半導體光接收元件的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種半導體光接收元件，該半導體接收元件包括：光接收部分，其設(shè)置在半絕緣基板上并具有臺面形狀，所述光接收部分中層疊有多個半導體層；絕緣膜的層疊結(jié)構(gòu)，其設(shè)置在光接收部分的側(cè)面的一部分上并具有如下結(jié)構(gòu)：其中，由氮化硅膜構(gòu)成的第一絕緣膜、由氮氧化硅膜構(gòu)成的第二絕緣膜和由氮化硅膜構(gòu)成的第三絕緣膜彼此接觸地層疊起來；以及樹脂膜，其設(shè)置成與光接收部分鄰近，樹脂膜置于第一絕緣膜、第二絕緣膜和第三絕緣膜中的任意兩者之間。
【專利說明】半導體光接收元件
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導體光接收元件。
【背景技術(shù)】
[0002]日本專利申請公開N0.04-290477公開了如下半導體光接收元件，其中，電極墊設(shè)置在與光接收部分的臺面不同的虛設(shè)臺面上，且與構(gòu)成臺面狀的光接收部分的半導體層電連接。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明旨在提供一種使施加在光接收部分上的應(yīng)力減小的半導體光接收元件。
[0004]根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供一種半導體光接收元件，包括:光接收部分，其設(shè)置在半絕緣基板上并具有臺面形狀，所述光接收部分中層疊有多個半導體層；絕緣膜的層疊結(jié)構(gòu)，其設(shè)置在所述光接收部分的側(cè)面的一部分上并具有如下結(jié)構(gòu):其中，由氮化硅膜構(gòu)成的第一絕緣膜、由氮氧化硅膜構(gòu)成的第二絕緣膜和由氮化硅膜構(gòu)成的第三絕緣膜彼此接觸地層疊起來；以及樹脂膜，其設(shè)置成與所述光接收部分鄰近，所述樹脂膜置于所述第一絕緣膜、所述第二絕緣膜和所述第三絕緣膜中的任意者之中或之間。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0005]圖1示出根據(jù)實施例的半導體光接收元件的俯視圖；
[0006]圖2示出沿著圖1中的線A-A截取的剖視圖；
[0007]圖3A至圖3C示出用于說明根據(jù)實施例的半導體光接收元件的制造方法的剖視圖；
[0008]圖4A至圖4C示出用于說明根據(jù)實施例的半導體光接收元件的制造方法的剖視圖；以及
[0009]圖5A和圖5B示出用于說明根據(jù)實施例的半導體光接收元件的制造方法的剖視圖。
【具體實施方式】
[0010]構(gòu)成臺面狀的光接收部分的半導體層經(jīng)由互連線路與虛設(shè)臺面上的電極墊(以下稱為電極連接部分)電連接。在這種結(jié)構(gòu)中，重新審視了將具有低介電常數(shù)的樹脂膜埋設(shè)在光接收部分與電極連接部分之間的結(jié)構(gòu)，以減小互連線路的寄生電容。利用這種結(jié)構(gòu)，可以將互連線路設(shè)置在樹脂膜上。因此，可以減小互連線路的寄生電容。
[0011]據(jù)認為，為了保護埋設(shè)在光接收部分與電極連接部分之間的樹脂膜并提高樹脂膜與其它層之間的粘合性，在樹脂膜的上方和下方設(shè)置絕緣膜。絕緣膜是例如氮化硅膜。這種結(jié)構(gòu)可以這樣制造:在整個表面上形成第一氮化硅膜，在光接收部分與電極連接部分之間的第一氮化硅膜上埋設(shè)樹脂膜，并在整個表面上形成第二氮化硅膜以覆蓋樹脂膜。[0012]然而，在這種情況下，第一氮化硅膜和第二氮化硅膜形成在光接收部分的側(cè)面的除了樹脂膜所覆蓋的部分之外的其它部分上。因此，第一氮化硅膜的內(nèi)應(yīng)力和第二氮化硅膜的內(nèi)應(yīng)力之和施加在光接收部分上。第一氮化娃膜的內(nèi)應(yīng)力的方向和第二氮化娃膜的內(nèi)應(yīng)力的方向相同。因此，由于內(nèi)應(yīng)力相加，所以光接收部分被施加了大的應(yīng)力。這導致產(chǎn)生光接收特性的波動。
[0013]下面對實施本發(fā)明的優(yōu)選方式進行描述。
[0014]根據(jù)實施例的半導體光接收元件是背面入射型半導體光接收元件。圖1示出根據(jù)實施例的半導體光接收元件的俯視圖。圖2示出沿著圖1中的線A-A截取的剖視圖。如圖1和圖2所示，根據(jù)實施例的半導體光接收元件100具有如下結(jié)構(gòu):例如，在InP基板10上設(shè)置有臺面狀的光接收部分20。光接收部分20具有如下結(jié)構(gòu):其中，在InP基板10上依次層疊η型InP層22、η型InGaAs層24、η型InGaAsP層25和ρ型InP層26。在ρ型InP層26上設(shè)置環(huán)狀ρ型InGaAs層28。η型InGaAs層24用作光吸收層。
[0015]具有臺面形狀的四個電極連接部分30a至30d在InP基板10上設(shè)置成與光吸收部分20鄰近。四個電極連接部分30a至30d分別設(shè)置在以設(shè)置有光接收部分20的區(qū)域為中心的正方形的各個角上。電極連接部分30a至30d具有如下結(jié)構(gòu):其中，在InP基板10上依次層疊η型InP層32、η型InGaAs層34、η型InGaAsP層35和ρ型InP層36。電極連接部分30a至30d與光接收部分20具有相同類型的半導體層結(jié)構(gòu)。然而，電極連接部分30a至30d不用作接收入射光的光接收部分。
[0016]非摻雜的InP層40設(shè)置成覆蓋光接收部分20的側(cè)面以及電極連接部分30a至30d的側(cè)面。非摻雜的InP層40的厚度是例如0.4 μ m。非摻雜的InP層40用作基于臺面狀的光接收部分20的側(cè)面的漏電流來抑制暗電流的鈍化膜。
[0017]在InP基板10的下表面的與光接收部分20相對應(yīng)的區(qū)域設(shè)置有透鏡12。這樣，從InP基板10的下表面入射并由透鏡12收集的光進入光接收部分20中。η型InGaAs層24吸收光。η型InGaAs層24不僅吸收從InP基板10向η型InGaAs層24傳播的光，而且吸收穿過η型InGaAs層24并被金屬層58 (稍后描述)反射的光。因此，吸收效率高。
[0018]在光接收部分20和電極連接部分30a至30d周圍的InP基板10中形成有凹槽42。凹槽42將構(gòu)成光接收部分20的η型InP層22和構(gòu)成電極連接部分30a至30d的η型InP層32分開。
[0019]用作第一絕緣膜的第一氮化娃膜(以下稱為第一 SiN膜)44覆蓋光接收部分20和電極連接部分30a至30d的上表面和側(cè)面以及凹槽42的內(nèi)表面等。第一 SiN膜44的厚度是例如0.2 μ m。在半導體光接收元件100的使用溫度范圍內(nèi)(例如，-10°C至80°C)，第一SiN膜44的內(nèi)應(yīng)力是拉應(yīng)力。
[0020]構(gòu)成第二絕緣膜的第一氮氧化硅膜(以下稱為第一 SiON膜)68沿著第一 SiN膜44的上表面設(shè)置。也就是說，第一 SiON膜68也覆蓋光接收部分20和電極連接部分30a至30d的上表面和側(cè)面、凹槽42的內(nèi)表面等、以及第一 SiN膜44。第一 SiON膜68的厚度是例如0.05 μ m。在半導體光接收元件100的使用溫度范圍內(nèi)(例如，-10°c至80°C )，第一 SiON膜68的內(nèi)應(yīng)力是壓應(yīng)力。
[0021]樹脂膜46設(shè)置在光接收部分20與電極連接部分30a之間的第一 SiON膜68上并埋設(shè)在凹槽42中。也就是說，樹脂膜46與光接收部分20鄰近，并且在InP基板10上設(shè)置在光接收部分20的一側(cè)。樹脂膜46由聚酰亞胺等制成。在半導體光接收元件100的使用溫度范圍內(nèi)(例如，-10°C至80°C)，樹脂膜46的內(nèi)應(yīng)力是拉應(yīng)力。第一 SiN膜44和第一SiON膜68設(shè)置在樹脂膜46與半導體層(例如，非摻雜的InP層40)之間。因此，可以提高樹脂膜46與半導體層之間的粘合性。第一 SiN膜44和第一 SiON膜68還用作保護半導體層的鈍化膜。
[0022]構(gòu)成第二絕緣膜的第二氮氧化硅膜(以下稱為第二 SiON膜)70覆蓋光接收部分20和電極連接部分30a至30d的上表面、光接收部分20和電極連接部分30a至30d的側(cè)面的不具有樹脂膜46的部分、以及樹脂膜46的上表面。第二 SiON膜70的厚度是例如0.15 μ m。在半導體光接收元件100的使用溫度范圍內(nèi)(例如，-10°C至80°C)，第二 SiON膜70的內(nèi)應(yīng)力是壓應(yīng)力。第二 SiON膜70設(shè)置在樹脂膜46上。因此，可以保護樹脂膜46，并且可以提高P側(cè)互連線路52 (稍后描述)與樹脂膜46之間的粘合性。在光接收部分20的沒有設(shè)置樹脂膜46的區(qū)域中，第二絕緣膜具有兩層結(jié)構(gòu)，其中，第一 SiON膜68和第二 SiON膜70彼此接觸地層疊起來。
[0023]第二 SiON膜70、第一 SiON膜68和第一 SiN膜44設(shè)置在光接收部分20的上表面上。呈環(huán)形的P側(cè)歐姆電極50設(shè)置在ρ型InGaAs層28的上表面上。ρ側(cè)歐姆電極50是例如如下層疊結(jié)構(gòu):其中，從P型InGaAs層28側(cè)開始，依次層疊Pt (鉬)、Ti (鈦)、Pt (鉬)和Au (金)。Pt和Ti的厚度是例如0.02 μ m。Au的厚度是例如0.1 μ m。
[0024]ρ側(cè)互連線路52設(shè)置成與ρ側(cè)歐姆電極50的上表面接觸。ρ側(cè)互連線路52在第二 SiON膜70上從光接收部分20的上部經(jīng)由樹脂膜46上方延伸至電極連接部分30a的上部。P側(cè)互連線路52與ρ側(cè)歐姆電極50的上表面接觸。因此，ρ側(cè)互連線路52具有環(huán)形形狀。P側(cè)互連線路52具有如下層疊結(jié)構(gòu):其中，從第二 SiON膜70側(cè)開始，依次層疊Ti(鈦)、Pt (鉬)和Au (金)。Ti的厚度是例如0.05 μ m。。Pt的厚度是例如0.03 μ m。Au的厚度是例如0.5μπι。
[0025]以光接收部分20為中心的圓形開口延伸貫穿光接收部分20與電極連接部分30b至30d之間的第二 SiON膜70、第一 SiON膜68和第一 SiN膜44。η側(cè)歐姆電極54埋設(shè)在上述開口中并與η型InP層22接觸。η側(cè)歐姆電極54是例如如下層疊結(jié)構(gòu):其中，從η型InP層22側(cè)開始，依次層疊AuGe (金-鍺)和Ni (鎳)。AuGe和Ni的層疊結(jié)構(gòu)的厚度是例如 0.13 μ m。
[0026]η側(cè)互連線路56設(shè)置成與η側(cè)歐姆電極54的上表面接觸。η側(cè)互連線路56覆蓋η側(cè)歐姆電極54，并具有與η側(cè)歐姆電極54的環(huán)形形狀相同的區(qū)域。η側(cè)互連線路56是層疊結(jié)構(gòu)，且具有與P側(cè)互連線路52的材料相同的材料。η側(cè)互連線路56在第二 SiON膜70上從η側(cè)歐姆電極54的上部延伸到電極連接部分30b至30d的上部。
[0027]用作第三絕緣膜的第二氮化硅膜(以下稱為第二 SiN膜)48設(shè)置在InP基板10的除了 P側(cè)互連線路52和η側(cè)互連線路56之外的區(qū)域上方。也就是說，第二 SiN膜48覆蓋光接收部分20的側(cè)面的不具有樹脂膜46的部分、電極連接部分30a至30d的側(cè)面等。因此，第二 SiN膜48是保護整個半導體光接收元件100的鈍化膜。第二 SiN膜48埋設(shè)在如下開口中:該開口延伸貫穿光接收部分20上的呈環(huán)形的ρ型InGaAs層28內(nèi)側(cè)的第二 SiON膜70、第一 SiON膜68和第一 SiN膜44。也就是說，光接收部分20的上表面上未設(shè)置第一SiN膜44、第一 SiON膜68和第二 SiON膜70。光接收部分20的上表面具有僅設(shè)置有第二SiN膜48的區(qū)域。第二 SiN膜48的厚度是例如0.21 μ m。在半導體光接收元件100的使用溫度范圍內(nèi)(例如，-1 (TC至80°C )，第二 S iN膜48的內(nèi)應(yīng)力是拉應(yīng)力。
[0028]金屬層58設(shè)置成與ρ側(cè)互連線路52的上表面及η側(cè)互連線路56的上表面接觸。金屬層58還設(shè)置在ρ型InGaAs層28內(nèi)側(cè)的第二 SiN膜48上。因此，金屬層58用作反射膜，反射從InP基板10的下表面入射的光,如上所述。由金屬層58反射的光穿過第二 SiN膜48?？紤]到光的穿過，優(yōu)選的是，金屬層58與ρ型InP層26之間的膜是氮化硅膜，ρ型InP層26是氮化硅膜。金屬層58由例如Au (金)制成。Au的厚度是例如0.2 μ m。
[0029]ρ側(cè)電鍍互連線路60設(shè)置成與ρ側(cè)互連線路52上的金屬層58的上表面接觸。ρ側(cè)電鍍互連線路60由例如電鍍的Au制成。ρ側(cè)電鍍互連線路60的厚度是例如1.5 μ m。ρ電極墊62設(shè)置成與電極連接部分30a上的ρ側(cè)電鍍互連線路60的上表面接觸。ρ電極墊62由例如Au (金)制成。ρ電極墊62的厚度是例如6.0 μ m。ρ電極墊62經(jīng)由ρ側(cè)電鍍互連線路60、金屬層58、ρ側(cè)互連線路52和ρ側(cè)歐姆電極50與ρ側(cè)InP層26電連接。
[0030]η側(cè)電鍍互連線路64設(shè)置成與η側(cè)互連線路56上的金屬層58的上表面接觸。η側(cè)電鍍互連線路64由例如與ρ側(cè)電鍍互連線路60的材料相同的材料制成。η電極墊66設(shè)置成與電極連接部分30b至30d上的η側(cè)電鍍互連線路64的上表面接觸。η電極墊66由例如與P電極墊62的材料相同的材料制成。η電極墊66經(jīng)由η側(cè)電鍍互連線路64、金屬層58、η側(cè)互連線路56和η側(cè)歐姆電極54與η型InP層22電連接。
[0031]下面對根據(jù)實施例的半導體光接收元件的制造方法進行描述。圖3Α至圖5Β示出用于說明根據(jù)實施例的半導體光接收元件的制造方法的剖視圖。如圖3Α所示，在InP基板10上依次形成η型InP層80、η型InGaAs層82、η型InGaAsP層85、ρ型InP層84和ρ型InGaAs層86。例如,可以使用MOCVD (金屬有機化學汽相沉積)法作為各個半導體層的形成方法。
[0032]如圖3Β所示，對P型InGaAs層86執(zhí)行蝕刻工序。這樣,在要形成光接收部分20的區(qū)域中留下呈環(huán)形的P型InGaAs層28。可以使用例如RIE (活性離子蝕刻)等干式蝕刻法或濕式蝕刻法作為上述蝕刻工序。干式蝕刻法或濕式蝕刻法可以用作稍后描述的蝕刻工序。
[0033]在形成了呈環(huán)形的ρ型InGaAs層28之后，形成掩模層88來覆蓋要形成光接收部分20和電極連接部分30a至30d的區(qū)域。用掩模層88作為掩模，對ρ型InP層84的一部分、η型InGaAsP層85的一部分、η型InGaAs層82的一部分和η型InP層80的一部分執(zhí)行蝕刻工序。這樣，形成了具有η型InP層80、η型InGaAs層24、η型InGaAsP層25和P型InP層26的臺面狀的光接收部分20。η型InGaAs層82用作η型InGaAs層24。η型InGaAsP層85用作η型InGaAsP層25。ρ型InP層84用作ρ型InP層26。而且，形成了具有η型InP層80、η型InGaAs層34、η型InGaAsP層35和ρ型InP層36的臺面狀的電極連接部分30a至30d。η型InGaAs層82用作η型InGaAs層34。η型InGaAsP層85用作η型InGaAsP層35。ρ型InP層84用作ρ型InP層36。在這個階段，η型InP層80從光接收部分20延伸到電極連接部分30a至30d。
[0034]如圖3C所示，用掩模層88作為掩模在InP基板10上形成非摻雜的InP層。例如，可以使用MOCVD法用作非摻雜的InP層的形成方法。將掩模層88移除。然后，對非摻雜的InP層執(zhí)行蝕刻工序。這樣，非摻雜的InP層40留下來覆蓋光接收部分20的側(cè)面和電極連接部分30a至30d的側(cè)面。對η型InP層80的一部分和InP基板10的一部分執(zhí)行蝕刻工序。這樣，在光接收部分20和電極連接部分30a至30d周圍的InP基板10中形成凹槽42。凹槽42將光接收部分20的η型InP層與電極連接部分30a至30d的η型InP層分開。光接收部分20的η型InP層用作η型InP層22。電極連接部分30a至30d的η型InP層用作η型InP層32。這樣，制成了具有臺面狀的光接收部分20和臺面狀的電極連接部分30a至30d的InP基板10，其中，在光接收部分20中層疊有多個半導體層，在電極連接部分30a至30d中層疊有結(jié)構(gòu)與光接收部分20的半導體層結(jié)構(gòu)相同的多個半導體層。
[0035]如圖4A所示，在InP基板10的整個表面上形成第一 SiN膜44。例如，可以使用等離子CVD (化學汽相沉積)法作為第一 SiN膜44的形成方法。例如，形成條件如下。
[0036]材料氣體:娃烷(SiH4)、氨氣(NH3)和氮氣(N2)
[0037]壓強:700Pa
[0038]溫度:270°C
[0039]RF 功率:5OW
[0040]這樣，第一 SiN膜44形成為覆蓋光接收部分20和電極連接部分30a至30d的上表面和側(cè)面，并覆蓋光接收部分20與電極連接部分30a至30d之間的InP基板10。在半導體光接收元件的使用溫度范圍內(nèi)(例如，-10°C至80°C )，第一 SiN膜44的內(nèi)應(yīng)力是拉應(yīng)力。然后，對P型InGaAs層28和η型InP層22上的第一 SiN膜44執(zhí)行蝕刻工序，并在第一 SiN膜44中形成開口。使用汽相沉積法和剝離法(lift-off method)將金屬膜埋設(shè)在上述開口中。這樣，形成了 P側(cè)歐姆電極50，ρ側(cè)歐姆電極50與ρ型InGaAs層28的上表面接觸并與P型InP層26電連接。形成了 η側(cè)歐姆電極54，η側(cè)歐姆電極54與η型InP層22的上表面接觸并與η型InP層22電連接。
[0041]如圖4Β所示，在InP基板10的整個表面上形成第一 SiON膜68。例如，可以使用等離子CVD (化學汽相沉積)法作為第一 SiON膜68的形成方法。例如，形成條件如下。
[0042]材料氣體:硅烷、氨氣、氮氣和氮氧化物(N2O)
[0043]壓強:900Pa
[0044]溫度:270°C
[0045]RF 功率:2OW
[0046]這樣，沿著第一 SiN膜44的上表面形成第一 SiON膜68。第一 SiON膜68形成為覆蓋光接收部分20和電極連接部分30a至30d的上表面和側(cè)面，并覆蓋光接收部分20與電極連接部分30a至30d之間的InP基板10以及第一 SiN膜44。第一 SiON膜68形成為覆蓋P側(cè)歐姆電極50和η側(cè)歐姆電極54。在半導體光接收元件的使用溫度范圍內(nèi)(例如，-10°C至80°C)，第一 SiON膜68的內(nèi)應(yīng)力是拉應(yīng)力。
[0047]在形成第一 SiON膜68之后，在光接收部分20與電極連接部分30a之間的第一SiON膜68上埋設(shè)由聚酰亞胺制成的樹脂膜46。當在InP基板10的整個表面上形成樹脂膜時，可以在光接收部分20與電極連接部分30a之間埋設(shè)樹脂膜46并執(zhí)行蝕刻工序，從而僅留下樹脂膜的位于光接收部分20與電極連接部分30a之間的部分。在半導體光接收元件的使用溫度范圍內(nèi)(例如，-10°C至80°C)，樹脂膜46的內(nèi)應(yīng)力是拉應(yīng)力。
[0048]在埋設(shè)樹脂膜46之后，在InP基板10的整個表面上形成第二 SiON膜70。例如，可以使用等離子CVD (化學汽相沉積)法作為第二 SiON膜70的形成方法。例如，形成條件如下。
[0049]材料氣體:娃燒、氨氣、氮氣和氮氧化物
[0050]壓強:900Pa
[0051]溫度:270°C
[0052]RF 功率:2OW
[0053]這樣，第二 SiON膜70形成為覆蓋光接收部分20和電極連接部分30a至30d的上表面和側(cè)面、樹脂膜46的上表面等。而且，第二 SiON膜70形成在ρ側(cè)歐姆電極50和η側(cè)歐姆電極54上。在半導體光接收元件的使用溫度范圍內(nèi)(例如，-10°C至80°C)，第二 SiON膜70的內(nèi)應(yīng)力是壓應(yīng)力。
[0054]如圖4C所示，對ρ側(cè)歐姆電極50和η側(cè)歐姆電極54上的第二 SiON膜70和第一SiON膜68執(zhí)行蝕刻工序。并且，形成開口 90a和開口 90b，ρ側(cè)歐姆電極50從開口 90a露出，η側(cè)歐姆電極54從開口 90b露出。因為第二 SiON膜70和第一 SiON膜68均由SiON制成，所以可以借助蝕刻工序用相同的掩模來形成開口 90a和90b。
[0055]如圖5A所示，利用汽相沉積法和剝離法等形成P側(cè)互連線路52，ρ側(cè)互連線路52埋設(shè)在開口 90a中，與ρ側(cè)歐姆電極50的上表面接觸，并經(jīng)由樹脂膜46上方延伸至電極連接部分30a上方。與ρ側(cè)互連線路52 —起形成η側(cè)互連線路56，η側(cè)互連線路56埋設(shè)在開口 90b中，與η側(cè)歐姆電極54的上表面接觸并延伸到電極連接部分30b至30d上方。
[0056]如圖5B所示，對呈環(huán)形的ρ型InGaAs層28內(nèi)側(cè)的第二 SiON膜70、第一 SiON膜68和第一 SiN膜44執(zhí)行蝕刻工序。由此形成開口。然后，在InP基板10的整個表面上形成第二 SiN膜48。例如，可以使用等離子CVD法作為第二 SiN膜48的形成方法。例如，形成條件如下。
[0057]材料氣體:娃燒、氨氣和氮氣
[0058]壓強:700Pa
[0059]溫度:270°C
[0060]RF 功率:5OW
[0061]這樣，第二 SiN膜48形成為覆蓋光接收部分20的上表面和側(cè)面以及電極連接部分30a至30d的側(cè)面。而且,第二 SiN膜48形成為與呈環(huán)形的ρ型InGaAs層28內(nèi)側(cè)的光接收部分20的上表面(B卩，ρ型InP層26的上表面)接觸。在半導體光接收元件的使用溫度范圍內(nèi)(例如，-10°C至80°C )，第二 SiN膜48的內(nèi)應(yīng)力是拉應(yīng)力。
[0062]在形成第二 SiN膜48之后，對ρ側(cè)互連線路52上的第二 SiN膜48和η側(cè)互連線路56上的第二 SiN膜48執(zhí)行蝕刻工序并將所述第二 SiN膜48移除。然后，利用濺射法等在P側(cè)互連線路52的上表面和η側(cè)互連線路56的上表面上形成金屬層58。還在形成于呈環(huán)形的P型InGaAs層28內(nèi)側(cè)的第二 SiN膜48上形成金屬層58。
[0063]在形成金屬層58之后，利用電鍍法等在P側(cè)互連線路52上的金屬層58的上表面上形成P側(cè)電鍍互連線路60。與P側(cè)電鍍互連線路60 —起，在η側(cè)互連線路56上的金屬層58的上表面上形成η側(cè)電鍍互連線路64。然后，例如，利用電鍍法等在電極連接部分30a上的ρ側(cè)電鍍互連線路60的上表面上形成ρ電極墊62。與ρ電極墊62 —起,在電極連接部分30b至30d上的η側(cè)電鍍互連線路64的上表面上形成η電極墊66。最后，在InP基板10的下表面上形成面對光接收部分20的透鏡12。這樣，制成了根據(jù)圖2中的實施例的半導體光接收元件。
[0064]根據(jù)實施例，如圖2所示，在光接收部分20的側(cè)面的沒有被樹脂膜46覆蓋的部分上設(shè)置絕緣膜的層疊結(jié)構(gòu)，其中，用作第一絕緣膜的第一 SiN膜44、用作第二絕緣膜的第
一SiON膜68和第二 SiON膜70、以及用作第三絕緣膜的第二 SiN膜48彼此接觸地層疊起來。第一 SiN膜44和第二 SiN膜48具有拉應(yīng)力。第一 SiON膜68和第二 SiON膜70具有壓應(yīng)力。這樣，由于拉應(yīng)力和壓應(yīng)力彼此抵消，所以層疊有這些絕緣膜的層疊結(jié)構(gòu)的內(nèi)應(yīng)力減小。因此，可以減小施加在光接收部分20上的應(yīng)力并抑制光接收特性的波動。
[0065]在實施例中，第一 SiN膜44及第二 SiN膜48的內(nèi)應(yīng)力的方向與第一 SiON膜68及第二 SiON膜70的內(nèi)應(yīng)力的方向相反。然而，各個膜均可以包含具有內(nèi)應(yīng)力方向的內(nèi)應(yīng)力(壓應(yīng)力或拉應(yīng)力)。當SiON膜和SiN膜具有方向相同的內(nèi)應(yīng)力時，可以通過利用材料氣體的流量作為沉積參數(shù)來改變SiON膜的組成比率，使得SiON膜的內(nèi)應(yīng)力小于SiN膜的內(nèi)應(yīng)力。也就是說，層疊有SiN膜和SiON膜并具有厚度T的層疊膜的內(nèi)應(yīng)力可以小于具有厚度T的SiN膜的內(nèi)應(yīng)力。因此，層疊有第一 SiN膜44、第一 SiON膜68、第二 SiON膜70和第二 SiN膜48的絕緣膜的內(nèi)應(yīng)力可以小于僅具有SiN膜的絕緣膜的內(nèi)應(yīng)力。因此，可以減小施加在光接收部分20上的應(yīng)力。為了減小施加在光接收部分20上的應(yīng)力，優(yōu)選的是，第一 SiON膜68及第二 SiON膜70 (第二絕緣膜)的內(nèi)應(yīng)力的方向與第一 SiN膜44 (第一絕緣膜)或第二 SiN膜48 (第三絕緣膜)的內(nèi)應(yīng)力的方向相反。具體地說，優(yōu)選的是，第一SiN膜44及第二 SiN膜48的內(nèi)應(yīng)力的方向與第一 SiON膜68及第二 SiON膜70的內(nèi)應(yīng)力的方向相反。作為內(nèi)應(yīng)力彼此相反的情況，這種結(jié)構(gòu)不限于如下情況:第一 SiN膜44和第
二SiN膜48的內(nèi)應(yīng)力是拉應(yīng)力，而第一 SiON膜68和第二 SiON膜70的內(nèi)應(yīng)力是壓應(yīng)力。第一 SiN膜44和第二 SiN膜48的內(nèi)應(yīng)力可以是壓應(yīng)力，而第一 SiON膜68和第二 SiON膜70的內(nèi)應(yīng)力可以是拉應(yīng)力。
[0066]在樹脂膜46上設(shè)置第二 SiON膜70 (第二絕緣膜)，第二 SiON膜70的內(nèi)應(yīng)力(壓應(yīng)力)的方向與樹脂膜46的內(nèi)應(yīng)力(拉應(yīng)力)的方向相反。這樣，樹脂膜46的內(nèi)應(yīng)力和第二 SiON膜70的內(nèi)應(yīng)力彼此抵消。因此，可以抑制樹脂膜46和第二 SiON膜70的剝離或開裂。因此，優(yōu)選的是，設(shè)置在樹脂膜46上的絕緣膜的內(nèi)應(yīng)力的方向與樹脂膜46的內(nèi)應(yīng)力的方向相反。
[0067]樹脂膜46可以不是具有拉應(yīng)力的材料，而可以是具有壓應(yīng)力的材料。當設(shè)置在樹脂膜46上的絕緣膜的內(nèi)應(yīng)力的方向與樹脂膜46的內(nèi)應(yīng)力的方向相反時，設(shè)置在樹脂膜46上的絕緣膜可以不是SiON膜，而是SiN膜。在這種情況下，可以在光接收部分20的側(cè)面上形成層疊有SiN膜、SiON膜和另一個SiN膜的絕緣膜。優(yōu)選的是，樹脂膜46的內(nèi)應(yīng)力的方向與第一 SiN膜44及第二 SiN膜48的內(nèi)應(yīng)力的方向相同。在這種情況下，在樹脂膜46上設(shè)置SiON膜，并可以使設(shè)置在光接收部分20的側(cè)面上的SiON膜的厚度增大。因此，可以減小施加在光接收部分20上的應(yīng)力。
[0068]第一 SiN膜44和第一 SiON膜68設(shè)置在樹脂膜46下方。如上所述，由于設(shè)置了第一 SiN膜44和第一 SiON膜68，所以可以提高樹脂膜46與半導體層之間的粘合性，并且可以保護半導體層。當僅考慮樹脂膜46與半導體層之間的粘合性以及半導體層的保護時，可以僅設(shè)置第一 SiON膜68，而不設(shè)置第一 SiN膜44。然而，考慮到半導體層的表面漏電流和電流抑制，優(yōu)選的是，設(shè)置第一 SiN膜44。此外，如圖4B所示，因為第一 SiON膜68覆蓋P側(cè)歐姆電極50和η側(cè)歐姆電極54，所以在樹脂膜46的形成工序中，可以抑制P側(cè)歐姆電極50和η側(cè)歐姆電極54的氧化。因此，優(yōu)選的是，在第一 SiN膜44上設(shè)置第一 SiON膜68。也就是說，優(yōu)選的是，樹脂膜46下方的絕緣膜包括第一 SiN膜44和第一 SiON膜68。
[0069]如圖2所示，樹脂膜46下方的絕緣膜包括第一 SiON膜68，并且樹脂膜46上方的絕緣膜包括第二 SiON膜70。也就是說，由第一 SiON膜68和第二 SiON膜70制成的第二絕緣膜具有兩層結(jié)構(gòu)，樹脂膜46置于兩層之間。因此，第一 SiON膜68和第二 SiON膜70層疊在光接收部分20上。在這種結(jié)構(gòu)中，優(yōu)選的是，樹脂膜46下方的第一 SiON膜68和樹脂膜46上方的第二 SiON膜70具有相同的組成比率(氧和氮的比率是相同的)。因此，如圖4C所示，當使用共用的掩模對光接收部分20上的電極上的第一 SiON膜68和第二 SiON膜70執(zhí)行蝕刻工序時，可以穩(wěn)定地形成開口 90a。優(yōu)選的是，互連線路經(jīng)由開口 90a與電極相連。例如，當?shù)谝?SiON膜68的組成比率與第二 SiON膜70的組成比率不同時，彼此的蝕刻速率也不同。在這種情況下，在形成開口 90a期間可能形成空腔。
[0070]樹脂膜46下方的絕緣膜可以具有如下結(jié)構(gòu):SiN膜(而不是SiON膜)層疊在第一SiN膜44上，并且可以由P側(cè)歐姆電極50和η側(cè)歐姆電極54覆蓋上述SiN膜。在這種情況下，可以抑制P側(cè)歐姆電極50和η側(cè)歐姆電極54的氧化。此外，在這種情況下，可以在光接收部分20的側(cè)面上形成層疊有SiN膜、SiON膜和SiN膜的絕緣膜。然而，為了增大設(shè)置在光接收部分20的側(cè)面上的SiON膜的厚度并減小施加在光接收部分20上的應(yīng)力，優(yōu)選的是，在第一 SiN膜44上設(shè)置SiON膜。
[0071]如圖5Β所示，優(yōu)選的是，一起形成將光接收部分20的側(cè)面上的第二 SiON膜70覆蓋起來的第二 SiN膜48以及與光接收部分20的上表面接觸的第二 SiN膜48。如上所述，被金屬層58反射的光穿過光接收部分20的上表面上的第二 SiN膜48。因為光所穿過的膜是氮化娃膜，所以可以改善反射特性。當一起形成實現(xiàn)了改善反射特性的第二 SiN膜48和用作保護整個半導體光接收元件100的鈍化膜的第二 SiN膜48時，可以縮短制造工序。
[0072]在實施例中，第一 SiN膜44和第一 SiON膜68設(shè)置在樹脂膜46下方，并且第二SiON膜70設(shè)置在樹脂膜46上方。然而，上述結(jié)構(gòu)不是限制性的。樹脂膜46只要置于第一SiN膜44 (第一絕緣膜)、第一 SiON膜68、第二 SiON膜70 (第二絕緣膜)和第二 SiN膜48(第三絕緣膜)中的任意者之中或之間即可。
[0073]在實施例中，光接收部分20是ρ-η結(jié)二極管型光電二極管，其中，依次層疊η型InP層22、η型InGaAs層24、η型InGaAsP層25和ρ型InP層26。然而，這種結(jié)構(gòu)不是限制性的。例如，光接收部分20可以是p-1-n光電二極管，其中，層疊η型半導體層、本征半導體層和P型半導體層。第一 SiN膜44、第一 SiON膜68、第二 SiON膜70和第二 SiN膜48的組成比率不限于特定值，而可以是不同的值。
[0074]構(gòu)成光接收部分20的各個半導體層的材料均不限于上述材料，而可以是其它材料。可以使用不同于InP基板10的半絕緣基板。此外，在實施例中，描述了背面入射型半導體光接收元件。然而，可以采用正面入射型半導體光接收元件。
[0075]本發(fā)明不限于具體公開的實施例和變型例，而是可以包括不脫離本發(fā)明的范圍的其它實施例和變型例。
【權(quán)利要求】
1.一種半導體光接收元件，包括: 光接收部分，其設(shè)置在半絕緣基板上并具有臺面形狀，所述光接收部分中層疊有多個半導體層； 絕緣膜的層疊結(jié)構(gòu)，其設(shè)置在所述光接收部分的側(cè)面的一部分上并具有如下結(jié)構(gòu):由氮化硅膜構(gòu)成的第一絕緣膜、由氮氧化硅膜構(gòu)成的第二絕緣膜和由氮化硅膜構(gòu)成的第三絕緣膜彼此接觸地層疊起來；以及 樹脂膜，其設(shè)置成與所述光接收部分鄰近， 所述樹脂膜置于所述第一絕緣膜、所述第二絕緣膜和所述第三絕緣膜中的任意者之中或之間。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導體光接收元件，其中， 所述第二絕緣膜的內(nèi)應(yīng)力的方向與所述第一絕緣膜或所述第三絕緣膜的內(nèi)應(yīng)力的方向相反。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的半導體光接收元件，其中， 所述第二絕緣膜設(shè)置在所述樹脂膜上；并且 所述第二絕緣膜的內(nèi)應(yīng)力的方向與所述樹脂膜的內(nèi)應(yīng)力的方向相反。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的半導體光接收元件，其中， 所述第二絕緣膜具有兩層結(jié)構(gòu)，所述樹脂膜置于所述兩層結(jié)構(gòu)之間。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的半導體光接收元件，其中， 構(gòu)成所述第二絕緣膜的所述兩層結(jié)構(gòu)位于設(shè)置在所述光接收部分上的電極上；并且互連線路經(jīng)由窗口與所述電極相連，所述窗口通過利用共用的掩模使所述兩層結(jié)構(gòu)開口而形成。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的半導體光接收元件，其中， 所述光接收部分的上表面上設(shè)置有如下的區(qū)域:所述絕緣膜的層疊結(jié)構(gòu)具有所述第三絕緣膜但不具有所述第一絕緣膜和所述第二絕緣膜。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的半導體光接收元件，其中， 所述兩層結(jié)構(gòu)和所述樹脂膜形成在所述第一絕緣膜上。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的半導體光接收元件，還包括: 第一互連線路，其設(shè)置在所述第二絕緣膜上， 其中，所述第三絕緣膜設(shè)置在所述第一互連線路上。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的半導體光接收元件，還包括: 電極連接部分，其設(shè)置在所述半絕緣基板上并具有虛設(shè)臺面狀結(jié)構(gòu)，所述虛設(shè)臺面狀結(jié)構(gòu)中層疊有多個半導體層； 絕緣膜的層疊結(jié)構(gòu)，其設(shè)置在所述電極連接部分的側(cè)面的一部分上并具有如下結(jié)構(gòu):所述第一絕緣膜、所述第二絕緣膜和所述第三絕緣膜彼此接觸地層疊起來；以及第二互連線路，其設(shè)置在所述電路連接部分上并與所述第一互連線路相連。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的半導體光接收元件，其中， 在所述光接收部分和所述電極連接部分周圍的所述半絕緣基板中形成有凹槽；并且 所述第一絕緣膜和所述第二絕緣膜設(shè)置在所述凹槽上。
【文檔編號】H01L31/0216GK103531644SQ201310269399
【公開日】2014年1月22日 申請日期:2013年6月28日 優(yōu)先權(quán)日:2012年6月29日
【發(fā)明者】山日龍二, 西本賴史 申請人:住友電工光電子器件創(chuàng)新株式會社