TWI649861B

TWI649861B - 半導體收光元件及其製造方法

Info

Publication number: TWI649861B
Application number: TW106142128A
Authority: TW
Inventors: 竹村亮太; Ryota Takemura; 石村栄太郎; Eitaro Ishimura; 山口晴央; Harunaka Yamaguchi
Original assignee: 日商三菱電機股份有限公司; Mitsubishi Electric Corporation
Priority date: 2017-09-15
Filing date: 2017-12-01
Publication date: 2019-02-01
Also published as: US20200203544A1; CN111066157A; TW201916333A; JP6710343B2; CN111066157B; JPWO2019053877A1; WO2019053877A1; US11329179B2

Abstract

本發明提供一種半導體收光元件，係n型的半導體基板(1)上的倍增層(2)含有Al原子。倍增層(2)上的電場控制層(3)具有p型。電場控制層(3)包含：高濃度區域(3H)，以及設置在高濃度區域(3H)外側的具有較高濃度區域(3H)的雜質濃度更低的雜質濃度的低濃度區域(3L)。電場控制層(3)上的光吸收層(4)具有較高濃度區域(3H)的雜質濃度更低的雜質濃度。光吸收層(4)上的窗層(5)具有較光吸收層(4)的能帶隙更大的能帶隙，並具有n型。收光區域(6)設置成與窗層(5)的外緣(ED)分離，隔著窗層(5)及光吸收層(4)與高濃度區域(3H)至少部分相對，並具有p型。保護環區域(7)藉由窗層(5)與收光區域(6)分隔，貫穿窗層(5)到達光吸收層(4)內，並具有p型。

Description

半導體收光元件及其製造方法

本發明關於一種半導體收光元件以及其製造方法，特別是關於一種具有保護環(guard ring)區域的半導體收光元件以及其製造方法者。

作為光纖通訊等所使用的半導體收光元件，廣泛地應用使用InP作為倍增層材料的雪崩型光二極體(avalanche photodiode，APD)。使用InP倍增層的APD，為了提高作為接收器的S/N比，藉由入射光所產生的載子，使正電洞倍增而增幅。亦即，使用InP倍增層的APD為正電洞倍增型。

例如日本特開2008-21725號公報(專利文獻1)中所示，使用InP倍增層的APD，一般而言，在收光區域的周圍形成保護環。形成保護環的目的之一，係防止在收光區域端因急遽倍增所引起的邊緣崩解(edge breakdown)。另外的目的係因在入射光瞬間增加時所產生的穿透(reach-through)比起在收光區域的中心更早產生於保護環，由於保護環成為電流路徑，可防止對於收光部的因電流集中而起的破壞。在此，不僅原本的收光區域，保護環亦成為APD構造。一般而言，若將穿透相異的APD構造並列配置時，變成電流先流通穿透電壓小的構造。此外，崩潰電壓高的APD構造變得可承受更高的電壓。因此，為了使保護環具有欲達成的機能，故要求保護環的崩潰電壓大於收光區域的崩潰電壓，且，保護環的穿透電壓小於收光部的穿透電壓。

近年來，作為APD的倍增層，亦可使用由AlInAs等，含有Al原子的材料而成的Al系倍增層。使用Al系倍增層的APD為電子倍增型，預期較上述正電洞倍增型以更高速且低雜訊的運作。由於半導體收光元件所要求的位元速率增加，對應於此，電子倍增型正受到廣泛地應用。一般而言，光通訊用途的APD大多使用n型基板，此時，於n型基板上依序積層Al系倍增層，光吸收層，及窗層。如此一來Al系APD中，基板與光吸收層之間配置有倍增層。亦即，倍增層於基板上的層構造中配置在較深的位置。此類Al系APD的配置與InP系APD中的配置相異。因此，針對InP系APD的保護環形成技術難以直接套用於Al系APD。

根據日本特開平11-330530號公報，揭示Al系APD，揭示一種有鑑於適用保護環時的問題點的構成。此構成中，考慮到抑制電界集中，設置具有部分濃度低的部分的電界緩和層。

【先前技術文獻】

【專利文獻】

專利文獻1：日本特開2008-21725號公報

專利文獻2：日本特開平11-330530號公報

如上述，對於使用含Al原子的倍增層的APD，關於適合保護環構造的方法，截至目前尚未有充分的研究。

本發明係為了解決如上述的課題而完成者，此目的係提供一種對於使用含Al原子的倍增層的APD，可有效設置保護環構造的半導體收光元件及其製造方法。

本發明的半導體收光元件係具有：半導體基板，倍增層，電場控制層，光吸收層，窗層，收光區域，保護環區域。半導體基板具有n型。倍增層設置於半導體基板上，含有Al原子。電場控制層設置於倍增層上，具有p型。電場控制層包含：具有較倍增層的雜質濃度更高雜質濃度的高濃度區域，以及設置在高濃度區域的外側具有較高濃度區域的雜質濃度更低雜質濃度的低濃度區域。光吸收層設置於電場控制層上，具有較電場控制層的高濃度區域的雜質濃度更低的雜質濃度。窗層設置於光吸收層上，具有較光吸收層的能帶隙更大的能帶隙，具有外緣並具有n型。收光區域以與窗層的外緣分離的方式設置於窗層上，在厚度方向隔著窗層及光吸收層與電場控制層的高濃度區域至少部分相對，具有p型。保護環區域藉由窗層與收光區域分隔，貫穿窗層到達光吸收層內，具有p型。

本發明的半導體收光元件的製造方法具有：半導體基板，倍增層，電場控制層，光吸收層，窗層，收光區域，保護環區域的半導體基板具有n型的半導體收光元件的製造方法。倍增層設置於半導體基板上，含有Al原子。電場控制層設置於倍增層上，具有p型。電場控制層包含：具有較倍增層的雜質濃度更高雜質濃度的高濃度區域，以及設置於高濃度區域的外側具有較高濃度區域的雜質濃度更低雜質濃度的低濃度區域。光吸收層設置於電場控制層上，具有較電場控制層的高濃度區域的雜質濃度更低的雜質濃度。窗層設置於光吸收層上，具有較光吸收層的能帶隙更大的能帶隙，具有外緣並具有n型。收光區域以與窗層的外緣分離的方式設置於窗層上，在厚度方向隔著窗層及光吸收層至少與部分的電場控制層的高濃度區域相對，具有p型。保護環區域藉由窗層與收光區域分隔，貫穿窗層到達光吸收層內，具有p型。半導體收光元件的製造方法具有以下的程序。形成藉由含有Be原子而具有p型，並具有：對應電場控制層的高濃度區域的第1區域，以及成為電場控制層的低濃度區域的第2區域的半導體層。於半導體層上形成光吸收層。於光吸收層上形成窗層。於窗層上形成具有開口部的光罩。從光罩的開口部使Zn原子擴散。在使Zn原子擴散的程序中，形成藉由含有Zn原子而具有p型的保護環區域，且，藉由半導體層的第2區域中Be原子的濃度比半導體層的第1區域中Be原子的濃度更低，從半導體層開始形成電場控制層。

根據本發明，設置具有高濃度區域及低濃度區域的電場控制層，以及貫穿窗層到達光吸收層內的保護環區域。藉此，可有效地設置保護環構造。

此發明的目的、特徵、配置以及優點，藉由以下的詳細說明及附加圖示，而更加明瞭。

ED‧‧‧外緣

RA‧‧‧收光部

RB‧‧‧外圍部

OP、OPv‧‧‧開口部

SP‧‧‧間隔

TR‧‧‧溝槽

1‧‧‧半導體基板

2‧‧‧倍增層

3‧‧‧電場控制層

3H‧‧‧高濃度區域

3L‧‧‧低濃度區域

4‧‧‧光吸收層

5‧‧‧窗層

6‧‧‧收光區域

7‧‧‧保護環區域

9、9v‧‧‧陽極電極

10‧‧‧平台形狀區域

30‧‧‧半導體層

30a‧‧‧第1區域

30b‧‧‧第2區域

50、50v‧‧‧光罩

101、101v、102‧‧‧APD(半導體收光元件)

第1圖係簡要表示本發明實施形態1中半導體收光元件的構成的剖面圖。

第2圖係表示參考例X的半導體收光元件的構成的剖面圖。

第3圖表示參考例Y的半導體收光元件的構成的剖面圖。

第4圖表示在收光部的電壓-電流特性與在外圍部的電壓-電流特性之間理想關係的曲線圖。

第5圖係表示第1圖的變化例的剖面圖。

第6圖係簡要表示本發明實施形態2中半導體收光元件的構成的剖面圖。

第7圖本發明係簡要表示實施形態3中半導體收光元件的製造方法的流程圖。

第8圖係簡要表示本發明實施形態3中半導體收光元件的製造方法的第1程序的剖面圖。

第9圖係簡要表示本發明實施形態3中半導體收光元件的製造方法的第2程序的剖面圖。

第10圖係簡要表示本發明實施形態3中半導體收光元件的製造方法的第3程序的剖面圖。

第11圖係簡要表示本發明實施形態3中半導體收光元件的製造方法的第4程序的剖面圖。

第12圖係簡要表示本發明實施形態3的變化例中半導體收光元件的製造方法的一程序的剖面圖。

以下，基於圖示說明有關於本發明的實施形態。且，以下圖示中相同或對等的部分標示相同的參照編號，不再重複說明。

<實施形態1>

(構成的簡要)

第1圖係簡要表示本實施形態中APD101(半導體收光元件)的構成的剖面圖。APD101具有：收光部RA及配置於其周圍的外圍部RB(圖中，右側及左側)。APD101具有：半導體基板1，倍增層2，電場控制層3，光吸收層4，窗層5，收光區域6，保護環區域7，陽極電極9以及陰極電極(圖未繪示)。APD101的側面及上面的至少任一者亦可覆蓋由SiN等而成的鈍化膜。

半導體基板1橫跨收光部RA及外圍部RB。半導體基板1具有n型。半導體基板1例如是InP基板。

倍增層2橫跨收光部RA及外圍部RB，設置於半導體基板1上。倍增層2亦可為形成於半導體基板1上的磊晶層。倍增層2由半導體而成，至少含有Al原子。換言之，倍增層2為Al系倍增層。例如，倍增層2為AlInAs層。由於倍增層2含有Al原子，故可有效地使電子倍增。以倍增層2的雜質濃度較半導體基板1的雜質濃度更小為佳。

電場控制層3橫跨收光部RA及外圍部RB，設置於倍增層2上。電場控制層3亦可為形成於倍增層2上的磊晶層。電場控制層3具有p型。電場控制層3具有：包含於收光部RA的高濃度區域3H，以及包含於外圍部RB的低濃度區域3L。因此，低濃度區域3L在平面方向(圖中，橫向)設置於高濃度區域3H的外側(圖中，右側及左側)。高濃度區域3H具有較倍增層2的雜質濃度更高的雜質濃度。低濃度區域3L具有較高濃度區域3H的雜質濃度更低的雜質濃度。電場控制層3的材料例如為InP或AlInAs。

光吸收層4橫跨收光部RA及外圍部RB，設置於電場控制層3上。光吸收層4亦可為形成於電場控制層3上的磊晶層。光吸收層4由半導體而成，具有較電場控制層3的高濃度區域3H的雜質濃度更低的雜質濃度。以光吸收層4的雜質濃度較半導體基板1的雜質濃度更小為佳。光吸收層4由具有較以APD101感測的入射光的能量更小的能帶隙的材料所構成。感測的入射光的波長例如1270nm以上1610nm以下。光吸收層4的材料例如選自InGaAs及InGaAsP。例如藉由使用InGaAs，光吸收層4的能帶隙可為相當於波長1670nm左右的能量值。

窗層5設置於光吸收層4上。窗層5亦可為形成於光吸收層4上的磊晶層。窗層5至少包含於收光部RA，在第1圖的構成中，橫跨收光部RA及外圍部RB。窗層5具有外緣ED，在第1圖的構成中，外緣ED位於外圍部RB的外圍端(圖中，右端及左端)。窗層5具有n型。以窗層5的雜質濃度較半導體基板1的雜質濃度更小為佳。窗層5由具有較光吸收層4的能帶隙更大的能帶隙的材料所構成。窗層5的材料例如選自InP、AlInAs、AlGaInAs及InGaAsP。例如藉由使用InP，窗層5的能帶隙可為相當於波長900nm左右的能量值。

且，光吸收層4與電場控制層3之間，以及光吸收層4與窗層5之間的至少一者，亦可設置用以緩和能帶不連續性的緩和層。此緩和層的材料例如為InGaAsP或AlGaInAs。

收光區域6具有p型。以收光區域6的雜質濃度較窗層5的雜質濃度更大為佳。收光區域6包含於收光部RA，以與窗層5的外緣ED分離的方式設置於窗層5上。收光區域6在厚度方向隔著窗層5及光吸收層4，與電場控制層3的高濃度區域3H至少部分相對，在第1圖的構成中，與收光區域6的全部相對。收光區域6可藉由在窗層5的表面上使部分的受體熱擴散而形成。

保護環區域7具有p型。以保護環區域7的雜質濃度較窗層5的雜質濃度更大為佳。以保護環區域7的雜質濃度較光吸收層4的雜質濃度更大為佳。保護環區域7在平面方向(圖中，橫向)，藉由窗層5與收光區域6分隔。保護環區域7在厚度方向(圖中，縱向)，貫穿窗層5到達光吸收層4內。換言之，保護環區域7的底部位在較窗層5的下面更深的位置，較光吸收層4的上面更深且較光吸收層4的下面更淺的位置。因此，保護環區域7在厚度方向隔著光吸收層4與電場控制層3的低濃度區域3L至少部分相對，在第1圖的構成中，與保護環區域7的全部相對。保護環區域7可藉由從窗層5表面的一部分開始，貫穿窗層5至光吸收層4內使受體熱擴散而形成。

在平面佈局(layout)，作為典型例，收光區域6具有圓形形狀，以包圍此圓形的方式，保護環區域7具有環形狀。於此例，第1圖中，寬度W6為上述圓形形狀的直徑，寬度W7為上述環形狀的外緣與內緣之間的尺寸。

陽極電極9一般而言由金屬構成。陽極電極9與窗層5分離，設置於收光區域6上。且第1圖的構成中，由於假設光從APD101內半導體基板1的裏面(第1圖中的下面)入射，故由金屬而成的陽極電極9在半導體基板1表面(第1圖中的上面)上，覆蓋大部分的收光區域6亦無妨。陰極電極(圖未繪示)一般而言由金屬構成。陰極電極以與半導體基板1連接的方式配置即可。例如，陰極電極亦可設置於半導體基板1的裏面上。或是，陰極電極例如從半導體基板1的表面(第1圖中的上面)側與半導體基板1連接，此時，陰極電極以與半導體基板1以外的其他構成無不必要的接觸的方式，在此等其他構成設置開口亦可。且，收光區域6與陽極電極9之間，為了降低接觸電阻，亦可設置由AlGaInAs、InGaAsP或InGaAs等構成的區域。

且APD101中各元件的材料只要具有用以實現該元件的機能的必要特性者即可，並不限定於上述說明中具體所列舉的材料。

(崩潰電壓及穿透電壓的模擬結果)

針對APD101(第1圖)的實施例，參考例X的APD191X(第2圖)，參考例Y的APD191Y(第3圖)，藉由模擬檢測崩潰電壓及穿透電壓。APD191X(第2圖)與APD101(第1圖)相異，不具有保護環區域7。APD191Y(第3圖)的保護環區域7較APD101(第1圖)的保護環區域形成更淺，在厚度方向上，雖然延續至窗層5與光吸收層4的邊界為止，但並未延續至光吸收層4內。因此，APD191Y(第3圖)中空乏層可形成的厚度範圍DLy較APD101(第1圖)中空乏層可形成的厚度範圍DL變得更厚。又，APD191Y具有電場控制層3y取代電場控制層3(第1圖)。電場控制層3y在平面方向具有均勻的雜質濃度，該雜質濃度與電場控制層3的高濃度區域3H的雜質濃度相同。以下顯示模擬結果。

於上表中，「收光部」的列為關於各圖中收光部RA的模擬結果。且，收光部的構成在上述3例當中為共通。另一方面，於上表中，「外圍部」的列為關於各圖中外圍部RB的模擬結果。由於外圍部的構成於上述3例當中相異，故計算出相異的值。又，上表中，「穿透電壓」係指空乏層為由半導體基板1到達窗層5或是設置有保護環區域7的窗層5所需要的電壓。

第4圖係表示在收光部的電壓-電流特性與在外圍部的電壓-電流特性之間理想關係的曲線圖。為了避免因設置外圍部導致APD的崩潰電壓反而降低，必須使外圍部的崩潰電壓在收光部的崩潰電壓以上(參照圖中箭頭TB)。於此條件下，外圍部的穿透電壓為了抑制對收光部的電流集中，故希望比收光部的穿透電壓更小(參照圖中箭頭TR)。以此觀點，檢視上表所示的結果可知，相較於參考例X及Y，實施例為最佳構成。雖然參考例X的外圍部的穿透電壓亦較收光部的穿透電壓小，然而，實施例的穿透電壓較大，此點尚有改善的餘地。參考例Y(第3圖)的外圍部具有與第4圖所說明的理想狀態相反的狀態，這意味保護環區域7於參考例Y中，未具有欲獲得的機能。另一方面，由上述結果來看，保護環區域7於實施例中，具有欲獲得的機能。

根據本實施形態的APD101，由以上說明可知，藉由設置具有高濃度區域3H及低濃度區域3L的電場控制層3，以及貫穿窗層5到達光吸收層4內的保護環區域7，可有效地設置保護環構造。

(構成的細節)

作為受體，以保護環區域7(第1圖)含有Zn原子，電場控制層3(第1圖)含有Be原子為佳。保護環區域7以實質上不含有Be原子為佳，以電場控制層3實質上不含有Zn原子為佳。由於Zn原子具有易於擴散的性質，Be原子具有不易擴散性質，如上述，藉由使用相異的受體原子，在APD101的製造中可使將受體添加至希望的區域的程序變得更容易。

收光區域6與保護環區域7之間的間隔SP(第1圖)以3μm以上為佳。換言之，保護環區域7與收光區域6以距離3μm以上為佳。若間隔SP過小時，施加動作電壓時，由於因延伸自收光區域6的空乏層與保護環區域7交流導致容量增加，使APD變得難以高速運作。窗層5的載子濃度一般為1×10¹⁶cm^-3以下，以APD的動作電壓使空乏層延伸約2μm。若如上述般間隔SP為3μm以上的話，可避免延伸自收光區域6的空乏層與保護環區域7交流。

保護環區域7以具有作為峰值的1×10¹⁸cm^-3以上的載子濃度為佳。若形成具有相較於光吸收層4的載子濃度不那麼高的載子濃度的保護環區域7時，所添加的摻雜物量少為緣由，使所形成的保護環區域7深度易於變得不穩定。結果導致形成於保護環區域7下方的空乏層的厚度DL(第1圖)的精確度降低，因此在外圍部RB的崩潰電壓及穿透電壓變得難以最佳化。由於光吸收層4的載子濃度一般為1×10¹⁶cm^-3以下，如上述般若保護環區域7的載子濃度為1×10¹⁸cm^-3以上，變得易於充分確保厚度DL的精確度。且，收光區域6亦可具有與此等相同的載子濃度。

表現收光區域6的最大尺寸的側視(例如，第1圖)中，保護環區域7相較於收光區域6的寬度W6，以具有大的寬度W7為佳。一般而言，藉由使用具有開口部的光罩，使作為受體的摻雜物熱擴散而形成p型區域時，開口部的寬度越大，則形成具有大的寬度及大的深度的p型區域。因此，相較於寬度W6，寬度W7較大的話，藉由使用設置有用以形成收光區域6的開口部以及用以形成保護環區域7的開口部兩者的光罩的摻雜物的熱擴散，可一併形成收光區域6及保護環區域7。且收光區域6在平面佈局具有圓形時，上述側視為露出該直徑的側視，此圓形的直徑對應寬度W6。

(變化例)

第5圖係表示作為APD101(第1圖)變化例的APD101v(半導體收光元件)的構成的剖面圖。第5圖的構成中，假設光從APD101v內半導體基板1的表面(第5圖中的上面)入射。對應於此，APD101v具有陽極電極9v取代陽極電極9。陽極電極9v在半導體基板1的表面上，僅覆蓋收光區域6小比例(例如一半以下的比例)。如此一來，來自半導體基板1表面的光可有效地入射至APD101v內。

<實施形態2>

第6圖係簡要表示本實施形態中APD102(半導體收光元件)的構成的剖面圖。APD102中，於半導體基板1上，形成包含：倍增層2及電場控制層3及光吸收層4及收光區域6及保護環區域7的平台形狀區域10。第6圖的舉例中，由於形成該平台形狀區域，於平面方向(圖中，橫向)保護環區域7的外側，形成具有朝向深度方向(圖中，下方)楔形形狀溝槽TR。溝槽TR的側壁藉由窗層5與保護環區域7分隔。溝槽TR從窗層5的表面(圖中，上面)起始，貫穿窗層5及光吸收層4及電場控制層3及倍增層2，到達半導體基板1內。溝槽TR可藉由使用蝕刻光罩的蝕刻而形成。

且，關於上述以外的構成，由於與上述實施形態1的構成幾乎相同，對於相同或對應的元件標示相同的符號，不再重複說明。

根據本實施形態，藉由設置平台形狀區域10，可抑制作為暗電流起因的流經APD的外側的漏電流。設置有平台形狀區域10的APD102，當施加穿透電壓以下的電壓時，具有漏電流流經沿著平台形狀區域10的側壁的電流路徑的狀態。然後，藉由光入射至APD102施加超過穿透電壓的電壓時，電流路徑瞬間切換，變成電流易於流經收光部RA中的狀態。根據本實施形態，此時的電流集中，因實施形態1所說明的理由，而有效地降低。

<實施形態3>

本實施形態係說明有關於適合APD101(第1圖：實施形態1)的製造方法。第7圖係簡要表示本實施形態中APD101的製造方法的流程圖。第8圖至第11圖分別簡要表示該製造方法的第1~第4程序的剖面圖。

參照第8圖，於步驟S10(第7圖)，於半導體基板1上藉由磊晶成長形成倍增層2。接著，於步驟S20(第7圖)，於倍增層2上藉由磊晶成長形成半導體層30。半導體層30藉由含有Be原子而具有p型。半導體層30具有：對應高濃度區域3H(第1圖)的第1區域30a及成為低濃度區域3L(第1圖)的第2區域。半導體層30於平面方向(圖中，橫向)具有實質上均勻地雜質濃度。因此，於圖中第1區域30a與第2區域30b的邊界線並非意指具有相異物性的區域間的邊界，而是對應之後程序中所形成的高濃度區域3H與低濃度區域3L的邊界。接著，於步驟S30(第7圖)，於半導體層30上藉由磊晶成長形成光吸收層4。接著，於步驟S40(第7圖)，於光吸收層4上藉由磊晶成長形成窗層5。

參照第9圖，於步驟S50(第7圖)，藉由使用具有開口部的光罩(圖未繪示)使作為受體的摻雜物熱擴散，形成收光區域6。

參照第10圖，於步驟S60(第7圖)，於窗層5上，形成具有開口部OP的光罩50。於步驟S70(第7圖)，從開口部OP使Zn原子依箭頭TD所示熱擴散。

再者，參照第11圖，在使Zn原子熱擴散的上述程序中，形成藉由含有Zn原子而具有p型的保護環區域7。此外，藉由使Zn原子熱擴散的上述程序的影響，相較第1區域30a(第10圖)中的Be原子的濃度，第2區域30b(第10圖)中Be原子的濃度更低。藉此，從半導體層30(第10圖)起形成電場控制層3(第11圖)。此種Be原子的濃度降低的現象發生推測係以Zn原子的上述熱擴散為起因，在光吸收層4內部當中保護環區域7下方發生晶格空位，該晶格空位吸取半導體層30的第2區域30b中的Be原子之故。

接著，去除光罩50。

再度參照第1圖，於步驟S80(第7圖)，形成陽極電極9。藉此獲得APD101。且，雖然於上述省略說明，然而，實施形態1描述的陰極電極亦可在適當時機形成。此外，收光區域6的形成及保護環區域7的形成的順序亦可相反。且上述方法中，收光區域6的受體亦可為與Zn原子相異者。

根據本實施形態，具有高濃度區域3H及低濃度區域3L的電場控制層3(第10圖)，從不具有此類濃度差的半導體層30(第8圖)開始，利用保護環區域7的形成程序的影響，可容易地形成。因此可簡化APD101的製造方法。

第12圖係簡要表示上述本實施形態的變化例中APD101的製造方法的一程序的剖面圖。本變化例中，於第8圖所示的程序之後，形成光罩50v。光罩50v於光罩50(第11圖)的開口部OP外，額外具有開口部OPv。於表示開口部OPv的最大尺寸的側視(例如，第12圖)中，開口部OP具有較開口部OPv的寬度WV6更大的寬度WV7。接著，從開口部OP使Zn原子依箭頭TD所示熱擴散的同時，從開口部OPv使Zn原子依箭頭TDv所示熱擴散。藉此於本變化例中，收光區域6可與保護環區域同時形成。此情形可獲得的APD101(第1圖)中，保護環區域7具有較收光區域6的寬度W6更大的寬度W7。

若於上述本實施形態及其變化例的製造方法中附加溝槽TR(第6圖)的形成程序，則可獲得APD102(第6圖：實施形態2)。

且，本發明於此發明範圍內，可將各實施形態自由地組合，適當、變更、省略各實施形態。雖然詳細說明此發明，然而，上述說明，於全部的配置中，僅為例示，並非用以限定此發明。無法窮舉的無數個變化例應視為在不脫離此發明的範圍可經假設而獲得者。

Claims

一種半導體收光元件，係包括：半導體基板，具有n型；倍增層，設置於上述半導體基板上，含有Al原子；以及具有p型的電場控制層，設置於上述倍增層上，上述電場控制層包含：具有較上述倍增層的雜質濃度高的高濃度區域，以及位在上述高濃度區域的外側且具有較上述高濃度區域的雜質濃度更低的雜質濃度的低濃度區域，再者，包括：光吸收層，設置在上述電場控制層上，具有較上述電場控制層的上述高濃度區域的雜質濃度更低的雜質濃度；具有n型的窗層，設置於上述光吸收層上，具有較上述光吸收層的能帶隙(band gap)更大的能帶隙，具有外緣；具有p型的收光區域，與上述窗層的上述外緣分隔，設置於上述窗層上，在厚度方向隔著上述窗層及上述光吸收層，與上述電場控制層的上述高濃度區域至少部分相對；以及具有p型的保護環區域，透過上述窗層與上述收光區域分離，貫穿上述窗層到達上述光吸收層內。
根據申請專利範圍第1項之半導體收光元件，其中，於上述半導體基板，形成包含：上述倍增層，上述電場控制層，上述光吸收層，上述收光區域，以及上述保護環區域的平台形狀區域。
根據申請專利範圍第1或2項之半導體收光元件，其中，上述保護環區域含有Zn原子，上述電場控制層含有Be原子。
根據申請專利範圍第1或2項之半導體收光元件，其中，上述保護環區域距離上述收光區域3μm以上。
根據申請專利範圍第1或2項之半導體收光元件，其中，上述保護環區域具有1×10¹⁸cm^-3以上的載子濃度。
根據申請專利範圍第1或2項之半導體收光元件，其中，在表現上述收光區域最大尺寸的側視中，上述保護環區域具有比上述收光區域的寬度更大的寬度。
一種半導體收光元件的製造方法，上述半導體收光元件係包含：具有n型的半導體基板；倍增層，設置於上述半導體基板上，具有較上述半導體基板的雜質濃度更低雜質濃度，含有Al原子；以及具有p型的電場控制層，設置於上述倍增層上，上述電場控制層包含：具有較上述倍增層的雜質濃度更高雜質濃度的高濃度區域以及設置於上述高濃度區域的外側且具有較上述高濃度區域的雜質濃度更低的雜質濃度的低濃度區域，上述半導體收光元件更包含：光吸收層，設置於上述電場控制層上，具有較上述電場控制層的上述高濃度區域的雜質濃度更低雜質濃度；具有n型的窗層，設置於上述光吸收層上，具有較上述光吸收層的能帶隙更大能帶隙，具有外緣；具有p型的收光區域，以與上述窗層的上述外緣分離的方式設置於上述窗層上，在厚度方向隔著上述窗層及上述光吸收層與上述電場控制層的上述高濃度區域至少部分相對；以及具有p型的保護環區域，藉由上述窗層與上述收光區域分隔，貫穿上述窗層到達上述光吸收層內，上述半導體收光元件的製造方法，包括以下程序：形成藉由含有Be原子而具有p型的半導體層的程序，上述具有p型的半導體層具有：對應上述電場控制層的上述高濃度區域的第1區域，以及成為上述電場控制層的上述低濃度區域的第2區域；於上述半導體層上形成上述光吸收層的程序；於上述光吸收層上形成上述窗層的程序；於上述窗層上形成具有開口部的光罩的程序；以及從上述光罩的上述開口部使Zn原子擴散的程序；在上述使Zn原子擴散的程序中，形成藉由含有上述Zn原子而具有p型的上述保護環區域，且，藉由上述半導體層的上述第2區域中上述Be原子的濃度比上述半導體層的上述第1區域中的上述Be原子的濃度更低，由上述半導體層開始形成上述電場控制層。