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公開番号2025108255
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-07-23
出願番号2024002067
出願日2024-01-10
発明の名称受光素子
出願人住友電気工業株式会社
代理人個人
主分類H10F 30/225 20250101AFI20250715BHJP()
要約【課題】ノイズを低減することが可能な受光素子を提供する。
【解決手段】第1の導電型を有する第1半導体層と、前記第1半導体層の上に積層された光吸収層と、前記光吸収層の上に積層され、第2の導電型を有する第2半導体層と、前記第1半導体層に電気的に接続された第1電極と、前記第2半導体層に電気的に接続された第2電極と、第1絶縁膜と、前記第1絶縁膜の上に設けられた遮光膜と、を具備し、前記光吸収層と重なる位置に受光領域が形成され、前記第1絶縁膜は前記受光領域の周囲を覆い、前記遮光膜は、前記受光領域の周囲を覆い、前記第1絶縁膜の光に対する透過率よりも低い透過率を有する受光素子。
【選択図】図2A

特許請求の範囲【請求項１】
第１の導電型を有する第１半導体層と、
前記第１半導体層の上に積層された光吸収層と、
前記光吸収層の上に積層され、第２の導電型を有する第２半導体層と、
前記第１半導体層に電気的に接続された第１電極と、
前記第２半導体層に電気的に接続された第２電極と、
第１絶縁膜と、
前記第１絶縁膜の上に設けられた遮光膜と、を具備し、
前記光吸収層と重なる位置に受光領域が形成され、
前記第１絶縁膜は前記受光領域の周囲を覆い、
前記遮光膜は、前記受光領域の周囲を覆い、前記第１絶縁膜の光に対する透過率よりも低い透過率を有する受光素子。
続きを表示（約 840 文字）【請求項２】
前記遮光膜は金属で形成され、前記第１電極および前記第２電極と電気的に接続されていない請求項１に記載の受光素子。
【請求項３】
前記遮光膜は金を含む請求項２に記載の受光素子。
【請求項４】
前記第２電極および前記第１絶縁膜の上に設けられた第２絶縁膜を具備し、
前記遮光膜は前記第２絶縁膜の上に設けられている請求項１または請求項２に記載の受光素子。
【請求項５】
前記受光素子は第１メサを有し、
前記第１メサは前記第２半導体層を含み、前記光吸収層の上に位置し、
前記受光領域は前記第１メサの上面に形成され、
前記遮光膜は前記第１メサの上面のうち前記受光領域の外の部分および前記第１メサの側面を覆う請求項１または請求項２に記載の受光素子。
【請求項６】
窓層を具備し、
前記第１メサは前記第２半導体層と前記窓層とを含み、
前記第１メサのうち前記受光領域に重なる位置において、前記第２半導体層は設けられておらず、前記窓層が設けられ、
前記第１メサのうち前記受光領域の外において、前記窓層と前記第２半導体層とが積層されている請求項５に記載の受光素子。
【請求項７】
前記第１メサの前記側面は、前記第１半導体層、前記光吸収層および前記第２半導体層が積層される方向から傾斜している請求項５に記載の受光素子。
【請求項８】
前記受光素子は第２メサを有し、
前記第２メサは前記光吸収層を含み、
前記第１メサは前記第２メサの上に位置し、
前記第２メサの側面は前記第１メサの側面よりも外に位置し、
前記遮光膜は前記第２メサの上面および側面を覆う請求項５に記載の受光素子。
【請求項９】
前記受光素子はアバランシェフォトダイオードである請求項１または請求項２に記載の受光素子。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は受光素子に関するものである。
続きを表示（約 2,600 文字）【背景技術】
【０００２】
受光素子は複数の半導体層と、電極とを含む。複数の半導体層は光吸収層を含む（例えば特許文献１から特許文献３）。光を入射するための受光領域を設ける。電極に逆バイアス電圧を印加することで、受光領域の光吸収層に空乏層が広がる。光の吸収により発生したキャリア（電子と正孔）は、空乏層内の電界によってドリフトし、光電流として出力される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開平１－１６１７７８号公報
特開平２－２４０９７４号公報
特開平５－０１３７９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、光が受光領域の外から入射した場合でも、キャリアが発生する。受光領域外で発生するキャリアに起因して、ノイズが発生する。そこで、ノイズを低減することが可能な受光素子を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本開示に係る受光素子は、第１の導電型を有する第１半導体層と、前記第１半導体層の上に積層された光吸収層と、前記光吸収層の上に積層され、第２の導電型を有する第２半導体層と、前記第１半導体層に電気的に接続された第１電極と、前記第２半導体層に電気的に接続された第２電極と、第１絶縁膜と、前記第１絶縁膜の上に設けられた遮光膜と、を具備し、前記光吸収層と重なる位置に受光領域が形成され、前記第１絶縁膜は前記受光領域の周囲を覆い、前記遮光膜は、前記受光領域の周囲を覆い、前記第１絶縁膜の光に対する透過率よりも低い透過率を有するものである。
【発明の効果】
【０００６】
本開示によれば、ノイズを低減することが可能な受光素子を提供することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
図１は第１実施形態に係る受光素子を例示する平面図である。
図２Ａは受光素子を例示する断面図である。
図２Ｂはメサ付近の拡大図である。
図３は受光素子の使用例を示す模式図である。
図４は第２実施形態に係る受光素子を例示する断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
[本開示の実施形態の説明]
最初に本開示の実施形態の内容を列記して説明する。
【０００９】
本開示の一形態は、（１）第１の導電型を有する第１半導体層と、前記第１半導体層の上に積層された光吸収層と、前記光吸収層の上に積層され、第２の導電型を有する第２半導体層と、前記第１半導体層に電気的に接続された第１電極と、前記第２半導体層に電気的に接続された第２電極と、第１絶縁膜と、前記第１絶縁膜の上に設けられた遮光膜と、を具備し、前記光吸収層と重なる位置に受光領域が形成され、前記第１絶縁膜は前記受光領域の周囲を覆い、前記遮光膜は、前記受光領域の周囲を覆い、前記第１絶縁膜の光に対する透過率よりも低い透過率を有する受光素子である。受光領域の外に入射する光は、遮光膜によって遮られ、光吸収層まで届きにくい。このためノイズを低減することができる。
（２）上記（１）において、前記遮光膜は金属で形成され、前記第１電極および前記第２電極と電気的に接続されていなくてもよい。金属の遮光膜により効果的に光を遮ることができ、ノイズを低減することができる。遮光膜が第１電極および第２電極と電気的に接続されないため、電界分布への遮光膜の影響が抑制される。
（３）上記（１）または（２）において、前記遮光膜は金を含んでもよい。遮光膜により効果的に光を遮ることができる。
（４）上記（１）から（３）のいずれかにおいて、前記第２電極および前記第１絶縁膜の上に設けられた第２絶縁膜を具備し、前記遮光膜は前記第２絶縁膜の上に設けられてもよい。第２絶縁膜により、遮光膜は第２電極とは絶縁される。電界分布への遮光膜の影響が抑制される。
（５）上記（１）から（４）のいずれかにおいて、前記受光素子は第１メサを有し、前記第１メサは前記第２半導体層を含み、前記光吸収層の上に位置し、前記受光領域は前記第１メサの上面に形成され、前記遮光膜は前記第１メサの上面のうち前記受光領域の外の部分および前記第１メサの側面を覆ってもよい。受光領域の外に入射する光は、遮光膜によって遮られる。ノイズを低減することができる。
（６）上記（５）において、窓層を具備し、前記第１メサは前記第２半導体層と前記窓層とを含み、前記第１メサのうち前記受光領域に重なる位置において、前記第２半導体層は設けられておらず、前記窓層が設けられ、前記第１メサのうち前記受光領域の外において、前記窓層と前記第２半導体層とが積層されてもよい。受光領域に入射する光は、窓層を透過し、光吸収層に吸収される。受光領域に入射した光を検知することができる。
（７）上記（５）または（６）において、前記第１メサの前記側面は、前記第１半導体層、前記光吸収層および前記第２半導体層が積層される方向から傾斜してもよい。遮光膜が第１メサの側面を覆うため、光を遮ることができる。
（８）上記（５）から（７）のいずれかにおいて、前記受光素子は第２メサを有し、前記第２メサは前記光吸収層を含み、前記第１メサは前記第２メサの上に位置し、前記第２メサの側面は前記第１メサの側面よりも外に位置し、前記遮光膜は前記第２メサの上面および側面を覆ってもよい。光を遮ることができる。
（９）上記（１）から（８）のいずれかにおいて、前記受光素子はアバランシェフォトダイオードでもよい。ノイズを低減し、アバランシェフォトダイオードの感度を高めることができる。
【００１０】
［本開示の実施形態の詳細］
本開示の実施形態に係る受光素子の具体例を、以下に図面を参照しつつ説明する。なお、本開示はこれらの例示に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
（【００１１】以降は省略されています）

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