JPH09148616A - 半導体導波路型受光素子およびその製造方法 - Google Patents
半導体導波路型受光素子およびその製造方法Info
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- JPH09148616A JPH09148616A JP7305629A JP30562995A JPH09148616A JP H09148616 A JPH09148616 A JP H09148616A JP 7305629 A JP7305629 A JP 7305629A JP 30562995 A JP30562995 A JP 30562995A JP H09148616 A JPH09148616 A JP H09148616A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】光入射端面の劈開面に無反射膜を形成しても暗
電流が増加することなく、低暗電流の半導体導波路型受
光素子とその製造方法を得る。 【解決手段】半導体受光素子の光入射端面において、光
吸収層よりもバンドギャップが大きい半導体層内にｐｎ
接合を形成するようにする。
電流が増加することなく、低暗電流の半導体導波路型受
光素子とその製造方法を得る。 【解決手段】半導体受光素子の光入射端面において、光
吸収層よりもバンドギャップが大きい半導体層内にｐｎ
接合を形成するようにする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光入射端面である
劈開端面におけるｐｎ接合を、光吸収層よりもバンドギ
ャップが大きい半導体層内に形成し、暗電流を低減させ
た半導体導波路型受光素子およびその製造方法に関する
ものである。
劈開端面におけるｐｎ接合を、光吸収層よりもバンドギ
ャップが大きい半導体層内に形成し、暗電流を低減させ
た半導体導波路型受光素子およびその製造方法に関する
ものである。
【０００２】
【従来の技術】半導体導波路型受光素子の従来例を図４
に示す。図４において３０１は半絶縁性ＩｎＰ基板、３
０２は厚さ０．６μｍでバンドギャップ波長１．３μｍ
のｎ型ＩｎＧａＡｓＰ層、３０３は厚さ０．４μｍのｎ
型低キャリア濃度ＩｎＧａＡｓ光吸収層、３０４は厚さ
０．２μｍのｐ型ＩｎＧａＡｓ光吸収層、３０５は厚さ
０．６μｍでバンドギャップ波長１．３μｍのｐ型Ｉｎ
ＧａＡｓＰ層、３０６は厚さ０．５μｍのｐ型ＩｎＰ
層、３０７は厚さ０．２μｍのｐ型ＩｎＧａＡｓオーミ
ックコンタクト層、３０８はｎ型オーミック電極、３０
９はｐ型オーミック電極、３１０は劈開面に形成された
酸化けい素からなる無反射膜である。上記ｎ型ＩｎＧａ
ＡｓＰ層３０２、ｎ型ＩｎＧａＡｓ光吸収層３０３、ｐ
型ＩｎＧａＡｓ光吸収層３０４、ｐ型ＩｎＧａＡｓＰ層
３０５、ｐ型ＩｎＰ層３０６、ｐ型ＩｎＧａＡｓオーミ
ックコンタクト層３０７は長さ１２μｍ、幅４μｍのハ
イメサ形状に加工されている。この半導体導波路型受光
素子においては、ｐ型半導体層とｎ型半導体層との境
界、すなわちｐｎ接合は３０３と３０４からなるＩｎＧ
ａＡｓ光吸収層内に形成されている（Ｋ. Ｋato他「高
効率５０ＧＨｚ ＩｎＧａＡｓマルチモード導波路型受
光素子」、アイ・イー・イー・イー・ラウナル・オブ・
クワンタム・エレクトロニクス（ＩＥＥＥ Ｌournal of
Ｑuantum Ｅlectronics）、第２８巻、第１２号、２７
２８頁、１９９２年））。
に示す。図４において３０１は半絶縁性ＩｎＰ基板、３
０２は厚さ０．６μｍでバンドギャップ波長１．３μｍ
のｎ型ＩｎＧａＡｓＰ層、３０３は厚さ０．４μｍのｎ
型低キャリア濃度ＩｎＧａＡｓ光吸収層、３０４は厚さ
０．２μｍのｐ型ＩｎＧａＡｓ光吸収層、３０５は厚さ
０．６μｍでバンドギャップ波長１．３μｍのｐ型Ｉｎ
ＧａＡｓＰ層、３０６は厚さ０．５μｍのｐ型ＩｎＰ
層、３０７は厚さ０．２μｍのｐ型ＩｎＧａＡｓオーミ
ックコンタクト層、３０８はｎ型オーミック電極、３０
９はｐ型オーミック電極、３１０は劈開面に形成された
酸化けい素からなる無反射膜である。上記ｎ型ＩｎＧａ
ＡｓＰ層３０２、ｎ型ＩｎＧａＡｓ光吸収層３０３、ｐ
型ＩｎＧａＡｓ光吸収層３０４、ｐ型ＩｎＧａＡｓＰ層
３０５、ｐ型ＩｎＰ層３０６、ｐ型ＩｎＧａＡｓオーミ
ックコンタクト層３０７は長さ１２μｍ、幅４μｍのハ
イメサ形状に加工されている。この半導体導波路型受光
素子においては、ｐ型半導体層とｎ型半導体層との境
界、すなわちｐｎ接合は３０３と３０４からなるＩｎＧ
ａＡｓ光吸収層内に形成されている（Ｋ. Ｋato他「高
効率５０ＧＨｚ ＩｎＧａＡｓマルチモード導波路型受
光素子」、アイ・イー・イー・イー・ラウナル・オブ・
クワンタム・エレクトロニクス（ＩＥＥＥ Ｌournal of
Ｑuantum Ｅlectronics）、第２８巻、第１２号、２７
２８頁、１９９２年））。
【０００３】上記受光素子の動作原理はつぎのとおりで
ある。すなわち、波長１．５５μｍの光を無反射膜３１
０を通して劈開端面より入射し、３０１〜３０６で構成
される光導波路内を導波させる。その間に光はｎ型Ｉｎ
ＧａＡｓ光吸収層３０３とｐ型ＩｎＧａＡｓ光吸収層３
０４で吸収され、電子とホールに変換されるいわゆる光
電変換が行われる。光電変換で生じた電子およびホール
はｐｎ接合に印加された逆バイアス電圧によって、それ
ぞれｎ型およびｐ型半導体層側に走行し、信号電流とし
て素子外部に取り出される。
ある。すなわち、波長１．５５μｍの光を無反射膜３１
０を通して劈開端面より入射し、３０１〜３０６で構成
される光導波路内を導波させる。その間に光はｎ型Ｉｎ
ＧａＡｓ光吸収層３０３とｐ型ＩｎＧａＡｓ光吸収層３
０４で吸収され、電子とホールに変換されるいわゆる光
電変換が行われる。光電変換で生じた電子およびホール
はｐｎ接合に印加された逆バイアス電圧によって、それ
ぞれｎ型およびｐ型半導体層側に走行し、信号電流とし
て素子外部に取り出される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところで、半導体受光
素子を低雑音で動作させるためには、信号電流以外の電
流成分、すなわち暗電流を低減しなければならない。一
般にｐｎ接合部に無反射膜などの誘電体が堆積すると暗
電流が増加し、その増加量はｐｎ接合が形成されている
半導体層のバンドギャップが小さいほど大きくなる。実
際この半導体受光素子に無反射膜として酸化けい素を用
いた場合に暗電流は１００ｎＡとなり、雑音抑制のため
の許容値である３０ｎＡを大きく上回った。したがっ
て、従来の光吸収層内にｐｎ接合が形成された半導体受
光素子では、暗電流を十分に低減することができず、低
雑音動作を実現することは不可能であった。
素子を低雑音で動作させるためには、信号電流以外の電
流成分、すなわち暗電流を低減しなければならない。一
般にｐｎ接合部に無反射膜などの誘電体が堆積すると暗
電流が増加し、その増加量はｐｎ接合が形成されている
半導体層のバンドギャップが小さいほど大きくなる。実
際この半導体受光素子に無反射膜として酸化けい素を用
いた場合に暗電流は１００ｎＡとなり、雑音抑制のため
の許容値である３０ｎＡを大きく上回った。したがっ
て、従来の光吸収層内にｐｎ接合が形成された半導体受
光素子では、暗電流を十分に低減することができず、低
雑音動作を実現することは不可能であった。
【０００５】本発明は、光入射端面である劈開端面に無
反射膜を形成すると暗電流が増加するという上記従来技
術の問題点を解消し、低暗電流の半導体受光素子を得る
ことを目的とする。
反射膜を形成すると暗電流が増加するという上記従来技
術の問題点を解消し、低暗電流の半導体受光素子を得る
ことを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記目的は、少なくとも
第１の導電型を有する第１半導体層と、該第１半導体層
よりエネルギーギャップが狭く屈折率が大きい第１の導
電型を有する第２半導体層と、該第２半導体層よりエネ
ルギーギャップが広く屈折率が小さい第１の導電型を有
する第３半導体層と、該第３半導体層と等しいエネルギ
ーギャップと屈折率とを有し第２の導電型を有する第４
半導体層とが、順次積層された構造を備えることによっ
て達成される。
第１の導電型を有する第１半導体層と、該第１半導体層
よりエネルギーギャップが狭く屈折率が大きい第１の導
電型を有する第２半導体層と、該第２半導体層よりエネ
ルギーギャップが広く屈折率が小さい第１の導電型を有
する第３半導体層と、該第３半導体層と等しいエネルギ
ーギャップと屈折率とを有し第２の導電型を有する第４
半導体層とが、順次積層された構造を備えることによっ
て達成される。
【０００７】また、第１の導電型を有する第１半導体層
と、該第１半導体層と等しいエネルギーギャップと屈折
率とを有し第２の導電型を有する第２半導体層と、該第
２半導体層よりエネルギーギャップが狭く屈折率が大き
い第２の導電型を有する第３半導体層と、第３半導体層
よりエネルギーギャップが広く屈折率が小さい第２の導
電型を有する第４半導体層とが、順次積層された構造を
備えることによって達成される。
と、該第１半導体層と等しいエネルギーギャップと屈折
率とを有し第２の導電型を有する第２半導体層と、該第
２半導体層よりエネルギーギャップが狭く屈折率が大き
い第２の導電型を有する第３半導体層と、第３半導体層
よりエネルギーギャップが広く屈折率が小さい第２の導
電型を有する第４半導体層とが、順次積層された構造を
備えることによって達成される。
【０００８】また、第１半導体層と、該第１半導体層よ
りエネルギーギャップが狭く屈折率が大きい第２半導体
層と、該第２半導体層よりエネルギーギャップが広く屈
折率が小さい第３半導体層とが、順次積層されて導波路
構造をなし、上記導波路構造が少なくとも１つの光入力
端面と、該光入力端面に続き上記第１半導体層および第
２半導体層ならびに第２半導体層に隣接し上記第３半導
体層の一部を構成する半導体層が第１の導電型を有し、
上記半導体層に属さない上記第３半導体層が第２の導電
型を有する第１の導波路構造と、該第１の導波路構造に
続き、第１半導体層および上記第１半導体層に隣接し上
記第２半導体層の一部を構成する半導体層が第１の導電
型を有し、上記半導体層が属さない上記第２半導体層を
構成する半導体層ならびに上記第３半導体層が、第２の
導電型を有する第２の導波路構造とを備えることにより
達成される。
りエネルギーギャップが狭く屈折率が大きい第２半導体
層と、該第２半導体層よりエネルギーギャップが広く屈
折率が小さい第３半導体層とが、順次積層されて導波路
構造をなし、上記導波路構造が少なくとも１つの光入力
端面と、該光入力端面に続き上記第１半導体層および第
２半導体層ならびに第２半導体層に隣接し上記第３半導
体層の一部を構成する半導体層が第１の導電型を有し、
上記半導体層に属さない上記第３半導体層が第２の導電
型を有する第１の導波路構造と、該第１の導波路構造に
続き、第１半導体層および上記第１半導体層に隣接し上
記第２半導体層の一部を構成する半導体層が第１の導電
型を有し、上記半導体層が属さない上記第２半導体層を
構成する半導体層ならびに上記第３半導体層が、第２の
導電型を有する第２の導波路構造とを備えることにより
達成される。
【０００９】さらに上記目的は、第１半導体層と、該第
１半導体層よりエネルギーギャップが狭く屈折率が大き
い第２半導体層と、該第２半導体層よりエネルギーギャ
ップが広く屈折率が小さい第３半導体層とが、順次積層
されて導波路構造をなし、上記導波路構造が少なくとも
１つの光入力端面と、該光入力端面に続き上記第１半導
体層の一部を構成し上記第２半導体層に隣接しない半導
体層が第１の導電型を有し、上記半導体層に属さない上
記第１半導体層および上記第２半導体層ならびに上記第
３半導体層とが、第２の導電型を有する第１の導波路構
造と、該第１の導波路構造に続き、第１半導体層および
上記第１半導体層に隣接し上記第２半導体層の一部を構
成する半導体層が第１の導電型を有し、上記半導体層が
属さない上記第２半導体層を構成する半導体層および第
３半導体層が、第２の導電型を有する第２の導波路構造
とを備えることによって達成される。
１半導体層よりエネルギーギャップが狭く屈折率が大き
い第２半導体層と、該第２半導体層よりエネルギーギャ
ップが広く屈折率が小さい第３半導体層とが、順次積層
されて導波路構造をなし、上記導波路構造が少なくとも
１つの光入力端面と、該光入力端面に続き上記第１半導
体層の一部を構成し上記第２半導体層に隣接しない半導
体層が第１の導電型を有し、上記半導体層に属さない上
記第１半導体層および上記第２半導体層ならびに上記第
３半導体層とが、第２の導電型を有する第１の導波路構
造と、該第１の導波路構造に続き、第１半導体層および
上記第１半導体層に隣接し上記第２半導体層の一部を構
成する半導体層が第１の導電型を有し、上記半導体層が
属さない上記第２半導体層を構成する半導体層および第
３半導体層が、第２の導電型を有する第２の導波路構造
とを備えることによって達成される。
【００１０】さらにまた、上記目的は、少なくとも第１
半導体層と、該第１半導体層よりエネルギーギャップが
狭く屈折率が大きい第２半導体層と、該第２半導体層よ
りエネルギーギャップが広く屈折率が小さい第３の半導
体層とが、順次積層された導波路構造を半導体基板上に
形成する工程と、上記導波路構造が少なくとも１つの光
入力端面を有し、上記光入力端面に続き、第１半導体層
および第２半導体層、ならびに第２半導体層に隣接し上
記第３半導体層の一部を構成する半導体層が第１の導電
型を有し、上記半導体層に属さない第３半導体層が第２
の導電型を有する第１の導波路構造に続き、上記第１半
導体層および第１半導体層に隣接し上記第２半導体層の
一部を構成する半導体層が第１の導電型を有し、上記半
導体層が属さない上記第２半導体層を構成する半導体層
が第２の導電型を有する第２の導波路構造の表面を除去
する工程と、除去された第２の導波路構造に第２の導電
型を形成する不純物を拡散し、上記第１および第２の導
波路の導電型構造を形成する工程と、上記導電型構造が
形成された導波路構造を加工して受光素子にする工程と
を有することにより達成される。
半導体層と、該第１半導体層よりエネルギーギャップが
狭く屈折率が大きい第２半導体層と、該第２半導体層よ
りエネルギーギャップが広く屈折率が小さい第３の半導
体層とが、順次積層された導波路構造を半導体基板上に
形成する工程と、上記導波路構造が少なくとも１つの光
入力端面を有し、上記光入力端面に続き、第１半導体層
および第２半導体層、ならびに第２半導体層に隣接し上
記第３半導体層の一部を構成する半導体層が第１の導電
型を有し、上記半導体層に属さない第３半導体層が第２
の導電型を有する第１の導波路構造に続き、上記第１半
導体層および第１半導体層に隣接し上記第２半導体層の
一部を構成する半導体層が第１の導電型を有し、上記半
導体層が属さない上記第２半導体層を構成する半導体層
が第２の導電型を有する第２の導波路構造の表面を除去
する工程と、除去された第２の導波路構造に第２の導電
型を形成する不純物を拡散し、上記第１および第２の導
波路の導電型構造を形成する工程と、上記導電型構造が
形成された導波路構造を加工して受光素子にする工程と
を有することにより達成される。
【００１１】
【発明の実施の形態】本発明は上記のように、劈開端面
の無反射膜形成による暗電流の増加を抑制するために、
半導体受光素子の光入射端面において、光吸収層よりも
バンドギャップが大きい半導体層内にｐｎ接合を形成す
るようにしている。
の無反射膜形成による暗電流の増加を抑制するために、
半導体受光素子の光入射端面において、光吸収層よりも
バンドギャップが大きい半導体層内にｐｎ接合を形成す
るようにしている。
【００１２】無反射膜を通して劈開端面から入射した光
は光導波路中の光吸収層で吸収され、電子とホールとに
光電変換されたのち、ｐｎ接合に印加された逆バイアス
電圧によりそれぞれｎ型およびｐ型の半導体層側に走行
し素子の外部に取り出されるが、上記光吸収層にｐｎ接
合があると、このｐｎ接合部に無反射膜の誘電体が堆積
して暗電流を増加させることになり、その増加量はｐｎ
接合が形成されている半導体層のバンドギャップが小さ
いほど大きくなる。したがって、上記光吸収層よりもバ
ンドギャップが大きい半導体層に、ｐｎ接合を形成する
ようにすることによって、暗電流を低減した半導体受光
素子を得ることができる。
は光導波路中の光吸収層で吸収され、電子とホールとに
光電変換されたのち、ｐｎ接合に印加された逆バイアス
電圧によりそれぞれｎ型およびｐ型の半導体層側に走行
し素子の外部に取り出されるが、上記光吸収層にｐｎ接
合があると、このｐｎ接合部に無反射膜の誘電体が堆積
して暗電流を増加させることになり、その増加量はｐｎ
接合が形成されている半導体層のバンドギャップが小さ
いほど大きくなる。したがって、上記光吸収層よりもバ
ンドギャップが大きい半導体層に、ｐｎ接合を形成する
ようにすることによって、暗電流を低減した半導体受光
素子を得ることができる。
【００１３】
【実施例】つぎに本発明の実施例を図面とともに説明す
る。図１は本発明による半導体導波路型受光素子の第１
実施例を示す図、図２および図３は本発明の第２実施例
における製造工程を示す図である。
る。図１は本発明による半導体導波路型受光素子の第１
実施例を示す図、図２および図３は本発明の第２実施例
における製造工程を示す図である。
【００１４】第１実施例 本発明の第１実施例の構造を説明する図１において、１
０１は半絶縁性ＩｎＰ基板、１０２は第１半導体層であ
る厚さ０．６μｍでバンドギャップ波長１．３μｍのｎ
型ＩｎＧａＡｓＰ層、１０３は第２半導体層である厚さ
０．６μｍのｎ型低キャリア濃度ＩｎＧａＡｓ光吸収
層、１０４は第３半導体層である厚さ０．２μｍでバン
ドギャップ波長１．３μｍのｎ型低キャリア濃度ＩｎＧ
ａＡｓＰ層、１０５は第４半導体層である厚さ０．４μ
ｍでバンドギャップ波長１．３μｍのｐ型ＩｎＧａＡｓ
Ｐ層、１０６は厚さ０．５μｍのｐ型ＩｎＰ層、１０７
は厚さ０．２μｍのｐ型ＩｎＧａＡｓオーミックコンタ
クト層、１０８はｎ型オーミック電極、１０９はｐ型オ
ーミック電極、１１０は劈開面に形成された酸化けい素
からなる無反射膜である。上記ｎ型ＩｎＧａＡｓＰ層１
０２からｐ型ＩｎＧａＡｓオーミックコンタクト層１０
７に至る各層は、長さ１２μｍ、幅４μｍのハイメサ形
状に加工されている。
０１は半絶縁性ＩｎＰ基板、１０２は第１半導体層であ
る厚さ０．６μｍでバンドギャップ波長１．３μｍのｎ
型ＩｎＧａＡｓＰ層、１０３は第２半導体層である厚さ
０．６μｍのｎ型低キャリア濃度ＩｎＧａＡｓ光吸収
層、１０４は第３半導体層である厚さ０．２μｍでバン
ドギャップ波長１．３μｍのｎ型低キャリア濃度ＩｎＧ
ａＡｓＰ層、１０５は第４半導体層である厚さ０．４μ
ｍでバンドギャップ波長１．３μｍのｐ型ＩｎＧａＡｓ
Ｐ層、１０６は厚さ０．５μｍのｐ型ＩｎＰ層、１０７
は厚さ０．２μｍのｐ型ＩｎＧａＡｓオーミックコンタ
クト層、１０８はｎ型オーミック電極、１０９はｐ型オ
ーミック電極、１１０は劈開面に形成された酸化けい素
からなる無反射膜である。上記ｎ型ＩｎＧａＡｓＰ層１
０２からｐ型ＩｎＧａＡｓオーミックコンタクト層１０
７に至る各層は、長さ１２μｍ、幅４μｍのハイメサ形
状に加工されている。
【００１５】上記構成の半導体導波路型受光素子におい
ては、ｐ型半導体層とｎ型半導体層との境界、すなわち
ｐｎ接合はｎ型低キャリア濃度ＩｎＧａＡｓＰ層１０４
とｐ型ＩｎＧａＡｓＰ層１０５からなるバンドギャップ
波長１．３μｍのＩｎＧａＡｓＰ層内に形成されてい
る。実際、本発明を用いて製作した半導体受光素子にお
いて無反射膜として酸化けい素を用いた場合は、暗電流
が１ｎＡとなり雑音を抑制するための許容値である３０
ｎＡを十分に満足することができた。
ては、ｐ型半導体層とｎ型半導体層との境界、すなわち
ｐｎ接合はｎ型低キャリア濃度ＩｎＧａＡｓＰ層１０４
とｐ型ＩｎＧａＡｓＰ層１０５からなるバンドギャップ
波長１．３μｍのＩｎＧａＡｓＰ層内に形成されてい
る。実際、本発明を用いて製作した半導体受光素子にお
いて無反射膜として酸化けい素を用いた場合は、暗電流
が１ｎＡとなり雑音を抑制するための許容値である３０
ｎＡを十分に満足することができた。
【００１６】本実施例においては、ｐｎ接合をバンドギ
ャップ波長１．３μｍのＩｎＧａＡｓＰ層内に形成した
例を示したが、ｐｎ接合を上部のＩｎＰ層内に形成して
も同様の効果が期待できる。また本実施例では、光入射
端面として劈開面を用いた例を示したが、光入射端面と
してエッチングで形成した面を用いても同様の効果を期
待することができる。
ャップ波長１．３μｍのＩｎＧａＡｓＰ層内に形成した
例を示したが、ｐｎ接合を上部のＩｎＰ層内に形成して
も同様の効果が期待できる。また本実施例では、光入射
端面として劈開面を用いた例を示したが、光入射端面と
してエッチングで形成した面を用いても同様の効果を期
待することができる。
【００１７】第２実施例 本発明の第２実施例を示す半導体導波路型受光素子の構
造と製造工程を示す図２および図３において、２０１は
半絶縁性ＩｎＰ基板、２０２は厚さ０．６μｍでバンド
ギャップ波長１．３μｍのｎ型ＩｎＧａＡｓＰ層、２０
３は厚さ０．６μｍのｎ型低キャリア濃度ＩｎＧａＡｓ
光吸収層、２０４は厚さ０．６μｍでバンドギャップ波
長１．３μｍのｎ型低キャリア濃度ＩｎＧａＡｓＰ層、
２０５は光入射端面付近での厚さが０．７μｍで光入射
端面から離れた場所での厚さが０．５μｍであるｎ型低
キャリア濃度ＩｎＰ層、２０６はｐ型拡散領域、２０８
はｎ型オーミック電極、２０９はｐ型オーミック電極、
２１０は劈開面に形成した酸化けい素からなる無反射膜
である。上記ｎ型ＩｎＧａＡｓＰ層２０２からｎ型低キ
ャリア濃度ＩｎＰ層に至る各積層は、長さ１２μｍ、幅
４μｍのハイメサ形状に加工されている。この半導体導
波路型受光素子においてはｐ型半導体層とｎ型半導体層
との境界、すなわちｐｎ接合は、導波路内部では光吸収
層２０３内に形成されるが、光入射面ではバンドギャッ
プ波長１．３μｍのＩｎＧａＡｓＰ層２０４内に形成さ
れている。
造と製造工程を示す図２および図３において、２０１は
半絶縁性ＩｎＰ基板、２０２は厚さ０．６μｍでバンド
ギャップ波長１．３μｍのｎ型ＩｎＧａＡｓＰ層、２０
３は厚さ０．６μｍのｎ型低キャリア濃度ＩｎＧａＡｓ
光吸収層、２０４は厚さ０．６μｍでバンドギャップ波
長１．３μｍのｎ型低キャリア濃度ＩｎＧａＡｓＰ層、
２０５は光入射端面付近での厚さが０．７μｍで光入射
端面から離れた場所での厚さが０．５μｍであるｎ型低
キャリア濃度ＩｎＰ層、２０６はｐ型拡散領域、２０８
はｎ型オーミック電極、２０９はｐ型オーミック電極、
２１０は劈開面に形成した酸化けい素からなる無反射膜
である。上記ｎ型ＩｎＧａＡｓＰ層２０２からｎ型低キ
ャリア濃度ＩｎＰ層に至る各積層は、長さ１２μｍ、幅
４μｍのハイメサ形状に加工されている。この半導体導
波路型受光素子においてはｐ型半導体層とｎ型半導体層
との境界、すなわちｐｎ接合は、導波路内部では光吸収
層２０３内に形成されるが、光入射面ではバンドギャッ
プ波長１．３μｍのＩｎＧａＡｓＰ層２０４内に形成さ
れている。
【００１８】本実施例による半導体導波路型受光素子
は、つぎに示す工程により製造する。 図２（ａ）に示すように、半絶縁性ＩｎＰ基板２０１
上に、ｎ型ＩｎＧａＡｓＰ層２０２、ｎ型低キャリア濃
度ＩｎＧａＡｓ光吸収層２０３、ｎ型低キャリア濃度Ｉ
ｎＧａＡｓＰ層２０４および０．７μｍのｎ型低キャリ
ア濃度ＩｎＰ層２０５を順次エピタキシャル成長し、
図２（ｂ）に示すように、上記ｎ型低キャリア濃度Ｉｎ
Ｐ層２０５の一部を０．２μｍエッチングし、光入射端
面から離れた場所の厚さが０．５μｍになるようにす
る。つぎに図２（ｃ）に示すように、上記エピタキシ
ャル層の表面からＺｎを拡散し、表面から１．２μｍの
深さまでの領域をｐ型の導電型にする。図３（ａ）に
示すよに、上記エピタキシャル層を長さ１２μｍ、幅４
μｍのハイメサ形状に加工し、さらに上記ハイメサ形状
のエピタキシャル層の一部分をエッチングしてｎ型Ｉｎ
ＧａＡｓＰ層２０２を露出させ、そこにｎ型オーミック
電極２０８を形成し、またｎ型低キャリア濃度ＩｎＰ層
２０５上の一部にｐ型オーミック電極２０９を形成す
る。図３（ｂ）に示すように、エピタキシャル層を劈
開して光入射端面を形成し、該光入射端面に酸化けい素
からなる無反射膜２１０を堆積する。
は、つぎに示す工程により製造する。 図２（ａ）に示すように、半絶縁性ＩｎＰ基板２０１
上に、ｎ型ＩｎＧａＡｓＰ層２０２、ｎ型低キャリア濃
度ＩｎＧａＡｓ光吸収層２０３、ｎ型低キャリア濃度Ｉ
ｎＧａＡｓＰ層２０４および０．７μｍのｎ型低キャリ
ア濃度ＩｎＰ層２０５を順次エピタキシャル成長し、
図２（ｂ）に示すように、上記ｎ型低キャリア濃度Ｉｎ
Ｐ層２０５の一部を０．２μｍエッチングし、光入射端
面から離れた場所の厚さが０．５μｍになるようにす
る。つぎに図２（ｃ）に示すように、上記エピタキシ
ャル層の表面からＺｎを拡散し、表面から１．２μｍの
深さまでの領域をｐ型の導電型にする。図３（ａ）に
示すよに、上記エピタキシャル層を長さ１２μｍ、幅４
μｍのハイメサ形状に加工し、さらに上記ハイメサ形状
のエピタキシャル層の一部分をエッチングしてｎ型Ｉｎ
ＧａＡｓＰ層２０２を露出させ、そこにｎ型オーミック
電極２０８を形成し、またｎ型低キャリア濃度ＩｎＰ層
２０５上の一部にｐ型オーミック電極２０９を形成す
る。図３（ｂ）に示すように、エピタキシャル層を劈
開して光入射端面を形成し、該光入射端面に酸化けい素
からなる無反射膜２１０を堆積する。
【００１９】上記製造工程のにおいて、ｎ型低キャリ
ア濃度ＩｎＰ層２０５は、光入射端面付近での厚さが
０．７μｍで、光入射端面から離れた場所での厚さが
０．５μｍとなるので、工程において表面から１．２
μｍの深さに形成されるｐｎ接合は、光入射端面付近で
はｎ型低キャリア濃度ＩｎＧａＡｓＰ層２０４内に位置
し、光入射端面から離れた場所ではｎ型低キャリア濃度
ＩｎＧａＡｓ光吸収層２０３内に位置している。その結
果、光入射端面においては、光吸収層２０３よりもバン
ドギャップが大きいＩｎＧａＡｓＰ層２０４内に形成さ
れたｐｎ接合に無反射膜が堆積されることになるので暗
電流が減少し、実際に本発明を用いて製造した半導体受
光素子において、無反射膜として酸化けい素を用いた場
合暗電流は５ｎＡとなり、雑音抑制のための許容値であ
る３０ｎＡを十分に満足した。
ア濃度ＩｎＰ層２０５は、光入射端面付近での厚さが
０．７μｍで、光入射端面から離れた場所での厚さが
０．５μｍとなるので、工程において表面から１．２
μｍの深さに形成されるｐｎ接合は、光入射端面付近で
はｎ型低キャリア濃度ＩｎＧａＡｓＰ層２０４内に位置
し、光入射端面から離れた場所ではｎ型低キャリア濃度
ＩｎＧａＡｓ光吸収層２０３内に位置している。その結
果、光入射端面においては、光吸収層２０３よりもバン
ドギャップが大きいＩｎＧａＡｓＰ層２０４内に形成さ
れたｐｎ接合に無反射膜が堆積されることになるので暗
電流が減少し、実際に本発明を用いて製造した半導体受
光素子において、無反射膜として酸化けい素を用いた場
合暗電流は５ｎＡとなり、雑音抑制のための許容値であ
る３０ｎＡを十分に満足した。
【００２０】本実施例においてはｐ型オーミック電極２
０９をｎ型低キャリア濃度ＩｎＰ層２０５上に形成した
例を示したが、上記工程の後に上記ＩｎＰ層２０５を
除去し、ＩｎＧａＡｓＰ層２０４上にｐ型オーミック電
極を形成しても同様の効果が期待できる。また、本実施
例では光入射端面として劈開面を用いた例を示したが、
光入射端面としてエッチングで形成した面を用いても同
様の効果が期待できる。
０９をｎ型低キャリア濃度ＩｎＰ層２０５上に形成した
例を示したが、上記工程の後に上記ＩｎＰ層２０５を
除去し、ＩｎＧａＡｓＰ層２０４上にｐ型オーミック電
極を形成しても同様の効果が期待できる。また、本実施
例では光入射端面として劈開面を用いた例を示したが、
光入射端面としてエッチングで形成した面を用いても同
様の効果が期待できる。
【００２１】
【発明の効果】上記のように本発明による半導体導波路
型受光素子は、少なくとも、第１の導電型を有する第１
半導体層と、該第１半導体層よりエネルギーギャップが
狭く屈折率が大きい第１の導電型を有する第２半導体層
と、該第２半導体層よりエネルギーギャップが広く屈折
率が小さい第１の導電型を有する第３半導体層と、該第
３半導体層と等しいエネルギーギャップと屈折率とを有
し第２の導電型を有する第４半導体層とが、順次積層さ
れた構造を備えることにより、半導体導波路型受光素子
の光入射端面において、光吸収層よりもバンドギャップ
が大きい半導体層内にｐｎ接合を形成するため、光入射
端面上への無反射膜形成による暗電流の増加を抑制し、
低雑音な半導体導波路型受光素子を実現することができ
るという効果がある。
型受光素子は、少なくとも、第１の導電型を有する第１
半導体層と、該第１半導体層よりエネルギーギャップが
狭く屈折率が大きい第１の導電型を有する第２半導体層
と、該第２半導体層よりエネルギーギャップが広く屈折
率が小さい第１の導電型を有する第３半導体層と、該第
３半導体層と等しいエネルギーギャップと屈折率とを有
し第２の導電型を有する第４半導体層とが、順次積層さ
れた構造を備えることにより、半導体導波路型受光素子
の光入射端面において、光吸収層よりもバンドギャップ
が大きい半導体層内にｐｎ接合を形成するため、光入射
端面上への無反射膜形成による暗電流の増加を抑制し、
低雑音な半導体導波路型受光素子を実現することができ
るという効果がある。
【図１】本発明による半導体導波路型受光素子の第１実
施例を示す図である。
施例を示す図である。
【図２】本発明の第２実施例を示す図で、（ａ）、
（ｂ）、（ｃ）はそれぞれの製造工程の一部を示す図で
ある。
（ｂ）、（ｃ）はそれぞれの製造工程の一部を示す図で
ある。
【図３】本発明の第２実施例を示す図で、（ａ）および
（ｂ）はそれぞれの製造工程の一部を示す図である。
（ｂ）はそれぞれの製造工程の一部を示す図である。
【図４】従来の半導体導波路型受光素子の構造を示す図
である。
である。
１０２ 第１半導体層（ｎ型ＩｎＧａＡｓＰ層） １０３ 第２半導体層（ｎ型低キャリア濃度ＩｎＧａ
Ａｓ光吸収層） １０４ 第３半導体層（ｎ型低キャリア濃度ＩｎＧａ
ＡｓＰ層） １０５ 第４半導体層（ｐ型ＩｎＧａＡｓＰ層）
Ａｓ光吸収層） １０４ 第３半導体層（ｎ型低キャリア濃度ＩｎＧａ
ＡｓＰ層） １０５ 第４半導体層（ｐ型ＩｎＧａＡｓＰ層）
Claims (5)
- 【請求項１】少なくとも、第１の導電型を有する第１半
導体層と、該第１半導体層よりエネルギーギャップが狭
く屈折率が大きい第１の導電型を有する第２半導体層
と、該第２半導体層よりエネルギーギャップが広く屈折
率が小さい第１の導電型を有する第３半導体層と、該第
３半導体層と等しいエネルギーギャップと屈折率とを有
し第２の導電型を有する第４半導体層とが、順次積層さ
れた構造を備えた半導体導波路型受光素子。 - 【請求項２】少なくとも、第１の導電型を有する第１半
導体層と、該第１半導体層と等しいエネルギーギャップ
と屈折率とを有し第２の導電型を有する第２半導体層
と、該第２半導体層よりエネルギーギャップが狭く屈折
率が大きい第２の導電型を有する第３半導体層と、該第
３半導体層よりエネルギーギャップが広く屈折率が小さ
い第２の導電型を有する第４半導体層とが、順次積層さ
れた構造を備えた半導体導波路型受光素子。 - 【請求項３】少なくとも、第１半導体層と、該第１半導
体層よりエネルギーギャップが狭く屈折率が大きい第２
半導体層と、該第２半導体層よりエネルギーギャップが
広く屈折率が小さい第３半導体層とが、順次積層されて
導波路構造をなし、上記導波路構造が少なくとも１つの
光入力端面と、該光入力端面に続き上記第１半導体層お
よび第２半導体層ならびに第２半導体層に隣接し上記第
３半導体層の一部を構成する半導体層が第１の導電型を
有し、上記半導体層に属さない上記第３半導体層が第２
の導電型を有する第１の導波路構造と、該第１の導波路
構造に続き、第１半導体層および上記第１半導体層に隣
接し上記第２半導体層の一部を構成する半導体層が第１
の導電型を有し、上記半導体層が属さない上記第２半導
体層を構成する半導体層ならびに上記第３半導体層が、
第２の導電型を有する第２の導波路構造とを備えた半導
体導波路型受光素子。 - 【請求項４】少なくとも、第１半導体層と、該第１半導
体層よりエネルギーギャップが狭く屈折率が大きい第２
半導体層と、該第２半導体層よりエネルギーギャップが
広く屈折率が小さい第３半導体層とが、順次積層されて
導波路構造をなし、上記導波路構造が少なくとも１つの
光入力端面と、該光入力端面に続き上記第１半導体層の
一部を構成し上記第２半導体層に隣接しない半導体層が
第１の導電型を有し、上記半導体層に属さない上記第１
半導体層および上記第２半導体層ならびに上記第３半導
体層とが、第２の導電型を有する第１の導波路構造と、
該第１の導波路構造に続き、第１半導体層および上記第
１半導体層に隣接し上記第２半導体層の一部を構成する
半導体層が第１の導電型を有し、上記半導体層が属さな
い上記第２半導体層を構成する半導体層および第３半導
体層が、第２の導電型を有する第２の導波路構造を備え
た半導体導波路型受光素子。 - 【請求項５】少なくとも第１半導体層と、該第１半導体
層よりエネルギーギャップが狭く屈折率が大きい第２半
導体層と、該第２半導体層よりエネルギーギャップが広
く屈折率が小さい第３半導体層とが、順次積層された導
波路構造を半導体基板上に形成する工程と、上記導波路
構造が少なくとも１つの光入力端面を有し、上記光入力
端面に続き、第１半導体層および第２半導体層、ならび
に第２半導体層に隣接し上記第３半導体層の一部を構成
する半導体層が第１の導電型を有し、上記半導体層に属
さない第３半導体層が第２の導電型を有する第１の導波
路構造に続き、上記第１半導体層および第１半導体層に
隣接し上記第２半導体層の一部を構成する半導体層が第
１の導電型を有し、上記半導体層が属さない上記第２半
導体層を構成する半導体層が第２の導電型を有する第２
の導波路構造の表面を除去する工程と、除去された第２
の導波路構造に第２の導電型を形成する不純物を拡散
し、上記第１および第２の導波路の導電型構造を形成す
る工程と、上記導電型構造が形成された導波路構造を加
工して受光素子にする工程とを有する半導体導波路型受
光素子の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP07305629A JP3138199B2 (ja) | 1995-11-24 | 1995-11-24 | 半導体導波路型受光素子およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP07305629A JP3138199B2 (ja) | 1995-11-24 | 1995-11-24 | 半導体導波路型受光素子およびその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09148616A true JPH09148616A (ja) | 1997-06-06 |
| JP3138199B2 JP3138199B2 (ja) | 2001-02-26 |
Family
ID=17947437
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP07305629A Expired - Lifetime JP3138199B2 (ja) | 1995-11-24 | 1995-11-24 | 半導体導波路型受光素子およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3138199B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1387410A1 (en) * | 2001-05-07 | 2004-02-04 | Anritsu Corporation | Semiconductor light receiving element transmitting incident light repeatedly in light absorbing layer and method for fabricating the same |
| JP2010239005A (ja) * | 2009-03-31 | 2010-10-21 | Kinki Univ | 裏面照射型撮像素子の製造方法、その製造方法により製造された裏面照射型撮像素子及びそれを備えた撮像装置 |
| WO2023233718A1 (ja) * | 2022-06-03 | 2023-12-07 | 浜松ホトニクス株式会社 | 半導体受光素子 |
-
1995
- 1995-11-24 JP JP07305629A patent/JP3138199B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1387410A1 (en) * | 2001-05-07 | 2004-02-04 | Anritsu Corporation | Semiconductor light receiving element transmitting incident light repeatedly in light absorbing layer and method for fabricating the same |
| EP1387410A4 (en) * | 2001-05-07 | 2006-05-31 | Anritsu Corp | SEMICONDUCTOR LIGHT RECEIVING ELEMENT REPEATING INCIDENTIAL LIGHT REPEATED INTO A LIGHT ABSORBENT LAYER AND PROCESS FOR ITS MANUFACTURE |
| JP2010239005A (ja) * | 2009-03-31 | 2010-10-21 | Kinki Univ | 裏面照射型撮像素子の製造方法、その製造方法により製造された裏面照射型撮像素子及びそれを備えた撮像装置 |
| WO2023233718A1 (ja) * | 2022-06-03 | 2023-12-07 | 浜松ホトニクス株式会社 | 半導体受光素子 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3138199B2 (ja) | 2001-02-26 |
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