JP2020181850A - 光半導体素子及び光半導体装置 - Google Patents
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Abstract
Description
先ず、第1の実施形態について説明する。第1の実施形態は、光半導体素子に関する。図1は、第1の実施形態に係る光半導体素子に含まれる半導体の領域のレイアウトを示す図である。図2は、第1の実施形態に係る光半導体素子に含まれる半導体の領域及び金属配線のレイアウトを示す図である。図3〜図6は、第1の実施形態に係る光半導体素子の構成を示す断面図である。図3は、図1及び図2中のI−I線に沿った断面図に相当する。図4は、図1及び図2中のII−II線に沿った断面図に相当する。図5は、図1及び図2中のIII−III線に沿った断面図に相当する。図6は、図1及び図2中のIV−IV線に沿った断面図に相当する。
次に、第1の実施形態の変形例について説明する。変形例は、モニタ部170の構成の点で第1の実施形態と相違する。図11は、第1の実施形態の変形例に係る光半導体素子に含まれる半導体の領域のレイアウトを示す図である。図12は、第1の実施形態の変形例に係る光半導体素子に含まれる半導体の領域及び金属配線のレイアウトを示す図である。
次に、第2の実施形態について説明する。第2の実施形態は、モニタ部170の配置の点で第1の実施形態と相違する。図13は、第2の実施形態に係る光半導体素子に含まれる半導体の領域のレイアウトを示す図である。図14は、第2の実施形態に係る光半導体素子に含まれる半導体の領域及び金属配線のレイアウトを示す図である。
次に、第3の実施形態について説明する。第3の実施形態は、受光部150と加熱部160との間と、加熱部160とモニタ部170との間とにスリットが形成されている点で第1の実施形態と相違する。図15は、第3の実施形態に係る光半導体素子に含まれる半導体の領域及び金属配線のレイアウトを示す図である。図16は、第3の実施形態に係る光半導体素子の構成を示す断面図である。図16は、図15中のI−I線に沿った断面図に相当する。
次に、第3の実施形態の変形例について説明する。変形例は、スリットの深さの点で第3の実施形態と相違する。図17は、第3の実施形態の変形例に係る光半導体素子に含まれる半導体の領域及び金属配線のレイアウトを示す図である。図18は、第3の実施形態の変形例に係る光半導体素子の構成を示す断面図である。図18は、図17中のI−I線に沿った断面図に相当する。
次に、第4の実施形態について説明する。第4の実施形態は、金属配線の構成の点で第1の実施形態と相違する。図23は、第4の実施形態に係る光半導体素子に含まれる半導体の領域及び金属配線のレイアウトを示す図である。
次に、第5の実施形態について説明する。第5の実施形態は、受光部150と加熱部160との間と、加熱部160とモニタ部170との間とにn+領域が形成されている点で第4の実施形態と相違する。図25は、第5の実施形態に係る光半導体素子に含まれる半導体の領域及び金属配線のレイアウトを示す図である。図26は、第5の実施形態に係る光半導体素子の構成を示す断面図である。図26は、図25中のI−I線に沿った断面図に相当する。
次に、第6の実施形態について説明する。第6の実施形態は、n+Si領域531A及び531Bが金属配線64に接続されている点で第5の実施形態と相違する。図28は、第6の実施形態に係る光半導体素子に含まれる半導体の領域及び金属配線のレイアウトを示す図である。
次に、第7の実施形態について説明する。第7の実施形態は、n+Si領域531A及び531Bと接地との間にスイッチが設けられている点で第5の実施形態と相違する。図30は、第7の実施形態に係る光半導体素子に含まれる半導体の領域及び金属配線のレイアウトを示す図である。
次に、第8の実施形態について説明する。第8の実施形態は、n+Si領域531A及び531Bにスリットが形成されている点で第7の実施形態と相違する。図31は、第8の実施形態に係る光半導体素子に含まれる半導体の領域及び金属配線のレイアウトを示す図である。
次に、第9の実施形態について説明する。第9の実施形態は、モニタ部170が設けられていない点で第5の実施形態と相違する。図32は、第9の実施形態に係る光半導体素子に含まれる半導体の領域及び金属配線のレイアウトを示す図である。
光を吸収し、電荷を生じさせる第1の半導体層を備えた受光部と、
前記第1の半導体層を加熱する加熱部と、
前記加熱部が発した熱により暗電流が変化する第2の半導体層を備えたモニタ部と、
を有することを特徴とする光半導体素子。
(付記2)
前記第1の半導体層及び前記第2の半導体層がSixGe1−x層(0≦x<1)又はGe1−xSnx層(0≦x<1)であることを特徴とする付記1に記載の光半導体素子。
(付記3)
前記受光部に光を導く導波路を有し、
前記モニタ部は、前記導波路における光軸の延長線上からずれて配置されていることを特徴とする付記1又は2に記載の光半導体素子。
(付記4)
前記受光部と前記加熱部との間で光の伝播を妨げる第1のバリア部と、
前記加熱部と前記モニタ部との間で光の伝播を妨げる第2のバリア部と、
を有することを特徴とする付記1乃至3のいずれか1項に記載の光半導体素子。
(付記5)
前記受光部、前記加熱部及び前記モニタ部にわたって設けられ、光が伝播可能な第3の半導体層を有し、
前記第1の半導体層及び前記第2の半導体層は、前記第3の半導体層上に形成され、
前記第1のバリア部は、前記第3の半導体層に形成された第1のスリットを有し、
前記第2のバリア部は、前記第3の半導体層に形成された第2のスリットを有することを特徴とする付記4に記載の光半導体素子。
(付記6)
前記第1のスリット及び前記第2のスリットは、厚さ方向で前記第3の半導体層を貫通することを特徴とする付記5に記載の光半導体素子。
(付記7)
前記第1の半導体層及び前記第2の半導体層の温度は、前記加熱部により互いに等しく上昇することを特徴とする付記1乃至6のいずれか1項に記載の光半導体素子。
(付記8)
前記加熱部は、前記第1の半導体層と前記第2の半導体層との中心に位置することを特徴とする付記7に記載の光半導体素子。
(付記9)
前記受光部及び前記加熱部に共通の電極を有することを特徴とする付記1乃至8のいずれか1項に記載の光半導体素子。
(付記10)
前記電極は、前記モニタ部にも共通であることを特徴とする付記9に記載の光半導体素子。
(付記11)
前記受光部は、前記電極がオーミック接触する第1導電型の第1の半導体領域を有し、
前記加熱部は、前記電極がオーミック接触する第1導電型の第2の半導体領域を有し、
前記モニタ部は、前記電極がオーミック接触する第1導電型の第3の半導体領域を有し、
前記第1の半導体領域と前記第2の半導体領域との間に第2導電型の第4の半導体領域を有し、
前記第2の半導体領域と前記第3の半導体領域との間に第2導電型の第5の半導体領域を有することを特徴とする付記10に記載の光半導体素子。
(付記12)
前記電極との間で前記加熱部に電力を印加する第2の電極を有し、
前記第4の半導体領域及び前記第5の半導体領域は、前記第2の電極に電気的に接続されていることを特徴とする付記11に記載の光半導体素子。
(付記13)
前記第4の半導体領域と接地との間に設けられた第1のスイッチと、
前記第5の半導体領域と接地との間に設けられた第2のスイッチと、
を有することを特徴とする付記11に記載の光半導体素子。
(付記14)
付記1乃至13のいずれか1項に記載の光半導体素子と、
前記暗電流に基づいて前記加熱部の制御を行う制御部と、
を有することを特徴とする光半導体装置。
113:Si層
113A、113B、113C、113D、113E、113F:スリット
150:受光部
156:i型Ge層
160:加熱部
170:モニタ部
176:i型Ge層
190:光半導体装置
191:IV変換器
192:制御回路
193:TIA
452:金属配線
531A、531B:n+Si領域
731A、731B:スイッチ
Claims (11)
- 光を吸収し、電荷を生じさせる第1の半導体層を備えた受光部と、
前記第1の半導体層を加熱する加熱部と、
前記加熱部が発した熱により暗電流が変化する第2の半導体層を備えたモニタ部と、
を有することを特徴とする光半導体素子。 - 前記第1の半導体層及び前記第2の半導体層がSixGe1−x層(0≦x<1)又はGe1−xSnx層(0≦x<1)であることを特徴とする請求項1に記載の光半導体素子。
- 前記受光部に光を導く導波路を有し、
前記モニタ部は、前記導波路における光軸の延長線上からずれて配置されていることを特徴とする請求項1又は2に記載の光半導体素子。 - 前記受光部と前記加熱部との間で光の伝播を妨げる第1のバリア部と、
前記加熱部と前記モニタ部との間で光の伝播を妨げる第2のバリア部と、
を有することを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の光半導体素子。 - 前記第1の半導体層及び前記第2の半導体層の温度は、前記加熱部により互いに等しく上昇することを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の光半導体素子。
- 前記受光部及び前記加熱部に共通の電極を有することを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項に記載の光半導体素子。
- 前記電極は、前記モニタ部にも共通であることを特徴とする請求項6に記載の光半導体素子。
- 前記受光部は、前記電極がオーミック接触する第1導電型の第1の半導体領域を有し、
前記加熱部は、前記電極がオーミック接触する第1導電型の第2の半導体領域を有し、
前記モニタ部は、前記電極がオーミック接触する第1導電型の第3の半導体領域を有し、
前記第1の半導体領域と前記第2の半導体領域との間に第2導電型の第4の半導体領域を有し、
前記第2の半導体領域と前記第3の半導体領域との間に第2導電型の第5の半導体領域を有することを特徴とする請求項7に記載の光半導体素子。 - 前記電極との間で前記加熱部に電力を印加する第2の電極を有し、
前記第4の半導体領域及び前記第5の半導体領域は、前記第2の電極に電気的に接続されていることを特徴とする請求項8に記載の光半導体素子。 - 前記第4の半導体領域と接地との間に設けられた第1のスイッチと、
前記第5の半導体領域と接地との間に設けられた第2のスイッチと、
を有することを特徴とする請求項8に記載の光半導体素子。 - 請求項1乃至10のいずれか1項に記載の光半導体素子と、
前記暗電流に基づいて前記加熱部の制御を行う制御部と、
を有することを特徴とする光半導体装置。
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