[发明专利]雪崩光电二极管

说明书

本申请是申请号为200480044292.3、申请日为2004年10月25日、发明名称为“雪崩光电二极管”的专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及使用了半导体的受光元件，特别涉及暗电流低、长期地可靠性高的雪崩光电二极管。

背景技术

在光通信等中使用的雪崩光电二极管是通过除了设置进行光电变换的光吸收层之外、还设置使进行了光电变换的载流子雪崩倍增的层而提高感光灵敏度的半导体受光元件，对雪崩光电二极管要求暗电流低且具有高的可靠性。

上述雪崩光电二极管大多由化合物半导体形成，根据其结构，可大致分成台式结构和平面结构。台式结构采取在衬底上形成台(台面)并在该台中采用包含PN结的结构，在台周边的表面上容易产生击穿。为了抑制该击穿，一般采用设置了倾斜状的结构，进而采取在台的外周区域设置成为高电阻部分的埋入层等的结构，进行了将暗电流抑制得较低的改进(例如专利文献1)。

平面结构是通过设置选择扩散区域而形成PN结的结构，但上述PN结的边缘部分中的边缘击穿成为问题。如果在边缘部分中流过电流，则即使增大电压、位于中央的受光部的PN结的反向电压也几乎不增加，故不能发挥作为雪崩光电二极管的功能。因此，采取了例如在上述边缘部分中利用杂质注入等设置高电阻的保护环等的对策(例如专利文献2)。

专利文献1：特开2002-324911号公报(图1)

专利文献2：特开平7-312442号公报(第4-6页，图2、6)

但是，在现有的雪崩光电二极管中存在以下那样的问题。

在倾斜型台式结构中，为了在台的外周区域中设置埋入层，有必要进行利用有机金属气相生长法(MO-CVD)法等、部分地且不管结晶面如何、均匀地使其进行结晶再生长这样的处理，故存在制造成本上升、成品率差这样的问题。此外，虽然采取了降低暗电流的对策，但存在抑制效果不充分的这样的问题。

在平面结构中(在专利文献2记载为模拟平面结构)，例如在补偿受光区周边部分的电场缓和层的p导电型以形成保护环的方法中，必须形成槽并进行Ti等的离子注入，有必要设置刻蚀中止层。再者，由于在其外周设置杂质扩散层，故处理变得复杂，制造成本上升，同时在成品率方面也存在问题。此外，由于在光吸收层中的保护环的电场强度变高，故也存在隧道暗电流变大等的问题。

发明内容

本发明是为了解决这些问题而进行的，其目的在于提供能用简易的工序制作且抑制了暗电流、确保了长期可靠性的雪崩光电二极管。

本发明的雪崩光电二极管具有衬底，该衬底具备第1电极和电连接到第1电极的由第1导电型构成的第1半导体层，在上述衬底上至少层叠了雪崩倍增层、光吸收层和能带隙比上述光吸收层的能带隙大的第2半导体层，在上述第2半导体层内形成了第2导电型导电区域，将上述第2导电型导电区域电连接到第2电极上。

按照本发明，能用简易的工序提供低暗电流且长期可靠性高的雪崩光电二极管。

附图说明

图1是表示本发明的实施方式1的雪崩光电二极管的概略结构的剖面图。

图2是表示了本发明的实施方式1的图1的A-A’剖面中的深度方向的电场强度分布的特性图。

图3是表示了本发明的实施方式1的图1的B-B’剖面和C-C’剖面中的面方向的电场强度分布的特性图。

图4是表示了本发明的实施方式1的深度方向上的载流子浓度的差别的特性图。

图5是表示了本发明的实施方式2的雪崩光电二极管的导带和价带的层接合部分中的能量分布的特性图。

图6是表示本发明的实施方式3的雪崩光电二极管的概略结构的剖面图。

图7是表示本发明的实施方式3的雪崩光电二极管的概略结构的剖面图。

图8是表示本发明的实施方式4的雪崩光电二极管的概略结构的剖面图。

图9是关于本发明的实施方式4的雪崩光电二极管、表示了电流和倍增率M与反偏置电压的关系的特性图。

图10是表示本发明的实施方式5的雪崩光电二极管的概略结构的剖面图。

图11是表示本发明的实施方式6的雪崩光电二极管的概略结构的剖面图。

图12是表示本发明的实施方式7的雪崩光电二极管的概略结构的剖面图。

图13是表示本发明的实施方式8的雪崩光电二极管的概略结构的剖面图。

图14是表示本发明的实施方式8的雪崩光电二极管的受光灵敏度分布的特性图。

图15是表示本发明的实施方式9的雪崩光电二极管的概略结构的剖面图。