JP2001168371A - 装荷型半導体受光素子及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 量子効率が高く、高光入力時にも劣化、破壊
しにくい素子を提供する。 【解決手段】 半絶縁性基板１上に第１のクラッド層
２、ガイド層３、４、５、光吸収層６、第２のクラッド
層７からなる層構造が形成され、入射端面から前記ガイ
ド層３、４、５をコア層とする受動導波路部９が所定の
距離形成され、その後方に光電変換部８が形成された装
荷型半導体受光素子であって、前記ガイド層３、４、５
は、屈折率が前記第１のクラッド層７側で低く、前記光
吸収層６に近い程高くなるように変化する半導体層で構
成され、この半導体層は、複数の半導体層の積層構造、
又は層厚方向に連続的に変化する組成を有する構造のも
のである。

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、光通信システム
の受信モジュールに用いられる装荷型半導体受光素子及
びその製造方法に係わり、詳しくは、クラッド層上にガ
イド層、光吸収層を積層して装荷型導波路を構成した装
荷型半導体受光素子及びその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、光通信システムの受信モジュール
に用いられる半導体受光素子として、導波路型素子が一
般に知られている。この種の導波路型素子として、例え
ば、特開平１１−１１２０１３号公報には、光吸収層の
まわりに光ガイド層を設けた導波路型構造で光を層構造
に平行に入射する形態とした半導体受光素子が開示され
ている。また、特開平７−２６３７４０号公報には、窓
領域を有する高結合効率の端面入射型半導体光電変換装
置が開示されている。前者の特開平１１−１１２０１３
号公報に記載の導波路型素子では、素子に光を入射した
ときに、光電流密度分布がこの入射端面近傍にかたよっ
てしまい、強い光を入射したときに入射端近傍で発生し
たキャリアを充分に引き抜くことができず、応答速度が
低下したり、発生した熱により入射端面近傍が破壊され
たりすることがある。また、後者の特開平７−２６３７
４０号公報に記載の導波路型素子では、光吸収用ノンド
ープ半導体層（光吸収層）の前方に、窓領域用ノンドー
プ半導体層が形成されており、光ビーム（入射光）を入
射する位置としては、光吸収用ノンドープ半導体層と同
じ高さから光を入射する。したがって光ビームの一部は
光吸収用ノンドープ半導体層の側方から入射されるた
め、光電流密度分布がこの入射端面近傍にかたよってし
まい、前者と同様の問題が発生する。

【０００３】上述のように、従来の導波路型素子では、
入射光を入射端面の光吸収層に直接照射する形態であ
り、入射端面近傍に光電流が集中しやすい。したがっ
て、例えばエルビウムドープファイバーアンプからの出
射光のように強度の高い光を入射した場合に入射端面が
破壊されやすいという問題点があった。これに対して装
荷型受光素子（あるいはエバネッシェント波結合型受光
素子とも呼ばれる）は、まず入射光に対して透明な半導
体層であるガイド層に光を入射し、その入射部から数十
ミクロン以上離れた位置に形成された光電変換部まで光
を導波させ、光電変換部においてはガイド層から層厚方
向に染み出した光（エバネッシェント波）を光吸収層で
光電変換する。したがって、光電変換の形態が、いわば
間接的であり、導波路型素子と比較して光電流の集中が
緩和され、強度の高い光を入射した場合にも素子が破壊
されにくいという利点がある。

【０００４】このような耐高光入力特性に着目してして
作製された装荷型半導体受光素子としては、例えば、
「１９９９年秋季、第６０回応用物理学会学術講演会講
演予稿集第３分冊、９８５頁、講演番号１ｐ−ＺＣ−
８」にその一例が報告されている。この装荷型半導体受
光素子の基本構造を図７に示している。図７に示すよう
に、この装荷型半導体受光素子は、半絶縁性ＩｎＰ基板
１０１上にｎ⁺ −ＩｎＰクラッド層１０２、ｎ⁺ −Ｉｎ
ＡｌＧａＡｓガイド層（波長組成１．３μｍ、層厚１μ
ｍ）１０３、ｉ−ＩｎＧａＡｓ光吸収層１０４（層厚
０．５μｍ）、ｐ⁺ −ＩｎＰクラッド層１０５からなる
層構造を有し、入射端面から長さ２０μｍにわたって、
ｎ⁺ −ＩｎＡｌＧａＡｓガイド層１０３をコア層とする
光導波路である受動導波路部１１１が形成され、その後
方に光電変換部１１２が形成されている。素子の上面及
び側面に窒化シリコン膜１０６、素子の入射端面に反射
防止膜として窒化シリコン膜１１０が形成され、入射端
面と反対側に電極起因の寄生容量低減のためのポリイミ
ド層１０７が形成され、上部にはアロイ電極１０８が形
成され、これに電極１０９が形成されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図７に
示すような従来の装荷型半導体受光素子は、導波路型受
光素子と比較して量子効率が低いという問題があった。
その理由は、ガイド層１０３と光吸収層１０４との光学
的結合が弱く、充分に光電変換が行われないためと考え
られ。この発明は、上述の事情に鑑みなされたもので、
ガイド層と光吸収層との光学的結合を高め、高い量子効
率を有し、高光入力時にも劣化、破壊しにくい装荷型半
導体受光素子及びその製造方法を提供することを目的と
している。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、請求項１記載の発明は、半絶縁性基板上に第１のク
ラッド層、ガイド層、光吸収層、第２のクラッド層から
なる層構造が形成され、入射端面から前記ガイド層をコ
ア層とする受動導波路部が所定の距離形成され、その後
方に光電変換部が形成された装荷型半導体受光素子に係
り、前記ガイド層は、屈折率が前記第１のクラッド層側
で低く、前記光吸収層に近い程高くなるように変化する
半導体層で構成されていることを特徴としている。

【０００７】また、請求項２記載の発明は、請求項１記
載の装荷型半導体受光素子に係り、前記ガイド層を構成
する半導体層は、互いに屈折率の異なる複数の半導体層
の積層構造であることを特徴としている。

【０００８】また、請求項３記載の発明は、請求項１又
は２記載の装荷型半導体受光素子に係り、前記ガイド層
を構成する半導体層は、層厚方向に連続的に変化する組
成を有する構造のものであることを特徴としている。

【０００９】また、請求項４記載の発明は、請求項１、
２又は３記載の装荷型半導体受光素子に係り、前記ガイ
ド層内の層厚方向光強度分布の極大位置が、前記光吸収
層から最も離れる位置の近傍において前記光電変換部が
開始するように構成されていることを特徴としている。

【００１０】また、請求項５記載の発明は、請求項１乃
至４のいずれか１に記載の装荷型半導体受光素子に係
り、前記光吸収層で生成されたキャリアが注入されアバ
ランシェ増倍を起こす増倍層を前記光吸収層の上層又は
下層に設けたことを特徴としている。

【００１１】また、請求項６記載の発明は、請求項１乃
至５のいずれか１に記載の装荷型半導体受光素子に係
り、前記光吸収層の一部あるいは全部を空乏化させずに
用いることを特徴としている。

【００１２】また、請求項７記載の発明は、請求項１乃
至６のいずれか１に記載の装荷型半導体受光素子に係
り、前記ガイド層の一部あるいは全部を空乏化させて用
いることを特徴としている。

【００１３】また、請求項８記載の発明は、請求項１乃
至７のいずれか１に記載の装荷型半導体受光素子に係
り、前記光吸収層の上部にｐ⁺ −ＩｎＧａＡｓ光吸収
層、前記光吸収層の下部にｉ−ＩｎＡｌＧａＡｓガイド
層が設けられていることを特徴としている。

【００１４】また、請求項９記載の発明は、装荷型半導
体受光素子の製造方法に係り、半絶縁性基板上に、第１
のクラッド層、ガイド層、光吸収層、第２のクラッド層
を順次積層する工程と、深さの異なる複数回のエッチン
グ工程により、前記半絶縁性基板が露出するまでエッチ
ングした第１領域、前記第１のクラッド層が露出するま
でエッチングした第２領域、前記第３のガイド層が露出
するまでエッチングした第３領域、およびエッチングを
施さず前記第２のクラッド層が残った第４領域とを形成
する工程と、前記エッチング工程後、素子の上面及び側
面に窒化シリコン膜を形成する工程と、前記受動導波路
部と反対側の側面領域にポリイミド膜を形成する工程
と、前記第４領域上にはｐ電極を、前記第２領域上には
ｎ電極を各々形成する工程と、前記ｐ電極及びｎ電極に
電気回路接続用の電極を形成する工程と、を含むことを
特徴としている。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、この発明
の実施の形態について説明する。説明は、実施例を用い
て具体的に行う。図１は、この発明の第１実施例である
装荷型半導体受光素子の上面図、図２は図１のＩＩ−Ｉ
Ｉ線断面図、図３は図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図、図
４（ａ）は第１実施例の動作を説明する図、図４（ｂ）
は従来の装荷型半導体受光素子の動作を説明する図であ
る。

【００１６】◇第１実施例 図１、図２及び図３に示すように、第１実施例の装荷型
半導体受光素子の結晶層構造は、半絶縁性の半導体基板
１上に、クラッド層２、その上に第１のガイド層３、そ
の上に第２のガイド層４、その上に第３のガイド層５、
その上に光吸収層６、その上にクラッド層７が順次積層
された構造である。前記ガイド層２、３、４は、バンド
ギャップ波長が入射光波長よりも短く、かつ半導体基板
１よりも屈折率が大きい材質のものが使用される。この
ガイド層２、３、４の図２における左端面が、半導体基
板１と平行な方向から入射光１６を入射する入射端面３
１となっている。このガイド層３、４、５は、互いに屈
折率の異なる複数の半導体層から形成され、かつ、その
複数の半導体層の屈折率は光吸収層６に近い程高くなっ
ている。ガイド層５上の一部領域で、かつ、この入射端
面３１から距離９Ｌだけ離れた位置に上記光吸収層６が
形成されている。この光吸収層６は、バンドギャップ波
長が入射光波長と等しいか、あるいは長い半導体からな
るものである。

【００１７】次に、第１実施例の装荷型半導体受光素子
の製造工程を具体例で説明する。なお、各層の材料、組
成、寸法等は、単なる例示であって、これに限定するも
のではない。半絶縁性ＩｎＰ基板１上に、ｎ⁺ −ＩｎＰ
クラッド層２（層厚０．５μｍ）、第１のｎ⁺ −ＩｎＡ
ｌＧａＡｓガイド層３（波長組成１．１μｍ、層厚０．
７μｍ）、第２のｎ⁺ −ＩｎＡｌＧａＡｓガイド層４
（波長組成１．２μｍ、層厚０．７μｍ）、第３のｎ⁺
−ＩｎＡｌＧａＡｓガイド層５（波長組成１．３μｍ、
層厚０．７μｍ層厚）、ｉ−ＩｎＧａＡｓ光吸収層６
（層厚０．５μｍ）、ｐ⁺−ＩｎＰクラッド層７（層厚
１μｍ）を順次積層する。次いで、深さの異なる複数回
のエッチング工程により、半絶縁性ＩｎＰ基板１が露出
するまでエッチングした第１領域２１（図３）と、ｎ⁺
−ＩｎＰクラッド層２が露出するまでエッチングした第
２領域２２（図３）と、第３のｎ⁺−ＩｎＡｌＧａＡｓ
ガイド層５が露出するまでエッチングした第３領域２５
（図２）、およびエッチングを施さず、ｐ⁺ −ＩｎＰク
ラッド層７が残った第４領域２７（図２）とを形成す
る。このｐ⁺ −ＩｎＰクラッド層７が残った第４領域２
７が、入射光を光電変換する光電変換部８となる領域で
ある。そして、第３のｎ⁺ −ＩｎＡｌＧａＡｓガイド層
５が露出するまでエッチングした第３領域２５は、入射
光を光電変換部８に導波させるための受動導波路部９と
なる領域である。光電変換部８及び受動導波路部９の長
さ（図２で示した矢印方向の寸法８Ｌ及び９Ｌ）は、そ
れぞれ３０μｍ、２０μｍとした。

【００１８】これらのエッチング工程後、素子の上面及
び側面（入射側においては、第３のガイド層５の上面、
光吸収層６、クラッド層７の左側面）に窒化シリコン膜
１０を形成する。そして、素子の入射端面３１、すなわ
ち、基板１、クラッド層２、及びガイド層３、４、５の
側面にも、反射防止膜として窒化シリコン膜１５を形成
する。また、受動導波路部９と反対側の側面領域であっ
てシリコン膜１０の外側に、電極起因の寄生容量低減の
ためのポリイミド層１１を形成する。次に、ｐ⁺ −Ｉｎ
Ｐクラッド層７が残った領域２７上にはｐ電極としての
ＡｎＺｎアロイ電極１２を形成し、さらに、ｎ⁺ −Ｉｎ
Ｐクラッド層２が露出した領域２２上にはｎ電極として
のＡｕＧｅＮｉアロイ電極１３、１３を形成する。そし
て、ＡｕＺｎアロイ電極１２を拡大、延長する形でＴｉ
ＰｔＡｕ電極１４Ａを形成する。このＴｉＰｔＡｕ電極
１４Ａは、領域２７からポリイミド層１１の上面から後
面をを通り、後端の幅広部１５（図１参照）がシリコン
膜１０上に積層された構成となっている。また、ＡｕＧ
ｅＮｉアロイ電極１３、１３を拡大、延長する形でＴｉ
ＰｔＡｕ電極１４Ｂ、１４Ｃを形成する。

【００１９】次に、上記第１実施例の装荷型半導体受光
素子の作用について説明する。この第１実施例の装荷型
半導体受光素では、図１、図２に矢印１６で示した位置
から信号光を入射する。この入射光３０の波長は、光通
信で通常用いられる波長帯である１．５５μｍ帯として
いる。入射された光は、第１のガイド層３、第２のガイ
ド層４、及び第３のガイド層５を光導波のためのコア層
として伝播し、光電変換部８で光電変換され、電極１４
Ａ、１４Ｂ、１４Ｃに接続された外部の電気回路（図示
せず）で電気信号が取り出される。この第１実施例で
は、光電変換部８が入射光３０が入射する端面（窒化シ
リコン膜１５の面）から離れた位置に形成されており、
かつ、光吸収層６の前方（入射端面方向）には半導体層
が存在しない構造となっているので、導波路型受光素子
と異なり、光吸収層６の入射端面方向の側面からはほと
んど光が入射しない。したがって、光吸収層６の側面近
傍の光電流密度は極めて低く、高光入力に対しても素子
が劣化、破壊しにくくなる。

【００２０】第１実施例の装荷型半導体受光素子が、図
７に示した従来の装荷型半導体受光素子と異なる点は、
従来の素子がガイド層１０３は単一の組成のＩｎＡｌＧ
ａＡｓ層の１層のみであるのに対し、この第１実施例で
は、それぞれ波長組成の異なる（したがって屈折率も異
なる）３層のガイド層３、４、５を積層した装荷構造と
なっている点である。この構造の違いにより、図７の従
来例と第１実施例とでは、ガイド層中の光の伝播の仕方
が異なってくる。図４（ａ）に、第１実施例の装荷型半
導体受光素子の各々のガイド層中での光の伝播の様子
を、ビーム伝播法によりシミュレーションした結果を模
式的に示している。比較のため、図４（ｂ）に、図７に
示す従来例の素子のガイド層中での光の伝播の様子を、
同様にビーム伝播法によりシミュレーションした結果を
模式的に示す。

【００２１】図４（ａ）及び（ｂ）は、各々図２及び図
７に対応している。図４（ｂ）の従来例では、入射光は
ガイド層１０３中を略直進するのに対し、図４（ａ）の
第１実施例では、上下方向の蛇行が著しく、かつ、その
蛇行は上側に強度が偏った状態となる。したがって、光
電変換部８において光が上側（光吸収層６に近い側）に
偏ったときに、効率よく光電変換を行うことができるた
め、高い量子効率が得られる。一方、図４（ｂ）の従来
例では、光吸収層１０４に到達せず、光電流に寄与しな
い光の成分が大きく、結果として量子効率が低下する。
また、第１実施例では、第１のガイド層３、第２のガイ
ド層４、第３のガイド層５の、３層全てのガイド層が入
射端面内に含まれており、このことが入射光１６との高
い結合効率に寄与し、量子効率を一層高めている。図７
の従来例の素子の量子効率は、前記した「第６０回応用
物理学会学術講演会講演予稿集、第３分冊、９８５頁、
講演番号１ｐ−ＺＣ−８」の記述によれば、４６％であ
るのに対し、この第１実施例の装荷型半導体受光素子で
は、従来例と同様の光学系を用いた測定で５７％という
高い値が得られることが実験で確かめられた。

【００２２】前述のように、装荷型受光素子は、光電変
換部８の入射側端面（導波路型素子での入射端面に対応
する部位）への光電流の集中がなく、高光入力状態でも
素子が破壊されにくいという利点がある。第１実施例で
はこの利点が最大限生かされるように受動導波路部９の
長さ、ガイド層３、４、５の層厚が最適設計されてい
る。すなわち、図４（ａ）で示すように、前記ガイド層
３、４、５内の層厚方向光強度分布の極大位置、言い換
えると、光が下方向（光吸収層６側から遠い第１ガイド
層３側）に偏った部位Ｐが、前記光吸収層６から最も離
れる位置において光電変換部８が始まるように設計され
ている。したがって、光電変換部８の開始部（入射側端
面）８ａにおける光電流密度が極めて低く、高光入力状
態でも素子が素子が破壊されにくいという装荷型素子の
特徴を最大限に生かすことができる。

【００２３】以上、第１実施例の装荷型半導体受光素子
においては、ガイド層３、４、５がそれぞれ波長組成の
異なる３層のＩｎＡｌＧａＡｓ層の積層構造である場合
について述べたが、２層であっても、あるいは４層以上
であっても同様の効果が得られる。また、ガイド層３、
４、５は、積層構造に限らず、その組成が層厚方向に連
続的に変化する構造の半導体層であっても同様の効果が
得られる。また、ガイド層の材料としてはＩｎＡｌＧａ
Ａｓに限らず、ＩｎＧａＡｓＰなど他の材料系であって
も同様の効果が得られる。

【００２４】◇第２の実施例 次に、この発明の第２実施例の装荷型半導体受光素子に
ついて説明する。図５は、この発明の第２実施例を説明
する図で、第１実施例における図２に対応する図であ
る。第２実施例が第１実施例と異なる点は、図５に示す
ように、光吸収層６の下部に、ｐ⁺ −ＩｎＡｌＡｓ電界
緩和層１７（層厚０．０２μｍ）、ｉ−ＩｎＡｌＡｓ増
倍層１６（層厚０．２μｍ）が挿入されている点であ
る。その他、素子の基本的な構造は第１実施例と同様で
ある。第２実施例では、光吸収層６での光電変換により
発生した電子が電界緩和層１７を経て増倍層１６に注入
され、そこでアバランシェ増倍をおこすので、高感度な
光検出が可能となる。すなわち、第２実施例における光
電変換部８は、いわゆるアバランシェフォトダイオード
として動作する。この他、ガイド層３、４、５中での光
の導波の仕方、並びに従来の装荷型素子と比較して高い
量子効率が得られるという効果、及び光電変換部８の開
始部（入射側端面３１）における光電流密度が低く、素
子が破壊されにくいという効果等は第１実施例と同様で
ある。なお、上記実施例においては、増倍層の材料とし
てｉ−ＩｎＡ１Ａｓを用いた例を示しているが、ｉ−Ｉ
ｎＡ１Ａｓに限らずｉ−ＩｎＰなど他の材料系も用いる
ことができる。この時、増倍層を挿入する位置として
は、増倍層材料の増倍特性によって、光吸収層６の下部
に限らず、上部も選ぶことが出来る。

【００２５】◇第３実施例 次に、この発明の第３実施例の装荷型半導体受光素子に
ついて説明する。図６は、この発明の第３実施例を説明
する図で、第１実施例における図２に対応する図であ
る。第３実施例が第１実施例と異なる点は、図６に示す
ように、光吸収層６の上部に、ｐ⁺ −ＩｎＧａＡｓ光吸
収層１８（層厚０．５μｍ）が、また、光吸収層６の下
部にｉ−ＩｎＡｌＧａＡｓガイド層１９（波長組成１．
３μｍ、層厚０．２μｍ）が形成されている点である。
その他、素子の基本的な構造は第１実施例と同様であ
る。

【００２６】次に、第３実施例の動作を説明する。第３
実施例では、光吸収層６の上部に光吸収層１８が形成さ
れているので、第１実施例と比較してトータルの光吸収
層厚が厚くなっており、より高い量子効率が得られる。
このとき、第１実施例において単に光吸収層６の層厚を
厚くした場合よりも、より速い素子の応答速度が得られ
る。これは、ｐ⁺ −ＩｎＧａＡｓ光吸収層１８はｐ型に
ドーピングされているので、この層内での光吸収で生成
した電子は少数キャリア拡散によりｉ−ＩｎＧＡｓ光吸
収層６に流れ込み、また、生成した正孔と同数の正孔が
ｐ⁺ −ＩｎＧａＡｓ光吸収層１８から第２のクラッド層
７へと抜けるが、この過程に要する時間が極めて短いこ
とに起因する。

【００２７】また、第３実施例ではｉ−ＩｎＡｌＧａＡ
ｓガイド層１９が形成されているので、第１実施例と比
較してより空乏層が広がり、接合容量が低減され、高速
な応答が得られる。このとき、ｉ−ＩｎＡｌＧａＡｓガ
イド層１９中を走行するキャリアは電子のみであり、電
子の走行速度は正孔の走行速度と比較し極めて速いた
め、ｉ−ＩｎＡｌＧａＡｓガイド層１９が挿入されても
キャリアの走行時間で律速される応答速度はほとんど低
下しない。さらに、ｉ−ＩｎＡｌＧａＡｓガイド層１９
は低不純物濃度であることにより、受動導波路部９での
光の吸収損失が低減され、より高感度の素子が得られ
る。さらに、ｉ−ＩｎＡｌＧａＡｓガイド層１９が形成
されていることにより、前述のｐ⁺ −ＩｎＧａＡｓ光吸
収層１８、及び光吸収層６の層厚を、より自由に設計で
きるという効果もある。すなわち、例えば、ｐ⁺ −Ｉｎ
ＧａＡｓ光吸収層１８をより厚く、光吸収層６をより薄
く設計したい場合、通常だと接合容量増大により応答速
度が低下してしまうが、ここで同時にｉ−ＩｎＡｌＧａ
Ａｓガイド層１９の層厚を厚くすることで接合容量が低
減され、応答速度の低下を避けることができる。以上、
この発明の実施例を図面により詳述してきたが、具体的
な構成はこの実施例に限られるものではなく、この発明
の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があってもこの
発明に含まれる。例えば、光電変換部８の構造が、第１
実施例では、いわゆるｐｉｎフォトダイオード構造、ま
た、第２実施例では、アバランシェフォトダイオード構
造である場合を各々説明したが、これらに限らず、いわ
ゆるＭＳＭフォトダイオード構造など他のフォトダイオ
ード構造であっても同様の効果が得られる。

【００２８】

【発明の効果】以上説明したように、この発明による装
荷型半導体受光素子は、ガイド層が、屈折率が変化する
半導体層で構成され、その屈折率は光吸収層に近いほど
高くなっているため、ガイド層と光吸収層との光学的結
合が高くなり、光電変換部において効率よく光電変換を
行うことができ、高い量子効率が得られる。また、この
発明の装荷型半導体受光素子では、入射光がガイド層中
を伝播するときに上下方向に蛇行し、光が光吸収層から
遠い側に偏った部位において、光電変換部が開始するよ
う受動導波路部の長さ、ガイド層の層厚を設計すること
により、光電変換部の開始部（入射側端面）における光
電流密度が低くなり、高光入力状態でも素子が破壊され
にくい。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の装荷型半導体受光素子の第１実施例
を示す平面図である。

【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線断面図である。

【図３】図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。

【図４】装荷型半導体受光素子の動作を従来の技術によ
る素子の動作を説明する図であって、（ａ）は第１実施
例、（ｂ）は比較のための従来例を示している。

【図５】この発明の第２実施例の図２に対応する縦断側
面図である。

【図６】この発明の第３実施例の図２に対応する縦断側
面図である。

【図７】従来の装荷型半導体受光素子の一例を示す構造
図である。

【符号の説明】

１ 半絶縁性基板 ２ 第１のクラッド層 ３ 第１のガイド層 ４ 第２のガイド層 ５ 第３のガイド層 ６ 光吸収層 ７ 第２のクラッド層 ８ 光電変換部 ９ 受動導波路部 １０ 窒化シリコン腹 １１ ポリイミド腹 １２ アロイ電極 １３ アロイ電極 １４ 電極 １５ 窒化シリコン腹 １６ 増倍層 １７ 電界緩和層 １８ ｐ⁺ −ＩｎＧａＡｓ光吸収層 １９ ｉ−ＩｎＡｌＧａＡｓガイド層

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 半絶縁性基板上に第１のクラッド層、ガ
   イド層、光吸収層、第２のクラッド層からなる層構造が
   形成され、入射端面から前記ガイド層をコア層とする受
   動導波路部が所定の距離形成され、その後方に光電変換
   部が形成された装荷型半導体受光素子であって、 前記ガイド層は、屈折率が前記第１のクラッド層側で低
   く、前記光吸収層に近い程高くなるように変化する半導
   体層で構成されていることを特徴とする装荷型半導体受
   光素子。
2. 【請求項２】 前記ガイド層を構成する半導体層は、互
   いに屈折率の異なる複数の半導体層の積層構造であるこ
   とを特徴とする請求項１記載の装荷型半導体受光素子。
3. 【請求項３】 前記ガイド層を構成する半導体層は、層
   厚方向に連続的に変化する組成を有する構造のものであ
   ることを特徴とする請求項１又は２記載の装荷型半導体
   受光素子。
4. 【請求項４】 前記ガイド層内の層厚方向光強度分布の
   極大位置が、前記光吸収層から最も離れる位置の近傍に
   おいて前記光電変換部が開始するように構成されている
   ことを特徴とする請求項１、２又は３記載の装荷型半導
   体受光素子。
5. 【請求項５】 前記光吸収層で生成されたキャリアが注
   入されアバランシェ増倍を起こす増倍層を前記光吸収層
   の上層又は下層に設けたことを特徴とする請求項１乃
   至４のいずれか１に記載の装荷型半導体受光素子。
6. 【請求項６】 前記光吸収層の一部あるいは全部を空乏
   化させずに用いることを特徴とする請求項１乃至５のい
   ずれか１に記載の装荷型半導体受光素子。
7. 【請求項７】 前記ガイド層の一部あるいは全部を空乏
   化させて用いることを特徴とする請求項１乃至６のいず
   れか１に記載の装荷型半導体受光素子。
8. 【請求項８】 前記光吸収層の上部にｐ+ −ＩｎＧａＡ
   ｓ光吸収層、前記光吸収層の下部にｉ−ＩｎＡｌＧａＡ
   ｓガイド層が設けられていることを特徴とする請求項１
   乃至７のいずれか１に記載の装荷型半導体受光素子。
9. 【請求項９】 半絶縁性基板上に、第１のクラッド層、
   ガイド層、光吸収層、第２のクラッド層を順次積層する
   工程と、 深さの異なる複数回のエッチング工程により、前記半絶
   縁性基板が露出するまでエッチングした第１領域、前記
   第１のクラッド層が露出するまでエッチングした第２領
   域、前記ガイド層が露出するまでエッチングした第３領
   域、およびエッチングを施さず前記第２のクラッド層が
   残った第４領域とを形成する工程と、 前記エッチング工程後、素子の上面及び側面に窒化シリ
   コン膜を形成する工程と、 前記受動導波路部と反対側の側面領域にポリイミド膜を
   形成する工程と、 前記第４領域上にはｐ電極を、前記第２領域上にはｎ電
   極を各々形成する工程と、 前記ｐ電極及びｎ電極に電気回路接続用の電極を形成す
   る工程と、を含むことを特徴とする装荷型半導体受光素
   子の製造方法。