JP2001053328A - 半導体受光素子 - Google Patents
半導体受光素子Info
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- JP2001053328A JP2001053328A JP11223956A JP22395699A JP2001053328A JP 2001053328 A JP2001053328 A JP 2001053328A JP 11223956 A JP11223956 A JP 11223956A JP 22395699 A JP22395699 A JP 22395699A JP 2001053328 A JP2001053328 A JP 2001053328A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 光吸収層を薄くしながらも、高受光感度が得
られ高速動作を可能とする。 【解決手段】 光受光層１４を含む半導体多層構造とな
っており、光が層厚方向に対して斜めに入射する。光受
光層１４は、半導体層１３，１５により挟まれている。
光入射側の半導体層１５の屈折率は半導体層１３の屈折
率よりも大きく、半導体層１３の屈折率は光受光層１４
の屈折率よりも小さくなっている。このため、光は光受
光層１４を透過した後、光受光層１４と半導体層１３と
の界面にて全反射して、再び光受光層１４を透過する。
このため実効的光吸収長が増大し、光吸収層の薄層化が
実現できると共に、高受光感度が得られ高速動作が可能
となる。
られ高速動作を可能とする。 【解決手段】 光受光層１４を含む半導体多層構造とな
っており、光が層厚方向に対して斜めに入射する。光受
光層１４は、半導体層１３，１５により挟まれている。
光入射側の半導体層１５の屈折率は半導体層１３の屈折
率よりも大きく、半導体層１３の屈折率は光受光層１４
の屈折率よりも小さくなっている。このため、光は光受
光層１４を透過した後、光受光層１４と半導体層１３と
の界面にて全反射して、再び光受光層１４を透過する。
このため実効的光吸収長が増大し、光吸収層の薄層化が
実現できると共に、高受光感度が得られ高速動作が可能
となる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体受光素子に
関するものであり、薄い光吸収層でありながら高受光感
度が得られ、又、超高速動作も可能となるように工夫し
たものである。
関するものであり、薄い光吸収層でありながら高受光感
度が得られ、又、超高速動作も可能となるように工夫し
たものである。
【０００２】
【従来の技術】従来の光受光層を含む半導体多層構造よ
りなる受光部分と、前記光受光層を入射光が層厚方向に
対し斜めに通過するようにした半導体受光素子を代表す
る屈折型半導体受光素子は、図２に示すような構造をし
ている。即ち、図２において、２１は光入射面、２２は
p-InP 層、２３はInGaAs光受光層、２４はn-InP 層、２
５はn-InP 基板、２６はp 電極、２７はn 電極である。
りなる受光部分と、前記光受光層を入射光が層厚方向に
対し斜めに通過するようにした半導体受光素子を代表す
る屈折型半導体受光素子は、図２に示すような構造をし
ている。即ち、図２において、２１は光入射面、２２は
p-InP 層、２３はInGaAs光受光層、２４はn-InP 層、２
５はn-InP 基板、２６はp 電極、２７はn 電極である。
【０００３】一般に、上層の電極２６は、p 型の場合の
AuZnNiやn 型の場合のAuGeNi等の金属を熱処理を施すこ
とにより半導体層と合金化を図り、オーミック電極とし
ている。合金化のため、電極２６と半導体間には微小な
凹凸が発生しており、屈折してきた光がここに到達して
も、乱反射されたり、又、電極金属自身による光吸収も
あって、電極部分での光の反射率は小さい。
AuZnNiやn 型の場合のAuGeNi等の金属を熱処理を施すこ
とにより半導体層と合金化を図り、オーミック電極とし
ている。合金化のため、電極２６と半導体間には微小な
凹凸が発生しており、屈折してきた光がここに到達して
も、乱反射されたり、又、電極金属自身による光吸収も
あって、電極部分での光の反射率は小さい。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】従って、屈折型半導体
受光素子の特徴である屈折光が層厚方向に対し斜めに通
過することによる実効吸収長の増大によって受光層厚の
低減が図れるものの、十分大きな受光感度を得るために
は、受光層２３への屈折光の１回の通過で、光が十分吸
収されるようにする必要がある。従って、受光層厚の薄
層化には、このことによる制限があった。又、このた
め、受光層２３を走行するキャリアの走行時間が半導体
受光素子の応答速度の制限要因となって超高速でありか
つ高受光感度の素子を製作することができないという問
題点があった。
受光素子の特徴である屈折光が層厚方向に対し斜めに通
過することによる実効吸収長の増大によって受光層厚の
低減が図れるものの、十分大きな受光感度を得るために
は、受光層２３への屈折光の１回の通過で、光が十分吸
収されるようにする必要がある。従って、受光層厚の薄
層化には、このことによる制限があった。又、このた
め、受光層２３を走行するキャリアの走行時間が半導体
受光素子の応答速度の制限要因となって超高速でありか
つ高受光感度の素子を製作することができないという問
題点があった。
【０００５】本発明の目的は、光受光層を含む半導体多
層構造よりなる受光部分と、前記光受光層を入射光が層
厚方向に対し斜めに通過するようにした半導体受光素子
において、薄い光吸収層でありながら高受光感度が得ら
れ、又、超高速動作も可能となる半導体受光素子を提供
することにある。
層構造よりなる受光部分と、前記光受光層を入射光が層
厚方向に対し斜めに通過するようにした半導体受光素子
において、薄い光吸収層でありながら高受光感度が得ら
れ、又、超高速動作も可能となる半導体受光素子を提供
することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決する本発
明の構成は、光吸収層が前記光吸収層より小さな屈折率
を有する第一の半導体層を含む上部半導体層と前記第一
の半導体層より屈折率が大きい第二の半導体層を含む下
部半導体層で挟まれた積層構造を有し、前記下部半導体
層側から入射した入射光が、前記光吸収層を層厚方向に
対し斜めに通過し、前記第一の半導体層の前記光吸収層
側の界面で全反射し、前記光吸収層を再度斜めに通過す
ることを特徴とする。
明の構成は、光吸収層が前記光吸収層より小さな屈折率
を有する第一の半導体層を含む上部半導体層と前記第一
の半導体層より屈折率が大きい第二の半導体層を含む下
部半導体層で挟まれた積層構造を有し、前記下部半導体
層側から入射した入射光が、前記光吸収層を層厚方向に
対し斜めに通過し、前記第一の半導体層の前記光吸収層
側の界面で全反射し、前記光吸収層を再度斜めに通過す
ることを特徴とする。
【０００７】また本発明の構成は、下部半導体層の少な
くとも一部の側壁は、光吸収層の面となす角が鋭角な傾
斜側壁であり、入射光が傾斜側壁で屈折して光吸収層に
入射することを特徴とする。
くとも一部の側壁は、光吸収層の面となす角が鋭角な傾
斜側壁であり、入射光が傾斜側壁で屈折して光吸収層に
入射することを特徴とする。
【０００８】また本発明の構成は、光受光層を含む半導
体多層構造よりなる受光部分と、前記光受光層を入射光
が層厚方向に対し斜めに通過するようにした半導体受光
素子において、光受光層に対し光入射側の半導体層の屈
折率が、光受光層に対し光入射側と反対側の半導体層の
屈折率より大きい半導体層で構成されており、光受光層
に対し光入射側と反対側の半導体層が光受光層より屈折
率の小さな半導体層よりなり、その部分で光が全反射す
るように構成されていることを特徴とする。
体多層構造よりなる受光部分と、前記光受光層を入射光
が層厚方向に対し斜めに通過するようにした半導体受光
素子において、光受光層に対し光入射側の半導体層の屈
折率が、光受光層に対し光入射側と反対側の半導体層の
屈折率より大きい半導体層で構成されており、光受光層
に対し光入射側と反対側の半導体層が光受光層より屈折
率の小さな半導体層よりなり、その部分で光が全反射す
るように構成されていることを特徴とする。
【０００９】このため、光受光層に対し光入射側と反対
側の半導体層で光が完全に全反射されることにより光が
再度光受光層を通過することになり、光吸収効率が増大
する。従来技術では、光受光層の上層における屈折した
入射光の主たる到達領域が合金化した電極で構成されて
おり、この領域での反射が小さいが、本発明では、光受
光層に対し光入射側の半導体層の屈折率が、光受光層に
対し光入射側と反対側の半導体層の屈折率より大きい半
導体層で構成されており、光受光層に接する光受光層に
対し光入射側と反対側の半導体層が、この部分で光が全
反射するような光受光層より屈折率の小さな半導体層で
構成されていることにより、上層の電極部分まで光が行
くことがなく、光受光層の上側界面において光が全反射
する点が異なる。
側の半導体層で光が完全に全反射されることにより光が
再度光受光層を通過することになり、光吸収効率が増大
する。従来技術では、光受光層の上層における屈折した
入射光の主たる到達領域が合金化した電極で構成されて
おり、この領域での反射が小さいが、本発明では、光受
光層に対し光入射側の半導体層の屈折率が、光受光層に
対し光入射側と反対側の半導体層の屈折率より大きい半
導体層で構成されており、光受光層に接する光受光層に
対し光入射側と反対側の半導体層が、この部分で光が全
反射するような光受光層より屈折率の小さな半導体層で
構成されていることにより、上層の電極部分まで光が行
くことがなく、光受光層の上側界面において光が全反射
する点が異なる。
【００１０】また本発明の構成は、光受光層を含む半導
体多層構造よりなる受光部分と端面に表面側から離れる
に従い内側に傾斜した光入射端面を設けることにより、
該光入射端面で入射光を屈折させて、前記光受光層を入
射光が層厚方向に対し斜めに通過するようにした屈折型
半導体受光素子において、光受光層に対し光入射側の半
導体層の屈折率が、光受光層に対し光入射側と反対側の
半導体層の屈折率より大きい半導体層で構成されてお
り、光受光層に対し光入射側と反対側の半導体層が光受
光層より屈折率の小さな半導体層よりなり、その部分で
光が全反射するように構成されていることを特徴とす
る。
体多層構造よりなる受光部分と端面に表面側から離れる
に従い内側に傾斜した光入射端面を設けることにより、
該光入射端面で入射光を屈折させて、前記光受光層を入
射光が層厚方向に対し斜めに通過するようにした屈折型
半導体受光素子において、光受光層に対し光入射側の半
導体層の屈折率が、光受光層に対し光入射側と反対側の
半導体層の屈折率より大きい半導体層で構成されてお
り、光受光層に対し光入射側と反対側の半導体層が光受
光層より屈折率の小さな半導体層よりなり、その部分で
光が全反射するように構成されていることを特徴とす
る。
【００１１】このため、光受光層に対し光入射側と反対
側の半導体層で光が完全に全反射されることにより光が
再度光受光層を通過することになり、光吸収効率が増大
する。従来技術では、光受光層の上層における屈折した
入射光の主たる到達領域が合金化した電極で構成されて
おり、この領域での反射が小さいが、本発明では、光受
光層に対し光入射側の半導体層の屈折率が、光受光層に
対し光入射側と反対側の半導体層の屈折率より大きい半
導体層で構成されており、光受光層に接する光受光層に
対し光入射側と反対側の半導体層が、この部分で光が全
反射するような光受光層より屈折率の小さな半導体層で
構成されていることにより、上層の電極部分まで光が行
くことがなく、光受光層の上側界面において光が全反射
する点が異なる。
側の半導体層で光が完全に全反射されることにより光が
再度光受光層を通過することになり、光吸収効率が増大
する。従来技術では、光受光層の上層における屈折した
入射光の主たる到達領域が合金化した電極で構成されて
おり、この領域での反射が小さいが、本発明では、光受
光層に対し光入射側の半導体層の屈折率が、光受光層に
対し光入射側と反対側の半導体層の屈折率より大きい半
導体層で構成されており、光受光層に接する光受光層に
対し光入射側と反対側の半導体層が、この部分で光が全
反射するような光受光層より屈折率の小さな半導体層で
構成されていることにより、上層の電極部分まで光が行
くことがなく、光受光層の上側界面において光が全反射
する点が異なる。
【００１２】また本発明の構成は、光受光層に対し光入
射側の半導体層が、光受光層に対し光入射側と反対側の
半導体層の屈折率より大きい屈折率を有するInGaAsP 半
導体層で構成されていることを特徴とする。
射側の半導体層が、光受光層に対し光入射側と反対側の
半導体層の屈折率より大きい屈折率を有するInGaAsP 半
導体層で構成されていることを特徴とする。
【００１３】このため、光受光層に対し光入射側と反対
側の半導体層で光が完全に全反射されることにより光が
再度光受光層を通過することになり、光吸収効率が増大
する。従来技術では、光受光層の上層における屈折した
入射光の主たる到達領域が合金化した電極で構成されて
おり、この領域での反射が小さいが、本発明では、光受
光層に接する光受光層に対し光入射側と反対側の半導体
層が、この部分で光が全反射するような光受光層より屈
折率の小さな半導体層で構成されており、上層の電極部
分まで光が行くことがなく、光受光層の上側界面におい
て光が全反射する点が異なる。
側の半導体層で光が完全に全反射されることにより光が
再度光受光層を通過することになり、光吸収効率が増大
する。従来技術では、光受光層の上層における屈折した
入射光の主たる到達領域が合金化した電極で構成されて
おり、この領域での反射が小さいが、本発明では、光受
光層に接する光受光層に対し光入射側と反対側の半導体
層が、この部分で光が全反射するような光受光層より屈
折率の小さな半導体層で構成されており、上層の電極部
分まで光が行くことがなく、光受光層の上側界面におい
て光が全反射する点が異なる。
【００１４】また本発明の構成は、光受光層に対し光入
射側の半導体層が、光受光層に対し光入射側と反対側の
半導体層の屈折率より大きい屈折率を有するGaAs半導体
層で構成されていることを特徴とする。
射側の半導体層が、光受光層に対し光入射側と反対側の
半導体層の屈折率より大きい屈折率を有するGaAs半導体
層で構成されていることを特徴とする。
【００１５】このため、光受光層に対し光入射側と反対
側の半導体層で光が完全に全反射されることにより光が
再度光受光層を通過することになり、光吸収効率が増大
する。従来技術では、光受光層の上層における屈折した
入射光の主たる到達領域が合金化した電極で構成されて
おり、この領域での反射が小さいが、本発明では、光受
光層に接する光受光層に対し光入射側と反対側の半導体
層が、この部分で光が全反射するような光受光層より屈
折率の小さな半導体層で構成されており、上層の電極部
分まで光が行くことがなく、光受光層の上側界面におい
て光が全反射する点が異なる。
側の半導体層で光が完全に全反射されることにより光が
再度光受光層を通過することになり、光吸収効率が増大
する。従来技術では、光受光層の上層における屈折した
入射光の主たる到達領域が合金化した電極で構成されて
おり、この領域での反射が小さいが、本発明では、光受
光層に接する光受光層に対し光入射側と反対側の半導体
層が、この部分で光が全反射するような光受光層より屈
折率の小さな半導体層で構成されており、上層の電極部
分まで光が行くことがなく、光受光層の上側界面におい
て光が全反射する点が異なる。
【００１６】〔作用〕このように、本素子は、光受光層
に対し光入射側と反対側の半導体層が、その部分で光が
全反射するような光受光層より屈折率の小さな半導体層
により構成されている。このため、受光層を光が２回通
過することになり実効的光吸収長が２倍に増大する。こ
のため、高い受光感度を得るための光吸収層厚の大幅な
薄層化が可能となる。光吸収層厚の大幅な薄層化によ
り、高受光感度を維持しながら、素子の超高速動作が可
能となる。
に対し光入射側と反対側の半導体層が、その部分で光が
全反射するような光受光層より屈折率の小さな半導体層
により構成されている。このため、受光層を光が２回通
過することになり実効的光吸収長が２倍に増大する。こ
のため、高い受光感度を得るための光吸収層厚の大幅な
薄層化が可能となる。光吸収層厚の大幅な薄層化によ
り、高受光感度を維持しながら、素子の超高速動作が可
能となる。
【００１７】
【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を図面
に基づき詳細に説明する。
に基づき詳細に説明する。
【００１８】〔実施例１〕図１は本発明の第１の実施例
を説明する断面斜視図である。１２は0.２μｍ厚p + -I
nGaAsP（1.２μｍ組成）層、１３は1.５μｍ厚p-InP
層、１４は0.４μｍ厚InGaAs光受光層、１５は１μｍ厚
n-InGaAsP （1.４μｍ組成）層、１６はInGaAsP （1.４
μｍ組成）層、１７はp 電極、１８はn 電極である。な
お、引出し電極とパッド電極は、説明図が煩雑になり、
説明の妨げになるため、この図では省略している。
を説明する断面斜視図である。１２は0.２μｍ厚p + -I
nGaAsP（1.２μｍ組成）層、１３は1.５μｍ厚p-InP
層、１４は0.４μｍ厚InGaAs光受光層、１５は１μｍ厚
n-InGaAsP （1.４μｍ組成）層、１６はInGaAsP （1.４
μｍ組成）層、１７はp 電極、１８はn 電極である。な
お、引出し電極とパッド電極は、説明図が煩雑になり、
説明の妨げになるため、この図では省略している。
【００１９】素子の受光層面積は３０μｍ×５０μｍで
ある。波長1.５５μｍ光は、光受光層１４に対し、７０
°の入射角で入射するようにしている。なお、１５、１
４、１３層がそれぞれ、請求項中の、光受光層に対し光
入射側の主たる半導体層、光受光層、光受光層に対し光
入射側と反対側の主たる半導体層に対応する。この例の
他に、光受光層１４の片側もしくは両側の界面に薄い半
導体層が入っていてもよい。
ある。波長1.５５μｍ光は、光受光層１４に対し、７０
°の入射角で入射するようにしている。なお、１５、１
４、１３層がそれぞれ、請求項中の、光受光層に対し光
入射側の主たる半導体層、光受光層、光受光層に対し光
入射側と反対側の主たる半導体層に対応する。この例の
他に、光受光層１４の片側もしくは両側の界面に薄い半
導体層が入っていてもよい。
【００２０】ここで、１５、１４、１３層のそれぞれの
屈折率3.４３９、3.５９、3.１７を考慮すると、この
時、InGaAs光受光層１４を光は通過角φ＝２5.８°で通
過する。光は光受光層１４に対し光入射側と反対側の半
導体層がInGaAs光受光層１４より屈折率の小さなInP 半
導体層１３により構成されているため、全反射の条件
（φ＜ cos-1（n2／n1）；ただし、n1は光受光層１４の
屈折率、n2は光入射側と反対側の半導体層１３の屈折
率）を満足し、光はこの部分で全反射するようになる。
屈折率3.４３９、3.５９、3.１７を考慮すると、この
時、InGaAs光受光層１４を光は通過角φ＝２5.８°で通
過する。光は光受光層１４に対し光入射側と反対側の半
導体層がInGaAs光受光層１４より屈折率の小さなInP 半
導体層１３により構成されているため、全反射の条件
（φ＜ cos-1（n2／n1）；ただし、n1は光受光層１４の
屈折率、n2は光入射側と反対側の半導体層１３の屈折
率）を満足し、光はこの部分で全反射するようになる。
【００２１】これにより、１００％の反射光が再度吸収
層１４を通過し、吸収されることにより、印加逆バイア
ス1.０Ｖで受光感度0.８Ａ／Ｗ以上の大きな値が得られ
た。また、光の反射が上記界面で起こるため、上層の電
極１７の状態などに反射率や光の位相が左右されないの
で、高効率化や偏波制御等を設計性よく行うことが可能
となる。ちなみに、上記界面で全反射しない従来構成
で、p 電極が上面のほぼ全面に存在し、ここでの光反射
効果のみを利用する場合では、0.６Ａ／Ｗ程度しか得ら
れなかった。
層１４を通過し、吸収されることにより、印加逆バイア
ス1.０Ｖで受光感度0.８Ａ／Ｗ以上の大きな値が得られ
た。また、光の反射が上記界面で起こるため、上層の電
極１７の状態などに反射率や光の位相が左右されないの
で、高効率化や偏波制御等を設計性よく行うことが可能
となる。ちなみに、上記界面で全反射しない従来構成
で、p 電極が上面のほぼ全面に存在し、ここでの光反射
効果のみを利用する場合では、0.６Ａ／Ｗ程度しか得ら
れなかった。
【００２２】この実施例では、光受光層１４に対し光入
射側と反対側の半導体層がInGaAs光受光層１４より屈折
率の小さなInP 半導体層１３を用いているが、光受光層
１４の屈折率より適当に小さく、全反射の条件を満足で
きるものであれば、InGaAsPやInGaAlAs等、なんでも良
い。また、この実施例は、波長1.５５μｍの入射光に対
して述べているが、全反射の条件を満足できれば色々な
波長の光に対しても同様の効果が得られる。
射側と反対側の半導体層がInGaAs光受光層１４より屈折
率の小さなInP 半導体層１３を用いているが、光受光層
１４の屈折率より適当に小さく、全反射の条件を満足で
きるものであれば、InGaAsPやInGaAlAs等、なんでも良
い。また、この実施例は、波長1.５５μｍの入射光に対
して述べているが、全反射の条件を満足できれば色々な
波長の光に対しても同様の効果が得られる。
【００２３】この実施例では、表面側のp-InP 層１３は
結晶成長によって形成しているが、結晶成長ではアンド
ープInP 層とし、表面側の主たる部分の半導体の導電形
を、Ｚｎの拡散や、イオン注入法とその後のアニールに
よって決定してもよい。
結晶成長によって形成しているが、結晶成長ではアンド
ープInP 層とし、表面側の主たる部分の半導体の導電形
を、Ｚｎの拡散や、イオン注入法とその後のアニールに
よって決定してもよい。
【００２４】また、半導体受光素子部分は、第１導電形
を有する半導体層上にあって、真性又は第一の導電型の
半導体層、超格子半導体層または多重量子井戸半導体層
より成る光受光層とショットキー電極との間に、前記光
受光層と前記ショットキー電極との間のショットキー障
壁よりも高いショットキー障壁を前記ショットキー電極
に対して有するショットキーバリアハイトの高い半導体
層を介在した多層構造を基板上に構成してなる半導体受
光素子や、前記ショットキーバリアハイトの高い半導体
層は、In1-x-y Gax Aly As（０≦ｘ≦１，０≦ｙ≦１）
又は、In1-x-yGax Aly As（０≦ｘ≦１，０≦ｙ≦１）
とその上の薄いIn1-u Gau As1-v Ｐv （０≦ｕ≦１，０
≦ｖ≦１）よりなることを特徴とする半導体受光素子で
構成してもよい。
を有する半導体層上にあって、真性又は第一の導電型の
半導体層、超格子半導体層または多重量子井戸半導体層
より成る光受光層とショットキー電極との間に、前記光
受光層と前記ショットキー電極との間のショットキー障
壁よりも高いショットキー障壁を前記ショットキー電極
に対して有するショットキーバリアハイトの高い半導体
層を介在した多層構造を基板上に構成してなる半導体受
光素子や、前記ショットキーバリアハイトの高い半導体
層は、In1-x-y Gax Aly As（０≦ｘ≦１，０≦ｙ≦１）
又は、In1-x-yGax Aly As（０≦ｘ≦１，０≦ｙ≦１）
とその上の薄いIn1-u Gau As1-v Ｐv （０≦ｕ≦１，０
≦ｖ≦１）よりなることを特徴とする半導体受光素子で
構成してもよい。
【００２５】また、この実施例は、下側にn-InGaAsP 層
１５を用い、上側をp-InP 層１３としているが、上記の
p とn を逆にして同様に製作可能であり、また、n-InP
やp-InP 基板を用いても同様に製作可能である。
１５を用い、上側をp-InP 層１３としているが、上記の
p とn を逆にして同様に製作可能であり、また、n-InP
やp-InP 基板を用いても同様に製作可能である。
【００２６】また、ここでは、受光層１４として均一組
成のバルクを用いているが、アバランシェフォトダイオ
ードに用いられる Separate-absorption-graded-multip
lication（SAGM）構造や Separate absorption and mul
tiplication superlattice（SAM-SL）構造や他の超格子
構造の半導体層等を用いてもよいことは言うまでもな
い。また、InGaAsP ／InP 系以外のInGaAlAs／InGaAsP
やAlGaAs／GaAs系などの他の材料系や歪を内在するよう
な材料系でもよいことは言うまでもない。
成のバルクを用いているが、アバランシェフォトダイオ
ードに用いられる Separate-absorption-graded-multip
lication（SAGM）構造や Separate absorption and mul
tiplication superlattice（SAM-SL）構造や他の超格子
構造の半導体層等を用いてもよいことは言うまでもな
い。また、InGaAsP ／InP 系以外のInGaAlAs／InGaAsP
やAlGaAs／GaAs系などの他の材料系や歪を内在するよう
な材料系でもよいことは言うまでもない。
【００２７】〔実施例２〕図３は本発明の第２の実施例
を説明する断面斜視図である。３１は光入射面、３２は
0.２μｍ厚p + -InGaAsP（1.２μｍ組成）層、３３は1.
５μｍ厚p-InP 層、３４は0.４μｍ厚InGaAs光受光層、
３５は１μｍ厚n-InGaAsP （1.４５μｍ組成）層、３６
はInGaAsP （1.４５μｍ組成）層、３７は半絶縁性InP
基板、３８はp 電極、３９はn 電極である。なお、引出
し電極とパッド電極は、説明図が煩雑になり、説明の妨
げになるため、この図では省略している。
を説明する断面斜視図である。３１は光入射面、３２は
0.２μｍ厚p + -InGaAsP（1.２μｍ組成）層、３３は1.
５μｍ厚p-InP 層、３４は0.４μｍ厚InGaAs光受光層、
３５は１μｍ厚n-InGaAsP （1.４５μｍ組成）層、３６
はInGaAsP （1.４５μｍ組成）層、３７は半絶縁性InP
基板、３８はp 電極、３９はn 電極である。なお、引出
し電極とパッド電極は、説明図が煩雑になり、説明の妨
げになるため、この図では省略している。
【００２８】素子の受光層面積は３０μｍ×５０μｍで
ある。光入射面３１は、表面に対し６０度の逆メサ形状
で形成した。逆メサ部の形成は各種のウェットエッチン
グ液やドライエッチング法を用いて形成してもよいし、
結晶面を利用したり、エッチングマスクの密着性を利用
し角度を制御して形成してもよい。入射面３１には無反
射膜を形成している。なお、３５、３４、３３層がそれ
ぞれ、請求項中の、光受光層に対し光入射側の主たる半
導体層、光受光層、光受光層に対し光入射側と反対側の
主たる半導体層に対応する。この例の他に、光受光層の
片側もしくは両側の界面に薄い半導体層が入っていても
よい。
ある。光入射面３１は、表面に対し６０度の逆メサ形状
で形成した。逆メサ部の形成は各種のウェットエッチン
グ液やドライエッチング法を用いて形成してもよいし、
結晶面を利用したり、エッチングマスクの密着性を利用
し角度を制御して形成してもよい。入射面３１には無反
射膜を形成している。なお、３５、３４、３３層がそれ
ぞれ、請求項中の、光受光層に対し光入射側の主たる半
導体層、光受光層、光受光層に対し光入射側と反対側の
主たる半導体層に対応する。この例の他に、光受光層の
片側もしくは両側の界面に薄い半導体層が入っていても
よい。
【００２９】ここで、３５、３４、３３層のそれぞれの
屈折率3.４６４、3.５９、3.１７を考慮すると、波長1.
５５μｍ光は、光受光層３４に対し、６8.３°の入射角
で入射するようになる。この時、InGaAs光受光層３４を
光は通過角φ＝２6.３°で通過する。光は光受光層３４
に対し光入射側と反対側の半導体層がInGaAs光受光層３
４より屈折率の小さなInP 半導体層３３により構成され
ているため、全反射の条件（φ＜ cos-1（n2／n1）；た
だし、n1は光受光層３４の屈折率、n2は光入射側と反対
側の半導体層３３の屈折率）を満足し、光はこの部分で
全反射するようになる。
屈折率3.４６４、3.５９、3.１７を考慮すると、波長1.
５５μｍ光は、光受光層３４に対し、６8.３°の入射角
で入射するようになる。この時、InGaAs光受光層３４を
光は通過角φ＝２6.３°で通過する。光は光受光層３４
に対し光入射側と反対側の半導体層がInGaAs光受光層３
４より屈折率の小さなInP 半導体層３３により構成され
ているため、全反射の条件（φ＜ cos-1（n2／n1）；た
だし、n1は光受光層３４の屈折率、n2は光入射側と反対
側の半導体層３３の屈折率）を満足し、光はこの部分で
全反射するようになる。
【００３０】シングルモードファイバにより光を導入
し、全反射により、１００％の反射光が再度吸収層３４
を通過し、吸収されることにより、印加逆バイアス1.０
Ｖで受光感度0.８Ａ／Ｗ以上の大きな値が得られた。ま
た、光の反射が上記界面で起こるため、上層の電極３８
の状態などに反射率や光の位相が左右されないので、高
効率化や偏波制御等を設計性よく行うことが可能とな
る。ちなみに、上記界面で全反射しない従来構成で、p
電極が上面のほぼ全面に存在し、ここでの光反射効果の
みを利用する場合では、0.６Ａ／Ｗ程度しか得られなか
った。また、シングルモードファイバの代わりに、先球
ファイバを用い、素子の微小化（受光面積を７μｍ×２
０μｍ）を図ったもので、受光感度を高く保ちながら、
３dB帯域５０ＧＨz の超高速動作が可能であった。
し、全反射により、１００％の反射光が再度吸収層３４
を通過し、吸収されることにより、印加逆バイアス1.０
Ｖで受光感度0.８Ａ／Ｗ以上の大きな値が得られた。ま
た、光の反射が上記界面で起こるため、上層の電極３８
の状態などに反射率や光の位相が左右されないので、高
効率化や偏波制御等を設計性よく行うことが可能とな
る。ちなみに、上記界面で全反射しない従来構成で、p
電極が上面のほぼ全面に存在し、ここでの光反射効果の
みを利用する場合では、0.６Ａ／Ｗ程度しか得られなか
った。また、シングルモードファイバの代わりに、先球
ファイバを用い、素子の微小化（受光面積を７μｍ×２
０μｍ）を図ったもので、受光感度を高く保ちながら、
３dB帯域５０ＧＨz の超高速動作が可能であった。
【００３１】この実施例では、光受光層３４に対し光入
射側と反対側の半導体層がInGaAs光受光層３４より屈折
率の小さなInP 半導体層３３を用いているが、光受光層
３４の屈折率より適当に小さく、全反射の条件を満足で
きるものであれば、InGaAsPやInGaAlAs等、なんでも良
い。また、この実施例は、波長1.５５μｍの入射光に対
して述べているが、全反射の条件を満足できれば色々な
波長の光に対しても同様の効果が得られる。
射側と反対側の半導体層がInGaAs光受光層３４より屈折
率の小さなInP 半導体層３３を用いているが、光受光層
３４の屈折率より適当に小さく、全反射の条件を満足で
きるものであれば、InGaAsPやInGaAlAs等、なんでも良
い。また、この実施例は、波長1.５５μｍの入射光に対
して述べているが、全反射の条件を満足できれば色々な
波長の光に対しても同様の効果が得られる。
【００３２】この実施例では、表面側のp-InP 層３３は
結晶成長によって形成しているが、結晶成長ではアンド
ープInP 層とし、表面側の主たる部分の半導体の導電形
を、Ｚn の拡散や、イオン注入法とその後のアニールに
よって決定してもよい。
結晶成長によって形成しているが、結晶成長ではアンド
ープInP 層とし、表面側の主たる部分の半導体の導電形
を、Ｚn の拡散や、イオン注入法とその後のアニールに
よって決定してもよい。
【００３３】また、半導体受光素子部分は、第１導電形
を有する半導体層上にあって、真性又は第一の導電型の
半導体層、超格子半導体層または多重量子井戸半導体層
より成る光受光層とショットキー電極との間に、前記光
受光層と前記ショットキー電極との間のショットキー障
壁よりも高いショットキー障壁を前記ショットキー電極
に対して有するショットキーバリアハイトの高い半導体
層を介在した多層構造を基板上に構成してなる半導体受
光素子や、前記ショットキーバリアハイトの高い半導体
層は、In1-x-y Gax Aly As（０≦ｘ≦１，０≦ｙ≦１）
又は、In1-x-yGax Aly As（０≦ｘ≦１，０≦ｙ≦１）
とその上の薄いIn1-u Gau As1-v Ｐv （０≦ｕ≦１，０
≦ｖ≦１）よりなることを特徴とする半導体受光素子で
構成してもよい。
を有する半導体層上にあって、真性又は第一の導電型の
半導体層、超格子半導体層または多重量子井戸半導体層
より成る光受光層とショットキー電極との間に、前記光
受光層と前記ショットキー電極との間のショットキー障
壁よりも高いショットキー障壁を前記ショットキー電極
に対して有するショットキーバリアハイトの高い半導体
層を介在した多層構造を基板上に構成してなる半導体受
光素子や、前記ショットキーバリアハイトの高い半導体
層は、In1-x-y Gax Aly As（０≦ｘ≦１，０≦ｙ≦１）
又は、In1-x-yGax Aly As（０≦ｘ≦１，０≦ｙ≦１）
とその上の薄いIn1-u Gau As1-v Ｐv （０≦ｕ≦１，０
≦ｖ≦１）よりなることを特徴とする半導体受光素子で
構成してもよい。
【００３４】また、この実施例は、基板として半絶縁性
InP ３７を用い、基板側にn-InGaAsP 層３５を用いた例
であるが、p-InGaAs層を用いても上記のp とn を逆にし
て同様に製作可能であり、また、n-InP やp-InP 基板を
用いても同様に製作可能である。
InP ３７を用い、基板側にn-InGaAsP 層３５を用いた例
であるが、p-InGaAs層を用いても上記のp とn を逆にし
て同様に製作可能であり、また、n-InP やp-InP 基板を
用いても同様に製作可能である。
【００３５】また、ここでは、受光層３４として均一組
成のバルクを用いているが、アバランシェフォトダイオ
ードに用いられる Separate-absorption-graded-multip
lication（SAGM）構造や Separate absorption and mul
tiplication superlattice（SAM-SL）構造や他の超格子
構造の半導体層等を用いてもよいことは言うまでもな
い。また、InGaAsP ／InP 系以外のInGaAlAs／InGaAsP
やAlGaAs／GaAs系などの他の材料系や歪を内在するよう
な材料系でもよいことは言うまでもない。
成のバルクを用いているが、アバランシェフォトダイオ
ードに用いられる Separate-absorption-graded-multip
lication（SAGM）構造や Separate absorption and mul
tiplication superlattice（SAM-SL）構造や他の超格子
構造の半導体層等を用いてもよいことは言うまでもな
い。また、InGaAsP ／InP 系以外のInGaAlAs／InGaAsP
やAlGaAs／GaAs系などの他の材料系や歪を内在するよう
な材料系でもよいことは言うまでもない。
【００３６】〔実施例３〕図４は本発明の第３の実施例
を説明する断面斜視図である。４２は0.２μｍ厚p + -I
nGaAsP（1.２μｍ組成）層、４３は1.５μｍ厚p-InP
層、４４は0.４μｍ厚InGaAs光受光層、４５は１μｍ厚
n-InGaAsP （1.４μｍ組成）層、４６は半絶縁性GaAs基
板、４７はp 電極、４８はn 電極である。なお、引出し
電極とパッド電極は、説明図が煩雑になり、説明の妨げ
になるため、この図では省略している。
を説明する断面斜視図である。４２は0.２μｍ厚p + -I
nGaAsP（1.２μｍ組成）層、４３は1.５μｍ厚p-InP
層、４４は0.４μｍ厚InGaAs光受光層、４５は１μｍ厚
n-InGaAsP （1.４μｍ組成）層、４６は半絶縁性GaAs基
板、４７はp 電極、４８はn 電極である。なお、引出し
電極とパッド電極は、説明図が煩雑になり、説明の妨げ
になるため、この図では省略している。
【００３７】素子の受光層面積は３０μｍ×５０μｍで
ある。波長1.５５μｍ光は、光受光層４４に対し、７５
°の入射角で入射するようにしている。なお、４６、４
４、４３層がそれぞれ、請求項中の、光受光層に対し光
入射側の主たる半導体層、光受光層、光受光層に対し光
入射側と反対側の主たる半導体層に対応する。この例で
は、光受光層４４の片側の界面に半導体層４５が入って
いるが、両側や、反対側に入っていてもよい。
ある。波長1.５５μｍ光は、光受光層４４に対し、７５
°の入射角で入射するようにしている。なお、４６、４
４、４３層がそれぞれ、請求項中の、光受光層に対し光
入射側の主たる半導体層、光受光層、光受光層に対し光
入射側と反対側の主たる半導体層に対応する。この例で
は、光受光層４４の片側の界面に半導体層４５が入って
いるが、両側や、反対側に入っていてもよい。
【００３８】ここで、４６、４５、４４、４３層のそれ
ぞれの屈折率3.３８、3.４３９、3.５９、3.１７を考慮
すると、この時、InGaAs光受光層４４を光は通過角φ＝
２4.５７°で通過する。光は光受光層４４に対し光入射
側と反対側の半導体層がInGaAs光受光層４４より屈折率
の小さなInP 半導体層４３により構成されているため、
全反射の条件（φ＜ cos-1（n2／n1）；ただし、n1は光
受光層４４の屈折率、n2は光入射側と反対側の半導体層
４３の屈折率）を満足し、光はこの部分で全反射するよ
うになる。
ぞれの屈折率3.３８、3.４３９、3.５９、3.１７を考慮
すると、この時、InGaAs光受光層４４を光は通過角φ＝
２4.５７°で通過する。光は光受光層４４に対し光入射
側と反対側の半導体層がInGaAs光受光層４４より屈折率
の小さなInP 半導体層４３により構成されているため、
全反射の条件（φ＜ cos-1（n2／n1）；ただし、n1は光
受光層４４の屈折率、n2は光入射側と反対側の半導体層
４３の屈折率）を満足し、光はこの部分で全反射するよ
うになる。
【００３９】シングルモードファイバにより光を導入
し、全反射により、１００％の反射光が再度吸収層４４
を通過し、吸収されることにより、印加逆バイアス1.０
Ｖで受光感度0.８Ａ／Ｗ以上の大きな値が得られた。ま
た、光の反射が上記界面で起こるため、上層の電極４７
の状態などに反射率や光の位相が左右されないので、高
効率化や偏波制御等を設計性よく行うことが可能とな
る。ちなみに、上記界面で全反射しない従来構成で、p
電極が上面のほぼ全面に存在し、ここでの光反射効果の
みを利用する場合では、0.６Ａ／Ｗ程度しか得られなか
った。また、シングルモードファイバの代わりに、先球
ファイバを用い、素子の微小化（受光面積を７μｍ×２
０μｍ）を図ったもので、受光感度を高く保ちながら、
３dB帯域５０ＧＨz の超高速動作が可能であった。
し、全反射により、１００％の反射光が再度吸収層４４
を通過し、吸収されることにより、印加逆バイアス1.０
Ｖで受光感度0.８Ａ／Ｗ以上の大きな値が得られた。ま
た、光の反射が上記界面で起こるため、上層の電極４７
の状態などに反射率や光の位相が左右されないので、高
効率化や偏波制御等を設計性よく行うことが可能とな
る。ちなみに、上記界面で全反射しない従来構成で、p
電極が上面のほぼ全面に存在し、ここでの光反射効果の
みを利用する場合では、0.６Ａ／Ｗ程度しか得られなか
った。また、シングルモードファイバの代わりに、先球
ファイバを用い、素子の微小化（受光面積を７μｍ×２
０μｍ）を図ったもので、受光感度を高く保ちながら、
３dB帯域５０ＧＨz の超高速動作が可能であった。
【００４０】この実施例では、光受光層４４に対し光入
射側と反対側の半導体層がInGaAs光受光層４４より屈折
率の小さなInP 半導体層４３を用いているが、光受光層
４４の屈折率より適当に小さく、全反射の条件を満足で
きるものであれば、InGaAsPやInGaAlAs等、なんでも良
い。また、この実施例は、波長1.５５μｍの入射光に対
して述べているが、全反射の条件を満足できれば色々な
波長の光に対しても同様の効果が得られる。
射側と反対側の半導体層がInGaAs光受光層４４より屈折
率の小さなInP 半導体層４３を用いているが、光受光層
４４の屈折率より適当に小さく、全反射の条件を満足で
きるものであれば、InGaAsPやInGaAlAs等、なんでも良
い。また、この実施例は、波長1.５５μｍの入射光に対
して述べているが、全反射の条件を満足できれば色々な
波長の光に対しても同様の効果が得られる。
【００４１】この実施例では、表面側のp-InP 層４３は
結晶成長によって形成しているが、結晶成長ではアンド
ープInP 層とし、表面側の主たる部分の半導体の導電形
を、Ｚn の拡散や、イオン注入法とその後のアニールに
よって決定してもよい。
結晶成長によって形成しているが、結晶成長ではアンド
ープInP 層とし、表面側の主たる部分の半導体の導電形
を、Ｚn の拡散や、イオン注入法とその後のアニールに
よって決定してもよい。
【００４２】また、半導体受光素子部分は、第１導電形
を有する半導体層上にあって、真性又は第一の導電型の
半導体層、超格子半導体層または多重量子井戸半導体層
より成る光受光層とショットキー電極との間に、前記光
受光層と前記ショットキー電極との間のショットキー障
壁よりも高いショットキー障壁を前記ショットキー電極
に対して有するショットキーバリアハイトの高い半導体
層を介在した多層構造を基板上に構成してなる半導体受
光素子や、前記ショットキーバリアハイトの高い半導体
層は、In1-x-y Gax Aly As（０≦ｘ≦１，０≦ｙ≦１）
又は、In1-x-yGax Aly As（０≦ｘ≦１，０≦ｙ≦１）
とその上の薄いIn1-u Gau As1-v Ｐv （０≦ｕ≦１，０
≦ｖ≦１）よりなることを特徴とする半導体受光素子で
構成してもよい。
を有する半導体層上にあって、真性又は第一の導電型の
半導体層、超格子半導体層または多重量子井戸半導体層
より成る光受光層とショットキー電極との間に、前記光
受光層と前記ショットキー電極との間のショットキー障
壁よりも高いショットキー障壁を前記ショットキー電極
に対して有するショットキーバリアハイトの高い半導体
層を介在した多層構造を基板上に構成してなる半導体受
光素子や、前記ショットキーバリアハイトの高い半導体
層は、In1-x-y Gax Aly As（０≦ｘ≦１，０≦ｙ≦１）
又は、In1-x-yGax Aly As（０≦ｘ≦１，０≦ｙ≦１）
とその上の薄いIn1-u Gau As1-v Ｐv （０≦ｕ≦１，０
≦ｖ≦１）よりなることを特徴とする半導体受光素子で
構成してもよい。
【００４３】また、この実施例は、基板として半絶縁性
GaAs４６を用い、基板側にn-InGaAsP 層４５を用いた例
であるが、p-InGaAsP 層を用いても上記のp とn を逆に
して同様に製作可能であり、また、n-GaAsやp-GaAs基板
を用いても同様に製作可能である。
GaAs４６を用い、基板側にn-InGaAsP 層４５を用いた例
であるが、p-InGaAsP 層を用いても上記のp とn を逆に
して同様に製作可能であり、また、n-GaAsやp-GaAs基板
を用いても同様に製作可能である。
【００４４】また、ここでは、受光層４４として均一組
成のバルクを用いているが、アバランシェフォトダイオ
ードに用いられる Separate-absorption-graded-multip
lication（SAGM）構造や Separate absorption and mul
tiplication superlattice（SAM-SL）構造や他の超格子
構造の半導体層等を用いてもよいことは言うまでもな
い。また、InGaAsP ／InP 系以外のInGaAlAs／InGaAsP
やAlGaAs／GaAs系などの他の材料系や歪を内在するよう
な材料系でもよいことは言うまでもない。
成のバルクを用いているが、アバランシェフォトダイオ
ードに用いられる Separate-absorption-graded-multip
lication（SAGM）構造や Separate absorption and mul
tiplication superlattice（SAM-SL）構造や他の超格子
構造の半導体層等を用いてもよいことは言うまでもな
い。また、InGaAsP ／InP 系以外のInGaAlAs／InGaAsP
やAlGaAs／GaAs系などの他の材料系や歪を内在するよう
な材料系でもよいことは言うまでもない。
【００４５】〔実施例４〕図５は本発明の第４の実施例
を説明する断面斜視図である。５１は光入射面、５２は
0.２μｍ厚p + -InGaAsP（1.２μｍ組成）層、５３は1.
５μｍ厚p-InP 層、５４は0.５μｍ厚InGaAs光受光層、
５５は１μｍ厚n-InGaAsP （1.４μｍ組成）層、５６は
半絶縁性GaAs基板、５７はp 電極、５８はn 電極であ
る。なお、引出し電極とパッド電極は、説明図が煩雑に
なり、説明の妨げになるため、この図では省略してい
る。
を説明する断面斜視図である。５１は光入射面、５２は
0.２μｍ厚p + -InGaAsP（1.２μｍ組成）層、５３は1.
５μｍ厚p-InP 層、５４は0.５μｍ厚InGaAs光受光層、
５５は１μｍ厚n-InGaAsP （1.４μｍ組成）層、５６は
半絶縁性GaAs基板、５７はp 電極、５８はn 電極であ
る。なお、引出し電極とパッド電極は、説明図が煩雑に
なり、説明の妨げになるため、この図では省略してい
る。
【００４６】素子の受光層面積は３０μｍ×５０μｍで
ある。光入射面５１は、表面に対し６０度の逆メサ形状
で形成した。逆メサ部の形成は各種のウエットエッチン
グ液やドライエッチング法を用いて形成してもよいし、
結晶面を利用したり、エッチングマスクの密着性を利用
し角度を制御して形成してもよい。入射面５１には無反
射膜を形成している。また、本実施例では、光入射端面
部分は屈折率1.５のエポキシを充填している。
ある。光入射面５１は、表面に対し６０度の逆メサ形状
で形成した。逆メサ部の形成は各種のウエットエッチン
グ液やドライエッチング法を用いて形成してもよいし、
結晶面を利用したり、エッチングマスクの密着性を利用
し角度を制御して形成してもよい。入射面５１には無反
射膜を形成している。また、本実施例では、光入射端面
部分は屈折率1.５のエポキシを充填している。
【００４７】なお、５６、５４、５３層がそれぞれ、請
求項中の、光受光層に対し光入射側の主たる半導体層、
光受光層、光受光層に対し光入射側と反対側の主たる半
導体層に対応する。この例では、光受光層５４の片側の
界面に半導体層５５が入っているが、両側や、反対側に
入っていてもよい。
求項中の、光受光層に対し光入射側の主たる半導体層、
光受光層、光受光層に対し光入射側と反対側の主たる半
導体層に対応する。この例では、光受光層５４の片側の
界面に半導体層５５が入っているが、両側や、反対側に
入っていてもよい。
【００４８】ここで、５６、５５、５４、５３層のそれ
ぞれの屈折率3.３８、3.４３９、3.５９、3.１７を考慮
すると、この時、InGaAs光受光層５４を光は通過角φ＝
２5.８８°で通過する。光は光受光層５４に対し光入射
側と反対側の半導体層がInGaAs光受光層５４より屈折率
の小さなInP 半導体層５３により構成されているため、
全反射の条件（φ＜ cos-1（n2／n1）；ただし、n1は光
受光層５４の屈折率、n2は光入射側と反対側の半導体層
５３の屈折率）を満足し、光はこの部分で全反射するよ
うになる。
ぞれの屈折率3.３８、3.４３９、3.５９、3.１７を考慮
すると、この時、InGaAs光受光層５４を光は通過角φ＝
２5.８８°で通過する。光は光受光層５４に対し光入射
側と反対側の半導体層がInGaAs光受光層５４より屈折率
の小さなInP 半導体層５３により構成されているため、
全反射の条件（φ＜ cos-1（n2／n1）；ただし、n1は光
受光層５４の屈折率、n2は光入射側と反対側の半導体層
５３の屈折率）を満足し、光はこの部分で全反射するよ
うになる。
【００４９】シングルモードファイバにより光を導入
し、全反射により、１００％の反射光が再度吸収層５４
を通過し、吸収されることにより、印加逆バイアス1.０
Ｖで受光感度0.８Ａ／Ｗ以上の大きな値が得られた。ま
た、光の反射が上記界面で起こるため、上層の電極５７
の状態などに反射率や光の位相が左右されないので、高
効率化や偏波制御等を設計性よく行うことが可能とな
る。ちなみに、上記界面で全反射しない従来構成で、p
電極が上面のほぼ全面に存在し、ここでの光反射効果の
みを利用する場合では、0.６Ａ／Ｗ程度しか得られなか
った。また、シングルモードファイバの代わりに、先球
ファイバを用い、素子の微小化（受光面積を７μｍ×２
０μｍ）を図ったもので、受光感度を高く保ちながら、
３dB帯域５０ＧＨz の超高速動作が可能であった。
し、全反射により、１００％の反射光が再度吸収層５４
を通過し、吸収されることにより、印加逆バイアス1.０
Ｖで受光感度0.８Ａ／Ｗ以上の大きな値が得られた。ま
た、光の反射が上記界面で起こるため、上層の電極５７
の状態などに反射率や光の位相が左右されないので、高
効率化や偏波制御等を設計性よく行うことが可能とな
る。ちなみに、上記界面で全反射しない従来構成で、p
電極が上面のほぼ全面に存在し、ここでの光反射効果の
みを利用する場合では、0.６Ａ／Ｗ程度しか得られなか
った。また、シングルモードファイバの代わりに、先球
ファイバを用い、素子の微小化（受光面積を７μｍ×２
０μｍ）を図ったもので、受光感度を高く保ちながら、
３dB帯域５０ＧＨz の超高速動作が可能であった。
【００５０】この実施例では、光受光層５４に対し光入
射側と反対側の半導体層がInGaAs光受光層５４より屈折
率の小さなInP 半導体層５３を用いているが、光受光層
５４の屈折率より適当に小さく、全反射の条件を満足で
きるものであれば、InGaAsPやInGaAlAs等、なんでも良
い。また、この実施例は、波長1.５５μｍの入射光に対
して述べているが、全反射の条件を満足できれば色々な
波長の光に対しても同様の効果が得られる。
射側と反対側の半導体層がInGaAs光受光層５４より屈折
率の小さなInP 半導体層５３を用いているが、光受光層
５４の屈折率より適当に小さく、全反射の条件を満足で
きるものであれば、InGaAsPやInGaAlAs等、なんでも良
い。また、この実施例は、波長1.５５μｍの入射光に対
して述べているが、全反射の条件を満足できれば色々な
波長の光に対しても同様の効果が得られる。
【００５１】この実施例では、表面側のp-InP 層５３は
結晶成長によって形成しているが、結晶成長ではアンド
ープInP 層とし、表面側の主たる部分の半導体の導電形
を、Ｚn の拡散や、イオン注入法とその後のアニールに
よって決定してもよい。
結晶成長によって形成しているが、結晶成長ではアンド
ープInP 層とし、表面側の主たる部分の半導体の導電形
を、Ｚn の拡散や、イオン注入法とその後のアニールに
よって決定してもよい。
【００５２】また、半導体受光素子部分は、第１導電形
を有する半導体層上にあって、真性又は第一の導電型の
半導体層、超格子半導体層または多重量子井戸半導体層
より成る光受光層とショットキー電極との間に、前記光
受光層と前記ショットキー電極との間のショットキー障
壁よりも高いショットキー障壁を前記ショットキー電極
に対して有するショットキーバリアハイトの高い半導体
層を介在した多層構造を基板上に構成してなる半導体受
光素子や、前記ショットキーバリアハイトの高い半導体
層は、In1-x-y Gax Aly As（０≦ｘ≦１，０≦ｙ≦１）
又は、In1-x-yGax Aly As（０≦ｘ≦１，０≦ｙ≦１）
とその上の薄いIn1-u Gau As1-v Ｐv （０≦ｕ≦１，０
≦ｖ≦１）よりなることを特徴とする半導体受光素子で
構成してもよい。
を有する半導体層上にあって、真性又は第一の導電型の
半導体層、超格子半導体層または多重量子井戸半導体層
より成る光受光層とショットキー電極との間に、前記光
受光層と前記ショットキー電極との間のショットキー障
壁よりも高いショットキー障壁を前記ショットキー電極
に対して有するショットキーバリアハイトの高い半導体
層を介在した多層構造を基板上に構成してなる半導体受
光素子や、前記ショットキーバリアハイトの高い半導体
層は、In1-x-y Gax Aly As（０≦ｘ≦１，０≦ｙ≦１）
又は、In1-x-yGax Aly As（０≦ｘ≦１，０≦ｙ≦１）
とその上の薄いIn1-u Gau As1-v Ｐv （０≦ｕ≦１，０
≦ｖ≦１）よりなることを特徴とする半導体受光素子で
構成してもよい。
【００５３】また、この実施例は、基板として半絶縁性
GaAs５６を用い、基板側にn-InGaAsP 層５５を用いた例
であるが、p-InP 層を用いても上記のp とn を逆にして
同様に製作可能であり、また、n-GaAsやp-GaAs基板を用
いても同様に製作可能である。
GaAs５６を用い、基板側にn-InGaAsP 層５５を用いた例
であるが、p-InP 層を用いても上記のp とn を逆にして
同様に製作可能であり、また、n-GaAsやp-GaAs基板を用
いても同様に製作可能である。
【００５４】また、ここでは、受光層５４として均一組
成のバルクを用いているが、アバランシェフォトダイオ
ードに用いられる Separate-absorption-graded-multip
lication（SAGM）構造や Separate absorption and mul
tiplication superlattice（SAM-SL）構造や他の超格子
構造の半導体層等を用いてもよいことは言うまでもな
い。また、InGaAsP ／InP 系以外のInGaAlAs／InGaAsP
やAlGaAs／GaAs系などの他の材料系や歪を内在するよう
な材料系でもよいことは言うまでもない。
成のバルクを用いているが、アバランシェフォトダイオ
ードに用いられる Separate-absorption-graded-multip
lication（SAGM）構造や Separate absorption and mul
tiplication superlattice（SAM-SL）構造や他の超格子
構造の半導体層等を用いてもよいことは言うまでもな
い。また、InGaAsP ／InP 系以外のInGaAlAs／InGaAsP
やAlGaAs／GaAs系などの他の材料系や歪を内在するよう
な材料系でもよいことは言うまでもない。
【００５５】〔実施例５〕図６は本発明の第５の実施例
を説明する断面斜視図である。６２は0.２μｍ厚p + -I
nGaAsP（1.２μｍ組成）層、６３は1.５μｍ厚p + -InP
層、６４は0.４μｍ厚InGaAs光受光層、６５は0.４μｍ
厚n-InGaAsP （1.４μｍ組成）層、６６は半絶縁性InP
基板、６７はp 電極、６８はn 電極である。なお、引出
し電極とパッド電極は、説明図が煩雑になり、説明の妨
げになるため、この図では省略している。
を説明する断面斜視図である。６２は0.２μｍ厚p + -I
nGaAsP（1.２μｍ組成）層、６３は1.５μｍ厚p + -InP
層、６４は0.４μｍ厚InGaAs光受光層、６５は0.４μｍ
厚n-InGaAsP （1.４μｍ組成）層、６６は半絶縁性InP
基板、６７はp 電極、６８はn 電極である。なお、引出
し電極とパッド電極は、説明図が煩雑になり、説明の妨
げになるため、この図では省略している。
【００５６】素子の受光層面積は３０μｍ×１５０μｍ
である。波長1.５５μｍ光は、光受光層６４に対し、８
４°の入射角で入射するようにしている。なお、６６、
６４、６３層がそれぞれ、請求項中の、光受光層に対し
光入射側の主たる半導体層、光受光層、光受光層に対し
光入射側と反対側の主たる半導体層に対応する。この例
では、光受光層６４の片側の界面に薄い半導体層６５が
入っているが、両側や、反対側に入っていてもよい。
である。波長1.５５μｍ光は、光受光層６４に対し、８
４°の入射角で入射するようにしている。なお、６６、
６４、６３層がそれぞれ、請求項中の、光受光層に対し
光入射側の主たる半導体層、光受光層、光受光層に対し
光入射側と反対側の主たる半導体層に対応する。この例
では、光受光層６４の片側の界面に薄い半導体層６５が
入っているが、両側や、反対側に入っていてもよい。
【００５７】ここで、６６、６４、６３層のそれぞれの
屈折率3.１７、3.５９、3.１を考慮すると、この時、In
GaAs光受光層６４を光は通過角φ＝２8.８°で通過す
る。光は光受光層６４に対し光入射側と反対側の半導体
層がInGaAs光受光層６４より屈折率の小さなInP 半導体
層６３により構成されており、さらに高濃度ドーピング
により、半絶縁性のInP ６６に比べ屈折率が小さくなっ
ているため、全反射の条件（φ＜ cos-1（n2／n1）；た
だし、n1は光受光層６４の屈折率、n2は光入射側と反対
側の半導体層６３の屈折率）を満足し、光はこの部分で
全反射するようになる。
屈折率3.１７、3.５９、3.１を考慮すると、この時、In
GaAs光受光層６４を光は通過角φ＝２8.８°で通過す
る。光は光受光層６４に対し光入射側と反対側の半導体
層がInGaAs光受光層６４より屈折率の小さなInP 半導体
層６３により構成されており、さらに高濃度ドーピング
により、半絶縁性のInP ６６に比べ屈折率が小さくなっ
ているため、全反射の条件（φ＜ cos-1（n2／n1）；た
だし、n1は光受光層６４の屈折率、n2は光入射側と反対
側の半導体層６３の屈折率）を満足し、光はこの部分で
全反射するようになる。
【００５８】これにより、１００％の反射光が再度吸収
層６４を通過し、吸収されることにより、印加逆バイア
ス1.０Ｖで受光感度0.８Ａ／Ｗ以上の大きな値が得られ
た。また、光の反射が上記界面で起こるため、上層の電
極６７の状態などに反射率や光の位相が左右されないの
で、高効率化や偏波制御等を設計性よく行うことが可能
となる。ちなみに、上記界面で全反射しない従来構成
で、p 電極が上面のほぼ全面に存在し、ここでの光反射
効果のみを利用する場合では、0.６Ａ／Ｗ程度しか得ら
れなかった。
層６４を通過し、吸収されることにより、印加逆バイア
ス1.０Ｖで受光感度0.８Ａ／Ｗ以上の大きな値が得られ
た。また、光の反射が上記界面で起こるため、上層の電
極６７の状態などに反射率や光の位相が左右されないの
で、高効率化や偏波制御等を設計性よく行うことが可能
となる。ちなみに、上記界面で全反射しない従来構成
で、p 電極が上面のほぼ全面に存在し、ここでの光反射
効果のみを利用する場合では、0.６Ａ／Ｗ程度しか得ら
れなかった。
【００５９】この実施例では、光受光層６４に対し光入
射側と反対側の半導体層がInGaAs光受光層６４より屈折
率の小さな高濃度ドープInP 半導体層６３を用いている
が、光受光層６４の屈折率より適当に小さく、全反射の
条件を満足できるものであれば、AlAsSbや高濃度ドープ
InGaAsP や高濃度ドープInGaAlAs等なんでも良い。ま
た、この実施例は、波長1.５５μｍの入射光に対して述
べているが、全反射の条件を満足できれば色々な波長の
光に対しても同様の効果が得られる。
射側と反対側の半導体層がInGaAs光受光層６４より屈折
率の小さな高濃度ドープInP 半導体層６３を用いている
が、光受光層６４の屈折率より適当に小さく、全反射の
条件を満足できるものであれば、AlAsSbや高濃度ドープ
InGaAsP や高濃度ドープInGaAlAs等なんでも良い。ま
た、この実施例は、波長1.５５μｍの入射光に対して述
べているが、全反射の条件を満足できれば色々な波長の
光に対しても同様の効果が得られる。
【００６０】この実施例では、表面側のp-InP 層６３は
結晶成長によって形成しているが、結晶成長ではアンド
ープInP 層とし、表面側の主たる部分の半導体の導電形
を、Ｚn の拡散や、イオン注入法とその後のアニールに
よって決定してもよい。
結晶成長によって形成しているが、結晶成長ではアンド
ープInP 層とし、表面側の主たる部分の半導体の導電形
を、Ｚn の拡散や、イオン注入法とその後のアニールに
よって決定してもよい。
【００６１】また、半導体受光素子部分は、第１導電形
を有する半導体層上にあって、真性又は第一の導電型の
半導体層、超格子半導体層または多重量子井戸半導体層
より成る光受光層とショットキー電極との間に、前記光
受光層と前記ショットキー電極との間のショットキー障
壁よりも高いショットキー障壁を前記ショットキー電極
に対して有するショットキーバリアハイトの高い半導体
層を介在した多層構造を基板上に構成してなる半導体受
光素子や、前記ショットキーバリアハイトの高い半導体
層は、In1-x-y Gax Aly As（０≦ｘ≦１，０≦ｙ≦１）
又は、In1-x-yGax Aly As（０≦ｘ≦１，０≦ｙ≦１）
とその上の薄いIn1-u Gau As1-v Ｐv （０≦ｕ≦１，０
≦ｖ≦１）よりなることを特徴とする半導体受光素子で
構成してもよい。
を有する半導体層上にあって、真性又は第一の導電型の
半導体層、超格子半導体層または多重量子井戸半導体層
より成る光受光層とショットキー電極との間に、前記光
受光層と前記ショットキー電極との間のショットキー障
壁よりも高いショットキー障壁を前記ショットキー電極
に対して有するショットキーバリアハイトの高い半導体
層を介在した多層構造を基板上に構成してなる半導体受
光素子や、前記ショットキーバリアハイトの高い半導体
層は、In1-x-y Gax Aly As（０≦ｘ≦１，０≦ｙ≦１）
又は、In1-x-yGax Aly As（０≦ｘ≦１，０≦ｙ≦１）
とその上の薄いIn1-u Gau As1-v Ｐv （０≦ｕ≦１，０
≦ｖ≦１）よりなることを特徴とする半導体受光素子で
構成してもよい。
【００６２】また、この実施例は、下側にn-InGaAsP 層
６５を用い、上側をp-InP 層６３としているが、上記の
p とn を逆にして同様に製作可能であり、また、n-InP
やp-InP 基板を用いても同様に製作可能である。
６５を用い、上側をp-InP 層６３としているが、上記の
p とn を逆にして同様に製作可能であり、また、n-InP
やp-InP 基板を用いても同様に製作可能である。
【００６３】また、ここでは、受光層６４として均一組
成のバルクを用いているが、アバランシェフォトダイオ
ードに用いられる Separate-absorption-graded-multip
lication（SAGM）構造や Separate absorption and mul
tiplication superlattice（SAM-SL）構造や他の超格子
構造の半導体層等を用いてもよいことは言うまでもな
い。また、InGaAsP ／InP 系以外のInGaAlAs／InGaAsP
やAlGaAs／GaAs系などの他の材料系や歪を内在するよう
な材料系でもよいことは言うまでもない。
成のバルクを用いているが、アバランシェフォトダイオ
ードに用いられる Separate-absorption-graded-multip
lication（SAGM）構造や Separate absorption and mul
tiplication superlattice（SAM-SL）構造や他の超格子
構造の半導体層等を用いてもよいことは言うまでもな
い。また、InGaAsP ／InP 系以外のInGaAlAs／InGaAsP
やAlGaAs／GaAs系などの他の材料系や歪を内在するよう
な材料系でもよいことは言うまでもない。
【００６４】〔実施例６〕図７は本発明の第６の実施例
を説明する断面斜視図である。７１は光入射面、７２は
0.２μｍ厚p + -InGaAsP（1.２μｍ組成）層、７３は1.
５μｍ厚p + -InP層、７４は0.４μｍ厚InGaAs光受光
層、７５は0.４μｍ厚n-InGaAsP （1.４５μｍ組成）
層、７６は半絶縁性InP 基板、７７はp 電極、７８はn
電極である。なお、引出し電極とパッド電極は、説明図
が煩雑になり、説明の妨げになるため、この図では省略
している。
を説明する断面斜視図である。７１は光入射面、７２は
0.２μｍ厚p + -InGaAsP（1.２μｍ組成）層、７３は1.
５μｍ厚p + -InP層、７４は0.４μｍ厚InGaAs光受光
層、７５は0.４μｍ厚n-InGaAsP （1.４５μｍ組成）
層、７６は半絶縁性InP 基板、７７はp 電極、７８はn
電極である。なお、引出し電極とパッド電極は、説明図
が煩雑になり、説明の妨げになるため、この図では省略
している。
【００６５】素子の受光層面積は３０μｍ×１５０μｍ
である。光入射面７１は、表面に対し８０度の逆メサ形
状で形成した。逆メサ部の形成は各種のウエットエッチ
ング液やドライエッチング法を用いて形成してもよい
し、結晶面を利用したり、エッチングマスクの密着性を
利用し角度を制御して形成してもよい。また、（００
１）表面に対し、１０度オフの基板を用いてＰＤ部を製
作し、劈開により８０度の入射端面を形成してもよい。
入射面７１には無反射膜を形成している。
である。光入射面７１は、表面に対し８０度の逆メサ形
状で形成した。逆メサ部の形成は各種のウエットエッチ
ング液やドライエッチング法を用いて形成してもよい
し、結晶面を利用したり、エッチングマスクの密着性を
利用し角度を制御して形成してもよい。また、（００
１）表面に対し、１０度オフの基板を用いてＰＤ部を製
作し、劈開により８０度の入射端面を形成してもよい。
入射面７１には無反射膜を形成している。
【００６６】なお、７６、７４、７３層がそれぞれ、請
求項中の、光受光層に対し光入射側の主たる半導体層、
光受光層、光受光層に対し光入射側と反対側の主たる半
導体層に対応する。この例では、光受光層７４の片側の
界面に薄い半導体層７５が入っているが、両側や、反対
側に入っていてもよい。
求項中の、光受光層に対し光入射側の主たる半導体層、
光受光層、光受光層に対し光入射側と反対側の主たる半
導体層に対応する。この例では、光受光層７４の片側の
界面に薄い半導体層７５が入っているが、両側や、反対
側に入っていてもよい。
【００６７】ここで、７６、７４、７３層のそれぞれの
屈折率3.１７、3.５９、3.１を考慮すると、波長1.５５
μｍ光は、光受光層７４に対し、８3.１４°の入射角で
入射するようになる。この時、InGaAs光受光層７４を光
は通過角φ＝２8.７５°で通過する。光は光受光層７４
に対し光入射側と反対側の半導体層がInGaAs光受光層７
４より屈折率の小さなInP 半導体層７３により構成され
ており、さらに高濃度ドーピングにより、半絶縁性のIn
P ７６に比べ屈折率が小さくなっているため、全反射の
条件（φ＜ cos-1（n2／n1）；ただし、n1は光受光層７
４の屈折率、n2は光入射側と反対側の半導体層７３の屈
折率）を満足し、光はこの部分で全反射するようにな
る。
屈折率3.１７、3.５９、3.１を考慮すると、波長1.５５
μｍ光は、光受光層７４に対し、８3.１４°の入射角で
入射するようになる。この時、InGaAs光受光層７４を光
は通過角φ＝２8.７５°で通過する。光は光受光層７４
に対し光入射側と反対側の半導体層がInGaAs光受光層７
４より屈折率の小さなInP 半導体層７３により構成され
ており、さらに高濃度ドーピングにより、半絶縁性のIn
P ７６に比べ屈折率が小さくなっているため、全反射の
条件（φ＜ cos-1（n2／n1）；ただし、n1は光受光層７
４の屈折率、n2は光入射側と反対側の半導体層７３の屈
折率）を満足し、光はこの部分で全反射するようにな
る。
【００６８】シングルモードファイバにより光を導入
し、全反射により、１００％の反射光が再度吸収層７４
を通過し、吸収されることにより、印加逆バイアス1.０
Ｖで受光感度0.８Ａ／Ｗ以上の大きな値が得られた。ま
た、光の反射が上記界面で起こるため、上層の電極７７
の状態などに反射率や光の位相が左右されないので、高
効率化や偏波制御等を設計性よく行うことが可能とな
る。ちなみに、上記界面で全反射しない従来構成で、p
電極が上面のほぼ全面に存在し、ここでの光反射効果の
みを利用する場合では、0.６Ａ／Ｗ程度しか得られなか
った。また、シングルモードファイバの代わりに、先球
ファイバを用い、素子の微小化（受光面積を７μｍ×５
０μｍ）を図ったもので、受光感度を高く保ちながら、
３dB帯域３０ＧＨz の超高速動作が可能であった。
し、全反射により、１００％の反射光が再度吸収層７４
を通過し、吸収されることにより、印加逆バイアス1.０
Ｖで受光感度0.８Ａ／Ｗ以上の大きな値が得られた。ま
た、光の反射が上記界面で起こるため、上層の電極７７
の状態などに反射率や光の位相が左右されないので、高
効率化や偏波制御等を設計性よく行うことが可能とな
る。ちなみに、上記界面で全反射しない従来構成で、p
電極が上面のほぼ全面に存在し、ここでの光反射効果の
みを利用する場合では、0.６Ａ／Ｗ程度しか得られなか
った。また、シングルモードファイバの代わりに、先球
ファイバを用い、素子の微小化（受光面積を７μｍ×５
０μｍ）を図ったもので、受光感度を高く保ちながら、
３dB帯域３０ＧＨz の超高速動作が可能であった。
【００６９】この実施例では、光受光層７４に対し光入
射側と反対側の半導体層がInGaAs光受光層７４より屈折
率の小さな高濃度ドープInP 半導体層７３を用いている
が、光受光層７４の屈折率より適当に小さく、全反射の
条件を満足できるものであれば、AlAsSbや高濃度ドープ
InGaAsP や高濃度ドープInGaAlAs等なんでも良い。ま
た、この実施例は、波長1.５５μｍの入射光に対して述
べているが、全反射の条件を満足できれば色々な波長の
光に対しても同様の効果が得られる。
射側と反対側の半導体層がInGaAs光受光層７４より屈折
率の小さな高濃度ドープInP 半導体層７３を用いている
が、光受光層７４の屈折率より適当に小さく、全反射の
条件を満足できるものであれば、AlAsSbや高濃度ドープ
InGaAsP や高濃度ドープInGaAlAs等なんでも良い。ま
た、この実施例は、波長1.５５μｍの入射光に対して述
べているが、全反射の条件を満足できれば色々な波長の
光に対しても同様の効果が得られる。
【００７０】この実施例では、表面側のp-InP 層７３は
結晶成長によって形成しているが、結晶成長ではアンド
ープInP 層とし、表面側の主たる部分の半導体の導電形
を、Ｚn の拡散や、イオン注入法とその後のアニールに
よって決定してもよい。
結晶成長によって形成しているが、結晶成長ではアンド
ープInP 層とし、表面側の主たる部分の半導体の導電形
を、Ｚn の拡散や、イオン注入法とその後のアニールに
よって決定してもよい。
【００７１】また、半導体受光素子部分は、第１導電形
を有する半導体層上にあって、真性又は第一の導電型の
半導体層、超格子半導体層または多重量子井戸半導体層
より成る光受光層とショットキー電極との間に、前記光
受光層と前記ショットキー電極との間のショットキー障
壁よりも高いショットキー障壁を前記ショットキー電極
に対して有するショットキーバリアハイトの高い半導体
層を介在した多層構造を基板上に構成してなる半導体受
光素子や、前記ショットキーバリアハイトの高い半導体
層は、In1-x-y Gax Aly As（０≦ｘ≦１，０≦ｙ≦１）
又は、In1-x-yGax Aly As（０≦ｘ≦１，０≦ｙ≦１）
とその上の薄いIn1-u Gau As1-v Ｐv （０≦ｕ≦１，０
≦ｖ≦１）よりなることを特徴とする半導体受光素子で
構成してもよい。
を有する半導体層上にあって、真性又は第一の導電型の
半導体層、超格子半導体層または多重量子井戸半導体層
より成る光受光層とショットキー電極との間に、前記光
受光層と前記ショットキー電極との間のショットキー障
壁よりも高いショットキー障壁を前記ショットキー電極
に対して有するショットキーバリアハイトの高い半導体
層を介在した多層構造を基板上に構成してなる半導体受
光素子や、前記ショットキーバリアハイトの高い半導体
層は、In1-x-y Gax Aly As（０≦ｘ≦１，０≦ｙ≦１）
又は、In1-x-yGax Aly As（０≦ｘ≦１，０≦ｙ≦１）
とその上の薄いIn1-u Gau As1-v Ｐv （０≦ｕ≦１，０
≦ｖ≦１）よりなることを特徴とする半導体受光素子で
構成してもよい。
【００７２】また、この実施例は、基板として半絶縁性
InP ７６を用い、基板側にn-InGaAsP 層７５を用いた例
であるが、p-InGaAs層を用いても上記のp とn を逆にし
て同様に製作可能であり、また、n-InP やp-InP 基板を
用いても同様に製作可能である。
InP ７６を用い、基板側にn-InGaAsP 層７５を用いた例
であるが、p-InGaAs層を用いても上記のp とn を逆にし
て同様に製作可能であり、また、n-InP やp-InP 基板を
用いても同様に製作可能である。
【００７３】また、ここでは、受光層７４として均一組
成のバルクを用いているが、アバランシェフォトダイオ
ードに用いられる Separate-absorption-graded-multip
lication（SAGM）構造や Separate absorption and mul
tiplication superlattice（SAM-SL）構造や他の超格子
構造の半導体層等を用いてもよいことは言うまでもな
い。また、InGaAsP ／InP 系以外のInGaAlAs／InGaAsP
やAlGaAs／GaAs系などの他の材料系や歪を内在するよう
な材料系でもよいことは言うまでもない。
成のバルクを用いているが、アバランシェフォトダイオ
ードに用いられる Separate-absorption-graded-multip
lication（SAGM）構造や Separate absorption and mul
tiplication superlattice（SAM-SL）構造や他の超格子
構造の半導体層等を用いてもよいことは言うまでもな
い。また、InGaAsP ／InP 系以外のInGaAlAs／InGaAsP
やAlGaAs／GaAs系などの他の材料系や歪を内在するよう
な材料系でもよいことは言うまでもない。
【００７４】
【発明の効果】以上説明したように、光受光層を含む半
導体多層構造よりなる受光部分と、前記光受光層を入射
光が層厚方向に対し斜めに通過するようにした半導体受
光素子において、光受光層に対し光入射側の半導体層の
屈折率が、光受光層に対し光入射側と反対側の半導体層
の屈折率より大きい半導体層で構成されており、光受光
層に対し光入射側と反対側の半導体層が光受光層より屈
折率の小さな半導体層よりなり、その部分で光が全反射
するように構成されているため、受光層を１００％反射
光が再度通過することになり実効的光吸収長が大きく増
大する。このため、高い受光感度を得るための光吸収層
厚の大幅な薄層化が可能となる。また、光吸収層厚の大
幅な薄層化により、高受光感度を維持しながら、超高速
動作の可能な素子が製作可能となる。
導体多層構造よりなる受光部分と、前記光受光層を入射
光が層厚方向に対し斜めに通過するようにした半導体受
光素子において、光受光層に対し光入射側の半導体層の
屈折率が、光受光層に対し光入射側と反対側の半導体層
の屈折率より大きい半導体層で構成されており、光受光
層に対し光入射側と反対側の半導体層が光受光層より屈
折率の小さな半導体層よりなり、その部分で光が全反射
するように構成されているため、受光層を１００％反射
光が再度通過することになり実効的光吸収長が大きく増
大する。このため、高い受光感度を得るための光吸収層
厚の大幅な薄層化が可能となる。また、光吸収層厚の大
幅な薄層化により、高受光感度を維持しながら、超高速
動作の可能な素子が製作可能となる。
【図１】本発明の第１の実施例を説明する断面斜視図で
ある。
ある。
【図２】従来の屈折型半導体光受光素子を説明する図で
ある。
ある。
【図３】本発明の第２の実施例を説明する断面斜視図で
ある。
ある。
【図４】本発明の第３の実施例を説明する断面斜視図で
ある。
ある。
【図５】本発明の第４の実施例を説明する断面斜視図で
ある。
ある。
【図６】本発明の第５の実施例を説明する断面斜視図で
ある。
ある。
【図７】本発明の第６の実施例を説明する断面斜視図で
ある。
ある。
１２ p + -InGaAsP層 １３ p-InP 層 １４ InGaAs光受光層 １５ n-InGaAsP 層 １６ InGaAsP 層 １７ p 電極 １８ n 電極 ２１ 光入射面 ２２ p-InP 層 ２３ InGaAs光受光層 ２４ n-InP 層 ２５ n-InP 基板 ２６ p 電極 ２７ n 電極 ３１ 光入射面 ３２ p + -InGaAsP層 ３３ p-InP 層 ３４ InGaAs光受光層 ３５ n-InGaAsP 層 ３６ InGaAsP 層 ３７ 半絶縁性InP 基板 ３８ p 電極 ３９ n 電極 ４２ p + -InGaAsP層 ４３ p-InP 層 ４４ InGaAs光受光層 ４５ n-InGaAsP 層 ４６ 半絶縁性GaAs基板 ４７ p 電極 ４８ n 電極 ５１ 光入射面 ５２ p + -InGaAsP層 ５３ p-InP 層 ５４ InGaAs光受光層 ５５ n-InGaAsP 層 ５６ 半絶縁性GaAs基板 ５７ p 電極 ５８ n 電極 ６２ p + -InGaAsP層 ６３ p + -InP層 ６４ InGaAs光受光層 ６５ n-InGaAsP 層 ６６ 半絶縁性InP 基板 ６７ p 電極 ６８ n 電極 ７１ 光入射面 ７２ p + -InGaAsP層 ７３ p + -InP層 ７４ InGaAs光受光層 ７５ n-InGaAsP 層 ７６ 半絶縁性InP 基板 ７７ p 電極 ７８ n 電極
Claims (6)
- 【請求項１】 光吸収層が前記光吸収層より小さな屈折
率を有する第一の半導体層を含む上部半導体層と前記第
一の半導体層より屈折率が大きい第二の半導体層を含む
下部半導体層で挟まれた積層構造を有し、前記下部半導
体層側から入射した入射光が、前記光吸収層を層厚方向
に対し斜めに通過し、前記第一の半導体層の前記光吸収
層側の界面で全反射し、前記光吸収層を再度斜めに通過
することを特徴とする半導体受光素子。 - 【請求項２】 前記下部半導体層の少なくとも一部の側
壁は、前記光吸収層の面となす角が鋭角な傾斜側壁であ
り、前記入射光が前記傾斜側壁で屈折して前記光吸収層
に入射することを特徴とする請求項１に記載の半導体受
光素子。 - 【請求項３】 光受光層を含む半導体多層構造よりなる
受光部分と、前記光受光層を入射光が層厚方向に対し斜
めに通過するようにした半導体受光素子において、 光受光層に対し光入射側の主たる半導体層の屈折率が、
光受光層に対し光入射側と反対側の主たる半導体層の屈
折率より大きい半導体層で構成されており、光受光層に
対し光入射側と反対側の主たる半導体層が光受光層より
屈折率の小さな半導体層よりなり、その部分で光が全反
射するように構成されていることを特徴とする半導体受
光素子。 - 【請求項４】 光受光層を含む半導体多層構造よりなる
受光部分と端面に表面側から離れるに従い内側に傾斜し
た光入射端面を設けることにより、該光入射端面で入射
光を屈折させて、前記光受光層を入射光が層厚方向に対
し斜めに通過するようにした屈折型半導体受光素子にお
いて、 光受光層に対し光入射側の主たる半導体層の屈折率が、
光受光層に対し光入射側と反対側の主たる半導体層の屈
折率より大きい半導体層で構成されており、光受光層に
対し光入射側と反対側の主たる半導体層が光受光層より
屈折率の小さな半導体層よりなり、その部分で光が全反
射するように構成されていることを特徴とする半導体受
光素子。 - 【請求項５】 前記光受光層に対し光入射側の半導体層
が、光受光層に対し光入射側と反対側の半導体層の屈折
率より大きい屈折率を有するInGaAsP 半導体層で構成さ
れていることを特徴とする請求項３または請求項４に記
載の半導体受光素子。 - 【請求項６】 前記光受光層に対し光入射側の半導体層
が、光受光層に対し光入射側と反対側の半導体層の屈折
率より大きい屈折率を有するGaAs半導体層で構成されて
いることを特徴とする請求項３または請求項４に記載の
半導体受光素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22395699A JP3710039B2 (ja) | 1999-08-06 | 1999-08-06 | 半導体受光素子 |
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
| JP22395699A JP3710039B2 (ja) | 1999-08-06 | 1999-08-06 | 半導体受光素子 |
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|---|---|
| JP2001053328A true JP2001053328A (ja) | 2001-02-23 |
| JP3710039B2 JP3710039B2 (ja) | 2005-10-26 |
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| JP22395699A Expired - Fee Related JP3710039B2 (ja) | 1999-08-06 | 1999-08-06 | 半導体受光素子 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| US6909160B2 (en) | 2002-07-16 | 2005-06-21 | Anritsu Corporation | Semiconductor light-receiving module capable of converting light into current efficiently at light absorbing layer |
| JP2011187607A (ja) * | 2010-03-08 | 2011-09-22 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 半導体受光素子 |
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-
1999
- 1999-08-06 JP JP22395699A patent/JP3710039B2/ja not_active Expired - Fee Related
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