JPH0555623A - 多波長混在光受光用半導体装置およびその製造のためのｉｉｉ −ｖ族化合物半導体混晶の成長方法 - Google Patents
多波長混在光受光用半導体装置およびその製造のためのｉｉｉ −ｖ族化合物半導体混晶の成長方法Info
- Publication number
- JPH0555623A JPH0555623A JP3236833A JP23683391A JPH0555623A JP H0555623 A JPH0555623 A JP H0555623A JP 3236833 A JP3236833 A JP 3236833A JP 23683391 A JP23683391 A JP 23683391A JP H0555623 A JPH0555623 A JP H0555623A
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- semiconductor
- light
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 本発明は、多波長が混在する光を受光する半
導体装置およびその製造のためのIII ─Ｖ族化合物半導
体混晶の成長方法に関し、レーザアレイを必要としない
モノリシックのホトダイオードアレイ等の受光素子群を
可能とする多波長混在光受光用半導体装置およびその製
造のためのIII ─Ｖ族化合物半導体混晶の成長方法を提
供することを目的とする。 【構成】 多波長が混在する光を受光する半導体装置に
おいて、面内組成傾斜を有する半導体コア層の上下を、
該コア層よりもバンドギャップの大きい半導体クラッド
層で挟み、該組成傾斜方向に光を伝播するパターニング
を施された光導波路を備え、該光導波路の複数位置にホ
トダイオード等の受光素子を配置して構成する。
導体装置およびその製造のためのIII ─Ｖ族化合物半導
体混晶の成長方法に関し、レーザアレイを必要としない
モノリシックのホトダイオードアレイ等の受光素子群を
可能とする多波長混在光受光用半導体装置およびその製
造のためのIII ─Ｖ族化合物半導体混晶の成長方法を提
供することを目的とする。 【構成】 多波長が混在する光を受光する半導体装置に
おいて、面内組成傾斜を有する半導体コア層の上下を、
該コア層よりもバンドギャップの大きい半導体クラッド
層で挟み、該組成傾斜方向に光を伝播するパターニング
を施された光導波路を備え、該光導波路の複数位置にホ
トダイオード等の受光素子を配置して構成する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、多波長が混在する光を
受光する半導体装置およびその製造のためのIII ─Ｖ族
化合物半導体混晶の成長方法に関する。
受光する半導体装置およびその製造のためのIII ─Ｖ族
化合物半導体混晶の成長方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、多波長の光通信の受光部側では、
各レーザの基本波長を重畳しヘテロダイン検波を行った
り、あるいはホトダイオードアレイの直前に波長選択素
子（波長フィルタ）を挿入する等の方法が行われてい
る。これら従来の技術においては、受光部として本質的
に必要なホトダイオードアレイ等の受光素子の他に、送
信部のレーザアレイと同特性のレーザアレイを配置する
必要があった。
各レーザの基本波長を重畳しヘテロダイン検波を行った
り、あるいはホトダイオードアレイの直前に波長選択素
子（波長フィルタ）を挿入する等の方法が行われてい
る。これら従来の技術においては、受光部として本質的
に必要なホトダイオードアレイ等の受光素子の他に、送
信部のレーザアレイと同特性のレーザアレイを配置する
必要があった。
【０００３】しかし、光通信の多重化あるいは計算機内
の光接続の多重化に伴い、上記従来のような煩雑で高コ
ストを要する構造ではなく、モノリシックの多波長受光
用半導体装置が求められている。
の光接続の多重化に伴い、上記従来のような煩雑で高コ
ストを要する構造ではなく、モノリシックの多波長受光
用半導体装置が求められている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、レーザアレ
イを必要としないモノリシックのホトダイオードアレイ
等の受光素子群を可能とする多波長混在光受光用半導体
装置およびその製造のためのIII ─Ｖ族化合物半導体混
晶の成長方法を提供することを目的とする。
イを必要としないモノリシックのホトダイオードアレイ
等の受光素子群を可能とする多波長混在光受光用半導体
装置およびその製造のためのIII ─Ｖ族化合物半導体混
晶の成長方法を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本願第１の発明は、多波長が混在する光を受光す
る半導体装置において、面内組成傾斜を有する半導体コ
ア層の上下を、コア層よりもバンドギャップの大きい半
導体クラッド層で挟み、該組成傾斜方向に沿って光を伝
播するパターニングを施された光導波路を備え、該光導
波路の複数位置に受光素子を配置したことを特徴とする
多波長混在光受光用半導体装置である。
めに、本願第１の発明は、多波長が混在する光を受光す
る半導体装置において、面内組成傾斜を有する半導体コ
ア層の上下を、コア層よりもバンドギャップの大きい半
導体クラッド層で挟み、該組成傾斜方向に沿って光を伝
播するパターニングを施された光導波路を備え、該光導
波路の複数位置に受光素子を配置したことを特徴とする
多波長混在光受光用半導体装置である。
【０００６】上記第１発明の構成により、多波長通信用
に適した分光特性を有する受光素子群（例えばホトダイ
オードアレイ装置）が得られる。その際、光導波路が組
成傾斜の小さい方向に沿った部分と組成傾斜の大きい方
向に沿った部分とを含み、組成傾斜の大きい方向に沿っ
た光導波路部分に受光素子を配置することにより、ホト
ダイオードアレイのような受光素子群の効率を向上させ
てその歩留りを高めることができる。また、受光素子の
両端部のうち少なくとも一方を屈曲させたことにより、
該端部をバンドギャップのより大きいコア層部分で挟む
ことによって、受光素子からのキャリアの散逸が抑制さ
れ、ホトダイオードアレイのような受光素子群の特性を
より向上させることができる。
に適した分光特性を有する受光素子群（例えばホトダイ
オードアレイ装置）が得られる。その際、光導波路が組
成傾斜の小さい方向に沿った部分と組成傾斜の大きい方
向に沿った部分とを含み、組成傾斜の大きい方向に沿っ
た光導波路部分に受光素子を配置することにより、ホト
ダイオードアレイのような受光素子群の効率を向上させ
てその歩留りを高めることができる。また、受光素子の
両端部のうち少なくとも一方を屈曲させたことにより、
該端部をバンドギャップのより大きいコア層部分で挟む
ことによって、受光素子からのキャリアの散逸が抑制さ
れ、ホトダイオードアレイのような受光素子群の特性を
より向上させることができる。
【０００７】更に、前記の目的を達成するための本願第
２の発明は、多波長が混在する光を受光する半導体装置
において、面内組成傾斜を有する半導体コア層の上下
を、該コア層よりもバンドギャップの大きい半導体クラ
ッド層で挟んで光導波路を構成し、該光導波路は前記組
成傾斜の小さい方向に沿った部分と組成傾斜の大きい方
向に沿った部分とを含むことを特徴とする多波長混在光
受光用半導体装置である。光導波路をこのような構造に
することによって、高い分光特性が得られるので、波長
フィルタ等として有用な半導体装置が得られる。
２の発明は、多波長が混在する光を受光する半導体装置
において、面内組成傾斜を有する半導体コア層の上下
を、該コア層よりもバンドギャップの大きい半導体クラ
ッド層で挟んで光導波路を構成し、該光導波路は前記組
成傾斜の小さい方向に沿った部分と組成傾斜の大きい方
向に沿った部分とを含むことを特徴とする多波長混在光
受光用半導体装置である。光導波路をこのような構造に
することによって、高い分光特性が得られるので、波長
フィルタ等として有用な半導体装置が得られる。
【０００８】上記本願第１および第２の発明の多波長混
在光受光用半導体装置においては、コア層およびクラッ
ド層を、それぞれIII ─Ｖ族化合物半導体混晶で形成す
ることができる。本願第３の発明は、本願第１および第
２の発明の多波長混在光受光用半導体装置に用いる面内
組成傾斜を有する半導体コア層として、２種以上の III
族元素を含む３元以上のIII ─Ｖ族化合物半導体混晶を
有機金属気相成長法により基板上に成長させる望ましい
方法であり、該３元以上の化合物を構成する各２元化合
物の結晶成長が該２元化合物構成元素の原料ガスの供給
速度により律速される温度で、該２元化合物のいずれか
１種または該３元以上の化合物の結晶を該基板上に成長
させた後、該２元化合物のうち少なくとも１種の結晶成
長が該原料ガスと下地との反応により律速される温度
で、該高温成長結晶上に該III ─Ｖ族化合物半導体混晶
を成長させることを特徴とする。
在光受光用半導体装置においては、コア層およびクラッ
ド層を、それぞれIII ─Ｖ族化合物半導体混晶で形成す
ることができる。本願第３の発明は、本願第１および第
２の発明の多波長混在光受光用半導体装置に用いる面内
組成傾斜を有する半導体コア層として、２種以上の III
族元素を含む３元以上のIII ─Ｖ族化合物半導体混晶を
有機金属気相成長法により基板上に成長させる望ましい
方法であり、該３元以上の化合物を構成する各２元化合
物の結晶成長が該２元化合物構成元素の原料ガスの供給
速度により律速される温度で、該２元化合物のいずれか
１種または該３元以上の化合物の結晶を該基板上に成長
させた後、該２元化合物のうち少なくとも１種の結晶成
長が該原料ガスと下地との反応により律速される温度
で、該高温成長結晶上に該III ─Ｖ族化合物半導体混晶
を成長させることを特徴とする。
【０００９】
【作用】本願第１および第２の発明の面内組成傾斜と
は、基板面に平行な方向に沿って混晶組成が変化してい
ることを意味する。この組成傾斜は、基板全体にわたっ
て単一方向に沿って傾斜した１次元的な傾斜でもよく、
基板の部位により傾斜方向が異なる２次元的な傾斜でも
よい。
は、基板面に平行な方向に沿って混晶組成が変化してい
ることを意味する。この組成傾斜は、基板全体にわたっ
て単一方向に沿って傾斜した１次元的な傾斜でもよく、
基板の部位により傾斜方向が異なる２次元的な傾斜でも
よい。
【００１０】この組成傾斜を有する半導体層を光導波路
のコアの一部として利用することにより、バンドギャッ
プが組成傾斜方向に沿って変化する構造が得られ、部位
によって異なるバンドギャップを持った光導波路を作製
することができる。例えば、光導波路に沿ってバンドギ
ャップが順次小さくなるように作製し、バンドギャップ
の大きい方から多波長混在のレーザ光を入射させると、
レーザ光がこの光導波路中を伝播する途中で、レーザ光
中の各波長の成分はその波長と等しいバンドギャップに
位置で吸収される。すなわち、レーザ光の各成分が吸収
されずに伝播する距離はその波長によって異なることに
なる。光導波路の途中の各吸収位置に受光素子（例えば
ホトダイオード）を作製しておけば、多波長のレーザ光
を分光することができるホトダイオードアレイ等の受光
素子群が得られる。
のコアの一部として利用することにより、バンドギャッ
プが組成傾斜方向に沿って変化する構造が得られ、部位
によって異なるバンドギャップを持った光導波路を作製
することができる。例えば、光導波路に沿ってバンドギ
ャップが順次小さくなるように作製し、バンドギャップ
の大きい方から多波長混在のレーザ光を入射させると、
レーザ光がこの光導波路中を伝播する途中で、レーザ光
中の各波長の成分はその波長と等しいバンドギャップに
位置で吸収される。すなわち、レーザ光の各成分が吸収
されずに伝播する距離はその波長によって異なることに
なる。光導波路の途中の各吸収位置に受光素子（例えば
ホトダイオード）を作製しておけば、多波長のレーザ光
を分光することができるホトダイオードアレイ等の受光
素子群が得られる。
【００１１】このホトダイオードアレイ等の受光素子群
の効率を高めるためには、レーザ光をホトダイオード等
の受光素子のみによって吸収させ、それ以外の光導波路
部分では吸収されないようにする必要がある。もし、半
導体基板上の受光素子部分とそれ以外の光導波路部分と
の単位距離当たりのバンドギャップ変化が等しい場合、
受光素子を形成する位置が少しでも狂うと、レーザ光は
受光素子以外の光導波路部分で吸収されてしまう。この
ような不都合を防止するためには、受光素子内でのバン
ドギャップ変化を大きくし、光が受光素子内部の何処か
で必ず吸収されるようにする。そのために、組成傾斜の
大きい方向すなわちバンドギャップ変化の大きい方向に
沿った光導波路部分に受光素子を配置する。
の効率を高めるためには、レーザ光をホトダイオード等
の受光素子のみによって吸収させ、それ以外の光導波路
部分では吸収されないようにする必要がある。もし、半
導体基板上の受光素子部分とそれ以外の光導波路部分と
の単位距離当たりのバンドギャップ変化が等しい場合、
受光素子を形成する位置が少しでも狂うと、レーザ光は
受光素子以外の光導波路部分で吸収されてしまう。この
ような不都合を防止するためには、受光素子内でのバン
ドギャップ変化を大きくし、光が受光素子内部の何処か
で必ず吸収されるようにする。そのために、組成傾斜の
大きい方向すなわちバンドギャップ変化の大きい方向に
沿った光導波路部分に受光素子を配置する。
【００１２】例えば、図１は同図中の基板Ｓの左右方向
（横方向）に沿って組成傾斜がある場合を示しており、
組成が等しい位置すなわちバンドギャップの等しい位置
を結んだ等バンドギャップ線は、図中に破線で示したよ
うに組成傾斜方向に対して直角すなわち図中の縦方向に
なる。このような組成傾斜（バンドギャップ）の状態
で、等バンドギャップ線に沿った（組成傾斜の無いある
いは小さい）方向の光導波路部分Ａ１〜Ａ４を、バンド
ギャップの大きい位置から小さい位置にこの順で配置
し、等バンドギャップ線から外れた（組成傾斜の大き
い）方向の光導波路部分Ｂ１〜Ｂ３をそれぞれ図のよう
にＡ１〜Ａ４の間に挿入した形にして配置する。そして
等バンドギャップ線から外れた光導波路部分Ｂ１〜Ｂ３
に受光素子（例えばホトダイオード）ＰＤ１〜ＰＤ３を
それぞれ形成する。このようにすれば、光（図中の矢
印）は、バンドギャップ変化の無い（あるいは小さい）
光導波路部分Ａ１〜Ａ４では吸収されず（あるいは吸収
が少なく）、バンドギャップ変化の大きい光導波路部分
Ｂ１〜Ｂ３にある受光素子（ホトダイオード等）ＰＤ１
〜ＰＤ３で実質的に吸収され、ホトダイオードアレイ等
の受光素子群（ＰＤ１〜ＰＤ３）の効率が高まる。
（横方向）に沿って組成傾斜がある場合を示しており、
組成が等しい位置すなわちバンドギャップの等しい位置
を結んだ等バンドギャップ線は、図中に破線で示したよ
うに組成傾斜方向に対して直角すなわち図中の縦方向に
なる。このような組成傾斜（バンドギャップ）の状態
で、等バンドギャップ線に沿った（組成傾斜の無いある
いは小さい）方向の光導波路部分Ａ１〜Ａ４を、バンド
ギャップの大きい位置から小さい位置にこの順で配置
し、等バンドギャップ線から外れた（組成傾斜の大き
い）方向の光導波路部分Ｂ１〜Ｂ３をそれぞれ図のよう
にＡ１〜Ａ４の間に挿入した形にして配置する。そして
等バンドギャップ線から外れた光導波路部分Ｂ１〜Ｂ３
に受光素子（例えばホトダイオード）ＰＤ１〜ＰＤ３を
それぞれ形成する。このようにすれば、光（図中の矢
印）は、バンドギャップ変化の無い（あるいは小さい）
光導波路部分Ａ１〜Ａ４では吸収されず（あるいは吸収
が少なく）、バンドギャップ変化の大きい光導波路部分
Ｂ１〜Ｂ３にある受光素子（ホトダイオード等）ＰＤ１
〜ＰＤ３で実質的に吸収され、ホトダイオードアレイ等
の受光素子群（ＰＤ１〜ＰＤ３）の効率が高まる。
【００１３】組成傾斜を有する半導体層内で発生したキ
ャリアは、エネルギー状態のより低い部分へ向かって拡
散する。本願第１の発明の構造においては、受光素子か
らバンドギャップの小さい部分へ向かうキャリアの拡散
をできるだけ抑制し、受光素子の波長分光特性をより向
上させることが望ましい。受光素子からのキャリアの散
逸は、受光素子周辺をバンドギャップの大きい材料で埋
め込むことによって抑制することができる。従来はこの
埋め込みを行うために別途に２回目の成長を行う必要が
あり、工程が煩雑になることが避けられなかった。
ャリアは、エネルギー状態のより低い部分へ向かって拡
散する。本願第１の発明の構造においては、受光素子か
らバンドギャップの小さい部分へ向かうキャリアの拡散
をできるだけ抑制し、受光素子の波長分光特性をより向
上させることが望ましい。受光素子からのキャリアの散
逸は、受光素子周辺をバンドギャップの大きい材料で埋
め込むことによって抑制することができる。従来はこの
埋め込みを行うために別途に２回目の成長を行う必要が
あり、工程が煩雑になることが避けられなかった。
【００１４】本願第１発明においては、図２に示すよう
に、受光素子の両端部（Ｘ、Ｙ）のうち少なくとも一方
（同図では端部Ｘのみ）を屈曲させたことにより、該端
部（Ｘ）をバンドギャップのより大きいコア層部分
（Ｃ）で挟むことによって、受光素子周辺の光導波路の
バンドギャップが大きくなるように構成すれば、受光素
子からのキャリアの散逸を簡単に防止することができ
る。
に、受光素子の両端部（Ｘ、Ｙ）のうち少なくとも一方
（同図では端部Ｘのみ）を屈曲させたことにより、該端
部（Ｘ）をバンドギャップのより大きいコア層部分
（Ｃ）で挟むことによって、受光素子周辺の光導波路の
バンドギャップが大きくなるように構成すれば、受光素
子からのキャリアの散逸を簡単に防止することができ
る。
【００１５】上記本願第１および第２の発明の装置を製
造するために、面内組成傾斜を有する半導体コア層を形
成する望ましい方法は以下の原理による。本発明者ら
は、既に特願平３−７２９９９号において、有機金属気
相成長法（ＭＯＶＰＥあるいはＭＯＣＶＤ）により III
族元素の供給源である有機金属ガスを２種類以上用いて
３元以上の化合物半導体混晶を成長させる場合、その混
晶を構成する各２元化合物のうち少なくとも１種の成長
が上記原料ガスと成長下地との反応によって律速される
（反応律速の）低温で成長を行うことによって、基板上
の原料ガスの供給方向にそって面内組成傾斜（面内組成
分布）を有する化合物半導体混晶を成長させることを提
案している。この方法を用いることにより、半導体基板
面内で、例えば任意の一方向に沿って組成傾斜を有する
化合物半導体混晶を安定して成長させることができ、混
晶の成長が原料ガスの供給速度によって律速される（供
給律速の）高温での成長と組み合わせることによって、
組成傾斜の無い半導体層と組成傾斜の有る半導体層とを
１回の成長で連続的に形成することができる。
造するために、面内組成傾斜を有する半導体コア層を形
成する望ましい方法は以下の原理による。本発明者ら
は、既に特願平３−７２９９９号において、有機金属気
相成長法（ＭＯＶＰＥあるいはＭＯＣＶＤ）により III
族元素の供給源である有機金属ガスを２種類以上用いて
３元以上の化合物半導体混晶を成長させる場合、その混
晶を構成する各２元化合物のうち少なくとも１種の成長
が上記原料ガスと成長下地との反応によって律速される
（反応律速の）低温で成長を行うことによって、基板上
の原料ガスの供給方向にそって面内組成傾斜（面内組成
分布）を有する化合物半導体混晶を成長させることを提
案している。この方法を用いることにより、半導体基板
面内で、例えば任意の一方向に沿って組成傾斜を有する
化合物半導体混晶を安定して成長させることができ、混
晶の成長が原料ガスの供給速度によって律速される（供
給律速の）高温での成長と組み合わせることによって、
組成傾斜の無い半導体層と組成傾斜の有る半導体層とを
１回の成長で連続的に形成することができる。
【００１６】本願発明では、上記先願で提案した面内組
成傾斜を有する半導体層をコア層として利用した多波長
混在光受光用半導体装置を提案すると共に、この面内組
成傾斜層をより望ましい状態で形成する混晶成長方法を
提案する。すなわち、本発明者らは上記先願の方法につ
いて更に多くの実験を重ねた結果、反応律速となる低温
で面内組成傾斜層を基板上に直接成長させた場合、図３
に典型例で示したように成長層表面に多数のヒロックが
現れることを見出した。（ただし図３では、分かり易く
するためにＩｎＰ基板上に低温成長させたＩｎＧａＡｓ
層上に更にＩｎＰを高温成長させてヒロックを強調して
ある。）このように多数のヒロックは、ホトダイオード
の特性を悪化させるので、極力その発生を低減する必要
がある。多数のヒロックが生ずる原因は、低温成長開始
前に基板表面に付着していた不純物であると考えられ
る。そこで、低温成長を行う前にこの不純物を除去する
クリーニングを行う必要がある。図４は、基板上に先ず
高温でＩｎＰ層を成長させ、その上にＩｎＧａＡｓ層を
低温成長させた場合を示す。このようにすると、先行す
るＩｎＰ高温成長層が基板表面の不純物の影響に対する
バッファとして作用し、その上のＩｎＧａＡｓ層の低温
成長のために清浄な下地を提供することができ、同図か
ら分かるようにヒロックの発生を非常に少なくすること
ができる。このように、結晶性の良好な低温成長層を得
るために、高温成長のバッファが非常に有効であること
を見出した。
成傾斜を有する半導体層をコア層として利用した多波長
混在光受光用半導体装置を提案すると共に、この面内組
成傾斜層をより望ましい状態で形成する混晶成長方法を
提案する。すなわち、本発明者らは上記先願の方法につ
いて更に多くの実験を重ねた結果、反応律速となる低温
で面内組成傾斜層を基板上に直接成長させた場合、図３
に典型例で示したように成長層表面に多数のヒロックが
現れることを見出した。（ただし図３では、分かり易く
するためにＩｎＰ基板上に低温成長させたＩｎＧａＡｓ
層上に更にＩｎＰを高温成長させてヒロックを強調して
ある。）このように多数のヒロックは、ホトダイオード
の特性を悪化させるので、極力その発生を低減する必要
がある。多数のヒロックが生ずる原因は、低温成長開始
前に基板表面に付着していた不純物であると考えられ
る。そこで、低温成長を行う前にこの不純物を除去する
クリーニングを行う必要がある。図４は、基板上に先ず
高温でＩｎＰ層を成長させ、その上にＩｎＧａＡｓ層を
低温成長させた場合を示す。このようにすると、先行す
るＩｎＰ高温成長層が基板表面の不純物の影響に対する
バッファとして作用し、その上のＩｎＧａＡｓ層の低温
成長のために清浄な下地を提供することができ、同図か
ら分かるようにヒロックの発生を非常に少なくすること
ができる。このように、結晶性の良好な低温成長層を得
るために、高温成長のバッファが非常に有効であること
を見出した。
【００１７】このようにして本発明は、多波長光通信に
対応できるホトダイオードアレイ等の受光素子群を得る
ために、検波作用を有する導波路をモノリシックで作製
できる技術を提供すると共に、ホトダイオードアレイ等
の受光素子群の効率を更に向上させることができる半導
体装置およびその製造のための結晶成長方法を提供す
る。
対応できるホトダイオードアレイ等の受光素子群を得る
ために、検波作用を有する導波路をモノリシックで作製
できる技術を提供すると共に、ホトダイオードアレイ等
の受光素子群の効率を更に向上させることができる半導
体装置およびその製造のための結晶成長方法を提供す
る。
【００１８】以下に、実施例によって本発明を更に詳細
に説明する。
に説明する。
【００１９】
【実施例】本発明に従って、図５に示したホトダイオー
ドアレイを作製する手順の一例を説明する。ｎ+ −Ｉｎ
Ｐ基板１上に、ＭＯＶＰＥ法により、ｎ−ＩｎＰクラッ
ド層２（５×１０16／cm3 、厚さ２μｍ）、アンドープ
ＩｎＧａＡｓＰガイド層３（波長λ＝１．１μｍ、厚さ
０．１μｍ）、アンドープＩｎＰ層９ａ（厚さ０．００
１μｍ）、アンドープＩｎＧａＡｓ低温成長層４（厚さ
０．０５μｍ）、アンドープＩｎＰ層９ｂ（厚さ０．０
０１μｍ）、アンドープＩｎＧａＡｓガイド層５（波長
λ＝１．１μｍ、厚さ０．１μｍ）、およびアンドープ
ＩｎＰクラッド層６（厚さ２μｍ）をこの順で成長させ
た。
ドアレイを作製する手順の一例を説明する。ｎ+ −Ｉｎ
Ｐ基板１上に、ＭＯＶＰＥ法により、ｎ−ＩｎＰクラッ
ド層２（５×１０16／cm3 、厚さ２μｍ）、アンドープ
ＩｎＧａＡｓＰガイド層３（波長λ＝１．１μｍ、厚さ
０．１μｍ）、アンドープＩｎＰ層９ａ（厚さ０．００
１μｍ）、アンドープＩｎＧａＡｓ低温成長層４（厚さ
０．０５μｍ）、アンドープＩｎＰ層９ｂ（厚さ０．０
０１μｍ）、アンドープＩｎＧａＡｓガイド層５（波長
λ＝１．１μｍ、厚さ０．１μｍ）、およびアンドープ
ＩｎＰクラッド層６（厚さ２μｍ）をこの順で成長させ
た。
【００２０】成長温度（基板温度）は、ＩｎＧａＡｓ層
４については反応律速となる３９０℃とし、その他の層
については供給律速となる６００℃とした。そして、原
料ガスの供給を同図中の左から右へ向かう向きとし、最
終的にコア層となるＩｎＧａＡｓ層４がこの向きの組成
傾斜を持つようにした。上記成長により、アンドープＩ
ｎＧａＡｓ低温成長層４をコア層とし、その上下をそれ
ぞれアンドープＩｎＰクラッド層６およびｎ−ＩｎＰク
ラッド層２で挟んだ構造が形成された。
４については反応律速となる３９０℃とし、その他の層
については供給律速となる６００℃とした。そして、原
料ガスの供給を同図中の左から右へ向かう向きとし、最
終的にコア層となるＩｎＧａＡｓ層４がこの向きの組成
傾斜を持つようにした。上記成長により、アンドープＩ
ｎＧａＡｓ低温成長層４をコア層とし、その上下をそれ
ぞれアンドープＩｎＰクラッド層６およびｎ−ＩｎＰク
ラッド層２で挟んだ構造が形成された。
【００２１】なお、低温成長層４の成長前と成長後に
は、基板温度の上昇期間と下降期間とがあるが、これら
昇温・降温期間中には成長は停止している。この成長停
止状態にあるときは、ＭＯＶＰＥ法ではＶ族原料ガスを
供給し続けているが、２種類以上のＶ族原料が流れてい
る状態で昇温・降温をの過程が挿入されると結晶性を劣
化させるので望ましくない。そこで、昇温・降温期間中
に１種類のＶ族原料を供給すればよいように、低温成長
層４の成長前後（層４の上下）にＩｎＰ層９ａおよび９
ｂを挿入した。
は、基板温度の上昇期間と下降期間とがあるが、これら
昇温・降温期間中には成長は停止している。この成長停
止状態にあるときは、ＭＯＶＰＥ法ではＶ族原料ガスを
供給し続けているが、２種類以上のＶ族原料が流れてい
る状態で昇温・降温をの過程が挿入されると結晶性を劣
化させるので望ましくない。そこで、昇温・降温期間中
に１種類のＶ族原料を供給すればよいように、低温成長
層４の成長前後（層４の上下）にＩｎＰ層９ａおよび９
ｂを挿入した。
【００２２】ＭＯＶＰＥ法による上記の成長の後、Ｓｉ
Ｏ2 選択マスク１０を付けてストライプ１１を形成し、
このストライプ１１によってＩｎＧａＡｓ低温成長層４
内に光導波路を規定した。そのあと、ＳｉＯ2 パッシベ
ーション膜８を付け、窓１２を開け、この窓１２内のア
ンドープＩｎＰクラッド層６内にＺｎを拡散させてｐ+
領域７を形成し、ホトダイオードＰＤ（図には３個のホ
トダイオードＰＤ１、ＰＤ２、ＰＤ３を示した）を作製
し、図５の構造を得た。図示した３個のホトダイオード
ＰＤ１、ＰＤ２、ＰＤ３はそれぞれ、アンドープＩｎＧ
ａＡｓ低温成長層４のバンドギャップ値がＥｇ１、Ｅｇ
２、Ｅｇ３となる位置に対応して設けてある。
Ｏ2 選択マスク１０を付けてストライプ１１を形成し、
このストライプ１１によってＩｎＧａＡｓ低温成長層４
内に光導波路を規定した。そのあと、ＳｉＯ2 パッシベ
ーション膜８を付け、窓１２を開け、この窓１２内のア
ンドープＩｎＰクラッド層６内にＺｎを拡散させてｐ+
領域７を形成し、ホトダイオードＰＤ（図には３個のホ
トダイオードＰＤ１、ＰＤ２、ＰＤ３を示した）を作製
し、図５の構造を得た。図示した３個のホトダイオード
ＰＤ１、ＰＤ２、ＰＤ３はそれぞれ、アンドープＩｎＧ
ａＡｓ低温成長層４のバンドギャップ値がＥｇ１、Ｅｇ
２、Ｅｇ３となる位置に対応して設けてある。
【００２３】各ホトダイオードＰＤの配置ピッチは２０
０ｎｍとし、個々のホトダイオードＰＤの波長は１０ｎ
ｍ間隔で吸収が始まるようにした。光導波路を規定する
ストライプ１１の幅は５０μｍ、ホトダイオードの寸法
は５０μｍ×５０μｍとした。本実施例で作製したホト
ダイオードアレイにおいては、同図中左向き（矢印Ｂ
Ｇ）の方向に沿ってバンドギャップが大きくなってお
り、レーザ光Ｌはバンドギャップ値（Ｅｇ）が最も大き
い左端方向からコア層４の光導波路に入射し矢印ＬＴの
方向に伝播する。
０ｎｍとし、個々のホトダイオードＰＤの波長は１０ｎ
ｍ間隔で吸収が始まるようにした。光導波路を規定する
ストライプ１１の幅は５０μｍ、ホトダイオードの寸法
は５０μｍ×５０μｍとした。本実施例で作製したホト
ダイオードアレイにおいては、同図中左向き（矢印Ｂ
Ｇ）の方向に沿ってバンドギャップが大きくなってお
り、レーザ光Ｌはバンドギャップ値（Ｅｇ）が最も大き
い左端方向からコア層４の光導波路に入射し矢印ＬＴの
方向に伝播する。
【００２４】入射したレーザ光Ｌに含まれるｉ番目の波
長λ（ｉ）を持つ成分光は、例えば式１．２４／λ
（ｉ）＝Ｅｇ（ｉ）によって対応するＥｇ（ｉ）の位置
にあるホトダイオードＰＤ（ｉ）によって吸収される。
図５には光導波路（ストライプ１１）を直線状に示した
が、必要に応じ図１のように階段状とし、あるいは更に
図２のようにホトダイオードの端部を屈曲させることが
できる。
長λ（ｉ）を持つ成分光は、例えば式１．２４／λ
（ｉ）＝Ｅｇ（ｉ）によって対応するＥｇ（ｉ）の位置
にあるホトダイオードＰＤ（ｉ）によって吸収される。
図５には光導波路（ストライプ１１）を直線状に示した
が、必要に応じ図１のように階段状とし、あるいは更に
図２のようにホトダイオードの端部を屈曲させることが
できる。
【００２５】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
レーザアレイを必要としないモノリシックのホトダイオ
ードアレイ等の受光素子群を可能とする多波長混在光受
光用半導体装置およびその製造のためのIII ─Ｖ族化合
物半導体混晶の成長方法が提供される。
レーザアレイを必要としないモノリシックのホトダイオ
ードアレイ等の受光素子群を可能とする多波長混在光受
光用半導体装置およびその製造のためのIII ─Ｖ族化合
物半導体混晶の成長方法が提供される。
【図１】本発明に従って面内組成傾斜を有する半導体コ
ア層に設けた光導波路およびその途中に設けたホトダイ
オード等の受光素子の配置状態を示す平面図である。
ア層に設けた光導波路およびその途中に設けたホトダイ
オード等の受光素子の配置状態を示す平面図である。
【図２】本発明に従って面内組成傾斜を有する半導体コ
ア層に設けた光導波路およびその途中に設けたホトダイ
オード等の受光素子の端部を屈曲させた場合を示す平面
図である。
ア層に設けた光導波路およびその途中に設けたホトダイ
オード等の受光素子の端部を屈曲させた場合を示す平面
図である。
【図３】基板上に直接、低温成長したときに成長層表面
に生じた多数のヒロックを示す金属組織写真である。
に生じた多数のヒロックを示す金属組織写真である。
【図４】基板上に高温成長のバッファ層を形成し、その
上に低温成長したときの成長層表面を示す金属組織写真
である。
上に低温成長したときの成長層表面を示す金属組織写真
である。
【図５】本発明に従って作製したホトダイオードアレイ
の構造例を示す（ａ）平面図および（ｂ）断面図（平面
図（ａ）のＺ−Ｚ断面）である。
の構造例を示す（ａ）平面図および（ｂ）断面図（平面
図（ａ）のＺ−Ｚ断面）である。
Ｓ…基板 Ａ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４…等バンドギャップ線に沿った
（組成傾斜の無いあるいは小さい）方向の光導波路部分 Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３…等バンドギャップ線から外れた（組
成傾斜の大きい）方向の光導波路部分 ＰＤ１、ＰＤ２、ＰＤ３…ホトダイオード等の受光素子 Ｘ、Ｙ…ホトダイオード等の受光素子の端部 Ｃ…バンドギャップのより大きいコア層部分 １…ｎ+ −ＩｎＰ基板 ２…ｎ−ＩｎＰクラッド層 ３…アンドープＩｎＧａＡｓＰガイド層 ４…アンドープＩｎＧａＡｓ低温成長層（コア層） ５…アンドープＩｎＧａＡｓガイド層 ６…アンドープＩｎＰクラッド層 ７…Ｚｎを拡散させて形成したｐ+ 領域 ８…ＳｉＯ2 パッシベーション膜 ９ａ、９ｂ…アンドープＩｎＰ層 １０…ＳｉＯ2 選択マスク １１…ストライプ １２…パッシベーション膜８に開けた窓 ＰＤ（ＰＤ１、ＰＤ２、ＰＤ３）…ホトダイオード等の
受光素子 Ｅｇ１、Ｅｇ２、Ｅｇ３…受光素子ＰＤ１、ＰＤ２、Ｐ
Ｄ３の位置でのコア層４のバンドギャップ値 ＢＧ…バンドギャップが大きくなる向き Ｌ…レーザ光 ＬＴ…光導波路でのレーザ光の伝播方向
（組成傾斜の無いあるいは小さい）方向の光導波路部分 Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３…等バンドギャップ線から外れた（組
成傾斜の大きい）方向の光導波路部分 ＰＤ１、ＰＤ２、ＰＤ３…ホトダイオード等の受光素子 Ｘ、Ｙ…ホトダイオード等の受光素子の端部 Ｃ…バンドギャップのより大きいコア層部分 １…ｎ+ −ＩｎＰ基板 ２…ｎ−ＩｎＰクラッド層 ３…アンドープＩｎＧａＡｓＰガイド層 ４…アンドープＩｎＧａＡｓ低温成長層（コア層） ５…アンドープＩｎＧａＡｓガイド層 ６…アンドープＩｎＰクラッド層 ７…Ｚｎを拡散させて形成したｐ+ 領域 ８…ＳｉＯ2 パッシベーション膜 ９ａ、９ｂ…アンドープＩｎＰ層 １０…ＳｉＯ2 選択マスク １１…ストライプ １２…パッシベーション膜８に開けた窓 ＰＤ（ＰＤ１、ＰＤ２、ＰＤ３）…ホトダイオード等の
受光素子 Ｅｇ１、Ｅｇ２、Ｅｇ３…受光素子ＰＤ１、ＰＤ２、Ｐ
Ｄ３の位置でのコア層４のバンドギャップ値 ＢＧ…バンドギャップが大きくなる向き Ｌ…レーザ光 ＬＴ…光導波路でのレーザ光の伝播方向
Claims (5)
- 【請求項１】 多波長が混在する光を受光する半導体装
置において、面内組成傾斜を有する半導体コア層の上下
を、該コア層よりもバンドギャップの大きい半導体クラ
ッド層で挟み、該組成傾斜方向に沿って光を伝播するパ
ターニングを施された光導波路を備え、該光導波路の複
数位置に受光素子を配置したことを特徴とする多波長混
在光受光用半導体装置。 - 【請求項２】 前記光導波路が前記組成傾斜の小さい方
向に沿った部分と組成傾斜の大きい方向に沿った部分と
を含み、該組成傾斜の大きい方向に沿った光導波路部分
に受光素子を配置したことを特徴とする請求項１記載の
多波長混在光受光用半導体装置。 - 【請求項３】 前記受光素子の両端部のうち少なくとも
一方を屈曲させたことにより、該端部をバンドギャップ
のより大きい前記コア層部分で挟んだことを特徴とする
請求項２記載の多波長混在光受光用半導体装置。 - 【請求項４】 多波長が混在する光を受光する半導体装
置において、面内組成傾斜を有する半導体コア層の上下
を、該コア層よりもバンドギャップの大きい半導体クラ
ッド層で挟んで光導波路を構成し、該光導波路は前記組
成傾斜の小さい方向に沿った部分と組成傾斜の大きい方
向に沿った部分とを含むことを特徴とする多波長混在光
受光用半導体装置。 - 【請求項５】 請求項１から請求項４までのいずれか１
項に記載の面内組成傾斜を有する半導体コア層として、
２種以上の III族元素を含む３元以上のIII─Ｖ族化合
物半導体混晶を有機金属気相成長法により基板上に成長
させる際に、該３元以上の化合物を構成する各２元化合
物の結晶成長が該２元化合物構成元素の原料ガスの供給
速度により律速される温度で、該２元化合物のいずれか
１種または該３元以上の化合物の結晶を該基板上に成長
させた後、該２元化合物のうち少なくとも１種の結晶成
長が該原料ガスと下地との反応により律速される温度
で、該高温成長結晶上に該III ─Ｖ族化合物半導体混晶
を成長させることを特徴とするIII ─Ｖ族化合物半導体
混晶の成長方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3236833A JPH0555623A (ja) | 1991-08-26 | 1991-08-26 | 多波長混在光受光用半導体装置およびその製造のためのｉｉｉ −ｖ族化合物半導体混晶の成長方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3236833A JPH0555623A (ja) | 1991-08-26 | 1991-08-26 | 多波長混在光受光用半導体装置およびその製造のためのｉｉｉ −ｖ族化合物半導体混晶の成長方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0555623A true JPH0555623A (ja) | 1993-03-05 |
Family
ID=17006463
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3236833A Withdrawn JPH0555623A (ja) | 1991-08-26 | 1991-08-26 | 多波長混在光受光用半導体装置およびその製造のためのｉｉｉ −ｖ族化合物半導体混晶の成長方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0555623A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7567222B2 (en) | 2005-11-28 | 2009-07-28 | Fujitsu Ten Limited | In-vehicle display apparatus and display control method therefor |
| US7570315B2 (en) | 2005-09-21 | 2009-08-04 | Fujitsu Ten Limited | Display apparatus |
| US7576708B2 (en) | 2005-09-21 | 2009-08-18 | Fujitsu Ten Limited | Display apparatus |
| US7609227B2 (en) | 2005-09-21 | 2009-10-27 | Fujitsu Ten Limited | Liquid crystal display apparatus |
| US7688293B2 (en) | 2006-04-14 | 2010-03-30 | Fujitsu Ten Limited | Display apparatus and in-vehicle display apparatus |
| US7952648B2 (en) | 2005-07-11 | 2011-05-31 | Panasonic Corporation | Broadcast reception module and broadcast device using the same |
-
1991
- 1991-08-26 JP JP3236833A patent/JPH0555623A/ja not_active Withdrawn
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7952648B2 (en) | 2005-07-11 | 2011-05-31 | Panasonic Corporation | Broadcast reception module and broadcast device using the same |
| US7570315B2 (en) | 2005-09-21 | 2009-08-04 | Fujitsu Ten Limited | Display apparatus |
| US7576708B2 (en) | 2005-09-21 | 2009-08-18 | Fujitsu Ten Limited | Display apparatus |
| US7609227B2 (en) | 2005-09-21 | 2009-10-27 | Fujitsu Ten Limited | Liquid crystal display apparatus |
| US7567222B2 (en) | 2005-11-28 | 2009-07-28 | Fujitsu Ten Limited | In-vehicle display apparatus and display control method therefor |
| US7688293B2 (en) | 2006-04-14 | 2010-03-30 | Fujitsu Ten Limited | Display apparatus and in-vehicle display apparatus |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 19981112 |