩电流的发生。在本专利技术的Aro中，从层叠方向观察时，所述η型电极层的外周处于所述η型电极缓冲层的外周的内侧。η型电极层配置于η型电极缓冲层的内侧，所以在η型电极缓冲层的外周部发生的耗尽区域不会波及η型电极层。因此，电压的施加时的边缘电场的集中被缓和，能够抑制边缘击穿、边缘隧道电流的发生。本专利技术能够提供能够降低台面表面、电极层的形状所引起的暗电流的APD。附图说明图1是说明本专利技术的APD的图。(a)是上面图、(b)是剖面图。图2是说明本专利技术的APD的图。图3是说明本专利技术的APD的带图。图4是说明本专利技术的APD的带图。图5是说明本专利技术的APD的图。图6是说明以往的APD的图。(符号说明)1、31:半绝缘性基板;2、32:p型电极层;3A、33A:p型光吸收层;3B、33B:光吸收层；4、34:带隙倾斜层；5、35:p型电场控制层；6、36:雪崩倍增层；7A、37A:n型电场控制层;7B、37B:电子行进层;8A、38A:n型电极缓冲层;8B、28B、38B:n型电极层;9、39:n电极；10,40:p电极；12A、12B、22B:耗尽区域；13:空穴残留的部分；101 第I台面；102:第2台面;300、301、302 =APD0具体实施例方式以下，具体示出实施方式来详细说明本专利技术，但本申请的专利技术不限于以下的记载。另外，在本说明书以及附图中符号相同的构成要素表示相互相同的部分。(实施方式I)图1是说明APD301的元件的示意图。图1 (a)是上面图，图1 (b)是剖面图。另夕卜，在本说明书中，相对半绝缘性基板1，使η电极9侧成为上侧以及层叠方向而进行说明。APD301具备:半绝缘性基板I ;在半绝缘性基板I面上，按照P型电极层2、ρ型光吸收层3Α、低杂质浓度的光吸收层本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.09.02 JP 2010-1971551.一种雪崩光电二极管，其特征在于包括: 半绝缘性基板； 在所述半绝缘性基板面上，按照P型电极层、P型光吸收层、低杂质浓度的光吸收层、带隙倾斜层、P型电场控制层、雪崩倍增层、η型电场控制层、以及低杂质浓度的电子行进层的顺序层叠的第I层叠结构所构成的第I台面；以及 从层叠方向看，外周处于所述第I台面的外周的内侧，在所述第I台面的所述电子行进层侧的表...

【专利技术属性】
技术研发人员：石桥忠夫，安藤精后，名田允洋，村本好史，横山春喜，
申请(专利权)人：NTT电子股份有限公司，日本电信电话株式会社，
类型：
国别省市：