ホーム > 特許ランキング > 住友電気工業株式会社
知財求人 - 知財ポータルサイト「IP Force」
(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】P2024043202
(43)【公開日】2024-03-29
(54)【発明の名称】受光素子およびその製造方法
(51)【国際特許分類】
H01L 31/02 20060101AFI20240322BHJP
【ＦＩ】
H01L31/02 A
【審査請求】未請求
【請求項の数】10
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022148252
(22)【出願日】2022-09-16
(71)【出願人】
【識別番号】000002130
【氏名又は名称】住友電気工業株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100087480
【弁理士】
【氏名又は名称】片山 修平
(72)【発明者】
【氏名】夏目 和俊
【テーマコード（参考）】
5F149
5F849
【Ｆターム（参考）】
5F149AA03
5F149AB07
5F149BA30
5F149CB05
5F149CB06
5F149CB14
5F149CB15
5F149DA02
5F149EA04
5F149FA05
5F149FA12
5F149FA13
5F149FA17
5F149GA06
5F149HA03
5F149XB04
5F849AA03
5F849AB07
5F849BA30
5F849CB05
5F849CB06
5F849CB14
5F849CB15
5F849DA02
5F849EA04
5F849FA05
5F849FA12
5F849FA13
5F849FA17
5F849GA06
5F849HA03
5F849XB04
(57)【要約】
【課題】電界の集中を緩和することが可能な受光素子を提供する。
【解決手段】半導体層と、前記半導体層の面に設けられ、前記半導体層に電気的に接続された電極と、を具備し、前記半導体層から複数のメサが形成され、前記複数のメサは２次元アレイ状に配列され、前記複数のメサのそれぞれに前記電極が設けられ、前記電極と前記半導体層とが接触する部分である接触部の外周は閉曲線である受光素子。
【選択図】 図２Ａ
【解決手段】半導体層と、前記半導体層の面に設けられ、前記半導体層に電気的に接続された電極と、を具備し、前記半導体層から複数のメサが形成され、前記複数のメサは２次元アレイ状に配列され、前記複数のメサのそれぞれに前記電極が設けられ、前記電極と前記半導体層とが接触する部分である接触部の外周は閉曲線である受光素子。
【選択図】 図２Ａ
【特許請求の範囲】
【請求項1】
半導体層と、
前記半導体層の面に設けられ、前記半導体層に電気的に接続された電極と、を具備し、
前記半導体層から複数のメサが形成され、
前記複数のメサは２次元アレイ状に配列され、
前記複数のメサのそれぞれに前記電極が設けられ、
前記電極と前記半導体層とが接触する部分である接触部の外周は閉曲線である受光素子。
前記半導体層の面に設けられ、前記半導体層に電気的に接続された電極と、を具備し、
前記半導体層から複数のメサが形成され、
前記複数のメサは２次元アレイ状に配列され、
前記複数のメサのそれぞれに前記電極が設けられ、
前記電極と前記半導体層とが接触する部分である接触部の外周は閉曲線である受光素子。
【請求項2】
前記接触部の外周の半分以上は曲線である請求項１に記載の受光素子。
【請求項3】
前記接触部の外周の曲率半径は、１０μｍ以上、かつ前記接触部の幅の半分以下である請求項１または請求項２に記載の受光素子。
【請求項4】
前記メサを覆う絶縁膜を具備し、
前記絶縁膜は前記メサの上に開口部を有し、
前記開口部から前記半導体層の前記面が露出し、
前記開口部から露出する前記面に前記電極が接触し、
前記開口部の外周は前記閉曲線である請求項１または請求項２に記載の受光素子。
前記絶縁膜は前記メサの上に開口部を有し、
前記開口部から前記半導体層の前記面が露出し、
前記開口部から露出する前記面に前記電極が接触し、
前記開口部の外周は前記閉曲線である請求項１または請求項２に記載の受光素子。
【請求項5】
前記メサの平面形状は曲線を含み、
前記メサの曲線の曲率半径は５μｍ以上である請求項１または請求項２に記載の受光素子。
前記メサの曲線の曲率半径は５μｍ以上である請求項１または請求項２に記載の受光素子。
【請求項6】
前記メサの幅は前記接触部の幅より大きく、
前記接触部の外周から前記メサの外周までの距離は１０μｍ以下である請求項１または請求項２に記載の受光素子。
前記接触部の外周から前記メサの外周までの距離は１０μｍ以下である請求項１または請求項２に記載の受光素子。
【請求項7】
前記電極は金属層とバンプとを有し、
前記金属層は前記半導体層の前記面に接触し、
前記バンプは前記金属層のうち前記半導体層とは反対の面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。
前記金属層は前記半導体層の前記面に接触し、
前記バンプは前記金属層のうち前記半導体層とは反対の面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8】
前記バンプの外周から前記メサの外周までの距離は５μｍ以下である請求項７に記載の受光素子。
【請求項9】
前記半導体層は、順番に積層された第１半導体層、受光層、第２半導体層および第３半導体層を含み、
前記第１半導体層は第１導電型を有し、
前記第２半導体層および前記第３半導体層は、前記第１導電型とは異なる第２導電型を有し、
前記接触部において、前記電極が前記第３半導体層の面に接触する請求項１または請求項２に記載の受光素子。
前記第１半導体層は第１導電型を有し、
前記第２半導体層および前記第３半導体層は、前記第１導電型とは異なる第２導電型を有し、
前記接触部において、前記電極が前記第３半導体層の面に接触する請求項１または請求項２に記載の受光素子。
【請求項10】
半導体層に複数のメサを形成する工程と、
前記複数のメサに、前記半導体層に電気的に接続される電極を形成する工程と、を有し、
前記複数のメサは２次元アレイ状に配列され、
前記電極は前記半導体層の面に設けられ、
前記電極と前記半導体層とが接触する部分である接触部の外周は閉曲線である受光素子の製造方法。
前記複数のメサに、前記半導体層に電気的に接続される電極を形成する工程と、を有し、
前記複数のメサは２次元アレイ状に配列され、
前記電極は前記半導体層の面に設けられ、
前記電極と前記半導体層とが接触する部分である接触部の外周は閉曲線である受光素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は受光素子およびその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【0002】
ＭＩＭキャパシタにおいて、電極の面積を変更することで、電極における電界集中を緩和する技術が知られている（例えば特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開平３－２４１８６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
受光素子は、光を吸収し、電気信号を出力する。受光素子の電極に逆バイアス電圧が印加される。電極の一部に電界が集中することで静電破壊（ＥＳＤ破壊）が発生する恐れがある。そこで、電界の集中を緩和することが可能な受光素子およびその製造方法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、半導体層と、前記半導体層の面に設けられ、前記半導体層に電気的に接続された電極と、を具備し、前記半導体層から複数のメサが形成され、前記複数のメサは２次元アレイ状に配列され、前記複数のメサのそれぞれに前記電極が設けられ、前記電極と前記半導体層とが接触する部分である接触部の外周は閉曲線である。
【0006】
本開示に係る受光素子の製造方法は、半導体層に複数のメサを形成する工程と、前記複数のメサに、前記半導体層に電気的に接続される電極を形成する工程と、を有し、前記複数のメサは２次元アレイ状に配列され、前記電極は前記半導体層の面に設けられ、前記電極と前記半導体層とが接触する部分である接触部の外周は閉曲線である。
【発明の効果】
【0007】
本開示によれば電界の集中を緩和することが可能な受光素子およびその製造方法を提供することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【0008】
【発明を実施するための形態】
【0009】
[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。
最初に本開示の実施形態の内容を列記して説明する。
【0010】
本開示の一形態は、（１）半導体層と、前記半導体層の面に設けられ、前記半導体層に電気的に接続された電極と、を具備し、前記半導体層から複数のメサが形成され、前記複数のメサは２次元アレイ状に配列され、前記複数のメサのそれぞれに前記電極が設けられ、前記電極と前記半導体層とが接触する部分である接触部の外周は閉曲線である受光素子である。接触部の外周が閉曲線であるため、電界の集中を緩和することができる。ＥＳＤ破壊を抑制することができる。
（２）上記（１）において、前記接触部の外周の半分以上は曲線でもよい。電界の集中を効果的に緩和することができる。
（３）上記（１）または（２）において、前記接触部の外周の曲率半径は、１０μｍ以上、かつ前記接触部の幅の半分以下でもよい。電界の集中を効果的に緩和することができる。
（４）上記（１）から（３）のいずれかにおいて、前記メサを覆う絶縁膜を具備し、前記絶縁膜は前記メサの上に開口部を有し、前記開口部から前記半導体層の前記面が露出し、前記開口部から露出する前記面に前記電極が接触し、前記開口部の外周は前記閉曲線でもよい。電界の集中を緩和することで、絶縁破壊を抑制することができる。
（５）上記（１）から（４）のいずれかにおいて、前記メサの平面形状は曲線を含み、前記メサの曲線の曲率半径は５μｍ以上でもよい。電界の集中を効果的に緩和することができる。
（６）上記（１）から（５）のいずれかにおいて、前記メサの幅は前記接触部の幅より大きく、前記接触部の外周から前記メサの外周までの距離は１０μｍ以下でもよい。メサにかかる電界が均一に近づく。
（７）上記（１）から（６）のいずれかにおいて、前記電極は金属層とバンプとを有し、前記金属層は前記半導体層の前記面に接触し、前記バンプは前記金属層のうち前記半導体層とは反対の面に設けられてもよい。バンプを用いて受光素子を外部の機器に接続することができる。
（８）上記（７）において、前記バンプの外周から前記メサの外周までの距離は５μｍ以下でもよい。メサにかかる電界が均一に近づく。
（９）上記（１）から（８）のいずれかにおいて、前記半導体層は、順番に積層された第１半導体層、受光層、第２半導体層および第３半導体層を含み、前記第１半導体層は第１導電型を有し、前記第２半導体層および前記第３半導体層は、前記第１導電型とは異なる第２導電型を有し、前記接触部において、前記電極が前記第３半導体層の面に接触してもよい。ｐｉｎ接合を形成することができる。逆バイアス電圧を印加することで、空乏層が形成される。
（１０）半導体層に複数のメサを形成する工程と、前記複数のメサに、前記半導体層に電気的に接続される電極を形成する工程と、を有し、前記複数のメサは２次元アレイ状に配列され、前記電極は前記半導体層の面に設けられ、前記電極と前記半導体層とが接触する部分である接触部の外周は閉曲線である受光素子の製造方法である。接触部の外周が閉曲線であるため、電界の集中を緩和することができる。ＥＳＤ破壊を抑制することができる。
（２）上記（１）において、前記接触部の外周の半分以上は曲線でもよい。電界の集中を効果的に緩和することができる。
（３）上記（１）または（２）において、前記接触部の外周の曲率半径は、１０μｍ以上、かつ前記接触部の幅の半分以下でもよい。電界の集中を効果的に緩和することができる。
（４）上記（１）から（３）のいずれかにおいて、前記メサを覆う絶縁膜を具備し、前記絶縁膜は前記メサの上に開口部を有し、前記開口部から前記半導体層の前記面が露出し、前記開口部から露出する前記面に前記電極が接触し、前記開口部の外周は前記閉曲線でもよい。電界の集中を緩和することで、絶縁破壊を抑制することができる。
（５）上記（１）から（４）のいずれかにおいて、前記メサの平面形状は曲線を含み、前記メサの曲線の曲率半径は５μｍ以上でもよい。電界の集中を効果的に緩和することができる。
（６）上記（１）から（５）のいずれかにおいて、前記メサの幅は前記接触部の幅より大きく、前記接触部の外周から前記メサの外周までの距離は１０μｍ以下でもよい。メサにかかる電界が均一に近づく。
（７）上記（１）から（６）のいずれかにおいて、前記電極は金属層とバンプとを有し、前記金属層は前記半導体層の前記面に接触し、前記バンプは前記金属層のうち前記半導体層とは反対の面に設けられてもよい。バンプを用いて受光素子を外部の機器に接続することができる。
（８）上記（７）において、前記バンプの外周から前記メサの外周までの距離は５μｍ以下でもよい。メサにかかる電界が均一に近づく。
（９）上記（１）から（８）のいずれかにおいて、前記半導体層は、順番に積層された第１半導体層、受光層、第２半導体層および第３半導体層を含み、前記第１半導体層は第１導電型を有し、前記第２半導体層および前記第３半導体層は、前記第１導電型とは異なる第２導電型を有し、前記接触部において、前記電極が前記第３半導体層の面に接触してもよい。ｐｉｎ接合を形成することができる。逆バイアス電圧を印加することで、空乏層が形成される。
（１０）半導体層に複数のメサを形成する工程と、前記複数のメサに、前記半導体層に電気的に接続される電極を形成する工程と、を有し、前記複数のメサは２次元アレイ状に配列され、前記電極は前記半導体層の面に設けられ、前記電極と前記半導体層とが接触する部分である接触部の外周は閉曲線である受光素子の製造方法である。接触部の外周が閉曲線であるため、電界の集中を緩和することができる。ＥＳＤ破壊を抑制することができる。
【0011】
［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およびその製造方法の具体例を、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。
本開示の実施形態に係る受光素子およびその製造方法の具体例を、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。
【0012】
＜第１実施形態＞
図１は第１実施形態に係る受光素子１００を例示する平面図である。受光素子１００の平面形状は矩形である。受光素子１００の２つの辺は、Ｘ軸方向に平行である。別の２つの辺はＹ軸方向に平行である。受光素子１００の表面はＸＹ平面に平行である。Ｚ軸方向は、受光素子１００の表面の法線方向である。Ｘ軸、Ｙ軸、およびＺ軸は互いに直交する。受光素子１００のＸ軸方向の長さＬ１は例えば１０ｍｍである。Ｙ軸方向の長さＬ２は例えば４．５ｍｍである。
図１は第１実施形態に係る受光素子１００を例示する平面図である。受光素子１００の平面形状は矩形である。受光素子１００の２つの辺は、Ｘ軸方向に平行である。別の２つの辺はＹ軸方向に平行である。受光素子１００の表面はＸＹ平面に平行である。Ｚ軸方向は、受光素子１００の表面の法線方向である。Ｘ軸、Ｙ軸、およびＺ軸は互いに直交する。受光素子１００のＸ軸方向の長さＬ１は例えば１０ｍｍである。Ｙ軸方向の長さＬ２は例えば４．５ｍｍである。
【0013】
受光素子１００は例えばフォーカルプレーンアレイ（ＦＰＡ：Ｆｏｃａｌ Ｐｌａｎｅ Ａｒｒａｙ）センサである。複数のメサ１０および電極３０が、受光素子１００の表面に２次元アレイ状に配列されている。隣接する２つのメサ１０間のピッチＰは例えば１０μｍ以上であり、３０μｍ、５０μｍ、９０μｍとしてもよい。受光素子１００は、近赤外光などの光を受光し、光の強度に応じた電気信号（電流）を出力する。
【0014】
【0015】
図２Ｂに示すように、受光素子１００は、基板１２、半導体層１４（第１半導体層）、受光層１６、半導体層１８、半導体層２０、半導体層２２（第２半導体層）、コンタクト層２４（第３半導体層）を有する。基板１２の上面に、半導体層１４、受光層１６、半導体層１８、半導体層２０がこの順番で積層されている。半導体層２０は凸部を有する。半導体層２０の凸部の上に半導体層２２およびコンタクト層２４が設けられている。
【0016】
半導体層２０、半導体層２２およびコンタクト層２４はメサ１０を形成する。メサ１０は、受光素子１００のメサ１０以外の部分よりもＺ軸方向に突出する。半導体層２０、半導体層１８、受光層１６および半導体層１４は、複数のメサ１０の下、およびメサ１０の間に広がる。絶縁膜２６は、メサ１０の上面および側面、半導体層２０の上面を覆う。絶縁膜２６は、メサ１０の上に開口部２７を有する。開口部２７からはコンタクト層２４が露出する。
【0017】
電極３０はメサ１０の上に設けられ、コンタクト層２４に電気的に接続される。電極３０は金属層３２およびバンプ３４を有する。バンプ３４は金属層３２の上面に設けられる。金属層３２のうち周縁部は絶縁膜２６の上に乗り上げ、中央部は絶縁膜２６の開口部２７の内側に位置する。金属層３２は、開口部２７を通じてコンタクト層２４の上面に接触する。金属層３２とコンタクト層２４とが接触する部分を接触部４０とする。
【0018】
基板１２は、例えば厚さが０．５ｍｍの半絶縁性インジウムリン（ＩｎＰ）で形成されている。基板１２には例えば鉄（Ｆｅ）がドープされている。半導体層１４は、例えば厚さが２μｍのｎ型（第１導電型）インジウムリン（ｎ－ＩｎＰ）で形成されている。ｎ型のドーパントは例えばシリコン（Ｓｉ）である。受光層１６は、例えば厚さが４μｍのインジウムガリウム砒素（ＩｎＧａＡｓ）で形成されている。半導体層１８は、例えば厚さが０．０５μｍのノンドープのインジウムガリウム砒素リン（ＩｎＧａＡｓＰ）で形成されている。半導体層２０は、例えば厚さが０．５μｍのｎ－ＩｎＰで形成されている。半導体層２２は、例えば厚さが０．２μｍのｐ型（第２導電型）インジウムリン（ｐ－ＩｎＰ）で形成されている。コンタクト層２４は、例えば厚さが０．２μｍのｐ型のＩｎＧａＡｓで形成されている。ｐ型のドーパントは例えば亜鉛（Ｚｎ）である。基板１２および半導体層は、上記以外の化合物半導体で形成されてもよい。
【0019】
基板１２のうち半導体層１４が設けられる面とは反対の面（下面）に反射防止膜２５が設けられている。反射防止膜２５および絶縁膜２６は、窒化シリコン（ＳｉＮ）などの絶縁体で形成される。
【0020】
金属層３２は金属で形成されており、例えばコンタクト層２４に近い方から順に設けられた、チタン、白金および金を積層した積層体（Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕ）などである。バンプ３４はインジウム（Ｉｎ）などの金属で形成される。
【0021】
図２Ｂの電極３０は、ｐ型のコンタクト層２４に接続されている。複数の電極３０のうち一部はｎ型の半導体層１４に接続される。つまり、受光素子１００は、ｐ型の電極とｎ型の電極とを有する。バンプ３４を用いて、受光素子１００を読み出し回路などの外部機器に接続する。ｐ型の電極に負の電圧を印加し、ｎ型の電極に正の電圧を印加する（逆バイアス電圧）。
【0022】
基板１２のバンドギャップは例えば赤外光のエネルギーより大きい。赤外光は基板１２で吸収されにくく、受光層１６に吸収される。受光層１６は赤外光を吸収し、キャリア（電子正孔対）を生成する。キャリアが移動し、電流が流れる。受光素子１００から外部の機器に電流が出力される。
【0023】
図２Ａにメサ１０、電極３０、接触部４０が図示されている。メサ１０の内側に電極３０が位置する。接触部４０の内側にバンプ３４が位置する。メサ１０の幅Ｗ１は例えば１００μｍ以下であり、８５μｍでもよい。電極３０の金属層３２の幅Ｗ２は、メサ１０の幅Ｗ１より小さい。開口部２７の幅Ｗ３（接触部４０の幅）は、金属層３２の幅Ｗ２より小さく、例えば８０μｍである。接触部４０の外周４２からメサ１０の外周までの最短距離Ｌ３は１０μｍ以下および５μｍ以下などであり、２μｍ、２．５μｍなどである。
【0024】
バンプ３４の平面形状は円形である。金属層３２の平面形状、および接触部４０の平面形状は、それぞれ閉曲線である。閉曲線は、楕円弧などの曲線を有し、直線を含んでもよいが、頂点を有さない。
【0025】
メサ１０の外周は、直線部１０ａと曲線部１０ｂとを有する。４つの直線部１０ａのうち２つはＸ軸方向に平行である。別の２つはＹ軸方向に平行である。曲線部１０ｂは例えば円弧であり、２つの直線部１０ａに連続する。曲線部１０ｂの曲率半径は例えば１０μｍ以上であり、２０μｍ以上、３０μｍ以上でもよい。
【0026】
絶縁膜２６の開口部２７の端部が、接触部４０の外周４２となる。外周４２は閉曲線である。外周４２は、２つの直線部４４および２つの曲線部４６を有する。直線部４４はＸ軸方向に平行である。曲線部４６は２つの直線部４４に連続し、接触部４０の外に向けて凸である。曲線部４６は楕円弧または円弧などである。曲線部４６は直線部４４より長い。外周４２の長さのうち、例えば半分以上を２つの曲線部４６が占める。曲線部４６の曲率半径は、例えば１０μｍ以上であり、２０μｍ以上、３０μｍ以上でもよく、開口部２７の幅（接触部４０の幅に等しい）Ｗ３の半分（Ｗ４）以下である。つまり曲線部４６の曲率半径は最大でＷ４とすることができる。
【0027】
電極３０の金属層３２の外周は、接触部４０の外周４２と同様に閉曲線であり、例えば外周４２を定数倍拡大した形状である。金属層３２は曲線部３２ａを有する。曲線部３２ａは、楕円弧または円弧などである。曲線部３２ａの曲率半径は、曲線部４６の曲率半径Ｒ１よりも例えば１μｍ大きい。
【0028】
（製造方法）
図３Ａ、図４Ａ、図５Ａ、図６Ａおよび図７Ａは受光素子１００の製造方法を例示する平面図であり、１つのメサ１０に対応する部分を図示している。図３Ｂ、図４Ｂ、図５Ｂ、図６Ｂおよび図７Ｂは対応する平面図の線Ａ－Ａに沿った断面図である。
図３Ａ、図４Ａ、図５Ａ、図６Ａおよび図７Ａは受光素子１００の製造方法を例示する平面図であり、１つのメサ１０に対応する部分を図示している。図３Ｂ、図４Ｂ、図５Ｂ、図６Ｂおよび図７Ｂは対応する平面図の線Ａ－Ａに沿った断面図である。
【0029】
有機金属気相成長法（ＭＯＣＶＤ：Ｍｅｔａｌ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）などにより、基板１２の１つの面に半導体層１４、受光層１６、半導体層１８、２０および２２、コンタクト層２４を、順番にエピタキシャル成長する。図３Ａおよび図３Ｂに示すように、コンタクト層２４が表面となる。
【0030】
図４Ａおよび図４Ｂに示すように、メサ１０を形成する。コンタクト層２４に不図示のマスクを設ける。マスクの形状によってメサ１０の平面形状を調整することができる。マスクから露出する部分にエッチングを行う。エッチングは半導体層２０の途中まで進む。エッチングはドライエッチングまたはウェットエッチングである。エッチング後、マスクを除去する。
【0031】
図５Ａおよび図５Ｂに示すように、例えばプラズマ化学気相成長法（ＰＥＣＶＤ：Ｐｌａｓｍａ Ｅｎｈａｎｃｅｄ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）により絶縁膜２６を形成する。絶縁膜２６はメサ１０の側面および上面を覆う。基板１２の下面には反射防止膜２５が成膜される。図６Ａおよび図６Ｂに示すように、エッチングにより絶縁膜２６のうちメサ１０の上の部分に開口部２７を形成する。絶縁膜２６には不図示のマスクを設ける。絶縁膜２６のうちマスクから露出する部分が、エッチングによって除去される。マスクの形状によって開口部２７の形状が定まる。エッチング後、マスクは除去する。
【0032】
図７Ａおよび図７Ｂに示すように、例えば真空蒸着およびリフトオフによって、メサ１０の上に金属層３２を形成する。金属層３２は、開口部２７から露出するコンタクト層２４に接触する。リフロー処理によって、金属層３２の上にバンプ３４を形成する。以上の工程によって、受光素子１００が製造される。
【0033】
（比較例）
図８は比較例に係る受光素子を例示する平面図であり、１つのメサ１０を図示している。メサ１０、電極３０の金属層３２、および接触部４０の平面形状は矩形である。矩形の頂点はとがった形状でもよいし、曲線の形状でもよい。図８の例においては頂点が曲線である。メサ１０の頂点の曲率半径は例えば１μｍである。接触部４０は４つの直線部４７、４つの頂点４８を有する。接触部４０の頂点４８の曲率半径は例えば５μｍである。頂点４８の角度は９０°である。逆バイアス電圧を印加すると、頂点４８に電界が集中しやすい。電界の集中によって、頂点４８付近でＥＳＤ破壊が発生する恐れがある。絶縁膜２６が絶縁破壊され、溶けることもある。
図８は比較例に係る受光素子を例示する平面図であり、１つのメサ１０を図示している。メサ１０、電極３０の金属層３２、および接触部４０の平面形状は矩形である。矩形の頂点はとがった形状でもよいし、曲線の形状でもよい。図８の例においては頂点が曲線である。メサ１０の頂点の曲率半径は例えば１μｍである。接触部４０は４つの直線部４７、４つの頂点４８を有する。接触部４０の頂点４８の曲率半径は例えば５μｍである。頂点４８の角度は９０°である。逆バイアス電圧を印加すると、頂点４８に電界が集中しやすい。電界の集中によって、頂点４８付近でＥＳＤ破壊が発生する恐れがある。絶縁膜２６が絶縁破壊され、溶けることもある。
【0034】
第１実施形態によれば、接触部４０において、電極３０の金属層３２がコンタクト層２４に接触する。受光素子１００に逆バイアス電圧を印加すると、接触部４０の真下に電界がかかる。図２Ａに示すように、第１実施形態の接触部４０の外周４２は閉曲線であり、頂点を有さない。接触部４０における電界の集中が緩和されるため、ＥＳＤ破壊を抑制することができる。
【0035】
図２Ａに示すように、接触部４０の外周４２は、２つの直線部４４と２つの曲線部４６とを有する。曲線部４６は例えば楕円弧または円弧である。曲線部４６においては電界が集中しにくい。外周４２が曲線部４６を有することで、電界集中を効果的に緩和し、ＥＳＤ破壊を抑制することができる。外周４２のうち、半分以上は曲線部４６である。電界集中を効果的に緩和することができる。外周４２の長さのうち曲線部４６が占める割合は、３０％以上、４０％以上、５０％以上、６０％以上、８０％以上、９０％以上でもよい。外周４２は３つ以上の曲線部４６を有してもよい。外周４２の全体が曲線部４６でもよい。
【0036】
外周４２の曲線部４６の曲率半径Ｒ１は、開口部２７の幅Ｗ３の半分の長さＷ４以下である。曲率半径Ｒ１をＷ４とすることで、曲線部４６を長くすることができる。電界集中を効果的に緩和することができる。曲率半径Ｒ１は、幅Ｗ３の５０％でもよいし、４０％以上、３０％以上でもよいし、１０％以上でもよい。曲率半径Ｒ１は、１０μｍ以上、２０μｍ以上、３０μｍ以上などでもよい。
【0037】
電極３０の金属層３２の平面形状は閉曲線であり、例えば接触部４０を拡大したような形状である。電界集中を効果的に緩和することができる。金属層３２の曲線部３２ａの曲率半径Ｒ２は、接触部４０の曲率半径Ｒ１より大きくてもよいし、Ｒ１に等しくてもよいし、Ｒ１より小さくてもよい。
【0038】
図２Ｂに示すように、半導体層２０および２２、ならびにコンタクト層２４はメサ１０を形成する。絶縁膜２６はメサ１０を覆う。絶縁膜２６は、メサ１０の上に開口部２７を有する。電極３０は、開口部２７から露出するコンタクト層２４に接触する。すなわち、図２Ａに示すように、接触部４０は開口部２７の内側に形成される。開口部２７の端部が接触部４０の外周４２となる。絶縁膜２６に設けるエッチングマスクの形状によって、外周４２の形状を定めることができ、図２Ａのような閉曲線の形状とすることができる。電界の集中を緩和することで、絶縁破壊を抑制することができる。
【0039】
メサ１０の平面形状は直線部１０ａおよび曲線部１０ｂを含む。メサ１０が曲線部１０ｂを含むことで、電界集中を効果的に抑制することができる。曲線部１０ｂの曲率半径Ｒ３は、外周４２の曲線部４６の曲率半径Ｒ１と同じでもよいし、Ｒ１より小さくてもよいし、Ｒ１より大きくてもよい。曲線部１０ｂの曲率半径Ｒ３は、メサ１０の幅Ｗ１の１０％以上、３０％以上、４０％以上、５０％などでもよい。曲率半径Ｒ３は、５μｍ以上、１０μｍ以上、２０μｍ以上、３０μｍ以上でもよい。メサ１０の周長のうち、曲線部１０ｂの占める割合は２０％以上、３０％以上、４０％以上、５０％以上、６０％以上などでもよい。メサ１０は、例えば接触部４０を拡大したような形状でもよい。
【0040】
メサ１０の幅Ｗ１は、金属層３２の幅Ｗ２および接触部４０の幅Ｗ３より大きい。接触部４０の外周４２から、メサ１０の外周までの最短距離Ｌ３は、例えば１０μｍ以下である。接触部４０の下に電界がかかり、空乏層が形成されやすい。接触部４０の外周４２をメサ１０の外周に近づけることで、メサ１０の広い範囲に電界がかかる。受光素子１００の受光感度が向上する。距離Ｌ３は１５μｍ以下、１０μｍ以下、５μｍ以下、３μｍ以下などでもよい。
【0041】
電極３０はバンプ３４を有する。バンプ３４を用いて、受光素子１００を外部の機器に電気的に接続し、電圧の印加、電流の出力などを行うことができる。図１に示すように、複数のメサ１０が２次元アレイ状に配列されている。受光素子１００は、複数の画素を有するＦＡＰである。メサ１０間のピッチＰは例えば数十μｍとする。メサ１０同士は分離させ、かつメサ１０を大きくする。例えば、メサ１０の幅Ｗ１はピッチＰよりも数μｍ小さい。メサ１０を大きくすることで、光を受光できる面積が大きくなる。受光素子１００の受光感度が向上する。複数のメサ１０において電界の集中を緩和し、ＥＳＤ破壊を抑制することができる。
【0042】
受光素子１００は、半導体層１４、受光層１６、半導体層１８、２０および２２、コンタクト層２４を有する。ｎ型の半導体層１４、受光層１６、ｐ型の半導体層２２およびコンタクト層２４によって、ｐｉｎ接合が形成される。受光素子１００に逆バイアス電圧が印加されることで、空乏層が形成される。受光層１６は光を吸収し、キャリアを発生させる。キャリアが移動し、電流が流れる。すなわち、受光素子１００は光を検知し、電流を出力する。接触部４０において、電極３０がコンタクト層２４に接触する。電界集中が抑制されるため、ＥＳＤ破壊を抑制することができる。ｐ型の半導体層とｎ型の半導体層の積層の順番は図２Ｂの例とは逆でもよい。
【0043】
＜第２実施形態＞
図９は第２実施形態に係る受光素子を例示する平面図であり、１つのメサ１０を図示している。第１実施形態と同じ構成については説明を省略する。
図９は第２実施形態に係る受光素子を例示する平面図であり、１つのメサ１０を図示している。第１実施形態と同じ構成については説明を省略する。
【0044】
図９に示すように、電極３０のバンプ３４は、接触部４０よりも内側に位置する。バンプ３４の平面形状は閉曲線であり、例えば円形である。バンプ３４の幅Ｗ５（直径）は、接触部４０の幅Ｗ３よりも数μｍ小さい。バンプ３４の端部から接触部４０の外周４２までの最短距離Ｌ４は例えば５μｍ以下であり、３μｍ以下、２μｍ以下、１μｍ以下でもよい。バンプ３４の端部からメサ１０の端部までの距離Ｌ５は１０μｍ以下でもよく、５μｍ以下でもよい。
【0045】
第２実施形態によれば、バンプ３４が、接触部４０と同様に閉曲線の形状を有する。電界集中を効果的に緩和することができる。逆バイアス電圧を印加した際に、バンプ３４の下に、過渡的に電界が発生する。第１実施形態に比べて、バンプ３４が大きいため、メサ１０にかかる電界を均一に近づけることができる。電界がメサ１０の全体に広がるため、電界の集中を抑制し、ＥＳＤ破壊を抑制することができる。
【0046】
バンプ３４の外周から接触部４０の外周４２までの最短距離Ｌ４は例えば５μｍ以下、１０μｍ以下、３μｍ以下などでもよい。バンプ３４の端部からメサ１０の端部までの距離Ｌ５は１０μｍ以下、５μｍ以下、４μｍ以下でもよい。距離Ｌ４およびＬ５が小さくなることで、メサ１０の上面の面積に対して、バンプ３４の占める割合が大きくなる。メサ１０にかかる電界を均一に近づけることができる。
【0047】
【0048】
表１のＮｏ．１において、メサ１０のピッチＰは９０μｍであり、メサ１０の幅Ｗ１は８５μｍである。接触部４０の幅Ｗ３は８０μｍである。接触部４０の曲線部４６の曲率半径Ｒ１は最大で４０μｍである。金属層３２の曲線部３２ａの曲率半径Ｒ２は４１μｍである。バンプ３４の直径Ｗ５は７８μｍである。
【0049】
表１のＮｏ．２において、メサ１０のピッチＰは５０μｍであり、メサ１０の幅Ｗ１は４７μｍである。接触部４０の幅Ｗ３は４２μｍである。曲線部４６の曲率半径Ｒ１は最大で２１μｍである。曲線部３２ａの曲率半径Ｒ２は２２μｍである。バンプ３４の直径Ｗ５は４０μｍである。
【0050】
表１のＮｏ．３において、メサ１０のピッチＰは３０μｍであり、メサ１０の幅Ｗ１は２７μｍである。接触部４０の幅Ｗ３は２３μｍである。曲線部４６の曲率半径Ｒ１は最大で１１μｍである。曲線部３２ａの曲率半径Ｒ２は１２μｍである。バンプ３４の直径Ｗ５は２１μｍである。
【0051】
＜第３実施形態＞
図１０Ａは第３実施形態に係る受光素子を例示する平面図であり、１つのメサ１０を図示している。第１実施形態または第２実施形態と同じ構成については説明を省略する。電極３０の金属層３２、バンプ３４、および接触部４０の平面形状はいずれも楕円である。金属層３２の中心、バンプ３４の中心および接触部４０の中心は同一である。
図１０Ａは第３実施形態に係る受光素子を例示する平面図であり、１つのメサ１０を図示している。第１実施形態または第２実施形態と同じ構成については説明を省略する。電極３０の金属層３２、バンプ３４、および接触部４０の平面形状はいずれも楕円である。金属層３２の中心、バンプ３４の中心および接触部４０の中心は同一である。
【0052】
＜第４実施形態＞
図１０Ｂは第４実施形態に係る受光素子を例示する平面図であり、１つのメサ１０を図示している。第１実施形態または第２実施形態と同じ構成については説明を省略する。電極３０の金属層３２、バンプ３４、および接触部４０の平面形状はいずれも円である。金属層３２の中心、バンプ３４の中心および接触部４０の中心は同一である。
図１０Ｂは第４実施形態に係る受光素子を例示する平面図であり、１つのメサ１０を図示している。第１実施形態または第２実施形態と同じ構成については説明を省略する。電極３０の金属層３２、バンプ３４、および接触部４０の平面形状はいずれも円である。金属層３２の中心、バンプ３４の中心および接触部４０の中心は同一である。
【0053】
第３実施形態および第４実施時形態によれば、接触部４０、金属層３２およびバンプ３４それぞれの形状は楕円または円であり、直線および頂点を有さない。電界の集中を効果的に緩和することができるため、ＥＳＤ破壊を抑制することができる。
【0054】
以上、本開示の実施形態について詳述したが、本開示は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本開示の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
【符号の説明】
【0055】
１０ メサ
１０ａ、４４、４７ 直線部
１０ｂ、３２ａ、４６ 曲線部
１８、２０ 半導体層
１４ 半導体層（第１半導体層）
２２ 半導体層（第２半導体層）
２４ コンタクト層（第３半導体層）
１６ 受光層
２５ 反射防止膜
２６ 絶縁膜
２７ 開口部
３０ 電極
３２ 金属層
３４ バンプ
４０ 接触部
４２ 外周
４８ 頂点
１００ 受光素子
１０ａ、４４、４７ 直線部
１０ｂ、３２ａ、４６ 曲線部
１８、２０ 半導体層
１４ 半導体層（第１半導体層）
２２ 半導体層（第２半導体層）
２４ コンタクト層（第３半導体層）
１６ 受光層
２５ 反射防止膜
２６ 絶縁膜
２７ 開口部
３０ 電極
３２ 金属層
３４ バンプ
４０ 接触部
４２ 外周
４８ 頂点
１００ 受光素子
【図1】
【図2A】
【図2B】
【図3A】
【図3B】
【図4A】
【図4B】
【図5A】
【図5B】
【図6A】
【図6B】
【図7A】
【図7B】
【図8】
【図9】
【図10A】
【図10B】