JP2000188424A

JP2000188424A - 多波長受光素子

Info

Publication number: JP2000188424A
Application number: JP36583898A
Authority: JP
Inventors: Yoshiyuki Takahira; 宜幸高平
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1998-12-24
Filing date: 1998-12-24
Publication date: 2000-07-04

Abstract

(57)【要約】【課題】多波長受光素子において、駆動回路に共通の
アースを取ることが可能で、フォトダイオード間の温度
変化の差の少ない素子を得ることが困難であった。【解決手段】フォトダイオードを複数もつ多波長受光
素子において、第１のフォトダイオードと第２のフォト
ダイオードは絶縁層を介して形成され、絶縁層は、フォ
トダイオードと同等かそれ以上の熱伝導率をもち、その
厚さはフォトダイオードの厚さよりも小さいことを特徴
とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は多波長受光素子に関
する。

【０００２】

【従来の技術】図６は特開昭６３−１７０９７７号公報
に記載された、従来の多波長受光素子の一例を示したも
のである。複数のＰＮ接合フォトダイオードを積層して
構成されている。同図において多波長受光素子は、半導
体基板３１上に交互に積層されたｐ型半導体層３２ａ、
３３ａ、３４ａ、３５ａ、３６ａ、３７ａ、３８ａ、３
９ａとｎ型半導体層３２ｂ、３３ｂ、３４ｂ、３５ｂ、
３６ｂ、３７ｂ、３８ｂ、３９ｂおよびｐ型半導体層に
形成されているｐ電極３２ｃ、３３ｃ、３４ｃ、３５
ｃ、３６ｃ、３７ｃ、３８ｃ、３９ｃとｎ型半導体層に
形成されているｎ電極３２ｄ、３３ｄ、３４ｄ、３５
ｄ、３６ｄ、３７ｄ、３８ｄ、３９ｄで構成されてお
り、半導体層（３２ａ、３２ｂ）、（３３ａ、３３
ｂ）、・・・・、（３９ａ、３９ｂ）で構成される８種
類のｐｎ接合ダイオードが積層されている。半導体層の
禁制帯幅は（３２ａ、３２ｂ）＜（３３ａ、３３ｂ）＜
・・・・＜（３９ａ、３９ｂ）となっている。これを動
作させるには、素子表面より光を入射し、半導体層（３
２ａ、３２ｂ）、（３３ａ、３３ｂ）、・・・・、（３
９ａ、３９ｂ）でそれぞれ異なった波長の光を吸収す
る。電極（３２ｃ、３２ｄ）、（３３ｃ、３３ｄ）、・
・・・、（３９ｃ、３９ｄ）にそれぞれ独立に設けられ
た駆動回路により光信号を読み取る。

【０００３】図７は特開平６−１２０５５４号公報に記
載された、別の従来の多波長受光素子の一例を示したも
のである。複数のＰＮ接合フォトダイオードを積層して
構成されている。同図において多波長受光素子は、ｎ型
半導体層４２ａ、４２ｂ、４２ｃとｐ型半導体層４３
ａ、４３ｂ、４３ｃとｎ型電極４１ａ、４１ｂ、４１ｃ
とｐ型電極４４ａ、４４ｂ、４４ｃとＳｉＯ２により形
成された絶縁層４５ａ、４５ｂで構成されており、半導
体層（４２ａ、４３ａ）、（４２ｂ、４３ｂ）、（４２
ｃ、４３ｃ）で構成される３種類のｐｎ接合ダイオード
がＳｉＯ２により形成された絶縁層４５ａ、４５ｂを介
して積層されている。半導体層の禁制帯幅は（４２ａ、
４３ａ）＜（４２ｂ、４３ｂ）＜（４２ｃ、４３ｃ）と
なっている。これを動作させるには、素子表面より光を
入射し、半導体層（４２ａ、４３ａ）、（４２ｂ、４３
ｂ）、（４２ｃ、４３ｃ）でそれぞれ異なった波長の光
を吸収し、それぞれに設けられた電極（４１ａ、４４
ａ）、（４１ｂ、４４ｂ）、（４１ｃ、４４ｃ）から光
信号を取り出す。なお、この多波長受光素子ではＳｉＯ
２により形成された絶縁層がダイオード間に積層されて
いるため駆動回路を共通のアースとすることが可能であ
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】図６の様な３波長以上
分波することを目的とした多波長受光素子はｐ層とｎ層
からなるフォトダイオードを複数積層した構造であり、
フォトダイオードとフォトダイオードの間は電気的に絶
縁されていない。そのため、フォトダイオードからの電
気信号が他信号に漏れ易い。又、各フォトダイオードの
電位を他と独立して設定できないため正常に動作させる
ためにはフォトダイオードごとにアースに接続されてい
ない駆動回路を独立に設けなければならず、扱いが困難
であった。又、図７の様な多波長受光素子では、フォト
ダイオード間に絶縁層が挿入されているため電気信号は
それぞれのフォトダイオードごとに絶縁されており、各
フォトダイオードの電位を任意に設定でき駆動回路も共
通のアースをとることが可能である。しかし、光波長多
重伝送用の多波長受光素子として用いる場合、周囲の温
度変化による積層されたフォトダイオード間での出力変
動の差、および受光帯域の変化が一定であることが望ま
しいが、図７の様な従来の多波長受光素子に用いられて
いる絶縁材料は熱伝導率が低く素子の上部と下部での温
度が異なってしまいフォトダイオード間での出力変動の
差および受光帯域の変化が一定にならなかった。

【０００５】本発明はこのような事情を鑑みなされたも
のであり、その目的とするところは単純な構成で信頼性
に優れ、扱いの容易な多波長受光素子を提供することに
ある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明における請求項１
に関わる発明はｐｎ構造あるいはｐｉｎ構造を１つのフ
ォトダイオードとし、フォトダイオード（ｐｎ構造、ｐ
ｉｎ構造）を絶縁層を介して複数個積層している多波長
受光素子において、絶縁層の熱伝導率がフォトダイオー
ドと同等かそれ以上であり、絶縁層の厚さがフォトダイ
オードの厚さ以下であることを特徴とする。

【０００７】フォトダイオード（ｐｎ、ｐｉｎ構造）ご
とに絶縁層を導入することにより駆動回路のアースを共
通にとることができ、扱いを容易にしている。また、本
発明の多波長受光素子では絶縁層の熱伝導率がフォトダ
イオードの熱伝導率より大きい材料を用いることによ
り、上部のフォトダイオードと下部のフォトダイオード
の温度が等しくなり、フォトダイオード間での出力変動
の差および受光帯域の変化を一定とすることが可能であ
る。また、絶縁層の厚さがフォトダイオードの厚さ以下
であるので熱伝導を妨げない。

【０００８】本発明における請求項２に関わる発明は２
つのフォトダイオードにおいてｎ層またはｐ層を共通と
することを特徴とする請求項１に記載の多波長受光素子
である。２つのフォトダイオードのｎ層またはｐ層を共
通とすることにより（ｐｎｐ構造、ｎｐｎ構造、ｐｉｎ
ｐ構造、ｎｉｐｎ構造、ｐｎｉｐ構造、ｎｐｉｎ構造、
ｐｉｎｉｐ構造、ｎｉｐｉｎ構造）２つのフォトダイオ
ードまでは絶縁層を導入することなく駆動回路のアース
を共通にとることができる。２つのフォトダイオード間
では絶縁層を導入していないため、２つのフォトダイオ
ードの温度が等しくなり、多波長受光素子の上部と下部
の温度もよりひとしくなりやすい。そのため、フォトダ
イオード間での出力変動の差および受光帯域の変化を一
定とすることが可能である。また、アースも共通にとる
ことができ、構成も単純であり扱いが容易である。

【０００９】本発明における請求項３に関わる発明は絶
縁層としてＡｌ_yＧａ_1-yＮ（ｙ＝１を含む）を用いてい
ることを特徴とする請求項１に記載の多波長受光素子で
ある。Ａｌ_yＧａ_1-yＮ（ｙ＝１を含む）は熱伝導率が２
００〜３００Ｗ／ｍＫと高いのでフォトダイオード間に
挟む絶縁層として望ましい材料であり、フォトダイオー
ドの材料としてＩＩＩ族窒化物半導体（Ｉｎ_xＡｌ_yＧａ
_1-x-yＮ；ｘ＝０、ｙ＝０、ｘ＝ｙ＝０を含む）以外に
も、Ｉｎ_1-xＧａ_xＡｓ_yＰ_1-y（ｘ＝０、ｙ＝０、ｘ＝ｙ
＝０を含む）やＩｎ_xＧａ_yＡｌ_1-x-yＡｓ（ｘ＝０、ｙ
＝０、ｘ＝ｙ＝０を含む）を用いた多波長受光素子にお
ける絶縁層として使用できる。

【００１０】本発明における請求項４に関わる発明はＩ
ＩＩ族窒化物半導体（Ｉｎ_xＡｌ_yＧａ_1-x-yＮ；ｘ＝
０、ｙ＝０、ｘ＝ｙ＝０を含む）をフォトダイオードと
して用いている請求項３に記載の多波長受光素子であ
る。ＩＩＩ族窒化物半導体（Ｉｎ_xＡｌ_yＧａ_1-x-yＮ；
ｘ＝０、ｙ＝０、ｘ＝ｙ＝０を含む）を用いた本発明で
は、吸収部ごとに光吸収層であるｉ層にＩｎ_XＧａ_1-XＮ
を用い、組成比を変えることにより禁制帯幅を変化さ
せ、禁制帯幅の大きさの順に吸収部を積層することによ
り３６４ｎｍ〜６５３ｎｍという人間の視感度の高い領
域および紫外領域において３波長以上の光を分波受光す
る多波長受光素子が再成長することなしに作製すること
が可能となる。又、Ｉｎ_XＧａ_1-XＮは直接遷移半導体で
あるのでＳｉＣなどの間接遷移半導体に比べフォトダイ
オードの層厚を薄くすることができ、Ｉｎ_XＧａ_1-XＮは
組成比を変えることにより近紫外から赤色領域まで幅広
い領域に感度を有し、視感度に対応した多波長受光素子
を再成長することなく連続成長で作製することが可能で
ある。また、ＩＩＩ族窒化物半導体は融点が１２００℃
以上と非常に高く、またダイヤモンドに近い硬度を有す
る安定な材料である。従ってこの材料を用いて多波長受
光素子を実現することにより、外部条件の変化に対して
も信頼性の高い多波長受光素子を提供することができ
る。また、高温動作においても熱雑音が生じにくい。

【００１１】本発明における請求項５に関わる発明はフ
ォトダイオードとしてＩｎ_1-xＧａ_xＡｓ_yＰ_1-y（ｘ＝
０、ｙ＝０、ｘ＝ｙ＝０を含む）又はＩｎ_xＧａ_yＡｌ
_1-x-yＡｓ（ｘ＝０、ｙ＝０、ｘ＝ｙ＝０を含む）を用
い、絶縁層としてＦｅをドーピングしたＩｎ_1-xＧａ_xＡ
ｓ_yＰ_1-y（ｘ＝０、ｙ＝０、ｘ＝ｙ＝０を含む）又はＦ
ｅをドーピングしたＩｎ_xＧａ_yＡｌ_1-x-yＡｓ（ｘ＝
０、ｙ＝０、ｘ＝ｙ＝０を含む）又はＡｌ_yＧａ_1-yＮ
（ｙ＝１を含む）を用いている請求項１から３のいずれ
かに記載の多波長受光素子である。Ｉｎ_1-xＧａ_xＡｓ_y
Ｐ_1-y（ｘ＝０、ｙ＝０、ｘ＝ｙ＝０を含む）、Ｉｎ_xＧ
ａ_yＡｌ_1-x-yＡｓ（ｘ＝０、ｙ＝０、ｘ＝ｙ＝０を含
む）をフォトダイオードに用いている多波長受光素子に
おいてもＡｌ_yＧａ_1-yＮ（ｙ＝１を含む）絶縁層の場合
は熱伝導率がフォトダイオードよりも高く、Ｆｅドープ
したＩｎ_1-xＧａ_xＡｓ_yＰ_1-y（ｘ＝０、ｙ＝０、ｘ＝ｙ
＝０を含む）絶縁層、ＦｅドープしたＩｎ_xＧａ_yＡｌ
_1-x-yＡｓ（ｘ＝０、ｙ＝０、ｘ＝ｙ＝０を含む）絶縁
層の場合は熱伝導率がフォトダイオードと同程度である
ので周囲の温度変化に対してフォトダイオードの反応が
素直であり、ＷＤＭ用の多波長受光素子としても非常に
使いやすい。

【００１２】本発明における請求項６に関わる発明は前
記フォトダイオードの受光面積を光が入射する側からか
ら順次小さくなるように構成されており、且つフォトダ
イオードの禁制帯幅が入射する側から順次小さくなるよ
うに構成された請求項１、請求項２、請求項３、請求項
４もしくは請求項５いずれかに記載の多波長受光素子で
ある。本発明の多波長受光素子では光が入射する側ほど
受光面積が大きく、かつ禁制帯幅も光が入射する側ほど
大きいので光が入射される側の（上の）フォトダイオー
ドで吸収されるべき波長の光が、下のフォトダイオード
に吸収されることを防ぐことができ波長選択制が非常に
良い。

【００１３】本発明における請求項７に関わる発明はフ
ォトダイオードから絶縁層までをエピタキシャル成長に
よって作成していることをしていることを特徴とする請
求項１、請求項２、請求項３、請求項４、請求項５もし
くは請求項６いずれかに記載の多波長受光素子である。
また、エピタキシャル成長により、フォトダイオードお
よび絶縁層を一貫して作製することができるので生産性
も向上した。

【００１４】本明細書で記載するｐｎ構造、ｐｉｎ構
造、ｐｎｐ構造、ｎｐｎ構造、ｐｉｎｐ構造、ｎｉｐｎ
構造、ｐｎｉｐ構造、ｎｐｉｎ構造、ｐｉｎｉｐ構造、
ｎｉｐｉｎ構造とは、それぞれｐ層とｎ層を積層した構
造、ｐ層とｉ層とｎ層を積層した構造、ｐ層とｎ層とｐ
層を積層した構造、ｎ層とｐ層とｎ層を積層した構造、
ｐ層とｉ層とｎ層とｐ層を積層した構造、ｎ層とｉ層と
ｐ層とｎ層を積層した構造、ｐ層とｎ層とｉ層とｐ層を
積層した構造、ｎ層とｐ層とｉ層とｎ層を積層した構
造、ｐ層とｉ層とｎ層とｉ層とｐ層を積層した構造、ｎ
層とｉ層とｐ層とｉ層とｎ層を積層した構造のことであ
り、ｎ層とはｎ伝導型を示す半導体層のことであり、ｐ
層とはｐ伝導型を示す半導体層のことであり、ｉ層とは
真性半導体のことである。

【００１５】本明細書中で記載するエピタキシャル成長
法とは、基板上に結晶膜を成長する方法であって、ＶＰ
Ｅ（気相エピタキシャル）法、ＣＶＤ（化学気相デポジ
ション）法、ＭＯＣＶＤ（有機金属化学気相デポジショ
ン）法、ＭＯＶＰＥ（有機金属気相エピタキシャル）
法、ＨａｌｉｄｅーＶＰＥ（ハイドライド気相エピタキ
シャル）法、ＭＢＥ（分子線エピタキシャル法、ＭＯＭ
ＢＥ（有機金属分子線エピタキシャル）法、ＧＳＭＢＥ
（ガス原料分子線エピタキシャル）法、ＣＢＥ（化学ビ
ームエピタキシャル）法を含む。

【００１６】

【発明の実施の形態】［実施例１］図１に本実施例の多
波長受光素子の断面構造図を示す。同図において多波長
受光素子は基板１上に順次積層されたバッファ層２、フ
ォトダイオードＡ、絶縁層６ａ、フォトダイオードＢ、
絶縁層６ｂ、フォトダイオードＣで構成されている。フ
ォトダイオードＡはｎ層３ａ、光吸収層４ａ、ｐ層５ａ
が順次積層された構成である。フォトダイオードＢ、フ
ォトダイオードＣもフォトダイオードＡと同様の構成で
あるが、それぞれのフォトダイオードを構成している光
吸収層４ａ、４ｂおよび４ｃは禁制帯幅Ｅｇが異なって
おり、４ａ、４ｂおよび４ｃの禁制帯幅Ｅｇを順にＥｇ
ａ、ＥｇｂおよびＥｇｃとすると、Ｅｇａ＞Ｅｇｂ＞Ｅ
ｇｃとなっている。

【００１７】各々のフォトダイオードＡ、ＢおよびＣが
有するｎ層３ａ、３ｂおよび３ｃにはｎ型電極７が形成
されており、ｐ層５ａ、５ｂおよび５ｃにはｐ型電極８
が形成されている。また、本実施例の多波長受光素子
は、入射光を基板側から入射するよう設計しており、入
射面側である下層部の受光面積は上層部の受光面積より
広い。即ち、各フォトダイオードＡ、Ｂ、およびＣの受
光面積を各々Ｓａ、ＳｂおよびＳｃとするとＳａ＞Ｓｂ
＞Ｓｃとなっている。

【００１８】本実施例の多波長受光素子において基板１
はサファイア基板である。バッファ層２は層厚４０ｎｍ
のＡｌＮである。ｎ層３ａ、３ｂ、３ｃ、光吸収層４
ａ、４ｂ、４ｃ、ｐ層５ａ、５ｂ、５ｃは、それぞれ４
μｍのＳｉドープＧａＮ、０．１μｍのノンドープＩｎ
_xＧａ_1-xＮ、０．３０μｍのＭｇドープＧａＮである。
光吸収層である４ａ、４ｂおよび４ｃのＩｎＧａＮのＩ
ｎ組成比ｘは順に０．３０、０．４５、０．９０であ
る。すなわち、光吸収層４ａ、４ｂおよび４ｃのＩｎＧ
ａＮのＩｎ組成比ｘを順にｘａ、ｘｂおよびｘｃとする
とｘａ＜ｘｂ＜ｘｃであり、光吸収層４ａ、４ｂおよび
４ｃの禁制帯幅Ｅｇａ、ＥｇｂおよびＥｇｃは、Ｅｇａ
＞Ｅｇｂ＞Ｅｇｃとなっている。絶縁層６ａ、６ｂは５
ｎｍのＡｌＮである。ｎ型電極７はＴｉ−Ａｌの合金に
て形成されており、ｐ型電極８はＮｉ−Ａｕの合金より
形成されている。各々、ｎ型電極７およびｐ型電極８は
オーミック性電極である。

【００１９】本実施例の多波長受光素子はＭＯＣＶＤ法
によりバッファ層２からフォトダイオードＣまで積層す
ることにより作製されている。基板上にバッファ層２を
５００℃で成長させ、バッファ層２上にｎ層３ａを１０
００℃で成長させ、ｎ層３ａ上に光吸収層４ａを８００
℃で成長させ、光吸収層４ａ上にｐ層５ａを１０００℃
で成長させ、ｐ層５ａ上に絶縁層６ａを５００℃で成長
させ、絶縁層６ａ上にｎ層３ｂを１０００℃で成長さ
せ、ｎ層３ｂ上に光吸収層４ｂを８００℃で成長させ、
光吸収層４ｂ上にｐ層５ｂを１０００℃で成長させ、ｐ
層５ｂ上に絶縁層６ｂを５００℃で成長させ、絶縁層６
ｂ上にｎ層３ｃを１０００℃で成長させ、ｎ層３ｃ上に
光吸収層４ｃを８００℃で成長させ、光吸収層４ｃ上に
ｐ層５ｃを１０００℃で成長させた。Ｖ族原料としては
ＮＨ３を用い、ＩＩＩ族原料としてはＴＭＡ、ＴＭＧ、
ＴＭＩを用いている。成長後、ＩＩＩ族窒化物半導体を
積層した基板をアニーリング装置に移送し、８００℃で
アニーリングすることにより、ｐ層５ａ、５ｂ、５ｃを
低抵抗なｐ型ＧａＮ層にする。その後、公知のプロセス
技術によりマスクを形成し、公知のエッチング技術によ
りｎ層３ａ、３ｂ、３ｃを露出させ、ｎ層３ａ、３ｂ、
３ｃ上にＴｉ−Ａｌの合金から成るｎ型電極７を形成し
た。また、公知のプロセス技術によりｐ層５ａ、５ｂ、
５ｃ上にＡｕ−Ｎｉの合金から成るｐ型電極７を形成し
た。

【００２０】上記構成を有する１ｍｍ角の多波長受光素
子に基板１側から標準光源により白色光を分光して入射
し多波長受光素子の分光感度特性を測定した。図４は照
射波長と相対分光感度の関係を示すグラフであり、フォ
トダイオードＡからの信号を（あ）、フォトダイオード
Ｂからの信号を（い）、フォトダイオードＣからの信号
を（う）として表している。本実施例の多波長受光素子
は絶縁層６ａおよび６ｂによりフォトダイオードＡ、Ｂ
およびＣの間を各々電気的に分離することで、光吸収に
よって生成した電子および正孔が、その生成された各々
のフォトダイオードＡ、ＢおよびＣから流出するのを防
げた。その結果他信号への信号の漏れを防ぐことがで
き、漏洩特性が向上できた。また、駆動回路も共通のア
ースをとることが可能となった。

【００２１】本実施例の多波長受光素子においては絶縁
層としてＡｌＮを用いている。ＡｌＮの熱伝導率は３０
０Ｗ／ｍＫであり、本実施例の多波長受光素子における
フォトダイオードの熱伝導率１３０Ｗ／ｍＫよりも熱伝
導率が高い。そのため、フォトダイオード間の温度差を
無くすることができ、吸収ピークのフォトダイオード間
での相対変化量を一定にすることができる。一方、従来
絶縁層として用いているＳｉＯ₂の熱伝導率は、２Ｗ／
ｍＫとフォトダイオードに比べ熱伝導率が低く、フォト
ダイオード間で温度差がついてしまっており、吸収ピー
クのフォトダイオード間での相対変化量がばらついてい
た。

【００２２】絶縁層６ａ、６ｂとして厚さが５ｎｍのＡ
ｌＮを用いている多波長受光素子、絶縁層６ａ、６ｂが
フォトダイオードと同じ厚さ４．３μｍでＡｌＮを用い
ている多波長受光素子、絶縁層６ａ、６ｂがフォトダイ
オードの３倍の厚さ１２．９μｍでＡｌＮを用いている
多波長受光素子、絶縁層６ａ、６ｂが５ｎｍでＳｉＯ₂
を用いている多波長受光素子をそれぞれ作製し、雰囲気
温度を５℃から４０℃まで異なるランピングレートで変
化させ、温度の時間変化に対する各吸収層の受光ピーク
のシフト量を調べ、温度の時間変化に対する受光ピーク
シフト量のばらつきをグラフにしたものが図５である。

【００２３】絶縁層として厚さが５ｎｍのＡｌＮを用い
ている多波長受光素子、絶縁層がフォトダイオードと同
じ厚さ４．３μｍでＡｌＮを用いている多波長受光素子
に関しては温度変化に対して各光吸収層が追従して温度
変化を起こすため各光吸収層の受光ピークのシフト量が
一定であり、ばらつきが少ないことがわかる。一方、絶
縁層がフォトダイオードの３倍の厚さ１２．９μｍでＡ
ｌＮを用いている多波長受光素子、絶縁層が５ｎｍでＳ
ｉＯ₂を用いている多波長受光素子においては熱伝導率
が大きくなってしまい、受光ピークシフト量のばらつき
が大きい。ＡｌＮからなる絶縁層６ａ、６ｂの厚さを１
ｎｍとした多波長受光素子を作製したところところ絶縁
層としての機能が低下し漏洩特性が悪化してしまった。
又、絶縁層６ａ、６ｂをＡｌ_yＧａ_1-yＮとし組成比ｙを
変化させる実験をしたところｙ＝０．１で漏洩特性が悪
化してしまった。

【００２４】尚、本実施例では絶縁層の材料としてＡｌ
Ｎを用いたが、絶縁層の材料はダイヤモンドなどの絶縁
層の熱伝導率がフォトダイオード以上の物質であればよ
い。尚、実施例では、上層部の受光面積を下層部の受光
面積より小さくしていることと、サァイア基板は３６４
ｎｍ〜６５３ｎｍの光に対して透明で光を良く透過する
ことより基板側から光を入射したが、光吸収層４ａ、４
ｂおよび４ｃの組成比ｘをｘａ＞ｘｂ＞ｘｃとすること
により上層部から入射する構造とすることも可能であ
る。尚、本実施例の多波長受光素子では、受光面側のフ
ォトダイオードの受光面積ほど広く（Ｓａ＞Ｓｂ＞Ｓ
ｃ）、このことにより各々のフォトダイオードＡ、Ｂお
よびＣで吸収されるべき波長の光が、他のフォトダイオ
ードに吸収されることを防げた。

【００２５】尚、本実施例では、禁制帯幅の異なるＩｎ
ＧａＮ層を有する、３つのフォトダイオードからなる構
造としたが、より多くのフォトダイオードからなる構造
としてもよい。尚、本実施例では、各フォトダイオード
をｎ型ＧａＮ層、光吸収層であるＩｎＧａＮ層、ｐ型Ｇ
ａＮ層の順に積層したが、ｐ型ＧａＮ層、光吸収層であ
るでＩｎＧａＮ層、ｎ型ＧａＮ層の順に積層しても良
い。尚、本実施例ではバッファ層としてＡｌＮを用いた
がＡｌＧａＮ、ＧａＮのバッファでも可能である。尚、
本実施例ではアクセプタとしてＭｇ、ドナーとしてＳｉ
を用いたが他のドーパントでも良い。

【００２６】更に、本発明は、本実施の形態に示した材
料に限定されるものではなくＩｎ_xＡｌ_yＧａ_1-x-yＮ
（ｘ＝０、ｙ＝０、ｘ＝ｙ＝０を含む）の他、そのＮ元
素の一部（２０％程度以下）を、Ｐ、Ａｓ、Ｓｂ等の他
の元素で置換し、そのＩＩＩ族元素の一部（２０％程度
以下）を、Ｂなどの他の元素で置換した多波長受光素子
であっても、上記同様の効果が得られる。

【００２７】［実施例２］図２に本実施例の多波長受光
素子の断面構造図を示す。同図において多波長受光素子
は基板１１上に順次積層されたバッファ層１２、フォト
ダイオードＡＡ、絶縁層１６ａ、フォトダイオードＢ
Ｂ、フォトダイオードＣＣ、絶縁層１６ｂ、フォトダイ
オードＤＤ、フォトダイオードＥＥで構成されている。

【００２８】フォトダイオードＡＡはｎ層１３ａ、光吸
収層１４ａ、ｐ層１５ａが順次積層された構成である。
フォトダイオードＣＣはｐ層１５ｃ、光吸収層１４ｃ、
ｎ層１３ｃが順次積層された構成である。フォトダイオ
ードＢＢおよびフォトダイオードＤＤはフォトダイオー
ドＡＡと同様の構成であり、フォトダイオードＥＥはフ
ォトダイオードＣＣと同様の構成である。フォトダイオ
ードＢＢが有するｐ層１５ｂとフォトダイオードＣＣが
有するｐ層１５ｃは共通化されており、同様にフォトダ
イオードＤＤが有するｐ層１５ｄとフォトダイオードＥ
が有するｐ層１５ｅとは共通化されている。また、各々
のフォトダイオードＡＡ、ＢＢ、ＣＣ、ＤＤおよびＥＥ
が有する光吸収層１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄおよ
び１４ｅのＩｎの禁制帯幅Ｅｇが異なっており、１４
ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄおよび１４ｅの禁制帯幅Ｅ
ｇを順にＥｇａａ、Ｅｇｂｂ、Ｅｇｃｃ、Ｅｇｄｄおよ
びＥｇｅｅとすると、Ｅｇａａ＞Ｅｇｂｂ＞Ｅｇｃｃ＞
Ｅｇｄｄ＞Ｅｇｅｅとなっている。各々のフォトダイオ
ードＡＡ、ＢＢ、ＣＣ、ＤＤおよびＥＥが有するｎ層１
３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄおよび１３ｅにはｎ型電
極１７が形成されており、ｐ層１５ａ、１５ｂ、１５
ｃ、１５ｄおよび１５ｅにはｐ型電極１８が形成されて
いる。

【００２９】また、本実施例の多波長受光素子は、入射
光を基板側から入射するよう設計しており、入射面側で
ある下層部の受光面積は上層部の受光面積より広い。即
ち、各フォトダイオードＡＡ、ＢＢ、ＣＣ、ＤＤおよび
ＥＥの受光面積を各々Ｓａａ、Ｓｂｂ、Ｓｃｃ、Ｓｄｄ
およびＳｅｅとするとＳａａ＞Ｓｂｂ＞Ｓｃｃ＞Ｓｄｄ
＞Ｓｅｅとなっている。

【００３０】本実施例の多波長受光素子では基板１１は
サファイア基板である。バッファ層１２は層厚４０ｎｍ
のＡｌＮである。ｎ層１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３
ｄ、１３ｅ、光吸収層１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４
ｄ、１４ｅ、ｐ層１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、１５ｄ、１
５ｅは、それぞれ４μｍのＳｉドープＧａＮ、０．１μ
ｍのノンドープＩｎＧａＮ、０．３０μｍのＭｇドープ
ＧａＮである。光吸収層１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４
ｄおよび１４ｅのＩｎ組成比ｘは順に０．０、０．３、
０．４５、０．９、１．０である。すなわち、光吸収層
１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄおよび１４ｅのＩｎ組
成比ｘを順にｘａａ、ｘｂｂ、ｘｃｃ、ｘｄｄおよびｘ
ｅｅとするとｘａａ＜ｘｂｂ＜ｘｃｃ＜ｘｄｄ＜ｘｅｅ
であり、光吸収層１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄおよ
び１４ｅの禁制帯幅Ｅｇａａ、Ｅｇｂｂ、Ｅｇｃｃ、Ｅ
ｇｄｄおよびＥｇｅｅは、Ｅｇａａ＞Ｅｇｂｂ＞Ｅｇｃ
ｃ＞Ｅｇｄｄ＞Ｅｇｅｅとなっている。絶縁層１６ａ、
１６ｂは５ｎｍのＡｌＮである。ｎ型電極１７はＴｉ−
Ａｌの合金にて形成されており、ｐ型電極１８はＮｉ−
Ａｕの合金より形成されている。各々のｎ型電極および
ｐ型電極はオーミック性電極である。

【００３１】本実施例の多波長受光素子はＭＯＣＶＤ法
によりバッファ層１２からフォトダイオードＥＥまでエ
ピタキシャル成長されている。サファイア基板上にバッ
ファ層１２を５００℃で成長させ、バッファ層１２上に
ｎ層１３ａを１０００℃で成長させ、ｎ層１３ａ上に光
吸収層１４ａを８００℃で成長させ、光吸収層１４ａ上
にｐ層１５ａを１０００℃で成長させ、ｐ層１５ａ上に
絶縁層１６ａを５００℃で成長させ、絶縁層１６ａ上に
ｎ層１３ｂを１０００℃で成長させ、ｎ層１３ｂ上に光
吸収層１４ｂを８００℃で成長させ、光吸収層１４ｂ上
にｐ層１５ｂ（１５ｃ）を１０００℃で成長させ、ｐ層
１５ｂ（１５ｃ）上に光吸収層１４ｃを８００℃で成長
させ、光吸収層１４ｃ上にｎ層１３ｃを１０００℃で成
長させ、ｎ層１３ｃ上に絶縁層１６ｂを５００℃で成長
させ、絶縁層１６ｂ上にｎ層１３ｄを１０００℃で成長
させ、ｎ層１３ｄ上に光吸収層１４ｄを８００℃で成長
させ、光吸収層１４ｄ上にｐ層１５ｄ（１５ｅ）を１０
００℃で成長させ、ｐ層１５ｄ（１５ｅ）上に光吸収層
１４ｅを８００℃で成長させ、光吸収層１４ｅ上にｎ層
１３ｅを１０００℃で成長させた。Ｖ族原料としてはＮ
Ｈ３をもちい、ＩＩＩ族原料としてはＴＭＡ、ＴＭＧ、
ＴＭＩを用いている。成長後、窒化ガリウム系化合物半
導体を積層した基板をアニーリング装置に移送し、８０
０℃でアニーリングすることにより、ｐ層１５ａ、１５
ｂ、１５ｃ、１５ｄ、１５ｅを低抵抗なｐ型ＧａＮ層に
する。

【００３２】その後、公知のプロセス技術によりマスク
を形成し、公知のエッチング技術によりｎ層１３ａ、１
３ｂ、１３ｃ、１３ｄ、１３ｅを露出させ、ｎ層１３
ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄ、１３ｅ上にＴｉ−Ａｌの
合金から成るｎ型電極１７を形成した。また、公知のプ
ロセス技術によりｐ層１５ａ、１５ｂ（１５ｃ）、１５
ｄ（１５ｅ）上にＡｕ−Ｎｉの合金から成るｐ型電極１
７を形成した。

【００３３】上記構成を有する多波長受光素子における
動作を説明する。この多波長受光素子に基板１１側から
白色光、あるいは３６４ｎｍ〜６５３ｎｍの範囲での異
なる波長からなる多重光を入射させる。各々のフォトダ
イオードＡＡ、ＢＢ、ＣＣ、ＤＤおよびＥＥが有するＩ
ｎＧａＮ層１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄおよび１４
ｅの禁制帯幅は下層部に位置しているものほど、禁制帯
幅Ｅｇが大きいので上層部に位置するフォトダイオード
ほど長波長の光を吸収する。即ち、各フォトダイオード
で吸収する光の波長を各々λａａ、λｂｂ、λｃｃ、λ
ｄｄおよびλｅｅとするとλａａ＜λｂｂ＜λｃｃ＜λ
ｄｄ＜λｅｅとなる。吸収された光は電気信号に変換さ
れる。

【００３４】ここで絶縁層１６ａおよび１６ｂはフォト
ダイオードＡＡとＢＢ、ＣＣの間およびフォトダイオー
ドＢＢ、ＣＣとＤＤ、ＥＥの間を各々電気的に分離する
ことで、フォトダイオードＢＢ、ＣＣおよびフォトダイ
オードＤＤ、ＥＥの構造をサイリスタ構造を避けること
ができ、駆動回路のアースを共通にとることが可能であ
る。尚、実施例では、上層部の受光面積を下層部の受光
面積より小さくしている。即ち、各フォトダイオードの
受光面積を各々Ｓａａ、Ｓｂｂ、Ｓｃｃ、Ｓｄｄおよび
ＳｅｅとするとＳａａ＞Ｓｂｂ＞Ｓｃｃ＞Ｓｄｄ＞Ｓｅ
ｅとなる。このことにより各々のフォトダイオードＡ
Ａ、ＢＢ、ＣＣ、ＤＤおよびＥＥで吸収されるべき波長
の光が、他のフォトダイオードに吸収されることを防
ぐ。

【００３５】雰囲気温度を変化させ、本実施例の多波長
受光素子の分光感度特性の温度変化を測定したところ、
絶縁層であるＡｌＮの熱伝導係数が大きいため、１０個
の素子ともそれぞれのフォトダイオードの受光ピークが
同一の波長にシフトした。ＳｉＯ₂を絶縁層として用い
ている系多波長受光素子でも同様の実験をしたところ素
子間での受光ピークのシフトがまちまちであった。

【００３６】絶縁層１６ａ、１６ｂの厚さだけを変化さ
せた同一構造の素子を作製した。絶縁層を構成するＡｌ
Ｎの層厚をフォトダイオードの層厚の３倍にし、雰囲気
温度を変化させ、多波長受光素子の分光感度特性の温度
変化を測定したところ、ステムに最も近いフォトダイオ
ードの波長シフトは１０個とも６２７ｎｍから６４３ｎ
ｍと同一であったが他の吸収層からの受光ピークのシフ
トは素子間でまちまちであった。又、絶縁層１６ａ、１
６ｂの厚さを１ｎｍしたところ絶縁層としての機能が低
下し漏洩特性が悪化してしまった。又、絶縁層１６ａ、
１６ｂをＡｌ_yＧａ_1-yＮとし組成比ｙを変化させる実験
をしたところｙ＝０．１で漏洩特性が悪化してしまっ
た。

【００３７】尚、実施例では、上層部の受光面積を下層
部の受光面積より小さくしていることと、サファイア基
板は３６４ｎｍ〜６５３ｎｍの光に対して透明で光を良
く透過することより基板側から光を入射したが、光吸収
層１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄおよび１４ｅのＩｎ
組成比ｘをｘａａ＞ｘｂｂ＞ｘｃｃ＞ｘｄｄ＞ｘｅｅと
することにより上層部から入射する構造とすることも可
能である。尚、本実施例では、禁制帯幅の異なるＩｎＧ
ａＮ層を有する、５つの光フォトダイオードからなる構
造としたが、より多くの光フォトダイオードからなる構
造としてもよい。尚、本実施例では、フォトダイオード
ＢＢ、ＣＣおよびフォトダイオードＤＤ、ＥＥの構造を
ｎｉｐｉｎ構造としたがｐｉｎｉｐ構造としてもよい。
尚、本実施例では、フォトダイオードＡＡの構造をｎｉ
ｐ構造としたがｐｉｎ構造、ｎｉｐｉｎ構造およびｐｉ
ｎｉｐ構造としてもよい。

【００３８】尚、上述ではバッファ層としてＡｌＮを用
いたがＧａＮ、ＡｌＧａＮのバッファでも可能である。
尚、本実施例ではアクセプタとしてＭｇ、ドナーとして
Ｓｉを用いたが他のドーパントでも良い。更に、本発明
は、本実施の形態に示した材料に限定されるものではな
くＩｎ_xＡｌ_yＧａ_1-x-yＮ（ｘ＝０、ｙ＝０、ｘ＝ｙ＝
０を含む）の他、そのＮ元素の一部（２０％程度以下）
を、Ｐ、Ａｓ、Ｓｂ等の他の元素で置換し、そのＩＩＩ
族元素の一部（２０％程度以下）を、Ｂなどの他の元素
で置換した多波長受光素子であっても、上記同様の効果
が得られる。

【００３９】［実施例３］本実施例は、実施例２の変形
例であり、材料をＩｎ_xＡｌ_yＧａ_1-x-yＮ（ｘ＝０、ｙ
＝０、ｘ＝ｙ＝０を含む）からＩｎ_1-xＧａ_xＡｓ_yＰ_1-y
（ｘ＝０、ｙ＝０、ｘ＝ｙ＝０を含む）と変えた多波長
受光素子である。本実施例の多波長受光素子では、実施
例２における基板１１、バッファ層１２、ｎ層（１３
ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄ、１３ｅ）、ｐ層（１５
ａ、１５ｂ、１５ｃ、１５ｄ、１５ｅ）をそれぞれ、Ｉ
ｎＰ基板、層厚５００ｎｍのＩｎＰ、１μｍのＳｉドー
プＩｎＰ、１μｍのＢｅドープＩｎＰに変えた。また実
施例２における光吸収層（１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１
４ｄ、１４ｅ）を０．１μｍのノンドープＩｎ_1-xＧａ_x
Ａｓ_yＰ_1-y層（組成比（ｘ、ｙ）は順に（０．０、０．
０）、（０．１、０．２）、（０．２１、０．４５）、
（０．２８、０．６）、（０．４７、１．０））に変え
た。

【００４０】本構成により実施例２で説明した各半導体
層の禁制帯幅の相対的な大小関係は本実施例でも保たれ
る。また実施例２における絶縁層１６ａ、１６ｂは５ｎ
ｍのＦｅドープＩｎＰに変えた。また実施例２における
ｎ型電極１７はＡｕ−Ｇｅの合金に変え、ｐ型電極１８
はＡｕ−Ｚｎの合金に変えた。各々のｎ型電極およびｐ
型電極はオーミック性電極である。

【００４１】上記構成を有する多波長受光素子における
動作を説明する。この多波長受光素子に素子表面から９
１８ｎｍ〜１６５０ｎｍの範囲での異なる波長からなる
多重光を入射させる。各々のフォトダイオードＩｎ_1-x
Ｇａ_xＡｓ_yＰ_1-y層の禁制帯幅は下層部に位置している
ものほど、禁制帯幅Ｅｇが小さいので上層部に位置する
フォトダイオードほど長波長の光を吸収する。吸収され
たひかりは電気信号に変換される。ここで絶縁層はフォ
トダイオード間を各々電気的に分離することで、をサイ
リスタ構造を避けることができ、電気的に扱いやすくな
っている。

【００４２】雰囲気温度を１００℃まで変化させ、本実
施例のの多波長受光素子の分光感度特性の温度変化を測
定したところ、絶縁層であるＦｅドープＩｎＰの熱伝導
係数が大きいため、１０個の素子ともそれぞれのフォト
ダイオードの受光ピークが同一の波長にシフトした。従
来のＩｎＧａＡｓＰ系多波長受光素子でも同様の実験を
したところ素子間での受光ピークのシフトがまちまちで
あった。

【００４３】尚、ＦｅドープＩｎＰ絶縁層の厚さだけを
変化させた同一構造の素子を作製した。ＦｅドープＩ
ｎＰ絶縁層の厚さを１ｎｍとしたところ絶縁層としての
機能が低下し漏洩特性が悪化してしまった。また、Ｆｅ
ドープＩｎＰ絶縁層絶縁層の厚さをフォトダイオードの
３倍の厚さにしたところ熱伝導率が高くなってしまい受
光ピークのシフトがまちまちになってしまった。

【００４４】尚、本実施例では、禁制帯幅の異なるＩｎ
_1-xＧａ_xＡｓ_yＰ_1-y層層を有する、５つのフォトダイオ
ードからなる構造としたが、より多くのフォトダイオー
ドからなる構造としてもよい。尚、本実施例ではアクセ
プタとしてＢｅ、ドナーとしてＳｉを用いたが他のドー
パントでも良い。尚、本実施例は実施例２の変形例であ
るが実施例１の変形例も実施可能である。尚、光吸収層
をＩｎ_1-xＧａ_xＡｓ_yＰ_1-y（ｘ＝０、ｙ＝０、ｘ＝ｙ＝
０を含む）とした多波長受光素子に関しても実施例１あ
るいは実施例２を変形することにより実施することが可
能である。

【００４５】更に、本発明は、本実施の形態に示した材
料に限定されるものではなくＶ族元素の一部（２０％程
度以下）を、Ｎ、Ｓｂ等の他の元素で置換し、そのＩＩ
Ｉ族元素の一部（２０％程度以下）を、Ｂなどの他の元
素で置換した多波長受光素子であっても、上記同様の効
果が得られる。

【００４６】［実施例４］図３に本実施例の多波長受光
素子の断面構造図を示す。同図において多波長受光素子
は基板２１上に順次積層されたバッファ層２２、フォト
ダイオードＡＡＡ、絶縁層２６ａ、フォトダイオードＢ
ＢＢ、絶縁層２６ａ、フォトダイオードＣＣＣ、絶縁層
２６ｂ、フォトダイオードＤＤＤ、フォトダイオードＥ
ＥＥで構成されている。

【００４７】フォトダイオードＡＡＡはｎ層２３ａ、光
吸収層２４ａ、ｐ層２５ａが順次積層された構成であ
る。フォトダイオードＢＢＢはｐ層２５ｂ、ｎ層２３ｂ
が順次積層された構成である。フォトダイオードＣＣＣ
はｎ層２３ｃ、ｐ層２５ｃが順次積層された構成であ
る。フォトダイオードＤＤＤはｎ層２３ｄ、光吸収層２
４ｄ、ｐ層２５ｄが順次積層された構成である。フォト
ダイオードＥＥＥはｐ層２５ｅ、光吸収層２４ｅ、ｎ層
２３ｅが順次積層された構成である。

【００４８】フォトダイオードＡＡＡが有するｐ層２５
ａとフォトダイオードＢＢＢが有するｐ層２５ｂは共通
化されており、同様にフォトダイオードＤＤＤが有する
ｐ層２５ｄとフォトダイオードＥが有するｐ層２５ｅと
は共通化されている。各々のフォトダイオードＡＡＡ、
ＢＢＢ、ＣＣＣ、ＤＤＤおよびＥＥＥが有するｎ層２３
ａ、２３ｂ、２３ｃ、２３ｄおよび２３ｅにはｎ型電極
２７が形成されており、ｐ層２５ａ、２５ｂ、２５ｃ、
２５ｄおよび２５ｅにはｐ型電極２８が形成されてい
る。

【００４９】また、各々のフォトダイオードＡＡＡ、Ｂ
ＢＢ、ＣＣＣ、ＤＤＤおよびＥＥＥの受光帯域は異なっ
ており各々のフォトダイオードにおける受光帯域のピー
ク波長を、それぞれλａａａ、λｂｂｂ、λｃｃｃ、λ
ｄｄｄおよびλｅｅｅとするとλａａａ＜λｂｂｂ＜λ
ｃｃｃ＜λｄｄｄ＜λｅｅｅとなる様、設計されてい
る。

【００５０】本実施例の多波長受光素子では基板２１は
ＧａＡｓ基板、バッファ層はＧａＡｓバッファ層であ
る。フォトダイオードＡＡＡを構成するｎ層２３ａは５
００ｎｍのＳｉドープＧａＡｓ、光吸収層２４ａは２ｎ
ｍのノンドープＩｎ_0.05Ｇａ_0.95Ａｓ、ｐ層２５ａは５
００ｎｍのＢｅドープＧａＡｓである。フォトダイオー
ドＢＢＢを構成するｐ層２５ｂは５００ｎｍのＢｅドー
プＧａＡｓ、ｎ層２３ｂは５００ｎｍのＳｉドープＧａ
Ａｓである。フォトダイオードＣＣＣを構成するｎ層２
３ｃは５００ｎｍのＳｉドープＡｌ_0.3Ｇａ_0.7Ａｓ、ｐ
層２５ｃは５００ｎｍのＢｅドープＡｌ_0.3Ｇａ_0.7Ａｓ
である。フォトダイオードＤＤＤを構成するｎ層２３ｄ
は２０００ｎｍのＳｉドープＧａＮ、光吸収層２４ｄは
２ｎｍノンドープＩｎ_0.7Ｇａ_0.3Ｎ、ｐ層２５ｄは５０
０ｎｍのＭｇドープＧａＮである。フォトダイオードＥ
ＥＥを構成するｐ層２５ｅは５００ｎｍのＭｇドープＧ
ａＮ、光吸収層２４ｅは２ｎｍノンドープＩｎ_0.3Ｇａ
_0.7Ｎ、ｎ層２３ｅは５００ｎｍのＳｉドープＧａＮで
ある。

【００５１】絶縁層２６ａは５００ｎｍのＦｅドープＧ
ａＡｓ、２６ｂは５００ｎｍののＡｌＮである。ｎ型電
極２７ａはＡｕ−Ｇｅ、２７ｂはＴｉ−Ａｌの合金にて
形成されており、ｐ型電極２８ａはＡｕ−Ｚｎ、２８ｂ
はＮｉ−Ａｕの合金より形成されている。各々のｎ型電
極およびｐ型電極はオーミック性電極である。

【００５２】上記構成を有する多波長受光素子における
動作を説明する。この多波長受光素子にフォトダイオー
ドＥＥＥ側から４００ｎｍ〜１０００ｎｍの範囲での異
なる波長からなる多重光を入射させる。フォトダイオー
ドＡＡＡ、ＢＢＢ、ＣＣＣ、ＤＤＤ、ＥＥＥ各々の受光
帯域のピーク波長をそれぞれλａａａ、λｂｂｂ、λｃ
ｃｃ、λｄｄｄおよびλｅｅｅとするとλａａａ＜λｂ
ｂｂ＜λｃｃｃ＜λｄｄｄ＜λｅｅｅとなる。吸収され
た光は電気信号に変換される。ここで絶縁層２６ａはフ
ォトダイオードＡＡＡ、ＢＢＢとＣＣＣの間を、絶縁層
２６ｂはフォトダイオードＣＣＣとＤＤＤ、ＥＥＥの間
を各々電気的に分離することで、サイリスタ構造を避け
ることができ、駆動回路のアースを共通にとることが可
能である。

【００５３】尚、実施例では、上層部の受光面積を下層
部の受光面積より小さくしている。即ち、各フォトダイ
オードの受光面積を各々Ｓａａａ、Ｓｂｂｂ、Ｓｃｃ
ｃ、ＳｄｄｄおよびＳｅｅｅとするとＳａａａ＜Ｓｂｂ
ｂ＜Ｓｃｃｃ＜Ｓｄｄｄ＜Ｓｅｅｅとなる。このことに
より各々のフォトダイオードＡＡＡ、ＢＢＢ、ＣＣＣ、
ＤＤＤおよびＥＥＥで吸収されるべき波長の光が、他の
フォトダイオードに吸収されることを防ぐ。

【００５４】本実施例の多波長受光素子においては絶縁
層としてＦｅドープＧａＡｓおよびＡｌＮを用いてい
る。ＧａＡｓの熱伝導率は６０Ｗ／ｍＫ、ＡｌＮの熱伝
導率は３００Ｗ／ｍＫであり、本実施例の多波長受光素
子におけるフォトダイオードの熱伝導率６０Ｗ／ｍＫと
同等かそれ以上である。そのため、フォトダイオード間
の温度差を無くすることができ、吸収ピークのフォトダ
イオード間での相対変化量を一定にすることができる。
一方、従来絶縁層として用いているＳｉＯ₂の熱伝導率
は、２Ｗ／ｍＫとフォトダイオードに比べ熱伝導率が低
く、フォトダイオード間で温度差がついてしまってお
り、吸収ピークのフォトダイオード間での相対変化量が
ばらついていた。

【００５５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の多波長受
光素子は熱伝導率の高い絶縁層を用いているために各フ
ォトダイオードの駆動が容易で、かつ、温度変化に対し
てフォトダイオード間での出力変動差が小さく、その産
業上の利用価値は大きい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の多波長受光素子の構造を示
す模式断面図である。

【図２】本発明の他の実施例の多波長受光素子の構造を
示す模式断面図である。

【図３】本発明の他の実施例の多波長受光素子の構造を
示す模式断面図である。

【図４】実施例１に示した多波長受光素子の分光感度
特性である。

【図５】実施例１に示した温度の時間変化に対する受
光ピークシフト量のばらつきである。

【図６】従来の多波長光検出素子を示す模式断面図であ
る。

【図７】従来の他の多波長光検出素子を示す模式断面図
である。

【符号の説明】

１基板２バッファ層３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ、３ｅｎ層４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ、４ｅ光吸収層５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ、５ｅｐ層６ａ、６ｂ絶縁層７ｎ型電極８ｐ型電極１０光

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ｐ層とｎ層を含むフォトダイオードを複
数もつ多波長受光素子において、第１のフォトダイオー
ドと第２のフォトダイオードは絶縁層を介して形成され
ており、絶縁層はフォトダイオードと同等かそれ以上の
熱伝導率を持ち、絶縁層の厚さはフォトダイオードの厚
さよりも小さいことを特徴とする多波長受光素子。
【請求項２】第２のフォトダイオードと第３のフォト
ダイオードはｎ層またはｐ層を共通とすることを特徴と
する請求項１に記載の多波長受光素子。
【請求項３】前記絶縁層はＡｌＧａＮである事を特徴
とする請求項１または２に記載の多波長受光素子。
【請求項４】前記フォトダイオードはＩＩＩ族窒化物
半導体（ＩｎＡｌＧａＮ）で構成されていることを特徴
とする請求項３に記載の多波長受光素子。
【請求項５】前記絶縁層は不純物としてＦｅを含むＩ
ｎＧａＡｓＰ、不純物としてＦｅを含むＩｎＧａＡｌＡ
ｓであり、前記フォトダイオードはＩｎＧａＡｓＰ、Ｉ
ｎＧａＡｌＡｓである事を特徴とする請求項１または２
に記載の多波長受光素子。
【請求項６】前記フォトダイオードの受光面積は光を
入射する側が一番広く、順に狭くなるように構成されて
おり、かつ前記フォトダイオードの禁制帯幅は光を入射
する側が一番大きく順に小さくなるように構成されてい
ることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の
多波長受光素子。
【請求項７】前記フォトダイオードから絶縁層までを
エピタキシャル成長で形成することを特徴とする請求項
１から６のいずれかに記載の多波長受光素子。