專利名稱：半導(dǎo)體受光元件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及主要使用在光纖通信系統(tǒng)中的半導(dǎo)體受光元件，特別涉及具有基于離子化的載流子倍增作用的光電二極管(以下，稱為PD)。
背景技術(shù)：
圖1是示意地示出使用在光通信中的以往的InP/InGaAs系列雪崩光電二極管(以下稱為APD)的剖面圖(參照專利文獻1)。參照圖1，在n+型的InP基板10上形成n+型InP導(dǎo)電層12、無摻雜的InGaAs光吸收層14、InGaAsP緩沖層22、n+型的InP電場降低層32、以及無摻雜的InP窗層40。在InP窗層40的表面的受光區(qū)域58上，設(shè)置有反射防止膜52。在受光區(qū)域58的周圍，設(shè)置有p型觸點電極50。在觸點電極50的周圍，形成有保護膜54。在受光區(qū)域58的InP窗層40內(nèi)，設(shè)置有p+型導(dǎo)電區(qū)域42，在p+型導(dǎo)電區(qū)域42的周邊部形成有比p+型導(dǎo)電區(qū)域42深的p-型保護環(huán)區(qū)域44。在基板10的背面設(shè)置有n型觸點電極60。
在p+型導(dǎo)電區(qū)域42和電場降低層32之間的窗層40內(nèi)形成有無摻雜層24。窗層40與光吸收層14相比能帶隙大，所以入射到受光區(qū)域58上的光通過窗層40而被光吸收層14吸收。由光吸收層14產(chǎn)生的電子空穴對中的空穴通過pn結(jié)的反向偏置，注入到光吸收層14和p+型導(dǎo)電區(qū)域42之間的層即載流子倍增層20。載流子倍增層20是對由光吸收層14注入的空穴(載流子)進行倍增的層。載流子倍增層20中的緩沖層22是對光吸收層14和窗層40之間的能帶隙的差進行緩沖的層、且是能帶隙連續(xù)變化的層。電場降低層32是摻雜為n+型的使載流子倍增層20以及光吸收層14內(nèi)的電場降低的層。由此，空穴在電場降低層32中被加速，在電場降低層32的上部以及無摻雜層24內(nèi)產(chǎn)生倍增，電子/空穴對倍增。倍增的空穴到達p+型導(dǎo)電區(qū)域42。將從倍增區(qū)域取出的載流子相對于注入到倍增區(qū)域中的載流子數(shù)的比例稱為雪崩倍增率M。
通常，APD的主流為通過選擇擴散而形成p+型導(dǎo)電區(qū)域42的平面結(jié)構(gòu)。但是，當為平面結(jié)構(gòu)的情況下，會產(chǎn)生p+型導(dǎo)電區(qū)域42周邊部比p+型導(dǎo)電區(qū)域42中央先出現(xiàn)擊穿的邊緣擊穿。p+型導(dǎo)電區(qū)域42周邊部的曲率半徑越小、并且雜質(zhì)濃度梯度越大，越容易產(chǎn)生邊緣擊穿。當產(chǎn)生邊緣擊穿時，即使使反方向電壓增加，也僅限于流過電流，由于處于p+型導(dǎo)電區(qū)域42中央部的受光區(qū)域58的pn結(jié)的反方向電壓幾乎不增加，所以變得無法發(fā)揮APD的功能。因此，為了使p+型導(dǎo)電區(qū)域42周邊部的擊穿電壓高于p+型導(dǎo)電區(qū)域42中央的平坦部(受光區(qū)域58)的擊穿電壓，在p+型導(dǎo)電區(qū)域42周邊部設(shè)置保護環(huán)44。
圖1所示的光通信用APD所應(yīng)用的雪崩倍增率(以下，稱為M)一般為到15左右。當M變高時，倍增率·帶寬積(MB積)不僅限制了頻率響應(yīng)，還增加了過量噪聲。因此，存在S/N比為最大(最小接收靈敏度)的最佳的倍增率。
關(guān)于動作電壓，為了取得高M，一般至少需要50V以上的高電壓動作。并且，在高M中，由于光入射能量變化而使倍增率(輸出電流)變動較大，所以為了實用，控制電壓來進行動作，以使倍增率(輸出電流)始終保持恒定。因此，在APD動作中，需要高電壓電源以及偏置電壓控制裝置(驅(qū)動器)。
另一方面，當無載流子倍增的PIN-PD(PIN-光電二極管)的情況下，為20V以下的低電壓動作，因光入射能量變化引起的受光靈敏度(輸出電流)變動非常小，所以不進行電壓控制即可以恒定電壓(簡單的驅(qū)動電路)進行動作。因此，如所述那樣，無需APD動作中所需要的高電壓電源以及偏置電壓控制裝置(驅(qū)動器)。
日本特開平5-21830號公報在圖1所示的結(jié)構(gòu)中，為了避免邊緣擊穿，在p+型導(dǎo)電區(qū)域42周邊部設(shè)置保護環(huán)44。保護環(huán)44通常在擴散或離子注入之后以充分高溫進行熱處理，使pn結(jié)的雜質(zhì)濃度梯度變小。不僅直接影響該元件的可靠性，還使形成工藝變得困難、并且需要眾多制造工序，所以與無需保護環(huán)44的PIN-PD相比，制造成本大幅提高。因此，在光通信系統(tǒng)中，對于中繼線系統(tǒng)使用昂貴的APD，對于要求廉價的用戶系統(tǒng)使用PIN-PD。
隨著寬帶通信環(huán)境的普及，對于用戶系統(tǒng)的受光元件，要求理論上無法在PIN-PD中得到的高靈敏度化。對于要求廉價的用戶系統(tǒng)的受光元件，很難經(jīng)濟地應(yīng)用APD。進而，假設(shè)在用戶系統(tǒng)中應(yīng)用了PIN-PD，所以成為廉價的低電壓/恒定電壓(簡單的驅(qū)動電路)動作環(huán)境。雖然無需像中繼線系統(tǒng)那樣要求高M，但無法驅(qū)動需要高動作電壓的APD，必須至少變更到昂貴的高電壓的電源環(huán)境。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種能夠以沒有形成保護環(huán)的簡單的元件結(jié)構(gòu)在沒有發(fā)生邊緣擊穿之前得到所需要的最低限度的M的、或者在與PIN-PD相同電平的低電壓/恒定電壓環(huán)境中動作的廉價的半導(dǎo)體受光元件。
本發(fā)明的半導(dǎo)體受光元件的特征在于，該半導(dǎo)體受光元件具備第1導(dǎo)電層，其具有第1導(dǎo)電類型；光吸收層，其設(shè)置在該第1導(dǎo)電層上；載流子倍增層，其設(shè)置在該光吸收層上；窗層，其設(shè)置在該載流子倍增層上且具有無摻雜或所述第1導(dǎo)電類型；以及第2導(dǎo)電區(qū)域，其在所述窗層內(nèi)通過雜質(zhì)擴散而形成，與所述光吸收層相比能帶隙大，并且導(dǎo)電類型與所述第1導(dǎo)電類型不同，當將從所述光吸收層的下表面到所述載流子倍增層的上表面的膜厚設(shè)為W，將所述第2導(dǎo)電區(qū)域的膜厚設(shè)為X，將雪崩倍增率設(shè)為M時，X/W≥(M-1)2/(2M)。根據(jù)本發(fā)明，能夠以簡單的元件結(jié)構(gòu)在邊緣擊穿發(fā)生之前得到所需要的最低限度的M。
在上述結(jié)構(gòu)中，可以采用如下的結(jié)構(gòu)當將所述第2導(dǎo)電區(qū)域的周邊部的曲率半徑設(shè)為r時，所述第2導(dǎo)電區(qū)域的膜厚X與所述曲率半徑r相等。
在上述結(jié)構(gòu)中，可以采用如下的結(jié)構(gòu)所述雪崩倍增率為6以下。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，相對于無需高倍增率的要求，能夠提供廉價的半導(dǎo)體受光元件。
在上述結(jié)構(gòu)中，可以采用如下的結(jié)構(gòu)所述雪崩倍增率為3以上。
根據(jù)該結(jié)構(gòu)，能夠得到半導(dǎo)體受光元件的動作特性。
在上述結(jié)構(gòu)中，可以采用如下的結(jié)構(gòu)所述第2導(dǎo)電區(qū)域在受光區(qū)域的周邊部中，隨著向周邊移動其厚度變薄。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，因為沒有形成保護環(huán)，所以能夠削減制造成本。
在上述結(jié)構(gòu)中，可以采用如下的結(jié)構(gòu)所述載流子倍增層具有與所述第2導(dǎo)電區(qū)域相接且與所述光吸收層相比摻雜濃度高的所述第1導(dǎo)電類型的摻雜層。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，能夠形成急劇的pn結(jié)。
在上述結(jié)構(gòu)中，可以采用如下的結(jié)構(gòu)所述第1導(dǎo)電類型的摻雜層的厚度為0.1μm以上0.3μm以下、且載流子濃度為5×1015cm-3以上5×1016cm-3以下。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，能夠在長波長帶(1.27至1.62μm)光纖通信系統(tǒng)中，得到所需的倍增以及響應(yīng)特性。
在上述結(jié)構(gòu)中，可以采用如下的結(jié)構(gòu)所述載流子倍增層具有與所述光吸收層相接且與所述第2導(dǎo)電區(qū)域相比能帶隙小、與所述光吸收層相比摻雜濃度高的所述第1導(dǎo)電類型的電場降低層。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，能夠延長使載流子倍增的區(qū)域，所以能夠使為了取得相同倍增率而要求的電壓降低。
在上述結(jié)構(gòu)中，可以采用如下的結(jié)構(gòu)使從所述第1導(dǎo)電層的上表面到所述第2導(dǎo)電區(qū)域的下表面的區(qū)域成為耗盡區(qū)域。
在上述結(jié)構(gòu)中，可以采用如下的結(jié)構(gòu)所述窗層的層厚為0.8μm以上6.4μm以下、且載流子濃度為無摻雜或3×1015cm-3以下。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，能夠維持充分的擴散工藝控制性。
本發(fā)明的半導(dǎo)體受光元件的特征在于，該半導(dǎo)體受光元件具備第1導(dǎo)電層，其具有第1導(dǎo)電類型；光吸收層，其設(shè)置在該第1導(dǎo)電層上；載流子倍增層，其設(shè)置在該光吸收層上；窗層，其設(shè)置在該載流子倍增層上且具有無摻雜或所述第1導(dǎo)電類型；以及第2導(dǎo)電區(qū)域，其在所述窗層內(nèi)通過雜質(zhì)擴散而形成，與所述光吸收層相比能帶隙大，并且導(dǎo)電類型與所述第1導(dǎo)電類型不同，所述載流子倍增層具有與所述光吸收層相接且與所述第2導(dǎo)電區(qū)域相比能帶隙小、與所述光吸收層相比摻雜濃度高的所述第1導(dǎo)電類型的電場降低層。根據(jù)本發(fā)明，由于延長了使載流子倍增的區(qū)域，所以能夠使為了得到相同倍增率而要求的電壓降低。
在上述結(jié)構(gòu)中，可以采用如下的結(jié)構(gòu)所述載流子倍增層具有與所述第2導(dǎo)電區(qū)域相接且與所述光吸收層相比摻雜濃度高的所述第1導(dǎo)電類型的摻雜層。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，能夠形成急劇的pn結(jié)。
在上述結(jié)構(gòu)中，可以采用如下的結(jié)構(gòu)所述電場降低層具有用于緩沖所述光吸收層的能帶隙和所述第2導(dǎo)電區(qū)域的能帶隙的緩沖層。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，能夠使為了得到相同倍增率而要求的電壓降低。
在上述結(jié)構(gòu)中，可以采用如下的結(jié)構(gòu)所述載流子倍增層具有上部電場降低層，該上部電場降低層隔著與所述電場降低層相比摻雜濃度低的層而設(shè)置在所述電場降低層上，并且與光吸收層相比摻雜濃度高。
在上述結(jié)構(gòu)中，可以采用如下的結(jié)構(gòu)所述電場降低層的厚度為0.1μm以上0.3μm以下、且載流子濃度為5×1015cm-3以上5×1016cm-3以下。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，能夠在與PIN-PD相同電平的低電壓環(huán)境中動作。
在上述結(jié)構(gòu)中，可以采用如下的結(jié)構(gòu)在20V以下的電壓下動作。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，能夠提供在與PIN-PD相同電平的低電壓下動作的廉價的半導(dǎo)體受光元件。
在上述結(jié)構(gòu)中，可以采用如下的結(jié)構(gòu)雪崩倍增率為6以下。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，相對于無需高倍增率的要求，能夠提供廉價的半導(dǎo)體受光元件。
在上述結(jié)構(gòu)中，可以設(shè)為以恒定電壓動作的半導(dǎo)體受光元件。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，能夠提供在與PIN-PD相同電平的恒定電壓驅(qū)動環(huán)境中動作的廉價的半導(dǎo)體受光元件。
根據(jù)本發(fā)明，可提供一種能夠以沒有形成保護環(huán)的簡單的元件結(jié)構(gòu)在沒有發(fā)生邊緣擊穿之前得到所需要的最低限度的M的、或在與PIN-PD相同電平的低電壓/恒定電壓環(huán)境中動作的廉價的半導(dǎo)體受光元件。


圖1是以往的平面型的剖面圖。
圖2是實施例1的半導(dǎo)體受光元件的剖面圖。
圖3是實施例1的半導(dǎo)體受光元件的pn結(jié)的示意圖。
圖4是實施例2的半導(dǎo)體受光元件的剖面圖。
圖5是示出實施例2的半導(dǎo)體受光元件的摻雜濃度相對于深度的圖。
圖6是實施例3的半導(dǎo)體受光元件的剖面圖。
圖7(a)和圖7(b)是示出實施例1的半導(dǎo)體受光元件的能帶隙和電場強度相對于深度的圖。
圖8(a)和圖8(b)是示出實施例3的半導(dǎo)體受光元件的能帶隙和電場強度相對于深度的圖。
圖9是實施例4的半導(dǎo)體受光元件的剖面圖。
圖10是實施例5的半導(dǎo)體受光元件的剖面圖。
圖11是實施例6的半導(dǎo)體受光元件的剖面圖。
圖12是實施例7的半導(dǎo)體受光元件的剖面圖。
具體實施例方式
以下，參照

本發(fā)明的實施例。
(實施例1)圖2示出實施例1的剖面圖。實施例1與圖1的以往的APD比較，沒有形成p-型保護環(huán)區(qū)域。與圖1同樣地，n+型導(dǎo)電層12和窗層40具有相同的能帶隙，與n+型導(dǎo)電層12和窗層40相比，光吸收層14具有小的能帶隙。其他的結(jié)構(gòu)與圖1相同，對于相同部件賦予相同標號而省略其說明。
在p+型導(dǎo)電區(qū)域42的端部(圓弧部分)產(chǎn)生邊緣擊穿之前，在受光區(qū)域58的載流子倍增層20中，關(guān)于用于取得半導(dǎo)體受光元件所要求的任意雪崩倍增率的條件，進行以下計算。
圖3是用于計算的模型的示意圖。在無摻雜或n-型的半導(dǎo)體層48(窗層)內(nèi)將擴散掩模56作為掩模來形成p+型導(dǎo)電區(qū)域42。在半導(dǎo)體層48和p+型導(dǎo)電區(qū)域42之間形成耗盡層寬W的pn結(jié)。由于使用p型摻雜劑的擴散，將擴散掩模56作為掩模而形成了p+型導(dǎo)電區(qū)域42，所以在端部43中，p+型導(dǎo)電區(qū)域42成為具有曲率半徑r的圓弧狀。曲率半徑r大致與p+型導(dǎo)電區(qū)域42的厚度X相等。當應(yīng)用于圖2時，從光吸收層14的下表面到所述載流子倍增層20的上表面的膜厚為pn結(jié)的耗盡層寬W，p+型導(dǎo)電區(qū)域42的厚度為X，p+型導(dǎo)電區(qū)域42的端部43的圓弧的半徑為r。
在受光區(qū)域58中，將雪崩擊穿產(chǎn)生的電壓設(shè)為VB，將n+型導(dǎo)電層12和p+型導(dǎo)電區(qū)域42之間的pn結(jié)的內(nèi)建電位(built in potential)設(shè)為VD，將p型觸點電極50和n型觸點電極60之間的施加電壓成為Vj時的反方向電壓設(shè)為Vb＝VD+Vj。此時，由式1表示半導(dǎo)體受光元件的倍增率M。
(式1) n為根據(jù)結(jié)構(gòu)而變化的值，但作為一般的值設(shè)為n＝1。由式2表示VB。
(式2) 另一方面，在p+型導(dǎo)電區(qū)域42的端部43中，使用平坦部的pn結(jié)的耗盡層寬W和p+型導(dǎo)電區(qū)域42的端部43的圓弧的半徑r，如式3那樣表示邊緣擊穿產(chǎn)生的電壓Ve。
(式3) 此處，在邊緣擊穿產(chǎn)生之前，在受光區(qū)域58中雪崩擊穿產(chǎn)生的條件為式4。
(式4)VeVb≥1]]>根據(jù)式2和式3，式4成為式5。
(式5) ·[[[2+rW]·[rW]]12-[rW]]≥1]]>根據(jù)式5，在邊緣擊穿產(chǎn)生之前，用于取得任意的雪崩倍增率M的圓弧的半徑r和pn結(jié)的耗盡層寬W成為式6。
(式6)[rW]≥(M-1)22M]]>在窗層40內(nèi)，由雜質(zhì)擴散形成的p+型導(dǎo)電區(qū)域42的膜厚X與曲率半徑r大致相等。曲率半徑r與p+型導(dǎo)電區(qū)域42的膜厚X大致相等，從而能夠根據(jù)膜厚X的控制確定曲率半徑r。實際上，由于膜厚X的大小的偏差，曲率半徑r有可能稍微產(chǎn)生偏差。當曲率半徑r至少大于等于膜厚X的情況下，由于r/W變大，所以處于式6的條件內(nèi)。從而，可以將式6表示為式7。
(式7)[XW]≥(M-1)22M]]>上述，式6、式7為在邊緣擊穿產(chǎn)生之前取得半導(dǎo)體受光元件所要求的任意的M(大于等于1)的p+型導(dǎo)電區(qū)域42的端部43的圓弧的曲率半徑r、或p+型導(dǎo)電區(qū)域42的厚度X與pn結(jié)的耗盡層寬W的比的條件。在滿足式6、式7的關(guān)系的半導(dǎo)體受光元件中，至少到半導(dǎo)體受光元件所要求的倍增率為止，不會發(fā)生邊緣擊穿。
實施例1的半導(dǎo)體受光元件具有n+型導(dǎo)電層12(第1導(dǎo)電層)、設(shè)置在n+型導(dǎo)電層12上的光吸收層14、設(shè)置在光吸收層14上的載流子倍增層20、以及載流子倍增層20上的與光吸收層14相比能帶隙大的p+型導(dǎo)電區(qū)域42(與第1導(dǎo)電類型不同的導(dǎo)電類型的第2導(dǎo)電區(qū)域)。由此，p+型導(dǎo)電區(qū)域42與光吸收層14相比能帶隙大，所以入射到受光區(qū)域58的光可到達光吸收層14。當在p+型導(dǎo)電區(qū)域42和n+型導(dǎo)電層12的pn結(jié)之間施加反向偏置的狀態(tài)下，到達光吸收層14的光被吸收并生成電子空穴對。該空穴(載流子)在通過載流子倍增層20內(nèi)朝向p+型導(dǎo)電區(qū)域42加速，引起雪崩倍增，倍增的空穴(載流子)到達p+型導(dǎo)電區(qū)域42。
在這樣的結(jié)構(gòu)中，形成滿足式7的p+型導(dǎo)電區(qū)域42，從而在邊緣擊穿產(chǎn)生之前，能夠在受光區(qū)域58的載流子倍增層20內(nèi)取得期望的倍增率。因此，能夠?qū)崿F(xiàn)如下的結(jié)構(gòu)無需以往的圖1的APD那樣的p-型保護環(huán)44，在受光區(qū)域58的周邊部，隨著向受光區(qū)域58的周邊移動，p+型導(dǎo)電區(qū)域42的厚度變薄。從而，可以不進行用于形成p-型保護環(huán)44的復(fù)雜的制造工藝。由此，能夠削減制造成本。另外，如圖2所示，在實施例1中，耗盡層寬W成為光吸收層14和載流子倍增層20的合計膜厚，但當在n+型導(dǎo)電層12和光吸收層14之間設(shè)置了無摻雜層(例如InP層)的情況下，直到n+型導(dǎo)電層12的上表面的厚度為耗盡層寬W。
當使雪崩倍增率M變大的情況下，為了滿足式7，需要使p+型導(dǎo)電區(qū)域42的曲率半徑r、即p+型導(dǎo)電區(qū)域42的膜厚X變厚。但是，p+型導(dǎo)電區(qū)域42通過擴散而形成，所以很難使膜厚X變厚。制造上，優(yōu)選r/W為2以下。通過將M設(shè)為6以下，r/W比為2以下，能夠維持充分的擴散工藝控制性。當想要取得高M的情況下，為了取得較大的r/W比，需要使r變大、使W變小。但是，W對所要求的量子效率(當無雪崩倍增時M＝1)/響應(yīng)特性造成影響，所以特別優(yōu)選維持W、使r變大。但是，擴散工藝控制上，r的尺寸存在界限。從而，通過式7，雪崩倍增率M優(yōu)選為6以下。
并且，由于當倍增率M不為3以上時，無法取得半導(dǎo)體受光元件的動作特性，所以倍增率M優(yōu)選為3以上。要想維持載流子倍增層寬而使r變大，至少需要使窗層40變厚。通過將窗層40的層厚設(shè)為0.8μm以上6.4μm以下，能夠維持充分的擴散工藝控制性。進而，通過使窗層40的載流子濃度成為無摻雜或3×1015cm-3以下的低載流子濃度，曲率半徑r與p+型導(dǎo)電區(qū)域42的層厚X大致相等。如上所述，根據(jù)實施例1，能夠以簡單的元件結(jié)構(gòu)，在邊緣擊穿發(fā)生之前，取得半導(dǎo)體受光元件要求的最低限度的M。從而，實施例1可作為面向無需如中繼線系統(tǒng)那樣的高倍增率M但要求廉價的用戶的受光元件來發(fā)揮功效。通過使實施例1所示的半導(dǎo)體受光元件以M為6以下的雪崩倍增率動作，能夠作為面向無需如中繼線系統(tǒng)那樣的高倍增率M、但要求廉價的用戶系統(tǒng)的受光元件來使用。
(實施例2)圖4是實施例2的半導(dǎo)體受光元件的剖面圖。與實施例1的圖2相對，在電場降低層32上設(shè)置有n+型的InP摻雜層36。在摻雜層36上設(shè)置有窗層40。p+型導(dǎo)電區(qū)域42被設(shè)置為與摻雜層36相接。即，p+型導(dǎo)電區(qū)域42的膜厚與窗層40的膜厚大致相同。其他的結(jié)構(gòu)與實施例1相同，對相同部件賦予相同標號而省略其說明。
圖5是用于說明實施例2的效果的圖。示出與距離窗層40表面的深度對應(yīng)的受光區(qū)域58下的摻雜濃度。當為了使倍增率M變大而使p+型導(dǎo)電區(qū)域42形成為較厚時，p型摻雜濃度在距離表面較深的區(qū)域引起下降沿。如實施例1那樣p+型導(dǎo)電區(qū)域42與無摻雜的窗層40相接時，窗層40的摻雜量較小，所以pn結(jié)的雜質(zhì)濃度的梯度的急劇性變小。從而，變得不易于產(chǎn)生雪崩倍增，無法使倍增率M變大。根據(jù)實施例2，作為載流子倍增層20，具有與p+型導(dǎo)電區(qū)域42相接且與光吸收層14相比摻雜濃度高的n+型(第1導(dǎo)電類型)的摻雜層36。由此，如圖5所示，能夠在與p型的摻雜濃度引起下降沿相比淺的區(qū)域形成pn結(jié)。從而，能夠形成具有急劇的雜質(zhì)濃度梯度的pn結(jié)。
例如，在實施例2的結(jié)構(gòu)中，研究M＝6且滿足式6的條件的例子。根據(jù)式6，為r/W≥2.08。在n型載流子濃度(摻雜劑例如為Si)為2×1018cm-3的n+InP基板10上，通過MOVPE法(也可以是MBE法等其他的結(jié)晶形成技術(shù))形成n型載流子濃度為1×1018cm-3且厚度為1μm的n+型導(dǎo)電層12、無摻雜且層厚為2μm的光吸收層14、無摻雜且膜厚為0.2μm的i-InGaAsP緩沖層22(中間層組成連續(xù)變化)、n型載流子濃度為5×1017cm-3且厚度為100nm的n+InP電場降低層32、n型載流子濃度為5×1015cm-3且厚度為100nm的n--InP摻雜層36、以及至少無摻雜且厚度為5.0μm的n--InP窗層40。
由于擴散，在n--Inp摻雜層36和n--InP窗層40的界面形成pn結(jié)，所以在實施例2中，在耗盡層端到達(穿通)高濃度層(此處為n+型導(dǎo)電層12和光吸收層14界面)之后開始雪崩倍增。因此，式6的耗盡層寬W為光吸收層14、緩沖層22、電場降低層32、以及摻雜層36的合計層厚2.4μm。并且，式6的r至少為X即n--InP窗層40的膜厚即5.1μm。從而，成為r/W＝2.13，滿足式6的條件。從而，在該條件的半導(dǎo)體受光元件中，即使沒有p-型保護環(huán)44也不會發(fā)生邊緣擊穿。
以下，說明制造上述條件的半導(dǎo)體受光元件的方法的例子。在摻雜了2×1018cm-3的Si的n+型InP基板10上，例如使用MOCVD法或MBE法，作為n+型導(dǎo)電層12而形成膜厚為1μm且摻雜了1×1018cm-3的Si的n+型InP層、作為光吸收層14而形成膜厚為2μm且無摻雜的InGaAs層、作為緩沖層22而形成膜厚為0.2μm且組成從光吸收層14的InGaAs到InP連續(xù)變化的無摻雜的InGaAsP層、作為電場降低層32而形成膜厚為0.1μm且摻雜了5×1017cm-3的Si的InP層、作為摻雜層36而形成膜厚為0.1μm且摻雜了5×1015cm-3的Si的InP層、以及作為窗層40而形成膜厚為5.1μm的無摻雜InP層。在窗層40上例如使用CVD法形成氮化硅膜來作為保護膜54。在保護膜54的成為受光區(qū)域58的區(qū)域形成用于擴散的開口部。將保護膜54作為擴散掩膜，例如選擇擴散Cd或Zn而形成與摻雜層36相接的p+型導(dǎo)電區(qū)域42。在受光區(qū)域形成反射防止膜52。在受光區(qū)域58的周邊形成環(huán)狀的例如由Au/Zn構(gòu)成的p型觸點電極50。在半導(dǎo)體基板10的背面形成例如由AuGe構(gòu)成的n型觸點電極60。
當使p+型導(dǎo)電區(qū)域42的膜厚X變大時，由于引起平坦部的擴散面的下降沿，雜質(zhì)濃度梯度有可能變小，但如實施例2所示，當配置與窗層40相比雜質(zhì)濃度大的摻雜層36，將窗層40的膜厚設(shè)為P+型導(dǎo)電區(qū)域42的深度X以使受光區(qū)域58的pn結(jié)(第2導(dǎo)電區(qū)域42的中央部)的擴散面成為窗層40和InP摻雜層36的界面(稍微向摻雜層36進入)時，能夠防止雜質(zhì)濃度梯度的劣化。另外，通過將InP摻雜層36的膜厚設(shè)為0.1μm以上0.3μm以下、且將載流子濃度設(shè)為5×1015cm-3以上5×1016cm-3以下，從而能夠在長波長帶(從1.27到1.62μm)光纖通信系統(tǒng)中，得到需要的倍增以及響應(yīng)特性。
另外，在實施例1以及實施例2中，將p+型導(dǎo)電區(qū)域42的端部43的圓弧的曲率半徑r設(shè)為與p+型導(dǎo)電區(qū)域42的厚度X大致相等，但實際上由于X的大小有可能稍微產(chǎn)生偏差。當r＞X的情況下，因為r/W變大，所以處于式1的條件內(nèi)，但與此相反，當r＜X的情況下，r/W變小，有可能不滿足式1的條件。
此時，通過變更擴散掩模材料來進行調(diào)節(jié)。例如，具有變更擴散掩模56的方法。例如，作為擴散掩模56，例如使用層疊了氮化硅膜等電介質(zhì)膜、與該電介質(zhì)膜粘著性良好的金屬膜(例如，Ti/Pt或TiW膜)的2層結(jié)構(gòu)的掩模，以對半導(dǎo)體層48的表面作用較大應(yīng)力。由此，與氮化硅膜等電介質(zhì)膜單層的情況相比，擴散掩模56能夠使橫向的擴散速度變大。在形成p+型導(dǎo)電區(qū)域42之后除去上述2層結(jié)構(gòu)的掩模，形成保護膜54。
另外，在實施例1以及實施例2中，使從n+型導(dǎo)電層12的上表面到與p+型導(dǎo)電區(qū)域42下表面鄰接的載流子倍增區(qū)域的區(qū)域耗盡而進行動作，從而能夠取得雪崩倍增所需要的電場強度。
(實施例3)圖6是實施例3的半導(dǎo)體受光元件的剖面圖。相對于實施例1的圖2，在光吸收層14和緩沖層22之間設(shè)置有載流子濃度與光吸收層14相比高的n+型的InGaAs電場降低層34。在電場降低層34中，例如膜厚為0.1μm、n+型摻雜濃度為1×1016cm-3。其他的結(jié)構(gòu)與實施例1相同，對相同部件賦予相同標號而省略其說明。
圖7(a)至圖8(b)是與實施例1比較地說明實施例3的效果的示意圖。圖7(a)是示出與距離實施例1的APD的受光區(qū)域58的p+型導(dǎo)電區(qū)域42的表面的深度對應(yīng)的半導(dǎo)體層的能帶隙的示意圖。由于p+型導(dǎo)電區(qū)域42、無摻雜InP層24、電場降低層32、以及n+型導(dǎo)電層12由InP層構(gòu)成，所以能帶隙大。光吸收層14為InGaAs層，從而能帶隙小。緩沖層22使能帶隙從InGaAs層連續(xù)變化至InP層。圖7(b)是示出在與實施例1的APD的受光區(qū)域58的深度對應(yīng)的pn結(jié)上施加了反向偏置時的電場強度的示意圖。在耗盡層中僅電場降低層32被摻雜為n型，所以電場的變化幾乎在電場降低層32內(nèi)產(chǎn)生。從而，主要在電場降低層32中對從光吸收層14向載流子倍增層20注入的空穴(載流子)進行加速。然后，在電場降低層32的上部以及無摻雜InP層24中產(chǎn)生雪崩倍增，使電子倍增。將用于取得倍增率M的最大電場強度設(shè)為Emax1。
圖8(a)是示出與距離實施例3的半導(dǎo)體受光元件的受光區(qū)域58的p+型導(dǎo)電區(qū)域42的表面的深度對應(yīng)的半導(dǎo)體層的能帶隙的示意圖。在光吸收層14的正上方，設(shè)置有能帶隙與光吸收層14相同的InGaAs電場降低層34。圖8(b)是示出在與實施例3的半導(dǎo)體受光元件的受光區(qū)域58的深度對應(yīng)的pn結(jié)上施加了反向偏置時的電場強度的示意圖。由于存在2層摻雜了n+型的電場降低層，所以在電場降低層34和32中電場發(fā)生變化。從光吸收層14向載流子倍增層20注入的空穴(載流子)首先在電場降低層34中被進行加速，接下來在電場降低層32中被進行加速。從而，使載流子倍增的區(qū)域比實施例1寬。因此，能夠使用于取得與實施例1相同的倍增率M的最大電場強度Emax2小于Emax1。即，能夠使為了取得相同倍增率M而施加到pn結(jié)上的反向偏置變小。
當倍增率M是一部分在與空穴相比電子的離子化率大的InGaAs層中雪崩倍增為較高的倍增率的情況下，有可能發(fā)生過量的噪聲增大的動態(tài)特性的劣化。但是，當是低倍增率的情況下，例如當是6以下的情況下，上述噪聲或動態(tài)特性的劣化不太構(gòu)成問題。這樣，實施例3所示的半導(dǎo)體受光元件特別在以低倍增率進行動作的情況下有效。
如以上說明，根據(jù)實施例3的半導(dǎo)體受光元件，載流子倍增層20具有與光吸收層14相接且與p+型導(dǎo)電區(qū)域42(第2導(dǎo)電區(qū)域)相比能帶隙小且與光吸收層14相比摻雜濃度高的電場降低層34。由于電場降低層34與光吸收層14相接，所以能夠加長使載流子倍增的區(qū)域。由此，能夠降低在用于成為相同雪崩倍增率的pn結(jié)上施加的電壓。這樣，優(yōu)選電場降低層34的能帶隙與光吸收層14的能帶隙相同，但只要小于p+型導(dǎo)電區(qū)域42的能帶隙即可。另外，當使用具有與光吸收層14相同程度的能帶隙的電場降低層34的情況下，由于抑制了隧道(tunnel)電流，所以優(yōu)選將電場降低層34的膜厚設(shè)為光吸收層14的膜厚的5％左右。
并且，通過將實施例3所示的半導(dǎo)體受光元件的電場降低層34的厚度設(shè)為0.1μm以上0.3μm以下、將載流子濃度設(shè)為5×1015cm-3以上5×1016cm-3以下，能夠利用20V以下的電壓得到M為6以下的倍增特性，能夠在與PIN-PD相同電平的低電壓(20V以下)環(huán)境中進行動作。
并且，如實施例3那樣，載流子倍增層20也可以在電場降低層34上具有電場降低層32(上部電場降低層)，該電場降低層32隔著與電場降低層34相比摻雜濃度低的層(緩沖層22)設(shè)置，并且與光吸收層14相比摻雜濃度高。
如實施例3所示，通過在靠近pn結(jié)的一側(cè)設(shè)置與光吸收層14相比雜質(zhì)濃度高的電場降低層34，從而即使在光吸收層14中也使載流子倍增作用發(fā)揮作用，也能夠使有效載流子倍增區(qū)域的一部分擴大到光吸收層14，實現(xiàn)倍增特性的低電壓化。
(實施例4)圖9是實施例4的半導(dǎo)體受光元件的剖面圖。在實施例4中，相對于實施例3的圖6，如實施例2那樣在電場降低層32上設(shè)置有n型的InP摻雜層36。即，載流子倍增層20具有與p+型導(dǎo)電區(qū)域相接且與光吸收層14相比摻雜濃度高的摻雜層36。其他的結(jié)構(gòu)與實施例3相同，對相同部件賦予相同標號而省略其說明。根據(jù)實施例4，在實施例3的基礎(chǔ)上，與實施例2相同，能夠形成急劇的pn結(jié)。
(實施例5)圖10是實施例5的半導(dǎo)體受光元件的剖面圖。在實施例5中，相對于實施例4的圖9，無電場降低層32。即，在電場降低層34中產(chǎn)生電場降低。當如實施例5那樣僅在電場降低層34中進行電場降低時，能夠進一步減小圖8(b)的最大電場強度。從而，能夠進一步減小為了取得相同倍增率M而施加到pn結(jié)上的電壓。
(實施例6)圖11是實施例6的半導(dǎo)體受光元件的剖面圖。在實施例6中，相對于實施例5的圖10，將緩沖層26設(shè)為n-型。其他結(jié)構(gòu)與實施例5相同，對于相同部件賦予相同標號而省略其說明。根據(jù)實施例6，將用于緩沖由InGaAs構(gòu)成的光吸收層14(InGaAs)的能帶隙和由InP構(gòu)成的p+型導(dǎo)電區(qū)域42的能帶隙的緩沖層26也作為與光吸收層14相比摻雜濃度高的電場降低層來使用。由于加長了有效的載流子倍增區(qū)域，所以與實施例3相同，能夠降低施加到pn結(jié)上的電壓。另外，無InGaAs的電場降低層32而在光吸收層14上直接設(shè)置緩沖層22，從而也可以作為電場降低層發(fā)揮功能。
(實施例7)圖12是實施例7的半導(dǎo)體受光元件的剖面圖。在實施例7中，與實施例3相比較，使用了半絕緣性InP基板10。并且，p+型導(dǎo)電區(qū)域42形成為外延(epitaxial)層而不是擴散。進行到達n+型導(dǎo)電層12的臺面型蝕刻，從表面?zhèn)?光入射側(cè))形成n型觸點電極60。實施例3至實施例6的半導(dǎo)體受光元件可以如實施例7那樣作為臺面型結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體受光元件。并且，可以作為擴散接合的臺面型結(jié)構(gòu)、基于成長接合的臺面型受光結(jié)構(gòu)。進而，也可以在實施例3至實施例6中，形成p-型保護環(huán)。在這些情況下，也可以降低施加到pn結(jié)上的電壓。
在實施1至實施例7中，將第1導(dǎo)電類型為n型、第2導(dǎo)電類型為p型作為例子進行了說明。從而，將第1導(dǎo)電層為n+型導(dǎo)電層12、第2導(dǎo)電區(qū)域為p+型導(dǎo)電區(qū)域42作為例子進行了說明。但也可以將第1導(dǎo)電類型設(shè)為p型、將第2導(dǎo)電類型設(shè)為n型。此時，第1導(dǎo)電層成為p+型導(dǎo)電層、第2導(dǎo)電區(qū)域成為n+型導(dǎo)電區(qū)域。
并且，在實施例1至實施例7中，示出了表面入射結(jié)構(gòu)，但不限于此，例如也可以為背面入射結(jié)構(gòu)、側(cè)面入射結(jié)構(gòu)。并且，在實施例1至7中，作為半導(dǎo)體材料，舉出了InP/InGaAs材料系列，但半導(dǎo)體材料不限于此，只要是載流子倍增層20的能帶隙和光吸收層14的能帶隙的大小關(guān)系滿足相同的關(guān)系的材料，就能夠得到相同效果。例如，也可以采用GaAs/AlGaAs材料系列。
進而，在實施例1至實施例7中，n+型導(dǎo)電層12以及具有與n+型導(dǎo)電層12相同的能帶隙的層的材料為InP，光吸收層14以及具有與光吸收層14相同的能帶隙的層的材料為InGaAs，從而可以作為長波長帶(1.27至1.62μm)光纖通信系統(tǒng)的受光元件使用。
進而，在實施例1至實施例7中，通過半導(dǎo)體受光元件，能夠利用20V以下的電壓得到M為6以下的倍增特性，所述半導(dǎo)體受光元件的特征在于，具有形成在光吸收層14上的、構(gòu)成為摻雜了n型導(dǎo)電性的雜質(zhì)的電場降低層32，其厚度為0.1μm以下且載流子濃度為4×1017cm-3以上。
進而，在實施例1至實施例7中，通過使無摻雜層24的厚度為0.1μm以上0.3μm以下，從而在長波長帶(1.27至1.62μm)光纖通信系統(tǒng)中，能夠得到所需的倍增/響應(yīng)特性(倍增·帶寬積(MB積)為從20至130GHz)。
進而，在實施例1至實施例7中，通過使光吸收層14的層厚為1.0μm以上3.0μm以下、載流子濃度為無摻雜或1.5×1015cm-3以下，從而在長波長帶(1.27至1.62μm)光纖通信系統(tǒng)中，能夠得到所需的量子效率即60至95％。
進而，在實施例1至實施例7中，通過半導(dǎo)體受光元件，能夠利用異質(zhì)(hetero)勢壘來緩沖載流子行進延遲，所述半導(dǎo)體受光元件的特征在于，具有緩沖層22，該緩沖層22形成為與光吸收層14鄰接，并通過摻雜低濃度的n型雜質(zhì)或無摻雜而構(gòu)成，且具有n+型導(dǎo)電層12和光吸收層14的中間的能帶隙，其厚度為0.1μm以上0.2μm以下且載流子濃度為無摻雜或3×1015cm-3以下。
進而，在實施例1至實施例7中，通過半導(dǎo)體受光元件，來發(fā)生載流子倍增，使得有效載流子倍增區(qū)域擴大到緩沖層26，能夠?qū)崿F(xiàn)倍增特性的低電壓化，所述半導(dǎo)體受光元件的特征在于，無電場降低層32而具有緩沖層26，該緩沖層26形成為與光吸收層14鄰接，并通過摻雜低濃度的n型雜質(zhì)或無摻雜而構(gòu)成，且具有n+型導(dǎo)電層12和光吸收層14的中間的能帶隙，其厚度為0.1μm以上0.2μm以下且載流子濃度為5×1015cm-3以上4×1017cm-3以下。
進而，通過具有實施例1至實施例7的結(jié)構(gòu)，能夠作為在與PIN-PD相同電平的恒定電壓(簡單的驅(qū)動電路)環(huán)境中進行動作的受光元件來使用。
如上述說明，在本發(fā)明中，為了以沒有形成保護環(huán)的簡單的元件結(jié)構(gòu)在邊緣擊穿發(fā)生之前具有所需的最低限度的雪崩倍增率，提供如下的廉價的半導(dǎo)體受光元件，其具備具有第1導(dǎo)電類型的第1導(dǎo)電層、設(shè)置在第1導(dǎo)電層上的載流子倍增層、設(shè)置在載流子倍增層上的具有第1導(dǎo)電類型的窗層、以及在窗層內(nèi)通過雜質(zhì)擴散而形成的與光吸收層相比能帶隙大且與第1導(dǎo)電類型不同的第2導(dǎo)電區(qū)域，當將從所述光吸收層的下表面至載流子倍增層的上表面的膜厚設(shè)為W、將所述第2導(dǎo)電區(qū)域的膜厚設(shè)為X、將雪崩倍增率設(shè)為M時，滿足下式，X/W≥(M-1)2/(2M)并且，使光吸收層的一部分的雜質(zhì)濃度變高，形成不僅進行光吸收而且還進行載流子倍增的調(diào)制區(qū)域，從而對要求在PIN-PD中理論上無法取得的高靈敏度化的光通信系統(tǒng)，在與PIN-PD相同電平的低電壓電源(20V以下)、恒定電壓驅(qū)動(簡單的驅(qū)動電路)環(huán)境中，至少具有3倍左右的低雪崩倍增率。
特別是，對要求廉價的用戶系統(tǒng)，無需進行APD元件的適用、以及高電壓電源、偏置電壓控制裝置的適用這樣的高成本的設(shè)計變更，其經(jīng)濟效果顯著。
以上，對發(fā)明的優(yōu)選的實施方式進行了說明，但本發(fā)明不限于特定的實施方式，能夠在記載于專利要求的范圍內(nèi)的本發(fā)明的宗旨的范圍內(nèi)，進行多種變形/變更。
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體受光元件，其特征在于，該半導(dǎo)體受光元件具備第1導(dǎo)電層，其具有第1導(dǎo)電類型；光吸收層，其設(shè)置在該第1導(dǎo)電層上；載流子倍增層，其設(shè)置在該光吸收層上；窗層，其設(shè)置在該載流子倍增層上且具有無摻雜或所述第1導(dǎo)電類型；以及第2導(dǎo)電區(qū)域，其在所述窗層內(nèi)通過雜質(zhì)擴散而形成，與所述光吸收層相比能帶隙大，并且導(dǎo)電類型與所述第1導(dǎo)電類型不同，將從所述光吸收層的下表面到所述載流子倍增層的上表面的膜厚設(shè)為W，將所述第2導(dǎo)電區(qū)域的膜厚設(shè)為X，將雪崩倍增率設(shè)為M時，X/W≥(M-1)2/(2M)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體受光元件，其特征在于，當將所述第2導(dǎo)電區(qū)域的周邊部的曲率半徑設(shè)為r時，所述第2導(dǎo)電區(qū)域的膜厚X與所述曲率半徑r相等。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體受光元件，其特征在于，所述雪崩倍增率為6以下。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體受光元件，其特征在于，所述雪崩倍增率為3以上。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體受光元件，其特征在于，所述第2導(dǎo)電區(qū)域在受光區(qū)域的周邊部中，隨著向周邊移動其厚度變薄。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體受光元件，其特征在于，所述載流子倍增層具有與所述第2導(dǎo)電區(qū)域相接且與所述光吸收層相比摻雜濃度高的所述第1導(dǎo)電類型的摻雜層。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的半導(dǎo)體受光元件，其特征在于，所述第1導(dǎo)電類型的摻雜層的厚度為0.1μm以上0.3μm以下、且載流子濃度為5×1015cm-3以0上5×1016cm-3以下。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體受光元件，其特征在于，所述載流子倍增層具有與所述光吸收層相接且與所述第2導(dǎo)電區(qū)域相比能帶隙小、與所述光吸收層相比摻雜濃度高的所述第1導(dǎo)電類型的電場降低層。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體受光元件，其特征在于，使從所述第1導(dǎo)電層的上表面到所述第2導(dǎo)電區(qū)域的下表面的區(qū)域成為耗盡區(qū)域。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體受光元件，其特征在于，所述窗層的層厚為0.8μm以上6.4μm以下、且載流子濃度為無摻雜或3×1015cm-3以下。
11.一種半導(dǎo)體受光元件，其特征在于，該半導(dǎo)體受光元件具備第1導(dǎo)電層，其具有第1導(dǎo)電類型；光吸收層，其設(shè)置在該第1導(dǎo)電層上；載流子倍增層，其設(shè)置在該光吸收層上；窗層，其設(shè)置在該載流子倍增層上且具有無摻雜或所述第1導(dǎo)電類型；以及第2導(dǎo)電區(qū)域，其在所述窗層內(nèi)通過雜質(zhì)擴散而形成，與所述光吸收層相比能帶隙大，并且導(dǎo)電類型與所述第1導(dǎo)電類型不同，所述載流子倍增層具有與所述光吸收層相接且與所述第2導(dǎo)電區(qū)域相比能帶隙小、與所述光吸收層相比摻雜濃度高的所述第1導(dǎo)電類型的電場降低層。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的半導(dǎo)體受光元件，其特征在于，所述載流子倍增層具有與所述第2導(dǎo)電區(qū)域相接且與所述光吸收層相比摻雜濃度高的所述第1導(dǎo)電類型的摻雜層。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的半導(dǎo)體受光元件，其特征在于，所述電場降低層具有用于緩沖所述光吸收層的能帶隙和所述第2導(dǎo)電區(qū)域的能帶隙的緩沖層。
14.根據(jù)權(quán)利要求11所述的半導(dǎo)體受光元件，其特征在于，所述載流子倍增層具有上部電場降低層，該上部電場降低層隔著與所述電場降低層相比摻雜濃度低的層而設(shè)置在所述電場降低層上，并且與所述光吸收層相比摻雜濃度高。
15.根據(jù)權(quán)利要求11所述的半導(dǎo)體受光元件，其特征在于，所述電場降低層的厚度為0.1μm以上0.3μm以下、且載流子濃度為5×1015cm-3以上5×1016cm-3以下。
16.根據(jù)權(quán)利要求11所述的半導(dǎo)體受光元件，其特征在于，該半導(dǎo)體受光元件在20V以下的電壓下進行動作。
17.根據(jù)權(quán)利要求11所述的半導(dǎo)體受光元件，其特征在于，該半導(dǎo)體受光元件的雪崩倍增率為6以下。
18.根據(jù)權(quán)利要求16或17所述的半導(dǎo)體受光元件，其特征在于，該半導(dǎo)體受光元件以恒定電壓進行動作。
全文摘要
本發(fā)明提供一種廉價的半導(dǎo)體受光元件，其能以簡單的元件結(jié)構(gòu)在未發(fā)生邊緣擊穿之前得到所需要的最低限度的M、或在與PIN－PD相同電平的低電壓/恒定電壓環(huán)境中進行動作。該半導(dǎo)體受光元件的特征在于，其具備第1導(dǎo)電層(12)，其具有第1導(dǎo)電類型；光吸收層(14)，其設(shè)置在第1導(dǎo)電層上；載流子倍增層(20)，其設(shè)置在光吸收層上；窗層(40)，其設(shè)置在載流子倍增層上且具有無摻雜或所述第1導(dǎo)電類型；以及第2導(dǎo)電區(qū)域(42)，其在所述窗層內(nèi)通過雜質(zhì)擴散而形成，與所述光吸收層相比能帶隙大，并且導(dǎo)電類型與所述第1導(dǎo)電類型不同，當將從光吸收層的下表面到載流子倍增層的上表面的膜厚設(shè)為W，將所述第2導(dǎo)電區(qū)域的膜厚設(shè)為X，將雪崩倍增率設(shè)為M時，X/W≥(M－1)
文檔編號H01L31/102GK101079453SQ20071010407
公開日2007年11月28日 申請日期2007年5月22日 優(yōu)先權(quán)日2006年5月22日
發(fā)明者米田昌博, 小山雄司 申請人:優(yōu)迪那半導(dǎo)體有限公司