JPH1098172A - 半導体光検出器 - Google Patents
半導体光検出器Info
- Publication number
- JPH1098172A JPH1098172A JP8249956A JP24995696A JPH1098172A JP H1098172 A JPH1098172 A JP H1098172A JP 8249956 A JP8249956 A JP 8249956A JP 24995696 A JP24995696 A JP 24995696A JP H1098172 A JPH1098172 A JP H1098172A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- layer
- light
- oxide film
- type silicon
- silicon layer
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims abstract description 58
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 18
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims abstract description 13
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 57
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 57
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims description 57
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 36
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 claims description 36
- 230000031700 light absorption Effects 0.000 claims description 19
- 238000009826 distribution Methods 0.000 claims description 5
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 3
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 claims 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 abstract 1
- 238000005253 cladding Methods 0.000 description 11
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 8
- 229910000577 Silicon-germanium Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 2
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 2
- 239000012212 insulator Substances 0.000 description 2
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 230000000740 bleeding effect Effects 0.000 description 1
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/10—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type
- G02B6/12—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type of the integrated circuit kind
- G02B6/12004—Combinations of two or more optical elements
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/24—Coupling light guides
- G02B6/42—Coupling light guides with opto-electronic elements
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/02—Details
- H01L31/0232—Optical elements or arrangements associated with the device
- H01L31/02327—Optical elements or arrangements associated with the device the optical elements being integrated or being directly associated to the device, e.g. back reflectors
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/10—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type
- G02B6/12—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type of the integrated circuit kind
- G02B2006/12083—Constructional arrangements
- G02B2006/12123—Diode
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/10—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type
- G02B6/12—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type of the integrated circuit kind
- G02B2006/12083—Constructional arrangements
- G02B2006/12126—Light absorber
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Light Receiving Elements (AREA)
- Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
- Optical Integrated Circuits (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】光吸収層を含む単結晶半導体領域の厚さを薄く
して、かつ光吸収層での光強度を高めることができる半
導体光検出器を提供する。 【解決手段】絶縁板1a上にシリコン酸化膜2が埋め込
まれたSOI基板1と、そのSOI基板1上に設けられ
たN型シリコン層3と、そのN型シリコン層3に形成さ
れた溝10の中でエピタキシャル成長した光吸収層4
と、その光吸収層4上に設けられたP型シリコン層5
と、N型シリコン層3及びP型シリコン層5上の略全域
に被覆されたシリコン酸化膜7と、を有する。
して、かつ光吸収層での光強度を高めることができる半
導体光検出器を提供する。 【解決手段】絶縁板1a上にシリコン酸化膜2が埋め込
まれたSOI基板1と、そのSOI基板1上に設けられ
たN型シリコン層3と、そのN型シリコン層3に形成さ
れた溝10の中でエピタキシャル成長した光吸収層4
と、その光吸収層4上に設けられたP型シリコン層5
と、N型シリコン層3及びP型シリコン層5上の略全域
に被覆されたシリコン酸化膜7と、を有する。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、光受信装置等に用
いられる半導体光検出器に関し、特に、光吸収層を含む
導波路の厚さを薄くできる半導体光検出器に関する。
いられる半導体光検出器に関し、特に、光吸収層を含む
導波路の厚さを薄くできる半導体光検出器に関する。
【0002】
【従来の技術】図7は第1の従来例の半導体光検出器を
示す断面図である。この半導体光検出器は、メサ型構造
を有し、光ファイバ(図示せず)からの光をN型シリコ
ン層3上に設けられた光吸収層4に水平方向に入射され
るように構成されている。入射された光は、Si/Si
Ge積層領域である光吸収層4に吸収される。光吸収層
4の上側及び下側には、光吸収層よりも低屈折率のシリ
コン領域であるクラッド層11が設けられている。光吸
収層4及びクラッド層11の側面にはシリコン酸化膜7
が設けられ、クラッド層11の上部にはアルミ電極9が
設けられる。
示す断面図である。この半導体光検出器は、メサ型構造
を有し、光ファイバ(図示せず)からの光をN型シリコ
ン層3上に設けられた光吸収層4に水平方向に入射され
るように構成されている。入射された光は、Si/Si
Ge積層領域である光吸収層4に吸収される。光吸収層
4の上側及び下側には、光吸収層よりも低屈折率のシリ
コン領域であるクラッド層11が設けられている。光吸
収層4及びクラッド層11の側面にはシリコン酸化膜7
が設けられ、クラッド層11の上部にはアルミ電極9が
設けられる。
【0003】この半導体光検出器によれば、光吸収層4
の上下側にクラッド層11が設けられているので、光吸
収層4の光強度が強くなり、光吸収効率を上げることが
できる(Jounal of Light Wave Tech.vol l2.No.6 199
4・PP 930-935 参照)。
の上下側にクラッド層11が設けられているので、光吸
収層4の光強度が強くなり、光吸収効率を上げることが
できる(Jounal of Light Wave Tech.vol l2.No.6 199
4・PP 930-935 参照)。
【0004】図8は第2の従来例の半導体光検出器を示
す断面図である。この半導体光検出器は、プレーナ型構
造を有し、絶縁板1a上にシリコン酸化膜2が埋め込ま
れたSOI(Silicon On Insulator)基板1上にN型シ
リコン層3を形成し、そのN型シリコン層3に溝10を
形成し、その溝10の中に光吸収層4及びP型シリコン
層5を順次エピタキシャル成長させることにより作られ
ている。N型シリコン層3に形成される溝10の側壁
は、シリコン酸化膜6によって囲まれている。また、半
導体光検出器の表面には素子の保護等のためにシリコン
酸化膜7が設けられている。さらに、P型シリコン層5
の上部には配線接続用のアルミ電極9が設けられてい
る。
す断面図である。この半導体光検出器は、プレーナ型構
造を有し、絶縁板1a上にシリコン酸化膜2が埋め込ま
れたSOI(Silicon On Insulator)基板1上にN型シ
リコン層3を形成し、そのN型シリコン層3に溝10を
形成し、その溝10の中に光吸収層4及びP型シリコン
層5を順次エピタキシャル成長させることにより作られ
ている。N型シリコン層3に形成される溝10の側壁
は、シリコン酸化膜6によって囲まれている。また、半
導体光検出器の表面には素子の保護等のためにシリコン
酸化膜7が設けられている。さらに、P型シリコン層5
の上部には配線接続用のアルミ電極9が設けられてい
る。
【0005】第2の従来例は、例えば、特開平7ー23
1113号公報、特願平7ー52700号公報、1995
IEDM(InternationalElectron Devices Meeting)Tec
hnicaI Digest PP 583-586等に開示されている。
1113号公報、特願平7ー52700号公報、1995
IEDM(InternationalElectron Devices Meeting)Tec
hnicaI Digest PP 583-586等に開示されている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】第1の従来例では、ク
ラッド層となる半導体領域(シリコン領域)の厚さは、
Si/SiGe積層領域である光吸収層との屈折率差に
もよるが、通常、1μm以上必要である。これは、光が
屈折率の異なる材質の界面で反射するのではなく、グー
ス・ヘンシェンシフトと呼ばれる光のクラッド層側への
しみだし効果によるもので、光を効率良く反射させるた
め、光のしみだし量以上のクラッド厚が必要となるため
である。この厚さは、光強度分布を計算することで、求
めることが可能である。ところで、厚さ1μm以上のク
ラッド層を光吸収層の上側及び下側に設けると、光導波
路領域が厚くなる。その結果、第1の従来例のメサ構造
の半導体光検出器では、上部と下部との段差が大きくな
るため、エッチングや電極形成が困難になる。
ラッド層となる半導体領域(シリコン領域)の厚さは、
Si/SiGe積層領域である光吸収層との屈折率差に
もよるが、通常、1μm以上必要である。これは、光が
屈折率の異なる材質の界面で反射するのではなく、グー
ス・ヘンシェンシフトと呼ばれる光のクラッド層側への
しみだし効果によるもので、光を効率良く反射させるた
め、光のしみだし量以上のクラッド厚が必要となるため
である。この厚さは、光強度分布を計算することで、求
めることが可能である。ところで、厚さ1μm以上のク
ラッド層を光吸収層の上側及び下側に設けると、光導波
路領域が厚くなる。その結果、第1の従来例のメサ構造
の半導体光検出器では、上部と下部との段差が大きくな
るため、エッチングや電極形成が困難になる。
【0007】第2の従来例では、光吸収層の上側及び下
側に、クラッド層となる厚い半導体領域が設けられてい
ないが,第1の従来例と同様なクラッド構造にした場
合、成長膜の厚さが増大することになり、厚い選択エピ
タキシャル成長を行うことは困難である。
側に、クラッド層となる厚い半導体領域が設けられてい
ないが,第1の従来例と同様なクラッド構造にした場
合、成長膜の厚さが増大することになり、厚い選択エピ
タキシャル成長を行うことは困難である。
【0008】本発明は、光吸収層を含む単結晶半導体領
域の厚さを薄くして、かつ光吸収層での光強度を高める
ことができる半導体光検出器を提供することを目的とす
る。
域の厚さを薄くして、かつ光吸収層での光強度を高める
ことができる半導体光検出器を提供することを目的とす
る。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明の半導体光検出器
は、導波路型の半導体光検出器であって、光吸収層とな
る第1単結晶半導体領域の上側及び下側が、各々第2単
結晶半導体領域を介して絶縁膜で挟まれていることを特
徴とするものである。
は、導波路型の半導体光検出器であって、光吸収層とな
る第1単結晶半導体領域の上側及び下側が、各々第2単
結晶半導体領域を介して絶縁膜で挟まれていることを特
徴とするものである。
【0010】本発明によれば、光吸収層の上側及び下側
に絶縁膜を形成することにより、この絶縁膜が光反射層
として機能するので、従来のように厚いクラッド層を必
要とせず導波路を薄くでき、かつ光吸収層に効率良く光
を集中させることができる。
に絶縁膜を形成することにより、この絶縁膜が光反射層
として機能するので、従来のように厚いクラッド層を必
要とせず導波路を薄くでき、かつ光吸収層に効率良く光
を集中させることができる。
【0011】絶縁膜の屈折率は第1及び第2単結晶半導
体領域の屈折率よりも低いのが好ましい。
体領域の屈折率よりも低いのが好ましい。
【0012】第1単結晶半導体領域から上下の絶縁膜に
至るまでの膜厚及び屈折率分布が光入射軸に対して略対
称である場合は、光吸収層へより効率良く光を集中させ
ることができる。
至るまでの膜厚及び屈折率分布が光入射軸に対して略対
称である場合は、光吸収層へより効率良く光を集中させ
ることができる。
【0013】本発明は又、プレーナ構造の半導体光検出
器であって、絶縁板上にシリコン酸化膜が埋め込まれた
SOI基板と、そのSOI基板上に設けられたN型シリ
コン層と、そのN型シリコン層に形成された溝の中でエ
ピタキシャル成長した光吸収層と、その光吸収層上に設
けられたP型シリコン層と、N型シリコン層及びP型シ
リコン層上の略全域に被覆されたシリコン酸化膜と、を
有することを特徴とするものである。
器であって、絶縁板上にシリコン酸化膜が埋め込まれた
SOI基板と、そのSOI基板上に設けられたN型シリ
コン層と、そのN型シリコン層に形成された溝の中でエ
ピタキシャル成長した光吸収層と、その光吸収層上に設
けられたP型シリコン層と、N型シリコン層及びP型シ
リコン層上の略全域に被覆されたシリコン酸化膜と、を
有することを特徴とするものである。
【0014】本発明の他の形態は、メサ構造の半導体光
検出器であって、絶縁板上にシリコン酸化膜が埋め込ま
れたSOI基板と、そのSOI基板上に設けられたN型
シリコン層と、そのN型シリコン層上に設けられた光吸
収層と、その光吸収層上に設けられたP型シリコン層
と、N型シリコン層、光吸収層及びP型シリコン層を略
取り囲むように被覆されたシリコン酸化膜と、を有する
ことを特徴とするものである。
検出器であって、絶縁板上にシリコン酸化膜が埋め込ま
れたSOI基板と、そのSOI基板上に設けられたN型
シリコン層と、そのN型シリコン層上に設けられた光吸
収層と、その光吸収層上に設けられたP型シリコン層
と、N型シリコン層、光吸収層及びP型シリコン層を略
取り囲むように被覆されたシリコン酸化膜と、を有する
ことを特徴とするものである。
【0015】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照しながら説明する。 (第1の形態)図1は本発明に係る第1の形態の半導体
光検出器を示す断面図である。この半導体光検出器は、
プレーナ型構造を有し、絶縁板1aにシリコン酸化膜2
が埋め込まれたSOI(Silicon On Insulator)基板1
上にN型シリコン層3が設けられている。N型シリコン
層3の中央部には溝10が形成され、その溝10の中に
光吸収層4及びP型シリコン層5を順次エピタキシャル
成長させる。N型シリコン層3に形成される溝10の側
壁は、シリコン酸化膜6によって囲まれている。また、
半導体光検出器の表面のほぼ全域には光反射層となるシ
リコン酸化膜7が被覆されており、残りの一部の領域に
は、コンタクト領域8を介して配線接続用のアルミ電極
9が設けられている。
を参照しながら説明する。 (第1の形態)図1は本発明に係る第1の形態の半導体
光検出器を示す断面図である。この半導体光検出器は、
プレーナ型構造を有し、絶縁板1aにシリコン酸化膜2
が埋め込まれたSOI(Silicon On Insulator)基板1
上にN型シリコン層3が設けられている。N型シリコン
層3の中央部には溝10が形成され、その溝10の中に
光吸収層4及びP型シリコン層5を順次エピタキシャル
成長させる。N型シリコン層3に形成される溝10の側
壁は、シリコン酸化膜6によって囲まれている。また、
半導体光検出器の表面のほぼ全域には光反射層となるシ
リコン酸化膜7が被覆されており、残りの一部の領域に
は、コンタクト領域8を介して配線接続用のアルミ電極
9が設けられている。
【0016】図2及び図3は、図1の半導体光検出器の
製造工程を示す断面図である。まず、図2(A)に示す
ように、SOI基板1上のN型シリコン層(濃度IE約
17cm-3)3に1〜2μmの深さの溝10をシリコン
酸化膜12をマスクにしてエッチング形成する。
製造工程を示す断面図である。まず、図2(A)に示す
ように、SOI基板1上のN型シリコン層(濃度IE約
17cm-3)3に1〜2μmの深さの溝10をシリコン
酸化膜12をマスクにしてエッチング形成する。
【0017】次いで、N型シリコン層3の表面にLPC
VD法によりシリコン酸化膜6を形成し、エッチバック
することで、図2(B)に示すように溝10の側壁だけ
にシリコン酸化膜6を残す。
VD法によりシリコン酸化膜6を形成し、エッチバック
することで、図2(B)に示すように溝10の側壁だけ
にシリコン酸化膜6を残す。
【0018】次いで、シリコン酸化膜12をマスクにし
た選択エピタキシャル成長法により、図3(C)に示す
ように、光吸収層4、P型シリコン層5を連続して成長
する。光吸収層4は不純物をほとんど導入しない、いわ
ゆるi層であり、また従来例で示したようなSi/Si
Ge積層領域である。P型シリコン層5はアルミ電極9
との接触抵抗を小さくするため濃度はIE約19cm-3
以上が望ましい。
た選択エピタキシャル成長法により、図3(C)に示す
ように、光吸収層4、P型シリコン層5を連続して成長
する。光吸収層4は不純物をほとんど導入しない、いわ
ゆるi層であり、また従来例で示したようなSi/Si
Ge積層領域である。P型シリコン層5はアルミ電極9
との接触抵抗を小さくするため濃度はIE約19cm-3
以上が望ましい。
【0019】その後、シリコン酸化膜12を除去し、図
3(D)に示すようにシリコン酸化膜7を成長後、その
一部にアルミ電極9用のコンタクト領域8が形成され
る。その際、従来のように、半導体光検出器の表面をほ
とんどコンタクト領域にするのではなく、半導体光検出
器の周辺のー部にコンタクト領域を設け、光反射層とな
るシリコン酸化膜7を光検出器の上部にほとんど残すよ
うに形成される。
3(D)に示すようにシリコン酸化膜7を成長後、その
一部にアルミ電極9用のコンタクト領域8が形成され
る。その際、従来のように、半導体光検出器の表面をほ
とんどコンタクト領域にするのではなく、半導体光検出
器の周辺のー部にコンタクト領域を設け、光反射層とな
るシリコン酸化膜7を光検出器の上部にほとんど残すよ
うに形成される。
【0020】次に、本発明の第1の形態の作用を従来例
と比較して説明する。従来例(図7参照)におけるコア
となる光吸収層4(SiGe積層領城)とクラッド層1
1(シリコン領域)の屈折率差はわずかであり、例え
ば、シリコンの屈折率は約3.5に対し、SiGe積層
領域の屈折率はGeの濃度にもよるが、約3.6程度で
ある。この程度の屈折率差では、光はグースヘンシェン
シフト現象により、図4に示すようにクラッド側に1μ
m程度大幅にしみだしてしまう。従って、光をコアであ
る光吸収層4に効率良く集中させるには、コアの上下に
約1μm程度のクラッド層11が必要である。
と比較して説明する。従来例(図7参照)におけるコア
となる光吸収層4(SiGe積層領城)とクラッド層1
1(シリコン領域)の屈折率差はわずかであり、例え
ば、シリコンの屈折率は約3.5に対し、SiGe積層
領域の屈折率はGeの濃度にもよるが、約3.6程度で
ある。この程度の屈折率差では、光はグースヘンシェン
シフト現象により、図4に示すようにクラッド側に1μ
m程度大幅にしみだしてしまう。従って、光をコアであ
る光吸収層4に効率良く集中させるには、コアの上下に
約1μm程度のクラッド層11が必要である。
【0021】これに対し、本発明の半導体光検出器では
SOI基板1の埋め込まれたシリコン酸化膜2と光検出
器上部に被覆されたシリコン酸化膜7とによって、光吸
収層4を挟むように構成されている。従って、シリコン
酸化膜の屈折率は約1.5とシリコンと比較して相当小
さいので、導波路を薄くしても(約2000Å程度)コ
アの光強度を高めることが可能となる。
SOI基板1の埋め込まれたシリコン酸化膜2と光検出
器上部に被覆されたシリコン酸化膜7とによって、光吸
収層4を挟むように構成されている。従って、シリコン
酸化膜の屈折率は約1.5とシリコンと比較して相当小
さいので、導波路を薄くしても(約2000Å程度)コ
アの光強度を高めることが可能となる。
【0022】本出願の発明者の実験によれば、SOI基
板1のシリコン酸化膜2は0.5μm、上部のシリコン
酸化膜7は0.2μmで十分であり,従来例で必要とし
ていた約1μmのシリコン領域であるクラッド層11は
ほとんど必要なくなり、全体として、光吸収層4、P型
シリコン層5の全体の厚さを薄くすることができる。 (第2の形態)図5は本発明の第2の形態の半導体光検
出器を示す断面図である。この半導体光検出器は、メサ
構造を有し、絶縁板1a上にシリコン酸化膜2が埋め込
まれたSOI基板1と、そのSOI基板1上に設けられ
たN型シリコン層3と、そのN型シリコン層3上に設け
られた光吸収層4と、その光吸収層4上に設けられたP
型シリコン層5と、N型シリコン層3、光吸収層4及び
P型シリコン層5を略取り囲むように被覆されたシリコ
ン酸化膜7と、を有する。
板1のシリコン酸化膜2は0.5μm、上部のシリコン
酸化膜7は0.2μmで十分であり,従来例で必要とし
ていた約1μmのシリコン領域であるクラッド層11は
ほとんど必要なくなり、全体として、光吸収層4、P型
シリコン層5の全体の厚さを薄くすることができる。 (第2の形態)図5は本発明の第2の形態の半導体光検
出器を示す断面図である。この半導体光検出器は、メサ
構造を有し、絶縁板1a上にシリコン酸化膜2が埋め込
まれたSOI基板1と、そのSOI基板1上に設けられ
たN型シリコン層3と、そのN型シリコン層3上に設け
られた光吸収層4と、その光吸収層4上に設けられたP
型シリコン層5と、N型シリコン層3、光吸収層4及び
P型シリコン層5を略取り囲むように被覆されたシリコ
ン酸化膜7と、を有する。
【0023】この半導体光検出器は、第1の形態のよう
に溝10を掘ったり、選択的に光吸収層4、P型シリコ
ン層5を形成する必要はなく、SOI基板1上にー様
に、光吸収層4、P型シリコン層5を形成し、その後、
シリコンエッチングにより、メサ状に加工する。その後
は第1の形態のように、シリコン酸化膜7を形成し、こ
のシリコン酸化膜7を光検出器上にほとんど残すように
し、一部にアルミ電極9用のコンタクト領域8を形成す
る。
に溝10を掘ったり、選択的に光吸収層4、P型シリコ
ン層5を形成する必要はなく、SOI基板1上にー様
に、光吸収層4、P型シリコン層5を形成し、その後、
シリコンエッチングにより、メサ状に加工する。その後
は第1の形態のように、シリコン酸化膜7を形成し、こ
のシリコン酸化膜7を光検出器上にほとんど残すように
し、一部にアルミ電極9用のコンタクト領域8を形成す
る。
【0024】第2の形態の半導体光検出器においても、
光吸収層4とP型シリコン層5とのトータル厚を薄くす
ることが可能となり、この結果、メサ形状の段差が小さ
くてすむため、アルミ電極9に接続される配線の引き回
しが容易になるという利点がある。 (第3の形態)図6は本発明の第3の形態の半導体光検
出器を示す断面図である。この半導体光検出器は、第1
の形態の光検出器の上下方向の層構造について、光吸収
層4の光入射軸Sを中心とした各層の膜厚及び屈折率分
布を対称構造としている。すなわち、光吸収層4を中心
にその上下をP型シリコン層5とN型シリコン層3が同
じ膜厚で取り囲み、更に、シリコン酸化膜5、2が同様
に同じ膜厚で設けられる。このとき、P型シリコン層5
とN型シリコン層3は添加不純物が異なるが屈折率はほ
ぼ同じと考えてよい。
光吸収層4とP型シリコン層5とのトータル厚を薄くす
ることが可能となり、この結果、メサ形状の段差が小さ
くてすむため、アルミ電極9に接続される配線の引き回
しが容易になるという利点がある。 (第3の形態)図6は本発明の第3の形態の半導体光検
出器を示す断面図である。この半導体光検出器は、第1
の形態の光検出器の上下方向の層構造について、光吸収
層4の光入射軸Sを中心とした各層の膜厚及び屈折率分
布を対称構造としている。すなわち、光吸収層4を中心
にその上下をP型シリコン層5とN型シリコン層3が同
じ膜厚で取り囲み、更に、シリコン酸化膜5、2が同様
に同じ膜厚で設けられる。このとき、P型シリコン層5
とN型シリコン層3は添加不純物が異なるが屈折率はほ
ぼ同じと考えてよい。
【0025】以上のような対称構造をとることで、上下
方向の光強度分布が光入射軸Sを中心に対称となり、第
1の形態よりも光を更に効率良く光吸収層4内に集中さ
せることが可能となる。もちろんこのような構造は第2
の形態のようなメサ構造においても採用できることは言
うまでもない。
方向の光強度分布が光入射軸Sを中心に対称となり、第
1の形態よりも光を更に効率良く光吸収層4内に集中さ
せることが可能となる。もちろんこのような構造は第2
の形態のようなメサ構造においても採用できることは言
うまでもない。
【0026】本発明は、上記実施の形態に限定されるこ
とはなく、特許請求の範囲に記載された技術的事項の範
囲内において、種々の変更が可能である。
とはなく、特許請求の範囲に記載された技術的事項の範
囲内において、種々の変更が可能である。
【0027】
【発明の効果】本発明によれば、光吸収層の上側及び下
側に絶縁膜を形成することにより、この絶縁膜が光反射
層として機能するので、従来のように厚いクラッド層を
必要とせず導波路を薄くでき、かつ光吸収層に効率良く
光を集中させることができる。
側に絶縁膜を形成することにより、この絶縁膜が光反射
層として機能するので、従来のように厚いクラッド層を
必要とせず導波路を薄くでき、かつ光吸収層に効率良く
光を集中させることができる。
【0028】従って、プレーナ構造の場合、選択エピタ
キシャル成長層を薄くでき、メサ構造の場合、段差を小
さくできるので、半導体光検出器の製造を容易に行うこ
とができる。
キシャル成長層を薄くでき、メサ構造の場合、段差を小
さくできるので、半導体光検出器の製造を容易に行うこ
とができる。
【図1】本発明に係る第1の形態の半導体光検出器を示
す断面図である。
す断面図である。
【図2】(A)(B)は,本発明の半導体光検出器の製
造工程を示す断面図である。
造工程を示す断面図である。
【図3】(C)(D)は,本発明の半導体光検出器の製
造工程を示す断面図である。
造工程を示す断面図である。
【図4】入射された光のクラッド層側へのしみだしを説
明するための説明図である。
明するための説明図である。
【図5】本発明に係る第2の形態の半導体光検出器を示
す断面図である。
す断面図である。
【図6】本発明に係る第3の形態の半導体光検出器を示
す断面図である。
す断面図である。
【図7】第1の従来例の半導体光検出器を示す断面図で
ある。
ある。
【図8】第2の従来例の半導体光検出器を示す断面図で
ある。
ある。
1:SOI基板 1a:絶縁板 2:シリコン酸化膜 3:N型シリコン層 4:光吸収層 5:P型シリコン層 6:シリコン酸化膜 7:シリコン酸化膜 8:コンタクト領域 9:アルミ電極 10:溝 S:光入射軸
Claims (5)
- 【請求項1】導波路型の半導体光検出器であって、光吸
収層となる第1単結晶半導体領域の上側及び下側が、各
々第2単結晶半導体領域を介して絶縁膜で挟まれている
ことを特徴とする半導体光検出器。 - 【請求項2】前記絶縁膜の屈折率は前記第1及び第2単
結晶半導体領域の屈折率よりも低いことを特徴とする請
求項1に記載の半導体光検出器。 - 【請求項3】前記第1単結晶半導体領域から前記上下の
絶縁膜に至るまでの膜厚及び屈折率分布が光入射軸に対
して略対称であることを特徴とする請求項1又は2に記
載の半導体光検出器。 - 【請求項4】絶縁板上にシリコン酸化膜が埋め込まれた
SOI基板と、そのSOI基板上に設けられたN型シリ
コン層と、そのN型シリコン層に形成された溝の中でエ
ピタキシャル成長した光吸収層と、その光吸収層上に設
けられたP型シリコン層と、N型シリコン層及びP型シ
リコン層上の略全域に被覆されたシリコン酸化膜と、を
有することを特徴とするプレーナ構造の半導体光検出
器。 - 【請求項5】絶縁板上にシリコン酸化膜が埋め込まれた
SOI基板と、そのSOI基板上に設けられたN型シリ
コン層と、そのN型シリコン層上に設けられた光吸収層
と、その光吸収層上に設けられたP型シリコン層と、N
型シリコン層、光吸収層及びP型シリコン層を略取り囲
むように被覆されたシリコン酸化膜と、を有することを
特徴とするメサ構造の半導体光検出器。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP8249956A JP2910696B2 (ja) | 1996-09-20 | 1996-09-20 | 半導体光検出器 |
US08/934,891 US5991487A (en) | 1996-09-20 | 1997-09-22 | Silicon-based semiconductor photodetector with an improved thin optical waveguide layer |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP8249956A JP2910696B2 (ja) | 1996-09-20 | 1996-09-20 | 半導体光検出器 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH1098172A true JPH1098172A (ja) | 1998-04-14 |
JP2910696B2 JP2910696B2 (ja) | 1999-06-23 |
Family
ID=17200692
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP8249956A Expired - Fee Related JP2910696B2 (ja) | 1996-09-20 | 1996-09-20 | 半導体光検出器 |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US5991487A (ja) |
JP (1) | JP2910696B2 (ja) |
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100388461B1 (ko) * | 2000-12-28 | 2003-06-25 | 주식회사 하이닉스반도체 | 광감도를 향상시킬 수 있는 이미지 센서 및 그 제조 방법 |
JP2005123513A (ja) * | 2003-10-20 | 2005-05-12 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 光検出器 |
JP2006522465A (ja) * | 2003-03-31 | 2006-09-28 | シオプティカル インコーポレーテッド | 薄膜シリコン・オン・インシュレータ(soi)プラットフォーム上に集積した多結晶ゲルマニウム・ベースの導波路検出器 |
JP2007149790A (ja) * | 2005-11-24 | 2007-06-14 | Sony Corp | 半導体装置 |
JP2009141308A (ja) * | 2007-12-05 | 2009-06-25 | Fujifilm Corp | フォトダイオード |
WO2009110632A1 (ja) * | 2008-03-07 | 2009-09-11 | 日本電気株式会社 | SiGeフォトダイオード |
JP2015097284A (ja) * | 2009-12-08 | 2015-05-21 | ゼーナ テクノロジーズ, インク.Zena Technologies, Inc. | ナノワイヤを有する垂直フォトゲート(vpg)ピクセル構造 |
Families Citing this family (15)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB2340620B (en) * | 1998-08-12 | 2002-12-31 | Bookham Technology Ltd | Manufacture of an optics package |
DE19942692B4 (de) * | 1999-09-07 | 2007-04-12 | Infineon Technologies Ag | Optoelektronische Mikroelektronikanordnung |
US6506657B1 (en) * | 2000-04-19 | 2003-01-14 | National Semiconductor Corporation | Process for forming damascene-type isolation structure for BJT device formed in trench |
US6705124B2 (en) * | 2001-06-04 | 2004-03-16 | Lightwave Microsystems Corporation | High-density plasma deposition process for fabricating a top clad for planar lightwave circuit devices |
DE10149139A1 (de) * | 2001-10-05 | 2003-04-24 | Bosch Gmbh Robert | Verfahren zum Erzeugen von Hohlräumen mit einer optisch transparenten Wandung |
KR100461157B1 (ko) * | 2002-06-07 | 2004-12-13 | 한국전자통신연구원 | 병렬 광접속 모듈 및 그 제조방법 |
US7001788B2 (en) * | 2003-05-29 | 2006-02-21 | Applied Materials, Inc. | Maskless fabrication of waveguide mirrors |
US7026700B2 (en) * | 2004-06-24 | 2006-04-11 | Intel Corporation | Photodetector with polarization state sensor |
KR100679229B1 (ko) * | 2004-12-09 | 2007-02-05 | 한국전자통신연구원 | 평면형 광도파로 및 그의 제조 방법 |
US7272273B2 (en) * | 2005-01-21 | 2007-09-18 | Neophotonics Corporation | Photodetector coupled to a planar waveguide |
US8791012B2 (en) * | 2007-03-21 | 2014-07-29 | Texas Instruments Incorporated | Methods and apparatus for manufacturing semiconductor devices |
KR101703096B1 (ko) * | 2010-09-02 | 2017-02-07 | 삼성전자 주식회사 | 반도체 장치의 제조방법 |
US10935721B2 (en) | 2017-04-21 | 2021-03-02 | University Of Virginia Patent Foundation | Integrated photodiode with unique waveguide drift layer |
US10698159B2 (en) * | 2018-10-19 | 2020-06-30 | Globalfoundries Inc. | Multiple-layer arrangements including one or more dielectric layers over a waveguide |
CN115274926B (zh) * | 2022-07-29 | 2024-04-05 | 全磊光电股份有限公司 | 光电探测器结构的制备方法 |
Family Cites Families (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3174468D1 (en) * | 1980-09-17 | 1986-05-28 | Hitachi Ltd | Semiconductor device and method of manufacturing the same |
JPS61172381A (ja) * | 1984-12-22 | 1986-08-04 | Fujitsu Ltd | InP系化合物半導体装置 |
JPH02202071A (ja) * | 1989-01-31 | 1990-08-10 | Toshiba Corp | 半導体受光素子及びその製造方法 |
JPH05235396A (ja) * | 1992-02-24 | 1993-09-10 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 半導体受光装置 |
JP2821830B2 (ja) * | 1992-05-14 | 1998-11-05 | セイコーインスツルメンツ株式会社 | 半導体薄膜素子その応用装置および半導体薄膜素子の製造方法 |
WO1994007115A1 (en) * | 1992-09-17 | 1994-03-31 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Infrared detector array and production method therefor |
US5747860A (en) * | 1995-03-13 | 1998-05-05 | Nec Corporation | Method and apparatus for fabricating semiconductor device with photodiode |
US5559912A (en) * | 1995-09-15 | 1996-09-24 | International Business Machines Corporation | Wavelength-selective devices using silicon-on-insulator |
-
1996
- 1996-09-20 JP JP8249956A patent/JP2910696B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1997
- 1997-09-22 US US08/934,891 patent/US5991487A/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100388461B1 (ko) * | 2000-12-28 | 2003-06-25 | 주식회사 하이닉스반도체 | 광감도를 향상시킬 수 있는 이미지 센서 및 그 제조 방법 |
JP2006522465A (ja) * | 2003-03-31 | 2006-09-28 | シオプティカル インコーポレーテッド | 薄膜シリコン・オン・インシュレータ(soi)プラットフォーム上に集積した多結晶ゲルマニウム・ベースの導波路検出器 |
JP2005123513A (ja) * | 2003-10-20 | 2005-05-12 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 光検出器 |
JP2007149790A (ja) * | 2005-11-24 | 2007-06-14 | Sony Corp | 半導体装置 |
JP4604981B2 (ja) * | 2005-11-24 | 2011-01-05 | ソニー株式会社 | 半導体装置と光検出方法 |
JP2009141308A (ja) * | 2007-12-05 | 2009-06-25 | Fujifilm Corp | フォトダイオード |
WO2009110632A1 (ja) * | 2008-03-07 | 2009-09-11 | 日本電気株式会社 | SiGeフォトダイオード |
US8269303B2 (en) | 2008-03-07 | 2012-09-18 | Nec Corporation | SiGe photodiode |
JP5232981B2 (ja) * | 2008-03-07 | 2013-07-10 | 日本電気株式会社 | SiGeフォトダイオード |
JP2015097284A (ja) * | 2009-12-08 | 2015-05-21 | ゼーナ テクノロジーズ, インク.Zena Technologies, Inc. | ナノワイヤを有する垂直フォトゲート(vpg)ピクセル構造 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US5991487A (en) | 1999-11-23 |
JP2910696B2 (ja) | 1999-06-23 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP2910696B2 (ja) | 半導体光検出器 | |
KR100460404B1 (ko) | 회로내장 감광 장치 | |
JP2748914B2 (ja) | 光検出用半導体装置 | |
KR100306414B1 (ko) | 광검출기 | |
US20060133754A1 (en) | Ultra low-loss CMOS compatible silicon waveguides | |
US6307242B1 (en) | Semiconductor photo-detector with square-shaped optical wave-guide | |
KR0175173B1 (ko) | 반도체 소자 제조 방법 | |
JP2988353B2 (ja) | 光検出用の半導体装置及びその製造方法 | |
JPH087288B2 (ja) | ハイブリッド光集積回路の製造方法 | |
US5573972A (en) | Method for manufacturing a silicon bonded wafer | |
JPH09232618A (ja) | 半導体受光素子及びその製造方法 | |
JP2874570B2 (ja) | 半導体装置およびその製造方法 | |
JPH08125225A (ja) | 半導体装置 | |
JP3011167B2 (ja) | 半導体光検出器及びその製造方法 | |
JP3008912B2 (ja) | 半導体光検出器及びその製造方法 | |
JPH1098204A (ja) | 半導体光検出器およびその製造方法 | |
JP2657214B2 (ja) | 面発光レーザ素子の製造方法 | |
JPH0590394A (ja) | 半導体装置 | |
JPH02192167A (ja) | 対称電力用半導体装置及び製造方法 | |
JPH11307805A (ja) | 導波路型フォトダイオード及びその製造方法 | |
JPH0272679A (ja) | 光導波路付き半導体受光素子 | |
JP2672544B2 (ja) | 半導体装置 | |
JP2004253602A (ja) | 光導波路素子およびその製造方法 | |
JPH11163383A (ja) | 半導体受光素子 | |
CN117518535A (zh) | 调制器及其制作方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |