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）；从层叠方向观察时，外周处于第1台面（101）的外周的内侧，在电子行进层（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）；和比p型电场控制层（5）处于第2台面（102）侧的层的、在第1台面（101）的外周的内侧包围第2台面（102）的外周的包围部分（14）中形成，防止在偏置施加时p型电场控制层（5）的包围部分耗尽化的耗尽化抑制区域（11）。

【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
作为10 - Gb/s光通信系统用的高灵敏度的接收设备，广泛使用雪崩倍增形光电二极管(雪崩光电二极管、APD)。虽然使InP成为雪崩倍增层(雪崩层)的空穴注入形是典型的APD构造，但近年来，在高速性和雪崩过剩噪声特性的点上，将InAlAs用于雪崩倍增层的电子注入形AH)得到了注目。其中，在电子注入形时，电子与空穴间的离子化率比更大，所以雪崩过剩噪声更低，相应地增益频带积(GB积)大，所以相比于空穴注入形APD，接收灵敏度更优良。为了确保APD的正常的动作，必需用于抑制结周边的边缘击穿的所谓“保护环技术”。在空穴注入形中，使用所谓“离子注入类型的保护环构造”，但一般难以将同样的形式的保护环应用于电子注入形APD。此处，提出了几个不制作意图的保护环而避免边缘击穿的构造。专利文献I是其中之一，是在基板侧配置埋入η电极层来规定雪崩区域的结构。对于该构造，由于能够使用P型的InGaAs光吸收层，所以受光灵敏度优良。另外，通过修正专利文献I的构造，还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10是专利文献2公开的反转形Aro构造。在该构造中，在基板侧配置InGaAs的P型光吸收层33Α、InGaAs的光吸收层33Β，在雪崩倍增层36与η型电极缓冲层38Α之间，设置了相比于雪崩倍增层36降低了电场的“电子行进层37Β”。是使APD的内部电场分布成为“低(光吸收层(33Α、33Β)) —高(雪崩倍增层36) —低(电子行进层37Β)”，而在η型电极缓冲层38Α和电子行进层(37Β)中发生了边缘电场的构造。由于能够使电子行进层37Β的带隙比InGaAs充分大(例如InP、InAlAs)，所以即使存在依赖于η型电极缓冲层38Α以及η型电极层38Β的形状的电场集中，也不会达到该部分的电场集中所致的击穿。同时，通过在η型电极缓冲层38Α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，而能够抑制边缘击穿。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
技术实现思路
但是，对于专利文献2的反转形AI3D构造，包括光吸收层(33Α、33Β)的第I台面101侧面的P型光吸收层33Α以及低浓度的光吸收层33Β的表面露出，所以无法将台面表面所引起的暗电流始终抑制为低的等级。其与由于化合物半导体的表面所引起的间隙中能级，在P型半导体的表面中形成电子沟道关联。即，即使在热平衡状态下，仍成为在表面感应一定的电子的状态，在施加了电压的动作状态下，该表面沟道电子沿着雪崩倍增层36的表面流入η型电极缓冲层38Α侧成为暗电流的发生原因。为了抑制该暗电流的发生，考虑使η型电场控制层37Α部分的电场变化比P型电场控制层35的电场变化充分小这样的手法。图11以及图12分别是图10的设备的偏置时的Υ3 - Υ3’剖面、Υ4 - Υ4’剖面的示意的带图。如果η型电场控制层37Α首先耗尽化，而成为在P型电场控制层35的ρ型光吸收层33Α侧残留中性层的状态，则如图12所示，成为在第I台面101的侧面附近(Υ4 - Υ4’ )的ρ型光吸收层33Α中不发生电压的状态在原理上是可能的。但是，这样的构造存在由于电子行进层37Β的电场下降大且动作电压高而发生电子行进层37Β的边缘击穿这样的危险性。即，专利文献2记载的反转形APD构造存在如果使暗电流降低，则动作电压易于上升、或者易于发生边缘击穿、边缘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能够降低台面表面所引起的、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Aro具备防止在偏置施加时所述P型电场控制层的所述包围部分耗尽化的耗尽化抑制区域。具体而言，本专利技术的APD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；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；以及比所述第I台面的所述P型电场控制层处于所述第2台面侧的层的、在从层叠方向观察时在所述第I台面的外周的内侧包围所述第2台面的外周的包围部分中形成，防止在偏置施加时所述P型电场控制层的所述包围部分耗尽化的耗尽化抑制区域。由于耗尽化抑制区域的存在，ρ型电场控制层的耗尽化被保持为不完全的状态。因此，光吸收层的电位不会下降，能够将光吸收层的表面所引起的暗电流抑制得较低。因此，本专利技术能够提供能够抑制台面表面所引起的暗电流的APD。本专利技术的APD的所述耗尽化抑制区域是使处于所述η型电场控制层的所述包围部分的施主惰性化而形成的。通过使包围范围的η型电场控制层的施主惰性化，能够形成耗尽化抑制区域。本专利技术的APD的所述耗尽化抑制区域是从所述第I台面去除了所述电子行进层以及所述η型电场控制层的所述包围部分的切口部。通过去除包围范围的η型电场控制层，能够形成耗尽化抑制区域。本专利技术的APD的所述第I台面比所述包围部分的内周在外侧具有从所述电子行进层到达至所述P型光吸收层的P型杂质区域。P型杂质区域能够使第I台面侧面全部成为相同电位。因此，能够进一步降低发生暗电流。本专利技术能够提供能够降低台面表面所引起的暗电流的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是说明本专利技术的APD的带图。图7是说明本专利技术的APD的图。图8是说明本专利技术的APD的图。图9是说明本专利技术的APD的图。图1O是说明以往的APD的图。图11是说明以往的APD的带图。图12是说明以往的APD的带图。 (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;11、11，:耗尽化抑制区域;12A、22B:耗尽区域；12B:活性区域；13:空穴残留的部分；14:包围部分；15:p型杂质区域；101 第I台面；102 第2台面；300、301、302、303,304,305 =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3Β、带隙本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.09.02 JP 2010-1971561.一种雪崩光电二极管，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； 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；以及 比所述第I台面的所述P型电场控制层处于所述第2台面侧...

【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：