以下、図面を参照して本発明の好適な実施� ��態について詳細に説明する。なお、各図面� ��おいて同一又は相当の部分に対しては同一� ��符号を附すこととする。
[第1の実施形態]

 図1は、本発明の第1の実施形態に係る光� �出器を示す図である。図1(a)には、受光面側� ��らみた光検出器が示されており、図1(b)には 、図1(a)におけるI-I線に沿う断面図が示され� �いる。

 図1に示す光検出器1は、プレーナ型のフォ� �ダイオードである。光検出器1では、n型(第1� ��電型)InAs基板12上に、n型InAsバッファ層14、n� ��InAs光吸収層16、n型InAs _X P _Y Sb _1-X-Y キャップ層18(X≧0、Y>0)、第1の無機絶縁膜20 及び第2の無機絶縁膜22が順次に堆積されてい る。

 受光面側から見た第1の無機絶縁膜20の中� ��部には、堆積方向に開口した略円状の開口� ��20hが形成されており、この開口部20hからp型 (第2導電型)不純物を拡散することによって、 p型不純物半導体層24が形成されている。p型� �純物半導体層24の深さは、キャップ層18から� ��吸収層16の上層まで達している。p型不純物� ��しては、例えば、ZnやCdなどが用いられる。 このようにして、p型不純物半導体層24とn型� �吸収層16との境界にpn接合が形成されている� ��

 光吸収層16の不純物濃度は、p型不純物半� ��体層24の不純物濃度に比べて低濃度である� �これによって、pn接合部付近に生じる空乏層 は光吸収層16側に広がり易くなり、その空乏� ��の厚さは厚くなる。その結果、受光感度が� ��上する。この光吸収層16の結晶性を改善す� �ために、光吸収層16を挟み込むようにバッフ ァ層14及びキャップ層18が設けられている。

 キャップ層18は、Inの他に、As、P及びSbのう� ��の少なくともPとSbとを含むInAs _X P _Y Sb _1-X-Y からなる。ここで、XはAsの組成比率である。 後述するように、Xは製造方法に起因してゼ� �以上となる。InAs _X P _Y Sb _1-X-Y は、InAsと高い格子整合度で格子整合するこ� �ができる。本実施形態では、キャップ層18と 光吸収層16との格子整合度が±0.1%以内となる� ��うに、As、P及びSbの組成比が調整されてい� �。また、キャップ層18の厚さは、0.8μm以上1.4 μm以下であることが好ましく、1.0μm以上1.4μm 以下であることが更に好ましい。

 図2は、キャップ層の厚さに対する暗電流 の測定結果である。図2によれば、キャップ� �18を厚くしていくと、0.7μmから暗電流が低下 し始め、1.0μmでは、暗電流がナノアンペアオ ーダーまで低下していることがわかる。この ように、キャップ層18の厚さが0.8μm以上であ� ��ば、暗電流を低減することができる。キャ� ��プ層18の厚さが1.0μm以上であれば、暗電流� �さらに低減することができる。

 また、キャップ層18の厚さが1.4μm以下で� �れば、キャップ層18にp型不純物を拡散して� �るp型不純物半導体層24における光吸収の増� �を抑制することができると共に、p型不純物� ��導体層24の拡散時間の増大、すなわち光検� �器1の製造時間の増大を抑制することができ� ��。

 図1に戻り、第1の無機絶縁膜20及び第2の無� �絶縁膜22の材料としては、例えば、Si ₃ N ₄ やSiO ₂ などが用いられる。これらの無機絶縁膜は、 耐湿性に優れている。

 第2の無機絶縁膜22は、p型不純物半導体層 24上及び第1の無機絶縁膜20上に設けられてい� ��。第2の無機絶縁膜22は、pn接合部形成に用� �られた開口部20hの保護膜及び受光領域24mに� �射する被検出光の反射防止膜として機能す� �。

 この第2の無機絶縁膜22には、リング状の� ��口部が堆積方向に設けられており、この開� ��部にはリング状のコンタクト層(図示せず)� �リング状の配線電極26とが順に設けられてい る。開口部の径は第1の無機絶縁膜20の開口部 20hの径より小さいので、配線電極26はコンタ� ��ト層を介してp型不純物半導体層24に電気的� ��接続されている。コンタクト層の材料とし� ��は、例えば、AuZnやTi/Pt/Auなどのオーミック� ��の高い材料が用いられ、配線電極26の材料� �しては、例えば、Ti/Pt/Au、Ti/Pt/AuZn、Ti/Au又は Cr/Auなどが用いられる。

 また、基板12の下側には配線電極28が設け られている。例えば、配線電極28の材料とし� ��は、AuGe/Ni/Auが用いられる。

 次に、光検出器1の製造方法について説明す る。図3は、光検出器の製造工程を示す断面� �である。
(第1の堆積工程)

 まず、n型InAs基板112(12)上に半導体層の堆積� ��造を形成する。図3(a)に示すように、n型InAs� ��板112上に、n型InAsバッファ層114(14)、n型InAs� �吸収層116(16)及びn型InAs _X P _Y Sb _1-X-Y キャップ層118(18)を順次に形成する。これら� �半導体層は、例えば有機金属気相エピタキ� �法(OrganoMetallic Vapor Phase Epitaxy:OMVPE)、液相� �ピタキシ法(Liquid PhaseEpitaxy:LPE)又は分子線エ ピタキシ法(Molecular Beam Epitaxy:MBE)を用いて成 長される。以下では、有機金属気相エピタキ シ法を例示する。

 まず、Inを含むIII族材料ガスと、Asを含むV� �材料ガスとを結晶成長炉内に供給すること� �よって、n型InAsバッファ層114、n型InAs光吸収� ��116を順次に形成する。次に、Asを含むV族材� ��ガスの供給を停止すると共にP及びSbを含むV 族材料ガスの供給を開始し、n型InAs _X P _Y Sb _1-X-Y キャップ層(X≧0、Y>0)118を形成する。この� �うに、キャップ層118を形成する際にはAsを含 むV族材料ガスの供給を停止する。しかしな� �ら、結晶成長炉内にはAsが残留していること があり、形成されたキャップ層118におけるAs� ��組成比率Xはゼロ以上となる。なお、Asを含� ��V族材料ガスの供給を継続してもよい。

 その後、キャップ層118上に保護膜として第1 の無機絶縁膜120(20)を形成する。第1の無機絶� ��膜120は、化学気相成長法(Chemical Vapor Deposit ion:CVD)を用いて成長される。
(開口部形成工程)

 次いで、図3(b)に示すように、第1の無機絶� �膜120の中央部をフォトリソグラフィを用い� �エッチングによって除去し、堆積方向に略� �状の開口部120h(20h)を形成する。
(拡散工程)

 次いで、図3(c)に示すように、p型不純物と� �てZn又はCdを含む材料ガスを結晶成長炉内に� ��給することによって、第1の無機絶縁膜120の 開口部120hを用いて、キャップ層118から光吸� �層116の上層までp型不純物を熱拡散し、p型不 純物半導体層124(24)を形成する。
(第2の堆積工程)

 次いで、第1の無機絶縁膜120上及びp型不純� �半導体層124上に第2の無機絶縁膜122(22)を形成 する。第2の無機絶縁膜122は、化学気相成長� �を用いて成長される。
(電極形成工程)

 次いで、図3(d)に示すように、第2の無機� �縁膜122の中央部をフォトリソグラフィを用� �てエッチングによってリング状に除去し、� �積方向にリング状の開口部122hを形成する。� ��の後、図3(e)に示すように、この開口部122h� �リング状のコンタクト層とリング状の配線� �極126(26)とを順に形成する。次に、基板112の� ��面を所定の厚さまで削った後に、配線電極1 28(28)を形成する。

 このように、第1の実施形態の光検出器1� �よれば、p型不純物半導体層24とn型光吸収層1 6とによって形成されたpn接合部は、耐湿性に 優れた無機絶縁膜によって被覆されている。 したがって、信頼性を向上することができる と共に暗電流を低減することができる。更に 、受光領域24mを含むp型不純物半導体層24以外 は、第1の無機絶縁膜20及び第2の無機絶縁膜22 によって2重に被覆されているので、暗電流� �より低減することができる。

 また、第1の実施形態の光検出器1によれ� �、キャップ層18の厚さが0.8μm以上1.4μm以下で あるので、キャップ層18にp型不純物を拡散し てなるp型不純物半導体層24における光吸収を 大きく増加することなく、またp型不純物半� �体層24の拡散時間、すなわち光検出器1の製� �時間を大きく増大することなく、暗電流を� �減することができる。

 また、第1の実施形態の光検出器1によれば� �光吸収層16とキャップ層18とが、それぞれ格� ��整合度が高いInAsとInAs _X P _Y Sb _1-X-Y とからなるので、光吸収層16とキャップ層18� �の格子整合度を向上することができ、結晶� �みを低減することができる。

 また、第1の実施形態の光検出器1によれば� �p型不純物半導体層24がキャップ層18からn型� �吸収層16の上層まで達しているので、被検出 光(例えば、赤外線領域の光)の波長に対する� ��収長を十分に確保することができる。その� ��果、被検出光の波長に対する受光感度を向� ��することができる。
[第2の実施形態]

 図4は、本発明の第2の実施形態に係る光� �出器を示す断面図である。図4に示す光検出� ��1Aは、光検出器1において第1の無機絶縁膜20� ��第2の無機絶縁膜22、p型不純物半導体層24及� ��配線電極26に代えてそれぞれ第1の無機絶縁� ��20A、第2の無機絶縁膜22A、p型不純物半導体� �24A、配線電極26Aを備えている構成で第1の実� ��形態と異なっている。光検出器1Aのその他� �構成は、第1の実施形態と同様である。

 第1の無機絶縁膜20Aは、キャップ層18上に� ��成されている。第1の無機絶縁膜20Aには、上 記した第1の無機絶縁膜20と同一な材料が用い られる。

 受光面側から見たキャップ層18における� �央部及び光吸収層16の上層における中央部に は、p型不純物半導体層24Aが形成されている� �p型不純物半導体層24Aは、第1の無機絶縁膜20A を介してp型不純物をイオン注入することに� �って形成される。p型不純物半導体層24Aの深� ��は、キャップ層18から光吸収層16の上層まで 達している。p型不純物は、上記したp型不純� ��半導体層24におけるp型不純物と同一である� ��このようにして、p型不純物半導体層24Aとn� �光吸収層16との境界にpn接合が形成されてい� ��。

 第2の無機絶縁膜22Aは、第1の無機絶縁膜20 A上に形成されている。第2の無機絶縁膜22Aに� ��、上記した第2の無機絶縁膜22と同一な材料� ��用いられる。第1の無機絶縁膜20A及び第2の� �機絶縁膜22Aは、半導体層の保護膜及び入射� �の反射防止膜として機能する。

 これらの第1の無機絶縁膜20A及び第2の無� �絶縁膜22Aの中央部には、リング状の開口部� �設けられており、この開口部にコンタクト� �(図示せず)と配線電極26Aとが順に形成されて いる。リング状の開口部の径はp型不純物半� �体層24Aの径より小さいので、配線電極26Aは� �ンタクト層を介してp型不純物半導体層24Aに� ��気的に接続されている。コンタクト層及び� ��線電極26Aには、それぞれ、上述したコンタ� ��ト層、配線電極26と同一な材料が用いられ� �。

 次に、光検出器1Aの製造方法について説明� �る。図5は、光検出器の製造工程を示す断面� ��である。
(第1の堆積工程)

 まず、図5(a)に示すように、第1の実施形態� �同様に、n型InAs基板112(12)上に、n型InAsバッフ ァ層114(14)、n型InAs光吸収層116(16)、n型InAs _X P _Y Sb _1-X-Y キャップ層118(18)(X≧0、Y>0)及び第1の無機絶 縁膜120A(20A)を順次に形成する。
(イオン注入工程)

 次いで、図5(b)に示すように、フォトリソグ ラフィにより作成したレジスト(図示せず)を� ��スクに、p型不純物としてZn又はCdのイオン� �第1の無機絶縁膜120Aの中央部に受光面側から 打込むことによって、第1の無機絶縁膜120Aを� ��してキャップ層118から光吸収層116の上層ま� ��p型不純物をイオン注入し、p型不純物半導� �層124A(24A)を形成する。その後、マスクに使� �したレジストを除去した後、加熱によるア� �ール処理を行う。これによって、注入したp� ��不純物が活性化されると共に、注入ダメー� ��が低減される。
(第2の堆積工程)

 次いで、図5(c)に示すように、第1の実施形� �と同様に、第1の無機絶縁膜120A上に第2の無� �絶縁膜122A(22A)を形成する。
(電極形成工程)

 次いで、図5(d)に示すように、第1の無機� �縁膜120A及び第2の無機絶縁膜122Aの中央部を� �ォトリソグラフィを用いてエッチングによ� �て除去し、堆積方向にリング状の開口部122h� ��形成する。その後、図5(e)に示すように、こ の開口部122hにリング状のコンタクト層とリ� �グ状の配線電極126A(26A)とを順に形成する。� �に、基板112の底面を所定の厚さまで削った� �に、配線電極128(28)を形成する。

 このように、第2の実施形態の光検出器1A� ��よれば、p型不純物半導体層24Aとn型光吸収� �16とによって形成されたpn接合部は、耐湿性� ��優れた無機絶縁膜によって2重に被覆されて いる。したがって、信頼性を向上することが できると共に暗電流を低減することができる 。

 また、第2の実施形態の光検出器1Aでも、� ��ャップ層18の厚さが0.8μm以上1.4μm以下であ� �ので、キャップ層18にp型不純物をイオン注� �してなるp型不純物半導体層24における光吸� �を大きく増加することなく、またp型不純物� ��導体層24のイオン注入時間、すなわち光検� �器1の製造時間を大きく増大することなく、� ��電流を低減することができる。

 また、第2の実施形態の光検出器1Aでも、光� ��収層16とキャップ層18とが、それぞれ格子整 合度が高いInAsとInAs _X P _Y Sb _1-X-Y とからなるので、光吸収層16とキャップ層18� �の格子整合度を向上することができ、結晶� �みを低減することができる。

 また、第2の実施形態の光検出器1Aでも、p型 不純物半導体層24Aがキャップ層18からn型光吸 収層16の上層まで達しているので、被検出光( 例えば、赤外線領域の光)の波長に対する吸� �長を十分に確保することができる。その結� �、被検出光の波長に対する受光感度を向上� �ることができる。
[第3の実施形態]

 図6は、本発明の第3の実施形態に係る光� �出器を示す断面図である。図6に示す光検出� ��1Bは、光検出器1においてp型不純物半導体層 24に代えてp型不純物半導体層24Bを備えている 構成で第1の実施形態と異なっている。光検� �器1Bのその他の構成は、第1の実施形態と同� �である。

 p型不純物半導体層24Bでは、p型不純物半� �体層24において受光領域24mを含む領域の上層 が削られている。このようにして、p型不純� �半導体層24Bにおける受光領域24mの厚さは、� �受光領域24nの厚さ及びキャップ層18の厚さに 比べて薄くなっている。

 第3の実施形態の光検出器1Bでも、第1の実施 形態の光検出器1と同様な利点を得ることが� �きる。更に、第3の実施形態の光検出器1Bに� �れば、キャップ層18の厚さを薄くすることな く、p型不純物半導体層24Bにおける受光領域24 mの厚さを薄くすることができるので、暗電� �を増加することなく、p型不純物半導体層24B� ��おける光吸収を低減することができる。
[第4の実施形態]

 図7は、本発明の第4の実施形態に係る光� �出器を示す断面図である。図7に示す光検出� ��1Cは、光検出器1においてキャップ層18に代� �てキャップ層18Aを備えている構成で第1の実� ��形態と異なっている。光検出器1Cのその他� �構成は、第1の実施形態と同様である。

 キャップ層18Aは、キャップ層18と同様に、In As _X P _Y Sb _1-X-Y (X≧0、Y>0)からなり、キャップ層18Aと光吸� �層16との格子整合度が±0.1%以内となるように 、As、P及びSbの組成比が調整されている。キ� ��ップ層18Aは、上層18bと下層18cとから構成さ� ��ている。上層18bのn型不純物濃度は、キャッ プ層18と同様である。一方、下層18cはグレー� ��ッド層であり、そのn型不純物の濃度分布は 、光吸収層16からキャップ層の上層18bへ向け� ��濃度が高くなるように傾斜している。

 第4の実施形態の光検出器1Cでも、第1の実 施形態の光検出器1と同様な利点を得ること� �できる。更に、第4の実施形態の光検出器1C� �よれば、キャップ層18Aのうち少なくとも下� �18cの一部におけるn型不純物の濃度が連続的� ��は段階的に増加しているので、光吸収層16� �らキャップ層の上層18bへ向けてエネルギー� �ンドギャップが連続的又は段階的に高くな� �。したがって、キャリアの移動がスムーズ� �行われ、高速に動作することができる。

 なお、本発明は上記した本実施形態に限� ��されることなく種々の変形が可能である。� ��えば、上記の実施形態では、第1導電型をn� �、第2導電型をp型としたが、これとは逆に、 第1導電型をp型、第2導電型をn型とすること� �可能である。

 また、第1の実施形態では、p型不純物半� �体層を作成する時に、p型不純物としてZn又� �Cdを含む材料ガスを結晶成長炉内に供給する ことによって拡散を行ったが、Znの化合物と� ��3(b)の基板を石英管に封入し加熱することに より、拡散を行うことが可能である。

 また、第3の実施形態では、第1の実施形� �の光検出器におけるp型不純物半導体層の受� ��領域を薄膜化したが、第2の実施形態の光検 出器においても同様にp型不純物半導体層の� �光領域を薄膜化することが可能である。

また、第4の実施形態では、第1の実施形態� ��光検出器におけるキャップ層の下層をグレ� ��デッド層としたが、第2の実施形態の光検出 器においても同様にキャップ層の下層をグレ ーデッド層とすることが可能である。