JPH09186356A - 波長弁別型半導体受光素子 - Google Patents
波長弁別型半導体受光素子Info
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- JPH09186356A JPH09186356A JP8000798A JP79896A JPH09186356A JP H09186356 A JPH09186356 A JP H09186356A JP 8000798 A JP8000798 A JP 8000798A JP 79896 A JP79896 A JP 79896A JP H09186356 A JPH09186356 A JP H09186356A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 多波長弁別受信モジュールの構成要素である
導波路型半受光素子において、モジュール化の際の組立
コストの低減、また、モジュールサイズの小型化が可能
となる導波路型半導体受光素子を提供する。 【解決手段】 半導体基板１上に導波方向に縦列接続さ
れた複数の光吸収領域が互いに異なる吸収端波長を有
し、かつこれら光吸収領域が誘電体膜を選択成長膜とす
る有機金属気相成長法により一括して形成するための選
択成長膜は導波方向にのびる近接した一対のストライプ
であり、その各々のストライプは異なる幅を持った複数
の領域からなり、この一対のストライプに挟まれた領域
に光吸収層が結晶成長されている。
導波路型半受光素子において、モジュール化の際の組立
コストの低減、また、モジュールサイズの小型化が可能
となる導波路型半導体受光素子を提供する。 【解決手段】 半導体基板１上に導波方向に縦列接続さ
れた複数の光吸収領域が互いに異なる吸収端波長を有
し、かつこれら光吸収領域が誘電体膜を選択成長膜とす
る有機金属気相成長法により一括して形成するための選
択成長膜は導波方向にのびる近接した一対のストライプ
であり、その各々のストライプは異なる幅を持った複数
の領域からなり、この一対のストライプに挟まれた領域
に光吸収層が結晶成長されている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は導波路型半導体受光
素子に関し、特に波長多重光信号に用いる導波路型半導
体受光素子に関する。
素子に関し、特に波長多重光信号に用いる導波路型半導
体受光素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】将来のビデオ−オン−ディマンド（ＶＯ
Ｄ）システムなどのマルチメディアシステムに欠くこと
の出来ない技術として、双方向光通信技術が注目されて
いる。この通信技術は従来の一方通行型の光通信と異な
り、一つの光端末が送信、受信両方の機能を合わせ持つ
特徴を有する。この様な光端末に用いる送受信光デバイ
スとして、レーザーダイオード（以下ＬＤ）、フォトダ
イオード（以下ＰＤ）等を石英系導波路と組みあわせた
モジュールなどが開発されている。
Ｄ）システムなどのマルチメディアシステムに欠くこと
の出来ない技術として、双方向光通信技術が注目されて
いる。この通信技術は従来の一方通行型の光通信と異な
り、一つの光端末が送信、受信両方の機能を合わせ持つ
特徴を有する。この様な光端末に用いる送受信光デバイ
スとして、レーザーダイオード（以下ＬＤ）、フォトダ
イオード（以下ＰＤ）等を石英系導波路と組みあわせた
モジュールなどが開発されている。
【０００３】このような送受信光モジュールの一例とし
て、“１９９３年電子情報通信学会秋季大会 予稿集
４−２３８．Ｃ−１５８”に報告された例を図１１に示
す。このモジュールは１．３μｍ帯と１．５５μｍ帯の
信号光を分波、受信し、１．３μｍ帯の信号光を送信す
る機能を有する。入出力端から１．３μｍ帯と１．５５
μｍ帯の両方の信号光が入射され、まず方向性結合器に
おいてこれらが分波される。１．３μｍ帯の信号光は石
英系導波路により１．３μｍ帯ＰＤへと導かれ、ここで
光電変換され電気信号が取り出される。一方１．５５μ
ｍ帯信号光は１．５５μｍ帯信号光出力端からいったん
出力された後、光ファイバを介して外部におかれた１．
５５μｍ帯ＰＤに入射され、光電変換され電気信号が取
り出される。また、１．３μｍ帯ＬＤから出射された信
号光はレンズを介して石英系導波路に入射され、入出力
端から出射される。
て、“１９９３年電子情報通信学会秋季大会 予稿集
４−２３８．Ｃ−１５８”に報告された例を図１１に示
す。このモジュールは１．３μｍ帯と１．５５μｍ帯の
信号光を分波、受信し、１．３μｍ帯の信号光を送信す
る機能を有する。入出力端から１．３μｍ帯と１．５５
μｍ帯の両方の信号光が入射され、まず方向性結合器に
おいてこれらが分波される。１．３μｍ帯の信号光は石
英系導波路により１．３μｍ帯ＰＤへと導かれ、ここで
光電変換され電気信号が取り出される。一方１．５５μ
ｍ帯信号光は１．５５μｍ帯信号光出力端からいったん
出力された後、光ファイバを介して外部におかれた１．
５５μｍ帯ＰＤに入射され、光電変換され電気信号が取
り出される。また、１．３μｍ帯ＬＤから出射された信
号光はレンズを介して石英系導波路に入射され、入出力
端から出射される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】前述のような石英系導
波路を用いたモジュールでは、モジュールを構成する部
品数が多く、また、それぞれの光接続点に於いて高精度
なアライメントが必要であるため、モジュール組立コス
トが上昇するという問題点があった。
波路を用いたモジュールでは、モジュールを構成する部
品数が多く、また、それぞれの光接続点に於いて高精度
なアライメントが必要であるため、モジュール組立コス
トが上昇するという問題点があった。
【０００５】また、モジュールを構成する部品の内、特
に方向性結合器と石英系導波路の部分のサイズが大きい
ため、部品数の多さとも相まってモジュール全体のサイ
ズの小型化が難しいという問題点があった。
に方向性結合器と石英系導波路の部分のサイズが大きい
ため、部品数の多さとも相まってモジュール全体のサイ
ズの小型化が難しいという問題点があった。
【０００６】さらに特開平１−１８１４８０号公報には
基板上に異なる幅の溝を形成し、溝に層を成長し、光吸
収層に超格子構造とした波長多重型半導体受光素子が記
載されている。
基板上に異なる幅の溝を形成し、溝に層を成長し、光吸
収層に超格子構造とした波長多重型半導体受光素子が記
載されている。
【０００７】しかしこの波長多重半導体受光素子は基板
に異なる幅の溝を高精度で形成しなければならないとい
う問題があった。さらに溝の中に超格子構造を形成しな
ければならないため製造工程が複雑で歩留まりが悪かっ
た。
に異なる幅の溝を高精度で形成しなければならないとい
う問題があった。さらに溝の中に超格子構造を形成しな
ければならないため製造工程が複雑で歩留まりが悪かっ
た。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明の導波路型半導体
受光素子は、半導体基板上に、導波方向に縦列接続され
た複数の光吸収領域は互いに異なる吸収端波長を有し、
かつこれら受光素子の光吸収領域が誘電体膜を選択成長
膜とする有機金属気相成長法により一括して形成される
導波路型半導体受光素子であって、前記選択成長膜は導
波方向にのびる近接した一対のストライプであり、その
各々のストライプは異なる幅を持った複数の領域からな
り、この一対のストライプに挟まれた領域に前記光吸収
層が結晶成長されることを特徴とする。
受光素子は、半導体基板上に、導波方向に縦列接続され
た複数の光吸収領域は互いに異なる吸収端波長を有し、
かつこれら受光素子の光吸収領域が誘電体膜を選択成長
膜とする有機金属気相成長法により一括して形成される
導波路型半導体受光素子であって、前記選択成長膜は導
波方向にのびる近接した一対のストライプであり、その
各々のストライプは異なる幅を持った複数の領域からな
り、この一対のストライプに挟まれた領域に前記光吸収
層が結晶成長されることを特徴とする。
【０００９】また、少なくとも吸収端波長がλ1 である
第１の光吸収領域と、吸収端波長λ2 ＞λ1 なる第２の
光吸収領域とが縦列に隣り合って形成されており、前記
第１の光吸収領域と第２の前記光吸収領域との間にその
吸収端波長がλ1 からλ2 まで連続的に変化する遷移領
域が存在し、この遷移領域と、前記第２の光吸収領域と
に同一の電極、あるいは電気的に接続された各々の電極
が形成されていることを特徴とする。
第１の光吸収領域と、吸収端波長λ2 ＞λ1 なる第２の
光吸収領域とが縦列に隣り合って形成されており、前記
第１の光吸収領域と第２の前記光吸収領域との間にその
吸収端波長がλ1 からλ2 まで連続的に変化する遷移領
域が存在し、この遷移領域と、前記第２の光吸収領域と
に同一の電極、あるいは電気的に接続された各々の電極
が形成されていることを特徴とする。
【００１０】また、前記半導体基板上に、その屈折率が
半導体基板より高い導波層が形成され、かつこの導波層
の吸収端波長は前記光吸収領域のいずれの吸収端波長よ
りも短波長であることを特徴とする。
半導体基板より高い導波層が形成され、かつこの導波層
の吸収端波長は前記光吸収領域のいずれの吸収端波長よ
りも短波長であることを特徴とする。
【００１１】さらに、その入射部に導入導波路が集積化
され、その導入導波路のコア層の幅が、導入導波路に隣
接して形成された受光素子へ向かって連続的に減少し、
層厚が連続的に増加し、屈折率が連続的に増加している
ことを特徴とする。
され、その導入導波路のコア層の幅が、導入導波路に隣
接して形成された受光素子へ向かって連続的に減少し、
層厚が連続的に増加し、屈折率が連続的に増加している
ことを特徴とする。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図面を参照して詳細に説明する。
て、図面を参照して詳細に説明する。
【００１３】まず、本発明の第一の実施の形態の製造工
程を説明する。図１、図４、図６は第一の実施の形態の
各工程に於ける素子を基板表面側から見た図である。図
２、図３、図５は各工程における素子の断面模式図であ
り、（ａ）、（ｂ）はそれぞれ図１中の破線（イ）、
（ロ）における断面である。
程を説明する。図１、図４、図６は第一の実施の形態の
各工程に於ける素子を基板表面側から見た図である。図
２、図３、図５は各工程における素子の断面模式図であ
り、（ａ）、（ｂ）はそれぞれ図１中の破線（イ）、
（ロ）における断面である。
【００１４】まず、図１に示すように、（００１）面を
有するｎ型ＩｎＰ基板１上に、ＳｉＯ2 膜２を熱ＣＶＤ
法により形成し、通常のフォトレジスト工程、エッチン
グ工程により同図に示すような選択成長マスクパターン
を形成する。ストライプ方向は［１１０］でパターンは
幅の異なる二つの領域からなる。
有するｎ型ＩｎＰ基板１上に、ＳｉＯ2 膜２を熱ＣＶＤ
法により形成し、通常のフォトレジスト工程、エッチン
グ工程により同図に示すような選択成長マスクパターン
を形成する。ストライプ方向は［１１０］でパターンは
幅の異なる二つの領域からなる。
【００１５】１．３μｍ帯ＰＤ領域３ではマスク幅は２
０μｍ、また、１．５５μｍ帯ＰＤ領域４ではマスク幅
８０μｍである。これらの領域のストライプ方向の長さ
は各々２５０μｍで、一対のＳｉＯ2 膜２に挟まれた領
域の目開き幅は５μｍである。
０μｍ、また、１．５５μｍ帯ＰＤ領域４ではマスク幅
８０μｍである。これらの領域のストライプ方向の長さ
は各々２５０μｍで、一対のＳｉＯ2 膜２に挟まれた領
域の目開き幅は５μｍである。
【００１６】次に図２に示したように、この基板上にｎ
+ −ＩｎＰバッファ層５（１×１０18ｃｍ-3）、ＭＱＷ
（ＩｎＧａＡｓＰウェル／ＩｎＧａＡｓＰバリア）コア
層６Ａ、６Ｂ（２×１０16ｃｍ-3）、ｎ- −ＩｎＰクラ
ッド層７（１×１０16ｃｍ-3）をＳｉＯ2 膜２を選択成
長マスクとして有機金属気相成長法により形成する。
+ −ＩｎＰバッファ層５（１×１０18ｃｍ-3）、ＭＱＷ
（ＩｎＧａＡｓＰウェル／ＩｎＧａＡｓＰバリア）コア
層６Ａ、６Ｂ（２×１０16ｃｍ-3）、ｎ- −ＩｎＰクラ
ッド層７（１×１０16ｃｍ-3）をＳｉＯ2 膜２を選択成
長マスクとして有機金属気相成長法により形成する。
【００１７】図２（ａ）、（ｂ）はそれぞれ１．３μｍ
帯ＰＤ領域、１．５５μｍ帯ＰＤ領域の中央部（図１中
の破線（イ）、（ロ））における断面図である。
帯ＰＤ領域、１．５５μｍ帯ＰＤ領域の中央部（図１中
の破線（イ）、（ロ））における断面図である。
【００１８】このときＭＱＷコア層６Ａ、６Ｂそれぞれ
のバンドギャップ波長はそれぞれ異なるものが得られ、
１．３μｍ帯ＰＤ領域３における６Ａでは１．３５μ
ｍ、１．５５μｍ帯ＰＤ領域における６Ｂでは１．５５
μｍとなる。
のバンドギャップ波長はそれぞれ異なるものが得られ、
１．３μｍ帯ＰＤ領域３における６Ａでは１．３５μ
ｍ、１．５５μｍ帯ＰＤ領域における６Ｂでは１．５５
μｍとなる。
【００１９】第一の実施の形態では１．３μｍ帯と１．
５５μｍの両方の信号光を１．３μｍ帯ＰＤ側の素子端
面から入射し、１．３μｍ帯の信号はＭＱＷコア層６Ａ
で光電変換され、一方１．５５μｍ帯信号は６Ａでは吸
収を受けずに６Ｂまで導波され、そこで光電変換される
ことにより、２波長を分波、受信することが可能であ
る。
５５μｍの両方の信号光を１．３μｍ帯ＰＤ側の素子端
面から入射し、１．３μｍ帯の信号はＭＱＷコア層６Ａ
で光電変換され、一方１．５５μｍ帯信号は６Ａでは吸
収を受けずに６Ｂまで導波され、そこで光電変換される
ことにより、２波長を分波、受信することが可能であ
る。
【００２０】ここでＭＱＷコア層６Ａ、６Ｂそれぞれの
バンドギャップ波長の差を生ずるのはＳｉＯ2 膜２のマ
スク幅のみに依存しており、これらは同時に且つ連結し
て形成される。
バンドギャップ波長の差を生ずるのはＳｉＯ2 膜２のマ
スク幅のみに依存しており、これらは同時に且つ連結し
て形成される。
【００２１】この後、図３、図４に示すように、ＳｉＯ
2 膜２を除去した後、ｎ- −ＩｎＰ埋め込み層８（１×
１０16ｃｍ-3）を形成し、さらにＭＱＷコア層６Ａ，６
Ｂの上部に達する深さまでＺｎの選択熱拡散によりｐ+
領域９を形成する。このとき、１．３μｍ帯ＰＤと１．
５５μｍ帯ＰＤとの電気的アイソレーションをとるため
に図４に示すように長さ６０μｍにわたって熱拡散を施
さない領域を設ける。
2 膜２を除去した後、ｎ- −ＩｎＰ埋め込み層８（１×
１０16ｃｍ-3）を形成し、さらにＭＱＷコア層６Ａ，６
Ｂの上部に達する深さまでＺｎの選択熱拡散によりｐ+
領域９を形成する。このとき、１．３μｍ帯ＰＤと１．
５５μｍ帯ＰＤとの電気的アイソレーションをとるため
に図４に示すように長さ６０μｍにわたって熱拡散を施
さない領域を設ける。
【００２２】次に図５、図６に示すように、素子表面側
にＳｉＮ絶縁膜１０、ＡｕＺｎコンタクト電極１１、Ｔ
ｉ／Ｐｔ／Ａｕパッド電極１２を形成し、素子裏面にＡ
ｕＧｅＮｉ／ＡｕＮｉコンタクト電極１３を形成して素
子を完成する。素子のサイズは幅３００μｍ、長さ５０
０μｍである。
にＳｉＮ絶縁膜１０、ＡｕＺｎコンタクト電極１１、Ｔ
ｉ／Ｐｔ／Ａｕパッド電極１２を形成し、素子裏面にＡ
ｕＧｅＮｉ／ＡｕＮｉコンタクト電極１３を形成して素
子を完成する。素子のサイズは幅３００μｍ、長さ５０
０μｍである。
【００２３】図１１に示した従来の技術では４つの光部
品（１．３μｍ帯ＰＤ、ＷＤＭカップラー、光ファイ
バ、１．５５μｍ帯ＰＤ）で実現されていた機能を、第
一の実施の形態によれば１つの部品で実現できるため、
モジュール組立コストが低減される。
品（１．３μｍ帯ＰＤ、ＷＤＭカップラー、光ファイ
バ、１．５５μｍ帯ＰＤ）で実現されていた機能を、第
一の実施の形態によれば１つの部品で実現できるため、
モジュール組立コストが低減される。
【００２４】また、従来の技術では特にＷＤＭカップラ
ーなどを含む石英系導波路部品のサイズが大きく（セン
チメートルオーダー）、モジュールの小型化が難しいと
いう問題点があったが、本発明による素子サイズはわず
か３００×５００μｍ2 であり、モジュールが大幅に小
型化される。
ーなどを含む石英系導波路部品のサイズが大きく（セン
チメートルオーダー）、モジュールの小型化が難しいと
いう問題点があったが、本発明による素子サイズはわず
か３００×５００μｍ2 であり、モジュールが大幅に小
型化される。
【００２５】また、１．３μｍ帯ＰＤの素子長は２５０
μｍと、１．３μｍ帯光に対する実効吸収長と比べて十
分長いので、１．３μｍ帯の信号は十分に減衰されて
１．５５μｍ帯ＰＤには達しない。また、１．３μｍ帯
ＰＤのＭＱＷコア層６Ａは１．５５μｍ帯信号に対して
十分透明である。従って、両信号間の漏話の問題は起こ
らない。
μｍと、１．３μｍ帯光に対する実効吸収長と比べて十
分長いので、１．３μｍ帯の信号は十分に減衰されて
１．５５μｍ帯ＰＤには達しない。また、１．３μｍ帯
ＰＤのＭＱＷコア層６Ａは１．５５μｍ帯信号に対して
十分透明である。従って、両信号間の漏話の問題は起こ
らない。
【００２６】次に本発明の第二の実施の形態について図
７を用いて説明する。図７は図１と同様に選択成長マス
クパターンを形成したときの基板表面側から見た図であ
る。第二の実施の形態は図７に示したように１．５５μ
ｍ帯ＰＤ領域４の内、１．３μｍ帯ＰＤ領域３に接する
側の長さ６０μｍの領域のＳｉＯ2 膜２の幅が２０μｍ
となっている。この点を除いて、他の素子製造工程、素
子構造は第一の実施の形態と同様である。
７を用いて説明する。図７は図１と同様に選択成長マス
クパターンを形成したときの基板表面側から見た図であ
る。第二の実施の形態は図７に示したように１．５５μ
ｍ帯ＰＤ領域４の内、１．３μｍ帯ＰＤ領域３に接する
側の長さ６０μｍの領域のＳｉＯ2 膜２の幅が２０μｍ
となっている。この点を除いて、他の素子製造工程、素
子構造は第一の実施の形態と同様である。
【００２７】図１０（ａ）はＭＱＷコア層６のバンドギ
ャップ波長をストライプ方向に沿って測定したときの図
である。横軸はストライプ方向の位置Ｐ［μｍ］を示す
座標で、ＳｉＯ2 膜２の幅２０μｍと８０μｍの境界位
置を基準とし、２０μｍである領域をマイナス、８０μ
ｍである領域をプラスとしている。
ャップ波長をストライプ方向に沿って測定したときの図
である。横軸はストライプ方向の位置Ｐ［μｍ］を示す
座標で、ＳｉＯ2 膜２の幅２０μｍと８０μｍの境界位
置を基準とし、２０μｍである領域をマイナス、８０μ
ｍである領域をプラスとしている。
【００２８】図１０に示したように通常−３０μｍ＜Ｐ
＜３０μｍ程度の範囲でバンドギャップ波長が１．３５
μｍから１．５５μｍまで連続的に変化する遷移領域が
存在する。
＜３０μｍ程度の範囲でバンドギャップ波長が１．３５
μｍから１．５５μｍまで連続的に変化する遷移領域が
存在する。
【００２９】第一の実施の形態では図４に示したよう
に、１．３μｍ帯ＰＤと１．５５μｍ帯ＰＤの電気的ア
イソレーションをとるための領域が、この遷移領域と重
なっている。すなわち遷移領域に於けるＭＱＷコア層６
には電界が印加されておらず、かつこの遷移領域は１．
５５μｍ帯の光に対して十分透明でないので吸収損失が
生じるという問題点がある。
に、１．３μｍ帯ＰＤと１．５５μｍ帯ＰＤの電気的ア
イソレーションをとるための領域が、この遷移領域と重
なっている。すなわち遷移領域に於けるＭＱＷコア層６
には電界が印加されておらず、かつこの遷移領域は１．
５５μｍ帯の光に対して十分透明でないので吸収損失が
生じるという問題点がある。
【００３０】一方、第二の実施の形態では図７に示した
ような選択成長パターンを用いることにより、遷移領域
の位置を１．５５μｍＰＤ側に６０μｍずらしている。
したがって図１０（ｂ）に示したように、遷移領域にも
電界が印加されるようになるため第一の実施の形態のよ
うな吸収損失の問題が起こらない。
ような選択成長パターンを用いることにより、遷移領域
の位置を１．５５μｍＰＤ側に６０μｍずらしている。
したがって図１０（ｂ）に示したように、遷移領域にも
電界が印加されるようになるため第一の実施の形態のよ
うな吸収損失の問題が起こらない。
【００３１】次に本発明第三の実施の形態について図８
を用いて説明する。図８は第三の実施の形態の断面図で
ある。第三の実施の形態ではｎ型ＩｎＰ基板１上全面に
ｎ+−ＩｎＧａＡｓＰガイド層（波長組成１．１５μ
ｍ、１×１０18ｃｍ-3）１４が３μｍ形成してある。他
の素子製造工程、素子構造は第一、あるいは第二の実施
の形態と同様であり、第一及び第２の実施の形態に適用
できる。
を用いて説明する。図８は第三の実施の形態の断面図で
ある。第三の実施の形態ではｎ型ＩｎＰ基板１上全面に
ｎ+−ＩｎＧａＡｓＰガイド層（波長組成１．１５μ
ｍ、１×１０18ｃｍ-3）１４が３μｍ形成してある。他
の素子製造工程、素子構造は第一、あるいは第二の実施
の形態と同様であり、第一及び第２の実施の形態に適用
できる。
【００３２】第三の実施の形態では図８に示したように
ｎ型ＩｎＰ基板１上全面にｎ+ −ＩｎＧａＡｓＰガイド
層（波長組成１．１５μｍ、１×１０16ｃｍ-3）が３μ
ｍ形成してあることにより、素子の入射端面における導
波モード（垂直横モード）が、第一、あるいは第二の実
施例と比べてより高次のモードまで存在しうるようにな
る。したがって、入射系との結合効率が上昇し、高感度
な素子が得られる。
ｎ型ＩｎＰ基板１上全面にｎ+ −ＩｎＧａＡｓＰガイド
層（波長組成１．１５μｍ、１×１０16ｃｍ-3）が３μ
ｍ形成してあることにより、素子の入射端面における導
波モード（垂直横モード）が、第一、あるいは第二の実
施例と比べてより高次のモードまで存在しうるようにな
る。したがって、入射系との結合効率が上昇し、高感度
な素子が得られる。
【００３３】次に本発明第四の実施例について図９を用
いて説明する。図９は選択成長マスクパターンを形成し
たときの基板表面側から見た図である。第四の実施例で
はＳｉＯ2 膜２の選択成長マスクパターンとして、図９
に示したように素子の入射部に導入導波路領域１５を形
成するためのパターンを形成する。このパターンはマス
ク幅が５μｍで、一対のＳｉＯ2 膜２に挟まれた領域の
目開き幅は入射部から１．３μｍ帯ＰＤ領域３に向かっ
て１５μｍから５μｍまで連続的に減少している。
いて説明する。図９は選択成長マスクパターンを形成し
たときの基板表面側から見た図である。第四の実施例で
はＳｉＯ2 膜２の選択成長マスクパターンとして、図９
に示したように素子の入射部に導入導波路領域１５を形
成するためのパターンを形成する。このパターンはマス
ク幅が５μｍで、一対のＳｉＯ2 膜２に挟まれた領域の
目開き幅は入射部から１．３μｍ帯ＰＤ領域３に向かっ
て１５μｍから５μｍまで連続的に減少している。
【００３４】導入導波路領域１５に形成されるＭＱＷコ
ア層６のバンドギャップ波長は入射部から１．３μｍ帯
ＰＤ領域３へ向かって１．１５μｍから１．２５μｍま
で連続的に変化したものが得られる。導入導波路領域１
５の導波方向に沿った長さは２５０μｍである。
ア層６のバンドギャップ波長は入射部から１．３μｍ帯
ＰＤ領域３へ向かって１．１５μｍから１．２５μｍま
で連続的に変化したものが得られる。導入導波路領域１
５の導波方向に沿った長さは２５０μｍである。
【００３５】他の素子製造工程、素子構造は第一、ある
いは第二、あるいは第三の実施の形態と同様であり、各
実施の形態に適用できる。ただし、導入導波路領域１５
についてはｐ+ 領域９、ＡｕＺｎコンタクト電極１１、
Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕパッド電極１２は形成しない。
いは第二、あるいは第三の実施の形態と同様であり、各
実施の形態に適用できる。ただし、導入導波路領域１５
についてはｐ+ 領域９、ＡｕＺｎコンタクト電極１１、
Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕパッド電極１２は形成しない。
【００３６】第四の実施の形態では導入導波路領域１５
の入射部の導波路幅を１５μｍというように大きくして
あるため第一あるいは第二あるいは第三の実施の形態と
比較して、入射光学系との結合トレランスが３倍程度向
上する。このため、モジュール組立の際の工数の低減が
可能となる。なお、この時、導入導波路領域１５の入射
側から１．３μｍ帯ＰＤ領域３側へ向かってＭＱＷコア
層６の層厚、屈折率はともに連続的に増加している。し
たがって、層厚、屈折率が一定であるような場合と比較
して、入射部で励起された高次導波モードがカットオフ
されにくく、カットオフによる放射損失が低減される。
の入射部の導波路幅を１５μｍというように大きくして
あるため第一あるいは第二あるいは第三の実施の形態と
比較して、入射光学系との結合トレランスが３倍程度向
上する。このため、モジュール組立の際の工数の低減が
可能となる。なお、この時、導入導波路領域１５の入射
側から１．３μｍ帯ＰＤ領域３側へ向かってＭＱＷコア
層６の層厚、屈折率はともに連続的に増加している。し
たがって、層厚、屈折率が一定であるような場合と比較
して、入射部で励起された高次導波モードがカットオフ
されにくく、カットオフによる放射損失が低減される。
【００３７】本実施の形態では受光素子の帯域を１．３
μｍ、１．５としたがこれに限られるわけではなく他の
帯域でも適用することが可能である。また本実施の形態
では光吸収屈圧量子井戸構造を用いたが、バルクでもよ
い。バルクを用いたとこの光吸収層のそれぞれの吸収波
長は選択成長するときの絶縁マスクの幅によって定めら
れる。
μｍ、１．５としたがこれに限られるわけではなく他の
帯域でも適用することが可能である。また本実施の形態
では光吸収屈圧量子井戸構造を用いたが、バルクでもよ
い。バルクを用いたとこの光吸収層のそれぞれの吸収波
長は選択成長するときの絶縁マスクの幅によって定めら
れる。
【００３８】さらに本実施の形態はこれに限られるわけ
ではなく種々の変更もできる。
ではなく種々の変更もできる。
【００３９】
【発明の効果】本発明では導波路内に異なる吸収端波長
の光吸収領域が形成されているので、受光領域での波長
弁別が可能となる。したがって部品数が少なくてすみ、
小型化でき、高精度なアライメントの必要性がない。
の光吸収領域が形成されているので、受光領域での波長
弁別が可能となる。したがって部品数が少なくてすみ、
小型化でき、高精度なアライメントの必要性がない。
【００４０】また導波路上の異なる吸収端波長を有する
光吸収領域の形成はマスク幅を変えたストライプ状絶縁
膜マスクは選択気相成長により得られるため基板を高精
度にエッチングする必要がなく、歩留りがよくなる。
光吸収領域の形成はマスク幅を変えたストライプ状絶縁
膜マスクは選択気相成長により得られるため基板を高精
度にエッチングする必要がなく、歩留りがよくなる。
【図１】本発明の第一の実施の形態の製造に用いるマス
ク形状を示す図である。
ク形状を示す図である。
【図２】本発明の第一の実施の形態の製造工程における
断面図である。
断面図である。
【図３】本発明の第一の実施の形態の製造工程における
断面図である。
断面図である。
【図４】本発明の第一の実施の形態での熱拡散領域を示
す図である。
す図である。
【図５】本発明の第一の実施の形態の断面図である。
【図６】本発明の第一の実施の形態の電極位置を示す図
である。
である。
【図７】本発明の第二の実施の形態の製造に用いるマス
クの形状を示す図である。
クの形状を示す図である。
【図８】本発明の第三の実施の形態を示す断面図であ
る。
る。
【図９】本発明の第四の実施の形態の製造に用いるマス
クの形状を示す図である。
クの形状を示す図である。
【図１０】マスク形状と遷移領域の位置を示す図であ
る。
る。
【図１１】本発明の従来例を示す図である。
１ ｎ型ＩｎＰ基板 ２ ＳｉＯ2 膜 ３ １．３μｍ帯ＰＤ領域 ４ １．５５μｍ帯ＰＤ領域 ５ ｎ+ −ＩｎＰバッファ層 ６ ＭＱＷコア層 ６Ａ １．３μｍ帯ＰＤ領域３の中央部に於けるＭＱ
Ｗコア層 ６Ｂ １．５５μｍ帯ＰＤ領域４の中央部に於けるＭ
ＱＷコア層 ７ ｎ- −ＩｎＰクラッド層 ８ ｎ- −ＩｎＰ埋め込み層 ９ ｐ+ 領域 １０ ＳｉＮ絶縁膜 １１ ＡｕＺｎコンタクト電極 １２ Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕパッド電極 １３ ＡｕＧｅＮｉ／ＡｕＮｉコンタクト電極 １４ ｎ+ −ＩｎＧａＡｓＰガイド層 １５ 導入導波路領域
Ｗコア層 ６Ｂ １．５５μｍ帯ＰＤ領域４の中央部に於けるＭ
ＱＷコア層 ７ ｎ- −ＩｎＰクラッド層 ８ ｎ- −ＩｎＰ埋め込み層 ９ ｐ+ 領域 １０ ＳｉＮ絶縁膜 １１ ＡｕＺｎコンタクト電極 １２ Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕパッド電極 １３ ＡｕＧｅＮｉ／ＡｕＮｉコンタクト電極 １４ ｎ+ −ＩｎＧａＡｓＰガイド層 １５ 導入導波路領域
Claims (4)
- 【請求項１】 半導体基板上に導波方向に縦列接続され
た複数の光吸収領域が互いに異なる吸収端波長を有し、
かつこれら光吸収領域が誘電体膜を選択成長膜とする有
機金属気相成長法により一括して形成される導波路型半
導体受光素子であって、前記選択成長膜は導波方向にの
びる近接した一対のストライプであり、その各々のスト
ライプは異なる幅を持った複数の領域からなり、この一
対のストライプに挟まれた領域に前記光吸収層が結晶成
長されることを特徴とする導波路型半導体受光素子。 - 【請求項２】 少なくとも吸収端波長がλ1 である第１
の光吸収領域と、吸収端波長λ2 ＞λ1 なる第２の光吸
収領域とが縦列に隣り合って形成されており、前記第１
の光吸収領域と第２の前記光吸収領域との間にその吸収
端波長がλ1からλ2 まで連続的に変化する遷移領域が
存在し、この遷移領域と、前記第２の光吸収領域とに同
一の電極、あるいは電気的に接続された各々の電極が形
成されていることを特徴とする請求項１記載の導波路型
半導体受光素子。 - 【請求項３】 前記半導体基板上に、その屈折率が半導
体基板より高い導波層が形成され、かつこの導波層の吸
収端波長は前記光吸収領域のいずれの吸収端波長よりも
短波長であることを特徴とする請求項１又は２記載の導
波路型半導体受光素子。 - 【請求項４】 その入射部に導入導波路が集積化され、
その導入導波路のコア層の幅が、導入導波路に隣接して
形成された受光素子へ向かって連続的に減少し、層厚が
連続的に増加し、屈折率が連続的に増加していることを
特徴とする請求項１又は２又は３記載の導波路型半導体
受光素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8000798A JPH09186356A (ja) | 1996-01-08 | 1996-01-08 | 波長弁別型半導体受光素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8000798A JPH09186356A (ja) | 1996-01-08 | 1996-01-08 | 波長弁別型半導体受光素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09186356A true JPH09186356A (ja) | 1997-07-15 |
Family
ID=11483708
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8000798A Pending JPH09186356A (ja) | 1996-01-08 | 1996-01-08 | 波長弁別型半導体受光素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09186356A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111146681A (zh) * | 2019-12-19 | 2020-05-12 | 中国科学院上海微系统与信息技术研究所 | 一种SiC基InP光子集成模块及其制备方法 |
-
1996
- 1996-01-08 JP JP8000798A patent/JPH09186356A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111146681A (zh) * | 2019-12-19 | 2020-05-12 | 中国科学院上海微系统与信息技术研究所 | 一种SiC基InP光子集成模块及其制备方法 |
| CN111146681B (zh) * | 2019-12-19 | 2022-03-15 | 中国科学院上海微系统与信息技术研究所 | 一种SiC基InP光子集成模块及其制备方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 19990706 |