JP2000077702A - 半導体受光素子、半導体受光素子の製造方法および受光素子モジュール - Google Patents

半導体受光素子、半導体受光素子の製造方法および受光素子モジュール

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JP2000077702A JP10245116A JP24511698A JP2000077702A JP 2000077702 A JP2000077702 A JP 2000077702A JP 10245116 A JP10245116 A JP 10245116A JP 24511698 A JP24511698 A JP 24511698A JP 2000077702 A JP2000077702 A JP 2000077702A
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Ryozo Furukawa
量三 古川
Masanobu Kato
昌伸 加藤
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Oki Electric Industry Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 素子の構造上および動作特性上の信頼性が向
上する、製造が容易で、製造コストが安価な、しかも、
長波長側の光を確実に光電変換して出力できる。 【解決手段】 第１導電型の基板１１の第１主表面１１
ａ側に、第１光吸収層１３、第２導電型のバッファ層１
５、第２導電型の第２光吸収層１７および第２導電型の
ウィンド層１９とをこの順に積層して具え、第１光吸収
層は第１導電型の領域１３ｘと第２導電型の領域１３ｙ
とを含み、ウィンド層の一部の領域に、ウィンド層の上
面からウィンド層と第２光吸収層との境界に達する深さ
を有する第１導電型の拡散領域２１を具え、該拡散領域
上に第１導電型主電極２３を具え、拡散領域の周囲のウ
ィンド層上に第２導電型主電極２５を具えていて、第２
光吸収層のエネルギーギャップ波長が、第１光吸収層１
３のエネルギーギャップ波長よりも長く、かつ第１光吸
収層のエネルギーギャップ波長が、基板、バッファ層お
よびウィンド層のそれぞれのエネルギーギャップ波長よ
りも長い。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、光通信に使用し
て好適な、光を高速で光電変換する半導体受光素子に関
し、特に２波長多重光通信において長波長側の光を選択
的に光電変換して、この長波長側の信号を取り出すこと
のできる半導体受光素子、受光素子およびこれらの製造
方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の半導体受光素子（以下、受光素子
または素子と称する。）の一例が、文献（文献：光通信
素子工学、−発光・受光素子−、ｐｐ．３７１−３７
２、ｐｐ．３８４、工学図書刊）に記載されている。図
５は、この文献の受光素子の構成を示す概略的な斜視図
である。この受光素子１００は、ＩｎＧａＡｓ系の化合
物半導体を用いたプレーナ表面照射型受光素子である。
そして、この素子１００は、ｎ+ ＩｎＰ基板１０１上に
ｎ−ＩｎＰバッファ層１０３、ｎ−ＩｎＧａＡｓ光吸収
層１０５、ｎ−ＩｎＰウィンド層１０７、絶縁膜１０９
をこの順に積層して具えている。このｎ−ＩｎＰウィン
ド層１０７の一部の領域はｐ+ 拡散領域１１１として構
成されている。また、このｐ+ 拡散領域１１１と電気的
に接続するｐ側電極１１３がｐ+ 拡散領域１１１上に設
けられていて、ｎ+ −ＩｎＰ基板１０１の裏面側にｎ側
電極１１５が設けられている。そして、絶縁膜１０９上
の素子１００の光照射表面に誘電体膜で形成された短波
長遮断フィルタ１１７が設けられている。なお、ｐ側電
極１１３は短波長遮断フィルタ１１７から露出している
（図５）。
【０００３】この受光素子１００は、ＰＮ接合ダイオー
ドにおける光起電力効果を利用したものである。そし
て、２波長多重光通信において、長波長側の光を選択的
に光電変換する。上記の短波長遮断フィルタ１１７で照
射表面で短波長側の光を反射することによって遮断し
て、長波長側の光のみを光吸収層１０５に到達させる。
よって光吸収層１０５では、この長波長側の光のみが光
電変換されて、長波長側の電気信号のみを取り出すこと
が出来る。
【０００４】また、図６は、短波長遮断フィルタを具え
た従来の半導体受光素子モジュール（以下、モジュール
と称する。）の概略的な構成図であり、断面の切り口で
示してある。このモジュール２００は、光の出射端面２
０１ａを有する光ファイバ２０１と、この光ファイバ２
０１を中央部に支持するフェルール２０３と、光ファイ
バ２０１から出射される光を集光するレンズ２０５と、
集光された光が照射される半導体受光素子２０７と、こ
の受光素子２０７を固定するヘッダ２０９とが具えられ
ている。このモジュール２００においては、レンズ２０
５と半導体受光素子２０７との間に短波長遮断フィルタ
２１１が設けられている（図６）。
【０００５】このモジュール２００において、波長の異
なる２つの光からなる多重光を光ファイバ２０１から照
射する場合、レンズ２０５によって集光された光のう
ち、短波長側の光は短波長遮断フィルタ２１１によって
遮断される。よって、受光素子２０７には長波長側の光
が照射される。これにより、長波長側の光のみが光電変
換されてその信号を取り出すことができる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たような従来の受光素子には、その照射表面に短波長側
の光を遮断するための誘電体膜からなる短波長遮断フィ
ルタが設けられている。このような構成の半導体受光素
子の短波長遮断フィルタの材料は、誘電体膜であり、シ
リコン酸化膜やシリコン窒化膜等の通常のウェハプロセ
ス中で用いられている絶縁膜とは異なる材料である。フ
ィルタとして誘電体膜を下地上に設けると、フィルタ
と、フィルタを設ける下地との膨張係数の差が大きくな
ってしまい、これにより素子の構造上および動作特性上
の信頼性が劣化するという問題があった。
【０００７】また、このフィルタと素子を構成する他の
層とはエッチング方法が異なったりする、いわゆるプロ
セス上の問題が生じる。従って製造設備およびプロセス
も複雑化するためにコストアップするおそれもある。
【０００８】また、短波長遮断フィルタを半導体受光素
子とレンズとの間に設けてある構造の受光素子モジュー
ルにおいては、従来のモジュール構造に新たに特殊なフ
ィルタを設けているためにコストアップは避けられな
い。
【０００９】また、短波長側の光がフィルタの表面で反
射して送信側への戻り光となる場合がある。この戻り光
が雑音の原因となって光通信システムの信頼性を劣化さ
せるおそれがある。
【００１０】さらに、このフィルタを透過した長波長側
の光には減衰が生じてしまい、そのため信号劣化となる
おそれがある。
【００１１】このため、素子の構造上および動作特性上
の信頼性が向上する、製造が容易で、製造コストが安価
な、しかも長波長側の光を確実に光電変換して出力でき
る構造を有する半導体受光素子の出現が望まれていた。
【００１２】また、このような半導体受光素子を安価に
製造する方法の出現が望まれていた。
【００１３】さらに、光通信を行う受光素子モジュール
において、光通信システムの信頼性を劣化させず、か
つ、信号の劣化を生じない受光素子モジュールの出現が
望まれていた。
【００１４】
【課題を解決するための手段】このため、この発明の半
導体受光素子の構成によれば、第１導電型の基板の第１
主表面側に、第１光吸収層、第２導電型のバッファ層、
第２導電型の第２光吸収層および第２導電型のウィンド
層とを順次に積層させて具えている。第１光吸収層は、
基板側から順に積層されて設けられた第１導電型の領域
と第２導電型の領域とを含んでいる。そして、ウィンド
層の一部の領域に、このウィンド層の上面からこのウィ
ンド層と第２光吸収層との境界に達する深さを有する第
１導電型の拡散領域を具えている。さらに、拡散領域上
にこの拡散領域と電気的に接続する第１導電型主電極を
具え、かつ拡散領域の周囲のウィンド層上にこのウィン
ド層と電気的に接続する第２導電型主電極を具えてい
る。そして、この半導体受光素子において、第２光吸収
層の吸収帯で吸収される光の波長すなわちエネルギーギ
ャップ波長が、第１光吸収層のエネルギーギャップ波長
よりも長く、かつ第１光吸収層のエネルギーギャップ波
長が、基板、バッファ層およびウィンド層のそれぞれの
エネルギーギャップ波長よりも長いことを特徴とする。
【００１５】例えば、この半導体受光素子の基板の第２
主表面側から２つの異なる波長の光を含む多重光を照射
する。ここで、短波長側の光は、第１の光吸収層のエネ
ルギーギャップ波長よりも短い波長の光とし、長波長側
の光は、第１の光吸収層のエネルギーギャップ波長より
も長く、かつ第２の光吸収層のエネルギーギャップ波長
よりも短い波長の光とする。第１光吸収層のエネルギー
ギャップ波長よりも短い波長の光は第１光吸収層に吸収
される。そして、このエネルギーギャップ波長よりも長
い波長の光は透過する。よって、入射された光のうち、
第１光吸収層で短波長側の光が吸収される。そして、第
１光吸収層を透過した長波長側の光は、第２光吸収層で
吸収される。第２光吸収層で吸収された長波長側の光は
光電効果によって、第１導電型主電極および第２導電型
主電極から電気信号として取り出される。
【００１６】このため、誘電体膜からなる短波長遮断フ
ィルタを用いることなく、長波長側の光を確実に光電変
換して出力できる構造を実現できる。また、短波長側の
光を遮断する第１光吸収層は、素子を構成する他の層と
の膨張係数の差を大きくすることのない材料で構成でき
るため、素子の構造上および動作特性上の信頼性を向上
させることが出来る。さらに、この素子においては短波
長遮断フィルタを用いていないために、製造が容易で、
かつ製造コストも安価となる。
【００１７】また、第１光吸収層で吸収された短波長側
の光によって発生するキャリアは、第２導電型の領域
と、第１導電型の領域とで形成されるｐｎ接合部分にト
ラップされる。このため、第２光吸収層の方にまで到達
することはない。よって、電気信号としては短波長側の
電気信号を含まない長波長側の電気信号のみを取り出す
ことができる。
【００１８】また、上述した構造の半導体受光素子にお
いて、好ましくは、基板の第２主表面に設けられた第１
導電型副電極と、この第１導電型副電極と第２導電型主
電極とを短絡する配線とを具えているのがよい。
【００１９】第１光吸収層で吸収された短波長側の光に
よって発生するキャリアは、第１導電型の領域と第２導
電型の領域とで形成されるｐｎ接合部分にトラップされ
る。そしてトラップされたキャリアは、第１導電型副電
極と第２導電型主電極とを短絡する配線から、短絡電流
として流れる。このため、ｐｎ接合部分にキャリアを蓄
積させることなく、消滅させることができる。従って、
短波長側の光に起因するキャリアは、長波長側の光を吸
収してその光を電気信号に変える第２光吸収層および第
１導電型の拡散領域の付近には到達しない。よって、第
１導電型主電極および第２導電型主電極から、短波長側
の信号を含まない、長波長側の信号のみを確実に取り出
すことが出来る。
【００２０】また、下地の第１主表面に、第１導波路部
および第２導波路部が入射光の進行方向に連続して設け
られている半導体受光素子であって、第１導波路部は、
少なくとも第１導電型の第１光吸収層、第２導電型の第
１ウィンド層および第２導電型第１電極とをこの順に積
層して具えている。そして、第２導波路部は、少なくと
も第１導電型の第２光吸収層、第２導電型の第２ウィン
ド層および第２導電型第２電極とをこの順に積層して具
えている。また、下地は第１導電型の基板と、この基板
の第１主表面に積層された第１導電型のバッファ層と、
基板の第２主表面に設けられた第１導電型の第３電極と
を具えている。そして、第２光吸収層のエネルギーギャ
ップ波長が第１光吸収層のエネルギーギャップ波長より
も長く、かつこの第１光吸収層のエネルギーギャップ波
長が基板、バッファ層、第１ウィンド層および第２ウィ
ンド層の各々のエネルギーギャップ波長よりも長く、入
射光は第１導波路部の、第２導波路部に対向する端面と
反対側の端面から入射されるのがよい。
【００２１】これにより、例えば入射光として異なる２
つの波長を含む多重光を用いる場合、短波長側の光の波
長は、第１光吸収層のエネルギーギャップ波長よりも短
く、長波長側の光の波長は、第１光吸収層のエネルギー
ギャップ波長よりも長く、第２光吸収層のエネルギーギ
ャップ波長よりも短いものとする。
【００２２】入射光はまず、第１導波路部に入射して、
第１光吸収層で短波長側の光が吸収され、長波長側の光
は透過する。第１光導波路部を透過した光は第２光導波
路部の端面から第２光導波路部内へ入射する。そして、
第２光吸収層で長波長側の光が吸収される。第１光吸収
層で吸収された短波長側の光は、第１導波路部の第１導
電型第１電極と下地の第２主表面に設けられている第２
導電型の第３電極とから短波長側の電気信号として取り
出すことが出来る。また、第２光吸収層で吸収された長
波長側の光は、第２光導波路部の第１導電型第２電極と
第３電極とから長波長側の電気信号として取り出すこと
が出来る。よって、このような半導体受光素子に多重光
を入射するとき、それぞれの光を選択的に光電変換する
ことができ、電気信号として別々に取り出すことができ
る。
【００２３】また、一方の波長の光を電気信号として取
り出すために用いられる、他方の波長の光を遮断するフ
ィルタ等は必要ないために、製造が容易で、かつ製造コ
ストも安価にすることができる。さらに、この素子を構
成する各層の材料は、互いに接する層との膨張係数を大
きくさせない材料で形成できるため、素子の構造上およ
び動作特性上の信頼性を向上させることができる。
【００２４】なお、入射光として２波長ではなく、もっ
とたくさんの波長が含まれる多重光を用いる場合には、
下地の第１主表面に設ける導波路部の数を入射光に含ま
れる波長の数だけ連続させて設けることも出来る。この
ようにすれば、入射光に含まれる光を各導波路部におい
て、それぞれ光電変換して、個々の波長に由来する電気
信号として別々に取り出すことができる。
【００２５】また、上述した半導体受光素子を製造する
にあたり、第１導電型の基板の第１主表面に第２導電型
の第１光吸収層用の予備層、第２導電型のバッファ層、
第２導電型の第２光吸収層および第２導電型のウィンド
層とを順次に積層して形成する工程と、ウィンド層の一
部の領域に、このウィンド層の上面から第１導電型の第
１不純物を拡散して、このウィンド層と第２光吸収層と
の境界に達する深さを有する拡散領域を形成する工程
と、拡散領域の一部の領域上に第１導電型主電極を形成
し、同時に残存しているウィンド層の一部の領域上に第
２導電型主電極を形成する工程とを含んでいる。
【００２６】この半導体受光素子を、例えば２波長多重
光通信に用いる場合、予備層のエネルギーギャップ波長
が第２光吸収層のエネルギーギャップ波長よりも短くな
るようにする。また、この予備層のエネルギーギャップ
波長は、基板やバッファ層やウィンド層のそれぞれの層
のエネルギーギャップ波長よりも長くなるようにする。
【００２７】このエネルギーギャップ波長の調整は、例
えば、層を構成する半導体材料の組成を変えることによ
って行う。また、予備層のエネルギーギャップ波長は入
射光の短波長側の光の波長よりは長く、長波長側の光の
波長よりは短くする。そして第２光吸収層のエネルギー
ギャップ波長は、入射光の長波長側の光より長くしてお
く。これにより、２波長多重光通信において、短波長側
の光は第１光吸収層で吸収され、かつ長波長側の光が第
２光吸収層で吸収されて、長波長側の光に由来する電気
信号だけを取り出すことができる受光素子を製造するこ
とができる。
【００２８】また、基板の第１主表面に第２導電型の第
１光吸収層用の予備層を形成した後、バッファ層、第２
光吸収層およびウィンド層の結晶成長のための基板加熱
を利用して、基板側の予備層内に、基板から第１導電型
の第２不純物を拡散させて、予備層の基板側の領域を第
１導電型の領域とする。また、第２不純物が拡散してい
ない予備層の領域を第２導電型の領域とする。これによ
り、第１導電型の領域と第２導電型の領域とからなる第
１光吸収層を形成する。また、第１光吸収層内にはこの
第２導電型の領域と、第１導電型の領域とによってｐｎ
接合部分が形成される。このｐｎ接合部分によって、第
１光吸収層で吸収された短波長側の光によって発生する
キャリアをトラップすることが出来る。従って、短波長
側の光に由来するキャリアが、最終的に取り出すべき長
波長側の光に由来する電気信号に悪影響を及ぼすのを抑
えることができる。
【００２９】また、この製造方法であれば、短波長側の
光を遮断するために従来用いられていたような、受光素
子を構成する材料とは異なる材料からなる短波長遮断フ
ィルタを設ける必要はなくなるため、素子の構造上およ
び動作特性上の信頼性を劣化させるおそれはなくなる。
また、このフィルタを設けるための特別な設備も不要と
なり、さらにプロセスの複雑化も回避されるために受光
素子の製造にかかるコストを削減することができる。
【００３０】また受光素子モジュールにおいて、好まし
くは、上述したような半導体受光素子を具えているのが
よい。例えば、この受光素子モジュールは、光ファイバ
と、この光ファイバを中央部に支持するフェルールと、
光ファイバから出射される光を集光するレンズと、集光
された光が照射される半導体受光素子と、この受光素子
を固定するヘッダとが具えられている。この半導体受光
素子としてこの発明の半導体受光素子を用いる。例え
ば、２波長多重光通信に用いるモジュールとしてこのモ
ジュールを用いれば、レンズと受光素子との間に短波長
遮断フィルタを設けることなく、容易に長波長側の光に
由来する電気信号を取り出すことができる。また、フィ
ルタを設ける必要がないため、フィルタに反射した光が
送信側への戻り光となるおそれもなくなる。よって光通
信システムの信頼性の劣化を防ぐことが出来る。さら
に、取り出すべき長波長側の光はフィルタを透過して減
衰することもないために、フィルタに起因する信号劣化
も防ぐことが出来る。
【００３１】
【発明の実施の形態】以下、図を参照してこの発明の実
施の形態につき説明する。なお、各図は発明を理解でき
る程度に各構成成分の形状、大きさおよび配置関係を概
略的に示してあるに過ぎず、したがってこの発明を図示
例に限定するものではない。また、図において、図を分
かり易くするために断面を示すハッチング（斜線）は一
部分を除き省略してある。
【００３２】＜第１の実施の形態＞第１の実施の形態と
して、図１を参照して、プレーナ型の裏面照射型受光素
子にこの発明を適用させた例につき説明する。
【００３３】図１は、この実施の形態の半導体受光素子
の構成を示す概略図で、素子の断面の切り口を示す図で
ある。この半導体受光素子は、例えば、１．３μｍの短
波長側の光と、１．５５μｍの長波長側の光との２波長
多重光を照射して長波長側の光に由来する電気信号を選
択的に取り出すことを目的とした化合物半導体受光素子
とする。
【００３４】この半導体受光素子１０は、第１導電型の
基板１１の第１主表面１１ａ側に、第１光吸収層１３、
第２導電型のバッファ層１５、第２導電型の第２光吸収
層１７および第２導電型のウィンド層１９とをこの順に
積層して具えている。第１光吸収層１３は、第１導電型
の層状の領域１３ｘと第２導電型の層状の領域１３ｙと
から構成されている。そして、ウィンド層１９の一部の
領域に、ウィンド層１９の上面からウィンド層１９と第
２光吸収層１７との境界に達する深さを有する第１導電
型の拡散領域２１を具え、この拡散領域２１上に、拡散
領域２１と電気的に接続する第１導電型主電極２３を具
え、拡散領域２１の周囲のウィンド層１９上に、このウ
ィンド層１９と電気的に接続する第２導電型主電極２５
を具えてなる。
【００３５】この実施の形態では、第１導電型をｐ型と
し、第２導電型をｎ型とする。そして、第１導電型の基
板１１をｐ+ −ＩｎＰ基板とし、第１光吸収層１３をＩ
ｎＧａＡｓＰ層とし、バッファ層１５をｎ−ＩｎＰ層と
して、第２光吸収層１７をｎ- −ＩｎＧａＡｓ層とし、
およびウィンド層１９をｎ- −ＩｎＰ層とする。そし
て、第１導電型の領域１３ｘをｐ−ＩｎＧａＡｓＰ領域
とし、および第２導電型の領域１３ｙをｎ- −ＩｎＧａ
ＡｓＰ領域とする。これにより、第１導電型の領域１３
ｘと第２導電型の領域１３ｙとによってｐｎ接合が形成
される。また、ｎ- −ＩｎＰ層１９の一部の拡散領域２
１を、ｐ+ 拡散領域２１とする。
【００３６】また、この半導体受光素子１０の第２光吸
収層１７のエネルギーギャップ波長は、第１光吸収層１
３のエネルギーギャップ波長よりも長く、第１光吸収層
１３のエネルギーギャップ波長は基板１１、バッファ層
１５およびウィンド層１９のそれぞれのエネルギーギャ
ップ波長よりも長い。
【００３７】ここでは、第１光吸収層１３のエネルギー
ギャップ波長（λg1）が１．４μｍとなるようにＩｎＧ
ａＡｓＰの組成を決定する。また、第２光吸収層１７の
エネルギーギャップ波長（λg2）は１．６７μｍとなる
ようにＩｎＧａＡｓの組成を決める。なお、基板１１、
バッファ層１５およびウィンド層１９を構成しているＩ
ｎＰのエネルギーギャップ波長（λg3）は０．９２μｍ
である。
【００３８】また、この実施の形態の半導体受光素子１
０は、裏面照射型であるため、基板１１の第２主表面１
１ｂの側から光を入射させる。よって、基板１１の第２
主表面１１ｂに反射防止膜２９が設けてある。ここで
は、この反射防止膜をシリコン窒化膜２９（Ｓｉ3 Ｎ4
膜）とする。
【００３９】また、ｐ側電極２３およびｎ側電極２５か
ら露出しているウィンド層１９および拡散領域２１上に
は絶縁膜３１が形成されている。ここでは、この絶縁膜
をシリコン窒化膜３１（Ｓｉ3 Ｎ4 膜）とする（図
１）。
【００４０】次に、図１の半導体受光素子１０の製造方
法につき、説明する。
【００４１】まず、第１導電型の基板１１の第１主表面
１１ａに、第２導電型の第１光吸収層用の予備層、第２
導電型のバッファ層１５、第２導電型の第２光吸収層１
７および第２導電型のウィンド層１９とを順次、適当な
結晶成長法を用いて形成する。
【００４２】この例では、不純物濃度が１×１０18ｃｍ
-3以上のｐ+ −ＩｎＰ基板１１上に予備層としてのｎ-
−ＩｎＧａＡｓＰ層をハライド系気相成長法あるいはＭ
ＯＣＶＤ法（有機金属気相成長法）を用いて形成する。
この予備層は最終的には第１光吸収層となる。そして、
第１光吸収層は、これに入射される光のうち、波長が
１．４μｍより長波長の光を透過し、および１．４μｍ
以下の波長の光を吸収するように構成する。そのため、
この予備層は、エネルギーギャップ波長（λg1）が１．
４μｍとなるような組成（Ｉｎ0.7 Ｇａ0.3 Ａｓ0.65Ｐ
0.35）に形成する。また、この予備層の厚さは、入射光
の長波長側の光と短波長側の光との信号選択比（長波長
側：短波長側）が２０〜５０：１となるような厚さに形
成する。ここでは、長波長側の光を１．５５μｍの光と
し、および短波長側の光を１．３μｍの光としているの
で、この選択比（１．５５μｍの光：１．３μｍの光）
が２０〜５０：１となる厚さに成長させる。よって、例
えば２〜３μｍの厚さとする。
【００４３】続いて、予備層上に、バッファ層１５とし
てのｎ−ＩｎＰ層を形成する。ここでは、例えば１〜２
μｍの厚さに成長させる。
【００４４】その後、ｎ−ＩｎＰ層１５上に、第２光吸
収層１７としてのｎ- −ＩｎＧａＡｓ層を形成する。第
２光吸収層１７は、エネルギーギャップ波長（λg2）が
１．６７μｍとなるような組成（Ｉｎ0.53Ｇａ0.47Ａ
ｓ）に形成する。この第２光吸収層１７は、この層１７
に入射される光のうち１．６７μｍより長波長の光を透
過し、それ以下の波長の光を吸収する。この例では、第
２光吸収層１７を、例えば、２〜３μｍの厚さに成長さ
せる。
【００４５】その後、ｎ- −ＩｎＧａＡｓ層１７上に、
第２導電型のウィンド層１９として、ｎ- −ＩｎＰ層を
形成する。ここでは、ウィンド層１９を、例えば１〜２
μｍの厚さに成長させる。
【００４６】次に、ウィンド層１９の一部の領域に、ウ
ィンド層１９の上面から第１導電型の不純物を拡散し
て、ウィンド層１９と第２光吸収層１７との境界に達す
る深さを有する拡散領域２１を形成する。
【００４７】ここでは、このウィンド層１９であるｎ-
−ＩｎＰ層の一部の領域に対して、ＺｎやＣｄといった
アクセプタ不純物を拡散させることによって、ｐ+ 拡散
領域２１を形成する。この拡散を例えば熱拡散法を用い
て行う。このとき、拡散源として、例えばＺｎ3 Ｐ2 を
用いて、５００℃の温度で３０分熱拡散させる。これに
より、ｐ+ 拡散領域２１が、ウィンド層１９の下に位置
する第２光吸収層１７の表面に達する程度の深さにまで
形成される。
【００４８】ここで、この構成例では、基板１１上への
予備層（ｎ- −ＩｎＧａＡｓＰ層）、バッファ層（ｎ−
ＩｎＰ層）１５、第２光吸収層（ｎ- −ＩｎＧａＡｓ
層）１７およびウィンド層（ｎ- −ＩｎＰ）１９の結晶
成長中において、この結晶成長温度すなわち基板加熱温
度は６００℃〜７００℃という温度とする。このため、
この結晶成長の終了までに、ｐ+ −ＩｎＰ基板１１から
ｎ- −ＩｎＧａＡｓＰ層中に、ｐ型の不純物である例え
ばＺｎが、約０．５μｍの深さまで熱拡散して、ｎ- −
ＩｎＧａＡｓＰ層の基板１１側の領域に、約０．５μｍ
の厚さを有するｐ型の領域１３ｘ（ｐ−ＩｎＧａＡｓＰ
領域）が形成される。これにより、ｐ−ＩｎＧａＡｓＰ
領域１３ｘと、拡散されていないｎ- −ＩｎＧａＡｓＰ
領域１３ｙとによって、第１光吸収層１３が構成され、
この第１光吸収層１３内にｐｎ接合部分が形成される。
【００４９】次に、この実施の形態では、基板１１の第
２主表面１１ｂに反射防止膜２９をプラズマＣＶＤ法を
用いて形成する。ここでは、反射防止膜２９をＳｉ3 Ｎ
4 膜とする。
【００５０】また、基板１１の第１主表面１１ａ側の、
ウィンド層１９およびｐ+ 拡散領域２１上に絶縁膜３１
を形成する。ここでは、この絶縁膜３１をＳｉ3 Ｎ4 膜
とし、プラズマＣＶＤ法を用いて形成する。
【００５１】次に、拡散領域２１の一部の領域上に第１
導電型主電極２３を形成し、同時に拡散領域２１が形成
されていないウィンド層１９の一部の領域上に第２導電
型主電極２５を形成する。
【００５２】この実施の形態では、通常、行われている
ホトリソグラフィおよびそれに続くエッチング処理等の
技術を用いて、ｐ+ 拡散領域２１の第１導電型主電極２
３を設ける一部の領域上の絶縁膜３１を除去し、同時に
ウィンド層１９の第２導電型主電極２５を設ける一部の
領域上の絶縁膜３１を除去する。その後、絶縁膜３１か
ら露出しているｐ+ 拡散領域２１上にｐ側電極２３を形
成し、同時に、絶縁膜３１から露出しているウィンド層
１９上にｎ側電極２５を形成する。
【００５３】これにより、この実施の形態の裏面照射型
の半導体受光素子１０が形成される。
【００５４】この半導体受光素子１０に、光波長１．３
μｍおよび１．５５μｍの２波長多重光を入射させる。
ここでは、ｐ+ −ＩｎＰ基板１１の第２主表面１１ｂ側
から入射される。入射された光は、まず、第１光吸収層
１３（ＩｎＧａＡｓＰ層）に到達する。この第１光吸収
層１３のエネルギーギャップ波長（λg1）は１．４μｍ
であるため、この第１光吸収層１３で１．３μｍの波長
の光が吸収される。そして、波長１．５５μｍの光は透
過する。その後、１．５５μｍの波長の光は、第２光吸
収層１７（ｎ- −ＩｎＧａＡｓ層）まで達する。第２光
吸収層１７のエネルギーギャップ波長（λg2）は１．６
７μｍであるため、１．５５μｍの波長の光は、この第
２光吸収層１７で吸収される。第２光吸収層１７で吸収
された１．５５μｍの波長の光信号は、光電効果によっ
て電気信号として、第２光吸収層１７の上側の、ｐ+ 拡
散領域２１を介して設けられているｐ側電極２３および
ウィンド層１９を介して設けられているｎ側電極２５か
ら取り出される。
【００５５】一方、第１光吸収層１３で吸収された１．
３μｍの波長の光によって、生じるキャリアは、第１光
吸収層１３内に形成されているｐｎ接合部分にトラップ
される。これにより、１．３μｍの波長の光に由来する
キャリアは、第２光吸収層１７の上側のウィンド層１９
および拡散領域２１の方にまで到達することはなく、従
って、ｐ側電極２３およびｎ側電極２５から出力される
ことはない。
【００５６】このため、この実施の形態の半導体受光素
子１０において、波長の異なる２波長の多重光通信を行
う場合に、まず、第１光吸収層１３で短波長側の光を吸
収し、かつ長波長側の光を透過させる。次に、第２光吸
収層１７で長波長側の光を吸収し、この光を選択的に光
電変換して、電気信号として容易に取り出すことができ
る。しかも、第１光吸収層１３内には、ｐｎ接合部分が
形成されていて、短波長側の光によって発生するキャリ
アをトラップすることが出来る。従って、この第１光吸
収層１３によって短波長側の光を遮断することができ
る。よって、電極から取り出される電気信号に短波長側
の光に起因するノイズ等が混入するおそれはなくなる。
【００５７】また、短波長側の光を遮断するための構造
を、例えばＩｎＧａＡｓＰで構成し、また他の層をＩｎ
ＰやＩｎＧａＡｓで構成している。このように短波長側
の光を遮断するための構造を短波長遮断フィルタを用い
ることなく、受光素子を構成する積層構造の一部とし
て、他の層との膨張係数の差を大きくすることのない材
料で形成することが出来る。このため、プロセス上の問
題を回避することが出来、素子の構造上および動作特性
上の信頼性を劣化させるおそれはなくなる。また、この
素子の構造を、一連の製造工程中に連続して容易に行う
ことができるため、設備やプロセスが複雑化しない。よ
ってコストアップすることもない。
【００５８】また、受光素子モジュールの受光素子とし
て、この実施の形態の半導体受光素子を用いれば、短波
長遮断フィルタを設ける必要がないため、従来のモジュ
ール構造で以て、モジュールを実装することが出来る。
このため、モジュールの製造にかかるコストを増大させ
るおそれはない。
【００５９】さらに、従来は、短波長遮断フィルタの表
面で反射した光が送信側に反射して、雑音の原因となる
戻り光となって、システムの信頼性を損ねるおそれがあ
ったが、この実施の形態の半導体受光素子を用いれば、
短波長遮断フィルタ自体を設ける必要がないため、戻り
光に起因するシステムの信頼性の劣化は防ぐことができ
る。また、フィルタを用いないので、長波長側の光にお
けるフィルタ透過後の減衰を防ぐことができる。よっ
て、短波長遮断フィルタに起因する信号劣化のおそれは
なくなる。
【００６０】＜第２の実施の形態＞次に、図２および図
３を参照して、この発明の第２の実施の形態につき説明
する。図２は、この実施の形態の半導体受光素子の構成
を示す概略図で、素子の断面の切り口を示す図である。
また、図３は、この実施の形態の受光素子の概略的な配
線図である。
【００６１】以下、この第２の実施の形態として、第１
の実施の形態の半導体受光素子の基板の第２主表面側
に、第１導電型副電極を具えた受光素子につき説明す
る。なお、第１の実施の形態と相違する点につき説明
し、第１の実施の形態と同様の点についてはその詳細な
説明を省略する。
【００６２】第１の実施の形態と同様に、この実施の形
態の素子においても、１．３μｍの波長の光と１．５５
μｍの波長の光との２波長多重光を照射して、長波長側
の光を光電変換して電気信号を取り出すことを目的とし
ている。
【００６３】この半導体受光素子２０は、第１の実施の
形態と同様に、第１導電型の基板１１（ｐ+ −ＩｎＰ基
板）の第１主表面１１ａ側に、第１光吸収層１３（Ｉｎ
ＧａＡｓＰ層）、第２導電型のバッファ層１５（ｎ−Ｉ
ｎＰ層）、第２導電型の第２光吸収層１７（ｎ- −Ｉｎ
ＧａＡｓ層）および第２導電型のウィンド層１９（ｎ-
−ＩｎＰ層）とをこの順に積層して具えている。第１光
吸収層１３は、第１導電型の領域（ｐ−ＩｎＧａＡｓＰ
領域）１３ｘと第２導電型の領域（ｎ- −ＩｎＧａＡｓ
Ｐ領域）１３ｙとを含んでいる。そして、ウィンド層１
９の一部の領域に、ウィンド層１９の上面からウィンド
層１９と第２光吸収層１７との境界に達する深さを有す
る第１導電型の拡散領域２１（ｐ+ 拡散領域）を具え、
この拡散領域２１上に、拡散領域２１と電気的に接続す
る第１導電型主電極２３（ｐ側電極）を具え、拡散領域
２１の周囲のウィンド層１９上に、このウィンド層１９
と電気的に接続する第２導電型主電極２５（ｎ側電極）
を具えている（図２）。
【００６４】また、この実施の形態においては、ｐ+ −
ＩｎＰ基板１１の第２主表面１１ｂに第１導電型（ｐ
型）副電極３３を具えていて（図２）、図３中の破線で
示すように、この第１導電型副電極３３と第２導電型
（ｎ型）主電極２５とを短絡する配線３５が形成されて
いる（図３）。
【００６５】また、第１の実施の形態と同様に、第２光
吸収層１７（ｎ- −ＩｎＧａＡｓ層）のエネルギーギャ
ップ波長（λg1）は、ここでは１．６７μｍとして、第
１光吸収層１３（ｎ- −ＩｎＧａＡｓＰ層）のエネルギ
ーギャップ波長（λg2）１．４μｍよりも長くしてあ
る。また、第１光吸収層１３のエネルギーギャップ波長
は、基板１１、バッファ層１５およびウィンド層１９の
それぞれのエネルギーギャップ波長よりも長くする。
【００６６】また、基板１１の第２主表面１１ｂにシリ
コン窒化膜の反射防止膜２９が形成されている。この反
射防止膜２９は、第２主表面１１ｂ上に設けられた第１
導電型副電極３３が反射防止膜２９から露出するように
設けてある。
【００６７】第２の実施の形態の半導体受光素子２０の
製造は、例えば、第１の実施の形態で既に説明した方法
を用いて行えばよい。そして、反射防止膜２９の形成
後、この膜２９の電極形成予定領域に基板１１を露出す
る窓を設け、この窓を通して、基板１１の第２主表面１
１ｂに第１導電型副電極３３（ｐ側副電極）を蒸着ある
いはその他の通常用いられている電極の形成方法で形成
すればよい。この電極３３の形成は、第１および第２導
電型主電極２３および２５の形成と同時に行っても良
い。また、素子２０を実装するときに、図３に示すよう
にｎ側電極２５とｐ側副電極３３とを短絡するように配
線する。
【００６８】この第２の実施の形態の半導体受光素子２
０に、光波長１．３μｍおよび１．５５μｍの２波長多
重光を基板１１の第２主表面１１ｂ側から入射させる。
入射された光は、基板１１を透過して、第１光吸収層１
３で、第１光吸収層１３のエネルギーギャップ波長より
も短い１．３μｍの波長の光（以下、短波長側の光とも
称する）が吸収される。第１光吸収層１３のエネルギー
ギャップ波長よりも長い１．５５μｍの波長の光（以
下、長波長側の光とも称する。）は、この層１３を透過
する。その後、長波長側の光はバッファ層１５を透過
し、エネルギーギャップ波長が１．６７である第２光吸
収層１７へ到達し、この層１７で吸収される。吸収され
た１．５５μｍの波長の光信号は、ｎ型の第２光吸収層
１７とこの層１７と接しているｐ+ 拡散領域２１とで構
成されるｐｎ接合の部分で光電変換されて、電気信号と
してｐ側電極２３およびｎ側電極２５から取り出され
る。
【００６９】また、第１光吸収層１３で吸収された短波
長側の光によって生じるキャリアは、第１光吸収層１３
内に形成されているｐｎ接合部分にトラップされる。さ
らに、トラップされたキャリアは、短絡されたｐ側副電
極３３とｎ側電極２５との間の配線によって、短絡電流
として流れる。このため、ｐｎ接合部分にキャリアが蓄
積することなく素子２０から消滅させることができる。
よって、１．３μｍの波長の光に由来するキャリアが、
第２光吸収層１７およびｐ+ 拡散領域２１の方へ移動す
ることはなく、取り出される電気信号に悪影響を及ぼす
おそれはない。
【００７０】このため、第１の実施の形態と同様に、電
極（２３および２５）から取り出される長波長側の電気
信号に短波長側の光に起因するノイズ等が混入するおそ
れはなくなる。
【００７１】また、この実施の形態の半導体受光素子２
０においては、さらに短波長側の光によって発生するキ
ャリアをｐｎ接合部分に蓄積させることなく、消滅する
ことができるので、取り出される長波長側の電気信号や
素子自体に前記キャリアが与える悪影響をより低減する
ことができる。
【００７２】また、第１の実施の形態と同様に、短波長
側の光を遮断するための構造を、短波長遮断フィルタを
用いることなく、受光素子を構成する積層構造の一部と
して形成することが出来る。このため、プロセス上の問
題を回避することが出来、素子の構造上および動作特性
上の信頼性を劣化させるおそれはなくなる。また、この
素子の構造を、一連の製造工程中に連続して容易に行う
ことができるため、設備やプロセスが複雑化しない。よ
ってコストアップすることもない。
【００７３】また、受光素子モジュールの受光素子とし
て、この実施の形態の半導体受光素子を用いれば、短波
長遮断フィルタを設ける必要がないため、従来のモジュ
ール構造で以て、モジュールを実装することが出来る。
このため、モジュールの製造にかかるコストを増大させ
るおそれはない。
【００７４】さらに、従来は、短波長遮断フィルタの表
面で反射した光が送信側に反射して、雑音の原因となる
戻り光となって、システムの信頼性を損ねるおそれがあ
ったが、この実施の形態の半導体受光素子を用いれば、
短波長遮断フィルタ自体を設ける必要がないため、戻り
光に起因するシステムの信頼性の劣化は防ぐことができ
る。また、フィルタを用いないので、長波長側の光にお
けるフィルタ透過後の減衰を防ぐことができる。よっ
て、短波長遮断フィルタに起因する信号劣化のおそれは
なくなる。
【００７５】＜第３の実施の形態＞第３の実施の形態と
して、図４を参照して、この発明を端面照射導波路型受
光素子に適用させた一例につき説明する。
【００７６】図４は、この実施の形態の半導体受光素子
の構成を示す概略図であり、入射光の進行方向に沿った
断面の切り口で示している。
【００７７】この実施の形態の半導体受光素子３０は、
下地４１と、下地４１の第１主表面４１ａに入射光の進
行方向に連続して設けられているメサ形状の第１導波路
部４３および第２導波路部４５とを具えている。第１導
波路部４３として、下地４１の第１主表面４１ａに第１
導電型の第１光吸収層４７、第２導電型の第１ウィンド
層４９および第２導電型第１電極５１とがこの順に積層
されて具えられている。また、第２導波路部４５とし
て、第１導電型の第２光吸収層５３、第２導電型の第２
ウィンド層５５および第２導電型第２電極５７とがこの
順に積層されて具えられている。また、下地４１は、第
１導電型の基板５９と、この基板５９の第１主表面５９
ａに積層された第１導電型のバッファ層６１と、基板５
９の第２主表面５９ｂに設けられた第１導電型の第３電
極６３とを具えている。
【００７８】ここでは、第１導電型をｎ型とし、第２導
電型をｐ型とする。
【００７９】まず、下地４１は、第１導電型の基板５９
としてのｎ+ −ＩｎＰ基板と、この基板５９の第１主表
面５９ａに設けられているバッファ層６１としてのｎ−
ＩｎＰ層と、基板５９の第２主表面５９ｂに接して設け
られた第１導電型の第３電極６３としてのｎ側第３電極
とを具えている。この下地４１の第１主表面４１ａ、す
なわちｎ−ＩｎＰ層６１の表面に第１導波路部４３と第
２導波路部４５とが、この例では、入射光の進行方向に
沿った直線上に連続して設けられている。また、第１光
吸収層４７をｎ- −ＩｎＧａＡｓＰ層とし、第１ウィン
ド層４９をｐ−ＩｎＰ層とし、第２導電型第１電極５１
をｐ側第１電極とする。また、第２光吸収層５３をｎ-
−ＩｎＧａＡｓ層とし、第２ウィンド層５５をｐ−Ｉｎ
Ｐ層とし、第２導電型第２電極５７をｐ側第２電極とす
る。
【００８０】また、第２光吸収層５３のエネルギーギャ
ップ波長が第１光吸収層４７のエネルギーギャップ波長
よりも長くなるようにしてあり、かつこの第１光吸収層
４７のエネルギーギャップ波長が基板５９、バッファ層
６１、第１および第２ウィンド層（４９，５５）の各々
のエネルギーギャップ波長よりも長くしてある。
【００８１】この例では、第１および第２の実施の形態
と同様に、第１光吸収層４７のエネルギーギャップ波長
（λg1）が１．４μｍとなるように、ＩｎＧａＡｓＰの
組成をＩｎ0.7 Ｇａ0.3 Ａｓ0.65Ｐ0.35とする。また、
第２光吸収層５３のエネルギーギャップ波長（λg2）が
１．６７μｍになるようにＩｎＧａＡｓの組成をＩｎ
0.53Ｇａ0.47Ａｓとする。また、基板５９、バッファ層
６１および第１、第２ウィンド層（４９，５５）を構成
しているＩｎＰのエネルギーギャップ波長（λg3）は
０．９２μｍとしてある。
【００８２】また、入射光は第１導波路部４３の、第２
導波路部４５に対向する端面４３ａとは反対側の端面４
３ｂから入射される。
【００８３】第１導波路部４３の入射光の入射端面４３
ｂには、反射防止膜６５が形成されていて、ここではこ
の反射防止膜６５をシリコン窒化膜（Ｓｉ3 Ｎ4 膜）で
構成している。また、下地４１の、第１導波路部４３お
よび第２導波路部４５が設けられている以外の第１主表
面４１ａの領域、およびメサ形状の第１および第２導波
路部（４３，４５）の側面（４３ｓ，４５ｓ）は絶縁膜
６７によって保護されている。この絶縁膜６７を例えば
Ｓｉ3 Ｎ4 膜とする。
【００８４】また、この実施の形態の半導体受光素子３
０を製造するにあたり、下地４１および導波路部（４
３，４５）を構成する各層は、ハライド系気相成長法や
ＭＯＣＶＤ法等の、適当な結晶成長法を用いて成長させ
る。また、第１および第２導波路部（４３，４５）は、
通常行われているドライエッチング法やウェットエッチ
ング法を用いて、所望のメサ形状に形成する。
【００８５】また、メサ形状に加工することにより、導
波路部として側面が露出する層は、第１導波路部４３に
おいては、少なくとも第１光吸収層４７およびこれより
上に位置する層とする。少なくとも、第１光吸収層４７
が露出していれば良いため、第１光吸収層４７よりも下
側に位置する層の側面が露出していてもよい。同様に第
２導波路部４５においても、少なくとも第２光吸収層５
３およびこれよりも上に位置する層が露出していればよ
い。
【００８６】この第３の実施の形態の半導体受光素子
に、光波長１．３μｍおよび１．５５μｍの２波長多重
光を第１導波路部４３の入射端面４３ｂから入射する。
入射された光のうち、まず、第１光吸収層４７で１．３
μｍの波長の光が吸収される。１．５５μｍの波長の光
は第１光吸収層４７を透過する。すなわち第１導波路部
４３を透過する。その後、１．５５μｍの波長の光は、
第２導波路部４５の第２光吸収層５３に到達して、この
第２光吸収層５３で吸収される。
【００８７】この結果、第１光吸収層４７で吸収された
１．３μｍの光は、ｎ型の第１光吸収層４７とこの層４
７に接して設けられているｐ型の第１ウィンド層４９と
によって形成されているｐｎ接合の部分で光電変換さ
れ、短波長側の電気信号としてｐ側第１電極５１および
ｎ側第３電極６３から取り出すことができる。また、第
２光吸収層５３で吸収された１．５５μｍの光は、ｎ型
の第２光吸収層５３とｐ型の第２ウィンド層５５とで形
成されているｐｎ接合の部分で光電変換され、長波長側
の電気信号として、ｐ側第２電極５７およびｎ側第３電
極６３から取り出すことが出来る。
【００８８】よって、２波長多重光通信において、この
実施の形態の半導体受光素子を用いれば、短波長側の光
および長波長側の光のそれぞれの光を選択的に光電変換
して、それぞれの電気信号を、同一の素子中の異なる電
極から取り出すことが出来る。このため、一方の波長の
光の信号を取り出すために、もう一方の波長の光を遮断
するフィルタを設ける必要はなく、これにより第１およ
び第２の実施の形態で既に説明したように、素子の構造
上および動作特性上の信頼性を劣化させるおそれはなく
なる。また、フィルタを設けるための設備やプロセスも
必要なくなり、コストアップのおそれもない。
【００８９】また、この実施の形態においては、１つの
受光素子において、同時に２つの波長の光の信号を得ら
れるため、信号を取り出す工程数の低減および信号を得
るためにかかる時間およびコストの削減を図ることがで
きる。
【００９０】また、入射光として２波長ではなく、もっ
とたくさんの波長が含まれる多重光を用いる場合には、
下地の第１主表面に設ける導波路部の数を入射光に含ま
れる波長の数だけ隣接させて設けることも出来る。この
ようにすれば、入射光に含まれる光を各導波路部におい
て、それぞれ光電変換して、個々の波長に由来する電気
信号として別々に取り出すことができる。
【００９１】また、第１および第２の実施例において
は、裏面照射型半導体受光素子を例に挙げて説明した
が、これに限らず、表面側に第１光吸収層を設け、かつ
裏面側に第２光吸収層を設けるようにすれば、この発明
を表面照射型半導体受光素子にも適用させることができ
る。
【００９２】
【発明の効果】上述した説明から明らかなように、この
発明の半導体受光素子によれば、第１導電型の基板の第
１主表面に、第１光吸収層、第２導電型のバッファ層、
第２導電型の第２光吸収層および第２導電型のウィンド
層とをこの順に積層して具えている。そして、第１光吸
収層は、第１導電型の領域と第２導電型の領域とを含ん
でいる。また、ウィンド層の一部の領域に、このウィン
ド層の上面からウィンド層と第２光吸収層との境界に達
する深さを有する第１導電型の拡散領域を具えている。
さらに、拡散領域上にこの拡散領域と電気的に接続する
第１導電型主電極を具え、拡散領域の周囲のウィンド層
上にこのウィンド層と電気的に接続する第２導電型主電
極を具えている。また、この半導体受光素子において、
第２光吸収層のエネルギーギャップ波長が、第１光吸収
層のエネルギーギャップ波長よりも長く、かつ第１光吸
収層のエネルギーギャップ波長が、基板、バッファ層お
よびウィンド層のそれぞれのエネルギーギャップ波長よ
りも長い。これにより、例えば、この半導体受光素子の
基板の第２主表面側から２つの異なる波長の光を含む多
重光を照射すると、第１光吸収層のエネルギーギャップ
波長よりも小さい波長の光はこの第１光吸収層に吸収さ
れる。そして、このエネルギーギャップ波長よりも大き
い波長の光は透過する。第１光吸収層を透過した長波長
側の光は、第２光吸収層で吸収される。第２光吸収層で
吸収された長波長側の光は光電効果によって、第１導電
型主電極および第２導電型主電極から電気信号として取
り出される。
【００９３】また、第１光吸収層で吸収された短波長側
の光によって発生するキャリアは、第１導電型の領域と
第２導電型の領域とで形成されるｐｎ接合部分にトラッ
プされる。このため、第２光吸収層の方にまで到達する
ことはない。よって、電気信号としては短波長側の電気
信号を含まない長波長側の電気信号のみを取り出すこと
ができる。
【００９４】また、短波長側の光を遮断するための構造
を、短波長遮断フィルタを用いることなく、受光素子を
構成する積層構造の一部として形成することが出来る。
このため、プロセス上の問題を回避することが出来、素
子の構造上および動作特性上の信頼性を劣化させるおそ
れはなくなる。また、この素子の構造を、一連の製造工
程中に連続して容易に行うことができるため、設備やプ
ロセスが複雑化しない。よってコストアップすることも
ない。
【００９５】また、半導体受光素子を製造するにあた
り、第１導電型の基板の第１主表面に第２導電型の第１
光吸収層用の予備層、第２導電型のバッファ層、第２導
電型の第２光吸収層および第２導電型のウィンド層とを
順次に積層して形成する工程と、ウィンド層の一部の領
域に、第１導電型の不純物を拡散して、このウィンド層
と第２光吸収層との境界に達する深さを有する拡散領域
を形成する工程と、拡散領域の一部の領域上に第１導電
型主電極を形成し、同時に残存しているウィンド層の一
部の領域上に第２導電型主電極を形成する工程とを含ん
でいる。
【００９６】この半導体受光素子を、例えば２波長多重
光通信に用いる場合、予備層のエネルギーギャップ波長
が第２光吸収層のエネルギーギャップ波長よりも短くな
るようにする。また、この予備層のエネルギーギャップ
波長は、基板やバッファ層やウィンド層のそれぞれの層
のエネルギーギャップ波長よりも長くなるようにする。
このエネルギーギャップ波長の調整は、例えば、層を構
成する半導体材料の組成を変えることによって行う。ま
た、予備のエネルギーギャップ波長は入射光の短波長側
の光の波長よりは長く、長波長側の光の波長よりは短く
する。そして第２光吸収層のエネルギーギャップ波長
は、入射光の長波長側の光より長くしておく。これによ
り、２波長多重光通信において、短波長側の光は第１光
吸収層で吸収され、長波長側の光が第２光吸収層で吸収
されて、長波長側の光に由来する電気信号だけを取り出
すことができる受光素子を製造することができる。ま
た、基板の第１主表面に第２導電型の第１光吸収層用の
予備層を形成すると、基板側の予備層内に、基板から第
１導電型の不純物が拡散して、予備層の基板側の領域が
第１導電型の領域となる。また、不純物が拡散していな
い予備層の領域は第２導電型の領域となる。これによ
り、第１導電型の領域と、第２導電型の領域とによって
第１光吸収部が構成される。また、この第１導電型の領
域と第２導電型の領域とでｐｎ接合部分が形成される。
このｐｎ接合部分によって、第１光吸収層で吸収された
短波長側の光によって発生するキャリアをトラップする
ことが出来る。従って、短波長側の光に由来するキャリ
アが、最終的に取り出すべき長波長側の光に由来する電
気信号に悪影響を及ぼすのを抑えることができる。
【００９７】また、この製造方法であれば、短波長側の
光を遮断するために従来用いられていたような、受光素
子を構成する材料とは異なる材料からなる短波長遮断フ
ィルタを設ける必要はなくなるため、素子の構造上およ
び動作特性上の信頼性を劣化させるおそれはなくなる。
また、このフィルタを設けるための特別な設備も不要と
なり、さらにプロセスの複雑化も回避されるために受光
素子の製造にかかるコストを削減することができる。
【００９８】また受光素子モジュールにおいて、好まし
くは、上述したような半導体受光素子を具えているのが
よい。例えば、この受光素子モジュールは、光ファイバ
と、この光ファイバを中央部に支持するフェルールと、
光ファイバから出射される光を集光するレンズと、集光
された光が照射される半導体受光素子と、この受光素子
を固定するヘッダとが具えられている。この半導体受光
素子としてこの発明の半導体受光素子を用いる。例え
ば、２波長多重光通信に用いるモジュールとしてこのモ
ジュールを用いれば、レンズと受光素子との間に短波長
遮断フィルタを設けることなく、容易に長波長側の電気
信号を取り出すことができる。また、フィルタを設ける
必要がないため、フィルタに反射した光が送信側への戻
り光となるおそれもなくなる。よって光通信システムの
信頼性の劣化を防ぐことが出来る。さらに、取り出すべ
き長波長側の光はフィルタを透過して減衰することもな
いために、フィルタに起因する信号劣化も防ぐことが出
来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施の形態の半導体受光素子の概略的な
構造を、断面の切り口で示した図である。
【図２】第２の実施の形態の半導体受光素子の概略的な
構造を、断面の切り口で示した図である。
【図３】第２の実施の形態の受光素子の概略的な配線図
である。
【図４】第３の実施の形態の半導体受光素子の概略的な
構造を、断面の切り口で示した図である。
【図５】従来の半導体受光素子の構造を示す図である。
【図６】従来の受光素子モジュールの構成を示す図であ
る。
【符号の説明】
１０，２０，３０：半導体受光素子 １１：基板（ｐ+ −ＩｎＰ基板） １１ａ：第１主表面 １１ｂ：第２主表面 １３：第１光吸収層（ＩｎＧａＡｓＰ層） １３ｘ：第１導電型の領域（ｐ−ＩｎＧａＡｓＰ層） １３ｙ：第２導電型の領域（ｎ- −ＩｎＧａＡｓＰ層） １５：バッファ層（ｎ−ＩｎＰ層） １７：第２光吸収層（ｎ- −ＩｎＧａＡｓ層） １９：ウィンド層（ｎ- −ＩｎＰ層） ２１：拡散領域（ｐ+ 拡散領域） ２３：第１導電型主電極（ｐ側電極） ２５：第２導電型主電極（ｎ側電極） ２９，６５：反射防止膜（Ｓｉ3 Ｎ4 膜、シリコン窒化
膜） ３１，６７：絶縁膜（Ｓｉ3 Ｎ4 膜、シリコン窒化膜） ３３：第１導電型副電極（ｐ側副電極） ３５：配線 ４１：下地 ４１ａ：第１主表面 ４３：第１導波路部 ４３ａ：第２導波路部に対向する端面 ４３ｂ：反対側の端面（入射端面） ４３ｓ：第１導波路部の側面 ４５：第２導波路部 ４５ｓ：第２導波路部の側面 ４７：第１光吸収層（ｎ- −ＩｎＧａＡｓＰ層） ４９：第１ウインド層（ｐ−ＩｎＰ層） ５１：第１電極 ５３：第２光吸収層 ５５：第２ウインド層 ５７：第２電極 ５９：基板（ｎ+ −ＩｎＰ基板） ５９ａ：第１主表面 ５９ｂ：第２主表面 ６１：バッファ層（ｎ−ＩｎＰ層） ６３：第３電極 １００：半導体受光素子 １０１：ｎ+ −ＩｎＰ基板 １０３：ｎ−ＩｎＰバッファ層 １０５：ｎ−ＩｎＧａＡｓ光吸収層 １０７：ｎ−ＩｎＰウィンド層 １０９：絶縁膜 １１１：ｐ+ 拡散領域 １１３：ｐ側電極 １１５：ｎ側電極 １１７，２１１：短波長遮断フィルタ ２００：半導体受光素子モジュール ２０１：光ファイバ ２０１ａ：出射端面 ２０３：フェルール ２０５：レンズ ２０７：半導体受光素子 ２０９：ヘッダ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 5F049 AA03 AB07 AB12 BB01 CA03 CA04 CA09 DA02 DA03 DA06 DA07 DA17 DA18 EA01 GA04 HA03 HA06 HA12 JA12 JA13 JA14 LA01

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 第１導電型の基板の第１主表面に、第１
    光吸収層、第２導電型のバッファ層、第２導電型の第２
    光吸収層および第２導電型のウィンド層とを順次に積層
    させて具え、前記第１光吸収層は、基板側から順に積層
    されて設けられた、第１導電型の領域と第２導電型の領
    域とを含み、前記ウィンド層の一部の領域に、該ウィン
    ド層の上面から該ウィンド層と前記第２光吸収層との境
    界に達する深さを有する第１導電型の拡散領域を具え、
    該拡散領域上に、該拡散領域と電気的に接続する第１導
    電型主電極を具え、かつ前記拡散領域の周囲の前記ウィ
    ンド層上に、該ウィンド層と電気的に接続する第２導電
    型主電極を具えてなる半導体受光素子であって、 前記第２光吸収層のエネルギーギャップ波長が、前記第
    １光吸収層のエネルギーギャップ波長よりも長く、かつ
    該第１光吸収層のエネルギーギャップ波長が、前記基
    板、バッファ層およびウィンド層のそれぞれのエネルギ
    ーギャップ波長よりも長いことを特徴とする半導体受光
    素子。
  2. 【請求項２】 請求項１に記載の半導体受光素子におい
    て、 前記基板の第２主表面に設けられた第１導電型副電極
    と、 該第１導電型副電極と前記第２導電型主電極とを短絡す
    る配線とを具えていることを特徴とする半導体受光素
    子。
  3. 【請求項３】 下地の第１主表面に、第１導波路部およ
    び第２導波路部が入射光の進行方向に連続して設けられ
    ている半導体受光素子であって、 前記第１導波路部は、前記第１主表面に、少なくとも第
    １導電型の第１光吸収層、第２導電型の第１ウィンド層
    および第２導電型第１電極とをこの順に積層させて具
    え、 前記第２導波路部は、前記第１主表面に、少なくとも第
    １導電型の第２光吸収層、第２導電型の第２ウィンド層
    および第２導電型第２電極とをこの順に積層させて具
    え、 前記下地は、第１導電型の基板と、該基板の第１主表面
    に積層された第１導電型のバッファ層と、前記基板の第
    ２主表面に設けられた第１導電型の第３電極とを具え、 前記第２光吸収層のエネルギーギャップ波長が、前記第
    １光吸収層のエネルギーギャップ波長よりも大きく、か
    つ該第１光吸収層のエネルギーギャップ波長が、前記基
    板、バッファ層、第１ウィンド層および第２ウィンド層
    の各々のエネルギーギャップ波長よりも大きく、 前記入射光は、前記第１導波路部の、前記第２導波路部
    に対向する端面と反対側の端面から入射されることを特
    徴とする半導体受光素子。
  4. 【請求項４】 第１導電型の基板の第１主表面に、第２
    導電型の第１光吸収層用の予備層、第２導電型のバッフ
    ァ層、第２導電型の第２光吸収層および第２導電型のウ
    ィンド層とを順次に積層して形成する工程と、 前記ウィンド層の一部の領域に、第１導電型の第１不純
    物を拡散して、該ウィンド層と前記第２光吸収層との境
    界に達する深さを有する拡散領域を形成する工程と、 前記拡散領域の一部の領域上に第１導電型主電極を形成
    し、同時に残存している前記ウィンド層の一部の領域上
    に第２導電型主電極を形成する工程とを含むことを特徴
    とする半導体受光素子の製造方法。
  5. 【請求項５】 請求項４に記載の半導体受光素子の製造
    方法において、 前記予備層の前記基板側の領域に、前記基板から第１導
    電型の第２不純物を、前記バッファ層、第２光吸収層お
    よびウィンド層の結晶成長のための基板加熱を利用して
    拡散させて、前記予備層の前記基板側の領域を第１導電
    型の領域とし、残存する第２導電型の予備層の部分を第
    ２導電型の領域とし、よって、前記第１導電型の領域
    と、前記第２導電型の領域とからなる前記第１光吸収層
    を形成することを特徴とする半導体受光素子の製造方
    法。
  6. 【請求項６】 請求項５に記載の半導体受光素子の製造
    方法において、 前記第１および第２不純物を同一の不純物とすることを
    特徴とする半導体受光素子の製造方法。
  7. 【請求項７】 請求項１〜３のいずれか一項に記載の半
    導体受光素子を具えていることを特徴とする受光素子モ
    ジュール。
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