半导体受光元件以及半导体受光元件制造方法与流程

1.本技术涉及半导体受光元件以及半导体受光元件制造方法。


背景技术：

2.作为用于光通信等的半导体受光元件，经常使用作为光电二极管(pd)的一种的雪崩光电二极管(apd)。适当地将光电二极管、雪崩光电二极管分别标记为pd、apd。在apd中，通过施加电压使倍增层内的电场强度增加从而产生雪崩倍增，能够放大载流子。换句话说，由于能够放大通过入射光而在光吸收层内产生的载流子中的到达内倍增层的载流子，因此具有能够使作为接收器的s/n比提高的特征。由此，apd特别是作为长距离通信用途使用的情况较多。
3.光通信用途的apd根据倍增层所使用的材料可大体分为两种。在专利文献1的图3中，公开了一种对倍增层使用inp的apd(第一apd)，在专利文献1的图1中，公开了一种对倍增层使用inalas等含有al(铝)的材料的apd(第二apd)。其中，inalas还被记载为alinas。专利文献1的图3所公开的第一apd在n型inp基板依次层叠n型inp层、n型光吸收层、n型倍增层以及n型inp层，在表面侧(与inp基板相反的一侧)的inp层形成有p 区域，在p 区域的外周形成有作为p
‑
区域的保护环部(保护环(guard ring))。对于倍增层为inp的apd而言，若倍增层的电场强度增加，则能够使从光吸收层到达倍增层的空穴倍增。即，倍增层为inp的apd是空穴倍增型。保护环是为了防止在p 区域的外周侧即端部急剧倍增这样的边缘击穿，或者是为了在输入光瞬间增加时相比于p 区域的中心先在p 区域的端部产生穿透(reach
‑
through)时作为电流通路发挥功能而防止由于向p 区域的电流集中而引起的破坏。
4.专利文献1的图1所公开的第二apd在n型inp基板依次层叠有n型inp层、n型倍增层、n型光吸收层以及n型inp层，在表面侧的inp层形成有p 区域，在p 区域的外周形成有作为p
‑
区域的保护环部(保护环)。倍增层为al系的apd是电子倍增型。相比于空穴，电子的有效质量小且移动速度快，因此相比于空穴倍增型的apd，电子倍增型的apd能够预见高速以及低噪声动作化。因此，随着光通信用的半导体受光元件所要求的位速率(bit rate)的增加，电子倍增型的apd被广泛使用。
5.专利文献1：日本特开平02
‑
010780号公报(图1、图3)
6.在专利文献1的图1所公开的电子倍增型的apd(第二apd)中，倍增层处于光吸收层的下部(半导体基板侧)，构造与倍增层处于光吸收层的上部(与半导体基板相反的一侧)的空穴倍增型的apd(第一apd)不同。对于专利文献1的图1所公开的电子倍增型的apd而言，倍增层位于半导体基板与光吸收层之间，作为p
‑
区域的保护环部的深度与形成于供入射光通过的受光区域的p 区域(p型区域)的深度相同，保护环部未到达倍增层。另外，在专利文献1中，关于电子倍增型的apd(第二apd)中的保护环部的功能没有提及。电子倍增型的apd(第二apd)中的保护环部，无法发挥与构造不同的空穴倍增型的apd(第一apd)的保护环部相同的功能。
7.对于专利文献1的图1所公开的电子倍增型的apd而言，p 区域(p型区域)被p
‑
区域
包围，p 区域(p型区域)的中心部附近的基于光入射的倍增率变高。通常为了使射入apd的受光区域的光在受光区域的中心部密度最高，而对传播光的光纤与apd的位置进行调整。因此，专利文献1的图1所公开的电子倍增型的apd在强光突然进入到受光区域的p型区域的情况下，由于倍增层位于半导体基板与光吸收层之间这一点以及p型区域的中心部的倍增率高这一点的协同效应，而在p型区域的中心部产生的载流子大量倍增，在p型区域的中心部流动的光电流过度增加。专利文献1的图1所公开的电子倍增型的apd在强光射入受光区域的p型区域的情况下，光电流在p型区域的中心部过度增加，从而存在apd发热而特性易劣化的问题。


技术实现要素：

8.本技术说明书所公开的技术的目的在于，提供一种即使过度的光射入形成于射入光的受光区域的p型区域也能够抑制特性劣化的半导体受光元件。
9.本技术说明书所公开的一个例子的半导体受光元件，在半导体基板依次形成有倍增层、电场控制层、光吸收层以及窗层，并且在窗层形成有p型区域。p型区域具有第一p型部、和基于光入射的电流的倍增率比第一p型部大的第二p型部。第一p型部形成于p型区域中的包含与半导体基板垂直的中心轴在内的中央部，第二p型部形成于中央部的在相对于中心轴而言的径向上的外周。
10.本技术说明书所公开的一个例子的半导体受光元件，由于p型区域具有形成于中央部的第一p型部、和在中央部的外周基于光入射的电流的倍增率比第一p型部大的第二p型部，因此即使过度的光射入形成于射入光的受光区域的p型区域也能够抑制特性劣化。
附图说明
11.图1是表示实施方式1所涉及的第一半导体受光元件的简要构造的剖视图。
12.图2是表示图1的半导体受光元件的击穿电压以及穿透电压的计算结果的图。
13.图3是表示图1的半导体受光元件的电流特性的图。
14.图4是表示比较例的半导体受光元件的简要构造的剖视图。
15.图5是表示图4的半导体受光元件的电流特性的图。
16.图6是对形成图1的p型区域的扩散工序进行说明的图。
17.图7是对形成图1的p型区域的扩散工序进行说明的图。
18.图8是表示实施方式1所涉及的第二半导体受光元件的简要构造的剖视图。
19.图9是表示实施方式1所涉及的第三半导体受光元件的简要构造的剖视图。
20.图10是表示实施方式1所涉及的第四半导体受光元件的简要构造的剖视图。
21.图11是表示实施方式2所涉及的半导体受光元件的简要构造的剖视图。
22.图12是表示实施方式2所涉及的其他半导体受光元件的简要构造的剖视图。
23.图13是表示实施方式3所涉及的半导体受光元件的简要构造的剖视图。
24.图14是表示实施方式3所涉及的其他半导体受光元件的简要构造的剖视图。
25.图15是表示实施方式4所涉及的半导体受光元件的简要构造的剖视图。
26.图16是表示实施方式4所涉及的其他半导体受光元件的简要构造的剖视图。
27.图17是表示实施方式5所涉及的半导体受光元件的简要构造的剖视图。
28.图18是表示实施方式5所涉及的其他半导体受光元件的简要构造的剖视图。
具体实施方式
29.实施方式1
30.参照附图对实施方式1的半导体受光元件50进行说明。存在对相同或者对应的结构要素标注相同的附图标记，并省略反复说明的情况。图1是表示实施方式1所涉及的第一半导体受光元件的简要构造的剖视图。图2是表示图1的半导体受光元件的击穿电压(breakdown voltage)以及穿透电压(reach
‑
through voltage)的计算结果的图，图3是表示图1的半导体受光元件的电流特性的图。图4是表示比较例的半导体受光元件的简要构造的剖视图，图5是表示图4的半导体受光元件的电流特性的图。图6、图7是对形成图1的p型区域的扩散工序进行说明的图。图8是表示实施方式1所涉及的第二半导体受光元件的简要构造的剖视图，图9是表示实施方式1所涉及的第三半导体受光元件的简要构造的剖视图。图10是表示实施方式1所涉及的第四半导体受光元件的简要构造的剖视图。在n型inp基板亦即半导体基板1的表面依次层叠有含有al(铝)的n型alinas的倍增层2、p型inp的电场控制层3、n型ingaas的光吸收层4以及n型inp的窗层5。在窗层5的一部分形成有p型区域6，将包含p型区域6的纵构造区域设为受光区域22。在图1中，受光区域22是虚线21a至虚线21e的区域，p型区域6的表面形状例如是圆形。
31.窗层5的表面(与半导体基板1相反的一侧的面)形成有sin、sio2等钝化膜8，p型区域6的表面形成有阳极电极7。p型区域6与阳极电极7导通。在半导体基板1的背面形成有阴极电极9、防反射膜10。半导体基板1的背面与阴极电极9导通。从半导体受光元件50的背面观察阴极电极9的形状(背面形状)例如是长方形，形成有圆形的开口20，在该开口20的内侧的半导体基板1的背面形成有防反射膜10。防反射膜10的背面形状是圆形。在图1中，示出了p型区域6相对于中心轴21c的径向上的外周、与防反射膜10的径向的外周一致的例子。图1所示的半导体受光元件50是光从半导体基板1的背面入射的背面入射式雪崩光电二极管。
32.倍增层2、电场控制层3、光吸收层4以及窗层5是利用mocvd(metal organic chemical vapor deposition)装置、mbe(molecular beam epitaxy)装置等而形成的外延层。钝化膜8利用蒸镀装置、溅射装置、cvd(chemical vapor deposition)装置等而成膜，并利用光刻技术、蚀刻技术而形成。阳极电极7、阴极电极9利用蒸镀装置、溅射装置等而成膜，并利用光刻技术、蚀刻技术而形成。防反射膜10利用溅射装置、蒸镀装置、cvd装置、mbe装置等而形成。
33.p型区域6形成于比光吸收层4与窗层5的界面靠上方的部分，即从界面分离的窗层5的内部。p型区域6具有外延层的层叠方向的深度浅的第一p型部14、和外延层的层叠方向的深度比第一p型部14深的第二p型部15。第二p型部15比第一p型部14更向半导体基板1侧延伸。另外，第二p型部15形成于p型区域6的径向的最外周部。第一p型部14、第二p型部15的扩散前缘均处于比光吸收层4与窗层5的界面靠上方的位置，形成于从光吸收层4与窗层5的界面分离的窗层5的内部。其中，扩散前缘表示：在使掺杂剂从外延层的表面(含有掺杂剂的扩散源进入的面)扩散时的、掺杂剂扩散的部分与未扩散的部分的深度方向的边界。
34.第一p型部14的表面形状是圆形，第二p型部15的表面形状是包围第一p型部14的外周的环形状。第二p型部15在由虚线21b、21d所示的位置扩散前缘变得最深。虚线21c是p
型区域6的中心轴，表示受光区域22的中心轴。中心轴21c与半导体基板1垂直，光例如与中心轴21c平行地射入半导体受光元件50。对于第一p型部14的扩散前缘与第二p型部15的扩散前缘的距离亦即扩散前缘差d1而言，只要存在差值即可，例如是1nm以上且小于100nm。p型区域6的载流子浓度(杂质浓度)例如是约5
×
10
17
cm
‑3。此外，扩散前缘差d1也能够称为第一p型部14中的最靠近半导体基板1的末端部与第二p型部15中的最靠近半导体基板1的末端部的在中心轴21c方向上的差分距离。
35.通过使第二p型部15的扩散前缘比包含中心轴21c的p型区域6的中心部即第一p型部14的扩散前缘深，从而能够对p型区域6的中心部与外周部即受光区域22的中心部与外周部中的apd的击穿电压(vbr)与穿透电压(vre)赋予差值。使用图2、图3，对第一p型部14、第二p型部15的特性进行说明。在图2中，示出了击穿电压(vbr)、穿透电压(vre)、倍增率的计算结果。在图3中，示意性地示出了半导体受光元件50的电流特性。在图3中，横轴、纵轴分别是电压、电流。如图2所示，第一p型部14的击穿电压(vbr)、穿透电压(vre)、倍增率分别是35.16v、15.78v、6.7。第二p型部15的击穿电压(vbr)、穿透电压(vre)、倍增率分别是33.46v、14.60v、9.6。基于光入射的倍增率是产生雪崩倍增前的电流i0与产生了雪崩倍增的状态的电流i1的比率，用i1/i0表示。图2所示的倍增率的值是对阳极电极7、阴极电极9之间施加了30v的反向偏置的情况下的数值。图3所示的v1是半导体受光元件50的动作电压，例如是30v。
36.图3的电流特性25是第一p型部14的中心部的电流特性，图3的电流特性26是第二p型部15的电流特性。如图3所示，在受光区域22的中心部与受光区域22的外周部，电流电压特性不同，施加相同电压时的倍增率也发生变化。因此，对于实施方式1的半导体受光元件50而言，即使阳极电极7、阴极电极9间的施加电压相同，也能够在受光区域22的中心部与受光区域22的外周部改变倍增率。具体而言，在对阳极电极7、阴极电极9之间施加了恒定的施加电压的情况下，相比于受光区域22的外周部即第二p型部15，受光区域22的中心部即第一p型部14为倍增率低的状态。倍增率如上述那样表示因光的输入而产生的电流的增加比率即表示将载流子变成几倍来输出。倍增率大表示即使光输入相同，所流动的光电流也大。
37.如上述那样，通常以使射入apd的受光区域22的光在受光区域22的中心部密度变得最高的方式，对传播光的光纤与apd的位置进行调整。因此，在输入光时，受光区域22的中心部、特别是由虚线21c所示的中心的光密度高，因此在受光区域22的中心部产生大量载流子，作为其结果，在受光区域22的中心部流动的电流变多。该现象特别是在由虚线21c所示的中心十分显著。因此，在光过度输入的情况下，在受光区域22的中心部流动的光电流增加，伴随着光电流的增加而发热，有时特性劣化。但是，对于实施方式1的半导体受光元件50而言，由于相比于受光区域22的外周部即第二p型部15，受光区域22的中心部即第一p型部14的倍增率低，因此在受光区域22的第二p型部15流动的光电流增加，并且在受光区域22的第一p型部14流动的光电流减少，即使产生过电流，光电流也难以集中于受光区域22的第一p型部14，能够抑制由于发热而引起的特性劣化。
38.对形成有保护环64的比较例的半导体受光元件60的电流特性进行说明。图4所示的半导体受光元件60在光吸收层4的表面形成有电场控制层3，在电场控制层3的表面形成有倍增层62、窗层5，保护环64形成于第一p型部14的外周，这一点与图1的半导体受光元件50不同。第一p型部14的背面侧(半导体基板1侧)与n型倍增层62接触。保护环64的扩散前缘
在由虚线21b、21d所示的位置最深。比较例的半导体受光元件60的倍增层62是inp，保护环64第一p型部14的杂质浓度淡。在比较例的半导体受光元件60的保护环64正下方，即使光入射也不会雪崩倍增，因此在保护环64正下方像没有雪崩倍增的pd那样动作。
39.在图5中，示意性地示出了比较例的半导体受光元件60的电流特性。在图5中，横轴、纵轴分别是电压、电流。图5的电流特性27是第一p型部14的中心部的电流特性，图3的电流特性28是保护环64的电流特性。如图5所示，比较例的半导体受光元件60是如下构造：与受光区域22的中心部的光电流相比，受光区域22的外周部亦即保护环64的光电流少，与受光区域22的中心部的倍增率相比，受光区域22的外周部亦即保护环64的倍增率低。此外，由于在保护环64正下方不产生雪崩倍增，因此受光区域22的外周部的倍增率是1。因此，比较例的半导体受光元件60中的受光区域22的中心部以及外周部的电流特性，成为与实施方式1的半导体受光元件50中的受光区域22的中心部以及外周部的电流特性相反的分布。像这样，倍增层62为inp的比较例的半导体受光元件60中的保护环64与实施方式1的半导体受光元件50中的受光区域22的外周部亦即第二p型部15作用不同。
40.因此，比较例的半导体受光元件60，不能起到实施方式1的半导体受光元件50的如下效果：即使强光射入受光区域22而产生过电流，也由于在受光区域22的第二p型部15流动的光电流比在受光区域22的第一p型部14流动的光电流增加，因此难以集中于受光区域22的第一p型部14，能够抑制由于发热而引起的特性劣化。比较例的半导体受光元件60在强光射入受光区域22而产生了过电流的情况下，与实施方式1的半导体受光元件50不同，光电流集中于受光区域22的第一p型部14，因此伴随着光电流的增加而发热，有时特性劣化。比较例的半导体受光元件60需要比实施方式1的半导体受光元件50降低驱动电压或者降低入射光的强度。
41.实施方式1的半导体受光元件50能够使光密度高的受光区域22的中心部(第一p型部14)的倍增率低于受光区域22的外周部(第二p型部15)，从而能够抑制光过度输入时的在受光区域22的中心部(第一p型部14)的过度的倍增，能够抑制由于发热而引起的特性劣化。实施方式1的半导体受光元件50即使强光射入受光区域22而产生过电流，特性也不会劣化、即过电流耐性或者光过度输入耐性高，因此寿命比比较例的半导体受光元件60长。另外，实施方式1的半导体受光元件50由于过电流耐性或者光过度输入耐性高，因此能够比比较例的半导体受光元件60提高动作电压v1而以高灵敏度动作。
42.此外，即使降低动作电压v1而降低整体的倍增率也能够抑制由于发热而引起的特性劣化。但是，在该情况下，存在受光区域22整体的光电流减少，接收灵敏度恶化的问题。与此相对，实施方式1的半导体受光元件50由于受光区域22的外周部的倍增率高，因此即使降低动作电压v1，在整个受光区域22流动的光电流的总量也几乎未减少，难以产生由于光电流减少而引起的特性恶化。即，实施方式1的半导体受光元件50即使降低动作电压v1，也能够比比较例的半导体受光元件60抑制由于光电流减少而引起的特性恶化。
43.使用图6、图7对p型区域6的形成方法的一个例子进行说明。p型区域6例如通过两次扩散工序而形成。p型区域6是zn(锌)、be(铍)等p型掺杂剂扩散而得到的区域。用于p型区域6的p型掺杂剂也可以是除zn、be以外的掺杂剂。但是，用于p型区域6的p型掺杂剂优选为zn。在p型掺杂剂为zn的情况下，易提高p型区域6的载流子浓度(杂质浓度)，并且扩散前缘的控制性好，因此适于形成实施方式1的p型区域6的构造、即第二p型部15的扩散前缘比第
一p型部14的扩散前缘深的构造。在p型掺杂剂为zn(锌)的情况下，p型区域6是zn(锌)扩散而得到的区域。
44.图6示出了在半导体基板1的表面依次层叠倍增层2、电场控制层3、光吸收层4、inp的窗层5而形成层叠体之后(层叠体形成工序之后)，形成防扩散掩模24，并从防扩散掩模24的开口29扩散p型掺杂剂而形成第二p型部15的状态。防扩散掩模24的开口29形成为环形。在窗层5形成了第二p型部15之后，去除图6所示的防扩散掩模24，而如图7所示重新形成防扩散掩模24。图7所示的防扩散掩模24形成为开口29与第二p型部15的外周一致。从防扩散掩模24的开口29扩散p型掺杂剂而形成第一p型部14。图6示出了形成p型区域的第一p型部14的第一p型部形成工序，图7示出了在第一p型部形成工序之后形成p型区域6的第二p型部15的第二p型部形成工序。其中，第二p型部15的表面侧的p型掺杂剂的浓度高。此外，在记载了截面的各图中，省略了由第二p型部15的水平方向(与半导体基板1平行的方向)的扩散而产生的扩展。图4的保护环64也省略了由水平方向(与半导体基板1平行的方向)的扩散而产生的扩展。
45.也可以在p型区域6与阳极电极7之间，如图8所示，夹设用于降低接触电阻的algainas、ingaasp、ingaas等、或者它们的组合的接触层18。另外，也可以为了缓和带不连续，而在各外延层的界面部分夹设使用了ingaasp、algainas等的带不连续缓和层17a、17b、17c、17d。带不连续缓和层17a形成在半导体基板1与倍增层2之间，带不连续缓和层17b形成在倍增层2与电场控制层3之间。带不连续缓和层17c形成在电场控制层3与光吸收层4之间，带不连续缓和层17d形成在光吸收层4与窗层5之间。
46.如图9所示，阴极电极9也可以不配置在半导体基板1的背面，而是与阳极电极7同样地，配置在窗层5的表面侧。图9所示的实施方式1的第三半导体受光元件50具备：槽部13，其贯通窗层5、光吸收层4、电场控制层3和倍增层2，并到达半导体基板1；阴极电极9，其与半导体基板1连接；以及绝缘膜12，其将阴极电极9与窗层5、光吸收层4、电场控制层3以及倍增层2的各层进行绝缘。在图9中，示出了在受光区域22的半导体基板1的背面未形成有防反射膜10，在窗层5中的受光区域22的外侧在未形成有阴极电极9的区域未形成有钝化膜8的例子。在图1、图8的半导体受光元件50，也可以没有钝化膜8、防反射膜10。此外，半导体受光元件50也可以在外延层的侧面形成钝化膜8。
47.半导体受光元件50并不限于背面入射式，如图10所示，也可以是表面入射式雪崩光电二极管。图10所示的实施方式1的第四半导体受光元件50与图1的实施方式1的第一半导体受光元件50在以下方面不同。对于第四半导体受光元件50而言，阴极电极9形成于半导体基板1的背面，阳极电极7为环形，在窗层5中的未形成有阳极电极7的表面区域形成有防反射膜16。对于第四半导体受光元件50而言，阳极电极7的开口30的区域即开口区域为受光区域22。在图10中，受光区域22是虚线23a～23b的范围。对于第四半导体受光元件50而言，p型区域6的构造与第一半导体受光元件50相同，因此起到与第一半导体受光元件50同样的效果。
48.此外，示出了p型区域6的载流子浓度(杂质浓度)为约5
×
10
17
cm
‑3的例子，但优选p型区域6的载流子浓度(杂质浓度)为1
×
10
18
cm
‑3以上。光吸收层4的载流子浓度通常为1
×
10
16
cm
‑3以下，若p型区域6的载流子浓度低，则耗尽层(depletion region)宽度变得不稳定，因此无法高精度地实现第二p型部15的倍增率与第一p型部14的倍增率之差。但是，在p
型区域6的载流子浓度(杂质浓度)为约5
×
10
17
cm
‑3的情况下，能够高精度地实现第二p型部15的倍增率与第一p型部14的倍增率之差。另外，若p型区域6的载流子浓度(杂质浓度)为1
×
10
18
cm
‑3以上，则能够更高精度地实现第二p型部15的倍增率与第一p型部14的倍增率之差。
49.对于实施方式1的半导体受光元件50而言，由于p型区域6的载流子浓度(杂质浓度)为约5
×
10
17
cm
‑3，因此能够高精度确定偏置施加时的耗尽层宽度，可稳定地获得第一半导体受光元件50的效果。另外，对于实施方式1的半导体受光元件50而言，在p型区域6的载流子浓度(杂质浓度)为1
×
10
18
cm
‑3以上的情况下，能够更高精度地确定偏置施加时的耗尽层宽度，可更稳定地获得第一半导体受光元件50的效果。
50.对通过两次扩散工序形成p型区域6的例子进行了说明，但也可以是一次扩散工序。例如，也可以将图6的防扩散掩模24的中央部分即防止第一p型部14的形成的部分，变更为p型掺杂剂的扩散速度慢的扩散控制掩模，由此与第二p型部15同时形成第一p型部14。
51.此外，对于光吸收层4，只要为在射入了光的情况下产生载流子的材料换句话说相对于入射光带隙小的材料，就不限于ingaas，也可以是ingaasp、ingaassb等、或者它们的组合。对于窗层5，只要为在射入了光的情况下不产生载流子的材料换句话说相对于入射光带隙大的材料，就也可以使用alinas、algainas、ingaasp等、或者它们的组合。电场控制层3并不限于inp，也可以使用alinas来形成。另外，只要能获得作为apd动作所需的特性，则也可以对各外延层使用任何材料，各外延层的材料并不限于用于说明的材料。
52.如以上那样，实施方式1的半导体受光元件50是在半导体基板1依次形成倍增层2、电场控制层3、光吸收层4以及窗层5，并在窗层5形成有p型区域6的半导体受光元件。p型区域6具有第一p型部14、和基于光入射的电流的倍增率比第一p型部14大的第二p型部15。第一p型部14形成于p型区域6中的包含与半导体基板1垂直的中心轴21c的中央部，第二p型部15形成于在相对于中心轴21c而言的径向上的中央部的外周。实施方式1的半导体受光元件50由于p型区域6具有形成于中央部的第一p型部14、和在中央部的外周基于光入射的电流的倍增率比第一p型部14大的第二p型部15，因此即使过度的光射入形成于射入光的受光区域22的p型区域6，也能够抑制特性劣化。
53.实施方式1的半导体受光元件制造方法是制造半导体受光元件50的半导体受光元件制造方法，半导体受光元件50具备半导体基板1、倍增层2、电场控制层3、光吸收层4以及窗层5，在窗层5形成有具有第一p型部14以及基于光入射的电流的倍增率比第一p型部14大的第二p型部15的p型区域6。实施方式1的半导体受光元件制造方法包含如下工序：在半导体基板1依次形成倍增层2、电场控制层3、光吸收层4以及窗层5的工序；形成p型区域6的第一p型部14的第一p型部形成工序；以及在第一p型部形成工序之后，形成p型区域6的第二p型部15的第二p型部形成工序。实施方式1的半导体受光元件制造方法由于能够制造p型区域6具有形成于中央部的第一p型部14、和在中央部的外周基于光入射的电流的倍增率比第一p型部14大的第二p型部15的半导体受光元件50，因此能够制造即使过度的光射入形成于射入光的受光区域22的p型区域6也能够抑制特性劣化的半导体受光元件50。
54.另外，实施方式1的半导体受光元件制造方法包含如下工序：在半导体基板1依次层叠倍增层2、电场控制层3、光吸收层4以及窗层5而形成层叠体的工序；形成p型区域6的第一p型部14的第一p型部形成工序；以及在第一p型部形成工序之后形成p型区域6的第二p型
部15的第二p型部形成工序。实施方式1的半导体受光元件制造方法由于能够制造p型区域6具有形成于中央部的第一p型部14、和在中央部的外周基于光入射的电流的倍增率比第一p型部14大的第二p型部15的半导体受光元件50，因此能够制造即使过度的光射入形成于射入光的受光区域22的p型区域6也能够抑制特性劣化的半导体受光元件50。
55.实施方式2
56.图11是表示实施方式2所涉及的半导体受光元件的简要构造的剖视图，图12是表示实施方式2所涉及的其他半导体受光元件的简要构造的剖视图。实施方式2的半导体受光元件50在p型区域6的第二p型部15的扩散前缘形成于光吸收层4的内部、即第二p型部15延伸至光吸收层4的内部而形成，这一点，与实施方式1的半导体受光元件50不同。其他构造与实施方式1的半导体受光元件50相同。实施方式2的半导体受光元件50与实施方式1的半导体受光元件50同样地，p型区域6的第一p型部14的扩散前缘形成于从光吸收层4与窗层5的界面分离的窗层5的内部。图11所示的半导体受光元件50是背面入射式雪崩光电二极管，图12所示的半导体受光元件50是表面入射式雪崩光电二极管。
57.实施方式2的半导体受光元件50由于与实施方式1的半导体受光元件50同样地，在光吸收层4与窗层5之间具有带隙差，因此在对阳极电极7、阴极电极9之间施加了反向偏置的情况下，对于在光吸收层4中产生的空穴而言，该带隙之差作为势垒发挥作用。即，在光吸收层4产生的空穴由于光吸收层4与窗层5之间的带隙之差而难以流向第一p型部14。在第二p型部15形成至比光吸收层4与窗层5的界面靠光吸收层4的内侧的位置的情况下，在第二p型部15与光吸收层4连接的部分中，不存在光吸收层4与窗层5的连接部分，第二p型部15与光吸收层4之间的带隙比第一p型部14的下部的光吸收层4与窗层5之间的带隙变低。在该情况下，对于在光吸收层4产生的空穴而言，在光吸收层4移动而作为空穴向成为大量载流子的第二p型部15移动，相比于从光吸收层4向窗层5移动，势垒小且容易。因此，在光吸收层4产生的空穴易流向势垒小的形成至光吸收层4内部的第二p型部15。换句话说，在光吸收层4产生的空穴通过p型区域6的第二p型部15而流动。这表示在受光区域22的第一p型部14流动的光电流减少，即在受光区域22的中心部流动的光电流减少。
58.实施方式2的半导体受光元件50由于p型区域6的第二p型部15形成至比光吸收层4与窗层5的界面靠光吸收层4的内侧的位置，因此即使过度的光射入形成于受光区域22的p型区域6，也能够比实施方式1的半导体受光元件50抑制特性劣化。更详细叙述。实施方式2的半导体受光元件50在光射入形成于受光区域22的p型区域6的情况下，在第二p型部15流动的光电流始终比在第一p型部14流动的光电流多，即便在过度的光射入p型区域6的情况下，也由于在受光区域22的第二p型部15流动的光电流增加，因此即使产生过电流，光电流也难以集中于受光区域22的第一p型部14，能够比实施方式1的半导体受光元件50抑制由于发热而引起的特性劣化。
59.如以上那样，实施方式2的半导体受光元件50与实施方式1的半导体受光元件50同样地，由于p型区域6具有第一p型部14和扩散前缘比第一p型部14深的第二p型部15，因此起到与实施方式1的半导体受光元件50相同的效果。另外，实施方式2的半导体受光元件50由于p型区域6的第二p型部15形成至比光吸收层4与窗层5的界面靠光吸收层4的内侧的位置，因此即使产生过电流，光电流也比实施方式1的半导体受光元件50更难以集中于受光区域22的第一p型部14，能够抑制由于发热而引起的特性劣化。
60.实施方式3
61.图13是表示实施方式3所涉及的半导体受光元件的简要构造的剖视图，图14是表示实施方式3所涉及的其他半导体受光元件的简要构造的剖视图。对于实施方式3的半导体受光元件50而言，p型区域6的第二p型部15在p型区域6的径向的外周与中心(中心轴21c)之间形成为环状，这一点与实施方式1的半导体受光元件50不同。另外，对于实施方式3的半导体受光元件50而言，也可以说是将第一p型部14还形成于第二p型部15的径向的外周，或者可以说是将第二p型部15形成在比p型区域6的径向的最外周部靠中心轴21c的一侧。其他构造与实施方式1的半导体受光元件50相同。p型区域6的外周是虚线21a所经过的部分与虚线21e所经过的部分，p型区域6的中心是虚线21c所经过的部分。图13所示的半导体受光元件50是背面入射式雪崩光电二极管，图14所示的半导体受光元件50是表面入射式雪崩光电二极管。
62.实施方式3的半导体受光元件50与实施方式1的半导体受光元件50同样地，由于p型区域6具有第一p型部14和扩散前缘比第一p型部14深的第二p型部15，因此起到与实施方式1的半导体受光元件50同样的效果。
63.另外，对于实施方式3的半导体受光元件50而言，p型区域6的外周亦即第一p型部14的外周与第二p型部15的外周分离，经过p型区域6的外周的虚线21a与经过第二p型部15的最深的扩散前缘的虚线21b的距离亦即最深部距离l1，比实施方式1的半导体受光元件50长。同样地，对于实施方式3的半导体受光元件50而言，经过p型区域6的外周的虚线21e与经过第二p型部15的最深的扩散前缘的虚线21d的距离亦即最深部距离l1，比实施方式1的半导体受光元件50长。实施方式3的半导体受光元件50由于最深部距离l1比实施方式1的半导体受光元件50长，因此p型区域6的外周部即虚线21a～虚线21b的区域以及虚线21d～虚线21e的区域的形状，能够比实施方式1的半导体受光元件50平缓，能够比实施方式1的半导体受光元件50降低p型区域6的外周部的电场集中。若用曲率考虑p型区域6的外周部的形状，则实施方式3的半导体受光元件50能够使p型区域6的外周部的曲率比实施方式1的半导体受光元件50小。
64.实施方式3的半导体受光元件50由于p型区域6的外周部的形状比实施方式1的半导体受光元件50平缓，因此能够比实施方式1的半导体受光元件50抑制在受光区域22的端部的边缘击穿(edge breakdown)。
65.实施方式4
66.图15是表示实施方式4所涉及的半导体受光元件的简要构造的剖视图，图16是表示实施方式4所涉及的其他半导体受光元件的简要构造的剖视图。实施方式4的半导体受光元件50在p型区域6的第二p型部15的扩散前缘形成于光吸收层4的内部这一点上与实施方式3的半导体受光元件50不同。其他的构造与实施方式3的半导体受光元件50相同。图15所示的半导体受光元件50是背面入射式雪崩光电二极管，图16所示的半导体受光元件50是表面入射式雪崩光电二极管。此外，实施方式4的半导体受光元件50是将实施方式3的半导体受光元件50的构造与实施方式2的半导体受光元件50的构造组合而成的。
67.与实施方式1的半导体受光元件50同样地，实施方式4的半导体受光元件50由于p型区域6具有第一p型部14和扩散前缘比第一p型部14深的第二p型部15，因此起到与实施方式1的半导体受光元件50同样的效果。另外，实施方式4的半导体受光元件50与实施方式3的
半导体受光元件50同样地，p型区域6的外周即第一p型部14的外周与第二p型部15的外周分离，最深部距离l1比实施方式1的半导体受光元件50长，因此能够使p型区域6的外周部的形状比实施方式1的半导体受光元件50平缓，能够比实施方式1的半导体受光元件50降低p型区域6的外周部的电场集中。
68.进一步，与实施方式2的半导体受光元件50同样地，实施方式4的半导体受光元件50由于p型区域6的第二p型部15的扩散前缘形成于光吸收层4的内部，因此能够在不是受光区域22的中心的部分形成光电流易流动的路径。因此，对于实施方式4的半导体受光元件50而言，受光区域22的中心部(比第二p型部15靠内侧的第一p型部14)的倍增率比实施方式3的半导体受光元件50下降，即使产生过电流，光电流也比实施方式3的半导体受光元件50更难以集中于受光区域22的第一p型部14，能够抑制由于发热而引起的特性劣化。
69.实施方式4的半导体受光元件50由于将实施方式3的半导体受光元件50的构造与实施方式2的半导体受光元件50的构造进行组合而成，因此在过度的光射入p型区域6的情况下，也能够在抑制由于发热而引起的特性劣化的同时，抑制在受光区域22的端部的边缘击穿。
70.实施方式5
71.图17是表示实施方式5所涉及的半导体受光元件的简要构造的剖视图，图18是表示实施方式5所涉及的其他半导体受光元件的简要构造的剖视图。实施方式5的半导体受光元件50在第一p型部14的扩散前缘与第二p型部15的扩散前缘的距离即扩散前缘差为100nm以上的扩散前缘差d2这一点上，与实施方式1的半导体受光元件50不同。其他构造与实施方式1的半导体受光元件50相同。图17所示的半导体受光元件50是背面入射式雪崩光电二极管，图18所示的半导体受光元件50是表面入射式雪崩光电二极管。在第一p型部14的扩散前缘与第二p型部15的扩散前缘的距离即扩散前缘差为100nm以上的情况下，在计算的一个例子中，能够将受光区域22的中心部(比第二p型部15靠内侧的第一p型部14)的倍增率从9.6下降到6.7，能够使在受光区域22的中心部流动的光电流减少约30％。
72.实施方式5的半导体受光元件50由于第一p型部14的扩散前缘与第二p型部15的扩散前缘的距离即扩散前缘差为100nm以上，因此能够比实施方式1的半导体受光元件50更稳定地实现受光区域22中的中心部的倍增率与外周部的倍增率之差。将第一p型部14的扩散前缘与第二p型部15的扩散前缘的距离即扩散前缘差设为100nm以上的构造若应用于实施方式3的半导体受光元件50，则能够比实施方式3的半导体受光元件50更稳定地实现受光区域22中的中心部的倍增率与外周部的倍增率之差。
73.另外，将第一p型部14的扩散前缘与第二p型部15的扩散前缘的距离即扩散前缘差设为100nm以上的构造，也可以应用于实施方式2的半导体受光元件50、实施方式4的半导体受光元件50。在该情况下，也能够稳定地实现受光区域22中的中心部的倍增率与外周部的倍增率之差。
74.实施方式5的半导体受光元件50与实施方式1的半导体受光元件50同样地，由于p型区域6具有第一p型部14和扩散前缘比第一p型部14深的第二p型部15，因此起到与实施方式1的半导体受光元件50同样的效果。进一步，实施方式5的半导体受光元件50由于第一p型部14的扩散前缘与第二p型部15的扩散前缘的距离即扩散前缘差为100nm以上，因此能够比实施方式1的半导体受光元件50更稳定地实现受光区域22中的中心部的倍增率与外周部的
倍增率之差。
75.此外，本技术虽然记载有各种例示性的实施方式及实施例，但在1个或者多个实施方式中记载的各种特征、方式及功能并不限于应用于特定的实施方式，能够单独或通过各种组合而应用于实施方式。因此，在本技术说明书所公开的技术范围内可想象到没有例示的无数变形例。例如，包含将至少1个结构要素变形的情况、追加的情况或省略的情况，还包含提取至少1个结构要素而与其他实施方式的结构要素进行组合的情况。
76.附图标记说明
[0077]1…
半导体基板，2
…
倍增层，3
…
电场控制层，4
…
光吸收层，5
…
窗层，6
…
p型区域，14
…
第一p型部，15
…
第二p型部，21c
…
虚线(中心轴)，50
…
半导体受光元件，d1
…
扩散前缘差(差分距离)，d2
…
扩散前缘差(差分距离)。