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公開番号2025043593
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-04-01
出願番号2023150959
出願日2023-09-19
発明の名称フォトダイオード
出願人ローム株式会社
代理人弁理士法人深見特許事務所
主分類H10F 30/20 20250101AFI20250325BHJP()
要約【課題】暗電流が低減されたフォトダイオードを提供する。
【解決手段】フォトダイオード1は、基板10と、半導体積層体12とを備える。基板10は、主面10aを有している。半導体積層体12は、主面10a上に配置されている。半導体積層体12は、主面10a上に配置されているバッファ層13と、バッファ層13上に配置されている光吸収層14とを含む。光吸収層14は、In_xGa_1-xAs_yP_1-yで形成されており、x及びyは0より大きくかつ1より小さい。バッファ層13は、In_zGa_1-zAsで形成されており、zは0より大きくかつ1より小さい。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
主面を有する基板と、
前記主面上に配置されている半導体積層体とを備え、
前記半導体積層体は、前記主面上に配置されているバッファ層と、前記バッファ層上に配置されている光吸収層とを含み、
前記光吸収層は、Ｉｎ
ｘ
Ｇａ
１－ｘ
Ａｓ
ｙ
Ｐ
１－ｙ
で形成されており、ｘ及びｙは０より大きくかつ１より小さく、
前記バッファ層は、Ｉｎ
ｚ
Ｇａ
１－ｚ
Ａｓで形成されており、ｚは０より大きくかつ１より小さい、フォトダイオード。
続きを表示（約 620 文字）【請求項２】
前記基板は、ＩｎＰ基板であり、
前記光吸収層及び前記バッファ層は、前記ＩｎＰ基板に格子整合している、請求項１に記載のフォトダイオード。
【請求項３】
前記ｙは、０．７０以上１．００未満である、請求項１に記載のフォトダイオード。
【請求項４】
ｐ電極をさらに備え、
前記半導体積層体は、ｐ型ドーパント拡散領域をさらに含み、かつ、メサ構造を有しており、
前記ｐ型ドーパント拡散領域は、前記光吸収層に接しており、かつ、前記ｐ電極に導通しており、
前記主面の平面視において、前記ｐ電極の外縁と前記メサ構造の側面との間の最小距離は、１８μｍ以上である、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のフォトダイオード。
【請求項５】
前記半導体積層体上に配置されている絶縁層をさらに備え、
前記絶縁層に開口が設けられており、
前記主面の前記平面視において、前記開口は前記ｐ型ドーパント拡散領域を規定しており、
前記主面の前記平面視において、前記開口の縁と前記メサ構造の前記側面との間の最小距離は、２０μｍ以上である、請求項４に記載のフォトダイオード。
【請求項６】
前記主面の前記平面視において、前記ｐ電極の前記外縁と前記開口の前記縁との間の最大距離は、２μｍ以下である、請求項５に記載のフォトダイオード。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、フォトダイオードに関する。
続きを表示（約 2,100 文字）【背景技術】
【０００２】
特開平１１－５４７８５号公報（特許文献１）は、受光素子を開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開平１１－５４７８５号公報［概要］
【０００４】
本開示の目的は、暗電流が低減されたフォトダイオードを提供することである。
【０００５】
本開示のフォトダイオードは、基板と、半導体積層体とを備える。基板は、主面を有している。半導体積層体は、基板の主面上に配置されている。半導体積層体は、基板の主面上に配置されているバッファ層と、バッファ層上に配置されている光吸収層とを含む。光吸収層は、Ｉｎ
ｘ
Ｇａ
１－ｘ
Ａｓ
ｙ
Ｐ
１－ｙ
で形成されており、ｘ及びｙは０より大きくかつ１より小さい。バッファ層は、Ｉｎ
ｚ
Ｇａ
１－ｚ
Ａｓで形成されており、ｚは０より大きくかつ１より小さい。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
図１は、実施の形態のフォトダイオードの概略断面図である。
図２は、実施の形態のフォトダイオードの、図１に示される矢印ＩＩ方向からの概略部分平面図である。
図３は、ＩｎＧａＡｓＰの格子定数とバンドキャップエネルギーとの間の関係を示す図である。
図４は、実施の形態のフォトダイオードの製造方法の一工程を示す概略断面図である。
図５は、実施の形態のフォトダイオードの製造方法における、図４に示される工程の次工程を示す概略断面図である。
図６は、実施の形態のフォトダイオードの製造方法における、図５に示される工程の次工程を示す概略断面図である。
図７は、実施の形態のフォトダイオードの製造方法における、図６に示される工程の次工程を示す概略断面図である。
図８は、実施の形態のフォトダイオードの製造方法における、図７に示される工程の次工程を示す概略断面図である。
図９は、実施の形態のフォトダイオードの製造方法における、図８に示される工程の次工程を示す概略断面図である。
図１０は、実施の形態のフォトダイオードの製造方法における、図９に示される工程の次工程を示す概略断面図である。
図１１は、実施の形態のフォトダイオードの製造方法における、図１０に示される工程の次工程を示す概略断面図である。
図１２は、フォトダイオードに印加されるバイアス電圧とフォトダイオードの暗電流との関係のシミュレーション結果を示す図である。
図１３は、光吸収層のヒ素の組成と、－１Ｖのバイアス電圧におけるフォトダイオードの暗電流との関係のシミュレーション結果を示す図である。
図１４は、第１実施例のフォトダイオードの部分断面ＳＥＭ写真を示す図である。
図１５は、第１比較例のフォトダイオードの部分断面ＳＥＭ写真を示す図である。
図１６は、実施例のフォトダイオード及び比較例のフォトダイオードにおける、バイアス電圧とフォトダイオードの暗電流との関係の実験例を示す図である。
図１７は、ｐ型拡散領域を規定する絶縁層の開口の縁とメサ構造の側面との間の距離と、－１Ｖのバイアス電圧におけるフォトダイオードの暗電流との関係のシミュレーション結果を示す図である。［詳細な説明］
【０００７】
図面に基づいて本開示の実施の形態の詳細について説明する。なお、以下の図面において同一または相当する部分には同一の参照番号を付し、その説明は繰返さない。以下に記載する実施の形態の少なくとも一部の構成を任意に組み合わせてもよい。
【０００８】
図１及び図２を参照して、本開示の実施の形態のフォトダイオード１を説明する。フォトダイオード１は、基板１０と、半導体積層体１２と、ｐ型コンタクト層１８と、絶縁層２１と、反射防止膜２２と、ｎ電極２５と、ｐ電極２６と、導電パッド２７とを備えている。
【０００９】
基板１０は、主面１０ａと、主面１０ａとは反対側の主面１０ｂとを有している。主面１０ａと主面１０ｂとは、基板１０の厚さ方向における両端面である。基板１０は、例えば、ＩｎＰ基板のような半導体基板である。
【００１０】
半導体積層体１２は、基板１０の主面１０ａ上に配置されている。半導体積層体１２は、頂面１２ａと、底面１２ｂとを有している。底面１２ｂは、主面１０ａに接触している。側面１２ｓは、頂面１２ａと底面１２ｂとに接続されている。半導体積層体１２は、バッファ層１３と、光吸収層１４と、ｐ型ドーパント拡散領域１６とを含む。半導体積層体１２は、窓層１５をさらに含んでもよい。半導体積層体１２は、積層された複数の半導体層を含む。例えば、半導体積層体１２では、バッファ層１３と光吸収層１４と窓層１５とが積層されている。
（【００１１】以降は省略されています）

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