JP7087308B2 - 受光器、バランス型受光器、受光器の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、受光器、バランス型受光器、受光器の製造方法に関する。

導波路型半導体受光器として、光導波路と光吸収層とを備える受光器がある。

特開平４－２１１２０９号公報 特開２０００－２９２６３７号公報 特開２０１２－１９９３７３号公報 特開平５－１６０４３０号公報

一般的な受光器では、光導波路を構成する導波路コア層の幅方向中心位置に入力光の光強度分布のピークがあり、この位置で光強度が局所的に大きくなる。そして、この光強度が局所的に大きくなる位置にも光吸収層が設けられている。
このため、例えば受光器への入力光強度が大きい場合、吸収層で多数のフォトキャリアが発生し、吸収層内に蓄積することで遮蔽電界が発生し、その結果、高速特性が劣化する。

本発明は、受光器への入力光強度が大きい場合でも、高速特性の劣化を抑制できるようにすることを目的とする。

１つの態様では、受光器は、入力導波路コア層と、入力導波路コア層に連なるガイド導波路コア層と、入力導波路コア層の幅方向中心位置に対して幅方向の一方の側に入力導波路コア層の幅方向中心位置を跨ぐことなく設けられ、ガイド導波路コア層の入力導波路コア層に接続される部分の幅の半分以下の幅を有する光吸収層とを備える。
１つの態様では、バランス型受光器は、第１受光器と、第２受光器とを備え、第１受光器は、第１入力導波路コア層と、第１入力導波路コア層に連なる第１ガイド導波路コア層と、第１入力導波路コア層の幅方向中心位置に対して幅方向の一方の側に第１入力導波路コア層の幅方向中心位置を跨ぐことなく設けられ、第１ガイド導波路コア層の第１入力導波路コア層に接続される部分の幅の半分以下の幅を有する第１光吸収層と、第１光吸収層の厚さ方向の一方の側に接続された第１電極と、第１光吸収層の厚さ方向の他方の側に接続された第２電極とを備え、第２受光器は、第２入力導波路コア層と、第２入力導波路コア層に連なる第２ガイド導波路コア層と、第２入力導波路コア層の幅方向中心位置に対して幅方向の一方の側に第２入力導波路コア層の幅方向中心位置を跨ぐことなく設けられ、第２ガイド導波路コア層の第２入力導波路コア層に接続される部分の幅の半分以下の幅を有する第２光吸収層と、第２光吸収層の厚さ方向の一方の側に接続された第３電極と、第２光吸収層の厚さ方向の他方の側に接続された第４電極とを備え、さらに、第１電極と第３電極が接続された信号線と、第２電極が接続された第１グランド線と、第４電極が接続された第２グランド線とを備える。

１つの態様では、受光器の製造方法は、入力導波路コア層と、入力導波路コア層に連なるガイド導波路コア層とを設ける工程と、入力導波路コア層の幅方向中心位置に対して幅方向の一方の側において、ガイド導波路コア層の入力導波路コア層に接続される部分の幅の半分以下の幅を有する光吸収層を、入力導波路コア層の幅方向中心位置を跨ぐことなく設ける工程とを含む。
１つの態様では、受光器は、入力導波路コア層と、入力導波路コア層に連なるガイド導波路コア層と、入力導波路コア層の幅方向中心位置に対して幅方向の一方の側に設けられ、ガイド導波路コア層の入力導波路コア層に接続される部分の幅の半分以下の幅を有する光吸収層とを備え、ガイド導波路コア層は、入力導波路コア層の側から反対側へ向けて幅が狭くなっている。
１つの態様では、受光器は、入力導波路コア層と、入力導波路コア層に連なるガイド導波路コア層と、入力導波路コア層の幅方向中心位置に対して幅方向の一方の側に設けられ、ガイド導波路コア層の入力導波路コア層に接続される部分の幅の半分以下の幅を有する光吸収層とを備え、ガイド導波路コア層は、入力導波路コア層の側から反対側へ向けて幅が狭くなっている幅変化部分と、幅変化部分に連なり、幅が一定になっている幅一定部分とを備える。
１つの態様では、受光器は、入力導波路コア層と、入力導波路コア層に連なるガイド導波路コア層と、入力導波路コア層の幅方向中心位置に対して幅方向の一方の側に設けられ、ガイド導波路コア層の入力導波路コア層に接続される部分の幅の半分以下の幅を有する光吸収層とを備え、光吸収層は、表面側に第１導電型にドーピングされた第１導電型ドーピング領域を備え、ガイド導波路コア層は、光吸収層の下方に設けられ、第２導電型にドーピングされた第２導電型ドーピング領域と、光吸収層に対して幅方向の一方の側の厚さが他の部分よりも薄い部分に第２導電型ドーピング領域に連なるように設けられ、第２導電型ドーピング領域よりも高濃度に第２導電型にドーピングされた高濃度第２導電型ドーピング領域と、光吸収層を挟んで一方の側の反対側に設けられたアンドーピング領域とを備え、第１導電型ドーピング領域上に第１電極を備え、高濃度第２導電型ドーピング領域上に第２電極を備える。
１つの態様では、バランス型受光器は、第１受光器と、第２受光器とを備え、第１受光器は、第１入力導波路コア層と、第１入力導波路コア層に連なる第１ガイド導波路コア層と、第１入力導波路コア層の幅方向中心位置に対して幅方向の一方の側に設けられ、第１ガイド導波路コア層の第１入力導波路コア層に接続される部分の幅の半分以下の幅を有する第１光吸収層と、第１光吸収層の厚さ方向の一方の側に接続された第１電極と、第１光吸収層の厚さ方向の他方の側に接続された第２電極とを備え、第２受光器は、第２入力導波路コア層と、第２入力導波路コア層に連なる第２ガイド導波路コア層と、第２入力導波路コア層の幅方向中心位置に対して幅方向の一方の側に設けられ、第２ガイド導波路コア層の第２入力導波路コア層に接続される部分の幅の半分以下の幅を有する第２光吸収層と、第２光吸収層の厚さ方向の一方の側に接続された第３電極と、第２光吸収層の厚さ方向の他方の側に接続された第４電極とを備え、さらに、第１電極と第３電極が接続された信号線と、第２電極が接続された第１グランド線と、第４電極が接続された第２グランド線とを備え、第１ガイド導波路コア層は、第１入力導波路コア層の側から反対側へ向けて幅が狭くなっており、第２ガイド導波路コア層は、第２入力導波路コア層の側から反対側へ向けて幅が狭くなっている。
１つの態様では、受光器の製造方法は、入力導波路コア層と、入力導波路コア層に連なるガイド導波路コア層とを設ける工程と、入力導波路コア層の幅方向中心位置に対して幅方向の一方の側において、ガイド導波路コア層の入力導波路コア層に接続される部分の幅の半分以下の幅を有する光吸収層を設ける工程とを含み、ガイド導波路コア層を設ける工程において、ガイド導波路コア層を入力導波路コア層の側から反対側へ向けて幅が狭くなるように設ける。

１つの側面として、受光器への入力光強度が大きい場合でも、高速特性の劣化を抑制できるという効果を有する。

（Ａ）、（Ｂ）は、本実施形態にかかる受光器の構成を示す模式図であって（Ａ）は（Ｂ）のＡ－Ａ´線に沿う断面図であり、（Ｂ）は平面図である。 （Ａ）～（Ｃ）は、本実施形態にかかる受光器に備えられるガイド導波路コア層の斜めの側面の角度の設定について説明するための図である。 （Ａ）は、図１１（Ａ）、図１１（Ｂ）に示す受光器の光強度のシミュレーション結果を示す図であり、（Ｂ）は、本実施形態の受光器の光強度のシミュレーション結果を示す図である。 本実施形態にかかる受光器の変形例の構成を示す模式的平面図である。 （Ａ）～（Ｃ）は、本実施形態にかかる受光器の変形例の構成による効果を説明するための図である。 本実施形態にかかる受光器の他の変形例の構成を示す模式的平面図である。 （Ａ）、（Ｂ）は、本実施形態にかかる受光器の他の変形例の構成を示す模式図であって、（Ａ）は（Ｂ）のＡ－Ａ´線に沿う断面図であり、（Ｂ）は平面図である。 （Ａ）～（Ｊ）は、本実施形態にかかる受光器の製造方法を説明するための模式的断面図である。 （Ａ）は、本実施形態にかかるバランス型受光器の構成を示す模式的平面図であり、（Ｂ）は、回路構成を示す図である。 本実施形態にかかる受光器（バランス型受光器）を適用した送受信機の構成を示す模式的平面図である。 （Ａ）は比較例の構成を示す模式的平面図であり、（Ｂ）は（Ａ）中、Ａ－Ａ´線に沿う模式的断面図である。 （Ａ）は他の比較例の構成を示す模式的平面図であり、（Ｂ）は（Ａ）中、Ｂ－Ｂ´線に沿う模式的断面図である。

以下、図面により、本発明の実施の形態にかかる受光器、バランス型受光器、受光器の製造方法について、図１～図１２を参照しながら説明する。
本実施形態にかかる受光器は、例えば光通信に用いられる高速受光器であって、導波路型の高速受光器である。
本実施形態の受光器は、例えば図１（Ａ）、図１（Ｂ）に示すように、入力導波路コア層１と、入力導波路コア層１に連なるガイド導波路コア層２と、ガイド導波路コア層２の上方に部分的に設けられた光吸収層３とを備える。なお、コア層を光導波路層ともいう。また、光吸収層を受光部ともいう。

特に、光吸収層３は、入力導波路コア層１の幅方向中心位置に対して幅方向の一方の側であって、ガイド導波路コア層２の上方に設けられている。
つまり、光吸収層３は、入力導波路に入射する基本モードの中心線［図１（Ｂ）中、符号Ｘで示す］を跨がない位置に設けられ、幅がガイド導波路コア層２の入力導波路コア層１に接続される部分の幅の半分以下になっており、ガイド導波路コア層２の上方に光の伝搬方向に沿って延びるように設けられている。

入力導波路に入射する基本モードの中心線上に、即ち、入力導波路コア層１の幅方向中心位置に、入力光の光強度分布（伝搬光分布）のピークがあり、光強度が局所的に大きくなる。この位置に光吸収層３が設けられていると、光吸収層で多数のフォトキャリアが発生し、光吸収層内に蓄積することで遮蔽電界が発生し、高速特性が劣化する。高速特性が劣化することを抑制するため、前述のような構成としている。なお、図１（Ｂ）では、伝搬光分布を符号Ｙで示している。

このように、高速特性の劣化を抑制するために、光吸収層３の位置を、入力導波路コア層１の幅方向中心位置に対して幅方向の一方の側へずらすことで、例えば受光器４への入力光強度を大きくした場合であっても、高速特性を維持することが可能となる。
例えば、バランス型受光器において、さらなる低ノイズを実現するために光強度の強い局発光を入射させると（即ち、受光器への入力光強度を強くすると）、光吸収層で多数のフォトキャリアが発生し、光吸収層内に蓄積することで遮蔽電界が発生し、その結果、応答速度が低下し、高速特性が劣化することになるが、後述するように、本実施形態の受光器４を用いてバランス型受光器［例えば図９（Ａ）、図９（Ｂ）参照］を構成することで、高速特性が劣化するのを抑制し、高速特性を維持することが可能となる。

本実施形態では、図１（Ｂ）に示すように、入力導波路コア層１は、幅が一定になっている幅一定部分１Ａと、幅一定部分１Ａに連なり、幅一定部分１Ａの側からガイド導波路コア層２の側へ向けて幅が広くなっているテーパ部分１Ｂとを備える。このため、入力導波路コア層１に連なるガイド導波路コア層２の入力導波路コア層１に接続される部分の幅も広くなっている。

このようにして、伝搬光を拡大することで、光吸収層３の入力端［入射端；図１（Ｂ）中、左側の端部］での光強度を抑えることができ、光吸収層３で生成されるフォトキャリアの密度を低減することができる。
これにより、例えば受光器４への入力光強度を強くしても、キャリアの蓄積による応答速度の低下を抑え、高速特性を維持することができる。

また、ガイド導波路コア層２は、図１（Ｂ）に示すように、入力導波路コア層１の側から反対側へ向けて幅が狭くなっている。つまり、ガイド導波路コア層２は、幅が光の伝搬方向に沿って減少している。ここでは、ガイド導波路コア層２は、幅方向の一方の側の側面が、光の伝搬方向に平行な側面になっており、幅方向の他方の側の側面が、光の伝搬方向に対して斜めの側面を含むものとなっている。

これにより、感度の低下を抑制することができる。つまり、光の伝搬方向に延びている光吸収層３に、入射端から光を入射させるだけでなく、ガイド導波路コア層２の斜めの側面で反射した光もその側方から入射させることができ、効率良く光を吸収させることができるため、ガイド導波路コア層２の幅が光の伝搬方向に沿って減少しておらず一定になっている場合と比較して、感度の低下を抑制することができる。

また、ガイド導波路コア層２は、図１（Ａ）、図１（Ｂ）に示すように、光吸収層３の下方に設けられたドーピング領域２Ａと、入力導波路コア層１とドーピング領域２Ａの側部との間に設けられたアンドーピング領域２Ｂとを備える。なお、入力導波路コア層１は全体がアンドーピング領域となっている。
これにより、感度の低下を抑制することができる。つまり、全体がドーピング領域になっている場合と比較して、フォトキャリアに寄与しない自由キャリア吸収（自由キャリア損失）を抑えることができ、感度の低下を抑制することができる。

また、光吸収層３の厚さ方向の一方の側に接続された第１電極５と、光吸収層３の厚さ方向の他方の側に接続された第２電極６とを備える。
ここでは、光吸収層３は、図１（Ａ）に示すように、表面側に第１導電型にドーピングされた第１導電型ドーピング領域３Ａを備える。
また、ガイド導波路コア層２は、光吸収層３の下方から幅方向の一方の側へ延び、第２導電型にドーピングされた第２導電型ドーピング領域２ＡＸと、光吸収層３を挟んで一方の側の反対側に設けられたアンドーピング領域２Ｂと、第２導電型ドーピング領域２ＡＸの一方の側へ延びた部分の表面側に設けられ、他の部分よりも高濃度に第２導電型にドーピングされた高濃度第２導電型ドーピング領域２ＡＹとを備える。

そして、第１導電型ドーピング領域３Ａ上に第１電極５を備え、高濃度第２導電型ドーピング領域２ＡＹ上に第２電極６を備える。
具体的には、入力導波路コア層１及びガイド導波路コア層２は、シリコン（Ｓｉ）コア層（Ｓｉ導波路コア層）である。
また、光吸収層３は、Ｇｅ層である。なお、光吸収層３は、Ｇｅを含む半導体光吸収層であれば良い。また、光吸収層３の表面を覆うようにパッシベーション膜（例えばＳｉ膜）１５を設けても良い［例えば図８（Ｊ）参照］。

また、光吸収層３には、第１導電型ドーピング領域３Ａとして、ｎ型ドーピング領域（ここではｎ型不純物が高濃度にドーピングされたｎ^＋型ドーピング領域）が設けられており、それ以外の領域がアンドーピング領域になっている。なお、光吸収層３の表面を覆うパッシベーション膜１５を設ける場合には、パッシベーション膜１５に、第１導電型ドーピング領域３Ａとして、ｎ型ドーピング領域を設けても良い［例えば図８（Ｊ）参照］。そして、ｎ型ドーピング領域３Ａ（ここではｎ^＋型ドーピング領域；第１導電型半導体層）の上に、第１電極５として、ｎ側電極が設けられている。つまり、光吸収層３の表面側に設けられたｎ型ドーピング領域３Ａ（コンタクト領域）上にｎ側電極５が設けられている。

また、ガイド導波路コア層３には、第２導電型ドーピング領域２ＡＸとして、ｐ^＋型ドーピング領域が設けられており、高濃度第２導電型ドーピング領域２ＡＹとして、ｐ^＋＋型ドーピング領域が設けられており、それ以外の領域がアンドーピング領域２Ｂになっている。そして、ｐ^＋＋型ドーピング領域（第２導電型半導体層）２ＡＹの上に、第２電極６として、ｐ側電極が設けられている。つまり、光吸収層３を挟んでアンドーピング領域２Ｂの反対側の表面側に設けられたｐ^＋＋型ドーピング領域（コンタクト領域）２ＡＹ上に、光吸収層３に隣接して、ｐ側電極６が設けられている。

さらに、これらの周囲はＳｉＯ_２クラッド層９、１２、１６で覆われている［例えば図８（Ｊ）参照］。
つまり、Ｓｉ基板８上に、ＳｉＯ_２クラッド層９、Ｓｉコア層１、２、ＳｉＯ_２クラッド１２、１６層が積層されており、Ｓｉコア層１、２とＳｉＯ_２クラッド層９、１２、１６とによって構成される光導波路（半導体光導波路）によって、入力導波路コア層１とクラッド層９、１２、１６とからなる入力導波路及びガイド導波路コア層２とクラッド層９、１２、１６とからなるガイド導波路が構成されている［例えば図８（Ｊ）参照］。

このように、半導体光導波路上に、光吸収層３、ｎ側電極５及びｐ側電極６を含む半導体受光素子７がモノリシック集積されて、受光器４が構成されている。このため、本実施形態の受光器４は、半導体からなる受光器である。
そして、図１（Ａ）、図１（Ｂ）に示すように、半導体光導波路を構成するガイド導波路コア層２は、半導体受光素子７が設けられる領域（光吸収層３、ｎ側電極５及びｐ側電極６の周囲）のみがドーピング領域２Ａとなっており、それ以外の領域はアンドーピング領域２Ｂとなっている。

つまり、ガイド導波路コア層２は、幅方向の一方の側に光の伝搬方向に沿って部分的にドーピング領域２Ａが設けられており、全体がドーピングされている場合と比較して、ドーピング領域２Ａの範囲が狭くなっていて、ガイド導波路コア層２の幅［図１（Ａ）中、符号Ａの矢印で示す］に対してドーピング領域２Ａの幅［図１（Ａ）中、符号Ｂの矢印で示す］が大幅に狭くなっている。なお、ガイド導波路コア層２の幅［図１（Ａ）中、符号Ａで示す］に対して光吸収層３の幅［図１（Ａ）中、符号Ｃで示す］は狭くなっている。

これにより、拡大された伝搬光におけるフォトキャリアに寄与しない自由キャリア吸収（損失）を小さく抑えることができ、感度（受光感度）の低下を抑制することができる。
なお、ガイド導波路コア層２のほぼ全体をドーピングする場合、ドーピング濃度をできるだけ低く設定して、自由キャリア吸収をできるだけ抑え、感度の低下を抑制することになる［例えば図１１（Ｂ）中、ｐ^＋で示す領域参照］。しかしながら、この方法では、ｐ^＋で示すドーピング領域１０５を介して接続される光吸収層１０２と電極１０４の間のシート抵抗が高くなり、ＣＲ時定数が大きくなり、応答速度を低下させることになるため、高速特性が劣化してしまうことになる。

これに対し、上述のように、半導体受光素子７が設けられる領域のみをドーピング領域２Ａとし、それ以外の領域をアンドーピング領域２Ｂとすることで、自由キャリア吸収を抑えて、感度の低下を抑制することができる。このため、ガイド導波路コア層２のほぼ全体をドーピングする場合［例えば図１１（Ａ）、図１１（Ｂ）参照］よりも、ドーピング領域２Ａにおけるドーピング濃度を高く設定することができるため、フォトキャリアが電流として流れるパスを実効的に短くすることができ、シート抵抗を低くすることができる。この結果、ＣＲ時定数による応答速度の低下を抑制することができ、高速特性の劣化を抑制することができる。

また、図１（Ｂ）に示すように、半導体受光素子７が設けられる領域以外の領域、即ち、幅方向の一方の側の反対側の他方の側のガイド導波路コア層２は、幅が光の伝搬方向に沿って減少している。
これにより、光の伝搬方向に延びている光吸収層３に、ガイド導波路コア層２の斜めの側面で反射した光もその側方から入射させ、効率良く光を吸収させることができ、感度の低下を抑制することができる。

ところで、本実施形態の受光器４は、上述のように構成されているため、前段の光回路を伝搬してきた光のモード径は、光導波路（入力導波路及びガイド導波路）の幅と同様に徐々に広がり、導波路幅が同じ領域では平行光のように伝搬する。
そして、光吸収層３（受光部）まで達すると、一部の光のみが入射端で吸収される。
また、受光部３が形成されていないガイド導波路コア層２の幅は、光の伝搬方向に沿って減少するため、伝搬された光はガイド導波路コア層２の斜めの側面で反射し、受光部３の側方（側面）から徐々に吸収されていく。

また、ガイド導波路コア層２の斜めの側面の角度θは、以下のようにして設定すれば良い。なお、ガイド導波路コア層２を扇型ガイド導波路コア層ともいう。
ここでは、図２（Ａ）に示すように、基本モードで伝搬してきた光（光線；平面波）は、ガイド導波路コア層２（ここではＳｉ層）の斜めの側面において角度φ_１で反射し、光の伝搬方向に延びている光吸収層３（ここではＧｅ層）に側方から角度φ_２で入射するものとする。

また、図２（Ｂ）は、光線近似してＳｉ導波路コア層２からＳｉＯ_２クラッド層へ入射するときの反射率を示している。なお、図２（Ｂ）中、実線Ｒｓはｓ偏光の反射率を示しており、実線Ｒｐはｐ偏光の反射率を示している。
また、図２（Ｃ）は、光線近似してＳｉ導波路コア層２からＧｅ層３へ入射するときの透過率を示している。なお、図２（Ｃ）中、実線Ｔｓはｓ偏光の透過率を示しており、実線Ｔｐはｐ偏光の透過率を示している。

図２（Ｂ）に示すように、伝搬してきた光がＳｉ導波路コア層２からＳｉＯ_２クラッド層へ入射するとき、入射角φ_１が約３７°以上であればほとんど反射することになる。
このため、ガイド導波路コア層２の斜めの側面に対する入射角φ_１を３７°以上（入射角φ_１≧３７°）にすれば良い。
ここで、φ_１＝９０°－θであるため、入射角φ_１≧３７°という関係を満足するためには、θは５３°以下に設定することになる。

また、図２（Ｃ）に示すように、ガイド導波路コア層２の斜めの側面で反射した光が、Ｓｉ導波路コア層２からＧｅ層３へ入射するとき、入射角φ_２が約４５°以下であればほとんど透過することになる。
このため、光吸収層３に側方から入射させる場合の入射角φ_２を４５°以下（入射角φ_２≦４５°）にすれば良い。

ここで、入射角φ_２≦４５°という関係を満足するためには、θは２２．５°以上に設定することになる。
これらの結果から、θは２２．５°以上５３°以下（２２．５°≦θ≦５３°）に設定するのが好ましいことになる。
また、本実施形態の受光器４による効果を確認すべく、光強度のシミュレーションを行なったところ、図３（Ａ）、図３（Ｂ）に示すような結果が得られた。

ここで、図３（Ａ）、図３（Ｂ）は、図１１（Ａ）、図１１（Ｂ）に示す構造を有する一般的な受光器と本実施形態の受光器［図１（Ａ）、図１（Ｂ）参照］における光吸収を確認するために、それぞれの受光器における光強度を計算した結果を示している。
なお、図３（Ａ）は、図１１（Ａ）、図１１（Ｂ）に示す構造を有する一般的な受光器における光強度を計算した結果を示しており、図３（Ｂ）は、本実施形態の受光器［図１（Ａ）、図１（Ｂ）参照］における光強度を計算した結果を示している。また、ここでは、差異を明確にするために、同じ受光面積（光吸収層の上面の面積；ここでは８×３０μｍ^２）で比較している。また、図３（Ａ）、図３（Ｂ）中、矢印は、光吸収層の長さ、即ち、受光素子の素子長を示している。

図３（Ａ）、図３（Ｂ）に示すように、いずれの受光器でも、光導波路を伝搬してきた光は、光吸収層（ここではＧｅ受光部）の入射端で吸収が開始され、受光素子内を伝搬するにしたがって光強度が減少していく。
まず、図１１（Ａ）、図１１（Ｂ）に示す構造を有する一般的な受光器では、図３（Ａ）に示すように、指数関数的に光強度が減少し、約３０μｍの素子長を伝搬した後、光強度は９０％低下し、量子効率は９０％であった。

特に、図３（Ａ）中、点線部は傾きが大きくなっており、この領域、即ち、光吸収層の入射端で、ほとんどの光が吸収され、多数のフォトキャリアが生成されていることがわかる。
一方、本実施形態の受光器［図１（Ａ）、図１（Ｂ）参照］では、図３（Ｂ）に示すように、光強度は、距離に応じて減少するが、図１１（Ａ）、図１１（Ｂ）に示す構造を有する一般的な受光器と比べて緩やかに減少し、約３０μｍの素子長を伝搬した後、光強度は７５％低下し、量子効率は７５％であった。

特に、図３（Ｂ）中、点線部は傾きが緩やかになっており、この領域、即ち、光吸収層３の入射端での光吸収は急激ではなく、発生するフォトキャリアも少なく、フォトキャリアの生成が約半分以下に抑えられ、高速特性劣化要因が抑えられることがわかる。これは、光吸収層３の位置を、入力導波路コア層２の幅方向中心位置に対して幅方向の一方の側へずらしていることによる。

また、光吸収層３の終端の領域で、光強度の低下度合いが緩やかになっており、光が吸収されており、感度の低下が抑制されることがわかる。これは、ガイド導波路コア層２は、入力導波路コア層１の側から反対側へ向けて幅が狭くなっていることによる。
なお、本実施形態の受光器［図１（Ａ）、図１（Ｂ）参照］では、量子効率が低下しているが、これは、ガイド導波路コア層２の斜めの側面の角度（減衰角度）を変化させたり、受光素子７の素子幅、素子長などを最適化したりすることで、図１１（Ａ）、図１１（Ｂ）に示す構造を有する一般的な受光器と同程度の量子効率を実現することが可能である。

例えば、入力導波路コア層１の幅を１８μｍまで拡げ、即ち、入力導波路コア層１とガイド導波路コア層２を接続する部分の幅を１８μｍとし、受光部３（Ｇｅ層；光吸収層）の幅を４μｍとし、長さ（素子長）を６０μｍとすると、素子長が長くなったことで、量子効率が改善する。この場合、受光面積は図３（Ｂ）で光強度を計算したものと同じ面積であるため、素子容量は低容量が維持され、高速性と高効率性（高感度特性）が両立する。

なお、ガイド導波路コア層２は、上述の構成に限られるものではない。
例えば、図４に示すように、ガイド導波路コア層２は、入力導波路コア層１の側から反対側へ向けて幅が狭くなっており、その幅が段階的に変化しているものとしても良い。つまり、ガイド導波路コア層２は、その斜めの側面の角度が徐々に変化し、その幅が光の伝搬方向に沿って徐々に減少するものとしても良い。ここでは、ガイド導波路コア層２の斜めの側面の角度をθ_１、θ_２、θ_３のように段階的に変化させている（θ_１＞θ_２＞θ_３）。

このように構成することで、光吸収層３（ここではＧｅ層）に側方から入射する光を、光吸収層３の長さ方向に沿って広げることができ、局所的に集中して入射するのを抑えることができる。
つまり、図５（Ａ）に示すように、ガイド導波路コア層２の斜めの側面の角度が一定の場合、ガイド導波路コア層２の斜めの側面で反射し、光吸収層３に側方から入射する光は、図中、点線で囲んだ領域に入射することになる。

これに対し、図５（Ｂ）に示すように、ガイド導波路コア層２の斜めの側面の角度が段階的に変化している場合、角度が段階的に変化しているガイド導波路コア層２の斜めの側面で異なる角度で反射し、光吸収層３の長さ方向に沿って広がって光吸収層３に側方から入射することになる。このため、光吸収層３に側方から入射する光は、図中、点線で囲んだ領域に入射することになり、光が入射する領域は光吸収層３の長さ方向に沿って広くなる。これにより、光吸収層３に局所的に集中して光が入射するのを抑えることができる。

ここで、図５（Ｃ）は、ガイド導波路コア層２の斜めの側面の角度をθ_１＝２０°、θ_２＝１５°、θ_３＝１０°（θ_１＞θ_２＞θ_３）のように変化させた場合の３次元ＢＰＭ（Beam Propagation Method）シミュレーションの結果を示している。
図５（Ｃ）中、白枠が光吸収層３（ここではＧｅ層）であり、光吸収層３に側方から入射する光に局所的に高い光強度になっている部分はなく、光吸収層３内も光強度が抑えられていることがわかる。

また、例えば、図６に示すように、ガイド導波路コア層２は、入力導波路コア層１の側から反対側へ向けて幅が狭くなっている幅変化部分２Ｘと、幅変化部分２Ｘに連なり、幅が一定になっている幅一定部分２Ｙとを備えるものとしても良い。つまり、ガイド導波路コア層２は、その幅が光の伝搬方向に沿って減少した後、光吸収層３の長さ方向に平行になって幅が一定になるようにしても良い。

これにより、光吸収層３に側方から入射した光が、全て十分に吸収されるようにして、高量子効率を実現できるようにし、感度を向上させることができる。特に、図６中、点線で囲まれた領域付近で入射した光も、光吸収層３内を吸収長以上の距離にわたって伝搬することになるため、高量子効率を実現でき、感度を向上させることができる。
また、例えば、図７（Ａ）、図７（Ｂ）に示すように、ガイド導波路コア層２の高濃度第２導電型ドーピング領域２ＡＹが設けられている部分の厚さ（膜厚）を他の部分よりも薄くしても良い。つまり、ｐ側電極６の直下のガイド導波路コア層２のｐ^＋＋型ドーピング領域２ＡＹの厚さを薄くし、薄膜ｐ^＋＋型Ｓｉ層としても良い。

この場合、ガイド導波路コア層２は、光吸収層３の下方に設けられ、第２導電型にドーピングされた第２導電型ドーピング領域２ＡＸと、光吸収層３に対して幅方向の一方の側の厚さが他の部分よりも薄い部分に第２導電型ドーピング領域２ＡＸに連なるように設けられ、第２導電型ドーピング領域２ＡＸよりも高濃度に第２導電型にドーピングされた高濃度第２導電型ドーピング領域２ＡＹと、光吸収層３を挟んで一方の側の反対側に設けられたアンドーピング領域２Ｂとを備えるものとなる。

なお、この場合、ガイド導波路コア層２の幅［図７（Ａ）中、符号Ａの矢印で示す］に対して第２導電型ドーピング領域２ＡＸの幅［図７（Ａ）中、符号Ｂの矢印で示す］が大幅に狭くなっている。また、ガイド導波路コア層２の幅［図７（Ａ）中、符号Ａで示す］に対して光吸収層３の幅［図７（Ａ）中、符号Ｃで示す］は狭くなっている。
例えば、ガイド導波路コア層２をハーフエッチングし、この部分に高濃度にｐ型不純物をドーピングすることによって、ｐ^＋＋型ドーピング領域２ＡＹを形成することができる。

これにより、ガイド導波路コア層２内を伝搬する光が、高濃度第２導電型ドーピング領域２ＡＹ（キャリア濃度が高い領域）に染み出しにくくなり、高濃度第２導電型ドーピング領域２ＡＹでの損失を低減することができる。
次に、本実施形態にかかる受光器の製造方法について説明する。
本実施形態にかかる受光器の製造方法は、入力導波路コア層１と、入力導波路コア層１に連なるガイド導波路コア層２とを設ける工程と、入力導波路コア層１の幅方向中心位置に対して幅方向の一方の側であって、ガイド導波路コア層２の上方に光吸収層３を設ける工程とを含む［例えば図８（Ａ）～図８（Ｊ）参照］。

また、ガイド導波路コア層２を設ける工程において、ガイド導波路コア層２を入力導波路コア層１の側から反対側へ向けて幅が狭くなるように設けることが好ましい［例えば図１（Ａ）、図１（Ｂ）参照］。
また、ガイド導波路コア層２を設ける工程において、入力導波路コア層１の幅方向中心位置に対して幅方向の一方の側のガイド導波路コア層２にドーピング領域２Ａを設け、入力導波路コア層１とドーピング領域２Ａの側部との間のガイド導波路コア層２をアンドーピング領域２Ｂとし、光吸収層３を設ける工程において、光吸収層３をドーピング領域２Ａの上方に設けることが好ましい［例えば図８（Ａ）～図８（Ｊ）参照］。

また、入力導波路コア層１を設ける工程において、幅が一定になっている幅一定部分１Ａと、幅一定部分１Ａに連なり、幅一定部分１Ａの側からガイド導波路コア層２の側へ向けて幅が広くなっているテーパ部分１Ｂとを備える入力導波路コア層１を設けることが好ましい［例えば図１（Ａ）、図１（Ｂ）参照］。
以下、図８（Ａ）～図８（Ｊ）を参照しながら、具体例を挙げて説明する。

なお、図８（Ａ）～（Ｊ）は、図１（Ｂ）中、Ａ－Ａ´線に沿う断面図である。
まず、図８（Ａ）に示すように、Ｓｉ基板８上にＳｉＯ_２層９を挟んでＳｉ層１０が設けられているＳＯＩ基板１１上に、ＳｉＯ_２層１２を設け、レジスト１３をパターニングする。
次に、図８（Ｂ）に示すように、レジストパターンを用いて、Ｓｉ層１０までエッチングして、入力導波路コア層１及びガイド導波路コア層２となるＳｉ導波路コア層を形成する。

次に、図８（Ｃ）に示すように、ガイド導波路コア層２となるＳｉ導波路コア層の一部にｐ型不純物をドーピングして、ｐ^＋型ドーピング領域（ｐ^＋層；ｐ^＋型Ｓｉ層）２ＡＸを選択的に形成する。これにより、ガイド導波路コア層２となるＳｉ導波路コア層に、ドーピング領域２Ａと、アンドーピング領域２Ｂが形成される。
次に、図８（Ｄ）に示すように、ｐ^＋型ドーピング領域２ＡＸの一部を選択的にエッチングして、その厚さを例えば約１００ｎｍ程度に薄くする。

次に、図８（Ｅ）に示すように、薄膜化したｐ^＋型ドーピング領域２ＡＸに、さらにｐ型不純物を高濃度にドーピングして、ｐ^＋＋型ドーピング領域（ｐ^＋＋層；ｐ^＋＋型Ｓｉ層）２ＡＹを選択的に形成する。
次に、図８（Ｆ）に示すように、ｐ^＋型ドーピング領域２ＡＸの上方に選択成長用の窓１４を形成する。

次に、図８（Ｇ）に示すように、ｐ^＋型ドーピング領域２ＡＸ上に、光吸収層３（受光層；受光部）となるＧｅ層を選択的に成長させる。
次に、図８（Ｈ）に示すように、Ｇｅ層３の表面を覆うように、パッシベーション膜としてのＳｉ膜１５を形成する。
次に、図８（Ｉ）に示すように、Ｇｅ層３の上方のＳｉ膜１５にｎ型不純物をドーピングして、ｎ^＋型ドーピング領域（ｎ^＋層；ｎ^＋型Ｓｉ層）３Ａを形成する。

次に、図８（Ｊ）に示すように、全体をＳｉＯ_２層１６でカバーし、パターニングした後、ｎ^＋型ドーピング領域３Ａの上にｎ側電極５を形成し、ｐ^＋＋型ドーピング領域２ＡＹの上にｐ側電極６を形成する。
このようにして、本実施形態の受光器４を製造することができる。
ところで、上述のように構成される受光器４は、バランス型受光器に適用することができる。

この場合、図９（Ａ）に示すように、バランス型受光器１７は、上述のように構成される受光器４（４Ａ、４Ｂ）が２つ平行に並んだ構造を備えるものとし、一方の受光器（第１受光器）４Ａに備えられる一方の電極（第１電極）５Ａと他方の受光器（第２受光器）４Ｂに備えられる一方の電極（第３電極）６Ｂを信号線１８（ここでは高速信号の信号線）に接続し、一方の受光器４Ａに備えられる他方の電極（第２電極）６Ａをグランド線（第１グランド線）１９に接続し、他方の受光器４Ｂに備えられる他方の電極（第４電極）５Ｂをグランド線（第２グランド線）２０に接続した構造を有するものとすれば良い。ここでは、信号線１８及びグランド線１９、２０にはそれぞれボンディングパッド２１～２３が設けられている。このように構成されるバランス型受光器１７の回路構成は、図９（Ｂ）に示すようになる。

この場合、バランス型受光器１７は、第１受光器４Ａと、第２受光器４Ｂとを備え、第１受光器４Ａが、上述のように構成され、即ち、第１入力導波路コア層と、第１入力導波路コア層に連なる第１ガイド導波路コア層と、第１入力導波路コア層の幅方向中心位置に対して幅方向の一方の側であって、第１ガイド導波路コア層の上方に設けられた第１光吸収層と、第１光吸収層の厚さ方向の一方の側に接続された第１電極と、第１光吸収層の厚さ方向の他方の側に接続された第２電極とを備えるものとして構成され、第２受光器４Ｂが、上述のように構成され、即ち、第２入力導波路コア層と、第２入力導波路コア層に連なる第２ガイド導波路コア層と、第２入力導波路コア層の幅方向中心位置に対して幅方向の一方の側であって、第２ガイド導波路コア層の上方に設けられた第２光吸収層と、第２光吸収層の厚さ方向の一方の側に接続された第３電極と、第２光吸収層の厚さ方向の他方の側に接続された第４電極とを備えるものとして構成され、さらに、第１電極と第３電極が接続された信号線と、第２電極が接続された第１グランド線と、第４電極が接続された第２グランド線とを備えるものとなる。

また、第１ガイド導波路コア層は、第１入力導波路コア層の側から反対側へ向けて幅が狭くなっており、第２ガイド導波路コア層は、第２入力導波路コア層の側から反対側へ向けて幅が狭くなっていることが好ましい。
また、第１ガイド導波路コア層は、第１光吸収層の下方に設けられた第１ドーピング領域と、第１入力導波路コア層と第１ドーピング領域の側部との間に設けられた第１アンドーピング領域とを備え、第２ガイド導波路コア層は、第２光吸収層の下方に設けられた第２ドーピング領域と、第２入力導波路コア層と第２ドーピング領域の側部との間に設けられた第２アンドーピング領域とを備えることが好ましい。

また、第１入力導波路コア層は、幅が一定になっている第１幅一定部分と、第１幅一定部分に連なり、第１幅一定部分の側から第１ガイド導波路コア層の側へ向けて幅が広くなっている第１テーパ部分とを備え、第２入力導波路コア層は、幅が一定になっている第２幅一定部分と、第２幅一定部分に連なり、第２幅一定部分の側から第２ガイド導波路コア層の側へ向けて幅が広くなっている第２テーパ部分とを備えることが好ましい。

ところで、このように構成されるバランス型受光器１７、即ち、上述のように構成される受光器４を適用したバランス型受光器１７を備えるものとして、受信機や送受信機を構成することができる。
例えば、図１０に示すように、Ｓｉ細線光集積回路（Ｓｉ光導波路）と上述のように構成される受光器４（バランス型受光器１７）とをＳｉ基板３０上にモノリシック集積して、デジタル・コヒーレント送受信機３１を構成することができる。

ここでは、受信機として機能する部分３６は、上述のように構成される４つのバランス型受光器１７Ａ～１７Ｄと、２つの９０°ハイブリッド素子３２Ａ、３２Ｂと、１つの偏波ビームスプリッタ（ＰＢＳ）素子３３と、１つの偏波回転素子３４とを備え、これらがＳｉ光導波路３５で接続されている。
また、送信機として機能する部分３７は、２つのＩＱ変調器３８、３９と、１つの偏波コンバイナ素子４０と、１つの偏波回転素子４１とを備え、これらがＳｉ光導波路４２で接続されている。ここでは、２つのＩＱ変調器３８、３９は、それぞれ、２つのシリコン変調器（マッハツェンダ変調器）４３Ａ、４３Ｂ、４４Ａ、４４Ｂを並列に接続することによって構成されている。

そして、光ファイバ４５及びレンズ４６を介して入力される局発光が、モード変換導波路４７を経て、２分岐され、その一方は受信機として機能する部分３６に、もう一方は送信機として機能する部分３７に入力される。
また、受信機として機能する部分３６では、局発光がさらに２分岐された後、２つの９０°ハイブリッド素子３２Ａ、３２Ｂのそれぞれに入力される。

また、光ファイバ４８及びレンズ４９を介して入力される信号光（受信信号）は、モード変換導波路５０を経て、偏波ビームスプリッタ素子３３によって導波路の直交する２偏波（ＴＥ偏波及びＴＭ偏波）成分に分けられ、ＴＥ偏波の光が、２つの９０°ハイブリッド素子３２Ａ、３２Ｂの一方に入力され、ＴＭ偏波の光は、偏波回転素子３４によってＴＥ偏波光に変換されて、２つの９０°ハイブリッド素子３２Ａ、３２Ｂの他方に入力される。

そして、２つの９０°ハイブリッド素子３２Ａ、３２Ｂのそれぞれにおいて、局発光と信号光とが混合されて処理され、それぞれの９０°ハイブリッド素子３２Ａ、３２Ｂの４つの出力ポートのそれぞれに接続された受光器４Ａ～４Ｈ（ここではＧｅ受光器）によって電気信号に変換（光電変換）されて出力される。
ここでは、８つの受光器４Ａ～４Ｈによって４つのバランス型受光器１７Ａ～１７Ｄが構成され、２つの９０°ハイブリッド素子３２Ａ、３２Ｂに４つのバランス型受光器１７Ａ～１７Ｄが接続されるため、合計４つのバランス型受光器１７Ａ～１７Ｄから電気信号が出力されることになる。

また、送信機として機能する部分３７では、局発光がさらに２分岐された後、２つのＩＱ変調器３８、３９によって処理されて独立したＱＰＳＫ信号（ＴＥ偏波の光）に変換される。
そして、これらの２つのＱＰＳＫ信号のうちの一方は偏波回転素子４１によってＴＭ偏波の光に変換され、偏波コンバイナ素子４０によって、他方のＴＥ偏波の光と合波（偏波多重）され、信号光（送信信号）として、モード変換導波路５１を経て、レンズ５２を介して、光ファイバ５３へ出力されることになる。

したがって、本実施形態にかかる受光器、バランス型受光器、受光器の製造方法によれば、例えば受光器への入力光強度が大きい場合などに、高速特性の劣化を抑制できるという効果を有する。
ところで、上述のような構成を採用しているのは、以下の理由による。
デジタル・コヒーレント伝送は、将来の高速大容量光ネットワークの中で有力な通信方式と考えられている。

例えば、デジタル・コヒーレント用光受信器には、光回路部に位相ヘテロダイン光回路と２個のバランス型受光器が集積化されたものがある。
最近、Ｓｉ細線光集積回路とＧｅ受光器とをＳｉ基板上にモノリシック集積した受信機の研究開発も行われている。
バランス型受光器は、信号光と局発光の位相を基準としてビート光を検出することで高感度な信号を得ることができる。

このようなバランス型受光器において、更なる低ノイズを実現するためには、光強度の強い局発光を光吸収層（受光素子）に入射し、そのビート光を検出する必要がある。
しかしながら、強い光が光吸収層に入射すると、光吸収層で多数のフォトキャリアが発生し、光吸収層内に蓄積することで、遮蔽電界が発生し、その結果、応答速度が低下してしまうことになる。つまり、受光器への入力光強度が大きくなると高速特性が劣化するという課題がある。

また、例えば図１１（Ａ）、図１１（Ｂ）に示すような受光器では、図１１（Ａ）から分かるように、受光器の光入力部１００で導波路コア層１０１の幅を拡げることで、伝搬光の幅を広げている。
この構造では、受光器において光吸収層１０２で発生するフォトキャリアの密度を下げることで、上述のフォトキャリアの蓄積の影響を緩和することができると考えられる。

しかしながら、この構造では、ｐ^＋層１０３とその上のｐ側電極１０４の幅の分だけの差はあるものの、導波路コア層１０１の幅［図１１（Ｂ）中、符号Ｂで示す］と光吸収層１０２の幅［図１１（Ｂ）中、符号Ａで示す］が同様に拡げられている。そして、拡げられた導波路コア層１０１のほぼ全幅に渡ってｐ型不純物がドーピングされたドーピング領域（ｐ^－層）１０５が設けられている。なお、光吸収層１０２の上部はｎ^＋層１０６になっており、その上にｎ側電極１０７が設けられている。

このため、このドーパントによって、フォトキャリアに寄与しない自由キャリア吸収が生じてしまい、損失として受光感度が低下してしまうという課題が生じる。
また、この自由キャリア吸収をなるべく抑えるために、ｐ型不純物のドーピング濃度をできるだけ低く設定することが考えられる。
しかしながら、この場合、光吸収層（受光部）１０２とｐ側電極１０４の間にシート抵抗が発生し、ＣＲ時定数が大きくなり、応答速度を低下させる要因となってしまう。

また、図１２（Ａ）、図１２（Ｂ）に示すような受光器では、拡げられた導波路コア層１０８上の一部に光吸収層１０９が設けられ、導波路コア層１０８の幅［図１２（Ｂ）中、符号Ｂで示す］に対して光吸収層１０９の幅［図１２（Ｂ）中、符号Ａで示す］が狭くなっている（Ｂ＞Ａ）。なお、光吸収層１０９上にはｐ^－層１１１、ｐ^＋層１１２、ｐ側電極１１３が順に設けられており、また、後述のｎ^＋層１１０上にｎ側電極１１４が設けられている。

そして、図１２（Ａ）に示すように、導波路コア層１０８の幅を光の伝搬方向に狭める構造となっている。これは、光が伝搬していくと、光吸収層１０９による吸収によって光の強度が低下していくことを考慮して、必要なだけ伝搬光が集光されるようにするためである。
しかしながら、この構造でも、図１２（Ａ）、図１２（Ｂ）に示すような受光器の場合と同様に、導波路コア層１０８の幅方向の全体に渡ってドーピングされてｎ^－層になっているため、拡げられた伝搬光にフォトキャリアに寄与しない吸収、即ち、自由キャリア損失が生じてしまうという課題がある。特に、この構造では、低抵抗化のために、図１２（Ｂ）に示すように、ｎ^＋層１１０を設けているが、このｎ^＋層１１０において、この課題は顕著になる。

また、拡大された伝搬光の強度が大きい中心付近にもドーピング領域（ｎ^－層１０８、ｎ^＋層１１０）が設けられているため、自由キャリア損失の影響は大きくなる。
そこで、本実施形態では、上述のような構成を採用している。
なお、本発明は、上述した実施形態に記載した構成に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形することが可能である。

以下、上述の実施形態に関し、更に、付記を開示する。
（付記１）
入力導波路コア層と、
前記入力導波路コア層に連なるガイド導波路コア層と、
前記入力導波路コア層の幅方向中心位置に対して幅方向の一方の側であって、前記ガイド導波路コア層の上方に設けられた光吸収層とを備えることを特徴とする受光器。

（付記２）
前記ガイド導波路コア層は、前記入力導波路コア層の側から反対側へ向けて幅が狭くなっていることを特徴とする、付記１に記載の受光器。
（付記３）
前記ガイド導波路コア層は、幅が段階的に変化していることを特徴とする、付記２に記載の受光器。

（付記４）
前記ガイド導波路コア層は、前記入力導波路コア層の側から反対側へ向けて幅が狭くなっている幅変化部分と、前記幅変化部分に連なり、幅が一定になっている幅一定部分とを備えることを特徴とする、付記１に記載の受光器。
（付記５）
前記ガイド導波路コア層は、前記光吸収層の下方に設けられたドーピング領域と、前記入力導波路コア層と前記ドーピング領域の側部との間に設けられたアンドーピング領域とを備えることを特徴とする、付記１～４のいずれか１項に記載の受光器。

（付記６）
前記光吸収層の厚さ方向の一方の側に接続された第１電極と、
前記光吸収層の厚さ方向の他方の側に接続された第２電極とを備えることを特徴とする、付記１～５のいずれか１項に記載の受光器。
（付記７）
前記光吸収層は、表面側に第１導電型にドーピングされた第１導電型ドーピング領域を備え、
前記ガイド導波路コア層は、前記光吸収層の下方から幅方向の一方の側へ延び、第２導電型にドーピングされた第２導電型ドーピング領域と、前記光吸収層を挟んで前記一方の側の反対側に設けられたアンドーピング領域と、前記第２導電型ドーピング領域の一方の側へ延びた部分の表面側に設けられ、他の部分よりも高濃度に第２導電型にドーピングされた高濃度第２導電型ドーピング領域とを備え、
前記第１導電型ドーピング領域上に第１電極を備え、
前記高濃度第２導電型ドーピング領域上に第２電極を備えることを特徴とする、付記１～４のいずれか１項に記載の受光器。

（付記８）
前記光吸収層は、表面側に第１導電型にドーピングされた第１導電型ドーピング領域を備え、
前記ガイド導波路コア層は、前記光吸収層の下方に設けられ、第２導電型にドーピングされた第２導電型ドーピング領域と、前記光吸収層に対して幅方向の一方の側の厚さが他の部分よりも薄い部分に前記第２導電型ドーピング領域に連なるように設けられ、前記第２導電型ドーピング領域よりも高濃度に第２導電型にドーピングされた高濃度第２導電型ドーピング領域と、前記光吸収層を挟んで前記一方の側の反対側に設けられたアンドーピング領域とを備え、
前記第１導電型ドーピング領域上に第１電極を備え、
前記高濃度第２導電型ドーピング領域上に第２電極を備えることを特徴とする、付記１～４のいずれか１項に記載の受光器。

（付記９）
前記入力導波路コア層は、幅が一定になっている幅一定部分と、前記幅一定部分に連なり、前記幅一定部分の側から前記ガイド導波路コア層の側へ向けて幅が広くなっているテーパ部分とを備えることを特徴とする、付記１～８のいずれか１項に記載の受光器。
（付記１０）
第１受光器と、
第２受光器とを備え、
前記第１受光器は、
第１入力導波路コア層と、
前記第１入力導波路コア層に連なる第１ガイド導波路コア層と、
前記第１入力導波路コア層の幅方向中心位置に対して幅方向の一方の側であって、前記第１ガイド導波路コア層の上方に設けられた第１光吸収層と、
前記第１光吸収層の厚さ方向の一方の側に接続された第１電極と、
前記第１光吸収層の厚さ方向の他方の側に接続された第２電極とを備え、
前記第２受光器は、
第２入力導波路コア層と、
前記第２入力導波路コア層に連なる第２ガイド導波路コア層と、
前記第２入力導波路コア層の幅方向中心位置に対して幅方向の一方の側であって、前記第２ガイド導波路コア層の上方に設けられた第２光吸収層と、
前記第２光吸収層の厚さ方向の一方の側に接続された第３電極と、
前記第２光吸収層の厚さ方向の他方の側に接続された第４電極とを備え、
さらに、前記第１電極と前記第３電極が接続された信号線と、
前記第２電極が接続された第１グランド線と、
前記第４電極が接続された第２グランド線とを備えることを特徴とするバランス型受光器。

（付記１１）
前記第１ガイド導波路コア層は、前記第１入力導波路コア層の側から反対側へ向けて幅が狭くなっており、
前記第２ガイド導波路コア層は、前記第２入力導波路コア層の側から反対側へ向けて幅が狭くなっていることを特徴とする、付記１０に記載のバランス型受光器。

（付記１２）
前記第１ガイド導波路コア層は、前記第１光吸収層の下方に設けられた第１ドーピング領域と、前記第１入力導波路コア層と前記第１ドーピング領域の側部との間に設けられた第１アンドーピング領域とを備え、
前記第２ガイド導波路コア層は、前記第２光吸収層の下方に設けられた第２ドーピング領域と、前記第２入力導波路コア層と前記第２ドーピング領域の側部との間に設けられた第２アンドーピング領域とを備えることを特徴とする、付記１０又は１１に記載のバランス型受光器。

（付記１３）
前記第１入力導波路コア層は、幅が一定になっている第１幅一定部分と、前記第１幅一定部分に連なり、前記第１幅一定部分の側から前記第１ガイド導波路コア層の側へ向けて幅が広くなっている第１テーパ部分とを備え、
前記第２入力導波路コア層は、幅が一定になっている第２幅一定部分と、前記第２幅一定部分に連なり、前記第２幅一定部分の側から前記第２ガイド導波路コア層の側へ向けて幅が広くなっている第２テーパ部分とを備えることを特徴とする、付記１０～１２のいずれか１項に記載のバランス型受光器。

（付記１４）
入力導波路コア層と、前記入力導波路コア層に連なるガイド導波路コア層とを設ける工程と、
前記入力導波路コア層の幅方向中心位置に対して幅方向の一方の側であって、前記ガイド導波路コア層の上方に光吸収層を設ける工程とを含むことを特徴とする受光器の製造方法。

（付記１５）
前記ガイド導波路コア層を設ける工程において、前記ガイド導波路コア層を前記入力導波路コア層の側から反対側へ向けて幅が狭くなるように設けることを特徴とする、付記１４に記載の受光器の製造方法。
（付記１６）
前記ガイド導波路コア層を設ける工程において、前記入力導波路コア層の幅方向中心位置に対して幅方向の一方の側の前記ガイド導波路コア層にドーピング領域を設け、前記入力導波路コア層と前記ドーピング領域の側部との間の前記ガイド導波路コア層をアンドーピング領域とし、
前記光吸収層を設ける工程において、前記光吸収層を前記ドーピング領域の上方に設けることを特徴とする、付記１４又は１５に記載の受光器の製造方法。

（付記１７）
前記入力導波路コア層を設ける工程において、幅が一定になっている幅一定部分と、前記幅一定部分に連なり、前記幅一定部分の側から前記ガイド導波路コア層の側へ向けて幅が広くなっているテーパ部分とを備える入力導波路コア層を設けることを特徴とする、付記１４～１６のいずれか１項に記載の受光器の製造方法。

１ 入力導波路コア層（Ｓｉコア層；Ｓｉ導波路コア層）
１Ａ 幅一定部分
１Ｂ テーパ部分
２ ガイド導波路コア層（Ｓｉコア層；Ｓｉ導波路コア層）
２Ａ ドーピング領域
２ＡＸ 第２導電型ドーピング領域（ｐ^＋型ドーピング領域；ｐ^＋層；ｐ^＋型Ｓｉ層）
２ＡＹ 高濃度第２導電型ドーピング領域（ｐ^＋＋型ドーピング領域；ｐ^＋＋層；ｐ^＋＋型Ｓｉ層）
２Ｂ アンドーピング領域
３ 光吸収層（Ｇｅ層）
３Ａ 第１導電型ドーピング領域（ｎ^＋型ドーピング領域；ｎ^＋層；ｎ^＋型Ｓｉ層）
４ 受光器
４Ａ 受光器（第１受光器）
４Ｂ 受光器（第２受光器）
４Ｃ～４Ｈ 受光器
５ 第１電極（ｎ側電極）
５Ａ 電極（第１電極）
５Ｂ 電極（第４電極）
６ 第２電極（ｐ側電極）
６Ａ 電極（第２電極）
６Ｂ 電極（第３電極）
７ 半導体受光素子
８ Ｓｉ基板
９ ＳｉＯ_２層（クラッド層）
１０ Ｓｉ層
１１ ＳＯＩ基板
１２ ＳｉＯ_２層（クラッド層）
１３ レジスト
１４ 窓
１５ パッシベーション膜（Ｓｉ膜）
１６ ＳｉＯ_２層（クラッド層）
１７、１７Ａ～１７Ｄ バランス型受光器
１８ 信号線
１９ グランド線（第１グランド線）
２０ グランド線（第２グランド線）
２１～２３ ボンディングパッド
３０ Ｓｉ基板
３１ デジタル・コヒーレント送受信機
３２Ａ、３２Ｂ ９０°ハイブリッド素子
３３ 偏波ビームスプリッタ（ＰＢＳ）素子
３４ 偏波回転素子
３５ Ｓｉ光導波路
３６ 受信機として機能する部分
３７ 送信機として機能する部分
３８、３９ ＩＱ変調器
４０ 偏波コンバイナ素子
４１ 偏波回転素子
４２ Ｓｉ光導波路
４３Ａ、４３Ｂ シリコン変調器（マッハツェンダ変調器）
４４Ａ、４４Ｂ シリコン変調器（マッハツェンダ変調器）
４５ 光ファイバ
４６ レンズ
４７ モード変換導波路
４８ 光ファイバ
４９ レンズ
５０ モード変換導波路
５１ モード変換導波路
５２ レンズ
５３ 光ファイバ
１００ 光入力部
１０１ 導波路コア層
１０２ 光吸収層
１０３ ｐ^＋＋層
１０４ ｐ側電極
１０５ ドーピング領域（ｐ^＋層）
１０６ ｎ^＋層
１０７ ｎ側電極
１０８ 導波路コア層
１０９ 光吸収層
１１０ １１０
１１１ ｐ^－層
１１２ ｐ^＋層
１１３ ｐ側電極
１１４ ｎ側電極

Claims (12)

1. 入力導波路コア層と、
   前記入力導波路コア層に連なるガイド導波路コア層と、
   前記入力導波路コア層の幅方向中心位置に対して幅方向の一方の側に前記入力導波路コア層の幅方向中心位置を跨ぐことなく設けられ、前記ガイド導波路コア層の前記入力導波路コア層に接続される部分の幅の半分以下の幅を有する光吸収層とを備えることを特徴とする受光器。
2. 前記ガイド導波路コア層は、前記入力導波路コア層の側から反対側へ向けて幅が狭くなっていることを特徴とする、請求項１に記載の受光器。
3. 前記ガイド導波路コア層は、前記入力導波路コア層の側から反対側へ向けて幅が狭くなっている幅変化部分と、前記幅変化部分に連なり、幅が一定になっている幅一定部分とを備えることを特徴とする、請求項１に記載の受光器。
4. 第１受光器と、
   第２受光器とを備え、
   前記第１受光器は、
   第１入力導波路コア層と、
   前記第１入力導波路コア層に連なる第１ガイド導波路コア層と、
   前記第１入力導波路コア層の幅方向中心位置に対して幅方向の一方の側に前記第１入力導波路コア層の幅方向中心位置を跨ぐことなく設けられ、前記第１ガイド導波路コア層の前記第１入力導波路コア層に接続される部分の幅の半分以下の幅を有する第１光吸収層と、
   前記第１光吸収層の厚さ方向の一方の側に接続された第１電極と、
   前記第１光吸収層の厚さ方向の他方の側に接続された第２電極とを備え、
   前記第２受光器は、
   第２入力導波路コア層と、
   前記第２入力導波路コア層に連なる第２ガイド導波路コア層と、
   前記第２入力導波路コア層の幅方向中心位置に対して幅方向の一方の側に前記第２入力導波路コア層の幅方向中心位置を跨ぐことなく設けられ、前記第２ガイド導波路コア層の前記第２入力導波路コア層に接続される部分の幅の半分以下の幅を有する第２光吸収層と、
   前記第２光吸収層の厚さ方向の一方の側に接続された第３電極と、
   前記第２光吸収層の厚さ方向の他方の側に接続された第４電極とを備え、
   さらに、前記第１電極と前記第３電極が接続された信号線と、
   前記第２電極が接続された第１グランド線と、
   前記第４電極が接続された第２グランド線とを備えることを特徴とするバランス型受光器。
5. 入力導波路コア層と、前記入力導波路コア層に連なるガイド導波路コア層とを設ける工程と、
   前記入力導波路コア層の幅方向中心位置に対して幅方向の一方の側において、前記ガイド導波路コア層の前記入力導波路コア層に接続される部分の幅の半分以下の幅を有する光吸収層を、前記入力導波路コア層の幅方向中心位置を跨ぐことなく設ける工程とを含むことを特徴とする受光器の製造方法。
6. 入力導波路コア層と、
   前記入力導波路コア層に連なるガイド導波路コア層と、
   前記入力導波路コア層の幅方向中心位置に対して幅方向の一方の側に設けられ、前記ガイド導波路コア層の前記入力導波路コア層に接続される部分の幅の半分以下の幅を有する光吸収層とを備え、
   前記ガイド導波路コア層は、前記入力導波路コア層の側から反対側へ向けて幅が狭くなっていることを特徴とする受光器。
7. 前記ガイド導波路コア層は、幅が段階的に変化していることを特徴とする、請求項２又は請求項６に記載の受光器。
8. 入力導波路コア層と、
   前記入力導波路コア層に連なるガイド導波路コア層と、
   前記入力導波路コア層の幅方向中心位置に対して幅方向の一方の側に設けられ、前記ガイド導波路コア層の前記入力導波路コア層に接続される部分の幅の半分以下の幅を有する光吸収層とを備え、
   前記ガイド導波路コア層は、前記入力導波路コア層の側から反対側へ向けて幅が狭くなっている幅変化部分と、前記幅変化部分に連なり、幅が一定になっている幅一定部分とを備えることを特徴とする受光器。
9. 入力導波路コア層と、
   前記入力導波路コア層に連なるガイド導波路コア層と、
   前記入力導波路コア層の幅方向中心位置に対して幅方向の一方の側に設けられ、前記ガイド導波路コア層の前記入力導波路コア層に接続される部分の幅の半分以下の幅を有する光吸収層とを備え、
   前記光吸収層は、表面側に第１導電型にドーピングされた第１導電型ドーピング領域を備え、
   前記ガイド導波路コア層は、前記光吸収層の下方に設けられ、第２導電型にドーピングされた第２導電型ドーピング領域と、前記光吸収層に対して幅方向の一方の側の厚さが他の部分よりも薄い部分に前記第２導電型ドーピング領域に連なるように設けられ、前記第２導電型ドーピング領域よりも高濃度に第２導電型にドーピングされた高濃度第２導電型ドーピング領域と、前記光吸収層を挟んで前記一方の側の反対側に設けられたアンドーピング領域とを備え、
   前記第１導電型ドーピング領域上に第１電極を備え、
   前記高濃度第２導電型ドーピング領域上に第２電極を備えることを特徴とする受光器。
10. 前記光吸収層は、表面側に第１導電型にドーピングされた第１導電型ドーピング領域を備え、
    前記ガイド導波路コア層は、前記光吸収層の下方に設けられ、第２導電型にドーピングされた第２導電型ドーピング領域と、前記光吸収層に対して幅方向の一方の側の厚さが他の部分よりも薄い部分に前記第２導電型ドーピング領域に連なるように設けられ、前記第２導電型ドーピング領域よりも高濃度に第２導電型にドーピングされた高濃度第２導電型ドーピング領域と、前記光吸収層を挟んで前記一方の側の反対側に設けられたアンドーピング領域とを備え、
    前記第１導電型ドーピング領域上に第１電極を備え、
    前記高濃度第２導電型ドーピング領域上に第２電極を備えることを特徴とする、請求項１～３，６～８のいずれか１項に記載の受光器。
11. 第１受光器と、
    第２受光器とを備え、
    前記第１受光器は、
    第１入力導波路コア層と、
    前記第１入力導波路コア層に連なる第１ガイド導波路コア層と、
    前記第１入力導波路コア層の幅方向中心位置に対して幅方向の一方の側に設けられ、前記第１ガイド導波路コア層の前記第１入力導波路コア層に接続される部分の幅の半分以下の幅を有する第１光吸収層と、
    前記第１光吸収層の厚さ方向の一方の側に接続された第１電極と、
    前記第１光吸収層の厚さ方向の他方の側に接続された第２電極とを備え、
    前記第２受光器は、
    第２入力導波路コア層と、
    前記第２入力導波路コア層に連なる第２ガイド導波路コア層と、
    前記第２入力導波路コア層の幅方向中心位置に対して幅方向の一方の側に設けられ、前記第２ガイド導波路コア層の前記第２入力導波路コア層に接続される部分の幅の半分以下の幅を有する第２光吸収層と、
    前記第２光吸収層の厚さ方向の一方の側に接続された第３電極と、
    前記第２光吸収層の厚さ方向の他方の側に接続された第４電極とを備え、
    さらに、前記第１電極と前記第３電極が接続された信号線と、
    前記第２電極が接続された第１グランド線と、
    前記第４電極が接続された第２グランド線とを備え、
    前記第１ガイド導波路コア層は、前記第１入力導波路コア層の側から反対側へ向けて幅が狭くなっており、
    前記第２ガイド導波路コア層は、前記第２入力導波路コア層の側から反対側へ向けて幅が狭くなっていることを特徴とするバランス型受光器。
12. 入力導波路コア層と、前記入力導波路コア層に連なるガイド導波路コア層とを設ける工程と、
    前記入力導波路コア層の幅方向中心位置に対して幅方向の一方の側において、前記ガイド導波路コア層の前記入力導波路コア層に接続される部分の幅の半分以下の幅を有する光吸収層を設ける工程とを含み、
    前記ガイド導波路コア層を設ける工程において、前記ガイド導波路コア層を前記入力導波路コア層の側から反対側へ向けて幅が狭くなるように設けることを特徴とする受光器の製造方法。

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