JPH09153636A - 半導体受光素子 - Google Patents
半導体受光素子Info
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- JPH09153636A JPH09153636A JP7311796A JP31179695A JPH09153636A JP H09153636 A JPH09153636 A JP H09153636A JP 7311796 A JP7311796 A JP 7311796A JP 31179695 A JP31179695 A JP 31179695A JP H09153636 A JPH09153636 A JP H09153636A
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- layer
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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
電流が増加しない半導体受光素子を得る。 【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１０３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。
電流が増加しない半導体受光素子を得る。 【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１０３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。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体内にpin構
造を有する半導体受光素子であって、光入射端面である
劈開端面のｐn接合を光吸収層よりバンドギャップが大
きい半導体層内に形成し、暗電流を低減した導波路型の
半導体受光素子に関するものである。
造を有する半導体受光素子であって、光入射端面である
劈開端面のｐn接合を光吸収層よりバンドギャップが大
きい半導体層内に形成し、暗電流を低減した導波路型の
半導体受光素子に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来の半導体導波路型受光素子を図２に
示す。図２において２０１は半絶縁性ＩnＰ基板、２０
２は厚さ０.６μｍでバンドギャップ波長１.３μｍのｎ
型ＩnＧaＡsＰ層、２０３は厚さ０.４μｍのｎ型低キャ
リア濃度ＩnＧaＡs光吸収層、２０４は厚さ０.２μｍの
ｐ型ＩnＧaＡs光吸収層、２０５は厚さ０.６μｍでバン
ドギャップ波長１.３μｍのｐ型ＩnＧaＡsＰ層、２０６
は厚さ０.５μｍのｐ型ＩnＰ層、２０７は厚さ０.２μ
ｍのｐ型ＩnＧaＡsオーミックコンタクト層、２０８は
ｎ型オーミック電極、２０９はｐ型オーミック電極、２
１０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２０２からｐ型ＩnＧa
Ａsオーミックコンタクト層２０７に至る積層は長さ１
２μｍ、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ｎ型低キャリ
ア濃度ＩnＧaＡs光吸収層２０３とｐ型ＩnＧaＡs光吸収
層２０４とからなるＩnＧaＡs光吸収層内に形成されて
いる（Ｋ，Ｋato 他「高効率５０ＧＨz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 Ｌo
urnal of Ｑuantum Ｅlectronics）第２８巻、第１２
号、２７２８頁、１９９２年）。
示す。図２において２０１は半絶縁性ＩnＰ基板、２０
２は厚さ０.６μｍでバンドギャップ波長１.３μｍのｎ
型ＩnＧaＡsＰ層、２０３は厚さ０.４μｍのｎ型低キャ
リア濃度ＩnＧaＡs光吸収層、２０４は厚さ０.２μｍの
ｐ型ＩnＧaＡs光吸収層、２０５は厚さ０.６μｍでバン
ドギャップ波長１.３μｍのｐ型ＩnＧaＡsＰ層、２０６
は厚さ０.５μｍのｐ型ＩnＰ層、２０７は厚さ０.２μ
ｍのｐ型ＩnＧaＡsオーミックコンタクト層、２０８は
ｎ型オーミック電極、２０９はｐ型オーミック電極、２
１０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２０２からｐ型ＩnＧa
Ａsオーミックコンタクト層２０７に至る積層は長さ１
２μｍ、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ｎ型低キャリ
ア濃度ＩnＧaＡs光吸収層２０３とｐ型ＩnＧaＡs光吸収
層２０４とからなるＩnＧaＡs光吸収層内に形成されて
いる（Ｋ，Ｋato 他「高効率５０ＧＨz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 Ｌo
urnal of Ｑuantum Ｅlectronics）第２８巻、第１２
号、２７２８頁、１９９２年）。
【０００３】上記受光素子の動作原理はつぎに示すとお
りである。すなわち、波長１.５５μｍの光を無反射膜
２１０を通して劈開端面より入射し、２０１から２０６
の各層で構成される光導波路内を導波させる。その間、
光は光吸収層２０３および２０４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型の半導
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。
りである。すなわち、波長１.５５μｍの光を無反射膜
２１０を通して劈開端面より入射し、２０１から２０６
の各層で構成される光導波路内を導波させる。その間、
光は光吸収層２０３および２０４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型の半導
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】上記構成の半導体受光
素子を低雑音で動作させるためには、信号電流以外の電
流成分である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
は増加し、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。実際に
上記半導体受光素子に無反射膜として酸化けい素を用い
た場合には暗電流が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できず、低雑音動作を実
現することが不可能であった。
素子を低雑音で動作させるためには、信号電流以外の電
流成分である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
は増加し、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。実際に
上記半導体受光素子に無反射膜として酸化けい素を用い
た場合には暗電流が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できず、低雑音動作を実
現することが不可能であった。
【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従来技術の
問題点を解消し、低暗電流が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従来技術の
問題点を解消し、低暗電流が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】上記目的を達成するため
に、内部に残りの部分に比してエネルギーギャップが大
きい第１半導体層を有する半導体積層と、上記残りの部
分よりエネルギーギャップが小さい第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大きい第３半導
体層とを少なくとも備え、上記半導体積層と第２半導体
層と第３半導体層の順に、半導体基板上に形成した積層
構造を有し、上記第１半導体層内にｐn接合を具備する
構成とする。
に、内部に残りの部分に比してエネルギーギャップが大
きい第１半導体層を有する半導体積層と、上記残りの部
分よりエネルギーギャップが小さい第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大きい第３半導
体層とを少なくとも備え、上記半導体積層と第２半導体
層と第３半導体層の順に、半導体基板上に形成した積層
構造を有し、上記第１半導体層内にｐn接合を具備する
構成とする。
【０００７】また上記目的は、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小さい第２半導体層
と、内部に残りの部分に比してエネルギーギャップが大
きい第３半導体層を有し、上記残りの部分のエネルギー
ギャップが第２半導体層より大きい半導体積層を少なく
とも備え、上記第１半導体層と上記第２半導体層と上記
半導体積層の順に半導体基板上に形成した積層構造を有
し、上記第３半導体層内にｐn接合を具備することによ
り達成される。
半導体層よりエネルギーギャップが小さい第２半導体層
と、内部に残りの部分に比してエネルギーギャップが大
きい第３半導体層を有し、上記残りの部分のエネルギー
ギャップが第２半導体層より大きい半導体積層を少なく
とも備え、上記第１半導体層と上記第２半導体層と上記
半導体積層の順に半導体基板上に形成した積層構造を有
し、上記第３半導体層内にｐn接合を具備することによ
り達成される。
【０００８】
【発明の実施の形態】本発明は、光入射端面における無
反射膜の形成により生じる暗流の増加を抑制するため
に、半導体導波路型受光素子の光吸収層内にｐn接合が
存在することを避け、半導体受光素子の光入射端面にお
いては、ｐn接合が光吸収層内に形成されないように、
光吸収層よりもバンドギャップが大きい半導体層内にｐ
n接合を形成するようにしたものである。すなわち、Ｉn
Ｐ基板上にバンドギャップ波長１.３μｍのｎ型ＩnＧa
ＡsＰ層、ｎ型低キャリア濃度ＩnＧaＡs光吸収層、ｎ型
低キャリア濃度ＩnＰ層、ｐ型ＩnＰ層、バンドギャップ
波長１.３μｍのｐ型ＩnGaＡsＰ層、ｐ型ＩnＰ層、ｐ型
ＩnＧaＡsオーミックコンタクト層を順次積層して基板
上にハイメサ状に加工し、劈開面に無反射膜を設け、上
記ｎ型低キャリア濃度ＩnＰ層とｐ型ＩnＰ層とからなる
ＩnＰ層内にｐn接合を設け、１nＡという極めて小さな
暗電流に抑えることができた。
反射膜の形成により生じる暗流の増加を抑制するため
に、半導体導波路型受光素子の光吸収層内にｐn接合が
存在することを避け、半導体受光素子の光入射端面にお
いては、ｐn接合が光吸収層内に形成されないように、
光吸収層よりもバンドギャップが大きい半導体層内にｐ
n接合を形成するようにしたものである。すなわち、Ｉn
Ｐ基板上にバンドギャップ波長１.３μｍのｎ型ＩnＧa
ＡsＰ層、ｎ型低キャリア濃度ＩnＧaＡs光吸収層、ｎ型
低キャリア濃度ＩnＰ層、ｐ型ＩnＰ層、バンドギャップ
波長１.３μｍのｐ型ＩnGaＡsＰ層、ｐ型ＩnＰ層、ｐ型
ＩnＧaＡsオーミックコンタクト層を順次積層して基板
上にハイメサ状に加工し、劈開面に無反射膜を設け、上
記ｎ型低キャリア濃度ＩnＰ層とｐ型ＩnＰ層とからなる
ＩnＰ層内にｐn接合を設け、１nＡという極めて小さな
暗電流に抑えることができた。
【０００９】
【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受光素子の一実施例を示
す構造図、図２は従来の半導体受光素子を示す図であ
る。図１において、１０１は半絶縁性ＩnＰ基板、１０
２は厚さ０.６μｍでバンドギャップ波長１.３μｍのｎ
型ＩnＧaＡsＰ層、１０３は残りの部分である厚さ０.６
μｍのｎ型低キャリア濃度ＩnＧaＡs光吸収層、１０４
は厚さ０.０１μｍのｎ型低キャリア濃度ＩnＰ層、１０
５は厚さ０.０１μｍのｐ型ＩnＰ層で、１０４と１０５
とで第１半導体層を形成し、１０６は厚さ０.６μｍで
バンドギャップ波長１.３μｍの第２半導体層であるｐ
型ＩnＧaＡsＰ層、１０７は厚さ０.５μｍの第３半導体
層であるｐ型ＩnＰ層、１０８は厚さ０.２μｍのｐ型Ｉ
nＧaＡsオーミックコンタクト層、１０９はｎ型オーミ
ック電極、１１０はｐ型オーミック電極、１１１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１０２からｐ型ＩnＧaＡsオーミッ
クコンタクト層１０８に至る積層は長さ１２μｍ幅４μ
ｍのハイメサ形状に加工している。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、ｎ型低キャリア濃度ＩnＰ層１０
４とｐ型ＩnＰ層１０５とからなるＩnＰ層内に形成され
ている。実際に本発明により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に、暗電
流は１nＡとなり、雑音抑制のための許容値である３０n
Ａ以下であって十分に満足することができた。
る。図１は本発明による半導体受光素子の一実施例を示
す構造図、図２は従来の半導体受光素子を示す図であ
る。図１において、１０１は半絶縁性ＩnＰ基板、１０
２は厚さ０.６μｍでバンドギャップ波長１.３μｍのｎ
型ＩnＧaＡsＰ層、１０３は残りの部分である厚さ０.６
μｍのｎ型低キャリア濃度ＩnＧaＡs光吸収層、１０４
は厚さ０.０１μｍのｎ型低キャリア濃度ＩnＰ層、１０
５は厚さ０.０１μｍのｐ型ＩnＰ層で、１０４と１０５
とで第１半導体層を形成し、１０６は厚さ０.６μｍで
バンドギャップ波長１.３μｍの第２半導体層であるｐ
型ＩnＧaＡsＰ層、１０７は厚さ０.５μｍの第３半導体
層であるｐ型ＩnＰ層、１０８は厚さ０.２μｍのｐ型Ｉ
nＧaＡsオーミックコンタクト層、１０９はｎ型オーミ
ック電極、１１０はｐ型オーミック電極、１１１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１０２からｐ型ＩnＧaＡsオーミッ
クコンタクト層１０８に至る積層は長さ１２μｍ幅４μ
ｍのハイメサ形状に加工している。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、ｎ型低キャリア濃度ＩnＰ層１０
４とｐ型ＩnＰ層１０５とからなるＩnＰ層内に形成され
ている。実際に本発明により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に、暗電
流は１nＡとなり、雑音抑制のための許容値である３０n
Ａ以下であって十分に満足することができた。
【００１０】本実施例においてはｐn接合を形成したＩn
Ｐ層を光吸収層１０３に接して積層した例を示したが、
ＩnＰ層と光吸収層との間に、低キャリア濃度でかつＩn
Ｐよりもバンドギャップが小さく、光吸収層よりもバン
ドギャップが大きい、単層あるいは組成が徐々に変化す
るグレーデッド層からなる緩衝層を積層すれば、ヘテロ
界面におけるキャリアトラップを低減することができ
る。また、本実施例においてはｐn接合をＩnＰ層内に形
成した例を示したが、光吸収層よりもバンドギャップが
大きく、かつＩnＰよりもバンドギャップが小さい半導
体層内にｐn接合を形成しても同様な効果が期待でき
る。また本実施例においては、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。
Ｐ層を光吸収層１０３に接して積層した例を示したが、
ＩnＰ層と光吸収層との間に、低キャリア濃度でかつＩn
Ｐよりもバンドギャップが小さく、光吸収層よりもバン
ドギャップが大きい、単層あるいは組成が徐々に変化す
るグレーデッド層からなる緩衝層を積層すれば、ヘテロ
界面におけるキャリアトラップを低減することができ
る。また、本実施例においてはｐn接合をＩnＰ層内に形
成した例を示したが、光吸収層よりもバンドギャップが
大きく、かつＩnＰよりもバンドギャップが小さい半導
体層内にｐn接合を形成しても同様な効果が期待でき
る。また本実施例においては、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。
【００１１】
【発明の効果】上記のように本発明による半導体受光素
子は、内部に残りの部分に比してエネルギーギャップが
大きい第１半導体層を有する半導体積層と、上記残りの
部分よりエネルギーギャップが小さい第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大きい第３半
導体層とを少なくとも備え、上記半導体積層と第２半導
体層と第３半導体層の順に、半導体基板上に形成した積
層構造を有し、上記第１半導体層内にｐn接合を具備し
たことにより、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、低雑音である半
導体導波路型受光素子を実現できるという効果がある。
子は、内部に残りの部分に比してエネルギーギャップが
大きい第１半導体層を有する半導体積層と、上記残りの
部分よりエネルギーギャップが小さい第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大きい第３半
導体層とを少なくとも備え、上記半導体積層と第２半導
体層と第３半導体層の順に、半導体基板上に形成した積
層構造を有し、上記第１半導体層内にｐn接合を具備し
たことにより、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、低雑音である半
導体導波路型受光素子を実現できるという効果がある。
【図１】本発明による半導体受光素子の一実施例を示す
構造図である。
構造図である。
【図２】従来の半導体受光素子の構造を示す図である。
１０１…半絶縁性基板 １０３…残りの部分 １０４…ｎ型低キャリア濃度ＩnＰ層（第１半導体層） １０５…ｐ型ＩnＰ層（第１半導体層） １０６…ｐ型ＩnＧaＡsＰ層（第２半導体層） １０７…ｐ型ＩnＰ層（第３半導体層）
Claims (2)
- 【請求項１】内部に残りの部分に比してエネルギーギャ
ップが大きい第１半導体層を有する半導体積層と、上記
残りの部分よりエネルギーギャップが小さい第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大きい
第３半導体層とを少なくとも備え、上記半導体積層と第
２半導体層と第３半導体層の順に、半導体基板上に形成
した積層構造を有し、上記第１半導体層内にｐn接合を
具備した導波路型の半導体受光素子。 - 【請求項２】第１半導体層と、該第１半導体層よりエネ
ルギーギャップが小さい第２半導体層と、内部に残りの
部分に比してエネルギーギャップが大きい第３半導体層
を有し、上記残りの部分のエネルギーギャップが第２半
導体層より大きい半導体積層を少なくとも備え、上記第
１半導体層と上記第２半導体層と上記半導体積層の順に
半導体基板上に形成した積層構造を有し、上記第３半導
体層内にｐn接合を具備する導波路型の半導体受光素
子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7311796A JPH09153636A (ja) | 1995-11-30 | 1995-11-30 | 半導体受光素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7311796A JPH09153636A (ja) | 1995-11-30 | 1995-11-30 | 半導体受光素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09153636A true JPH09153636A (ja) | 1997-06-10 |
Family
ID=18021557
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7311796A Pending JPH09153636A (ja) | 1995-11-30 | 1995-11-30 | 半導体受光素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09153636A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2021053711A1 (ja) * | 2019-09-17 | 2021-03-25 | 三菱電機株式会社 | 半導体レーザ装置 |
-
1995
- 1995-11-30 JP JP7311796A patent/JPH09153636A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2021053711A1 (ja) * | 2019-09-17 | 2021-03-25 | 三菱電機株式会社 | 半導体レーザ装置 |
| JPWO2021053711A1 (ja) * | 2019-09-17 | 2021-03-25 |
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