JP2001284633A5 - - Google Patents

Description

【特許請求の範囲】
【請求項１】
アンドープの増幅層（１４）と、
５０−１００ｎｍの範囲の厚さを有するアンドープの光吸収層（１６）と、
前記増幅層及び前記光吸収層に隣接して配置された第１のチャージ層（１５）であって、ＩｎＡｌＡｓ又はＩｎＰからなる前記第１のチャージ層（１５）と、
２００−４００ｎｍの範囲の厚さを有し、前記光吸収層から分離され、入射した光を前記光吸収層に結合することができるドープした導波路層（１７）とを備え、
前記第１のチャージ層、光吸収層、及び増幅層は、厚さが３００−５００ｎｍの範囲の領域（１４、１５、１６）を形成することを特徴とする半導体アバランシェホトディテクタ（１０）。

【請求項２】
前記第１のチャージ層とは反対の前記増幅層の面に隣接して配置された第２のチャージ層（１３）とをさらに備え、
前記第２のチャージ層はドープしたＩｎＡｌＡｓからなることを特徴とする請求項１記載のホトディテクタ。

【請求項３】
前記第１のチャージ層は、５０−１００ｎｍの範囲の厚さを有し、７×１０ ^１７ から２×１０ ^１８ ｃｍ ^-3 の範囲の濃度でドーピングされていることを特徴とする請求項１記載のホトディテクタ。

【請求項４】
前記導波路層は、ＩｎＧａＡｓＰからなり、７×１０ ^１７ から１×１０ ^１８ ｃｍ ^-3 の範囲の濃度でドーピングされていることを特徴とする請求項３記載のホトディテクタ。

【請求項５】
前記増幅層は、アンドープのＩｎＡｌＡｓ又はＩｎＰからなることを特徴とする請求項４記載のホトディテクタ。

【請求項６】
少なくとも４０ＧＨｚの移動時間が制限されたバンド幅を有することを特徴とする請求項１記載のホトディテクタ。

【請求項７】
前記光吸収層は、アンドープのＩｎＧａＡｓであることを特徴とする請求項１記載のホトディテクタ。

【請求項８】
基板上にアンドープの増幅層（１４）を形成するステップと、
前記増幅層上に第１のチャージ層（１５）を形成するステップであって、前記第１のチャージ層はドープしたＩｎＡｌＡｓ又はＩｎＰからなる、ステップと、
前記第１のチャージ層の上にアンドープの光吸収層（１６）を形成するステップであって、前記光吸収層は５０−１００ｎｍの範囲の厚さを有する、ステップと、
前記光吸収層の上にドープした導波路層（１７）を形成するステップであって、前記導波路層は、２００−４００ｎｍの範囲の厚さを有し、入射した光を前記光吸収層へ結合することができる、ステップとを具備し、
前記第１のチャージ層、光吸収層、及び増幅層は、厚さが３００−５００ｎｍの範囲の領域（１４、１５、１６）を形成することを特徴とするアバランシェホトディテクタの製造方法。

【請求項９】
前記増幅層、第１のチャージ層、光吸収層、及び導波路層は、ＭＯＣＶＤにより形成されることを特徴とする請求項８記載の方法。

【請求項１０】
前記増幅層を形成する前に、前記基板上に第２のチャージ層（１３）を形成するステップをさらに具備し、
前記第２のチャージ層はドープしたＩｎＡｌＡｓからなることを特徴とする請求項８記載の方法。

【請求項１１】
前記光吸収層は、アンドープのＩｎＧａＡｓからなることを特徴とする請求項８記載の方法。

【請求項１２】
前記増幅層は、アンドープのＩｎＡｌＡｓ又はＩｎＰからなることを特徴とする請求項８記載の方法。

【請求項１３】
前記導波路層は、ＩｎＧａＡｓＰからなり、７×１０^１７から１×１０^１８ｃｍ^-3の範囲の濃度にドーピングされていることを特徴とする請求項１２記載の方法。

【請求項１４】
アバランシェホトダイオード（１０）を有する光学受信機（３２）において、
前記アバランシェホトダイオードは、
アンドープの増幅層（１４）と、
５０−１００ｎｍの範囲の厚さを有するアンドープの光吸収層（１６）と、
前記増幅層及び前記光吸収層に隣接して配置された第１のチャージ層（１５）であって、ドープしたＩｎＡｌＡｓ又はＩｎＰからなる前記第１のチャージ層と、
２００ｎｍ−４００ｎｍの範囲の厚さを有し、前記光吸収層から分離され、入射した光を前記光吸収層に結合することができるドープした導波路層（１７）とを備え、
前記第１のチャージ層、光吸収層、及び増幅層は、厚さが３００−５００ｎｍの範囲の領域（１４、１５、１６）を形成することを特徴とする光学受信機。

【請求項１５】
送信器（３０）と、
前記送信器に光学的に接続された光ファイバ（３１）と、
前記光ファイバに光学的に結合された光学受信機（３２）とを有する光学ネットワークにおいて、
前記光学受信機は、アバランシェホトダイオードを有し、
前記アバランシェホトダイオードは、
アンドープの増幅層（１４）と、
５０−１００ｎｍの範囲の厚さを有するアンドープの光吸収層（１６）と、
前記増幅層及び前記光吸収層に隣接して配置された第１のチャージ層（１５）であって、ドープしたＩｎＡｌＡｓ又はＩｎＰからなる前記第１のチャージ層と、
２００−４００ｎｍの範囲の厚さを有し、前記光吸収層から分離され、入射した光を前記光吸収層に結合することができるドープした導波路層（１７）とを備え、
前記第１のチャージ層、光吸収層、及び増幅層は、厚さが３００−５００ｎｍの範囲の領域（１４、１５、１６）を形成することを特徴とする光学ネットワーク。

【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明によるデバイスを図１，２に示す。図１において、光は図２で矢印で示されるように図面の手前から奥に向かって入射する。本発明の一実施例による半導体アバランシェホトディテクタ１０は、アンドープ増幅層１４と薄いアンドープ光吸収層１６とドープト導波路層１７とを有し、この導波路層１７は、光吸収層１６から分離されているが、入射した光を光吸収層１６に結合する。

チャージ層１３の上にはアンドープ増幅層１４が形成され、この層１４はドープしていない（真性）である。本明細書においてアンドープ（ドープしていない）とは、意図的にドープしないことを意味しており、ｎ型あるいはｐ型のドーパントがバックグラウンドドーピング程度（１×１０^１７ｃｍ^−３以下）を含むこともあり得る。この実施例においては層１４はＩｎＡｌＡｓ製であり、入射光に応答してデバイス内で生成される自由キャリアを増幅する半導体材料製で、例えばＩｎＰ製でもよい。

層１４の厚さは２００−１０００ｎｍである。第２チャージ層１５は増幅層１４の上に形成される。この層１５は、ｐ型の不純物が７×１０¹⁷から２×１０¹⁸ｃｍ^-3の範囲の濃度でドーピングされている。この実施例においては、層１５はＩｎＡｌＡｓ製で、その厚さは５０−１００ｎｍで、デバイスの動作中に増幅層１４内で生成された高い電界から吸収層１６をシールドする役目をする。他の適宜の材料としてはＩｎＰがある。

薄いアンドープ吸収層１６が第２チャージ層１５の上に形成される。この実施例においては、層１６はＩｎＧａＡｓ製であるが、入射光を吸収し入射光に応答して自由キャリアを生成する半導体材料でもよい。この層１６の厚さは５０−１００ｎｍである。

次に動作について説明する。逆バイアスを金属層２０−２２を介してデバイスに与え、そして光は導波路層１７を通して図１の図面内に入る方向で伝播する。光は導波路層１７に沿って吸収層１６に入り、その結果吸収層１６内に自由キャリア（電子とホール）が生成される。これらのキャリアは電界がかったことにより光吸収層１６から掃引され（swept out ）、電子は増幅層１４内のインパクトイオン化により倍増される。電子の増加は、金属層２０−２２に接続された回路（図示せず）により検出される。他のメカニズムも用いることができる。

【００２１】
特許請求の範囲に記載した発明の構成要件の後の括弧内の符号は、構成要件と実施例と対応づけて発明を容易に理解させる為のものであり、特許請求の範囲の解釈に用いるべきのものではない。
【図面の簡単な説明】
【図１】
本発明の一実施例によるアバランシェホトディテクタの断面図
【図２】
図１のアバランシェホトディテクタの上面図
【図３】
本発明のアバランシェホトディテクタを含むネットワークの一部を表す図
【符号の説明】
１０ 半導体アバランシェホトディテクタ
１１ 半導体基板
１２ クラッド層
１３ 第１チャージ層
１４ アンドープ増幅層
１５ 第２チャージ層
１６ アンドープ光吸収層
１７ ドープト導波路層
１８ クラッド層
１９，２０，２１，２２ 金属層
２３，２４ 接点用リボン
３０ 送信器
３１ 光ファイバ
３２ 受信機
３３ 増幅器