JPH05327001A

JPH05327001A - 受光素子

Info

Publication number: JPH05327001A
Application number: JP4151488A
Authority: JP
Inventors: Kiyotsugu Tanaka; 清嗣田中; Akihiko Okuhora; 明彦奥洞; Jiro Kasahara; 二郎笠原
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1992-05-19
Filing date: 1992-05-19
Publication date: 1993-12-10

Abstract

(57)【要約】【目的】受光素子において、受光効率を大幅に向上さ
せる。【構成】ＧａＡｓ基板１上に光吸収層としてＧｅ層２
を形成し、その上に電極５、６を形成する。電極５、６
の間に電圧を印加し、ＧａＡｓ基板１の裏面からの光の
入射によりＧｅ層２で対生成される電子及び正孔により
電極５、６の間に流れる光電流により受光作用を得る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、受光素子に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、光通信技術においては、より高速
かつ高密度の伝送を目指して開発が活発に行われてい
る。この光通信において、フォトダイオードなどの光信
号を電気信号に変換する素子（Ｏ／Ｅ素子）は、電気信
号を光信号に変換する半導体レーザーなどの素子（Ｅ／
Ｏ素子）とともに、キーデバイスとなる。ここで、この
Ｏ／Ｅ素子に要求されることは、高速応答、高効率、低
雑音及び集積化に適した構造を有することである。

【０００３】従来、このようなＯ／Ｅ素子として、ヒ化
ガリウム（ＧａＡｓ）基板上に形成された金属−半導体
−金属（ＭＳＭ）フォトダイオードまたはｐｉｎフォト
ダイオードがあり、ＧａＡｓ電子素子とともに同一基板
上にモノリシックに集積可能であることから、０．８５
μｍの波長帯の光に対するＯ／Ｅ素子として注目されて
いる（例えば、Appl. Phys. Lett. 47, 1129(1985)) 。

【０００４】図１０及び図１１は従来のＭＳＭフォトダ
イオードの一例を示す。ここで、図１１は図１０のＸＩ
−ＸＩ線に沿っての断面図である。

【０００５】図１０及び図１１に示すように、この従来
のＭＳＭフォトダイオードにおいては、ＧａＡｓ基板１
０１上に光吸収層としてのｎ^-型ＧａＡｓ層１０２が形
成され、このｎ^-型ＧａＡｓ層１０２上に一対のくし型
のショットキー電極１０３、１０４が互いに対向して形
成されている。

【０００６】この従来のＭＳＭフォトダイオードにおい
ては、ショットキー電極１０３、１０４の間に所定の電
圧を印加し、光吸収層としてのｎ^-型ＧａＡｓ層１０２
への光の入射により対生成された電子及び正孔がショッ
トキー電極１０３、１０４の間に印加された電圧により
例えばそれぞれショットキー電極１０４、１０３に引き
寄せられて光電流が流れることにより受光作用が得られ
る。

【０００７】なお、特開昭５９−８４５９０号公報にお
いては、第一導電型のゲルマニウム（Ｇｅ）基板上に形
成された第一導電型のＩｎＧａＡｓ層またはＩｎＧａＡ
ｓＰ層中に第二導電型のＩｎＧａＡｓ層またはＩｎＧａ
ＡｓＰ層を形成し、これを受光部とするＧｅアバランシ
ェフォトダイオードが提案されている。このＧｅアバラ
ンシェフォトダイオードはＧｅ基板を光吸収層として用
いるものであるが、Ｇｅのバンドギャップよりも大きな
バンドギャップを有するＧａＡｓ基板などの半導体基板
上にＧｅから成る光吸収層を設けた本発明による受光素
子とは、構成も基板を通しての光の入射が不可能である
ことでも大きく異なるものである。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上述の図１０及び図１
１に示す従来のＭＳＭフォトダイオードにおいては、こ
のＭＳＭフォトダイオードが感度を有する波長０．８５
μｍ以下の光はＧａＡｓ基板１０１を透過することがで
きないため、ＧａＡｓ基板１０１の裏面からの光の入射
は不可能であり、光の入射は表面からに限られる。とこ
ろが、このように表面から光を入射させる場合には、シ
ョットキー電極１０３、１０４により入射光が遮られる
ため、受光効率が低下してしまうという問題がある。

【０００９】従って、この発明の目的は、受光効率の大
幅な向上を図ることができる受光素子を提供することに
ある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、この発明による受光素子は、ゲルマニウムのバンド
ギャップよりも大きなバンドギャップを有する半導体基
板（１）と、半導体基板（１）上に設けられたゲルマニ
ウムから成る光吸収層（２）とを有する。

【００１１】ここで、半導体基板（１）としては、好適
には、ゲルマニウムのバンドギャップよりも大きなバン
ドギャップを有することに加えて、ゲルマニウムと格子
定数及び熱膨張係数がほぼ等しいものが用いられ、具体
的には例えばＧａＡｓ基板が用いられる。

【００１２】この発明の好適な一実施例においては、少
なくとも光吸収層（２）上に反射膜が設けられる。

【００１３】

【作用】上述のように構成されたこの発明による受光素
子によれば、半導体基板（１）は透過し、光吸収層
（２）では吸収される波長の光に対して感度が得られる
ことから、半導体基板（１）の裏面からの光の入射が可
能となり、このため光吸収層（２）上に設けられる電極
の形状などによらず、受光効率の大幅な向上を図ること
ができる。

【００１４】また、光吸収層（２）上に反射膜が設けら
れる場合には、半導体基板（１）の裏面から入射する光
のうち光吸収層（２）で吸収されなかった光がこの反射
膜で反射されて再び光吸収層（２）を通過し、吸収され
るので、受光効率のより一層の向上を図ることができ
る。

【００１５】

【実施例】以下、この発明の実施例について図面を参照
しながら説明する。

【００１６】図１はこの発明の第一実施例による受光素
子を示す。

【００１７】図１に示すように、この第一実施例による
受光素子においては、例えばＧａＡｓ基板１上に光吸収
層としてのアンドープのＧｅ層２が形成されている。こ
のＧｅ層２の厚さは例えば５００〜６００ｎｍである。
このＧｅ層２中には、それぞれくし型の平面形状を有す
るｎ型領域３及びｐ型領域４が互いに離れて形成されて
いる。そして、ｐ型領域４とＧｅ層２とｎ型領域３とに
よりｐｉｎフォトダイオード構造が形成されている。こ
れらのｎ型領域３及びｐ型領域４の上には、電極５、６
がそれぞれｎ型領域３及びｐ型領域４とオーミック接触
して形成されている。これらの電極５、６は例えばＡｕ
Ｚｎにより形成される。この場合、これらの電極５、６
は、それぞれｎ型領域３及びｐ型領域４と同様なくし型
の平面形状を有する。

【００１８】この第一実施例による受光素子において
は、電極５、６の間に所定の電圧を印加し、ＧａＡｓ基
板１は透過するが、Ｇｅ層２では吸収される波長の光、
例えば波長０．９〜１．５５μｍの光のＧａＡｓ基板１
の裏面からの入射によりＧｅ層２で対生成された電子及
び正孔が電極５、６の間に印加された電圧により例えば
それぞれ電極６、５に引き寄せられて光電流が流れるこ
とにより受光作用が得られる。

【００１９】この第一実施例による受光素子は、ＧａＡ
ｓ基板１上にＧｅ層２をエピタキシャル成長させ、この
Ｇｅ層２中に例えばヒ素（Ａｓ）のようなｎ型不純物を
選択的に拡散してｎ型領域３を形成するとともに、例え
ばホウ素（Ｂ）のようなｐ型不純物を選択的にイオン注
入してｐ型領域４を形成した後、電極５、６を形成する
ことにより製造される。

【００２０】ところで、Ｇｅの格子定数（５．６６Å）
はＧａＡｓの格子定数（５．６５３Å）とほとんど等し
く、またそれらの熱膨張係数も広い温度範囲で極めて近
い値を有するため、Ｇｅ層は結晶性が極めて良好な状態
でＧａＡｓ基板上にエピタキシャル成長される。ところ
が、ＧａＡｓ基板上へのＧｅ層のエピタキシャル成長時
には、ＧａＡｓ基板のＧａとＧｅ層のＧｅとが相互拡散
することによりＧｅ層の電気的特性が変化してしまう
（具体的にはｐ型化してしまう）という好ましくない現
象が発生することが知られている。しかし、Ｇｅ層のエ
ピタキシャル成長を４００℃以下の低温でのＭＢＥ法を
用いて行うことによりこの相互拡散はほとんど見られな
くなり、非常に急峻なＧｅ／ＧａＡｓ界面が形成される
ことが報告されている（例えば、J. Appl. Phys. 52, 4
098(1981))。従って、上述のＧｅ層２のエピタキシャル
成長を低温ＭＢＥ法を用いて行うことにより、結晶欠陥
や相互拡散の発生を抑え、非常に良質のＧｅ層２をＧａ
Ａｓ基板１上にエピタキシャル成長させることができ
る。

【００２１】以上のように、この第一実施例によれば、
Ｇｅよりもバンドギャップが大きいＧａＡｓ基板１上に
Ｇｅ層２を光吸収層として設けているので、ＧａＡｓ基
板１を透過する波長０．９〜１．５５μｍの光に感度を
得ることができる。これによよって、ＧａＡｓ基板１の
裏面からの光の入射が可能となり、Ｇｅ層２上に形成さ
れる電極５、６の形状などによらず、受光効率の大幅な
向上を図ることができる。

【００２２】また、この第一実施例による受光素子は、
光通信に用いられる波長が１．３μｍや１．５５μｍな
どの光に感度を有することから、これらの光の受光ＩＣ
をＧａＡｓ基板上に実現することが可能となる。

【００２３】さらに、上述のようにＧａＡｓ基板１の裏
面からの光の入射が可能となることにより、この第一実
施例による受光素子及びその他の素子を形成したＧａＡ
ｓ基板を多層重ねることにより、縦方向（基板に垂直な
方向）の信号伝送が可能となる。これによって、三次元
光インターコネクションを実現することができる。

【００２４】図３はこの発明の第二実施例による受光素
子を示す。

【００２５】図３に示すように、この第二実施例による
受光素子においては、ＧａＡｓ基板１上に光吸収層とし
てのアンドープのＧｅ層２が形成され、このＧｅ層２の
上に電極５、６がこのＧｅ層２とショットキー接触して
形成されている。そして、これらの電極５、６とＧｅ層
２とにより、ＭＳＭフォトダイオード構造が形成されて
いる。なお、これらの電極５、６は、図１に示すと同様
なくし型の平面形状を有する。

【００２６】この第二実施例による受光素子の動作は第
一実施例による受光素子と同様であるので、説明を省略
する。

【００２７】この第二実施例によっても、ＧａＡｓ基板
１上に光吸収層としてのＧｅ層２が形成されていること
により、第一実施例と同様な利点を得ることができる。

【００２８】図４はこの発明の第三実施例による受光素
子を示す。

【００２９】図４に示すように、この第三実施例による
受光素子においては、ＧａＡｓ基板１上に光吸収層とし
てのＧｅ層２が形成され、さらにこのＧｅ層２上に例え
ばＧａＡｓ層やＡｌＧａＡｓ層のようなキャップ層７が
形成されている。ここで、Ｇｅ層２の厚さは例えば５０
０〜６００ｎｍであり、キャップ層７の厚さは例えば１
０〜２０ｎｍである。このキャップ層７上には電極５、
６が形成されている。これらの電極５、６はＧｅ層２に
電界を発生させるためのものであるので、オーミック電
極であっても、ショットキー電極であってもよい。ま
た、これらの電極５、６は、図１に示すと同様なくし型
の平面形状を有する。

【００３０】この第三実施例による受光素子の動作は第
一実施例による受光素子と同様であるので、説明を省略
する。

【００３１】この第三実施例によれば、ＧａＡｓ基板１
上に光吸収層としてのＧｅ層２が形成されていることに
より第一実施例と同様な利点を得ることができるほか、
Ｇｅ層２上に形成されたキャップ層７によりＧｅ層２の
表面準位によるキャリアの表面再結合を有効に防止する
ことができることにより、受光効率のより一層の向上を
図ることができる。

【００３２】図５はこの発明の第四実施例による受光素
子を示す。

【００３３】図５に示すように、この第四実施例による
受光素子においては、ＧａＡｓ基板１１上にｐ⁺型Ｇｅ
層１２、光吸収層としてのｐ^-（π）型Ｇｅ層１３及び
ｎ⁺型Ｇｅ層１４が順次形成され、これらのｐ⁺型Ｇｅ
層１２、ｐ^-型Ｇｅ層１３及びｎ⁺型Ｇｅ層１４により
ｐｉｎフォトダイオード構造が形成されている。符号１
５は例えばＳｉＯ₂膜のような保護膜を示す。

【００３４】この場合、ｎ⁺型Ｇｅ層１４上のＳｉＯ₂
膜１５の上には反射膜１６が形成されている。この反射
膜１６の材料としては、金（Ａｕ）やアルミニウム（Ａ
ｌ）などの高反射率の金属が好適に用いられる。

【００３５】ｎ⁺型Ｇｅ層１４の上には、保護膜１５に
形成された開口を通じてリング状のｎ電極１７が形成さ
れている。また、ｐ^-型Ｇｅ層１３が形成されていない
部分のｐ⁺型Ｇｅ層１２の上にはｐ電極１８が形成され
ている。

【００３６】さらに、ＧａＡｓ基板１１の裏面の上には
反射防止膜１８が形成されている。この反射防止膜１８
の材料としては、例えば窒化シリコン（Ｓｉ₃Ｎ₄）、
二酸化シリコン（ＳｉＯ₂）、酸化アルミニウム（Ａｌ
₂Ｏ₃）などが好適に用いられる。

【００３７】この第四実施例による受光素子は、ｐ電極
１８及びｎ電極１７の間に所定の電圧を印加し、ＧａＡ
ｓ基板１１の裏面からの光の入射によりｐ電極１８及び
ｎ電極１７の間に光電流が流れて受光作用が得られるの
は第一実施例による受光素子と同様であるが、この場合
には、ＧａＡｓ基板１１の裏面から入射した光のうちｐ
^-型Ｇｅ層１３などで吸収されずに反射膜１６に到達し
た光はこの反射膜１６により反射されて再びｐ^-型Ｇｅ
層１３などを通過し、吸収されるようになっている。

【００３８】反射膜１６としては、上述のような高反射
率の金属膜だけでなく、図６に示すように、それぞれλ
／４（λ：入射光の波長）の膜厚を有する高屈折率の膜
Ｈ及び低屈折率の膜Ｌを交互に積層した多層膜を用いる
こともできる。ここで、高屈折率の膜Ｈの材料としては
例えば酸化チタン（ＴｉＯ₂）を用いることができ、低
屈折率の膜Ｌの材料としては例えばＳｉＯ₂を用いるこ
とができる。

【００３９】以上のように、この第四実施例によれば、
ＧａＡｓ基板１１上に光吸収層としてのｐ^-型Ｇｅ層１
３が形成されていることにより第一実施例と同様な利点
を得ることができるほか、ｐ^-型Ｇｅ層１３の上側に設
けられた反射膜１６により入射光のうちｐ^-型Ｇｅ層１
３で吸収されなかった光が反射されて再びｐ^-型Ｇｅ層
１３に入射し、吸収されるため、受光効率のより一層の
向上を図ることができる。あるいは、同一の受光効率を
得るのに必要な光吸収層としてのｐ^-型Ｇｅ層１３の厚
さを反射膜１６を設けない場合の約１／２に低減するこ
とができ、これによってｐ^-型Ｇｅ層１３のエピタキシ
ャル成長のスループットの向上を図ることができる。さ
らに、このようにｐ^-型Ｇｅ層１３の厚さを小さくする
ことができることにより、動作時にこのｐ^-型Ｇｅ層１
３を空乏化させるために必要な電圧を従来の約１／４に
低減することができ、これによって受光素子の低消費電
力化を図ることができる。

【００４０】図７はこの発明の第五実施例による受光素
子を示す。

【００４１】図７に示すように、この第五実施例による
受光素子においては、第三実施例による受光素子と同様
に、ＧａＡｓ基板２１上に光吸収層としてのＧｅ層２２
が形成され、このＧｅ層２２の上に例えばＧａＡｓ層や
ＡｌＧａＡｓ層のようなキャップ層２３が形成されてい
る。符号２４、２５はキャップ層２３とオーミック接触
またはショットキー接触した電極である。

【００４２】この場合、キャップ層２３の上と光入射部
を除いた部分のＧａＡｓ基板２１の裏面の上とには反射
膜２６が形成されている。そして、光入射部におけるＧ
ａＡｓ基板２１の裏面の上には反射防止膜２７が形成さ
れている。ここで、反射膜２６としては、第四実施例に
よる受光素子における反射膜１６と同様に、高反射率の
金属膜や図６に示すような多層膜を用いることができ
る。また、反射防止膜２７としては、第四実施例による
受光素子における反射膜１８と同様に、例えばＳｉ₃Ｎ
₄膜、ＳｉＯ₂膜、Ａｌ₂Ｏ₃膜などを用いることがで
きる。

【００４３】この第五実施例による受光素子において
は、ＧａＡｓ基板２１の裏面への光の入射方向は、基板
裏面に対して垂直な方向から傾ける。このようにする
と、反射防止膜２７を介してＧａＡｓ基板２１の裏面に
入射する光は、キャップ層２３の上に形成された反射膜
２６とＧａＡｓ基板２１の裏面の上に形成された反射膜
２６とにより多重反射される。その結果、この入射光は
光吸収層としてのＧｅ層２２を多数回繰り返し通過する
ため、受光効率の極めて大幅な向上を図ることができ、
これによってＧｅ層２２の厚さを非常に小さくすること
ができる。

【００４４】ところで、光増倍型受光素子としてアバラ
ンシェフォトダイオードがあるが、このアバランシェフ
ォトダイオードは、信号光電流に対する増幅作用を有す
るため、微弱信号を受信する素子として必要不可欠なも
のである。しかし、このアバランシェフォトダイオード
は、ｐｉｎフォトダイオードに比べて雑音が本質的に大
きいという問題がある。そこで、この問題を解決するた
めに、図１２に示すようなＧｅアバランシェフォトダイ
オード（例えば、特開昭５８−６１６８２号公報）及び
図１３に示すようなＧｅアバランシェフォトダイオード
（例えば、電気通信学会光量子エレクトロニクス研究会
資料、ＯＱＥ８１−８７（１９８１））が提案されてい
る。

【００４５】図１２に示すＧｅアバランシェフォトダイ
オードにおいて、符号２０１はｎ型Ｇｅ基板、２０２は
ｉ型Ｇｅ層、２０３はｐ⁺型Ｇｅ層、２０４はｐ型ガー
ドリング、２０５はｎ⁺型チャネルストッパ、２０６は
ＳｉＯ₂膜、２０７は反射防止膜、２０８はリング状の
ｐ電極、２０９はｎ電極を示す。

【００４６】図１２ＢにこのＧｅアバランシェフォトダ
イオードにおける深さ方向の電界Ｅ（ｘ）及び光の強度
Ｐ（ｘ）の分布を示す。ただし、Ｐ₀（ｘ）はｘ＝０
（ｎ型Ｇｅ基板２０１の表面）における入射光の強度、
αは吸収係数を示す。図１２Ｂ中、黒丸及び白丸はそれ
ぞれ電子及び正孔を示す。

【００４７】一方、図１３に示すＧｅアバランシェフォ
トダイオードにおいて、符号３０１はｎ^-型Ｇｅ基板、
３０２はｎ型Ｇｅ層、３０３はｐ⁺型Ｇｅ層、３０４は
ｎ型ガードリング、３０５はｎ⁺型チャネルストッパ、
３０６はＳｉＯ₂膜、３０７は反射防止膜、３０８はリ
ング状のｐ電極、３０９はｎ電極を示す。

【００４８】図１３ＢにこのＧｅアバランシェフォトダ
イオードにおける深さ方向の電界Ｅ（ｘ）及び光の強度
Ｐ（ｘ）の分布を示す。

【００４９】上述の図１２及び図１３に示すＧｅアバラ
ンシェフォトダイオードは、従来に比べれば雑音が緩和
されるものの、高電界が加わるアバランシェ領域におけ
るトンネル電流の発生などに起因する雑音は依然として
存在する。また、これらのＧｅアバランシェフォトダイ
オードにおいては、キャリアの表面再結合による受光効
率の低下の問題がある。そこで、次にこのような問題を
解決することができる実施例について説明する。

【００５０】図８はこの発明の第六実施例による受光素
子を示す。

【００５１】図８に示すように、この第六実施例による
受光素子においては、ＧａＡｓ基板３１に形成されたリ
セス部の上にｎ⁺型ＧａＡｓ層３２が形成され、このｎ
⁺型ＧａＡｓ層３２の上に光増倍層としてのｐ型ＧａＡ
ｓ層３３及び光吸収層としてのｐ型Ｇｅ層３４が順次形
成されている。そして、これらのｎ⁺型ＧａＡｓ層３
２、ｐ型ＧａＡｓ層３３及びｐ型Ｇｅ層３４により、Ｇ
ｅアバランシェフォトダイオード構造が形成されてい
る。符号３５は例えばＳｉＯ₂膜のような保護膜を示
す。ｐ型Ｇｅ層３４の上には、ＳｉＯ₂膜３５に形成さ
れた開口を通じてｐ電極３６が形成されている。また、
ｎ⁺型ＧａＡｓ層３２の上にはｎ電極３７が形成されて
いる。

【００５２】なお、この場合、上述のＧｅアバランシェ
フォトダイオードとともに、ゲート電極Ｇ、ソース電極
Ｓ及びドレイン電極Ｄを有するＧａＡｓＦＥＴがモノリ
シックに集積されている。

【００５３】この第六実施例によれば、バンドギャップ
の大きいｐ型ＧａＡｓ層３３を光増倍層として用いてい
ることにより、高電界が加わるアバランシェ領域におけ
るトンネル電流の発生を抑えることができ、これによっ
てこのトンネル電流に起因する雑音の発生を防止するこ
とができる。また、ＧａＡｓ基板３１上に光吸収層とし
てのｐ型Ｇｅ層３４を形成していることにより受光効率
の大幅な向上を図ることができることなどは第一実施例
と同様である。

【００５４】図９はこの発明の第七実施例による受光素
子を示す。

【００５５】図９に示すように、この第七実施例による
受光素子においては、ＧａＡｓ基板４１上にｐ⁺型Ｇａ
Ａｓ層４２が形成され、このｐ⁺型ＧａＡｓ層４２の上
に光吸収層としてのＧｅ層４３及び光増倍層としてのｐ
型ＧａＡｓ層４４が順次形成されている。そして、これ
らのｐ⁺型ＧａＡｓ層４２、Ｇｅ層４３及びｐ型ＧａＡ
ｓ層３４によりＧｅアバランシェフォトダイオード構造
が形成されている。また、符号４５はｐ型ＧａＡｓ層、
４６はｎ⁺型ＧａＡｓ層、４７はｎ型ガードリング、４
８は例えばＳｉＯ₂膜のような保護膜、４９はｎ電極、
５０はｐ電極を示す。

【００５６】図９Ｂにこの受光素子における深さ方向の
電界Ｅ（ｘ）及び光の強度Ｐ（ｘ）の分布を示す。ここ
で、Ｐ₀はｘ＝０（ｐ⁺型ＧａＡｓ層４２の表面）にお
ける入射光の強度、αは吸収係数である。

【００５７】この第七実施例によれば、バンドギャップ
の大きいｐ型ＧａＡｓ層３３を光増倍層として用いてい
ることにより第六実施例と同様にアバランシェ領域にお
けるトンネル電流の発生を抑えることができ、このトン
ネル電流に起因する雑音の発生を防止することができ
る。また、ＧａＡｓ基板４１上に光吸収層としてのＧｅ
層４４を形成していることに加えて、ｐ型ＧａＡｓ層４
４がｐ^-型Ｇｅ層４３のキャップ層としても働いてキャ
リアの表面再結合を防止することができることにより、
受光効率の大幅な向上を図ることができる。

【００５８】さらに、入射光の吸収係数αに応じてｐ^-
型Ｇｅ層４３の最適な厚さｘを設定することができるた
め、光増倍層としてのｐ型ＧａＡｓ層４５での電子・正
孔対の生成をなくすことができ、これによって雑音のな
い理想的なＧｅアバランシェフォトダイオード構造を実
現することができる。

【００５９】以上、この発明の実施例につき具体的に説
明したが、この発明は、上述の実施例に限定されるもの
ではなく、この発明の技術的思想に基づく各種の変形が
可能である。

【００６０】例えば、上述の第一実施例、第二実施例及
び第三実施例においては、くし型の平面形状を有する電
極５、６を用いているが、これらの電極５、６の形状は
必要に応じて選ぶことができ、例えば、これらの電極
５、６をそれぞれ直線状に形成し、それらを対向させる
だけでもよい。

【００６１】また、上述の第一実施例〜第七実施例にお
いては、ＧａＡｓ基板を用いているが、バンドギャップ
がゲルマニウムよりも大きければ、ＧａＡｓ基板以外の
半導体基板を用いることも可能である。具体的には、Ｓ
ｉ基板やＩｎＰ基板などを用いることが可能である。こ
の場合、これらの基板上にＧｅ層を直接エピタキシャル
成長させると格子定数のミスマッチなどにより良好な結
晶性でＧｅ層を形成することが難しい場合には、これら
の基板上に所定のバッファ層を形成し、その上にＧｅ層
をエピタキシャル成長させるようにすればよい。

【００６２】また、上述の第一実施例〜第七実施例にお
いては、基板裏面から光を入射させているが、原理的に
は表面から光を入射させることも可能である。

【００６３】なお、上述の第四実施例及び第五実施例の
ように、光吸収層上への反射膜の形成は、光吸収層とし
てＧｅ層以外のもの（例えば、ＩｎＧａＡｓ層）を用い
る受光素子においても適用することが可能である。

【００６４】

【発明の効果】以上述べたように、この発明によれば、
受光効率の大幅な向上を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の第一実施例による受光素子を説明す
るための斜視図である。

【図２】図１のＩＩ−Ｉ１線に沿っての断面図である。

【図３】この発明の第二実施例による受光素子を説明す
るための断面図である。

【図４】この発明の第三実施例による受光素子を説明す
るための断面図である。

【図５】この発明の第四実施例による受光素子を説明す
るための断面図である。

【図６】この発明の第四実施例による受光素子において
反射膜として好適に用いられる多層膜を示す断面図であ
る。

【図７】この発明の第五実施例による受光素子を説明す
るための断面図である。

【図８】この発明の第六実施例による受光素子を説明す
るための断面図である。

【図９】この発明の第七実施例による受光素子を説明す
るための断面図及びグラフである。

【図１０】従来のＭＳＭフォトダイオードの一例を説明
するための斜視図である。

【図１１】図１０のＸＩ−ＸＩ線に沿っての断面図であ
る。

【図１２】従来のＧｅアバランシェフォトダイオードの
一例を説明するための断面図及びグラフである。

【図１３】従来のＧｅアバランシェフォトダイオードの
他の例を説明するための断面図及びグラフである。

【符号の説明】

１、１１、２１、３１、４１ＧａＡｓ基板２、２２Ｇｅ層５、６電極７、２３キャップ層１６、２６反射膜

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ゲルマニウムのバンドギャップよりも大
きなバンドギャップを有する半導体基板と、上記半導体基板上に設けられたゲルマニウムから成る光
吸収層とを有する受光素子。
【請求項２】少なくとも上記光吸収層上に設けられた
反射膜をさらに有する請求項１記載の受光素子。