アバランシェフォトダイオード及びアバランシェフォトダイオードアレイ
【課題】大きな開口率を実現することができるアバランシェフォトダイオードを得る。
【解決手段】ｎ型ＩｎＰ基板１の主面上に、アバランシェ増倍層３、ｐ型ＩｎＰ電界緩和層４、光吸収層５、及びアンドープＩｎＰ窓層６が順に積層されている。アンドープＩｎＰ窓層６の一部にｐ型不純物領域８が設けられている。直線状ｐ側電極９がｐ型不純物領域８上に配置されてｐ型不純物領域８に接続されている。直線状ｐ側電極９は、ｎ型ＩｎＰ基板１の主面に対向する平面視において直線状である。
【解決手段】ｎ型ＩｎＰ基板１の主面上に、アバランシェ増倍層３、ｐ型ＩｎＰ電界緩和層４、光吸収層５、及びアンドープＩｎＰ窓層６が順に積層されている。アンドープＩｎＰ窓層６の一部にｐ型不純物領域８が設けられている。直線状ｐ側電極９がｐ型不純物領域８上に配置されてｐ型不純物領域８に接続されている。直線状ｐ側電極９は、ｎ型ＩｎＰ基板１の主面に対向する平面視において直線状である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、大きな開口率を実現することができるアバランシェフォトダイオード及びアバランシェフォトダイオードアレイに関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体受光素子の１つとして、光吸収層とアバランシェ増倍層とを備えるアバランシェフォトダイオードがある。特許文献１のアバランシェフォトダイオードは、電極と増倍層が隣接しているため、増倍層に高電界がかかりやすい。そこで、増倍層に凹部を形成することでエッジブレークダウンを抑制している。しかし、凹部を形成することでプロセスが複雑になり、素子特性がばらつく。一方、特許文献２のアバランシェフォトダイオードは、電極と増倍層が隣り合わない構造であり、さらに電界緩和層を設けることでエッジブレークダウンを抑制している。
【０００３】
特許文献３のフォトダイオードでは、吸収層上にくし型のショットキー電極が設けられている。しかし、電極近傍に形成される狭い空乏領域で受光し、電極から離れた位置では受光できないため、開口率が小さい。一方、アバランシェフォトダイオードは、電極から３０μｍ程度離れていても正常に動作するので、ショットキー型よりも開口率を大きくすることができる。
【０００４】
特許文献４のフォトダイオードでは、ｐ型電極とｎ型電極を基板表面側の受光領域の両端に配置しているため、受光面積を大きくするとｐ型電極とｎ型電極が離れて高抵抗になり、帯域が劣化する。また、ｐ型不純物領域を設けておらず、ｐ型不純物領域を形成後エッチングしてメサ構造にしているため、信頼性に懸念がある。また、受光領域以外にマトリックス状に接続する配線を有するため、チップ面積が大きくなる。
【０００５】
特許文献５のフォトダイオードでは、受光領域の端に配置されたｐ型電極から電流が注入される。従って、受光面積を大きくすると、ｐ型電極から距離が遠い位置では電界が均一にかからないため、帯域が劣化する。なお、特許文献３〜５のフォトダイオードには、増倍層や電界緩和層が無いため、増倍機能は無い。
【０００６】
また、半導体受光素子において、受光部以外に信号光が入射することで発生する拡散電流成分に起因する応答速度の低下を遮光用メタルにより防ぐこと（例えば、特許文献５〜７参照）や、遮光用メタルにより開口内に集光させることが提案されている（例えば、特許文献８参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開昭６２−０３３４８２号公報
【特許文献２】特開２０１０−１３５３６０号公報
【特許文献３】特開２０００−１０１１３０号公報
【特許文献４】特開２００１−１１９００４号公報
【特許文献５】特開２００２−１００７９６号公報
【特許文献６】特開昭６３−２１１６８６号公報
【特許文献７】特開平３−２７６７６９号公報
【特許文献８】特開２００７−２８１１４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
従来のアバランシェフォトダイオードのｐ側電極はリング状であった。しかし、リング状の電極は面積が大きいため、入射光を遮光する面積が大きくなり、開口率が下がる。電極に接続された不純物領域の面積を大きくすれば、開口率を上げることができる。しかし、電極からの距離が遠いほど不純物領域に電界がかからなくなるため、帯域が小さくなる。また、面内の増倍率が不均一になり、面内の受光感度も不均一になる。従って、従来のアバランシェフォトダイオードでは不純物領域の面積を一定以上大きくできないため、大きな開口率を実現することができないという問題があった。また、リング状の電極を有するアバランシェフォトダイオードを複数個アレイ状に配列した場合、開口率が低下するという問題があった。
【０００９】
本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、その目的は大きな開口率を実現することができるアバランシェフォトダイオード及びアバランシェフォトダイオードアレイを得るものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係るアバランシェフォトダイオードは、第１導電型の半導体基板と、前記半導体基板の主面上に順に積層されたアバランシェ増倍層、電界緩和層、光吸収層、及び窓層と、前記窓層の一部に設けられた第２導電型の不純物領域と、前記不純物領域上に配置されて前記不純物領域に接続され、前記半導体基板の前記主面に対向する平面視において直線状である電極とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明により、大きな開口率を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施の形態１に係るアバランシェフォトダイオードを示す上面図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係るアバランシェフォトダイオードを示す断面図である。
【図３】図１の領域Ａを拡大した上面図である。
【図４】比較例に係るアバランシェフォトダイオードを示す上面図である。
【図５】本発明の実施の形態１に係るｐ型不純物領域の面積と開口率の関係を示す図である。
【図６】本発明の実施の形態１に係る直線状電極とｐ型不純物領域の外端との間隔に対する帯域の変化を示す図である。
【図７】本発明の実施の形態２に係るアバランシェフォトダイオードを示す上面図である。
【図８】本発明の実施の形態３に係るアバランシェフォトダイオードを示す上面図である。
【図９】本発明の実施の形態４に係るアバランシェフォトダイオードを示す上面図である。
【図１０】図９のＩ−ＩＩに沿った断面図である。
【図１１】図９の領域Ａを拡大した上面図である。
【図１２】図９の領域Ｂを拡大した上面図である。
【図１３】本発明の実施の形態５に係るアバランシェフォトダイオードを示す上面図である。
【図１４】図１３のＩ−ＩＩに沿った断面図である。
【図１５】図１３のＩＩＩ−ＩＶに沿った断面図である。
【図１６】本発明の実施の形態６に係るアバランシェフォトダイオードを示す上面図である。
【図１７】本発明の実施の形態７に係るアバランシェフォトダイオードを示す上面図である。
【図１８】本発明の実施の形態８に係るアバランシェフォトダイオードアレイを示す上面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明の実施の形態に係るアバランシェフォトダイオード及びアバランシェフォトダイオードアレイについて図面を参照して説明する。同じ又は対応する構成要素には同じ符号を付し、説明の繰り返しを省略する場合がある。
【００１４】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係るアバランシェフォトダイオードを示す上面図である。図２は、図１のＩ−ＩＩに沿った断面図である。ｎ型ＩｎＰ基板１の主面上に、ｎ型ＩｎＰ層バッファ層２、厚さ０．１５〜０．４μｍのアンドープＡｌＩｎＡｓからなるアバランシェ増倍層３、厚さ０．０３〜０．０６μｍのｐ型ＩｎＰ電界緩和層４、厚さ２〜３μｍのアンドープＩｎＧａＡｓからなる光吸収層５、厚さ約２μｍのアンドープＩｎＰ窓層６、ＩｎＧａＡｓコンタクト層７が順に積層されている。アンドープＩｎＰ窓層６の一部にｐ型不純物領域８が設けられている。
【００１５】
ｎ型ＩｎＰ基板の不純物濃度は約５×１０１８ｃｍ−３、ｐ型ＩｎＰ電界緩和層４の不純物濃度は０．５〜１×１０１８ｃｍ−３、ｐ型不純物領域８の不純物濃度は１×１０１９〜１×１０２０ｃｍ−３である。
【００１６】
Ｔｉ／Ａｕ等からなる直線状ｐ側電極９が、ＩｎＧａＡｓコンタクト層７を介してｐ型不純物領域８上に配置されてｐ型不純物領域８に接続されている。窒化シリコンからなる表面保護膜１０がアンドープＩｎＰ窓層６を覆っている。表面保護膜１０の厚さは、入射光の波長λの４分の１の厚さである。ＡｕＧｅ／Ａｕからなるｎ側電極１１が、ｎ型ＩｎＰ基板１の裏面に接続されている。入射光は例えば波長λ＝１．５５μｍのレーザ光である。
【００１７】
直線状ｐ側電極９は、ｎ型ＩｎＰ基板１の主面に対向する平面視において直線状である。図３は、図１の領域Ａを拡大した上面図である。直線状ｐ側電極９は角部がなく丸みを帯びている。
【００１８】
直線状ｐ側電極９の幅ｗは５μｍである。直線状ｐ側電極９とｐ型不純物領域８の外端との間隔ａは１４．５μｍである。直線状ｐ側電極９の延在方向のｐ型不純物領域８の長さｂは、ｐ型不純物領域８の幅ｃより長い。ｐ型不純物領域８は、平面視において長方形又は角丸長方形である。直線状ｐ側電極９はｐ型不純物領域８の長辺方向に延びる。直線状ｐ側電極９は、アンドープＩｎＰ窓層６のｐ型不純物領域８以外の領域上に配置された電極パッド１３に接続されている。両者の接続部はｐ型不純物領域８の短辺を横切る。
【００１９】
続いて、本実施の形態に係るアバランシェフォトダイオードの製造方法について簡単に説明する。まず、ｎ型ＩｎＰ基板１上に、ＭＯＣＶＤ（Metal organic chemical vapor deposition）法等を用いて、ｎ型ＩｎＰ層バッファ層２、アバランシェ増倍層３、ｐ型ＩｎＰ電界緩和層４、光吸収層５、アンドープＩｎＰ窓層６、ＩｎＧａＡｓコンタクト層７を順にエピタキシャル成長させる。
【００２０】
次に、アンドープＩｎＰ窓層６の一部にＺｎを光吸収層５に達する深さまで拡散させてｐ型不純物領域８を形成する。拡散方法として、マスク等を用いた気相拡散や熱拡散等を用いる。例えば、熱拡散を行う場合には、アンドープＩｎＰ窓層６上にＳｉＮ膜（図示せず）を成膜し、ｐ型不純物領域８を形成する領域上においてＳｉＮ膜に開口を形成し、この開口とＳｉＮ膜上にＺｎＯ膜（図示せず）等の拡散源を形成し、ＳｉＮ膜をマスクとして所定時間の熱処理を行う。なお、Ｚｎの代わりにＣｄやＢｅ等の不純物を用いてもよい。
【００２１】
次に、ＳｉＮ膜やＺｎＯ膜を除去した後、ＩｎＧａＡｓコンタクト層７を形成する。次に、プラズマＣＶＤ法等によりアンドープＩｎＰ窓層６の表面に反射防止膜としても機能する表面保護膜１０を形成し、フォトリソグラフィ技術とフッ酸等を用いたエッチングとを組み合わせて、直線状ｐ側電極９を形成する領域において表面保護膜１０に開口を形成する。次に、表面保護膜１０上にフォトレジスト（図示せず）を設け、これをパターニングして、表面保護膜１０の開口においてフォトレジストに開口を形成する。次に、電子ビーム（ＥＢ）蒸着によりＴｉ／Ａｕ膜を形成した後、この膜の不要部分をフォトレジストとともにリフトオフして直線状ｐ側電極９を形成する。この時、表面保護膜１０上に、直線状ｐ側電極９に接続された電極パッド１３を同時に形成する。その後、ｎ型ＩｎＰ基板１の裏面を研磨し、ｎ側電極１１を形成する。以上の工程により、本実施の形態に係るアバランシェフォトダイオードが製造される。
【００２２】
続いて、本実施の形態に係るアバランシェフォトダイオードの動作を説明する。ｎ側電極１１がプラス、直線状ｐ側電極９がマイナスとなるように外部から逆バイアス電圧を印加すると、空乏層１２ができる。この状態で例えば１．５５μｍの光を入射させる。光はアンドープＩｎＰ窓層６を透過し、光吸収層５において吸収されて電子−正孔対（フォトキャリア）が発生する。発生した電子はｎ側電極１１側に移動し、ホールは直線状ｐ側電極９側に移動する。逆バイアス電圧が充分に高い場合、アバランシェ増倍層３において電子はイオン化して新たな電子−ホール対を生成し、新たに生成された電子とホールと共にさらなるイオン化を引き起こすことによって、電子とホールが雪崩的に増倍するアバランシェ増倍が引き起こされる。
【００２３】
続いて、実施の形態１の効果を比較例と比較して説明する。図４は、比較例に係るアバランシェフォトダイオードを示す上面図である。比較例では、半径ｄの円形のｐ型不純物領域８を囲むようにリング状電極１４が設けられている。本実施の形態の直線状ｐ側電極９は比較例のリング状電極１４よりも面積を小さくできるため、大きな開口率を実現することができる。
【００２４】
また、ｐ型不純物領域８を長方形又は角丸長方形にすることにより、円形のｐ型不純物領域８よりも大きな開口率を実現することができる。さらに、ｐ型不純物領域８を角丸長方形にして角部を無くすことで、ｐ型不純物領域８の角部での電界集中を避けることができる。
【００２５】
図５は、本発明の実施の形態１に係るｐ型不純物領域８の面積と開口率の関係を示す図である。直線状ｐ側電極９の幅ｗを５μｍとした。比較例では、ｐ型不純物領域８の面積を大きくすると開口率は向上するが、半径ｄが１４．５μｍで開口率が約５５％、半径ｄが３０μｍでも開口率が約７３％である。一方、実施の形態１では、直線状ｐ側電極９の長さｂを変えれば、ｐ型不純物領域８の面積を自由に設計でき、約８５％もの大きな開口率を実現することができる。
【００２６】
また、直線状ｐ側電極９の延在方向に対して垂直な方向において、ｐ型不純物領域８の幅ｃに対する直線状ｐ側電極９の幅ｗの割合を２０％以下とすることで、約８０％以上の大きな開口率を実現することができる。具体的には、幅ｗを５μｍとして、幅ｃに対する幅ｗの割合を約１５％とした場合、開口率は約８５％となる。幅ｗを３μｍ、間隔ａを３０μｍとして、幅ｃに対する幅ｗの割合を約５％とした場合、開口率は約９５％となる。
【００２７】
図６は、本発明の実施の形態１に係る直線状ｐ側電極９とｐ型不純物領域８の外端との間隔ａに対する帯域の変化を示す図である。間隔ａが大きいほど帯域は小さくなるが、間隔ａが３０μｍ以下であれば帯域劣化を抑えることができる。また、ｐ型不純物領域８が大きくなると面内の増倍率が不均一になるが、間隔ａが３０μｍ以下であれば、面内で均一な増倍率を実現することができる。
【００２８】
また、直線状ｐ側電極９と電極パッド１３の接続部がｐ型不純物領域８上を横切る箇所は１箇所だけである。これにより、ｐ型不純物領域８の端部での電界集中を避けることができる。
【００２９】
また、ｐ型ＩｎＰ電界緩和層４を設けることにより、エッジブレークダウンを抑制することができる。ｐ型ＩｎＰ電界緩和層４の代わりにＡｌＩｎＡｓ電界緩和層を用いてもよい。
【００３０】
実施の形態２．
図７は、本発明の実施の形態２に係るアバランシェフォトダイオードを示す上面図である。直線状ｐ側電極９は、互いに平行に配置された直線状の複数の電極部９ａ，９ｂ，９ｃと、複数の電極部９ａ，９ｂ，９ｃに直交しそれらに共通に接続された電極部９ｄとを有する。
【００３１】
間隔ａは２０μｍである。隣り合う電極部９ａ，９ｂ，９ｃの間隔ｅは４０μｍである。電極部９ａ，９ｂ，９ｃの幅ｗはそれぞれ５μｍである。ｐ型不純物領域８は、平面視において長方形又は角丸長方形である。ｐ型不純物領域８の長さｂは幅ｆより長い。
【００３２】
続いて、実施の形態２の効果を説明する。実施の形態１では、１本の直線状ｐ側電極９を用いるため、ｐ型不純物領域８の幅ｃに制限がある（間隔ａが３０μｍ以下であるため、幅ｃの最大値＝２×３０μｍ＋電極幅ｗ）。一方、実施の形態２では、並行に配列した複数の電極部９ａ，９ｂ，９ｃを用いるため、ｐ型不純物領域８の幅ｆを自由に設計できる。従って、長さｂを一定にしつつ、ｐ型不純物領域８の面積を大きくすることができる。
【００３３】
また、実施の形態１で説明したように、ｐ型不純物領域８は直線状ｐ側電極９から３０μｍ以内に存在する必要がある。従って、隣り合う電極部９ａ，９ｂ，９ｃの間隔ｅを３０×２＝６０μｍ以下にする必要がある。
【００３４】
また、電極部９ｄと電極パッド１３の接続部がｐ型不純物領域８上を横切る箇所は１箇所だけである。これにより、ｐ型不純物領域８の端部での電界集中を避けることができる。
【００３５】
実施の形態３．
図８は、本発明の実施の形態３に係るアバランシェフォトダイオードを示す上面図である。ｐ型不純物領域８は、平面視において長方形である長方形領域８ａと、長方形領域８ａの２つの短辺にそれぞれ接合された２つの半円状領域８ｂとを有するこのように長方形領域８ａに半円状領域８ｂを接合して角部を無くすことで、ｐ型不純物領域８の角部での電界集中を避けることができる。
【００３６】
実施の形態４．
図９は、本発明の実施の形態４に係るアバランシェフォトダイオードを示す上面図である。図１０は図９のＩ−ＩＩに沿った断面図である。半円状領域８ｂ上に半円状電極１５が配置されている。この半円状電極１５は直線状ｐ側電極９に接合されている。
【００３７】
実施の形態４では、半円状領域８ｂの端部以外の大部分が半円状電極１５で遮光され、長方形領域８ａの中央部も直線状ｐ側電極９で遮光される。これにより、帯域や増倍率が面内で均一な２つの長方形の不純物領域を実現できる。
【００３８】
図１１は、図９の領域Ａを拡大した上面図である。図１２は、図９の領域Ｂを拡大した上面図である。直線状ｐ側電極９と半円状電極１５は角部がない。これにより、直線状ｐ側電極９と半円状電極１５の角部での電界集中を避けることができる。
【００３９】
実施の形態５．
図１３は、本発明の実施の形態５に係るアバランシェフォトダイオードを示す上面図である。図１４は図１３のＩ−ＩＩに沿った断面図であり、図１５は図１３のＩＩＩ−ＩＶに沿った断面図である。
【００４０】
ｐ型不純物領域８を除くアンドープＩｎＰ窓層６上に遮光メタル１６が設けられている。これにより、受光部であるｐ型不純物領域８以外に光が入射されるのを防ぐことができるため、ｐ型不純物領域８の端部で増倍率が不均一になるのを防ぐことができる。
【００４１】
実施の形態６．
図１６は、本発明の実施の形態６に係るアバランシェフォトダイオードを示す上面図である。直線状ｐ側電極９が中央で２つに分離され、それぞれ異なる２つの電極パッド１３に接続されている。２つの電極パッド１３はアンドープＩｎＰ窓層６のｐ型不純物領域８以外の領域上に配置されている。２つに分離された直線状ｐ側電極９と２つの電極パッド１３のそれぞれの接続部がｐ型不純物領域８上を横切る箇所は２つだけである。その他の構成は実施の形態３と同様である。
【００４２】
２つの電極パッド１３から電流を注入することで、面内の電界を均一にすることができる。また、直線状ｐ側電極９が中央で２つに分離されているため、開口率を上げることができる。
【００４３】
実施の形態７．
図１７は、本発明の実施の形態７に係るアバランシェフォトダイオードを示す上面図である。実施の形態６とは異なり、分離された２つの直線状ｐ側電極９が互いに平行に配置されている。両者の間隔ｅは４０μｍである。これにより実施の形態６と同様の効果を得ることができる。
【００４４】
実施の形態８．
図１８は、本発明の実施の形態８に係るアバランシェフォトダイオードアレイを示す上面図である。実施の形態５のアバランシェフォトダイオードを１６個アレイ状に配列している。これにより、正方形の受光領域を実現できる。例えば、隣り合うｐ型不純物領域８の間隔を１５．５μｍ、間隔ａを２１μｍ、直線状ｐ側電極９の幅ｗを５μｍとした場合、受光領域の幅ｇは（２１μｍ＋２１μｍ＋５μｍ＋１５．５μｍ）×１６＝１ｍｍとなる。さらに、受光領域の長さｈを１ｍｍとすれば、１ｍｍ角の正方形の受光領域を実現できる。その開口率は４２μｍ×１００／（２１μｍ＋２１μｍ＋５μｍ＋１５．５μｍ）≒６７％となる。なお、個々のｐ型不純物領域８の面積が大きいほど、全体の開口率が上がる。また、上記の例に限らず、実施の形態１〜７のアバランシェフォトダイオードを複数個アレイ状に配列することで同様の効果を得ることができる。
【００４５】
なお、上記の実施の形態１〜８において、直線状ｐ側電極９として透明電極を用いることで、開口率を更に上げることができる。例えば、実施の形態８の直線状ｐ側電極９が通常の電極の場合、開口率が４２μｍ×１００／（２１μｍ＋２１μｍ＋５μｍ＋１５．５μｍ）≒６７％である。これに対して、透明電極の場合には開口率が（２１μｍ＋２１μｍ＋５μｍ）×１００／（２１μｍ＋２１μｍ＋５μｍ＋１５．５μｍ）≒７５％に向上する。
【００４６】
また、上記の実施の形態１〜８において、ｐ型不純物領域８の不純物濃度を１×１０１９ｃｍ−３以上とすることが好ましい。これにより、ｐ型不純物領域８の抵抗が下がるため、ｐ型不純物領域８に均一に電界を印加することができる。この結果、帯域や増倍率の面内の不均一を更に抑制することができる。
【符号の説明】
【００４７】
１ ｎ型ＩｎＰ基板（半導体基板）
３ アバランシェ増倍層
４ ｐ型ＩｎＰ電界緩和層（電界緩和層）
５ 光吸収層
６ アンドープＩｎＰ窓層（窓層）
８ ｐ型不純物領域（不純物領域）
８ａ 長方形領域
８ｂ 半円状領域
９ 直線状ｐ側電極（直線状電極）
９ａ，９ｂ，９ｃ 電極部
１３ 電極パッド
１５ 半円状電極
１６ 遮光メタル
【技術分野】
【０００１】
本発明は、大きな開口率を実現することができるアバランシェフォトダイオード及びアバランシェフォトダイオードアレイに関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体受光素子の１つとして、光吸収層とアバランシェ増倍層とを備えるアバランシェフォトダイオードがある。特許文献１のアバランシェフォトダイオードは、電極と増倍層が隣接しているため、増倍層に高電界がかかりやすい。そこで、増倍層に凹部を形成することでエッジブレークダウンを抑制している。しかし、凹部を形成することでプロセスが複雑になり、素子特性がばらつく。一方、特許文献２のアバランシェフォトダイオードは、電極と増倍層が隣り合わない構造であり、さらに電界緩和層を設けることでエッジブレークダウンを抑制している。
【０００３】
特許文献３のフォトダイオードでは、吸収層上にくし型のショットキー電極が設けられている。しかし、電極近傍に形成される狭い空乏領域で受光し、電極から離れた位置では受光できないため、開口率が小さい。一方、アバランシェフォトダイオードは、電極から３０μｍ程度離れていても正常に動作するので、ショットキー型よりも開口率を大きくすることができる。
【０００４】
特許文献４のフォトダイオードでは、ｐ型電極とｎ型電極を基板表面側の受光領域の両端に配置しているため、受光面積を大きくするとｐ型電極とｎ型電極が離れて高抵抗になり、帯域が劣化する。また、ｐ型不純物領域を設けておらず、ｐ型不純物領域を形成後エッチングしてメサ構造にしているため、信頼性に懸念がある。また、受光領域以外にマトリックス状に接続する配線を有するため、チップ面積が大きくなる。
【０００５】
特許文献５のフォトダイオードでは、受光領域の端に配置されたｐ型電極から電流が注入される。従って、受光面積を大きくすると、ｐ型電極から距離が遠い位置では電界が均一にかからないため、帯域が劣化する。なお、特許文献３〜５のフォトダイオードには、増倍層や電界緩和層が無いため、増倍機能は無い。
【０００６】
また、半導体受光素子において、受光部以外に信号光が入射することで発生する拡散電流成分に起因する応答速度の低下を遮光用メタルにより防ぐこと（例えば、特許文献５〜７参照）や、遮光用メタルにより開口内に集光させることが提案されている（例えば、特許文献８参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開昭６２−０３３４８２号公報
【特許文献２】特開２０１０−１３５３６０号公報
【特許文献３】特開２０００−１０１１３０号公報
【特許文献４】特開２００１−１１９００４号公報
【特許文献５】特開２００２−１００７９６号公報
【特許文献６】特開昭６３−２１１６８６号公報
【特許文献７】特開平３−２７６７６９号公報
【特許文献８】特開２００７−２８１１４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
従来のアバランシェフォトダイオードのｐ側電極はリング状であった。しかし、リング状の電極は面積が大きいため、入射光を遮光する面積が大きくなり、開口率が下がる。電極に接続された不純物領域の面積を大きくすれば、開口率を上げることができる。しかし、電極からの距離が遠いほど不純物領域に電界がかからなくなるため、帯域が小さくなる。また、面内の増倍率が不均一になり、面内の受光感度も不均一になる。従って、従来のアバランシェフォトダイオードでは不純物領域の面積を一定以上大きくできないため、大きな開口率を実現することができないという問題があった。また、リング状の電極を有するアバランシェフォトダイオードを複数個アレイ状に配列した場合、開口率が低下するという問題があった。
【０００９】
本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、その目的は大きな開口率を実現することができるアバランシェフォトダイオード及びアバランシェフォトダイオードアレイを得るものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係るアバランシェフォトダイオードは、第１導電型の半導体基板と、前記半導体基板の主面上に順に積層されたアバランシェ増倍層、電界緩和層、光吸収層、及び窓層と、前記窓層の一部に設けられた第２導電型の不純物領域と、前記不純物領域上に配置されて前記不純物領域に接続され、前記半導体基板の前記主面に対向する平面視において直線状である電極とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明により、大きな開口率を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施の形態１に係るアバランシェフォトダイオードを示す上面図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係るアバランシェフォトダイオードを示す断面図である。
【図３】図１の領域Ａを拡大した上面図である。
【図４】比較例に係るアバランシェフォトダイオードを示す上面図である。
【図５】本発明の実施の形態１に係るｐ型不純物領域の面積と開口率の関係を示す図である。
【図６】本発明の実施の形態１に係る直線状電極とｐ型不純物領域の外端との間隔に対する帯域の変化を示す図である。
【図７】本発明の実施の形態２に係るアバランシェフォトダイオードを示す上面図である。
【図８】本発明の実施の形態３に係るアバランシェフォトダイオードを示す上面図である。
【図９】本発明の実施の形態４に係るアバランシェフォトダイオードを示す上面図である。
【図１０】図９のＩ−ＩＩに沿った断面図である。
【図１１】図９の領域Ａを拡大した上面図である。
【図１２】図９の領域Ｂを拡大した上面図である。
【図１３】本発明の実施の形態５に係るアバランシェフォトダイオードを示す上面図である。
【図１４】図１３のＩ−ＩＩに沿った断面図である。
【図１５】図１３のＩＩＩ−ＩＶに沿った断面図である。
【図１６】本発明の実施の形態６に係るアバランシェフォトダイオードを示す上面図である。
【図１７】本発明の実施の形態７に係るアバランシェフォトダイオードを示す上面図である。
【図１８】本発明の実施の形態８に係るアバランシェフォトダイオードアレイを示す上面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明の実施の形態に係るアバランシェフォトダイオード及びアバランシェフォトダイオードアレイについて図面を参照して説明する。同じ又は対応する構成要素には同じ符号を付し、説明の繰り返しを省略する場合がある。
【００１４】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係るアバランシェフォトダイオードを示す上面図である。図２は、図１のＩ−ＩＩに沿った断面図である。ｎ型ＩｎＰ基板１の主面上に、ｎ型ＩｎＰ層バッファ層２、厚さ０．１５〜０．４μｍのアンドープＡｌＩｎＡｓからなるアバランシェ増倍層３、厚さ０．０３〜０．０６μｍのｐ型ＩｎＰ電界緩和層４、厚さ２〜３μｍのアンドープＩｎＧａＡｓからなる光吸収層５、厚さ約２μｍのアンドープＩｎＰ窓層６、ＩｎＧａＡｓコンタクト層７が順に積層されている。アンドープＩｎＰ窓層６の一部にｐ型不純物領域８が設けられている。
【００１５】
ｎ型ＩｎＰ基板の不純物濃度は約５×１０１８ｃｍ−３、ｐ型ＩｎＰ電界緩和層４の不純物濃度は０．５〜１×１０１８ｃｍ−３、ｐ型不純物領域８の不純物濃度は１×１０１９〜１×１０２０ｃｍ−３である。
【００１６】
Ｔｉ／Ａｕ等からなる直線状ｐ側電極９が、ＩｎＧａＡｓコンタクト層７を介してｐ型不純物領域８上に配置されてｐ型不純物領域８に接続されている。窒化シリコンからなる表面保護膜１０がアンドープＩｎＰ窓層６を覆っている。表面保護膜１０の厚さは、入射光の波長λの４分の１の厚さである。ＡｕＧｅ／Ａｕからなるｎ側電極１１が、ｎ型ＩｎＰ基板１の裏面に接続されている。入射光は例えば波長λ＝１．５５μｍのレーザ光である。
【００１７】
直線状ｐ側電極９は、ｎ型ＩｎＰ基板１の主面に対向する平面視において直線状である。図３は、図１の領域Ａを拡大した上面図である。直線状ｐ側電極９は角部がなく丸みを帯びている。
【００１８】
直線状ｐ側電極９の幅ｗは５μｍである。直線状ｐ側電極９とｐ型不純物領域８の外端との間隔ａは１４．５μｍである。直線状ｐ側電極９の延在方向のｐ型不純物領域８の長さｂは、ｐ型不純物領域８の幅ｃより長い。ｐ型不純物領域８は、平面視において長方形又は角丸長方形である。直線状ｐ側電極９はｐ型不純物領域８の長辺方向に延びる。直線状ｐ側電極９は、アンドープＩｎＰ窓層６のｐ型不純物領域８以外の領域上に配置された電極パッド１３に接続されている。両者の接続部はｐ型不純物領域８の短辺を横切る。
【００１９】
続いて、本実施の形態に係るアバランシェフォトダイオードの製造方法について簡単に説明する。まず、ｎ型ＩｎＰ基板１上に、ＭＯＣＶＤ（Metal organic chemical vapor deposition）法等を用いて、ｎ型ＩｎＰ層バッファ層２、アバランシェ増倍層３、ｐ型ＩｎＰ電界緩和層４、光吸収層５、アンドープＩｎＰ窓層６、ＩｎＧａＡｓコンタクト層７を順にエピタキシャル成長させる。
【００２０】
次に、アンドープＩｎＰ窓層６の一部にＺｎを光吸収層５に達する深さまで拡散させてｐ型不純物領域８を形成する。拡散方法として、マスク等を用いた気相拡散や熱拡散等を用いる。例えば、熱拡散を行う場合には、アンドープＩｎＰ窓層６上にＳｉＮ膜（図示せず）を成膜し、ｐ型不純物領域８を形成する領域上においてＳｉＮ膜に開口を形成し、この開口とＳｉＮ膜上にＺｎＯ膜（図示せず）等の拡散源を形成し、ＳｉＮ膜をマスクとして所定時間の熱処理を行う。なお、Ｚｎの代わりにＣｄやＢｅ等の不純物を用いてもよい。
【００２１】
次に、ＳｉＮ膜やＺｎＯ膜を除去した後、ＩｎＧａＡｓコンタクト層７を形成する。次に、プラズマＣＶＤ法等によりアンドープＩｎＰ窓層６の表面に反射防止膜としても機能する表面保護膜１０を形成し、フォトリソグラフィ技術とフッ酸等を用いたエッチングとを組み合わせて、直線状ｐ側電極９を形成する領域において表面保護膜１０に開口を形成する。次に、表面保護膜１０上にフォトレジスト（図示せず）を設け、これをパターニングして、表面保護膜１０の開口においてフォトレジストに開口を形成する。次に、電子ビーム（ＥＢ）蒸着によりＴｉ／Ａｕ膜を形成した後、この膜の不要部分をフォトレジストとともにリフトオフして直線状ｐ側電極９を形成する。この時、表面保護膜１０上に、直線状ｐ側電極９に接続された電極パッド１３を同時に形成する。その後、ｎ型ＩｎＰ基板１の裏面を研磨し、ｎ側電極１１を形成する。以上の工程により、本実施の形態に係るアバランシェフォトダイオードが製造される。
【００２２】
続いて、本実施の形態に係るアバランシェフォトダイオードの動作を説明する。ｎ側電極１１がプラス、直線状ｐ側電極９がマイナスとなるように外部から逆バイアス電圧を印加すると、空乏層１２ができる。この状態で例えば１．５５μｍの光を入射させる。光はアンドープＩｎＰ窓層６を透過し、光吸収層５において吸収されて電子−正孔対（フォトキャリア）が発生する。発生した電子はｎ側電極１１側に移動し、ホールは直線状ｐ側電極９側に移動する。逆バイアス電圧が充分に高い場合、アバランシェ増倍層３において電子はイオン化して新たな電子−ホール対を生成し、新たに生成された電子とホールと共にさらなるイオン化を引き起こすことによって、電子とホールが雪崩的に増倍するアバランシェ増倍が引き起こされる。
【００２３】
続いて、実施の形態１の効果を比較例と比較して説明する。図４は、比較例に係るアバランシェフォトダイオードを示す上面図である。比較例では、半径ｄの円形のｐ型不純物領域８を囲むようにリング状電極１４が設けられている。本実施の形態の直線状ｐ側電極９は比較例のリング状電極１４よりも面積を小さくできるため、大きな開口率を実現することができる。
【００２４】
また、ｐ型不純物領域８を長方形又は角丸長方形にすることにより、円形のｐ型不純物領域８よりも大きな開口率を実現することができる。さらに、ｐ型不純物領域８を角丸長方形にして角部を無くすことで、ｐ型不純物領域８の角部での電界集中を避けることができる。
【００２５】
図５は、本発明の実施の形態１に係るｐ型不純物領域８の面積と開口率の関係を示す図である。直線状ｐ側電極９の幅ｗを５μｍとした。比較例では、ｐ型不純物領域８の面積を大きくすると開口率は向上するが、半径ｄが１４．５μｍで開口率が約５５％、半径ｄが３０μｍでも開口率が約７３％である。一方、実施の形態１では、直線状ｐ側電極９の長さｂを変えれば、ｐ型不純物領域８の面積を自由に設計でき、約８５％もの大きな開口率を実現することができる。
【００２６】
また、直線状ｐ側電極９の延在方向に対して垂直な方向において、ｐ型不純物領域８の幅ｃに対する直線状ｐ側電極９の幅ｗの割合を２０％以下とすることで、約８０％以上の大きな開口率を実現することができる。具体的には、幅ｗを５μｍとして、幅ｃに対する幅ｗの割合を約１５％とした場合、開口率は約８５％となる。幅ｗを３μｍ、間隔ａを３０μｍとして、幅ｃに対する幅ｗの割合を約５％とした場合、開口率は約９５％となる。
【００２７】
図６は、本発明の実施の形態１に係る直線状ｐ側電極９とｐ型不純物領域８の外端との間隔ａに対する帯域の変化を示す図である。間隔ａが大きいほど帯域は小さくなるが、間隔ａが３０μｍ以下であれば帯域劣化を抑えることができる。また、ｐ型不純物領域８が大きくなると面内の増倍率が不均一になるが、間隔ａが３０μｍ以下であれば、面内で均一な増倍率を実現することができる。
【００２８】
また、直線状ｐ側電極９と電極パッド１３の接続部がｐ型不純物領域８上を横切る箇所は１箇所だけである。これにより、ｐ型不純物領域８の端部での電界集中を避けることができる。
【００２９】
また、ｐ型ＩｎＰ電界緩和層４を設けることにより、エッジブレークダウンを抑制することができる。ｐ型ＩｎＰ電界緩和層４の代わりにＡｌＩｎＡｓ電界緩和層を用いてもよい。
【００３０】
実施の形態２．
図７は、本発明の実施の形態２に係るアバランシェフォトダイオードを示す上面図である。直線状ｐ側電極９は、互いに平行に配置された直線状の複数の電極部９ａ，９ｂ，９ｃと、複数の電極部９ａ，９ｂ，９ｃに直交しそれらに共通に接続された電極部９ｄとを有する。
【００３１】
間隔ａは２０μｍである。隣り合う電極部９ａ，９ｂ，９ｃの間隔ｅは４０μｍである。電極部９ａ，９ｂ，９ｃの幅ｗはそれぞれ５μｍである。ｐ型不純物領域８は、平面視において長方形又は角丸長方形である。ｐ型不純物領域８の長さｂは幅ｆより長い。
【００３２】
続いて、実施の形態２の効果を説明する。実施の形態１では、１本の直線状ｐ側電極９を用いるため、ｐ型不純物領域８の幅ｃに制限がある（間隔ａが３０μｍ以下であるため、幅ｃの最大値＝２×３０μｍ＋電極幅ｗ）。一方、実施の形態２では、並行に配列した複数の電極部９ａ，９ｂ，９ｃを用いるため、ｐ型不純物領域８の幅ｆを自由に設計できる。従って、長さｂを一定にしつつ、ｐ型不純物領域８の面積を大きくすることができる。
【００３３】
また、実施の形態１で説明したように、ｐ型不純物領域８は直線状ｐ側電極９から３０μｍ以内に存在する必要がある。従って、隣り合う電極部９ａ，９ｂ，９ｃの間隔ｅを３０×２＝６０μｍ以下にする必要がある。
【００３４】
また、電極部９ｄと電極パッド１３の接続部がｐ型不純物領域８上を横切る箇所は１箇所だけである。これにより、ｐ型不純物領域８の端部での電界集中を避けることができる。
【００３５】
実施の形態３．
図８は、本発明の実施の形態３に係るアバランシェフォトダイオードを示す上面図である。ｐ型不純物領域８は、平面視において長方形である長方形領域８ａと、長方形領域８ａの２つの短辺にそれぞれ接合された２つの半円状領域８ｂとを有するこのように長方形領域８ａに半円状領域８ｂを接合して角部を無くすことで、ｐ型不純物領域８の角部での電界集中を避けることができる。
【００３６】
実施の形態４．
図９は、本発明の実施の形態４に係るアバランシェフォトダイオードを示す上面図である。図１０は図９のＩ−ＩＩに沿った断面図である。半円状領域８ｂ上に半円状電極１５が配置されている。この半円状電極１５は直線状ｐ側電極９に接合されている。
【００３７】
実施の形態４では、半円状領域８ｂの端部以外の大部分が半円状電極１５で遮光され、長方形領域８ａの中央部も直線状ｐ側電極９で遮光される。これにより、帯域や増倍率が面内で均一な２つの長方形の不純物領域を実現できる。
【００３８】
図１１は、図９の領域Ａを拡大した上面図である。図１２は、図９の領域Ｂを拡大した上面図である。直線状ｐ側電極９と半円状電極１５は角部がない。これにより、直線状ｐ側電極９と半円状電極１５の角部での電界集中を避けることができる。
【００３９】
実施の形態５．
図１３は、本発明の実施の形態５に係るアバランシェフォトダイオードを示す上面図である。図１４は図１３のＩ−ＩＩに沿った断面図であり、図１５は図１３のＩＩＩ−ＩＶに沿った断面図である。
【００４０】
ｐ型不純物領域８を除くアンドープＩｎＰ窓層６上に遮光メタル１６が設けられている。これにより、受光部であるｐ型不純物領域８以外に光が入射されるのを防ぐことができるため、ｐ型不純物領域８の端部で増倍率が不均一になるのを防ぐことができる。
【００４１】
実施の形態６．
図１６は、本発明の実施の形態６に係るアバランシェフォトダイオードを示す上面図である。直線状ｐ側電極９が中央で２つに分離され、それぞれ異なる２つの電極パッド１３に接続されている。２つの電極パッド１３はアンドープＩｎＰ窓層６のｐ型不純物領域８以外の領域上に配置されている。２つに分離された直線状ｐ側電極９と２つの電極パッド１３のそれぞれの接続部がｐ型不純物領域８上を横切る箇所は２つだけである。その他の構成は実施の形態３と同様である。
【００４２】
２つの電極パッド１３から電流を注入することで、面内の電界を均一にすることができる。また、直線状ｐ側電極９が中央で２つに分離されているため、開口率を上げることができる。
【００４３】
実施の形態７．
図１７は、本発明の実施の形態７に係るアバランシェフォトダイオードを示す上面図である。実施の形態６とは異なり、分離された２つの直線状ｐ側電極９が互いに平行に配置されている。両者の間隔ｅは４０μｍである。これにより実施の形態６と同様の効果を得ることができる。
【００４４】
実施の形態８．
図１８は、本発明の実施の形態８に係るアバランシェフォトダイオードアレイを示す上面図である。実施の形態５のアバランシェフォトダイオードを１６個アレイ状に配列している。これにより、正方形の受光領域を実現できる。例えば、隣り合うｐ型不純物領域８の間隔を１５．５μｍ、間隔ａを２１μｍ、直線状ｐ側電極９の幅ｗを５μｍとした場合、受光領域の幅ｇは（２１μｍ＋２１μｍ＋５μｍ＋１５．５μｍ）×１６＝１ｍｍとなる。さらに、受光領域の長さｈを１ｍｍとすれば、１ｍｍ角の正方形の受光領域を実現できる。その開口率は４２μｍ×１００／（２１μｍ＋２１μｍ＋５μｍ＋１５．５μｍ）≒６７％となる。なお、個々のｐ型不純物領域８の面積が大きいほど、全体の開口率が上がる。また、上記の例に限らず、実施の形態１〜７のアバランシェフォトダイオードを複数個アレイ状に配列することで同様の効果を得ることができる。
【００４５】
なお、上記の実施の形態１〜８において、直線状ｐ側電極９として透明電極を用いることで、開口率を更に上げることができる。例えば、実施の形態８の直線状ｐ側電極９が通常の電極の場合、開口率が４２μｍ×１００／（２１μｍ＋２１μｍ＋５μｍ＋１５．５μｍ）≒６７％である。これに対して、透明電極の場合には開口率が（２１μｍ＋２１μｍ＋５μｍ）×１００／（２１μｍ＋２１μｍ＋５μｍ＋１５．５μｍ）≒７５％に向上する。
【００４６】
また、上記の実施の形態１〜８において、ｐ型不純物領域８の不純物濃度を１×１０１９ｃｍ−３以上とすることが好ましい。これにより、ｐ型不純物領域８の抵抗が下がるため、ｐ型不純物領域８に均一に電界を印加することができる。この結果、帯域や増倍率の面内の不均一を更に抑制することができる。
【符号の説明】
【００４７】
１ ｎ型ＩｎＰ基板（半導体基板）
３ アバランシェ増倍層
４ ｐ型ＩｎＰ電界緩和層（電界緩和層）
５ 光吸収層
６ アンドープＩｎＰ窓層（窓層）
８ ｐ型不純物領域（不純物領域）
８ａ 長方形領域
８ｂ 半円状領域
９ 直線状ｐ側電極（直線状電極）
９ａ，９ｂ，９ｃ 電極部
１３ 電極パッド
１５ 半円状電極
１６ 遮光メタル
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１導電型の半導体基板と、
前記半導体基板の主面上に順に積層されたアバランシェ増倍層、電界緩和層、光吸収層、及び窓層と、
前記窓層の一部に設けられた第２導電型の不純物領域と、
前記不純物領域上に配置されて前記不純物領域に接続され、前記半導体基板の前記主面に対向する平面視において直線状である直線状電極とを備えることを特徴とするアバランシェフォトダイオード。
【請求項２】
前記直線状電極と前記不純物領域の外端との間隔は３０μｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載のアバランシェフォトダイオード。
【請求項３】
前記不純物領域は、平面視において長方形又は角丸長方形であり、
前記直線状電極は前記不純物領域の長辺方向に延びることを特徴とする請求項１又は２に記載のアバランシェフォトダイオード。
【請求項４】
前記不純物領域は、平面視において長方形である長方形領域と、前記長方形領域の２つの短辺にそれぞれ接合された２つの半円状領域とを有することを特徴とする請求項１又は２に記載のアバランシェフォトダイオード。
【請求項５】
前記半円状領域上に配置され、前記直線状電極に接合された半円状電極を更に備えることを特徴とする請求項４に記載のアバランシェフォトダイオード。
【請求項６】
前記不純物領域を除く前記窓層上に設けられた遮光メタルを更に備えることを特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載のアバランシェフォトダイオード。
【請求項７】
前記直線状電極は、互いに平行に配置された直線状の複数の電極部を有することを特徴とする請求項１〜６の何れか１項に記載のアバランシェフォトダイオード。
【請求項８】
隣り合う前記直線状電極部の間隔は６０μｍ以下であることを特徴とする請求項７に記載のアバランシェフォトダイオード。
【請求項９】
前記直線状電極は、前記複数の電極部に直交しそれらに共通に接続された電極部を更に有することを特徴とする請求項７又は８に記載のアバランシェフォトダイオード。
【請求項１０】
前記窓層の前記不純物領域以外の領域上に配置された電極パッドを更に備え、
前記直線状電極と前記電極パッドの接続部が前記不純物領域上を横切る箇所は１箇所だけであることを特徴とする請求項１〜９の何れか１項に記載のアバランシェフォトダイオード。
【請求項１１】
前記直線状電極は、２つに分離されていることを特徴とする請求項１〜６の何れか１項に記載のアバランシェフォトダイオード。
【請求項１２】
前記窓層の前記不純物領域以外の領域上に配置された２つの電極パッドを更に備え、
２つに分離された前記直線状電極と前記２つの電極パッドのそれぞれ接続部が前記不純物領域上を横切る箇所は２箇所だけであることを特徴とする請求項１１に記載のアバランシェフォトダイオード。
【請求項１３】
前記直線状電極の延在方向に対して垂直な方向において、前記不純物領域の幅に対する前記直線状の電極の幅の割合が２０％以下であることを特徴とする請求項１〜１２の何れか１項に記載のアバランシェフォトダイオード。
【請求項１４】
前記直線状電極は角部がないことを特徴とする請求項１〜１３の何れか１項に記載のアバランシェフォトダイオード。
【請求項１５】
前記直線状電極は透明電極であることを特徴とする請求項１〜１４の何れか１項に記載のアバランシェフォトダイオード。
【請求項１６】
前記不純物領域の不純物濃度は１×１０１９ｃｍ−３以上であることを特徴とする請求項１〜１５の何れか１項に記載のアバランシェフォトダイオード。
【請求項１７】
請求項１〜１６の何れか１項に記載のアバランシェフォトダイオードを複数個アレイ状に配列していることを特徴とするアバランシェフォトダイオードアレイ。
【請求項１】
第１導電型の半導体基板と、
前記半導体基板の主面上に順に積層されたアバランシェ増倍層、電界緩和層、光吸収層、及び窓層と、
前記窓層の一部に設けられた第２導電型の不純物領域と、
前記不純物領域上に配置されて前記不純物領域に接続され、前記半導体基板の前記主面に対向する平面視において直線状である直線状電極とを備えることを特徴とするアバランシェフォトダイオード。
【請求項２】
前記直線状電極と前記不純物領域の外端との間隔は３０μｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載のアバランシェフォトダイオード。
【請求項３】
前記不純物領域は、平面視において長方形又は角丸長方形であり、
前記直線状電極は前記不純物領域の長辺方向に延びることを特徴とする請求項１又は２に記載のアバランシェフォトダイオード。
【請求項４】
前記不純物領域は、平面視において長方形である長方形領域と、前記長方形領域の２つの短辺にそれぞれ接合された２つの半円状領域とを有することを特徴とする請求項１又は２に記載のアバランシェフォトダイオード。
【請求項５】
前記半円状領域上に配置され、前記直線状電極に接合された半円状電極を更に備えることを特徴とする請求項４に記載のアバランシェフォトダイオード。
【請求項６】
前記不純物領域を除く前記窓層上に設けられた遮光メタルを更に備えることを特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載のアバランシェフォトダイオード。
【請求項７】
前記直線状電極は、互いに平行に配置された直線状の複数の電極部を有することを特徴とする請求項１〜６の何れか１項に記載のアバランシェフォトダイオード。
【請求項８】
隣り合う前記直線状電極部の間隔は６０μｍ以下であることを特徴とする請求項７に記載のアバランシェフォトダイオード。
【請求項９】
前記直線状電極は、前記複数の電極部に直交しそれらに共通に接続された電極部を更に有することを特徴とする請求項７又は８に記載のアバランシェフォトダイオード。
【請求項１０】
前記窓層の前記不純物領域以外の領域上に配置された電極パッドを更に備え、
前記直線状電極と前記電極パッドの接続部が前記不純物領域上を横切る箇所は１箇所だけであることを特徴とする請求項１〜９の何れか１項に記載のアバランシェフォトダイオード。
【請求項１１】
前記直線状電極は、２つに分離されていることを特徴とする請求項１〜６の何れか１項に記載のアバランシェフォトダイオード。
【請求項１２】
前記窓層の前記不純物領域以外の領域上に配置された２つの電極パッドを更に備え、
２つに分離された前記直線状電極と前記２つの電極パッドのそれぞれ接続部が前記不純物領域上を横切る箇所は２箇所だけであることを特徴とする請求項１１に記載のアバランシェフォトダイオード。
【請求項１３】
前記直線状電極の延在方向に対して垂直な方向において、前記不純物領域の幅に対する前記直線状の電極の幅の割合が２０％以下であることを特徴とする請求項１〜１２の何れか１項に記載のアバランシェフォトダイオード。
【請求項１４】
前記直線状電極は角部がないことを特徴とする請求項１〜１３の何れか１項に記載のアバランシェフォトダイオード。
【請求項１５】
前記直線状電極は透明電極であることを特徴とする請求項１〜１４の何れか１項に記載のアバランシェフォトダイオード。
【請求項１６】
前記不純物領域の不純物濃度は１×１０１９ｃｍ−３以上であることを特徴とする請求項１〜１５の何れか１項に記載のアバランシェフォトダイオード。
【請求項１７】
請求項１〜１６の何れか１項に記載のアバランシェフォトダイオードを複数個アレイ状に配列していることを特徴とするアバランシェフォトダイオードアレイ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【公開番号】特開２０１２−２４８６５５（Ｐ２０１２−２４８６５５Ａ）
【公開日】平成２４年１２月１３日（２０１２．１２．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１１８７６６（Ｐ２０１１−１１８７６６）
【出願日】平成２３年５月２７日（２０１１．５．２７）
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１２月１３日（２０１２．１２．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年５月２７日（２０１１．５．２７）
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【Ｆターム（参考）】
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