雪崩光电二极管制造技术

本发明专利技术的目的是提供具有不必高精度地控制埋入ｎ电极构造的ｎ型区域的掺杂剖面就能够抑制边缘击穿的构造的埋入ｎ电极构造的电子注入型ＡＰＤ。本发明专利技术的ＡＰＤ在ｎ电极连接层（３２）和雪崩倍增层（３４）之间插入有离子化率低的缓冲层（３３）。具体地说，是依次层叠了ｎ电极层（３１）、ｎ电极连接层（３２）、缓冲层（３３）、雪崩倍增层（３４）、电场控制层（３５）、带隙倾斜层（３６）、低浓度光吸收层（３７ａ）、ｐ型光吸收层（３７ｂ）及ｐ电极层（３８），至少由低浓度光吸收层（３７ａ）和ｐ型光吸收层（３７ｂ）组成的光吸收部（３７）形成台面形状的电子注入型ＡＰＤ。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及适于超高速动作的电子注入型的雪崩光电二极管(雪崩倍增型二极管，以下简称APD)的元件构造。
技术介绍
APD作为高灵敏度的光接收装置，被广泛导入使用长波段(1. 5微米段)的10( / s系统等。在长波段动作的典型的APD是以InP作为雪崩倍增层的空穴注入型。空穴注入型的APD在大多数场合，采用通过对于^P的Si热扩散而规定雪崩倍增区域的制作工艺。 但是，Si热扩散难以精密控制，元件制作成品率通常差，成为大的技术问题。另一方面，在高速化和过剩噪声特性方面，已知在原理上电子注入型的APD是有利的。电子注入型的APD通常采用以InAlAs作为雪崩倍增层的构造。电子注入型的APD 的增益带宽积(GB积)比空穴注入型大，接收灵敏度也优异。电子注入型的APD的问题是，为了抑制接合周边的边缘击穿的所谓「保护环技术」 不能达到空穴注入型的APD程度的完成度。这是因为，难以在电子注入型的APD形成空穴注入型的APD通常采用的「离子注入型的保护环构造」、即调节Be等的受体离子的深度分布而降低倍增系数(增大击穿电压)的构造。因而，有人提出了取代「离子注入型的保护环构造」的各种各样的构造。例如，有不形成有意的保护环而在吸收层台面的侧面再生长MP的构造、在平面状的光吸收层的面内的一部分形成P电极层而在光吸收层侧配置电场集中的构造、埋入η电极构造等。图6是传统的埋入η电极构造的电子注入型APD的例，是在基板侧配置的η电极的一部分设置凸部的所谓埋入η电极构造的截面(参照专利文献1及2、4)。图6的APD中， 依次层叠η电极层31、η电极连接层32、雪崩倍增层34、电场控制层35、带隙倾斜层36、低浓度光吸收层37a、ρ型光吸收层37b、ρ电极层38、ρ电极39，低浓度光吸收层37a和ρ型光吸收层37b组成的光吸收部形成台面形状。而且在η电极层31配置η电极40。η电极连接层32是由η型区域3 及包围η型区域32a的低掺杂浓度的区域组成的。η型区域 3 是埋入型的η型区域。虚线所示的部分是局部电场集中的电场集中部21。将低浓度光吸收层37a和ρ型光吸收层37b组合而成的光吸收部能够通过优化两层的厚度比率而在相同光接收灵敏度中使波段最大(参照专利文献幻。即，可设计在相同波段中使光吸收率最大、光接收灵敏度最大的元件。该构造在电子注入型的APD中发挥效果，而在空穴注入型的APD中几乎无效。η型区域3 配置在台面形的光吸收部的内侧，因此，能够降低光吸收部的周边部的电场，台面的侧面表面的电场也降低。因而，图6的APD具有可将雪崩区域封入内部，还能够同时抑制台面的侧面和表面的经时劣化的优点。另一方面，埋入η电极构造的电子注入型APD在动作状态中，η型区域3 为凸状， 由此导致在η型区域32a的外周部的角部容易发生电场集中(边缘电场)。边缘电场的电力线二维地扩展，因此，雪崩倍增层34的上部侧从η型区域3 离开，从而具有电场降低的倾向。但是，边缘电场在η型区域32a的外周部的角部附近集中(电场集中部21)，电场集中部21的电场波及雪崩倍增层34的情况下，离子化率的电场依赖性严重，因此，雪崩倍增层34容易发生因比元件中心部的活性区域低的电压而产生击穿的现象，所谓边缘击穿。若产生边缘击穿，则活性区域的雪崩倍增率无法取为足够大，击穿电压与动作电压的差变小， 因此雪崩过剩噪声变大。另外，低浓度光吸收层37a越厚，电场集中部21形成的边缘击穿的影响越大。已知通过控制η型区域3 的掺杂剖面，原理上能够抑制电场集中部21对雪崩倍增层34的侵入，能够抑制边缘击穿(参照专利文献2)。(现有技术文献)(专利文献)(专利文献1)日本特开2005-086109号公报(专利文献2)日本特开2007-005697号公报(专利文献3)日本特开2005-223022号公报(专利文献4)日本特开平8-181349号公报
技术实现思路
(专利技术要解决的问题)但是，现实的APD制作中，由于存在各种各样的工艺变动，所以存在难以高精度地控制埋入η电极构造的η型区域的掺杂剖面，难以制造抑制了边缘击穿的发生的APD的问题。因而，本专利技术以埋入η电极构造为基础来解决上述的问题，目的是提供不必高精度地控制该η型区域的掺杂剖面就能够抑制边缘击穿的电子注入型APD。(解决问题所采用的方案)为了达成上述目的，本专利技术的APD在η电极连接层和雪崩倍增层之间插入有离子化率低的缓冲层。具体地说，本专利技术的APD是这样的半导体构造，形成有包含η电极层、η电极连接层、雪崩倍增层、电场控制层、带隙倾斜层、低浓度光吸收层、P型光吸收层及P电极层的层叠构造，上述η电极连接层从层叠方向看，具有配置在上述雪崩倍增层的外周的内侧的η型区域。上述层叠构造在上述η电极连接层和上述雪崩倍增层之间插入有离子化率比上述雪崩倍增层低的缓冲层，上述P型光吸收层在上述P电极层和上述η电极层之间反向偏置时， 在上述P电极层侧产生保持中性常态的区域。另外，P型光吸收层中，在P电极层侧的大致整面上产生保持中性常态的区域，但也在P电极层侧的特定的一部分不产生保持中性常态的区域。由于插入有缓冲层，即使发生边缘电场，由于电场集中部离开雪崩倍增层，因此也能够避免边缘击穿。从而，本专利技术以埋入η电极构造为基础，提供不必高精度地控制该η型区域的掺杂剖面也能够抑制边缘击穿的电子注入型APD。本专利技术的APD能够在基板上形成。以基板侧为η电极层的场合，APD在基板上将上述η电极层作为上述基板侧，形成上述层叠构造，上述低浓度光吸收层和上述ρ型光吸收层组成的光吸收部形成台面形状，上述η电极连接层的上述η型区域从层叠方向看，配置在上述光吸收部的台面形状的外周的内侧。另外，也可以将基板侧作为ρ电极层。具体地说，本专利技术的APD是包含η电极层、 η电极连接层、雪崩倍增层、电场控制层、带隙倾斜层、低浓度光吸收层、ρ型光吸收层及ρ电极层的层叠构造，上述层叠构造在上述η电极连接层和上述雪崩倍增层之间插入有离子化率比上述雪崩倍增层低的缓冲层，上述P型光吸收层在上述P电极层和上述η电极层之间反向偏置时，除了上述P电极层侧的一部分以外，产生保持中性常态的区域。本APD在基板上将上述P电极层作为上述基板侧，形成上述层叠构造，上述η电极连接层及上述η电极层形成台面形状，上述台面形状从层叠方向看，配置在上述缓冲层的外周的内侧。本专利技术的APD的上述缓冲层优选是至少在上述雪崩倍增层侧掺杂了杂质的掺杂部。若在上述雪崩倍增层侧以高浓度设置薄施主掺杂层，则可形成阶梯状的电场变化，为了抑制电场集中形成的电场上升，可以通过调节施主掺杂量来抑制离子化。本专利技术的APD的上述缓冲层和上述雪崩倍增层可以是不同组成的半导体，上述缓冲层的带隙可比上述雪崩倍增层的带隙宽。缓冲层的带隙大，因此即使在缓冲层和雪崩倍增层中电场强度为相同程度，也可以使缓冲层的离子化率相对地低。也可以组合以上述的高浓度设置薄施主掺杂的方法。(专利技术效果)本专利技术以埋入η电极构造为基础，提供不必高精度地控制该η型区域的掺杂剖面也能够抑制边缘击穿的电子注入型APD。附图说明图1是说明本专利技术的APD的元件截面的示意图。图2是本专利技术的APD的中心部中的电场强度分布的说明图。图3是说明本专利技术的APD的元件截面的示意图。图4是本专利技术的APD的动作状本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种雪崩光电二极管，形成有依次包含ｎ电极层、ｎ电极连接层、雪崩倍增层、电场控制层、带隙倾斜层、低浓度光吸收层、ｐ型光吸收层及ｐ电极层的层叠构造，其特征在于，上述ｎ电极连接层具有从层叠方向看配置在上述雪崩倍增层的外周的内侧的ｎ型区域，上述层叠构造在上述ｎ电极连接层和上述雪崩倍增层之间插入有离子化率比上述雪崩倍增层低的缓冲层，上述ｐ型光吸收层在上述ｐ电极层和上述ｎ电极层之间反向偏置时，在上述ｐ电极层侧产生保持中性常态的区域。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：石桥忠夫，
申请(专利权)人：NTT电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：JP