JP3381661B2 - 導波路型半導体受光素子及びその製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は導波路型半導体受光
素子に関し、特に光通信システムの受信モジュールある
いは送受信モジュールに用いられる導波路型半導体受光
素子に関する。

【０００２】

【従来の技術】光通信システムの受信モジュールあるい
は送受信モジュールに用いられる半導体受光素子とし
て、導波路型半導体受光素子の研究開発が進められてい
る。従来の面入射型素子では光吸収層に対して垂直な方
向から信号光を入射するのに対し、導波路型半導体受光
素子では水平な方向から入射する。従って光吸収層を薄
く設計した場合でも導波路長を十分長くとれば高い光電
変換効率が得られる。すなわち、従来の面入射型では素
子応答特性の高速化（キャリア走行時間短縮）と光電変
換効率がトレードオフの関係であったのに対し、導波路
型半導体受光素子では両者の両立が可能となる。

【０００３】このような高速性と高い光電変換効率の両
立という特徴に着目して作製された導波路型半導体受光
素子としては、例えば「１９９８年７月、第３回オプト
エレクトロニクス・アンド・コミュニケーションズ・コ
ンファレンス、テクニカルダイジェスト、３５４〜３５
５頁（Third Optoelectronics and Communications Con
ference (OECC ‘98) technical Digest, July 1998)」
にその一例が報告されている。

【０００４】この素子は、図１３に示されているよう
に、半絶縁性ＩｎＰ基板１０１上にｎ+ ＩｎＰクラッド
層１０２、ｎ+ ＩｎＡｌＧａＡｓガイド層（コア層とク
ラッド層の中間の屈折率を有する層であり、層厚０．８
μｍ）１０３、ｎ- ＩｎＧａＡｓ光吸収層１０４（層厚
０．５μｍ）、ｐ+ ＩｎＡｌＧａＡｓ層１０５（層厚
０．１μｍ）、ｐ+ ＩｎＰクラッド層１０６からなる導
波路メサを形成し、その表面に窒化シリコン膜１０７を
形成した構造となっている。光吸収層１０４の層厚を
０．５μｍと薄く設計することで、３ｄＢダウン遮断周
波数４０ＧＨｚ以上の高速応答が得られ、同時に、導波
路型素子構造を採用していることにより７７％という高
い光電変換効率（外部量子効率）が得られている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従来の導波路型半導体
受光素子の問題点は、強い光を入射したときに応答速度
が低下してしまうことである。その理由は、素子の光吸
収層に光が入射するとそこで電子正孔対を生成するが、
このとき生成した電子、正孔により遮蔽電界が形成さ
れ、それが電子及び正孔の高速移動を妨げるという、い
わゆる空間電荷効果が、光の強度が強い場合に特に顕著
となるからである。

【０００６】本発明は上述した従来技術の欠点を解決す
るためになされたものであり、その目的は強い光を入射
したときにも応答速度が低下せず、高速応答が可能な導
波路型半導体受光素子を提供することである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明による導波路型半
導体受光素子は、半導体基板上に形成され、光電変換を
行う光電変換領域を有し、前記半導体基板と平行な方向
から所定一波長の光を入射する導波路型半導体受光素子
であって、入射光波長よりも短いバンドギャップ波長を
有する半導体からなるガイド層を有し、前記光電変換領
域が、このガイド層の一部を含んで構成され、前記光電
変換領域における前記ガイド層の水平方向の幅が、入射
端側から光の進行方向に沿って斬減しているか、あるい
は入射光を導波する光導波路を更に有し、前記導波路部
から前記光電変換部まで連続して形成され光を導波する
ためのコア層を有することを特徴とする。

【０００８】

【０００９】また、本発明による他の導波路型半導体受
光素子は、入射光波長よりも長いバンドギャップ波長を
有する半導体層を有する光吸収領域を更に含む導波路型
半導体受光素子であって、前記光電変換領域と前記光吸
収領域とが電気的に分離されており、かつ、これらが光
導波路により接続されてなることを特徴とする。

【００１０】本発明による導波路型半導体受光素子の製
造方法は、基板上にバッファ層、ガイド層、光吸収層、
バンド不連続緩和層、クラッド層、コンタクト層の各層
を順に積層するステップと、この積層された各層に対し
て所定のエッチングを施し前記ガイド層の水平方向の幅
が、光電変換領域において入射端側から光の進行方向に
沿って漸減するように各層を形成するステップと、この
エッチング後に前記コンタクト層以外の表面に絶縁膜を
形成するステップと、この絶縁膜形成後に前記コンタク
ト層に電気的に接続される電極を形成するステップとを
含むことを特徴とする。

【００１１】本発明による他の導波路型半導体受光素子
の製造方法は、基板上にバッファ層を設けるステップ
と、その設けられたバッファ層の上に選択成長マスクを
用い、バンドギャップ波長が互いに異なる２種類のコア
層及び光吸収層並びにそれらに挟まれ一方のバンドギャ
ップ波長から他方のバンドギャップ波長まで徐々に変化
するバンドギャップ波長を有する遷移領域からなる層、
クラッド層、コンタクト層の各層を順に積層するステッ
プと、この後に前記マスクを除去するステップと、この
後に前記各層に対して所定のエッチングを施すステップ
と、このエッチング後に前記コンタクト層以外の表面に
絶縁膜を形成するステップと、この絶縁膜形成後に前記
コンタクト層に電気的に接続される電極を形成するステ
ップとを含むことを特徴とする。

【００１２】要するに本受光素子は、ガイド層の水平方
向の幅が、光電変換領域の入射側で広く、そこから徐々
に狭くなる構成であるため、光電変換領域における光電
流密度の分布が平均化され、空間電荷効果による応答速
度低下が起こりにくいのである。

【００１３】また、光導波のコア層において、バンドギ
ャップ波長が徐々に変化する遷移領域を形成することに
より、コア層の光吸収係数が小さくなり、光電流が集中
せず、空間電荷効果が起こりにくく、より強い入射光に
対しても高速な応答が可能になるのである。

【００１４】

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の一形態につ
いて図面を参照して説明する。なお、以下の説明におい
て参照する各図においては、他の図と同等部分には同一
符号が付されている。

【００１５】図１〜図３は、本発明による導波路型半導
体受光素子の第１の実施例を説明するための図である。
図１は受光素子の平面図、図２は図１中の破線Ａ−Ａ’
における断面図、図３は図１中の破線Ｂ−Ｂ’における
断面図である。また、図４は第１の実施例の製造工程を
説明するための図である。

【００１６】ここで、本実施例の受光素子を製造する方
法について説明する。まず、半絶縁性ＩｎＰ基板１上に
ｎ+ ＩｎＰバッファ層２（不純物濃度１×１０18ｃｍ-
3、層厚１．５μｍ）、ｎＩｎＧａＡｓＰガイド層３
（不純物濃度１×１０17ｃｍ-3、波長組成１．３μｍ、
層厚１μｍ）、ｎ- ＩｎＧａＡｓ光吸収層４（不純物濃
度１×１０15ｃｍ-3、波長組成１．６７μｍ、層厚０．
５μｍ）、ｐ+ ＩｎＧａＡｓＰバンド不連続緩和層５
（不純物濃度１×１０18ｃｍ-3、波長組成１．３μｍ、
層厚０．１μｍ）、ｐ+ ＩｎＰクラッド層６（不純物濃
度１×１０18ｃｍ-3、層厚１μｍ）、ｐ+ ＩｎＧａＡｓ
コンタクト層７（不純物濃度１×１０19ｃｍ-3、波長組
成１．６７μｍ、層厚０．２μｍ）を順次積層する。

【００１７】そして、図２、図３、図４に示されている
ように、深さの異なる複数回のエッチング工程を行う。
これにより、半絶縁性ＩｎＰ基板１が露出した領域、ｎ
+ ＩｎＰバッファ層２が露出した領域、ｎＩｎＧａＡｓ
Ｐガイド層３が露出した領域、及び、エッチングを施さ
ず、ｐ+ ＩｎＧａＡｓコンタクト層７が残った領域を形
成する。このとき、ｎＩｎＧａＡｓＰガイド層３の水平
方向の幅は、図４に示されているように光電変換領域１
４及び１５において、その入射側で広く、そこから徐々
に狭くなるようにする。つまりガイド層は、その水平方
向の幅が、入射端側から光の進行方向に沿って漸減する
ように形成する。

【００１８】さらに、図２及び図３に示されているよう
に、これらのエッチング工程後の素子上面に、絶縁膜で
ある窒化シリコン膜８を形成する。その後、ｐ+ ＩｎＧ
ａＡｓコンタクト層７が残った領域上にはｐ電極として
のＡｕＺｎアロイ電極９を、ｎ+ ＩｎＰバッファ層２が
露出した領域上にはｎ電極としてのＡｕＧｅＮｉアロイ
電極１１を形成する。ただし、ｐ+ ＩｎＧａＡｓコンタ
クト層７が残った領域の内、光吸収領域１６上にはＡｕ
Ｚｎアロイ電極９を形成しない。

【００１９】そして、図１、図２、図３に示されている
ようにＡｕＺｎアロイ電極９、ＡｕＧｅＮｉアロイ電極
１１を接続、あるいは拡大、延長する形でＴｉＰｔＡｕ
電極１０Ａ、１０Ｂ、１２を形成する。この時、ＴｉＰ
ｔＡｕ電極１０Ａは特性インピーダンス１００Ωのマイ
クロストリップ線路として設計されており、また、Ｔｉ
ＰｔＡｕ電極１０Ｂは、１０Ａとの接続部から次第にそ
の線路幅を増す形となっており、最終的には特性インピ
ーダンス５０Ωのマイクロストリップ線路となってい
る。最後に素子の入射端面に反射防止膜として窒化シリ
コン膜１３を形成する。なお図１において、電極９、１
０Ａ、１０Ｂ及び１２並びに窒化シリコン膜１３以外の
部分はすべて窒化シリコン膜８で覆われているものとす
る。

【００２０】以上の製造工程をフローチャートで示すと
図５のようになる。同図を参照すると、まず最初に、基
板上にバッファ層、ガイド層、光吸収層、バンド不連続
緩和層、クラッド層、コンタクト層の各層を順に積層す
る（ステップＳ１１）。次に、この積層された各層に対
して所定のエッチングを施しガイド層の水平方向の幅
が、光電変換領域において入射端側から光の進行方向に
沿って漸減するように各層を形成する（ステップＳ１
２）。このエッチング後にコンタクト層以外の表面に絶
縁膜を形成する（ステップＳ１３）。最後に、コンタク
ト層に電気的に接続される電極を形成する（ステップＳ
１４）。

【００２１】次に第１の実施例による受光素子の動作、
効果について説明する。本素子では図１、図３に矢印で
示されている位置から信号光を入射する。この入射光の
波長は１．５５μｍを想定している。つまりガイド層３
は入射光波長よりも短いバンドギャップ波長を有するこ
とになる。入射された光はｎＩｎＧａＡｓＰガイド層３
を光導波のためのコア層として伝播し、光電変換領域１
４で、そのパワーの一部が光電変換される。そして、こ
こで光電変換されなかった光はさらに光電変換領域１５
まで伝播してパワーの一部が光電変換される。このと
き、入射した光は光電変換領域１４、１５で分担して光
電変換されるので、１つの光電変換領域で光電変換する
光パワーは小さくなる。したがって、従来の導波路型半
導体受光素子と比べて空間電荷効果による応答速度低下
が起こりにくく、より強い光に対しても高速な応答が得
られる。

【００２２】また、従来の導波路型半導体受光素子で
は、入射端面近傍に集中して大きな光電流が流れるた
め、特に入射端面近傍における空間電荷効果が素子全体
の応答速度を律速していた。これに対し本実施例では、
図１に示されているように、ｎＩｎＧａＡｓＰガイド層
３の水平方向の幅が、光電変換領域１４、１５の入射側
で広く、そこから徐々に狭くなるように設計されている
ため、光電変換領域における光電流密度の分布が平坦化
される構造となっている。したがって従来の導波路型半
導体受光素子と比べて空間電荷効果による応答速度低下
が起こりにくく、より強い光に対しても高速な応答が得
られる。

【００２３】また本実施例では、光電変換領域１４、１
５において、ｎ電極を形成するためにｎ+ ＩｎＰバッフ
ァ層２が横に引き出された形となっているが、ｎ+ Ｉｎ
Ｐバッファ層２の入射光に対する屈折率はｎＩｎＧａＡ
ｓＰガイド層３と比べて小さいため、ｎ+ ＩｎＰバッフ
ァ層２中に光が大きくしみだすことはなく、伝播光は擾
乱をあまり受けずに伝播して行く。したがって、光の損
失が小さく、高感度な素子を実現できる。

【００２４】さらに本実施例では、光電変換領域１５で
も光電変換されなかった光は、さらに伝播し、光吸収領
域１６においてほぼ全て吸収される。したがって、素子
の後端面で反射された光が再び光電変換領域１４又は１
５において光電変換されることはない。すなわち、最初
に入射してきた光よりも、ある時間おくれて再び光が光
電変換領域１４又は１５に入射し光電変換されることが
無くなるため、素子としてより高速な応答が可能とな
る。さらに、素子の後端面で反射された光が素子の入射
端面から逆に出射され、素子の入射側のシステムに悪影
響を与えることも防げる。

【００２５】また、本実施例では素子の後段に設けられ
る図示せぬアンプ等の入力インピーダンスは、標準的な
値である５０Ωを想定しており、ＴｉＰｔＡｕ電極１０
Ｂはその最終端において特性インピーダンスが５０Ωと
なるよう設計されている。一方ＴｉＰｔＡｕ電極１０Ａ
の特性インピーダンスは１００Ωであり、これと異な
る。

【００２６】通常は、素子内部の線路インピーダンスの
設計値は、後段の入力インピーダンスと整合をとり、電
気信号の反射を防ぐために等しい値とする。しかしなが
ら、本実施例のように異なる値をあえて用い、例えば素
子内部の線路のインダクタンス成分を積極的に利用する
ことにより、光電変換領域１４、１５におけるｐｎ接合
容量等も考慮した上での最適設計が可能となり、より高
速に応答する素子が実現できる。

【００２７】なお、この第１の実施例では光電変換領域
が２つ形成されている例を説明したが、３つ以上形成さ
れている場合でも同様の効果が得られる。また、ガイド
層、バンド不連続緩和層としてＩｎＡｌＧａＡｓを用い
た場合にも同様の効果が得られる。さらにまた、マイク
ロストリップ線路の代わりにコプレーナ線路を用いた場
合にも同様の効果が得られる。

【００２８】図６〜図１１は第２の実施例及びその製造
工程を説明するための図である。図６は本実施例におけ
る導波路型半導体受光素子を製造するためのマスクパタ
ーンを示す図、図７は図６中の破線Ａ−Ａ’における断
面図、図８は図６中の破線Ｂ−Ｂ’における断面図であ
る。また、図９は本実施例における導波路型半導体受光
素子の構成を示す平面図、図１０は図９中の破線Ａ−
Ａ’における断面図、図１１は図９中の破線Ｂ−Ｂ’に
おける断面図である。

【００２９】この第２の実施例では、（００１）面を有
する半絶縁性ＩｎＰ基板１上にｎ+ＩｎＰバッファ層２
（１×１０18ｃｍ-3、層厚１．５μｍ）を結晶成長した
後、その表面に熱ＣＶＤ法等によりＳｉＯ2 膜１７を形
成し、通常のフォトリソグラフィー工程、エッチング工
程により図６に示されているようなマスクパターン１７
Ａ及び１７Ｂを形成する。これらパターン１７Ａ及び１
７Ｂは、互いに線対称の位置関係でならんだ２本のスト
ライプ状のパターンからなる。この２本のストライプに
挟まれた領域１７０の幅は３μｍ、方向は［１１０］で
ある。また、このストライプ状のパターン１７Ａ及び１
７Ｂは領域ごとに幅が異なっており、光電変換領域１
４、光電変換領域１５及び光吸収領域１６における幅は
３０μｍ、その他の領域では５μｍである。

【００３０】次に図７、図８に示されているように、こ
の基板上にＳｉＯ2 膜１７を選択成長マスクとして有機
金属気相成長法によりｎ- ＩｎＧａＡｓＰコア層１８
（不純物濃度１×１０15ｃｍ-3）、ｐ+ ＩｎＰクラッド
層１９（不純物濃度１×１０17ｃｍ-3）、ｐ+ ＩｎＧａ
Ａｓコンタクト層２０（不純物濃度１×１０19ｃｍ-3）
を成長する。

【００３１】この時、光電変換領域１４、１５及び光吸
収領域１６におけるｎ- ＩｎＧａＡｓＰコア層１８Ａの
バンドギャップ波長は、それ以外の領域のｎ- ＩｎＧａ
ＡｓＰコア層１８Ｂとは異なるものが得られる。コア層
１８Ａ、１８Ｂのバンドギャップ波長はそれぞれ１．５
５μｍ、１．３５μｍとなる。すなわち本実施例では、
入射光波長として１．５５μｍを想定しているが、一括
してかつ連続して形成されたコア層１８が、光電変換領
域１４、１５及び光吸収領域１６においては光吸収層と
なるコア層１８Ａとして、それ以外の領域では光を導波
するためのコア層１８Ｂとして機能する。なお、コア層
１８Ａ、１８Ｂの境界部分には、バンドギャップ波長が
１．５５μｍから１．３５μｍまで徐々に変化する遷移
領域１８Ｃがわずかに形成される。

【００３２】次に、ＳｉＯ2 膜１７を除去した後、図
９、図１０に示されているように光電変換領域１４、１
５の横に張り出した部分、及び光が導波する領域（図６
において２本のストライプ状のパターンに挟まれた領域
１７０）を除いてｎ+ ＩｎＰバッファ層２をエッチング
除去する。さらに光電変換領域１４、１５、光吸収領域
１６以外の部分のｐ+ ＩｎＧａＡｓコンタクト層２０を
エッチング除去し、それぞれの領域を電気的に分離す
る。その後、第１の実施例と同様の構造、工程で素子を
完成する。なお図９において、電極９、１０Ａ、１０Ｂ
及び１２並びに窒化シリコン膜１３以外の部分はすべて
窒化シリコン膜８で覆われているものとする。

【００３３】以上の製造工程をフローチャートで示すと
図１２のようになる。同図を参照すると、まず最初に、
基板上にバッファ層を設ける（ステップＳ２１）。次
に、そのバッファ層の上に選択成長マスクを用い、バン
ドギャップ波長が互いに異なる２種類のコア層及び光吸
収層並びにそれらに挟まれ一方のバンドギャップ波長か
ら他方のバンドギャップ波長まで徐々に変化するバンド
ギャップ波長を有する遷移領域からなる層、クラッド
層、コンタクト層の各層を順に積層する（ステップＳ２
２）。

【００３４】この後にマスクを除去し、各層に対して所
定のエッチングを施す（ステップＳ２３）。このエッチ
ング後にコンタクト層以外の表面に絶縁膜を形成する
（ステップＳ２４）。この絶縁膜形成後にコンタクト層
に電気的に接続される電極を形成する（ステップＳ２
５）。

【００３５】次に、第２の実施例による受光素子の動
作、効果について説明する。上述したように本実施例で
は、光電変換領域１４、１５及び光吸収領域１６におけ
る光吸収層と、それ以外の領域での光導波のためのコア
層とが一括してかつ連続して形成されている。このた
め、導波する光が擾乱を受けることが少なく、低損失で
高感度な素子が得られる。

【００３６】また、光電変換領域１４、１５のｎ- Ｉｎ
ＧａＡｓＰコア層１８Ａのバンドギャップ波長は大部分
は１．５５μｍである。ただし、光電変換領域１４、１
５の前端部（光入射端に近い側）及び後端部には、わず
かにバンドギャップ波長が短い遷移領域１８Ｃが形成さ
れる。特に、前端部にこの遷移領域１８Ｃが形成されて
いることにより、そこでのコア層の光吸収係数が小さく
なり、光電流が前端部に集中することがなくなる。この
ため、空間電荷効果が起こりにくくなり、より強い入射
光に対しても高速な応答が可能となる。

【００３７】なお、この第２の実施例では光電変換領域
が２つ形成されている例を説明したが、３つ以上形成さ
れている場合でも同様の効果が得られる。また、コア層
としてＩｎＡｌＧａＡｓを用いた場合にも同様の効果が
得られる。さらにまた、マイクロストリップ線路の代わ
りにコプレーナ線路を用いた場合にも同様の効果が得ら
れる。

【００３８】

【発明の効果】以上説明したように本発明は、ガイド層
の幅が、光電変換領域の入射側で広く、そこから徐々に
狭くなるように設計されており、光電変換領域全体に平
均して光電流が流れる構造となっているので、従来の導
波路型半導体受光素子と比べて空間電荷効果による応答
速度低下が起こりにくく、より強い光に対しても高速な
応答が得られるという効果がある。

【００３９】また、光電変換領域において、ｎ電極を形
成するためにｎ+ ＩｎＰバッファ層を横に引出された形
とし、ｎ+ ＩｎＰバッファ層の入射光に対する屈折率が
ｎＩｎＧａＡｓＰガイド層と比べて小さいため、ｎ+ Ｉ
ｎＰバッファ層中に光が大きくしみだすことはなく、伝
播光は擾乱をあまり受けずに伝播して行くので、光の損
失が小さく、高感度な素子を実現できるという効果があ
る。

【００４０】さらにまた、光電変換領域の後方に光吸収
領域を備えているので、素子の後端面で反射された光が
再び光電変換領域において光電変換されることはなく、
最初に入射してきた光よりも、ある時間おくれて再び光
が光電変換領域で光電変換されることが無くなるため、
素子としてより高速な応答が可能になるという効果があ
る。さらに、素子の後端面で反射された光が素子の入射
端面から逆に出射され、素子の入射側のシステムに悪影
響を与えることも防げるという効果がある。

【００４１】また、複数の光電変換領域を備えた実施例
においては、これらの光電変換領域を接続する線路イン
ピーダンスの設計値として、後段の入力インピーダンス
と異なる値をもあえて許容して設計しているので、設計
の自由度が広がり、例えば光電変換領域におけるｐｎ接
合容量等も考慮した上での最適設計が可能となり、より
高速で応答する素子が実現できるという効果がある。

【００４２】さらにまた、光電変換領域及び光吸収領域
における光吸収層と、それ以外の領域での光導波のため
のコア層とが一括してかつ連続して形成された実施例に
おいては、導波する光が擾乱を受けることが少ないの
で、低損失で高感度な素子が得られるという効果があ
る。さらに、同実施例においては、光電変換領域の前端
部にわずかにバンドギャップ波長が短い遷移領域が形成
されていることにより、そこでのコア層の光吸収係数が
小さくなり、光電流が前端部に集中することがなくなる
ため、空間電荷効果が起こりにくくなり、より強い入射
光に対しても高速な応答が可能となるという効果があ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例による導波路型半導体受
光素子の構成を示す平面図である。

【図２】図１中の破線Ａ−Ａ’における断面図である。

【図３】図１中の破線Ｂ−Ｂ’における断面図である。

【図４】図１の導波路型半導体受光素子の製造工程を説
明するための図である。

【図５】図１〜図４による導波路型半導体受光素子の製
造方法を示すフローチャートである。

【図６】本発明の第２の実施例による導波路型半導体受
光素子を製造するためのマスクパターンを示す図であ
る。

【図７】図６中の破線Ａ−Ａ’における断面図である。

【図８】図６中の破線Ｂ−Ｂ’における断面図である。

【図９】本発明の第２の実施例による導波路型半導体受
光素子の構成を示す平面図である。

【図１０】図９中の破線Ａ−Ａ’における断面図であ
る。

【図１１】図９中の破線Ｂ−Ｂ’における断面図であ
る。

【図１２】図６〜図１１による導波路型半導体受光素子
の製造方法を示すフローチャートである。

【図１３】従来の導波路型半導体受光素子の一例の構成
を示す断面図である。

【符号の説明】

１，１０１ 半絶縁性ＩｎＰ基板 ２ ｎ+ ＩｎＰバッファ層 ３ ｎＩｎＧａＡｓＰガイド層 ４，１０４ ｎ- ＩｎＧａＡｓ光吸収層 ５ ｐ+ ＩｎＧａＡｓＰバンド不連続緩和層 ６，１０６ ｐ+ ＩｎＰクラッド層 ７，２０，１０８ ｐ+ ＩｎＧａＡｓコンタクト層 ８，１３，１０７ 窒化シリコン膜 ９ ＡｕＺｎアロイ電極 １０ ＴｉＰｔＡｕ電極 １１ ＡｕＧｅＮｉアロイ電極 １２ ＴｉＰｔＡｕ電極 １４，１５ 光電変換領域 １６ 光吸収領域 １７ ＳｉＯ2 膜 １７Ａ，１７Ｂ マスクパターン １８ ｎ- ＩｎＧａＡｓＰコア層 １９ ｐ+ ＩｎＰクラッド層 １０２ ｎ+ ＩｎＰクラッド層 １０３ ｎ+ ＩｎＡｌＧａＡｓガイド層 １０５ ｐ+ ＩｎＡｌＧａＡｓ層 １０９ ｐ電極 １１０ ｎ電極

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01L 31/00 - 31/119 G02B 6/12 - 6/138

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 半導体基板上に形成され、光電変換を行
   う光電変換領域を有し、前記半導体基板と平行な方向か
   ら所定一波長の光を入射する導波路型半導体受光素子で
   あって、入射光波長よりも短いバンドギャップ波長を有
   する半導体からなるガイド層を有し、前記光電変換領域
   が、このガイド層の一部を含んで構成され、前記光電変
   換領域における前記ガイド層の水平方向の幅が、入射端
   側から光の進行方向に沿って漸減していることを特徴と
   する導波路型半導体受光素子。
2. 【請求項２】 前記ガイド層よりも下層に形成され、コ
   ンタクト電極を接続するためのバッファ層を更に含み、
   前記バッファ層の屈折率は前記ガイド層の屈折率よりも
   小さく、かつ、前記光電変換領域において前記バッファ
   層の水平方向の幅が前記ガイド層の幅より広くなってい
   ることを特徴とする請求項1記載の導波路型半導体受光
   素子。
3. 【請求項３】 前記光電変換領域を複数含み、かつ、そ
   れら光電変換領域が光導波路で接続されてなることを特
   徴とする請求項１〜２のいずれかに記載の導波路型半導
   体受光素子。
4. 【請求項４】 前記複数の光電変換領域がストリップ線
   路により電気的に相互接続され、かつ、そのストリップ
   線路の特性インピーダンスが、自素子の後段に接続され
   る回路の入力インピーダンスと異なることを特徴とする
   請求項３記載の導波路型半導体受光素子。
5. 【請求項５】 基板上にバッファ層、ガイド層、光吸収
   層、バンド不連続緩和層、クラッド層、コンタクト層の
   各層を順に積層するステップと、この積層された各層に
   対して所定のエッチングを施し前記ガイド層の水平方向
   の幅が、光電変換領域において入射端側から光の進行方
   向に沿って漸減するように各層を形成するステップと、
   このエッチング後に前記コンタクト層以外の表面に絶縁
   膜を形成するステップと、この絶縁膜形成後に前記コン
   タクト層に電気的に接続される電極を形成するステップ
   とを含むことを特徴とする導波路型半導体受光素子の製
   造方法。