JPH08148715A

JPH08148715A - 光半導体装置および半導体光集積回路装置

Info

Publication number: JPH08148715A
Application number: JP28014194A
Authority: JP
Inventors: Kenichi Imamura; 健一今村
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1994-11-15
Filing date: 1994-11-15
Publication date: 1996-06-07

Abstract

(57)【要約】【目的】光半導体装置および半導体光集積回路装置に
関し、マルチエミッタバイポーラトランジスタ構造を有
する半導体発光装置、半導体光電変換装置等の光半導体
装置および半導体光集積回路装置を提供する。【構成】半導体発光装置は、コレクタ領域１と、電極
を外部に引き出さないベース領域２と、２つ以上のエミ
ッタ領域３₁，３₂，・・・と、コレクタ電極４と、エ
ミッタ電極５₁，５₂，・・・からなる構造を有し、２
つ以上のエミッタ領域に電圧を印加することにより、２
つ以上のエミッタ領域とベース領域の接合領域における
電子と正孔の再結合により発光させる。半導体光電変換
装置は、これと同様の構造を有し、ベース領域の禁制帯
のエネルギーギャップ以上のエネルギーをもつ光を照射
して、２つ以上のエミッタ領域の間に流れる電流を制御
する。半導体光集積回路装置は、これらの光半導体装置
あるいは半導体増幅装置を同一基板上に形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、半導体発光装置、半導
体光電変換装置、およびそれらを用いた半導体光スイッ
チ装置、半導体光集積回路装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近時、半導体集積回路装置を高密度化、
高速化することが要望されており、特に現在多く使用さ
れているシリコン（Ｓｉ）のＭＯＳＦＥＴを用いた集積
回路装置の特性を超える集積回路装置の出現が期待され
ている。その期待に応えるものの一つとして、最近、ホ
ットエレクトロントランジスタ（ＨＥＴ）において、エ
ミッタを複数個設けたマルチエミッタ（ＭＥ）構造を有
するものが開発されている。

【０００３】さらに、ＨＥＴと同じ縦型の半導体装置と
してバイポーラトランジスタ（ＢＴ）およびヘテロ接合
バイポーラトランジスタ（ＨＢＴ）において、エミッタ
のｎ型不純物濃度を電子の有効状態密度（〜５×１０¹⁷
ｃｍ^-3）より充分高い２×１０¹⁸ｃｍ^-3とし、ベースの
ｐ型不純物濃度を正孔の有効状態密度（〜１×１０¹⁹ｃ
ｍ^-3）より充分高い５×１０¹⁹ｃｍ^-3としたＭＥ−ＨＢ
Ｔでは、ベース抵抗を低減することが可能になり、従来
不可能であったマルチエミッタ型の集積回路装置を室温
で実現でき、かつ、高性能化することが可能になった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、マルチエミ
ッタヘテロ接合バイポーラトランジスタ（ＭＥ−ＨＢ
Ｔ）構造を有する半導体発光装置、半導体光電変換装置
等の光半導体装置、特にそれらを組み合わせた半導体光
集積回路装置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】本発明にかかる半導体発
光装置においては、コレクタ領域と、電極を外部に引き
出さないベース領域と、２つ以上のエミッタ領域からな
るバイポーラトランジスタ構造を有し、該２つ以上のエ
ミッタ領域の間に電圧を印加することにより、該２つ以
上のエミッタ領域と該ベース領域の接合領域における電
子と正孔の再結合によって発光させる構成を採用した。

【０００６】また、この場合、該コレクタ領域と該２つ
以上のエミッタ領域のバンドギャップを該ベース領域の
バンドギャップより大きくし、該２つ以上のエミッタ領
域の間に電圧を印加することにより、該２つ以上のエミ
ッタ領域と該ベース領域の接合領域における電子と正孔
の再結合によって発光させることができる。

【０００７】また、本発明にかかる半導体光電変換装置
においては、コレクタ領域と、電極を外部に引き出さな
いベース領域と、２つ以上のエミッタ領域からなるバイ
ポーラトランジスタ構造を有し、該ベース領域の禁制帯
のエネルギーギャップ以上のエネルギーをもつ光を照射
することにより、該２つ以上のエミッタ領域の間に流れ
る電流を制御する構成を採用した。

【０００８】また、本発明にかかる他の半導体光電変換
装置においては、コレクタ領域と、電極を外部に引き出
さないベース領域と、２つ以上のエミッタ領域からなる
バイポーラトランジスタ構造を有し、該ベース領域の禁
制帯のエネルギーギャップ以上のエネルギーをもつ光を
照射することにより、該２つ以上のエミッタ領域のいず
れか一方または両者と該コレクタ領域の間に流れる電流
を制御する構成を採用した。

【０００９】また、本発明にかかる他の半導体光電変換
装置においては、コレクタ領域と、電極を外部に引き出
さないベース領域と、２つ以上のエミッタ領域からなる
バイポーラトランジスタ構造を有し、該２つ以上のエミ
ッタ領域の間のベース領域の上にダミーベース電極を形
成した構成を採用した。この場合、ダミーベース電極に
特定の波長の光を透過する特性をもたせることができ
る。

【００１０】また、本発明にかかる他の半導体光電変換
装置においては、コレクタ領域と、電極を外部に引き出
さないベース領域と、２つ以上のエミッタ領域からなる
バイポーラトランジスタ構造を有し、該２つ以上のエミ
ッタ領域の少なくとも１つの上に特定の波長の光を透過
する特性を有するエミッタ電極を形成した構成を採用し
た。

【００１１】また、本発明にかかる他の半導体光電変換
装置においては、コレクタ領域と、電極を外部に引き出
さないベース領域と、２つ以上のエミッタ領域からなる
バイポーラトランジスタ構造を有し、該２つ以上のエミ
ッタ領域の少なくとも１つの上にエミッタ電極を有しな
い構成を採用した。

【００１２】また、本発明にかかる他の半導体光電変換
装置においては、コレクタ領域と、電極を外部に引き出
さないベース領域と、２つ以上のエミッタ領域からなる
バイポーラトランジスタ構造を有し、該コレクタ領域が
２つ以上の領域に分離されており、該ベース領域の禁制
帯のエネルギーギャップ以上のエネルギーをもつ光を照
射することにより、該２つ以上のエミッタ領域の間に流
れる電流、または、該２つ以上のコレクタ領域の間に流
れる電流を制御する構成を採用した。

【００１３】これらの半導体光電変換装置において、コ
レクタ領域の外側に反射膜を設け、該ベース領域を含む
領域にファブリペロー共振器を形成することができる。

【００１４】また、これらの半導体光電変換装置におい
て、コレクタ領域と、電極を外部に引き出さないベース
領域と、２つ以上のエミッタ領域からなるバイポーラト
ランジスタ構造を有し、該エミッタ領域および該ベース
領域に有効状態密度以上の不純物をドープすることによ
り、エミッタ領域の伝導帯から電子をベース領域の価電
子帯中にトンネルさせて、ベース領域中の過剰多数キャ
リアの中和を促進することができる。

【００１５】この場合、通常のバイポーラトランジスタ
構造においても、エミッタ領域とベース領域に有効状態
密度以上の不純物をドープすることにより、エミッタ領
域の伝導帯から電子をベース領域の価電子帯にトンネル
させて、光照射によって生成された過剰な多数キャリア
の中和を促進することができる。

【００１６】また、これらの半導体光電変換装置におい
て、２つ以上のエミッタ領域の間に予め閾値以下の電位
差を印加することにより感度を向上することができる。

【００１７】また、本発明にかかる半導体光スイッチ装
置においては、前記いずれかの半導体発光装置から放射
される光によって前記いずれかの半導体光電変換装置を
制御する構成を採用した。

【００１８】また、本発明にかかる半導体光集積回路装
置においては、前記の１つ以上の半導体発光装置と半導
体光電変換装置を基板上に配置して、該１つ以上の半導
体発光装置が放射する光によって、該１つ以上の半導体
光電変換装置を制御する構成を採用した。

【００１９】また、本発明にかかる他の半導体光集積回
路装置においては、前記いずれかの半導体発光装置、半
導体光電変換装置のいずれか１つ以上と、半導体増幅装
置を同一基板上に形成した構成を採用した。

【００２０】これらの場合、半導体発光装置と半導体光
電変換装置の間にイオン注入によって不活性化した領域
を形成することにより、半導体発光装置と半導体光電変
換装置の間の電流を遮断し、光を透過させるようにする
ことができる。

【００２１】

【作用】図１は、本発明のＭＥ−ＨＢＴ型半導体発光装
置の原理説明図である。この図において、１はコレクタ
領域、２はベース領域、３₁は第１エミッタ領域、３₂
は第２エミッタ領域、４はコレクタ電極、５₁は第１エ
ミッタ電極、５ ₂は第２エミッタ電極である。

【００２２】本発明の基本となるＭＥ−ＨＢＴ型半導体
発光装置においては、図１に示されているように、第１
導電型のコレクタ領域１の上に第２導電型のベース領域
２が形成され、このベース領域２の上に高不純物濃度の
第１導電型の第１エミッタ領域３₁と第２エミッタ領域
３₂が形成され、コレクタ領域１にはコレクタ電極４が
形成され、第１エミッタ領域３₁には第１エミッタ電極
５₁を形成し、第２エミッタ領域３₂には第２エミッタ
電極５₂が形成されている。

【００２３】なお、ベース領域２は外部に引き出されて
いない。また、第１エミッタ領域３ ₁と第２エミッタ領
域３₂の間のベース領域２の上には第１エミッタ領域３
₁と第２エミッタ領域３₂を構成する半導体領域が僅か
残され、製造工程においてベース領域２が損傷を受ける
のを防ぎ、また、製造後外気の影響によってベース領域
２の表面状態が劣化したり、表面に出たｐｎ接合により
再結合が増殖され、素子特性が劣化するのを防いでい
る。

【００２４】この構造のＭＥ−ＨＢＴ型半導体発光装置
の第１エミッタ電極５₁と第２エミッタ電極５₂の間に
電圧を印加して、電子と正孔を注入し、注入された電子
と正孔をエミッタ領域とベース領域の間の接合領域で再
結合させることによって光ｈνを放出させることができ
る。

【００２５】図２は、本発明のＭＥ−ＨＢＴ型半導体光
電変換装置の原理説明図であり、（Ａ）は断面図、
（Ｂ）は動作説明図である。この図において、１１はコ
レクタ領域、１２はベース領域、１３₁は第１エミッタ
領域、１３₂は第２エミッタ領域、１４はコレクタ電
極、１５₁は第１エミッタ電極、１５₂は第２エミッタ
電極である。

【００２６】本発明の基本となるＭＥ−ＨＢＴ型半導体
光電変換装置においては、図２（Ａ）に示されているよ
うに、第１導電型のコレクタ領域１１の上に第２導電型
のベース領域１２が形成され、このベース領域１２の上
に高不純物濃度の第１導電型の第１エミッタ領域１３₁
と第２エミッタ領域１３₂が形成され、コレクタ領域１
１にはコレクタ電極１４が形成され、第１エミッタ領域
１３₁には第１エミッタ電極１５₁が形成され、第２エ
ミッタ領域１３₂には第２エミッタ電極１５₂が形成さ
れている。

【００２７】なお、図１の半導体発光装置と同様に、ベ
ース領域１２は外部に引き出されていない。また、第１
エミッタ領域１３₁と第２エミッタ領域１３₂の間のベ
ース領域１２の上には第１エミッタ領域１３₁と第２エ
ミッタ領域１３₂を構成する半導体領域が僅か残され、
製造工程によってベース領域１２が損傷を受けるのを防
ぎ、また、製造後外気の影響によってベース領域１２の
表面状態が劣化するのを防いでいる。また、ベース領域
１２の表面に残される第１エミッタ領域１３₁と第２エ
ミッタ領域１３₂を構成する半導体をバンドギャップが
大きい材料で形成すると、ベース領域１２における電子
と正孔の再結合を低減することができる。

【００２８】この構造のＭＥ−ＨＢＴ型半導体光電変換
装置に光ｈνを照射しない場合のエネルギバンド構造は
図２（Ｂ）の実線で示されるように、ベース領域１２の
伝導帯の底と価電子帯の頂上が、第１エミッタ電極１５
₁と第２エミッタ電極１５₂の伝導帯の底と価電子帯の
頂上よりも高くなっている。

【００２９】このＭＥ−ＨＢＴ型半導体光電変換装置
に、ベース領域１２のバンドギャップエネルギＥｇを超
えるエネルギーをもつ光を入射すると、ベース領域１２
に電子・正孔対が生成され、電子は伝導帯に、正孔は価
電子帯に分離される。

【００３０】第１エミッタ電極１５₁と第２エミッタ電
極１５₂の間に、光を照射しない状態で第１エミッタ電
極１５₁と第２エミッタ電極１５₂の間に電流が流れな
い程度の電圧を印加した場合、ベース領域１２の価電子
帯の頂上が、第１エミッタ領域１３₁と第２エミッタ領
域１３₂の価電子帯より高くなっているため、光の照射
によって発生した正孔がベース領域１２に蓄積されて、
図２（Ｂ）に破線で示されているように、ベース領域１
２の伝導帯の底と価電子帯の頂上が下がる。

【００３１】そのため、第１エミッタ領域（Ｅ₁）１３
₁とベース領域（Ｂ）１２の間の障壁が低下して第１エ
ミッタ電極１５₁と第２エミッタ電極１５₂の間に電流
が流れる。この電流の変化によって光ｈνの有無、強弱
を検出することができる。

【００３２】本発明の特徴の一つは、ベース領域中に生
じた過剰の正孔を、第２エミッタ領域１３₂の電子をバ
ンド間トンネルによってベース領域１２に移動する電子
と再結合させて光ｈνを遮断したときのコレクタ電流の
降下を急峻にして高速動作させることである。上記の目
的は、基本的には、第２エミッタ領域１３₂の不純物濃
度を高くして、ｐｎ接合の空乏層幅を狭くすることによ
って、バンド間のトンネルを促進することによって達成
される。

【００３３】

【実施例】以下、本発明の実施例を説明する。（第１実施例）図３は、第１実施例の半導体発光装置の
構成説明図である。この図において、２１はコレクタ領
域、２２はベース領域、２３₁は第１エミッタ領域、２
３₂は第２エミッタ領域、２４はコレクタ電極、２５₁
は第１エミッタ電極、２５₂は第２エミッタ電極であ
る。

【００３４】この実施例の半導体発光装置においては、
ｎ型ＩｎＧａＡｓ（厚さ３００ｎｍ、３×１０¹⁶ｃ
ｍ^-3）からなるコレクタ領域２１の上に、ｐ型ＩｎＧａ
Ａｓ（厚さ８０ｎｍ、５×１０¹⁹ｃｍ^-3）からなるベー
ス領域２２を形成し、その上にｎ型ＩｎＡｌＧａＡｓ
（厚さ２００ｎｍ、３×１０¹⁸ｃｍ^-3）からなる第１エ
ミッタ領域２３₁、第２エミッタ領域２３₂を形成し、
コレクタ領域２１にＣｒ／Ａｕ（厚さ２０／３００ｎ
ｍ）からなるコレクタ電極２４を形成し、第１エミッタ
領域２３₁の上にＣｒ／Ａｕ（厚さ２０／３００ｎｍ）
からなる第１エミッタ電極２５₁を形成し、第２エミッ
タ領域２３₂の上に同様にＣｒ／Ａｕ（厚さ２０／３０
０ｎｍ）からなる第２エミッタ電極２５₂を形成してい
る。

【００３５】なお、ベース領域２２は外部に引き出され
ず、第１エミッタ領域２３₁と第２エミッタ領域２３₂
の間のベース領域２２の上には第１エミッタ領域２３₁
と第２エミッタ領域２３₂を構成する半導体領域が僅か
残されているが、その結果、製造工程においてベース領
域２２が損傷を受けるのを防ぎ、また、製造後外気の影
響によってベース領域２２の表面状態が劣化するのを防
いでいる。

【００３６】この実施例の半導体発光装置の第１エミッ
タ電極２５₁と第２エミッタ電極２５₂の間に電圧を印
加して電子と正孔を注入し、この電子と正孔を第１エミ
ッタ領域２３₁、第２エミッタ領域２３₂とベース領域
２２の間の接合領域で再結合させることによって光ｈν
を放出させることができる。

【００３７】第１エミッタ領域２３₁、第２エミッタ領
域２３₂の不純物濃度を、通常のＨＢＴの５倍程度に高
くすると、動作電圧を下げることができ、第１エミッタ
領域２３₁、第２エミッタ領域２３₂とベース領域の間
の接合領域における電子と正孔の再結合を促進し、レー
ザ発振を起こすことが可能になる。

【００３８】（第２実施例）図４は、第２実施例の半導
体発光装置の構成説明図である。この図において、２１
はコレクタ領域、２１_cコレクタコンタクト領域、２２
はベース領域、２３はエミッタ領域、２３_c1は第１エミ
ッタコンタクト領域、２３_c2は第２エミッタコンタクト
領域、２４はコレクタ電極、２５₁は第１エミッタ電
極、２５₂は第２エミッタ電極である。

【００３９】この実施例の半導体発光装置においては、
ｎ型ＩｎＧａＡｓ（厚さ３００ｎｍ、５×１０¹⁸ｃ
ｍ^-3）からなるコレクタコンタクト領域２１_cの上に、
ｎ型ＩｎＡｌＡｓ（厚さ３００ｎｍ、１×１０¹⁷ｃ
ｍ^-3）からなるコレクタ領域２１を形成し、その上にｐ
型ＩｎＧａＡｓ（厚さ７０ｎｍ、５×１０¹⁹ｃｍ^-3）か
らなるベース領域２２を形成し、その上にｎ型ＩｎＡｌ
Ａｓ（厚さ２００ｎｍ、３×１０¹⁸ｃｍ^-3）からなるエ
ミッタ領域２３を形成し、その上にｎ型ＩｎＧａＡｓ
（厚さ２００ｎｍ、５×１０¹⁹ｃｍ^-3）からなる第１エ
ミッタコンタクト領域２３ _c1と第２エミッタコンタクト
領域２３_c2を形成し、コレクタコンタクト領域２１ _cに
Ｃｒ／Ａｕ（厚さ２０／３００ｎｍ）からなるコレクタ
電極２４を形成し、第１エミッタコンタクト領域２３_c1
に第１エミッタ電極２５₁を形成し、第２エミッタコン
タクト領域２３_c2に第２エミッタ電極２５₂を形成して
いる。

【００４０】この、コレクタ領域２１、ベース領域２
２、エミッタ領域２３、第１エミッタコンタクト領域２
３_c1、第２エミッタコンタクト領域２３_c2はＭＢＥ法ま
たはＭＯＣＶＤ法によって成長し、コレクタメサおよび
第１エミッタコンタクト領域２３_c1と第２エミッタコン
タクト領域２３_c2を分離するエミッタメサは、リン酸系
のエッチング液を用いたエッチングによって行う。

【００４１】図５は、第２実施例の半導体発光装置の製
造工程説明図であり、（Ａ）〜（Ｃ）は各工程を示して
いる。この図において、２０は半絶縁性基板、２１はコ
レクタ領域、２１_cはコレクタコンタクト層、２２はベ
ース領域、２３はエミッタ領域、２３_cはエミッタコン
タクト層、２３_c1は第１エミッタコンタクト領域、２３
_c2は第２エミッタコンタクト領域、２４はコレクタ電
極、２５₁は第１エミッタ電極、２５₂は第２エミッタ
電極である。

【００４２】この工程説明図によって第２実施例の半導
体発光装置の製造方法を説明するが、図４に示した第２
実施例の半導体発光装置の構成とは、半絶縁性基板を用
いる点とコレクタ電極を形成する構造が異なっている。

【００４３】第１工程（図５（Ａ）参照）ＩｎＰからなる半絶縁性基板２０の上に、ＭＢＥ法によ
って、ｎ型ＩｎＧａＡｓからなるコレクタコンタクト層
２１_c、ｎ型ＩｎＡｌＡｓからなるコレクタ領域２１、
ｐ型ＩｎＧａＡｓからなるベース領域２２、ｎ型ＩｎＡ
ｌＡｓからなるエミッタ領域２３、ｎ型ＩｎＧａＡｓか
らなるエミッタコンタクト層２３_cを成長する。

【００４４】第２工程（図５（Ｂ）参照）エミッタコンタクト層２３_cの上に開口を有するレジス
ト膜を形成し、これをマスクにし、リン酸系のエッチン
グ液を用いてエミッタコンタクト層２３_cを選択的にエ
ッチングして、第１エミッタコンタクト領域２３_c1と第
２エミッタコンタクト領域２３_c2からなるエミッタメサ
を形成する。

【００４５】第３工程（図５（Ｃ）参照）半導体発光装置を形成しようとする領域にレジスト膜を
形成し、このレジスト膜をマスクにし、リン酸系のエッ
チング液を用いてエミッタコンタクト層２３_c、エミッ
タ領域２３、ベース領域２２、コレクタ領域２１を選択
的にエッチングしてコレクタメサを形成する。

【００４６】露出したコレクタコンタクト層２１_cにＣ
ｒ／Ａｕからなるコレクタ電極２４を形成し、第１エミ
ッタコンタクト領域２３_c1の上に第１エミッタ電極２５
₁を形成し、第２エミッタコンタクト領域２３_c2の上に
第２エミッタ電極２５₂を形成する。

【００４７】この場合、ｐ型ＩｎＧａＡｓからなるベー
ス領域２２の上に、ベース領域２２のバンドギャップよ
り大きいｎ型ＩｎＡｌＡｓからなるエミッタ領域２３を
残しておくと、発生した光をベース領域２２中に閉じ込
め、このベース領域２２を伝播する光の損失を低減する
ことができる。このように、第１エミッタコンタクト領
域２３_c1と第２エミッタコンタクト領域２３_c2の間のベ
ース領域２２の上のほぼ全面にエミッタメサを有する構
造はＭＥ−ＨＢＴ製造工程を用いることによって実現す
ることができる。

【００４８】この構成の半導体発光装置の第１エミッタ
電極２５₁と第２エミッタ電極２５ ₂の間に電圧を印加
することにより電子と正孔を注入し、この電子と正孔を
エミッタ領域２３とベース領域２２の接合領域で再結合
させることによって発光させることができる。

【００４９】この半導体発光装置と同じ工程によって同
じ基板上に形成し、この半導体発光装置と同様の構造を
有するＨＢＴにおいて、コレクタ領域２１をワイドギャ
ップ材料で形成すると、コレクタ領域２１でのインパク
トイオン化によるコレクタ電流の持ち上がりの影響を抑
えることができ、また、エミッタ領域２３とコレクタ領
域２１のバンドギャップをベース領域２２より広くする
ことにより、ベース領域２２中で発生する光を２次元的
に閉じ込め、ベース領域２２中での伝送損失を低減する
ことができる。

【００５０】（第３実施例）図６は、第３実施例の半導
体発光装置の構成説明図である。この図において、２１
はコレクタ領域、２２はベース領域、２３₁は第１エミ
ッタ領域、２３₂は第２エミッタ領域、２４はコレクタ
電極、２５₁は第１エミッタ電極、２５₂は第２エミッ
タ電極、２６はダミーベース電極である。

【００５１】この実施例の半導体発光装置においては、
図３に示した半導体発光装置と同様に、コレクタ領域２
１の上に、ベース領域２２を形成し、その上に第１エミ
ッタ領域２３₁、第２エミッタ領域２３₂を形成し、コ
レクタ領域２１にコレクタ電極２４を形成し、第１エミ
ッタ領域２３₁に第１エミッタ電極２５₁を形成し、第
２エミッタ領域２３₂に第２エミッタ電極２５₂を形成
し、第１エミッタ領域２３₁と第２エミッタ領域２３₂
の間のベース領域２２の上にダミーベース電極２６を形
成している。

【００５２】この半導体発光装置の第１エミッタ電極２
５₁と第２エミッタ電極２５₂の間に電圧を印加して電
子と正孔を注入し、この電子と正孔を第１エミッタ領域
２３ ₁、第２エミッタ領域２３₂とベース領域２２の接
合領域で再結合させることによって光ｈνを放出させる
ことができるが、遮光性のダミーベース電極２６を設け
ると、この発光機構が外来光ｈν₁によって影響を受け
ることがなくなる。

【００５３】なお、この実施例の半導体発光装置におい
て、ダミーベース電極２６、第１エミッタ電極２５₁、
第２エミッタ電極２５₂の１つ以上を、少なくとも特定
の波長の光を透過する性質を有する材料で形成すると、
その領域を通して発生した光ｈνを放出させることがで
きる。

【００５４】（第４実施例）図７は、第４実施例の半導
体光電変換装置の構成説明図である。この図において、
３１はコレクタ領域、３２はベース領域、３３₁は第１
エミッタ領域、３３₂は第２エミッタ領域、３４はコレ
クタ電極、３５₁は第１エミッタ電極、３５₂は第２エ
ミッタ電極である。

【００５５】この実施例の半導体光電変換装置において
は、図３に示した半導体発光装置と同様に、ｎ型ＩｎＧ
ａＡｓ（厚さ３００ｎｍ、３×１０¹⁶ｃｍ^-3）からなる
コレクタ領域３１の上に、ｐ型ＩｎＧａＡｓ（厚さ８０
ｎｍ、５×１０¹⁹ｃｍ^-3）からなるベース領域３２を形
成し、その上にｎ型ＩｎＡｌＧａＡｓ（厚さ２００ｎ
ｍ、３×１０¹⁸ｃｍ^-3）からなる第１エミッタ領域３３
₁、第２エミッタ領域３３₂を形成し、コレクタ領域３
１にＣｒ／Ａｕ（厚さ２０／３００ｎｍ）からなるコレ
クタ電極３４を形成し、第１エミッタ領域３３₁の上に
Ｃｒ／Ａｕ（厚さ２０／３００ｎｍ）からなる第１エミ
ッタ電極３５₁を形成し、第２エミッタ領域３３₂の上
に同様にＣｒ／Ａｕ（厚さ２０／３００ｎｍ）からなる
第２エミッタ電極３５₂を形成している。

【００５６】なお、ベース領域３２は外部に引き出され
ておらず、第１エミッタ領域３３₁と第２エミッタ領域
３３₂の間のベース領域３２の上には第１エミッタ領域
３３ ₁と第２エミッタ領域３３₂を構成する半導体領域
が僅か残され、製造工程によってベース領域３２が損傷
を受けるのを防ぎ、また、製造後外気の影響によってベ
ース領域３２の表面状態が劣化するのを防いでいる。

【００５７】この半導体光電変換装置に、ベース領域３
２のバンドギャップエネルギＥｇを超える波長の光ｈν
を入射すると、ベース領域３２に電子・正孔対が生成さ
れ、電子は伝導帯に、正孔は価電子帯に分離され、正孔
がベース領域３２に滞留するために伝導帯の底、価電子
帯の頂上が下がり、第１エミッタ領域３３₁とベース領
域３２の間の障壁が低下して第１エミッタ電極３５₁と
第２エミッタ電極３５ ₂の間に電流が流れるため、この
電流によって光の有無、強弱を検出することができる。

【００５８】この場合には、第１エミッタ領域３３₁と
第２エミッタ領域３３₂に対してコレクタ領域３１の電
位を低くしておき、コレクタ領域３１の側に電子が移動
しないようにすることができる。この際、光ｈνの照射
によってコレクタ領域３１に発生した電子・正孔対の正
孔もベース領域３２に流入して、第１エミッタ電極３５
₁と第２エミッタ電極３５₂の間に流れる電流に寄与す
る。

【００５９】この実施例の半導体光電変換装置の第１エ
ミッタ電極３５₁と第２エミッタ電極３５₂の間に予め
閾値以下の電位を印加しておくと、光ｈνの照射による
出力電流の立ち上がりを改善することができる。また、
この実施例の半導体光電変換装置において、第１エミッ
タ領域３３₁と第２エミッタ領域３３₂からコレクタ領
域３１の側に順方向の電位を印加して、コレクタ領域３
１に電子が到達できるようにし、光ｈνを照射しない状
態で、エミッタ電流が流れず、したがってコレクタ電流
Ｉｃが流れないようにしておき、光ｈνを照射したと
き、エミッタ電流（ベース電流）が流れ、コレクタ電流
Ｉｃも流れるようにすると、半導体光電変換装置がＨＢ
Ｔとして動作し、その電流利得の分だけ出力が増幅さ
れ、光の検出精度を著しく向上することができる。

【００６０】また、上記の実施例においては、第１エミ
ッタ電極３５₁と第２エミッタ電極３５₂の間に流れる
電流の変化によって光の有無、強弱を検出したが、これ
に代えて、第１エミッタ電極３５₁と第２エミッタ電極
３５₂のいずれか一方または両者と、コレクタ電極３４
の間に流れる電流の変化によって光の有無、強弱を検出
することもできる。

【００６１】（第５実施例）図８は、第５実施例の半導
体光電変換装置の構成説明図である。この図において、
３１はコレクタ領域、３２はベース領域、３３₁は第１
エミッタ領域、３３₂は第２エミッタ領域、３４はコレ
クタ電極、３５₁は第１エミッタ電極、３５₂は第２エ
ミッタ電極、３６はダミーベース電極である。

【００６２】この実施例の半導体光電変換装置において
は、図７に示した半導体光電変換装置と同様に、コレク
タ領域３１の上にベース領域３２を形成し、その上に第
１エミッタ領域３３₁、第２エミッタ領域３３₂を形成
し、コレクタ領域３１にコレクタ電極３４を形成し、第
１エミッタ領域３３₁の上に第１エミッタ電極３５₁を
形成し、第２エミッタ領域３３₂の上に第２エミッタ電
極３５₂を形成し、第１エミッタ領域３３₁と第２エミ
ッタ領域３３₂の間のベース領域３２の上にダミーベー
ス電極３６を形成している。

【００６３】この実施例の半導体光電変換装置の第１エ
ミッタ電極３５₁と第２エミッタ電極３５₂の間に電圧
を印加した状態で、ベース領域３２に沿ってベース領域
３２のバンドギャップエネルギを超える波長の光ｈνを
入射すると、ベース領域３２に電子・正孔対が生成さ
れ、電子は伝導帯に、正孔は価電子帯に分離され、第１
エミッタ電極３５₁と第２エミッタ電極３５₂の間に電
流が流れるため入射した光の有無、強弱を検出すること
ができるが、遮光性のダミーベース電極３６を設けてい
るため、第１エミッタ電極３５₁と第２エミッタ電極３
５₂の間から入射する外来光ｈν₁によって、信号光で
ある光ｈνの検出が妨害されるのを防いで安定な動作を
期待することができる。

【００６４】また、このダミーベース電極を導電性の被
膜で形成し、このダミーベース電極を通して閾値に近い
電流を流しておくと、光の照射に速やかに応答する半導
体光電変換装置を得ることができる。そして、また、こ
の半導体光電変換装置と同じ工程で形成し、これと同様
の構造を有する半導体増幅装置の動作が外来光によって
妨害されるのを防ぐことができる。

【００６５】この実施例のダミーベース電極３６は、集
積化する他の装置のベース電極を形成する工程において
形成したため、ダミーベース電極と呼んだが、この実施
例においては、外来光ｈν₁を遮断する性質を有する被
膜であれば足り、ダミーベース電極３６を任意の遮光膜
で構成することもできる。

【００６６】また、この実施例の半導体光電変換装置
を、後述の構成を採用することによって二次元的に配列
し、選択的に特定の半導体光電変換装置のベース領域３
２の上に遮光性のダミーベース電極３６を設けることに
よって、光の照射によって動作させることができるマス
クＲＯＭを構成することができる。このようなマスクＲ
ＯＭを複数個並列接続し、個々のマスクＲＯＭに選択的
に光を照射することによって、適宜マスクＲＯＭを切り
換えて特定のマスクＲＯＭ固有の情報を読みだすことが
できる。

【００６７】（第６実施例）図９は、第６実施例の半導
体光電変換装置の構成説明図である。この図において、
３１はコレクタ領域、３２はベース領域、３３₁は第１
エミッタ領域、３３₂は第２エミッタ領域、３４はコレ
クタ電極、３５₁は第１エミッタ電極、３５₂は第２エ
ミッタ電極、３６はダミーベース電極である。

【００６８】この実施例の半導体光電変換装置において
は、図７に示した半導体光電変換装置と同様に、コレク
タ領域３１の上にベース領域３２を形成し、その上に第
１エミッタ領域３３₁、第２エミッタ領域３３₂を形成
し、コレクタ領域３１にコレクタ電極３４を形成し、第
１エミッタ領域３３₁の上に第１エミッタ電極３５₁を
形成し、第２エミッタ領域３３₂の上に第２エミッタ電
極３５₂を形成し、第１エミッタ領域３３₁と第２エミ
ッタ領域３３₂の間のベース領域３２の上に特定の波長
の光を透過させるフィルタ性質を有するダミーベース電
極３６を形成している。

【００６９】この実施例の半導体光電変換装置の第１エ
ミッタ電極３５₁と第２エミッタ電極３５₂の間に電圧
を印加した状態で、ダミーベース電極３６を透過する特
定の波長の光を照射するときのみ、第１エミッタ電極３
５₁と第２エミッタ電極３５ ₂の間の電流またはコレク
タＩｃ電流を変調することができる。

【００７０】また、この実施例の半導体光電変換装置を
多数個二次元的に配列し、選択的に半導体光電変換装置
のベース領域３２の上に特定の波長の光を透過させるフ
ィルタ特性を有するダミーベース電極３６を設けること
によって、特定の波長の光の照射によって活性化するこ
とができるマスクＲＯＭを構成することができる。この
マスクＲＯＭに、ダミーベース電極３６を透過する波長
の光と、この波長とは異なる波長の光を選択的に照射す
ることによって、１つのマスクＲＯＭによって異なる情
報を切り換えて読み出すことができる。この実施例のダ
ミーベース電極３６として、特定の波長の光を透過させ
る性質を有する半導体多層薄膜や誘電体多層薄膜等を用
いることもできる。

【００７１】（第７実施例）図１０は、第７実施例の半
導体光電変換装置の構成説明図である。この図におい
て、３１はコレクタ領域、３１_cはコレクタコンタクト
領域、３２はベース領域、３３はエミッタ領域、３３_c1
は第１エミッタコンタクト領域、３３_c2は第２エミッタ
コンタクト領域、３４はコレクタ電極、３５₁は第１エ
ミッタ電極、３５₂は第２エミッタ電極３６はダミーベ
ース電極である。

【００７２】この実施例の半導体発光装置においては、
ｎ型ＩｎＧａＡｓ（厚さ３００ｎｍ、５×１０¹⁸ｃ
ｍ^-3）からなるコレクタコンタクト領域３１_cの上に、
ｎ型ＩｎＡｌＡｓ（厚さ３００ｎｍ、１×１０¹⁷ｃ
ｍ^-3）からなるコレクタ領域３１を形成し、その上にｐ
型ＩｎＧａＡｓ（厚さ７０ｎｍ、５×１０¹⁹ｃｍ^-3）か
らなるベース領域３２を形成し、その上にｎ型ＩｎＡｌ
Ａｓ（厚さ２００ｎｍ、３×１０¹⁸ｃｍ^-3）からなるエ
ミッタ領域３３を形成し、その上にｎ型ＩｎＧａＡｓ
（厚さ２００ｎｍ、５×１０¹⁹ｃｍ^-3）からなる第１エ
ミッタコンタクト領域３３ _c1と第２エミッタコンタクト
領域３３_c2を形成し、コレクタコンタクト領域３１ _cに
Ｃｒ／Ａｕ（厚さ２０／３００ｎｍ）からなるコレクタ
電極３４を形成し、第１エミッタコンタクト領域３３_c1
に第１エミッタ電極３５₁を形成し、第２エミッタコン
タクト領域３３_c2に第２エミッタ電極３５₂を形成して
いる。

【００７３】この実施例の半導体光電変換装置において
は、第１エミッタ電極３５₁、第２エミッタ電極３５₂
を特定の波長の光を透過する性質を有する材料で形成し
たため、第１エミッタ電極３５₁、第２エミッタ電極３
５₂を通して光ｈνを照射することができる。特定の波
長の光を透過する性質を有する材料として、ＩｎＳｎＯ
系やＮｇＩｎ ₂Ｏ₄等のスピネル系結晶を用いることが
できる。特に、後者は、近赤外から可視光にかけて広い
帯域の光を透過し、かつ伝導率として１０⁴Ｓ／ｃｍ程
度の良好な電気伝導性を示すため、この実施例の透明電
極として充分使用可能である。

【００７４】（第８実施例）図１１は、第８実施例の半
導体光電変換装置の構成説明図である。この図におい
て、３３はエミッタ領域、３３_c1は第１エミッタコンタ
クト領域、３３_c2は第２エミッタコンタクト領域、３７
₁は第１エミッタ引き出し線、３７₂は第２エミッタ引
き出し線である。

【００７５】この実施例の半導体光電変換装置において
は、エミッタ領域３３の上の、第１エミッタコンタクト
領域３３_c1と第２エミッタコンタクト領域３３_c2、の上
には電極が形成されず、第１エミッタコンタクト領域３
３_c1の端部に第１エミッタ引き出し線３７₁が接続さ
れ、第２エミッタコンタクト領域３３_c2の端部に第２エ
ミッタ引き出し線３７₂が接続されている。

【００７６】この実施例の半導体光電変換装置において
は、第１エミッタコンタクト領域３３_c1と第２エミッタ
コンタクト領域３３_c2、エミッタ領域３３を通して、ベ
ース領域に直接光ｈνを照射することができるため、光
ｈνをベース層に有効に入射することができる。この場
合には、第１エミッタコンタクト領域３３_c1と第２エミ
ッタコンタクト領域３３_c2の不純物濃度を充分高くして
その抵抗を低減する必要がある。

【００７７】（第９実施例）図１２は、第９実施例の半
導体光電変換装置の構成説明図である。この図におい
て、３１はコレクタ領域、３２はベース領域、３３₁は
第１エミッタ領域、３３₂は第２エミッタ領域、３４は
コレクタ電極、３５₁は第１エミッタ電極、３５₂は第
２エミッタ電極、３８は多層反射膜である。

【００７８】この実施例の半導体光電変換装置において
は、コレクタ領域３１の上にベース領域３２を形成し、
その上に第１エミッタ領域３３₁、第２エミッタ領域３
３₂を形成し、コレクタ領域３１に、各層が入射光ｈν
の１／４波長の厚さを有するＩｎＡｌＡｓ層／ＩｎＧａ
ＡｌＡｓを８周期堆積して、その波長の光に対する多層
反射膜３８を形成してベース領域３２を含む領域にファ
ブリペロ共振器を形成し、その外側にコレクタ電極３４
を形成し、第１エミッタ領域３３₁に第１エミッタ電極
３５₁を形成し、第２エミッタ領域３３₂の上に第２エ
ミッタ電極３５ ₂を形成している。

【００７９】この半導体光電変換装置に、ベース領域３
２のバンドギャップエネルギＥｇを超える波長の光ｈν
を入射し、ファブリペロ共振器を適当に設計して、入射
光ｈνの定在波の腹をベース領域３２またはコレクタ領
域３１に一致させることによって光電変換効率を向上す
ることができる。

【００８０】（第１０実施例）図１３、図１４は、第１
０実施例の半導体光電変換装置の動作説明図であり、
（Ａ）〜（Ｅ）は異なる状態のエネルギバンドを示して
いる。この図において、Ｅ₁は第１エミッタ領域、Ｅ₂
は第２エミッタ領域、Ｂはベース領域、Ｃはコレクタ領
域、ｅは電子、ｈは正孔、Ｖ_E1は第１エミッタ領域の電
位、Ｖ_E2は第２エミッタ領域の電位である。

【００８１】これらの図は、この実施例の半導体光電変
換装置の第１エミッタ領域Ｅ₁と第２エミッタ領域Ｅ₂
に異なる電位を与え、光ｈνを照射しないときと、照射
したときのエネルギバンドと電子、正孔の振る舞いを立
体的に示している。

【００８２】第１の状態（０＜Ｖ_E1≪Ｖ_E2 ｈνなし）
（図１３（Ａ）参照）第１エミッタ領域Ｅ₁の電位Ｖ_E1と第２エミッタ領域Ｅ
₂の電位Ｖ_E2をともに正にし、第２エミッタ領域Ｅ₂の
電位Ｖ_E2を第１エミッタ領域Ｅ₁の電位Ｖ_E1より高く
し、光ｈνを照射しない場合のエネルギバンドを示して
いる。この状態では、ベース領域Ｂに電子ｅ・正孔ｈが
生じないためコレクタ電流Ｉｃは流れない。

【００８３】第２の状態（０＜Ｖ_E1≪Ｖ_E2 ｈνあり）
（図１３（Ｂ）参照）第１エミッタ領域Ｅ₁の電位Ｖ_E1と第２エミッタ領域Ｅ
₂の電位Ｖ_E2をともに正にし、第２エミッタ領域Ｅ₂の
電位Ｖ_E2を第１エミッタ領域Ｅ₁の電位Ｖ_E1より高く
し、光を照射した場合のエネルギバンドを示している。
この状態では、光の照射によってベース領域Ｂに電子ｅ
・正孔ｈが生成され、生成された正孔は、ベース領域Ｂ
の価電子帯が凸状になっているためベース領域Ｂに蓄積
され、電子ｅは導電帯のポテンシャルの勾配にしたがっ
てコレクタ領域Ｃに移動し、コレクタ電流Ｉｃが流れ
る。

【００８４】第３の状態（０＜Ｖ_E1≪Ｖ_E2 ｈν継続）
（図１３（Ｃ）参照）第１エミッタ領域Ｅ₁の電位Ｖ_E1と第２エミッタ領域Ｅ
₂の電位Ｖ_E2をともに正にし、第２エミッタ領域Ｅ₂の
電位Ｖ_E2を第１エミッタ領域Ｅ₁の電位Ｖ_E1より高く
し、光を照射し続けた場合のエネルギバンドを示してい
る。この状態では、光の照射によってベース領域Ｂに生
成された電子ｅが導電帯のポテンシャルの勾配にしたが
ってコレクタ領域Ｃに移動するとともに、光の照射によ
って発生した正孔がベース領域Ｂの価電子帯に蓄積され
てベース領域Ｂのポテンシャルを下げるため、第１エミ
ッタ領域Ｅ₁からベース領域Ｂに注入された電子ｅがコ
レクタ領域Ｃに移動し、コレクタ電流Ｉｃが流る。

【００８５】第４の状態（０＜Ｖ_E1≪Ｖ_E2 ｈν遮断）
（図１４（Ｄ）参照）第１エミッタ領域Ｅ₁の電位Ｖ_E1と第２エミッタ領域Ｅ
₂の電位Ｖ_E2をともに正にし、第２エミッタ領域Ｅ₂の
電位Ｖ_E2を第１エミッタ領域Ｅ₁の電位Ｖ_E1より高く
し、光の照射を遮断した場合のエネルギバンドを示して
いる。

【００８６】この状態では、光の照射を遮断している
が、それ以前に光の照射によって発生した正孔がベース
領域Ｂの価電子帯に蓄積され、第２エミッタ領域Ｅ₂の
電位Ｖ _E2が高いため、ベース領域Ｂの価電子帯の正孔
と、第２エミッタ領域Ｅ₂の導電帯の電子のエネルギレ
ベルが異なるため第２エミッタ領域Ｅ₂の導電帯の電子
ｅがベース領域Ｂにバンド間トンネルせず、ベース領域
Ｂの価電子帯に正孔ｈが滞留するため、ベース領域Ｂの
ポテンシャルが下がったままであり、第１エミッタ領域
Ｅ₁に注入された電子ｅがベース領域Ｂを通ってコレク
タ領域Ｃに移動し、コレクタＩｃ電流が流れ続ける。

【００８７】第５の状態（０＜Ｖ_E1＜Ｖ_E2 ｈν遮断）
（図１４（Ｅ）参照）第１エミッタ領域Ｅ₁の電位Ｖ_E1と第２エミッタ領域Ｅ
₂の電位Ｖ_E2をともに正にし、第２エミッタ領域Ｅ₂の
電位Ｖ_E2を第１エミッタ領域Ｅ₁の電位Ｖ_E1より高い
が、第１エミッタ領域Ｅ₁の電位Ｖ_E1に近く、第２エミ
ッタ領域Ｅ₂の導電帯とベース領域Ｂの価電子帯が一致
する電位に設定し、光の照射を遮断した場合のエネルギ
バンドを示している。

【００８８】この状態では、光の照射を遮断しているた
め電子・正孔対の発生はなく、第２エミッタ領域Ｅ₂の
導電帯中の電子とベース領域Ｂの価電子帯中の正孔のエ
ネルギーレベルが一致するため、第２エミッタ領域Ｅ₂
の伝導帯中の電子がベース領域Ｂの価電子帯にバンド間
トンネルしてベース領域Ｂの価電子帯に滞留していた正
孔と中和するため、ベース領域Ｂのポテンシャルが上昇
し、第１エミッタ領域Ｅ₁から注入される電子ｅのコレ
クタ領域Ｃへの移動が妨げられ、コレクタＩｃ電流が流
れなくなる。

【００８９】この第５の状態を実現するのが、コレクタ
領域と、電極を外部に引き出さないベース領域と、２つ
以上のエミッタ領域からなるバイポーラトランジスタ構
造を有し、エミッタ領域およびベース領域に有効状態密
度以上の不純物をドープして、エミッタ領域の伝導帯か
ら電子をベース領域の価電子帯中にトンネルさせて、ベ
ース領域中の過剰多数キャリアとの中和を促進して、タ
ーンオフタイムを短くすることができる、この実施例の
半導体光電変換装置である。

【００９０】（第１１実施例）第１０実施例において
は、２つのエミッタを有するＭＥ−ＨＢＴにおいて、通
常の光電変換装置として用いない方のエミッタの電位を
調節して、エミッタ領域Ｅの伝導帯の電子がベース領域
Ｂの価電子帯にバンド間トンネルできる最適条件を実現
してスイッチング時間を短縮し、かつ、他のＭＥ−ＨＢ
Ｔ構造を有する電子装置との整合性を改善する例につい
て説明したが、エミッタを１つ有するバイポーラトラン
ジスタ（ＨＢＴ）構造を有する半導体光電変換装置にお
いても、エミッタ領域Ｅとベース領域Ｂに有効状態密度
以上の不純物をドープすることによって同様の効果を得
ることができる。

【００９１】図１５は、従来の半導体光電変換装置の動
作説明図であり、（Ａ）〜（Ｃ）は異なる状態のエネル
ギバンドを示している。この図において、Ｅはエミッタ
領域、Ｂはベース領域、Ｃはコレクタ領域、ｅは電子、
ｈは正孔である。

【００９２】この図は、第１１実施例の前提となる、従
来から知られている通常のバイポーラトランジスタ構造
を有する半導体光電変換装置に光ｈνを照射しないとき
と、照射したときと、照射を遮断したときのエネルギバ
ンドと電子、正孔の振る舞いを立体的に示している。

【００９３】第１の状態（ｈνなし）（図１５（Ａ）参
照）エミッタ領域Ｅに負、コレクタ領域Ｃに正の電位を与
え、ベース領域Ｂに光ｈνを照射しない場合のエネルギ
バンドを示している。この状態では、ベース領域Ｂに電
子ｅ・正孔ｈが形成されず、エミッタ領域Ｅとベース領
域Ｂの間の障壁が高いためコレクタ電流Ｉｃは流れな
い。

【００９４】第２の状態（ｈνあり）（図１５（Ｂ）参
照）エミッタ領域Ｅとコレクタ領域Ｃの電位をそのままにし
た状態で光を照射した場合のエネルギバンドを示してい
る。この状態では、光の照射によってベース領域Ｂに電
子ｅ・正孔ｈが生成され、生成された正孔が、価電子帯
が凸状になっているベース領域Ｂの価電子帯に蓄積さ
れ、その結果、ベース領域Ｂの電子ｅに対するポテンシ
ャルが下がるため、エミッタ領域Ｅからベース領域Ｂに
注入された電子ｅと、光の照射によって生成された電子
ｅはコレクタ領域Ｃに移動し、コレクタ電流Ｉｃが流れ
る。

【００９５】第３の状態（ｈν遮断）（図１５（Ｃ）参
照）エミッタ領域Ｅとコレクタ領域Ｃの電位をそのままにし
た状態で光を遮断した場合のエネルギバンドを示してい
る。この状態では、光の照射を遮断するため、ベース領
域Ｂに電子ｅ・正孔ｈは生成されないが、エミッタ領域
Ｅの不純物濃度が低いため、それ以前の光の照射によっ
て生成された正孔が電子によって中和されることなくベ
ース領域Ｂの価電子帯に蓄積され、ベース領域Ｂのポテ
ンシャルが下がり、エミッタ領域Ｅからベース領域Ｂに
注入された電子ｅが流れ、光の照射を遮断しても急速に
初期状態に戻らず光によるスイッチング速度が低下す
る。

【００９６】図１６は、第１１実施例の半導体光電変換
装置の動作説明図であり、（Ａ）〜（Ｃ）は異なる状態
のエネルギバンドを示している。この図において、Ｅは
エミッタ領域、Ｂはベース領域、Ｃはコレクタ領域、ｅ
は電子、ｈは正孔である。

【００９７】第１の状態（ｈνなし）（図１６（Ａ）参
照）エミッタ領域Ｅに負、コレクタ領域Ｃに正の電位を与
え、ベース領域Ｂに光ｈνを照射しない場合のエネルギ
バンドを示している。この状態では、ベース領域Ｂに電
子ｅ・正孔ｈが形成されず、エミッタ領域Ｅとベース領
域Ｂの間の障壁が高いためコレクタ電流Ｉｃは流れな
い。

【００９８】第２の状態（ｈνあり）（図１６（Ｂ）参
照）エミッタ領域Ｅとコレクタ領域Ｃの電位をそのままにし
た状態で光を照射した場合のエネルギバンドを示してい
る。この状態では、光の照射によってベース領域Ｂに電
子ｅ・正孔ｈが生成され、生成された正孔が、価電子帯
が凸状になっているベース領域Ｂの価電子帯に蓄積さ
れ、その結果、ベース領域Ｂの電子ｅに対するポテンシ
ャルが下がるため、エミッタ領域Ｅからベース領域Ｂに
注入された電子ｅと、光の照射によって生成された電子
ｅはコレクタ領域Ｃに移動し、コレクタ電流Ｉｃが流れ
る。

【００９９】第３の状態（ｈν遮断）（図１５（Ｃ）参
照）エミッタ領域Ｅとコレクタ領域Ｃの電位をそのままにし
た状態で光を遮断した場合のエネルギバンドを示してい
る。この状態では、光の照射を遮断するため、ベース領
域Ｂに電子ｅ・正孔ｈは生成されないが、エミッタ領域
Ｅとベース領域Ｂの不純物濃度が高いため、それ以前の
光の照射によって生成されベース領域Ｂの伝導帯に蓄積
された正孔によってベース領域Ｂのポテンシャルが低下
すると、エミッタ領域Ｅの伝導帯の電子のポテンシャル
とベース領域Ｂの価電子帯の正孔のポテンシャルが一致
するポテンシャルの幅が大きくなり、エミッタ領域Ｅの
伝導帯の電子がベース領域Ｂの価電子帯にバンド間トン
ネルによって移動し易くなり、その結果、ベース領域Ｂ
の価電子帯の過剰な正孔との中和を促進することにな
り、光の照射を遮断したときのスイッチング速度が改善
される。

【０１００】（第１２実施例）図１７は、第１２実施例
の半導体光スイッチ装置の構成説明図である。この図に
おいて、３０は半絶縁性基板、３１₁は第１コレクタ領
域、３１₂は第２コレクタ領域、３１_c1は第１コレクタ
コンタクト領域、３１_c2は第２コレクタコンタクト領
域、３２はベース領域、３３₁は第１エミッタ領域、３
３₂は第２エミッタ領域、３４₁は第１コレクタ電極、
３４₂は第２コレクタ電極、３５ ₁は第１エミッタ電
極、３５₂は第２エミッタ電極、３９は分離領域であ
る。

【０１０１】この実施例の半導体光スイッチ装置におい
ては、半絶縁性基板３０の上に、ｎ型の第１コレクタコ
ンタクト領域３１_c1、第２コレクタコンタクト領域３１
_c2、ｎ型の第１コレクタ領域３１₁、第２コレクタ領域
３１₂、ｎ型のベース領域３２、ｎ型の第１エミッタ領
域３３₁、第２エミッタ領域３３₂を堆積し、第１コレ
クタコンタクト領域３１_c1に第１コレクタ電極３４₁を
形成し、第２コレクタコンタクト領域３１_c2に第２コレ
クタ電極３４₂を形成し、第１エミッタ領域３３₁に第
１エミッタ電極３５₁を形成し、第２エミッタ領域３３
₂に第２エミッタ電極３５₂を形成し、第１エミッタ電
極３５₁と第２エミッタ電極３５₂をマスクにしてｐ型
不純物をイオン注入して分離領域３９を形成している。

【０１０２】この場合、ＩｎＧａＡｓ／ＩｎＡｌＧａＡ
ｓ系半導体に対してはｐ型不純物としてＢｅ，Ｃ等を用
いることができる。ここで、コレクタ領域をＩｎＡｌＧ
ａＡｓではなく、ＩｎＧａＡｓで構成することが必要で
ある。

【０１０３】このような構造の半導体光スイッチ装置の
第１エミッタ電極３５₁と第２エミッタ電極３５₂の間
に電圧を印加して電子と正孔を注入してベース領域３２
中で再結合させて発光させると、この光が第１コレクタ
領域３１₁と第２コレクタ領域３１₂に達し、第１コレ
クタ電極３４₁と第２コレクタ電極３４₂の間の電流に
変調を与えるため、これによりスイッチング動作が可能
になる。

【０１０４】（第１３実施例）図１８は、第１３実施例
の半導体光スイッチ装置の構成説明図である。この図に
おいて、４０は半絶縁性ＩｎＰ基板、４１はｎ型ＩｎＧ
ａＡｓバッファ層、４２_cはｎ型ＩｎＧａＡｓコレクタ
コンタクト層、４２はｎ型ＩｎＡｌＡｓコレクタ層、４
３はｐ型ＩｎＧａＡｓベース層、４４はｎ型ＩｎＡｌＡ
ｓエミッタ層であり、ＥＯ₁は半導体発光装置、Ｏ
Ｅ₁，ＯＥ₂は半導体光電変換装置である。

【０１０５】この実施例の半導体光スイッチ装置におい
ては、半絶縁性ＩｎＰ基板４０の上に、ｎ型ＩｎＧａＡ
ｓバッファ層４１、ｎ型ＩｎＧａＡｓコレクタコンタク
ト層４２_c、ｎ型ＩｎＡｌＡｓコレクタ層４２、ｐ型Ｉ
ｎＧａＡｓベース層４３、ｎ型ＩｎＡｌＡｓエミッタ層
４４を連続して成長し、これら全ての層を選択的にエッ
チングして孤立させ、各装置のエミッタ領域を分割し、
適宜コレクタ電極Ｃとエミッタ電極Ｅを形成して、第１
実施例ないし第３実施例の何れか１つの半導体発光装置
ＥＯ₁と、第４実施例ないし第１０実施例の何れか１つ
以上の半導体光電変換装置ＯＥ₁、半導体光電変換装置
ＯＥ₂を形成している。

【０１０６】この半導体光電変換装置ＯＥ₁は、例え
ば、２つのエミッタ電極の間の電流変化によって入射光
を検出する形式の半導体光電変換装置を示し、半導体光
電変換装置ＯＥ₂は、エミッタ電極とコレクタ電極の間
の電流変化によって入射光を検出する形式の半導体光電
変換装置を示しているが、半導体発光装置ＥＯ₁が放出
する光によって、半導体光電変換装置ＯＥ₁、半導体光
電変換装置ＯＥ₂のエミッタ電極とコレクタ電極の間の
電流、あるいはエミッタ電極とコレクタ電極の間の電流
を制御することによってスイッチングすることができ
る。

【０１０７】この実施例の半導体光スイッチ装置におい
ては、半導体発光装置ＥＯ₁から放出された光は大気中
を伝播して、半導体光電変換装置ＯＥ₁と半導体光電変
換装置ＯＥ₂に入射するようになっている。

【０１０８】（第１４実施例）図１９は、第１４実施例
の半導体光集積回路装置の構成説明図である。この図に
おいて、４０は半絶縁性ＩｎＰ基板、４１はｎ型ＩｎＧ
ａＡｓバッファ層、４２_cはｎ型ＩｎＧａＡｓコレクタ
コンタクト層、４２はｎ型ＩｎＡｌＡｓコレクタ層、４
３はｐ型ＩｎＧａＡｓベース層、４４はｎ型ＩｎＡｌＡ
ｓエミッタ層であり、ＥＯ₁は半導体発光装置、Ｏ
Ｅ₁，ＯＥ₂は半導体光電変換装置である。

【０１０９】この実施例の半導体光集積回路装置におい
ては、第１２実施例と同様に、半絶縁性ＩｎＰ基板４０
の上に、ｎ型ＩｎＧａＡｓバッファ層４１、ｎ型ＩｎＧ
ａＡｓコレクタコンタクト層４２_c、ｎ型ＩｎＡｌＡｓ
コレクタ層４２、ｐ型ＩｎＧａＡｓベース層４３、ｎ型
ＩｎＡｌＡｓエミッタ層４４を連続して成長し、ｎ型Ｉ
ｎＡｌＡｓエミッタ層４４を選択的にエッチングして孤
立させ、各装置のエミッタ領域を分割し、適宜コレクタ
電極Ｃとエミッタ電極Ｅを形成して、第１実施例ないし
第３実施例の何れか１つの半導体発光装置ＥＯ₁と、第
４実施例ないし第１０実施例の何れか１つ以上の半導体
光電変換装置ＯＥ₁、半導体光電変換装置ＯＥ₂を形成
している。

【０１１０】この実施例の半導体光集積回路装置におい
ては、半導体発光装置ＥＯ₁が放出する光によって、半
導体光電変換装置ＯＥ₁、半導体光電変換装置ＯＥ₂の
エミッタ電極とコレクタ電極の間の電流、あるいはエミ
ッタ電極とコレクタ電極の間の電流を制御することによ
ってスイッチングすることができる。

【０１１１】この場合、半導体発光装置ＥＯ₁から放出
された光はベース層を伝播して、半導体光電変換装置Ｏ
Ｅ₁と半導体光電変換装置ＯＥ₂に入射するようになっ
ているため、各装置の界面での反射損失を低減すること
ができ、光が伝播するベース層をバンドギャップが大き
いｎ型ＩｎＡｌＡｓコレクタ層４２とｎ型ＩｎＡｌＡｓ
エミッタ層４４で挟むことによって光をベース層に閉じ
込め、光損失をさらに低減することができる。

【０１１２】（第１５実施例）図２０は、第１５実施例
の半導体光集積回路装置の構成説明図である。この図に
おいて、４０は半絶縁性ＩｎＰ基板、４１はｎ型ＩｎＧ
ａＡｓバッファ層、４２_cはｎ型ＩｎＧａＡｓコレクタ
コンタクト層、４２はｎ型ＩｎＡｌＡｓコレクタ層、４
３はｐ型ＩｎＧａＡｓベース層、４４はｎ型ＩｎＡｌＡ
ｓエミッタ層、４５は分離領域であり、ＥＯ₁は半導体
発光装置、ＯＥ₁，ＯＥ₂は半導体光電変換装置であ
る。

【０１１３】この実施例の半導体光集積回路装置におい
ては、第１２実施例と同様に、半絶縁性ＩｎＰ基板４０
の上に、ｎ型ＩｎＧａＡｓバッファ層４１、ｎ型ＩｎＧ
ａＡｓコレクタコンタクト層４２_c、ｎ型ＩｎＡｌＡｓ
コレクタ層４２、ｐ型ＩｎＧａＡｓベース層４３、ｎ型
ＩｎＡｌＡｓエミッタ層４４を連続して成長し、ｎ型Ｉ
ｎＡｌＡｓエミッタ層４４を選択的にエッチングして孤
立させ、各装置のエミッタ領域を分割し、適宜コレクタ
電極Ｃとエミッタ電極Ｅを形成し、各装置の間に逆導電
型の不純物あるいは酸素をイオン注入して分離領域４５
を形成して、第１実施例ないし第３実施例の何れか１つ
の半導体発光装置ＥＯ₁と、第４実施例ないし第１０実
施例の何れか１つ以上の半導体光電変換装置ＯＥ₁と、
半導体光電変換装置ＯＥ₂を形成している。

【０１１４】この実施例の半導体光集積回路装置におい
ては、半導体発光装置ＥＯ₁が放出する光によって、半
導体光電変換装置ＯＥ₁、半導体光電変換装置ＯＥ₂の
エミッタ電極とコレクタ電極の間の電流、あるいはエミ
ッタ電極とコレクタ電極の間の電流を制御することによ
ってスイッチングすることができる。

【０１１５】この場合、半導体発光装置ＥＯ₁から放出
された光はベース層を伝播して、半導体光電変換装置Ｏ
Ｅ₁と半導体光電変換装置ＯＥ₂に入射するようになっ
ているため、各装置の界面での反射損失を低減すること
ができ、光が伝播するベース層をバンドギャップが大き
いｎ型ＩｎＡｌＡｓコレクタ層４２とｎ型ＩｎＡｌＡｓ
エミッタ層４４で挟むことによって光をベース層に閉じ
込め、光損失をさらに低減することができる。

【０１１６】そして、この実施例の半導体光集積回路装
置においては、各装置が分離領域４５によって電気的に
分離されているため、光の伝播を許容したままで、各装
置の電気回路上の設計自由度を大きくすることができ
る。

【０１１７】（第１６実施例）図２１は、第１６実施例
の半導体光集積回路装置の構成説明図である。この図に
おいて、４０は半絶縁性ＩｎＰ基板、４１はｎ型ＩｎＧ
ａＡｓバッファ層、４２_cはｎ型ＩｎＧａＡｓコレクタ
コンタクト層、４２はｎ型ＩｎＡｌＡｓコレクタ層、４
３はｐ型ＩｎＧａＡｓベース層、４４はｎ型ＩｎＡｌＡ
ｓエミッタ層、４５は分離領域であり、ＨＢＴはマルチ
エミッタヘテロ接合トランジスタ、ＥＯ₁は半導体発光
装置、ＯＥ₁，ＯＥ₂は半導体光電変換装置である。

【０１１８】この実施例の半導体光集積回路装置におい
ては、第１２実施例と同様に、半絶縁性ＩｎＰ基板４０
の上に、ｎ型ＩｎＧａＡｓバッファ層４１、ｎ型ＩｎＧ
ａＡｓコレクタコンタクト層４２_c、ｎ型ＩｎＡｌＡｓ
コレクタ層４２、ｐ型ＩｎＧａＡｓベース層４３、ｎ型
ＩｎＡｌＡｓエミッタ層４４を連続して成長し、ｎ型Ｉ
ｎＡｌＡｓエミッタ層４４を選択的にエッチングして孤
立させ、各装置のエミッタ領域を分割し、適宜コレクタ
電極Ｃとエミッタ電極Ｅを形成し、各装置の間に逆導電
型の不純物あるいは酸素をイオン注入して分離領域４５
を形成して、マルチエミッタヘテロ接合トランジスタＨ
ＢＴと、第１実施例ないし第３実施例のいずれか１つに
記載された半導体発光装置ＥＯ₁と、第４実施例ないし
第１０実施例の何れか１つ以上に記載された半導体光電
変換装置ＯＥ₁と、半導体光電変換装置ＯＥ₂を形成し
ている。

【０１１９】この実施例の半導体光集積回路装置におい
ては、マルチエミッタヘテロ接合トランジスタＨＢＴに
よって駆動される半導体発光装置ＥＯ₁が放出する光に
よって、半導体光電変換装置ＯＥ₁、半導体光電変換装
置ＯＥ₂のエミッタ電極とコレクタ電極の間の電流、あ
るいはエミッタ電極とコレクタ電極の間の電流を制御す
ることによってスイッチングすることができる。

【０１２０】この場合、半導体発光装置ＥＯ₁から放出
された光はベース層を伝播して、半導体光電変換装置Ｏ
Ｅ₁と半導体光電変換装置ＯＥ₂に入射するようになっ
ているため、各装置の界面での反射損失を低減すること
ができ、光が伝播するベース層をバンドギャップが大き
いｎ型ＩｎＡｌＡｓコレクタ層４２とｎ型ＩｎＡｌＡｓ
エミッタ層４４で挟むことによって光をベース層に閉じ
込め、光損失をさらに低減することができる。

【０１２１】そして、この実施例の半導体光集積回路装
置においては、各装置が分離領域４５によって電気的に
分離されているため、光の伝播を許容したままで、各装
置の電気回路上の設計自由度を大きくすることができ
る。

【０１２２】（第１７実施例）図２２は、第１７実施例
の半導体光集積回路装置の構成説明図である。この図に
おいて、４０は半絶縁性ＩｎＰ基板、４１はｎ型ＩｎＧ
ａＡｓバッファ層、４２_cはｎ型ＩｎＧａＡｓコレクタ
コンタクト層、４２はｎ型ＩｎＡｌＡｓコレクタ層、４
３はｐ型ＩｎＧａＡｓベース層、４４はｎ型ＩｎＡｌＡ
ｓエミッタ層、４５は分離領域であり、ＯＳＷは半導体
光スイッチ装置、ＨＢＴはマルチエミッタヘテロ接合ト
ランジスタ、ＥＯ₁は半導体発光装置、ＯＥ₁，ＯＥ₂
は半導体光電変換装置である。

【０１２３】この実施例の半導体光集積回路装置におい
ては、第１２実施例と同様に、半絶縁性ＩｎＰ基板４０
の上に、ｎ型ＩｎＧａＡｓバッファ層４１、ｎ型ＩｎＧ
ａＡｓコレクタコンタクト層４２_c、ｎ型ＩｎＡｌＡｓ
コレクタ層４２、ｐ型ＩｎＧａＡｓベース層４３、ｎ型
ＩｎＡｌＡｓエミッタ層４４を連続して成長し、ｎ型Ｉ
ｎＡｌＡｓエミッタ層４４を選択的にエッチングして孤
立させ、各装置のエミッタ領域を分割し、適宜コレクタ
電極Ｃとエミッタ電極Ｅを形成し、各装置の間に逆導電
型の不純物あるいは酸素をイオン注入して分離領域４５
を形成して、第１１実施例に記載された半導体光スイッ
チ装置ＯＳＷと、マルチエミッタヘテロ接合トランジス
タＨＢＴと、第１実施例ないし第３実施例のいずれか１
つに記載された半導体発光装置ＥＯ₁と、第４実施例な
いし第１０実施例の何れか１つ以上に記載された半導体
光電変換装置ＯＥ₁と、半導体光電変換装置ＯＥ₂を形
成している。

【０１２４】この実施例の半導体光集積回路装置におい
ては、半導体光スイッチ装置ＯＳＷあるいはマルチエミ
ッタヘテロ接合トランジスタＨＢＴによって駆動される
半導体発光装置ＥＯ₁が放出する光によって、半導体光
電変換装置ＯＥ₁、半導体光電変換装置ＯＥ₂のエミッ
タ電極とコレクタ電極の間の電流、あるいはエミッタ電
極とコレクタ電極の間の電流を制御することによってス
イッチングすることができる。

【０１２５】この場合、半導体発光装置ＥＯ₁から放出
された光はベース層を伝播して、半導体光電変換装置Ｏ
Ｅ₁と半導体光電変換装置ＯＥ₂に入射するようになっ
ているため、各装置の界面での反射損失を低減すること
ができ、光が伝播するベース層をバンドギャップが大き
いｎ型ＩｎＡｌＡｓコレクタ層４２とｎ型ＩｎＡｌＡｓ
エミッタ層４４で挟むことによって光をベース層に閉じ
込め、光損失をさらに低減することができる。

【０１２６】そして、この実施例の半導体光集積回路装
置においては、各装置が分離領域４５によって電気的に
分離されているため、光の伝播を許容したままで、各装
置の電気回路上の設計自由度を大きくすることができ
る。

【０１２７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によると、
バイポーラトランジスタにおいて、エミッタ、ベースの
不純物濃度を、有効状態密度以上に高くすることによ
り、光照射時に生成されたベース中の過剰多数キャリア
を光遮断時には、エミッタの伝導帯からバンド間のトン
ネルによりベースの価電子帯に注入させ、その少数キャ
リアにより過剰多数キャリアを中和することにより過剰
多数キャリアを減少させ、光遮断時の応答時間を短縮す
ることができるとともに、マルチエミッタヘテロ接合バ
イポーラトランジスタ（ＭＥ−ＨＢＴ）構造にして、２
つ以上のエミッタ間に電位差を設け、さらに、このエミ
ッタの伝導帯からバンド間のトンネルによりベースの価
電子帯に注入させた少数キャリアと過剰多数キャリアの
中和を容易にすることができる。

【０１２８】さらに、ベース領域が外部に引き出されな
いＭＥ−ＨＢＴによって、良好な特性を有する半導体発
光装置、半導体光電変換装置等の光半導体装置を実現す
ることができ、これらの光半導体装置を同一基板上に共
通の工程を施すことによって容易に集積化することがで
き、論理回路の高集積化、能動装置と光半導体装置との
高集積化等が可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のＭＥ−ＨＢＴ型半導体発光装置の原理
説明図である。

【図２】本発明のＭＥ−ＨＢＴ型半導体光電変換装置の
原理説明図であり、（Ａ）は断面図、（Ｂ）は動作説明
図である。

【図３】第１実施例の半導体発光装置の構成説明図であ
る。

【図４】第２実施例の半導体発光装置の構成説明図であ
る。

【図５】第２実施例の半導体発光装置の製造工程説明図
であり、（Ａ）〜（Ｃ）は各工程を示している。

【図６】第３実施例の半導体発光装置の構成説明図であ
る。

【図７】第４実施例の半導体光電変換装置の構成説明図
である。

【図８】第５実施例の半導体光電変換装置の構成説明図
である。

【図９】第６実施例の半導体光電変換装置の構成説明図
である。

【図１０】第７実施例の半導体光電変換装置の構成説明
図である。

【図１１】第８実施例の半導体光電変換装置の構成説明
図である。

【図１２】第９実施例の半導体光電変換装置の構成説明
図である。

【図１３】第１０実施例の半導体光電変換装置の動作説
明図（１）であり、（Ａ）〜（Ｃ）は異なる状態のエネ
ルギバンドを示している。

【図１４】第１０実施例の半導体光電変換装置の動作説
明図（２）であり、（Ｄ），（Ｅ）は異なる状態のエネ
ルギバンドを示している。

【図１５】従来の半導体光電変換装置の動作説明図であ
り、（Ａ）〜（Ｃ）は異なる状態のエネルギバンドを示
している。

【図１６】第１１実施例の半導体光電変換装置の動作説
明図であり、（Ａ）〜（Ｃ）は異なる状態のエネルギバ
ンドを示している。

【図１７】第１２実施例の半導体光スイッチ装置の構成
説明図である。

【図１８】第１３実施例の半導体光スイッチ装置の構成
説明図である。

【図１９】第１４実施例の半導体光集積回路装置の構成
説明図である。

【図２０】第１５実施例の半導体光集積回路装置の構成
説明図である。

【図２１】第１６実施例の半導体光集積回路装置の構成
説明図である。

【図２２】第１７実施例の半導体光集積回路装置の構成
説明図である。

【符号の説明】

１コレクタ領域２ベース領域３₁ 第１エミッタ領域３₂ 第２エミッタ領域４コレクタ電極５₁ 第１エミッタ電極５₂ 第２エミッタ電極１１コレクタ領域１２ベース領域１３₁ 第１エミッタ領域１３₂ 第２エミッタ領域１４コレクタ電極１５₁ 第１エミッタ電極１５₂ 第２エミッタ電極２０半絶縁性基板２１コレクタ領域２１_c コレクタコンタクト領域２２ベース領域２３エミッタ領域２３₁ 第１エミッタ領域２３₂ 第２エミッタ領域２３_c エミッタコンタクト層２３_c1 第１エミッタコンタクト領域２３_c2 第２エミッタコンタクト領域２４コレクタ電極２５₁ 第１エミッタ電極２５₂ 第２エミッタ電極２６ダミーベース電極３０半絶縁性基板３１コレクタ領域３１₁ 第１コレクタ領域３１₂ 第２コレクタ領域３１_c コレクタコンタクト領域３１_c1 第１コレクタコンタクト領域３１_c2 第２コレクタコンタクト領域３２ベース領域３３エミッタ領域３３₁ 第１エミッタ領域３３₂ 第２エミッタ領域３３_c1 第１エミッタコンタクト領域３３_c2 第２エミッタコンタクト領域３４コレクタ電極３４₁ 第１コレクタ電極３４₂ 第２コレクタ電極３５₁ 第１エミッタ電極３５₂ 第２エミッタ電極３６ダミーベース電極３７₁ 第１エミッタ引き出し線３７₂ 第２エミッタ引き出し線３８多層反射膜３９分離領域４０半絶縁性ＩｎＰ基板４１ｎ型ＩｎＧａＡｓバッファ層４２ｎ型ＩｎＡｌＡｓコレクタ層４２_c ｎ型ＩｎＧａＡｓコレクタコンタクト層４３ｐ型ＩｎＧａＡｓベース層４４ｎ型ＩｎＡｌＡｓエミッタ層４５分離領域Ｂベース領域Ｃコレクタ領域Ｅエミッタ領域Ｅ₁ 第１エミッタ領域Ｅ₂ 第２エミッタ領域ＥＯ₁ 半導体発光装置ｅ電子ＨＢＴマルチエミッタヘテロ接合トランジスタｈ正孔ＯＥ₁，ＯＥ₂ 半導体光電変換装置ＯＳＷ半導体光スイッチ装置Ｖ_E1 第１エミッタ領域の電位Ｖ_E2 第２エミッタ領域の電位

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｈ０１Ｌ 21/331 29/73 31/0264 31/10 Ｈ０１Ｌ 31/08 Ｌ 31/10 Ａ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】コレクタ領域と、電極を外部に引き出さ
ないベース領域と、２つ以上のエミッタ領域からなるバ
イポーラトランジスタ構造を有し、該２つ以上のエミッ
タ領域の間に電圧を印加することにより、該２つ以上の
エミッタ領域と該ベース領域の接合領域における電子と
正孔の再結合によって発光させることを特徴とする半導
体発光装置。
【請求項２】コレクタ領域と、電極を外部に引き出さ
ないベース領域と、２つ以上のエミッタ領域からなるバ
イポーラトランジスタ構造を有し、該コレクタ領域と該
２つ以上のエミッタ領域のバンドギャップを該ベース領
域のバンドギャップより大きくし、該２つ以上のエミッ
タ領域の間に電圧を印加することにより、該２つ以上の
エミッタ領域と該ベース領域の接合領域における電子と
正孔の再結合によって発光させることを特徴とする半導
体発光装置。
【請求項３】コレクタ領域と、電極を外部に引き出さ
ないベース領域と、２つ以上のエミッタ領域からなるバ
イポーラトランジスタ構造を有し、該ベース領域の禁制
帯のエネルギーギャップ以上のエネルギーをもつ光を照
射することにより、該２つ以上のエミッタ領域の間に流
れる電流を制御することを特徴とする半導体光電変換装
置。
【請求項４】コレクタ領域と、電極を外部に引き出さ
ないベース領域と、２つ以上のエミッタ領域からなるバ
イポーラトランジスタ構造を有し、該ベース領域の禁制
帯のエネルギーギャップ以上のエネルギーをもつ光を照
射することにより、該２つ以上のエミッタ領域のいずれ
か１個または複数と該コレクタ領域の間に流れる電流を
制御することを特徴とする半導体光電変換装置。
【請求項５】コレクタ領域と、電極を外部に引き出さ
ないベース領域と、２つ以上のエミッタ領域からなるバ
イポーラトランジスタ構造を有し、該２つ以上のエミッ
タ領域の間のベース領域の上にダミーベース電極を形成
したことを特徴とする半導体光電変換装置。
【請求項６】ダミーベース電極が特定の波長の光を透
過する特性を有することを特徴とする請求項５に記載さ
れた半導体光電変換装置。
【請求項７】コレクタ領域と、電極を外部に引き出さ
ないベース領域と、２つ以上のエミッタ領域からなるバ
イポーラトランジスタ構造を有し、該２つ以上のエミッ
タ領域の少なくとも１つの上に特定の波長の光を透過す
る特性を有するエミッタ電極を形成したことを特徴とす
る半導体光電変換装置。
【請求項８】コレクタ領域と、電極を外部に引き出さ
ないベース領域と、２つ以上のエミッタ領域からなるバ
イポーラトランジスタ構造を有し、該２つ以上のエミッ
タ領域の少なくとも１つの上にエミッタ電極を有しない
ことを特徴とする半導体光電変換装置。
【請求項９】コレクタ領域と、電極を外部に引き出さ
ないベース領域と、２つ以上のエミッタ領域からなるバ
イポーラトランジスタ構造を有し、該コレクタ領域が２
つ以上の領域に分離されており、該ベース領域の禁制帯
のエネルギーギャップ以上のエネルギーをもつ光を照射
することにより、該２つ以上のエミッタ領域の間に流れ
る電流、または、該２つ以上のコレクタ領域の間に流れ
る電流を制御することを特徴とする半導体光電変換装
置。
【請求項１０】コレクタ領域の外側に反射膜を設け、
該ベース領域を含む領域にファブリペロー共振器を形成
したことを特徴とする請求項３から請求項９までのいず
れか１項に記載された半導体光電変換装置。
【請求項１１】コレクタ領域と、電極を外部に引き出
さないベース領域と、２つ以上のエミッタ領域からなる
バイポーラトランジスタ構造を有し、該エミッタ領域お
よび該ベース領域に有効状態密度以上の不純物をドープ
することにより、エミッタ領域の伝導帯から電子をベー
ス領域の価電子帯中にトンネルさせて、ベース領域中の
過剰多数キャリアの中和を促進することを特徴とする請
求項３から請求項１０までのいずれか１項に記載された
半導体光電変換装置。
【請求項１２】２つ以上のエミッタ領域の間に予め閾
値以下の電位差を印加することにより感度を向上するこ
とを特徴とする請求項３から請求項１１までのいずれか
１項に記載された半導体光電変換装置。
【請求項１３】バイポーラトランジスタ構造におい
て、エミッタ領域とベース領域に有効状態密度以上の不
純物をドープすることにより、エミッタ領域の伝導帯か
ら電子をベース領域の価電子帯にトンネルさせて、光照
射によって生成された過剰な多数キャリアの中和を促進
するようにしたことを特徴とする半導体光電変換装置。
【請求項１４】請求項１または請求項２に記載された
半導体発光装置から放射される光によって請求項３から
請求項１３までのいずれか１項に記載された半導体光電
変換装置を制御することを特徴とする半導体光スイッチ
装置。
【請求項１５】請求項１または請求項２に記載された
１つ以上の半導体発光装置と、請求項３から請求項１３
までのいずれか１項に記載された半導体光電変換装置を
基板上に配置して、該１つ以上の半導体発光装置が放射
する光によって、該１つ以上の半導体光電変換装置を制
御することを特徴とする半導体光集積回路装置。
【請求項１６】請求項１または請求項２に記載された
半導体発光装置、請求項３から請求項１３までのいずれ
か１項に記載された半導体光電変換装置のいずれか１つ
以上と、半導体増幅装置を同一基板上に形成したことを
特徴とする半導体光集積回路装置。
【請求項１７】半導体発光装置と半導体光電変換装置
の間にイオン注入によって不活性化した領域を形成する
ことにより、半導体発光装置と半導体光電変換装置の間
の電流を遮断し、光を透過させることを特徴とする請求
項１５または請求項１６に記載された半導体光集積回路
装置。