特開 2023-174432 半導体受光素子

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023174432

(43)【公開日】2023-12-07

(54)【発明の名称】半導体受光素子

(51)【国際特許分類】

   H01L 31/10 20060101AFI20231130BHJP

   H01L 31/0232 20140101ALI20231130BHJP

【ＦＩ】

H01L31/10 H

H01L31/10 A

H01L31/02 D

【審査請求】未請求

【請求項の数】20

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022112593

(22)【出願日】2022-07-13

(31)【優先権主張番号】P 2022085155

(32)【優先日】2022-05-25

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(71)【出願人】

【識別番号】301005371

【氏名又は名称】日本ルメンタム株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000154

【氏名又は名称】弁理士法人はるか国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】豊中 隆司

(72)【発明者】

【氏名】加藤 豪

(72)【発明者】

【氏名】濱田 博

【テーマコード（参考）】

5F149

5F849

【Ｆターム（参考）】

5F149AA04

5F149AA07

5F149AB07

5F149BA03

5F149BA15

5F149BA21

5F149DA02

5F149DA05

5F149DA27

5F149DA28

5F149FA12

5F149FA17

5F149GA06

5F149JA10

5F149JA12

5F149LA01

5F149XB04

5F149XB05

5F149XB37

5F849AA04

5F849AA07

5F849AB07

5F849BA03

5F849BA15

5F849BA21

5F849DA02

5F849DA05

5F849DA27

5F849DA28

5F849FA12

5F849FA17

5F849GA06

5F849JA10

5F849JA12

5F849LA01

5F849XB04

5F849XB05

5F849XB37

(57)【要約】

【課題】ＥＳＤ耐圧の向上を目的とする。
【解決手段】半導体受光素子は、基板１０と、基板１０の第１面に配置され、積層された複数の半導体層を含み、複数の半導体層は吸収層１６を含む受光メサ構造１４と、複数の半導体層の積層方向に直交する横方向で受光メサ構造１４に重なり、受光メサ構造１４の側面を囲む絶縁膜２６と、基板１０の第１面に配置され、複数の半導体層の最上層２０の上面に接触して電気的に接続するメサ電極３２を含み、メサ電極３２に導通して外方に延びて横方向で受光メサ構造１４に重なって絶縁膜２６の上にある突起電極３８を含み、突起電極３８は延長方向に直交する幅においてメサ電極３２よりも狭い第１電極３０と、基板１０の第１面に配置され、複数の半導体層の最下層１８の下面に電気的に接続する第２電極４０と、を有する。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

基板と、
前記基板の第１面に配置され、積層された複数の半導体層を含み、前記複数の半導体層は吸収層を含む受光メサ構造と、
前記複数の半導体層の積層方向に直交する横方向で前記受光メサ構造に重なり、前記受光メサ構造の側面を囲む絶縁膜と、
前記基板の前記第１面に配置され、前記複数の半導体層の最上層の上面に接触して電気的に接続するメサ電極を含み、前記メサ電極に導通して外方に延びて前記横方向で前記受光メサ構造に重なって前記絶縁膜の上にある突起電極を含み、前記突起電極は延長方向に直交する幅において前記メサ電極よりも狭い第１電極と、
前記基板の前記第１面に配置され、前記複数の半導体層の最下層の下面に電気的に接続する第２電極と、
を有する半導体受光素子。

【請求項2】

請求項１に記載された半導体受光素子であって、
前記絶縁膜は、前記受光メサ構造から外方向に広がっている半導体受光素子。

【請求項3】

請求項２に記載された半導体受光素子であって、
前記突起電極は、前記絶縁膜に沿って前記受光メサ構造から外方向に延びる半導体受光素子。

【請求項4】

請求項２に記載された半導体受光素子であって、
前記突起電極は、前記受光メサ構造から外方向に延びない半導体受光素子。

【請求項5】

請求項１に記載された半導体受光素子であって、
前記突起電極は、前記延長方向に沿ったいずれの部分でも、前記幅において均一である半導体受光素子。

【請求項6】

請求項１に記載された半導体受光素子であって、
前記突起電極は、前記延長方向の先端に近いほど、前記幅において狭い半導体受光素子。

【請求項7】

請求項１に記載された半導体受光素子であって、
前記突起電極は、複数の突起電極のそれぞれである半導体受光素子。

【請求項8】

請求項１に記載された半導体受光素子であって、
前記絶縁膜は、前記複数の半導体層の前記最上層の前記上面を覆い、前記上面に開口を有し、
前記第１電極の、前記開口に重なる部分が前記メサ電極である半導体受光素子。

【請求項9】

請求項８に記載された半導体受光素子であって、
前記メサ電極は、外部電極を兼ねる半導体受光素子。

【請求項10】

請求項８に記載された半導体受光素子であって、
前記開口は、リング状のスリットであり、
前記絶縁膜の一部は、前記開口の内側にあり、
前記メサ電極は、リング状の平面形状を有する半導体受光素子。

【請求項11】

請求項１０に記載された半導体受光素子であって、
前記第１電極は、前記開口の内側で前記絶縁膜に載る部分を有しない半導体受光素子。

【請求項12】

請求項１０に記載された半導体受光素子であって、
前記第１電極は、前記開口の内側で前記絶縁膜に載る外部電極を有する半導体受光素子。

【請求項13】

請求項１に記載された半導体受光素子であって、
前記第１電極は、前記メサ電極に電気的に接続する外部電極を含み、
前記外部電極は、前記メサ電極よりも広い部分を含む半導体受光素子。

【請求項14】

請求項１３に記載された半導体受光素子であって、
前記第１電極は、前記外部電極および前記メサ電極を接続する接続線を含み、
前記接続線および前記突起電極は、相互に反対方向に延びる半導体受光素子。

【請求項15】

請求項１３に記載された半導体受光素子であって、
前記外部電極は、前記絶縁膜の上にある半導体受光素子。

【請求項16】

請求項１に記載された半導体受光素子であって、
前記メサ電極の少なくとも一部と、前記突起電極の少なくとも一部は、別部材である半導体受光素子。

【請求項17】

請求項１に記載された半導体受光素子であって、
前記第２電極は、一対の部分を含み、
前記第１電極は、前記一対の部分の間にある半導体受光素子。

【請求項18】

請求項１に記載された半導体受光素子であって、
前記横方向で前記受光メサ構造を埋め込む埋め込み層をさらに有し、
前記絶縁層は、前記埋め込み層を囲む半導体受光素子。

【請求項19】

請求項１に記載された半導体受光素子であって、
前記突起電極は、前記第２電極の一部に向けて延びている半導体受光素子。

【請求項20】

請求項１に記載された半導体受光素子であって、
前記基板は、光透過性材料からなり、前記第１面とは反対側の第２面に、前記受光メサ構造に重なるレンズ部を有する半導体受光素子。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、半導体受光素子に関する。

【背景技術】

【0002】

光通信における伝送速度が増加しており、光モジュールの高速応答性が要求されている。光信号を電気に変換する機能を備えた光モジュールでは、内蔵される半導体受光素子の高速応答性が要求される。半導体受光素子は、積層された複数の半導体層に電圧を印加するようになっている（特許文献１及び２）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１２－４５３７号公報

【特許文献2】特開２０２０－１８４５６６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

半導体受光素子の応答速度は容量を低減することで向上するが、静電気放電（ＥＳＤ；Electrostatic Discharge）に対する耐圧の低下につながる。

【0005】

本発明は、ＥＳＤ耐圧の向上を目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

半導体受光素子は、基板と、前記基板の第１面に配置され、積層された複数の半導体層を含み、前記複数の半導体層は吸収層を含む受光メサ構造と、前記複数の半導体層の積層方向に直交する横方向で前記受光メサ構造に重なり、前記受光メサ構造の側面を囲む絶縁膜と、前記基板の前記第１面に配置され、前記複数の半導体層の最上層の上面に接触して電気的に接続するメサ電極を含み、前記メサ電極に導通して外方に延びて前記横方向で前記受光メサ構造に重なって前記絶縁膜の上にある突起電極を含み、前記突起電極は延長方向に直交する幅において前記メサ電極よりも狭い第１電極と、前記基板の前記第１面に配置され、前記複数の半導体層の最下層の下面に電気的に接続する第２電極と、を有する。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】第１の実施形態に係る半導体受光素子の概略平面図である。

【図2】図１に示す半導体受光素子のII－II線断面図である

【図3】図１に示す半導体受光素子のIII－III線断面図である。

【図4】変形例１に係る半導体受光素子の断面図である。

【図5】変形例２に係る半導体受光素子の概略平面図である。

【図6】変形例３に係る半導体受光素子の概略平面図である。

【図7】変形例４に係る半導体受光素子の概略平面図である。

【図8】第２の実施形態に係る半導体受光素子の概略平面図である。

【図9】図８に示す半導体受光素子のIX－IX線断面図である。

【図10】第３の実施形態に係る半導体受光素子の概略平面図である。

【図11】図１０に示す半導体受光素子のXI－XI線断面図である。

【図12】図１０に示す半導体受光素子のXII－XII線断面図である。

【図13】第４の実施形態に係る半導体受光素子の概略平面図である。

【図14】図１３に示す半導体受光素子のXIV－XIV線断面図である。

【図15】図１３に示す半導体受光素子のXV－XV線断面図である。

【図16】第５の実施形態に係る半導体受光素子の概略平面図である。

【図17】図１６に示す半導体受光素子のXVII－XVII線断面図である。

【図18】第６の実施形態に係る半導体受光素子の概略平面図である。

【図19】図１８に示す半導体受光素子のXIX－XIX線断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0008】

以下、図面を参照して、本発明の実施形態を具体的かつ詳細に説明する。全図において同一の符号を付した部材は同一又は同等の機能を有するものであり、その繰り返しの説明を省略する。なお、図形の大きさは倍率に必ずしも一致するものではない。

【0009】

［第１の実施形態］
図１は、第１の実施形態に係る半導体受光素子の概略平面図である。図２は、図１に示す半導体受光素子のII－II線断面図である。図３は、図１に示す半導体受光素子のIII－III線断面図である。半導体受光素子は、基板１０を有する。基板１０は、半絶縁性基板であり、例えばＦｅがドープされたＩｎＰからなる。基板１０にコンタクト層１２が設けられている。コンタクト層１２は、第１導電型（例えばｎ型）の半導体層である。

【0010】

［受光メサ構造］
半導体受光素子は、受光メサ構造１４を有する。受光メサ構造１４は、基板１０の第１面（詳しくはコンタクト層１２の上）に配置されている。受光メサ構造１４は、コンタクト層１２と接触して電気的に接続している。半導体受光素子は、受光メサ構造１４の上面から入光される表面入射型半導体受光素子であり、例えば、ｐ型半導体層とｎ型半導体層の間に真性半導体（Intrinsic Semiconductor）層を挿入した構造のＰＩＮ型の受光素子である。半導体受光素子は、アバランシェフォトダイオード（ＡＰＤ： Avalanche Photodiode）であってもよい。

【0011】

受光メサ構造１４は、積層された複数の半導体層を含む。複数の半導体層は吸収層１６を含む。受光メサ構造１４に入光した光は、吸収層１６に入射し、吸収され、電気に変換される。吸収層１６は、真性半導体層または導電型の半導体層のいずれであってもよいし、両者の組み合わせであっても構わない。吸収層１６は、複数の半導体層の最下層１８および最上層２０に挟まれている。最下層１８はコンタクト層１２の上にあり、第１導電型である。最上層２０は吸収層１６の上にあり、第２導電型である。例えば、最下層１８はｎ型バッファ層であり、最上層２０はｐ型コンタクト層である。吸収層１６と最上層２０との間にｐ型バッファ層が設けられていても構わない。なお、ｐ型とｎ型は反対であっても構わない。

【0012】

基板１０の上方には、第１スペーサ２２が設けられている。第１スペーサ２２は、複数層からなり、最下層がコンタクト層１２と同じ層である点を除いて、受光メサ構造１４と同様のメサ構造である。基板１０の上方には、第２スペーサ２４が設けられている。第２スペーサ２４は、第１スペーサ２２と同じ層構造を有している。受光メサ構造１４、第１スペーサ２２および第２スペーサ２４は、ＭＢＥ（Molecular Beam Epitaxy）装置を用いて上述した層構造を成長させた後、リソグラフィ技術を用いてそれぞれを分離することにより形成することができる。

【0013】

［絶縁膜］
半導体受光素子は、絶縁膜２６を有する。絶縁膜２６は、受光メサ構造１４、第１スペーサ２２、第２スペーサ２４および基板１０の露出する表面（例えば全体）を覆って保護している。絶縁膜２６は、パッシベーション膜である。絶縁膜２６は、複数の半導体層の積層方向に直交する横方向で受光メサ構造１４に重なる。絶縁膜２６は、受光メサ構造１４の側面を囲む。絶縁膜２６は、受光メサ構造１４（最下層１８）から外方向に広がっている。

【0014】

絶縁膜２６は、複数の半導体層の最上層２０の上面を覆う。絶縁膜２６は、半導体受光素子が受光可能な光の波長（８５０ｎｍ帯～１．５５μｍ帯）に応じて低反射膜として機能するように形成されている。受光メサ構造１４に入光した光は絶縁膜２６を透過する。絶縁膜２６は、上面に開口２８（スルーホール）を有する。開口２８は、リング状のスリットである。絶縁膜２６の一部は、開口２８の内側（スリットに囲まれた領域）にある。絶縁膜２６は、コンタクト層１２の上にも開口２８がある。

【0015】

［第１電極］
半導体受光素子は、第１電極３０を有する。第１電極３０は、基板１０の第１面に配置されている。以下、第１電極３０の複数の部位を説明するが、これらは一体的なものである。

【0016】

［メサ電極］
第１電極３０は、メサ電極３２を含む。メサ電極３２は、複数の半導体層の最上層２０の上面に接触（物理的および電気的に接続）する。第１電極３０の、絶縁膜２６の開口２８に重なる部分がメサ電極３２である。メサ電極３２は、リング状の平面形状を有するが、一部が繋がっていないＣ形状であっても構わないし、外形において楕円形、長円形または直線および弧の組み合わせ形状であってもよい。第１電極３０は、絶縁膜２６の開口２８（スリット）の内側で絶縁膜２６に載る部分を有しない。

【0017】

［外部電極］
第１電極３０は、外部電極３４（例えばパッド）を含む。外部電極３４は、第１スペーサ２２の上面を覆うように配置され、図示しないワイヤがボンディングされるようになっており、外部（例えばトランスインピーダンスアンプ）との電気的な接続が行われる。外部電極３４は、メサ電極３２よりも広い部分を含む。外部電極３４は、絶縁膜２６の上にある。

【0018】

［接続線］
第１電極３０は、外部電極３４およびメサ電極３２を接続する接続線３６を含む。接続線３６は、延長方向の幅において、外部電極３４よりも狭く、メサ電極３２よりも狭い。

【0019】

［突起電極］
第１電極３０は、突起電極３８を含む。突起電極３８は、メサ電極３２に導通して外方に延びる。突起電極３８は、横方向で受光メサ構造１４に重なって絶縁膜２６の上にある。突起電極３８は、絶縁膜２６に沿って受光メサ構造１４から外方向に延び、先端がコンタクト層１２の上方にある。突起電極３８および接続線３６は、相互に反対方向に延びる。

【0020】

突起電極３８は、延長方向に直交する幅においてメサ電極３２よりも狭い。突起電極３８は、延長方向に沿ったいずれの部分でも、幅において均一である。突起電極３８の幅は、メサ電極３２の幅（例えば直径）の１／４以下が好ましい。幅が広いと、容量が大きくなり高速応答性の妨げとなる。

【0021】

突起電極３８は、メサ電極３２および接続線３６を介して、外部電極３４と電気的に接続されている。突起電極３８は、メサ電極３２からの延長方向とは異なる方向で、外部電極３４と電気的に接続されている。突起電極３８の延長方向の端部は、他の電極と接続されていない。

【0022】

［第２電極］
半導体受光素子は、第２電極４０を有する。第２電極４０は、基板１０の第１面に配置されている。第１電極３０は、第２電極４０の一対の部分（例えばパッド）の間にある。突起電極３８は、第２電極４０の一部に向けて延びている。第２電極４０は、絶縁膜２６の開口の内側でコンタクト層１２に接触する。第２電極４０は、複数の半導体層の最下層１８の下面に電気的に接続する。

【0023】

第２電極４０は、第２スペーサ２４の上面に配置される領域と、受光メサ構造１４の外周に沿って弧を描く形状の領域と、これらの間を繋ぐ領域で構成されている。第１電極３０と第２電極４０との間に電圧を印加することで、受光メサ構造１４に入光した光（光信号）が吸収され、電気信号が得られる。

【0024】

［評価試験]
半導体受光素子の評価試験の一つに、ＥＳＤ耐圧試験がある。ＥＳＤ耐圧試験は、どれだけの電圧が印加されると半導体受光素子が破壊されるかを確認する試験である。もしくは、要求されるＥＳＤ耐圧の電圧印加時に半導体受光素子が破壊されないことを確認する試験である。

【0025】

一般的に、ＥＳＤ耐圧と半導体受光素子が持つ容量は比例関係にある。つまり容量が大きい半導体受光素子は、ＥＳＤ耐圧も大きい。しかし、容量が大きい半導体受光素子は、高速応答に対応することが難しい。

【0026】

比較例として、第１電極が突起電極を備えていない場合を想定し、受光メサ構造は５０Ｇｂｐｓ動作に対応した構造を備えているものとする。ＥＳＤ耐圧試験を実施したところ、要求仕様を満たすことができなかった。電圧印加後の半導体受光素子を解析したところ、受光メサ構造に含まれる半導体層の一部が破壊されていた。

【0027】

一方、第１の実施形態に係る半導体受光素子にＥＳＤ耐圧試験を行ったところ、ＥＳＤ耐圧は比較例と比べて１．５倍以上となり、要求仕様を満足した。突起電極３８を追加したことで半導体層内の電荷集中が分散されたために、ＥＳＤ耐圧が向上したと推測される。突起電極３８は、接続線３６から遠い位置、例えば接続線３６とメサ電極３２との接続位置の正反対の位置に配置されていると、ＥＳＤ耐圧の向上効果が大きいことが分かった。

【0028】

ＥＳＤ耐圧を向上させる目的だけであれば、突起電極３８は、受光メサ構造１４のごく一部だけに配置するのではなく、受光メサ構造１４の全体を覆うように配置するほうが好ましいが、容量が大きくなるので、高速応答性の観点では好ましくない。本実施形態によれば、突起電極３８の幅が狭いので、ＥＳＤ耐圧の向上と高速応答性の維持の両立を実現している。

【0029】

［変形例１］
図４は、変形例１に係る半導体受光素子の断面図である。変形例１では、突起電極３８Ａは、受光メサ構造１４Ａから外方向に延びない。突起電極３８Ａは受光メサ構造１４Ａの側面の途中まで配置されている。したがって、突起電極３８Ａを起因とする寄生容量を低減することができる。変形例１の構造は、突起電極３８Ａの形状を除き、第１の実施形態と同じである。

【0030】

［変形例２］
図５は、変形例２に係る半導体受光素子の概略平面図である。変形例２では、突起電極３８Ｂは、延長方向の先端に近いほど、幅において狭い。突起電極３８Ｂは、矩形ではなく三角形形状としている。本構造によれば、第１の実施例と比較して、突起電極３８Ｂの面積を広くすることができ、これによりＥＳＤ耐圧をさらに向上させることができる。変形例２の構造は、突起電極３８Ｂの形状を除き、第１の実施形態と同じである。

【0031】

［変形例３］
図６は、変形例３に係る半導体受光素子の概略平面図である。変形例３では、突起電極３８Ｃは、一対の突起電極３８Ｃのそれぞれである。本構造によれば、第１の実施例と比較して、突起電極３８Ｃが多いために、ＥＳＤ耐圧をより向上させることができる。変形例３の構造は、一対の突起電極３８Ｃがあることを除き、第１の実施形態と同じである。

【0032】

［変形例４］
図７は、変形例４に係る半導体受光素子の概略平面図である。変形例４では、突起電極３８Ｄは、複数の突起電極３８Ｄのそれぞれである。複数の突起電極３８Ｄの１つは、接続線３６Ｄとは逆側にある。本構造によれば、第１の実施例と比較して、突起電極３８Ｄが多いために、ＥＳＤ耐圧をより向上させることができる。ただし、寄生容量も大きくなるので、４つ以下の突起電極３８Ｄが好ましい。要するに、要求されるＥＳＤ耐圧仕様と高速応答特性に応じて、突起電極３８Ｄの形状や個数を決定すればよい。変形例４の構造は、複数の突起電極３８Ｄがあることを除き、第１の実施形態と同じである。

【0033】

［第２の実施形態］
図８は、第２の実施形態に係る半導体受光素子の概略平面図である。図９は、図８に示す半導体受光素子のIX－IX線断面図である。

【0034】

第１電極２３０は、別部材の第１層２４２および第２層２４４を含み、両者は部分的に積層して導通している。第１層２４２および第２層２４４は、同じ材料で構成してもよいが、別の材料で構成してもよい。例えば、第１層２４２が下からＴｉ／Ｐｔ／Ａｕの積層構造を有し、第２層２４４が下からＴｉ／Ａｕの積層構造を有してもよい。

【0035】

第１層２４２の一部は、外部電極２３４および外部電極２３４から引き出された第１接続線２３６Ａである。第２層２４４の一部は、第１接続線２３６Ａに部分的に重なって導通する第２接続線２３６Ｂである。第１接続線２３６Ａおよび第２接続線２３６Ｂが、接続線２３６を構成する。

【0036】

第１層２４２は、絶縁膜２２６の開口２２８の内側にあって受光メサ構造２１４に接触するメサ接触部２４６を含む。メサ接触部２４６は、リング状である。第２層２４４は、メサ接触部２４６の一部に重なる第１積層部２４８と、メサ接触部２４６の他の一部に重なる第２積層部２５０を含む。メサ接触部２４６、第１積層部２４８および第２積層部２５０がメサ電極２３２を構成する。第２積層部２５０は、第２接続線２３６Ｂと連続一体的になっている。第２層２４４は、第１積層部２４８と連続一体化した突起電極２３８を含む。メサ電極２３２の少なくとも一部と、突起電極２３８の少なくとも一部は、別部材である。

【0037】

一対の第２電極２４０が、分離されている。一対の第２電極２４０の端部は、それぞれ、受光メサ構造２１４を挟む一対の領域にある。突起電極２３８が延びる方向の先には、第２電極２４０がない。本構成においても第１の実施形態で説明した効果が得られる。第１の実施形態で説明した半導体受光素子のその他の構成は、ここに適用可能である。

【0038】

［第３の実施形態］
図１０は、第３の実施形態に係る半導体受光素子の概略平面図である。図１１は、図１０に示す半導体受光素子のXI－XI線断面図である。図１２は、図１０に示す半導体受光素子のXII－XII線断面図である。

【0039】

絶縁膜３２６は、第１の実施形態とは異なり、開口３２８の外形の内側には存在しない。つまり、メサ電極３３２に囲まれる絶縁膜はない。受光メサ構造３１４の上面において、中央にはメサ電極３３２があるため、光が透過しない。半導体受光素子は、裏面入射型半導体受光素子である。

【0040】

基板３１０は、光透過性材料からなり、第１面とは反対側の第２面（裏面）に、受光メサ構造３１４に重なるレンズ部３５２（集光レンズ）を有する。レンズ部３５２は、入光する光を受光メサ構造３１４（特に吸収層３１６）に集光するようになっており、受光効率を向上させている。本構成においても第１の実施形態で説明した効果が得られる。第１又は第２の実施形態で説明した半導体受光素子のその他の構成は、ここに適用可能である。

【0041】

［第４の実施形態］
図１３は、第４の実施形態に係る半導体受光素子の概略平面図である。図１４は、図１３に示す半導体受光素子のXIV－XIV線断面図である。図１５は、図１３に示す半導体受光素子のXV－XV線断面図である。

【0042】

半導体受光素子は、横方向で受光メサ構造４１４を埋め込む埋め込み層４５４をさらに有する。埋め込み層４５４は、半絶縁性の半導体層である。埋め込み層４５４は、受光メサ構造４１４（複数の半導体層）の側面を覆うように配置されている。絶縁層は、埋め込み層４５４を囲む。

【0043】

本実施形態では、受光メサ構造４１４（例えば複数の半導体層の最下層４１８）と突起電極４３８との間の距離を大きくすることができ、第１の実施形態と比較して、突起電極４３８を起因とする寄生容量を低減することができる。第１から第３の実施形態で説明した半導体受光素子のその他の構成は、ここに適用可能である。

【0044】

［第５の実施形態］
図１６は、第５の実施形態に係る半導体受光素子の概略平面図である。図１７は、図１６に示す半導体受光素子のXVII－XVII線断面図である。半導体受光素子は、裏面入射型半導体受光素子であり、基板５１０が第２面（裏面）にレンズ部５５２を有する。受光メサ構造５１４には、第１の実施形態で示した内容を適用可能である。

【0045】

外部電極５３４は、開口５２８の内側（スリットに囲まれた領域）で絶縁膜５２６に載る。外部電極５３４は、メサ電極５３２に囲まれている。複数の半導体層の最上層５２０と外部電極５３４の間に絶縁膜５２６が介在する。半導体受光素子は、第１スペーサを有していない。第１電極５３０は接続線を有しない。

【0046】

１つの第２スペーサ５２４が設けられている。第２スペーサ５２４は、平面形状において矩形（長方形）である。第２スペーサ５２４は、受光メサ構造５１４と同じ複数の半導体層から構成されている。第２電極５４０が、第２スペーサ５２４の全体を覆うとともに、基板５１０に接触して電気的に接続する。基板５１０は、光透過性の導電性基板であり、ＩｎＰから構成されてもよい。

【0047】

半導体受光素子は、図示しないサブマウントに搭載して使われる。詳しくは、受光メサ構造５１４をサブマウントの搭載面に向けて、半導体受光素子は搭載される（ジャンクションダウン搭載）。サブマウントの搭載面に設けられた配線に、第１電極５３０および第２電極５４０が接合される。接合には、はんだを使用可能である。サブマウントの配線は、主として外部電極５３４と接続される。突起電極５３８の一部もサブマウントの配線と接する。しかし、突起電極５３８の延長方向の先端部は、他の電極と接続されない。突起電極５３８には、第１～第４変形例を適用可能である。本実施形態においても、突起電極５３８を有することでＥＳＤ耐圧を向上させることができる。第１又は第２の実施形態で説明した半導体受光素子のその他の構成は、ここに適用可能である。

【0048】

［第６の実施形態］
図１８は、第６の実施形態に係る半導体受光素子の概略平面図である。図１９は、図１８に示す半導体受光素子のXIX－XIX線断面図である。

【0049】

本実施形態は、メサ電極６３２が外部電極を兼ねる点で、第５の実施形態と異なる。つまり、絶縁膜６２６が、開口６２８の内側の部分を有していない。そのため、第１電極６３０は、開口６２８の内側で絶縁膜６２６に載る部分を有していない。したがって、基板６１０の第２面から入光した光が反射する領域で、メサ電極６３２（外部電極）に絶縁が積層されないので、光の反射を抑えることができる。

【0050】

［実施形態の概要］
（１）本発明に係る半導体受光素子は、基板１０と、基板１０の第１面に配置され、積層された複数の半導体層を含み、複数の半導体層は吸収層１６を含む受光メサ構造１４と、複数の半導体層の積層方向に直交する横方向で受光メサ構造１４に重なり、受光メサ構造１４の側面を囲む絶縁膜２６と、基板１０の第１面に配置され、複数の半導体層の最上層２０の上面に接触して電気的に接続するメサ電極３２を含み、メサ電極３２に導通して外方に延びて横方向で受光メサ構造１４に重なって絶縁膜２６の上にある突起電極３８を含み、突起電極３８は延長方向に直交する幅においてメサ電極３２よりも狭い第１電極３０と、基板１０の第１面に配置され、複数の半導体層の最下層１８の下面に電気的に接続する第２電極４０と、を有する。突起電極３８があることで、ＥＳＤ耐圧を向上することができる。

【0051】

（２）（１）に記載された半導体受光素子であって、絶縁膜２６は、受光メサ構造１４から外方向に広がっている半導体受光素子。

【0052】

（３）（２）に記載された半導体受光素子であって、突起電極３８は、絶縁膜２６に沿って受光メサ構造１４から外方向に延びる半導体受光素子。

【0053】

（４）（２）に記載された半導体受光素子であって、突起電極３８Ａは、受光メサ構造１４Ａから外方向に延びない半導体受光素子。

【0054】

（５）（１）から（４）のいずれか１項に記載された半導体受光素子であって、突起電極３８は、延長方向に沿ったいずれの部分でも、幅において均一である半導体受光素子。

【0055】

（６）（１）から（４）のいずれか１項に記載された半導体受光素子であって、突起電極３８Ｂは、延長方向の先端に近いほど、幅において狭い半導体受光素子。

【0056】

（７）（１）から（６）のいずれか１項に記載された半導体受光素子であって、突起電極３８Ｃは、複数の突起電極３８Ｃのそれぞれである半導体受光素子。

【0057】

（８）（１）から（７）のいずれか１項に記載された半導体受光素子であって、絶縁膜２６は、複数の半導体層の最上層２０の上面を覆い、上面に開口２８を有し、第１電極３０の、開口２８に重なる部分がメサ電極３２である半導体受光素子。

【0058】

（９）（８）に記載された半導体受光素子であって、メサ電極６３２は、外部電極を兼ねる半導体受光素子。

【0059】

（１０）（８）に記載された半導体受光素子であって、開口２８は、リング状のスリットであり、絶縁膜２６の一部は、開口２８の内側にあり、メサ電極３２は、リング状の平面形状を有する半導体受光素子。

【0060】

（１１）（１０）に記載された半導体受光素子であって、第１電極３０は、開口２８の内側で絶縁膜２６に載る部分を有しない半導体受光素子。

【0061】

（１２）（１０）又は（１１）に記載された半導体受光素子であって、第１電極５３０は、開口５２８の内側で絶縁膜５２６に載る外部電極５３４を有する半導体受光素子。

【0062】

（１３）（１）から（１１）のいずれか１項に記載された半導体受光素子であって、第１電極３０は、メサ電極３２に電気的に接続する外部電極３４を含み、外部電極３４は、メサ電極３２よりも広い部分を含む半導体受光素子。

【0063】

（１４）（１３）に記載された半導体受光素子であって、第１電極３０は、外部電極３４およびメサ電極３２を接続する接続線３６を含み、接続線３６および突起電極３８は、相互に反対方向に延びる半導体受光素子。

【0064】

（１５）（１３）又は（１４）に記載された半導体受光素子であって、外部電極３４は、絶縁膜２６の上にある半導体受光素子。

【0065】

（１６）（１）から（１５）のいずれか１項に記載された半導体受光素子であって、メサ電極２３２の少なくとも一部と、突起電極２３８の少なくとも一部は、別部材である半導体受光素子。

【0066】

（１７）（１）から（１６）のいずれか１項に記載された半導体受光素子であって、第２電極４０は、一対の部分を含み、第１電極３０は、一対の部分の間にある半導体受光素子。

【0067】

（１８）（１）から（１７）のいずれか１項に記載された半導体受光素子であって、横方向で受光メサ構造４１４を埋め込む埋め込み層４５４をさらに有し、絶縁層は、埋め込み層４５４を囲む半導体受光素子。

【0068】

（１９）（１）から（１８）のいずれか１項に記載された半導体受光素子であって、突起電極３８は、第２電極４０の一部に向けて延びている半導体受光素子。

【0069】

（２０）（１）から（１９）のいずれか１項に記載された半導体受光素子であって、基板３１０は、光透過性材料からなり、第１面とは反対側の第２面に、受光メサ構造３１４に重なるレンズ部３５２を有する半導体受光素子。

【0070】

本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく種々の変形が可能である。例えば、実施形態を説明した構成は、実質的に同一の構成、同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成で置き換えることができる。

【符号の説明】

【0071】

１０ 基板、１２ コンタクト層、１４ 受光メサ構造、１４Ａ 受光メサ構造、１６ 吸収層、１８ 最下層、２０ 最上層、２２ 第１スペーサ、２４ 第２スペーサ、２６ 絶縁膜、２８ 開口、３０ 第１電極、３２ メサ電極、３４ 外部電極、３６ 接続線、３６Ｄ 接続線、３８ 突起電極、３８Ａ 突起電極、３８Ｂ 突起電極、３８Ｃ 突起電極、３８Ｄ 突起電極、４０ 第２電極、２１４ 受光メサ構造、２２６ 絶縁膜、２２８ 開口、２３０ 第１電極、２３２ メサ電極、２３４ 外部電極、２３６ 接続線、２３６Ａ 第１接続線、２３６Ｂ 第２接続線、２３８ 突起電極、２４０ 第２電極、２４２ 第１層、２４４ 第２層、２４６ メサ接触部、２４８ 第１積層部、２５０ 第２積層部、３１０ 基板、３１４ 受光メサ構造、３１６ 吸収層、３２６ 絶縁膜、３２８ 開口、３３２ メサ電極、３５２ レンズ部、４１４ 受光メサ構造、４１８ 最下層、４３８ 突起電極、４５４ 埋込層、５１０ 基板、５１４ 受光メサ構造、５２０ 最上層、５２４ 第２スペーサ、５２６ 絶縁膜、５２８ 開口、５３０ 第１電極、５３２ メサ電極、５３４ 外部電極、５３８ 突起電極、５４０ 第２電極、５５２ レンズ部、６１０ 基板、６２６ 絶縁膜、６２８ 開口、６３０ 第１電極、６３２ メサ電極。

【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19】