JPH11195807A - 半導体受光素子及びその製造方法 - Google Patents
半導体受光素子及びその製造方法Info
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- JPH11195807A JPH11195807A JP10192793A JP19279398A JPH11195807A JP H11195807 A JPH11195807 A JP H11195807A JP 10192793 A JP10192793 A JP 10192793A JP 19279398 A JP19279398 A JP 19279398A JP H11195807 A JPH11195807 A JP H11195807A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 屈折型光受光素子において、微小サイズの光
ビームに対しても極めて平坦な傾斜人射端面を有する屈
折型光受光素子及びその製造方法を提供することにあ
る。 【解決手段】 第１の導電形を有する第１の半導体層１
４と第２の導電形を有する第２の半導体層１２及び前記
第１の半導体層１４と第２の半導体層１２に挟まれた光
受光層１３とからなる受光部分を基板１５上に設けてな
る半導体受光素子において、前記光受光層１３を除く基
板側成長層又は前記基板の端面には、受光層よりなる受
光部分に対して有限の長さ離れた所から、表面側から離
れるに従い内側に傾斜した光入射端面１１を設けること
により、該光入射端面１１で入射光を屈折させて、前記
光受光層１３を入射光が層厚方向に対し斜めに通過する
ようにしたことを特徴とする。
ビームに対しても極めて平坦な傾斜人射端面を有する屈
折型光受光素子及びその製造方法を提供することにあ
る。 【解決手段】 第１の導電形を有する第１の半導体層１
４と第２の導電形を有する第２の半導体層１２及び前記
第１の半導体層１４と第２の半導体層１２に挟まれた光
受光層１３とからなる受光部分を基板１５上に設けてな
る半導体受光素子において、前記光受光層１３を除く基
板側成長層又は前記基板の端面には、受光層よりなる受
光部分に対して有限の長さ離れた所から、表面側から離
れるに従い内側に傾斜した光入射端面１１を設けること
により、該光入射端面１１で入射光を屈折させて、前記
光受光層１３を入射光が層厚方向に対し斜めに通過する
ようにしたことを特徴とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体受光素子及
びその製造方法に関する。
びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の屈折型半導体受光素子は、図２
（ａ）に示すように、光入射傾斜端面が最表面層から光
受光層を横切って形成されているか又は、図２（ｂ）に
示すように光受光層の直下の層より光受光層に接して傾
斜が始まる構造になっている。尚、図２（ａ）中、２１
ａは光入射端面、２２ａはｐ−ＩnＰ層、２３ａはＩnＧ
aＡs光受光層、２４ａはｎ−ＩnＰ層、２５ａはｎ−Ｉn
Ｐ基板、２６ａはｐ電極、２７ａはｎ電極である。ま
た、図２（ｂ）中、２１ｂは光入射端面、２２ｂはｐ−
ＩnＰ層、２３ｂはＩnＧaＡs光受光層、２４ｂはｎ−Ｉ
nＰ層、２５ｂはｎ−ＩnＰ基板、２６ｂはｐ電極、２７
ｂはｎ電極である。
（ａ）に示すように、光入射傾斜端面が最表面層から光
受光層を横切って形成されているか又は、図２（ｂ）に
示すように光受光層の直下の層より光受光層に接して傾
斜が始まる構造になっている。尚、図２（ａ）中、２１
ａは光入射端面、２２ａはｐ−ＩnＰ層、２３ａはＩnＧ
aＡs光受光層、２４ａはｎ−ＩnＰ層、２５ａはｎ−Ｉn
Ｐ基板、２６ａはｐ電極、２７ａはｎ電極である。ま
た、図２（ｂ）中、２１ｂは光入射端面、２２ｂはｐ−
ＩnＰ層、２３ｂはＩnＧaＡs光受光層、２４ｂはｎ−Ｉ
nＰ層、２５ｂはｎ−ＩnＰ基板、２６ｂはｐ電極、２７
ｂはｎ電極である。
【０００３】このような受光素子の製作工程において、
ブロムメタノール等のウェットエッチングを用いて逆メ
サ光入射端面２１ａを形成する際、ナローギャップであ
る光受光層２３ａを含むエッチングやエッチングの直近
に光受光層２３ａが存在するエッチングでは、ナローギ
ャップである光受光層２３ａはエッチング速度が相対的
に早く、また、サイドエッチングが入りやすいため、深
いエッチングの際中に、不均一なサイドエッチングが起
きたりするなどのエッチングむらが発生しやすく、エッ
チング面に微小な凹凸や波打ちが発生するという問題が
ある。
ブロムメタノール等のウェットエッチングを用いて逆メ
サ光入射端面２１ａを形成する際、ナローギャップであ
る光受光層２３ａを含むエッチングやエッチングの直近
に光受光層２３ａが存在するエッチングでは、ナローギ
ャップである光受光層２３ａはエッチング速度が相対的
に早く、また、サイドエッチングが入りやすいため、深
いエッチングの際中に、不均一なサイドエッチングが起
きたりするなどのエッチングむらが発生しやすく、エッ
チング面に微小な凹凸や波打ちが発生するという問題が
ある。
【０００４】入射光のスポットサイズが大きい場合は、
凹凸や波打ちの影響は小さいが、先球ファイバやレンズ
を用いて光ビームが絞られて入射される場合、この影響
が現れ、ビームが散乱されるようになりビームの集光性
が低下する等の問題がある。また、従来構造では、高速
応答を得るためには、入射位置はできる限り最表面側に
設定し、受光面積が最小になるようにしなければなら
ず、入射光位置が基板側へ下がると、これに対し受光で
きるように受光部分を長くする必要がある。これに伴
い、受光面積が増大し高速応答性能が劣化するという問
題があった。
凹凸や波打ちの影響は小さいが、先球ファイバやレンズ
を用いて光ビームが絞られて入射される場合、この影響
が現れ、ビームが散乱されるようになりビームの集光性
が低下する等の問題がある。また、従来構造では、高速
応答を得るためには、入射位置はできる限り最表面側に
設定し、受光面積が最小になるようにしなければなら
ず、入射光位置が基板側へ下がると、これに対し受光で
きるように受光部分を長くする必要がある。これに伴
い、受光面積が増大し高速応答性能が劣化するという問
題があった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、屈折
型光受光素子において、微小サイズの光ビームに対して
も極めて平坦な傾斜入射端面を有する屈折型光受光素子
及びその製造方法を提供することにある。
型光受光素子において、微小サイズの光ビームに対して
も極めて平坦な傾斜入射端面を有する屈折型光受光素子
及びその製造方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】斯かる目的を達成する本
発明の請求項１に係る半導体受光素子は、第１の導電形
を有する第１の半導体層と第２の導電形を有する第２の
半導体層及び前記第１の半導体層と第２の半導体層に挟
まれた光受光層とからなる受光部分を基板上に設けてな
る半導体受光素子において、前記光受光層を除く基板側
成長層又は前記基板の端面には、光受光層よりなる受光
部分に対して有限の長さ離れた所から、表面側から離れ
るに従い内側に傾斜した光入射端面を設けることによ
り、該光入射端面で入射光を屈折させて、前記光受光層
を入射光が層厚方向に対し斜めに通過するようにしたこ
とを特徴とする。
発明の請求項１に係る半導体受光素子は、第１の導電形
を有する第１の半導体層と第２の導電形を有する第２の
半導体層及び前記第１の半導体層と第２の半導体層に挟
まれた光受光層とからなる受光部分を基板上に設けてな
る半導体受光素子において、前記光受光層を除く基板側
成長層又は前記基板の端面には、光受光層よりなる受光
部分に対して有限の長さ離れた所から、表面側から離れ
るに従い内側に傾斜した光入射端面を設けることによ
り、該光入射端面で入射光を屈折させて、前記光受光層
を入射光が層厚方向に対し斜めに通過するようにしたこ
とを特徴とする。
【０００７】上記目的を達成する本発明の請求項２に係
る半導体受光素子の製造方法は、真性又は第１の導電形
を有する第１の半導体層と同じく第１の導電形を有する
第２の半導体層及び前記第１の半導体層と第２の半導体
層に挟まれた光受光層とからなる受光部分とからなる成
長層を基板上に設ける一方で、表面側の第１の半導体層
の主たる内側部分又は前記光受光層の一部分を含んで第
１の半導体層の主たる内側部分が不純物の拡散によって
選択的に第２の導電形に転換し、更に、前記光受光層を
除く基板側成長層又は前記基板の端面には、光受光層よ
りなる受光部分に対して有限の長さ離れた所から、表面
側から離れるに従い内側に傾斜した光入射端面を設ける
ことにより、該光入射端面で入射光を屈折させて、前記
光受光層を入射光が層厚方向に対し斜めに通過するよう
にしたことを特徴とする。
る半導体受光素子の製造方法は、真性又は第１の導電形
を有する第１の半導体層と同じく第１の導電形を有する
第２の半導体層及び前記第１の半導体層と第２の半導体
層に挟まれた光受光層とからなる受光部分とからなる成
長層を基板上に設ける一方で、表面側の第１の半導体層
の主たる内側部分又は前記光受光層の一部分を含んで第
１の半導体層の主たる内側部分が不純物の拡散によって
選択的に第２の導電形に転換し、更に、前記光受光層を
除く基板側成長層又は前記基板の端面には、光受光層よ
りなる受光部分に対して有限の長さ離れた所から、表面
側から離れるに従い内側に傾斜した光入射端面を設ける
ことにより、該光入射端面で入射光を屈折させて、前記
光受光層を入射光が層厚方向に対し斜めに通過するよう
にしたことを特徴とする。
【０００８】上記目的を達成する本発明の請求項３に係
る半導体受光素子の製造方法は、真性又は第１の導電形
を有する第１の半導体層と同じく第１の導電形を有する
第２の半導体層及び前記第１の半導体層と第２の半導体
層に挟まれた光受光層とからなる受光部分とからなる成
長層を基板上に設ける一方で、表面側の第１の半導体層
の主たる内側部分又は前記光受光層の一部分を含んで第
１の半導体層の主たる内側部分がイオン注入法とその後
のアニールによって選択的に第２の導電形に転換し、更
に、前記光受光層を除く基板側成長層又は前記基板の端
面には、光受光層よりなる受光部分に対して有限の長さ
離れた所から、表面側から離れるに従い内側に傾斜した
光入射端面を設けることにより、該光入射端面で入射光
を屈折させて、前記光受光層を入射光が層厚方向に対し
斜めに通過するようにしたことを特徴とする。
る半導体受光素子の製造方法は、真性又は第１の導電形
を有する第１の半導体層と同じく第１の導電形を有する
第２の半導体層及び前記第１の半導体層と第２の半導体
層に挟まれた光受光層とからなる受光部分とからなる成
長層を基板上に設ける一方で、表面側の第１の半導体層
の主たる内側部分又は前記光受光層の一部分を含んで第
１の半導体層の主たる内側部分がイオン注入法とその後
のアニールによって選択的に第２の導電形に転換し、更
に、前記光受光層を除く基板側成長層又は前記基板の端
面には、光受光層よりなる受光部分に対して有限の長さ
離れた所から、表面側から離れるに従い内側に傾斜した
光入射端面を設けることにより、該光入射端面で入射光
を屈折させて、前記光受光層を入射光が層厚方向に対し
斜めに通過するようにしたことを特徴とする。
【０００９】上記目的を達成する本発明の請求項４に係
る半導体受光素子は、第１の導電形を有する半導体層上
にあって、真性又は第一の導電型の半導体層、超格子半
導体層又は多重量子井戸半導体層より成る光受光層とシ
ョットキー電極との間に、前記光受光層と前記ショット
キー電極との間のショットキー障壁よりも高いショット
キー障壁を前記ショットキー電極に対して有するショッ
トキーバリアハイトの高い半導体層を介在した多層構造
を基板上に構成してなる半導体受光素子において、前記
光受光層を除く基板側成長層又は前記基板の端面には、
光受光層よりなる受光部分に対して有限の長さ離れた所
から、表面側から離れるに従い内側に傾斜した光入射端
面を設けることにより、該光入射端面で入射光を屈折さ
せて、前記光受光層を入射光が層厚方向に対し斜めに通
過するようにしたことを特徴とする。
る半導体受光素子は、第１の導電形を有する半導体層上
にあって、真性又は第一の導電型の半導体層、超格子半
導体層又は多重量子井戸半導体層より成る光受光層とシ
ョットキー電極との間に、前記光受光層と前記ショット
キー電極との間のショットキー障壁よりも高いショット
キー障壁を前記ショットキー電極に対して有するショッ
トキーバリアハイトの高い半導体層を介在した多層構造
を基板上に構成してなる半導体受光素子において、前記
光受光層を除く基板側成長層又は前記基板の端面には、
光受光層よりなる受光部分に対して有限の長さ離れた所
から、表面側から離れるに従い内側に傾斜した光入射端
面を設けることにより、該光入射端面で入射光を屈折さ
せて、前記光受光層を入射光が層厚方向に対し斜めに通
過するようにしたことを特徴とする。
【００１０】上記目的を達成する本発明の請求項５に係
る半導体受光素子は、請求項４において、前記ショット
キーバリアハイトの高い半導体層は、Ｉn1-X-YＧaxＡly
Ａs（０≦ｘ≦１，０≦ｙ≦１）よりなることを特徴と
する。上記目的を達成する本発明の請求項６に係る半導
体受光素子は、請求項４において、前記ショットキーバ
リアハイトの高い半導体層は、Ｉn1-X-YＧaxＡlyＡs
（０≦ｘ≦１，０≦ｙ≦１）とその上の薄いＩn1-uＧau
Ａs1-vＰv（０≦ｕ≦１，０≦ｖ≦１）よりなることを
特徴とする。
る半導体受光素子は、請求項４において、前記ショット
キーバリアハイトの高い半導体層は、Ｉn1-X-YＧaxＡly
Ａs（０≦ｘ≦１，０≦ｙ≦１）よりなることを特徴と
する。上記目的を達成する本発明の請求項６に係る半導
体受光素子は、請求項４において、前記ショットキーバ
リアハイトの高い半導体層は、Ｉn1-X-YＧaxＡlyＡs
（０≦ｘ≦１，０≦ｙ≦１）とその上の薄いＩn1-uＧau
Ａs1-vＰv（０≦ｕ≦１，０≦ｖ≦１）よりなることを
特徴とする。
【００１１】上記目的を達成する本発明の請求項７に係
る半導体受光素子は、請求項４、５又は６において、前
記光受光層と前記ショットキーバリアハイトの高い半導
体層との間に、前記光受光層と同一の組成から前記ショ
ットキーバリアハイトの高い半導体層と同一の組成へと
連続的又は階段的に変化する組成勾配を有する傾斜組成
層を介装したことを特徴とする。
る半導体受光素子は、請求項４、５又は６において、前
記光受光層と前記ショットキーバリアハイトの高い半導
体層との間に、前記光受光層と同一の組成から前記ショ
ットキーバリアハイトの高い半導体層と同一の組成へと
連続的又は階段的に変化する組成勾配を有する傾斜組成
層を介装したことを特徴とする。
【００１２】〔作用〕本発明は、受光部分を有する半導
体受光素子において、図１に示すように光受光層を除く
基板側成長層又は基板の端面には、光受光層よりなる受
光部分に対して有限の長さ離れた所から、表面側から離
れるに従い内側に傾斜した光入射端面を設けることによ
り、該光入射端面で入射光を屈折させて、光受光層を入
射光が層厚方向に対し斜めに通過するようにし、光受光
層で入射光が吸収され高効率で電流して検出できるよう
にしたものである。従来技術に対し、光入射端面が極め
て平坦に安定に形成できる点に特徴がある。
体受光素子において、図１に示すように光受光層を除く
基板側成長層又は基板の端面には、光受光層よりなる受
光部分に対して有限の長さ離れた所から、表面側から離
れるに従い内側に傾斜した光入射端面を設けることによ
り、該光入射端面で入射光を屈折させて、光受光層を入
射光が層厚方向に対し斜めに通過するようにし、光受光
層で入射光が吸収され高効率で電流して検出できるよう
にしたものである。従来技術に対し、光入射端面が極め
て平坦に安定に形成できる点に特徴がある。
【００１３】ここで、光入射端面は光受光層を除く基板
側成長層又は基板部分に、光受光層よりなる受光部分に
対して有限の長さ離れた所から形成されるために、光入
射端面形成時にエッチング速度が相対的に早いナローギ
ャップの光受光層をエッチングすることがなくなり、エ
ッチングむらがほぼ発生せず、歩留まり良く平坦な光入
射端面が形成できる。従って、本発明では、ナローギャ
ップの光受光層が光入射端面を形成する半導体層に含ま
れず、また、ナローギャップの光受光層部分が光入射端
面に接していないため、深いエッチングの際中に、不均
一なサイドエッチングが起きたりするなどのエッチング
むらの発生がほとんどなく、極めて平坦な光入射端面が
得られる。
側成長層又は基板部分に、光受光層よりなる受光部分に
対して有限の長さ離れた所から形成されるために、光入
射端面形成時にエッチング速度が相対的に早いナローギ
ャップの光受光層をエッチングすることがなくなり、エ
ッチングむらがほぼ発生せず、歩留まり良く平坦な光入
射端面が形成できる。従って、本発明では、ナローギャ
ップの光受光層が光入射端面を形成する半導体層に含ま
れず、また、ナローギャップの光受光層部分が光入射端
面に接していないため、深いエッチングの際中に、不均
一なサイドエッチングが起きたりするなどのエッチング
むらの発生がほとんどなく、極めて平坦な光入射端面が
得られる。
【００１４】この結果、先球ファイバやレンズを用いて
絞られた光ビームに対しても端面での散乱はなくなり、
ビームの集光性が維持され、微小受光面積で光が受光で
きるようになり、超高速の受光素子が製作可能となる。
また、受光部分を光入射端面と有限の長さ離して製作す
ることは受光部分を光入射端面と完全に独立に製作でき
ることを意味し、従って、光をレンズ等で絞って入射す
る場合、焦点のビームサイズと同等まで素子受光部分を
微小化でき、超高速応答が可能となる。また、入射光位
置が最表面に対して基板側へ下がっても、これに合わせ
て屈折を考慮して受光部分を受光面積を増やすことなく
最適な位置に設定できるため、石英系光導波路等の上に
ハイブリッド集積する時等、フレキシブルに対応でき
る。
絞られた光ビームに対しても端面での散乱はなくなり、
ビームの集光性が維持され、微小受光面積で光が受光で
きるようになり、超高速の受光素子が製作可能となる。
また、受光部分を光入射端面と有限の長さ離して製作す
ることは受光部分を光入射端面と完全に独立に製作でき
ることを意味し、従って、光をレンズ等で絞って入射す
る場合、焦点のビームサイズと同等まで素子受光部分を
微小化でき、超高速応答が可能となる。また、入射光位
置が最表面に対して基板側へ下がっても、これに合わせ
て屈折を考慮して受光部分を受光面積を増やすことなく
最適な位置に設定できるため、石英系光導波路等の上に
ハイブリッド集積する時等、フレキシブルに対応でき
る。
【００１５】
【発明の実施の形態】〔実施例１〕本発明の第１の実施
例を図１に示す。図１において、１１は光入射端面、１
２は１μｍ厚ｐ−ＩnＰ層、１３は１．０μｍ厚ＩnＧa
Ａs光受光層、１４は１μｍ厚ｎ−ＩnＰ層、１５は半絶
縁性ＩnＰ基板、１６はｐ電極、１７はｎ電極である。
素子の光受光層面積は１０μｍ×２０μｍである。な
お、本実施例では、光入射端面１１は、（００１）表面
のウェハをブロムメタノールを用いてウェットエッチン
グを行い、（１１１）Ａ面がでることを利用して形成し
た。
例を図１に示す。図１において、１１は光入射端面、１
２は１μｍ厚ｐ−ＩnＰ層、１３は１．０μｍ厚ＩnＧa
Ａs光受光層、１４は１μｍ厚ｎ−ＩnＰ層、１５は半絶
縁性ＩnＰ基板、１６はｐ電極、１７はｎ電極である。
素子の光受光層面積は１０μｍ×２０μｍである。な
お、本実施例では、光入射端面１１は、（００１）表面
のウェハをブロムメタノールを用いてウェットエッチン
グを行い、（１１１）Ａ面がでることを利用して形成し
た。
【００１６】この時、逆メサエッチングは、ＩnＰのみ
より成るｎ−ＩnＰ層１４と半絶縁性ＩnＰ基板１５に行
われるため、均一な平坦性の良い傾斜光入射端面１１
が、歩留まり良く形成できる。また、光受光層１３を含
む受光部分からは８μｍ離れた所にエッチング用マスク
を形成し、３０μｍ程度の深い逆メサエッチングを施し
ており、この時、３μｍ程度のサイドエッチングが起き
るが、受光部分は、サイドエッチング部分に接すること
はなく、従って、光受光層１３が相対的にエッチング速
度が早いこと等に起因した異常なサイドエッチングや、
エッチングむら等が発生することもない。また、メサ角
の揃った均一な素子が製作できる。
より成るｎ−ＩnＰ層１４と半絶縁性ＩnＰ基板１５に行
われるため、均一な平坦性の良い傾斜光入射端面１１
が、歩留まり良く形成できる。また、光受光層１３を含
む受光部分からは８μｍ離れた所にエッチング用マスク
を形成し、３０μｍ程度の深い逆メサエッチングを施し
ており、この時、３μｍ程度のサイドエッチングが起き
るが、受光部分は、サイドエッチング部分に接すること
はなく、従って、光受光層１３が相対的にエッチング速
度が早いこと等に起因した異常なサイドエッチングや、
エッチングむら等が発生することもない。また、メサ角
の揃った均一な素子が製作できる。
【００１７】もちろん、逆メサは他のウェットエッチン
グ液やドライエッチング法を用いて形成しても良いし、
他の結晶面を利用したり、エッチングマスクの密着性を
利用し角度を制御して形成しても良い。いずれの方法に
対しても、エッチング対象が均一組成のＩnＰ層のみで
あるため、エッチングむらが発生しにくく、歩留り良く
平坦な光入射端面１１が形成できる。このように極めて
平坦な光入射端面１１が形成できるため、光入射端面１
１に無反射膜を形成することにより、先球ファイバでビ
ーム径を絞った波長１．３μｍの光においても、光入射
端面１１でビームが散乱されることなく集光性良く受光
部分に屈折光が導入され、印加逆バイアス１．５Ｖで受
光感度０．８Ａ／Ｗ以上の大きな値が得られた。
グ液やドライエッチング法を用いて形成しても良いし、
他の結晶面を利用したり、エッチングマスクの密着性を
利用し角度を制御して形成しても良い。いずれの方法に
対しても、エッチング対象が均一組成のＩnＰ層のみで
あるため、エッチングむらが発生しにくく、歩留り良く
平坦な光入射端面１１が形成できる。このように極めて
平坦な光入射端面１１が形成できるため、光入射端面１
１に無反射膜を形成することにより、先球ファイバでビ
ーム径を絞った波長１．３μｍの光においても、光入射
端面１１でビームが散乱されることなく集光性良く受光
部分に屈折光が導入され、印加逆バイアス１．５Ｖで受
光感度０．８Ａ／Ｗ以上の大きな値が得られた。
【００１８】また、このような小サイズの受光面積で受
光できるため、３ｄＢ帯域４０ＧＨｚの高速動作が可能
であった。このように、受光部分を光入射端面１１と離
して製作することは受光部分を光入射端面１１と完全に
独立に製作できることを意味し、従って、光をレンズ等
で絞って入射する場合、焦点のビームサイズと同等まで
素子受光部分を微小化でき、超高速応答が可能となる。
また、入射光位置が最表面に対して基板側へ下がって
も、これに合わせて屈折を考慮して受光部分を受光面積
を増やすことなく最適な位置に設定できるため、石英系
光導波路であるＰＬＣ（Planer Lightwave Circuit）上
にハイブリッド集積する時、光軸位置の変化に対し、高
速性能を劣化させることなくフレキシブルに対応でき
た。
光できるため、３ｄＢ帯域４０ＧＨｚの高速動作が可能
であった。このように、受光部分を光入射端面１１と離
して製作することは受光部分を光入射端面１１と完全に
独立に製作できることを意味し、従って、光をレンズ等
で絞って入射する場合、焦点のビームサイズと同等まで
素子受光部分を微小化でき、超高速応答が可能となる。
また、入射光位置が最表面に対して基板側へ下がって
も、これに合わせて屈折を考慮して受光部分を受光面積
を増やすことなく最適な位置に設定できるため、石英系
光導波路であるＰＬＣ（Planer Lightwave Circuit）上
にハイブリッド集積する時、光軸位置の変化に対し、高
速性能を劣化させることなくフレキシブルに対応でき
た。
【００１９】本実施例では、基板側にｎ−ＩnＰ層を用
いた例であるが、ｐ−ＩnＰ層を用いても上記のｐとｎ
を逆にして同様に製作可能であり、また、ｎ−ＩnＰや
ｐ−ＩnＰ基板を用いても同様に製作可能である。ま
た、ここでは、光受光層１３として均一組成のバルクを
用いているが、アバランシェフォトダイオードに用いら
れるＳＡＧＭ（Separate-absorption-graded-multiplic
ation）構造やＳＡＭ−ＳＬ（Separate absorption and
multiplication superlattice）構造や他の超格子構造
の半導体層等を用いても良いことは言うまでもない。ま
た、ＩnＧaＡsＰ／ＩnＰ系以外のＩnＧaＡlＡs／ＩnＧa
ＡsＰやＡlＧaＡs／ＧaＡs系などの材料系や歪を内在す
るような材料系でも良いことは言うまでもない。
いた例であるが、ｐ−ＩnＰ層を用いても上記のｐとｎ
を逆にして同様に製作可能であり、また、ｎ−ＩnＰや
ｐ−ＩnＰ基板を用いても同様に製作可能である。ま
た、ここでは、光受光層１３として均一組成のバルクを
用いているが、アバランシェフォトダイオードに用いら
れるＳＡＧＭ（Separate-absorption-graded-multiplic
ation）構造やＳＡＭ−ＳＬ（Separate absorption and
multiplication superlattice）構造や他の超格子構造
の半導体層等を用いても良いことは言うまでもない。ま
た、ＩnＧaＡsＰ／ＩnＰ系以外のＩnＧaＡlＡs／ＩnＧa
ＡsＰやＡlＧaＡs／ＧaＡs系などの材料系や歪を内在す
るような材料系でも良いことは言うまでもない。
【００２０】〔実施例２〕本発明の第２の実施例を図３
に示す。図３において、３１は光入射端面、３２は１μ
ｍ厚ＩnＰ層、３２２はＺn拡散により形成したｐ−Ｉn
Ｐ層、３３は１．０μｍ厚ＩnＧaＡs光受光層、３４は
１μｍ厚ｎ−ＩnＰ層、３５は半絶縁性ＩnＰ基板、３６
はｐ電極、３７はｎ電極である。素子の光受光層面積は
１０μｍ×２０μｍである。なお、本実施例では、光入
射端面３１は、（００１）表面のウェハをブロムメタノ
ールを用いてウェットエッチングを行い、（１１１）Ａ
面がでることを利用して形成した。
に示す。図３において、３１は光入射端面、３２は１μ
ｍ厚ＩnＰ層、３２２はＺn拡散により形成したｐ−Ｉn
Ｐ層、３３は１．０μｍ厚ＩnＧaＡs光受光層、３４は
１μｍ厚ｎ−ＩnＰ層、３５は半絶縁性ＩnＰ基板、３６
はｐ電極、３７はｎ電極である。素子の光受光層面積は
１０μｍ×２０μｍである。なお、本実施例では、光入
射端面３１は、（００１）表面のウェハをブロムメタノ
ールを用いてウェットエッチングを行い、（１１１）Ａ
面がでることを利用して形成した。
【００２１】この時、逆メサエッチングは、ＩnＰのみ
より成るｎ−ＩnＰ層３４とＩnＰ基板３５に行われるた
め、均一な平担性の良い傾斜光入射端面３１が、歩留ま
り良く形成できる。また、光受光層３３を含む受光部分
からは８μｍ離れた所にエッチング用マスクを形成し、
３０μｍ程度の深い逆メサエッチングを施しており、こ
の時、３μｍ程度のサイドエッチングが起きるが、受光
部分は、サイドエッチング部分に接することはなく、従
って、光受光層３３が相対的にエッチング速度が早いこ
と等に起因した異常なサイドエッチングや、エッチング
むら等が発生することもない。また、メサ角の揃った均
一な素子が製作できる。
より成るｎ−ＩnＰ層３４とＩnＰ基板３５に行われるた
め、均一な平担性の良い傾斜光入射端面３１が、歩留ま
り良く形成できる。また、光受光層３３を含む受光部分
からは８μｍ離れた所にエッチング用マスクを形成し、
３０μｍ程度の深い逆メサエッチングを施しており、こ
の時、３μｍ程度のサイドエッチングが起きるが、受光
部分は、サイドエッチング部分に接することはなく、従
って、光受光層３３が相対的にエッチング速度が早いこ
と等に起因した異常なサイドエッチングや、エッチング
むら等が発生することもない。また、メサ角の揃った均
一な素子が製作できる。
【００２２】もちろん、逆メサは他のウェットエッチン
グ液やドライエッチング法を用いて形成しても良いし、
他の結晶面を利用したり、エッチングマスクの密着性を
利用し角度を制御して形成しても良い。いずれの方法に
対しても、エッチング対象が均一組成のＩnＰ層のみで
あるため、エッチングむらが発生しにくく、歩留り良く
平坦な光入射端面３１が形成できる。
グ液やドライエッチング法を用いて形成しても良いし、
他の結晶面を利用したり、エッチングマスクの密着性を
利用し角度を制御して形成しても良い。いずれの方法に
対しても、エッチング対象が均一組成のＩnＰ層のみで
あるため、エッチングむらが発生しにくく、歩留り良く
平坦な光入射端面３１が形成できる。
【００２３】このように極めて平坦な光入射端面３１が
形成できるため、光入射端面３１に無反射膜を形成する
ことにより、先球ファイバでビーム径を絞った波長１．
３μｍの光においても、光入射端面３１でビームが散乱
されることなく集光性良く受光部分に屈折光が導入さ
れ、印加逆バイアス１．５Ｖで受光感度０．８Ａ／Ｗ以
上の大きな値が得られた。暗電流は、無反射膜形成後に
おいても１０ｐＡ程度の十分小さな値が得られた。ま
た、このような小サイズの受光面積で受光できるため、
３ｄＢ帯域４０ＧＨｚの高速動作が可能であった。
形成できるため、光入射端面３１に無反射膜を形成する
ことにより、先球ファイバでビーム径を絞った波長１．
３μｍの光においても、光入射端面３１でビームが散乱
されることなく集光性良く受光部分に屈折光が導入さ
れ、印加逆バイアス１．５Ｖで受光感度０．８Ａ／Ｗ以
上の大きな値が得られた。暗電流は、無反射膜形成後に
おいても１０ｐＡ程度の十分小さな値が得られた。ま
た、このような小サイズの受光面積で受光できるため、
３ｄＢ帯域４０ＧＨｚの高速動作が可能であった。
【００２４】このように、受光部分を光入射端面３１と
離して製作することは受光部分を光入射端面３１と完全
に独立に製作できることを意味し、従って、光をレンズ
等で絞って入射する場合、焦点のビームサイズと同等ま
で素子受光部分を微小化でき、超高速応答が可能とな
る。また、入射光位置が最表面に対して基板側へ下がっ
ても、これに合わせて屈折を考慮して受光部分を受光面
積を増やすことなく最適な位置に設定できるため、石英
系光導波路であるＰＬＣ上にハイブリッド集積する時、
光軸位置の変化に対し、高速性能を劣化させることなく
フレキシブルに対応できた。
離して製作することは受光部分を光入射端面３１と完全
に独立に製作できることを意味し、従って、光をレンズ
等で絞って入射する場合、焦点のビームサイズと同等ま
で素子受光部分を微小化でき、超高速応答が可能とな
る。また、入射光位置が最表面に対して基板側へ下がっ
ても、これに合わせて屈折を考慮して受光部分を受光面
積を増やすことなく最適な位置に設定できるため、石英
系光導波路であるＰＬＣ上にハイブリッド集積する時、
光軸位置の変化に対し、高速性能を劣化させることなく
フレキシブルに対応できた。
【００２５】本実施例では、表面側の主たる部分の半導
体の導電形を、Ｚnの拡散により決定しているが、イオ
ン注入法とその後のアニールによって決定しても良い。
本実施例では、基板側にｎ−ＩnＰ層を用いた例である
が、ｐ−ＩnＰ層を用いても上記のｐとｎを逆にして同
様に製作可能であり、また、ｎ−ＩnＰやｐ−ＩnＰ基板
を用いても同様に製作可能である。また、ここでは、光
受光層３３として均一組成のバルクを用いているが、ア
バランシェフォトダイオードに用いられるＳＡＧＭ（Se
parate-absorption-graded-multiplication）構造やＳ
ＡＭ−ＳＬ（Separate absorption and multiplication
superlattice）構造や他の超格子構造の半導体層等を
用いても良いことは言うまでもない。また、ＩnＧaＡs
Ｐ／ＩnＰ系以外のＩnＧaＡlＡs／ＩnＧaＡsＰやＡlＧa
Ａs／ＧaＡs系などの材料系や歪を内在するような材料
系でも良いことは言うまでもない。
体の導電形を、Ｚnの拡散により決定しているが、イオ
ン注入法とその後のアニールによって決定しても良い。
本実施例では、基板側にｎ−ＩnＰ層を用いた例である
が、ｐ−ＩnＰ層を用いても上記のｐとｎを逆にして同
様に製作可能であり、また、ｎ−ＩnＰやｐ−ＩnＰ基板
を用いても同様に製作可能である。また、ここでは、光
受光層３３として均一組成のバルクを用いているが、ア
バランシェフォトダイオードに用いられるＳＡＧＭ（Se
parate-absorption-graded-multiplication）構造やＳ
ＡＭ−ＳＬ（Separate absorption and multiplication
superlattice）構造や他の超格子構造の半導体層等を
用いても良いことは言うまでもない。また、ＩnＧaＡs
Ｐ／ＩnＰ系以外のＩnＧaＡlＡs／ＩnＧaＡsＰやＡlＧa
Ａs／ＧaＡs系などの材料系や歪を内在するような材料
系でも良いことは言うまでもない。
【００２６】〔実施例３〕本発明の第３の実施例を図４
に示す。図４において、４１は光入射端面、４２は０．
２μｍ厚アンドープ又はｎ-−ＩnＡlＡs層、４３はＩn
ＡlＡsからＩnＧaＡsまで組成をなめらかに変化させた
０．１μｍ厚アンドープ又はｎ-−Ｉn1-X-YＧaxＡlyＡs
（０≦ｘ≦１，０≦ｙ≦１）層、４４は１μｍ厚アンド
ープ又はｎ-−ＩnＧaＡs光受光層、４５は１μｍ厚ｎ−
ＩnＰ層、４６は半絶縁性ＩnＰ基板、４７はＰt／Ｔi／
Ａuショットキー電極、４８はオーミックｎ電極であ
る。素子の光受光層面積は１０μｍ×２０μｍである。
光入射端面４１での光の屈折により光受光層４４に対
し、斜めに光が通過するため、実効的光吸収長が長くな
る。
に示す。図４において、４１は光入射端面、４２は０．
２μｍ厚アンドープ又はｎ-−ＩnＡlＡs層、４３はＩn
ＡlＡsからＩnＧaＡsまで組成をなめらかに変化させた
０．１μｍ厚アンドープ又はｎ-−Ｉn1-X-YＧaxＡlyＡs
（０≦ｘ≦１，０≦ｙ≦１）層、４４は１μｍ厚アンド
ープ又はｎ-−ＩnＧaＡs光受光層、４５は１μｍ厚ｎ−
ＩnＰ層、４６は半絶縁性ＩnＰ基板、４７はＰt／Ｔi／
Ａuショットキー電極、４８はオーミックｎ電極であ
る。素子の光受光層面積は１０μｍ×２０μｍである。
光入射端面４１での光の屈折により光受光層４４に対
し、斜めに光が通過するため、実効的光吸収長が長くな
る。
【００２７】また、ショットキー電極４７が屈折した入
射光に対し、反射ミラーとして作用するため吸収長がさ
らに等価的に２倍となり、光受光層厚１μｍで、光入射
端面４１に無反射膜を形成することにより、波長１．３
μｍの光において印加逆バイアス１．５Ｖで受光感度
０．９Ａ／Ｗ以上の大きな値が得られた。なお、本実施
例では、光入射端面４１は、（００１）表面のウェハを
ブロムメタノールを用いてウェットエッチングを行い、
（１１１）Ａ面がでることを利用して形成した。
射光に対し、反射ミラーとして作用するため吸収長がさ
らに等価的に２倍となり、光受光層厚１μｍで、光入射
端面４１に無反射膜を形成することにより、波長１．３
μｍの光において印加逆バイアス１．５Ｖで受光感度
０．９Ａ／Ｗ以上の大きな値が得られた。なお、本実施
例では、光入射端面４１は、（００１）表面のウェハを
ブロムメタノールを用いてウェットエッチングを行い、
（１１１）Ａ面がでることを利用して形成した。
【００２８】この時、逆メサエッチングは、ＩnＰのみ
より成るｎ−ＩnＰ層４５とＩnＰ基板４６に行われるた
め、均一な平坦性の良い傾斜光入射端面４１が、歩留ま
り良く形成できる。また、光受光層４４を含む受光部分
からは８μｍ離れた所にエッチング用マスクを形成し、
３０μｍ程度の深い逆メサエッチングを施しており、こ
の時、３μｍ程度のサイドエッチングが起きるが、受光
部分は、サイドエッチング部分に接することはなく、従
って、光受光層４４が相対的にエッチング速度が早いこ
と等に起因した異常なサイドエッチングや、エッチング
むら等が発生することもない。また、メサ角の揃った均
一な素子が製作できる。
より成るｎ−ＩnＰ層４５とＩnＰ基板４６に行われるた
め、均一な平坦性の良い傾斜光入射端面４１が、歩留ま
り良く形成できる。また、光受光層４４を含む受光部分
からは８μｍ離れた所にエッチング用マスクを形成し、
３０μｍ程度の深い逆メサエッチングを施しており、こ
の時、３μｍ程度のサイドエッチングが起きるが、受光
部分は、サイドエッチング部分に接することはなく、従
って、光受光層４４が相対的にエッチング速度が早いこ
と等に起因した異常なサイドエッチングや、エッチング
むら等が発生することもない。また、メサ角の揃った均
一な素子が製作できる。
【００２９】もちろん、逆メサは他のウェットエッチン
グ液やドライエッチング法を用いて形成しても良いし、
他の結晶面を利用したり、エッチングマスクの密着性を
利用し角度を制御して形成しても良い。いずれの方法に
対しても、エッチング対象が均一組成のＩnＰ層のみで
あるため、エッチングむらが発生しにくく、歩留り良く
平坦な光入射端面４１が形成できる。このように極めて
平坦な光入射端面４１が形成できるため、光入射端面４
１に無反射膜を形成することにより、先球ファイバでビ
ーム径を絞った波長１．３μｍの光においても、光入射
端面４１でビームが散乱されることなく集光性良く受光
部分に屈折光が導入された。暗電流は、無反射膜形成後
においても１ｎＡ程度の十分小さな値が得られた。
グ液やドライエッチング法を用いて形成しても良いし、
他の結晶面を利用したり、エッチングマスクの密着性を
利用し角度を制御して形成しても良い。いずれの方法に
対しても、エッチング対象が均一組成のＩnＰ層のみで
あるため、エッチングむらが発生しにくく、歩留り良く
平坦な光入射端面４１が形成できる。このように極めて
平坦な光入射端面４１が形成できるため、光入射端面４
１に無反射膜を形成することにより、先球ファイバでビ
ーム径を絞った波長１．３μｍの光においても、光入射
端面４１でビームが散乱されることなく集光性良く受光
部分に屈折光が導入された。暗電流は、無反射膜形成後
においても１ｎＡ程度の十分小さな値が得られた。
【００３０】また、このような小サイズの受光面積で受
光できるため、３ｄＢ帯域３０ＧＨｚの高速動作が可能
であった。このように、受光部分を光入射端面４１と離
して製作することは受光部分を光入射端面４１と完全に
独立に製作できることを意味し、従って、光をレンズ等
で絞って入射する場合、焦点のビームサイズと同等まで
素子受光部分を微小化でき、超高速応答が可能となる。
また、入射光位置が最表面に対して基板側へ下がって
も、これに合わせて屈折を考慮して受光部分を受光面積
を増やすことなく最適な位置に設定できるため、石英系
光導波路であるＰＬＣ上にハイブリッド集積する時、光
軸位置の変化に対し、高速性能を劣化させることなくフ
レキシブルに対応できた。
光できるため、３ｄＢ帯域３０ＧＨｚの高速動作が可能
であった。このように、受光部分を光入射端面４１と離
して製作することは受光部分を光入射端面４１と完全に
独立に製作できることを意味し、従って、光をレンズ等
で絞って入射する場合、焦点のビームサイズと同等まで
素子受光部分を微小化でき、超高速応答が可能となる。
また、入射光位置が最表面に対して基板側へ下がって
も、これに合わせて屈折を考慮して受光部分を受光面積
を増やすことなく最適な位置に設定できるため、石英系
光導波路であるＰＬＣ上にハイブリッド集積する時、光
軸位置の変化に対し、高速性能を劣化させることなくフ
レキシブルに対応できた。
【００３１】本実施例では、ＩnＡlＡsからＩnＧaＡsま
で組成をなめらかに変化させた傾斜組成層４３を用いて
伝導帯及び価電子帯のなめらかな接続を図っているが、
この層４３としては１層以上の多層半導体薄膜よりなる
階段状の組成層で構成した疑似的な傾斜組成層でも良
い。また、層４４と層４５の間にもＩnＧaＡsからＩnＰ
まで組成を変化させたＩn1 -uＧauＡs1-vＰv（０≦ｕ≦
１，０≦ｖ≦１）傾斜組成層又は疑似的な傾斜組成層を
用いて伝導帯及び価電子帯のなめらかな接続を図っても
良い。
で組成をなめらかに変化させた傾斜組成層４３を用いて
伝導帯及び価電子帯のなめらかな接続を図っているが、
この層４３としては１層以上の多層半導体薄膜よりなる
階段状の組成層で構成した疑似的な傾斜組成層でも良
い。また、層４４と層４５の間にもＩnＧaＡsからＩnＰ
まで組成を変化させたＩn1 -uＧauＡs1-vＰv（０≦ｕ≦
１，０≦ｖ≦１）傾斜組成層又は疑似的な傾斜組成層を
用いて伝導帯及び価電子帯のなめらかな接続を図っても
良い。
【００３２】また、半導体受光素子としては、第１導電
形を有する半導体層上にあって、真性又は第一の導電型
の半導体層、超格子半導体層または多重量子井戸半導体
層より成る光受光層４４とショットキー電極４７との間
に、前記光受光層４４と前記ショットキー電極４７との
間のショットキー障壁よりも高いショットキー障壁を前
記ショットキー電極４７に対して有するショットキーバ
リアハイトの高い半導体層を介在した多層構造を基板上
に構成してもよい。また、ショットキーバリアハイトの
高い半導体層としては、Ｉn1-X-YＧaxＡlyＡs（０≦ｘ
≦１，０≦ｙ≦１）を用いることができる。
形を有する半導体層上にあって、真性又は第一の導電型
の半導体層、超格子半導体層または多重量子井戸半導体
層より成る光受光層４４とショットキー電極４７との間
に、前記光受光層４４と前記ショットキー電極４７との
間のショットキー障壁よりも高いショットキー障壁を前
記ショットキー電極４７に対して有するショットキーバ
リアハイトの高い半導体層を介在した多層構造を基板上
に構成してもよい。また、ショットキーバリアハイトの
高い半導体層としては、Ｉn1-X-YＧaxＡlyＡs（０≦ｘ
≦１，０≦ｙ≦１）を用いることができる。
【００３３】本実施例では、基板側にｎ−ＩnＰ層を用
いた例であるが、ｐ−ＩnＰ層を用いても上記のｐとｎ
を逆にして同様に製作可能であり、また、ｎ−ＩnＰや
ｐ−ＩnＰ基板を用いても同様に製作可能である。ま
た、ここでは、光受光層４４として均一組成のバルクを
用いるが、アバランシェフォトダイオードに用いられる
ＳＡＧＭ（Separate-absorption-graded-multiplicatio
n）構造やＳＡＭ−ＳＬ（Separate absorption and mul
tiplicationsuperlattice）構造や他の超格子構造の半
導体層等を用いても良いことは言うまでもない。また、
ＩnＧaＡsＰ／ＩnＰ系以外のＩnＧaＡlＡs／ＩnＧaＡs
ＰやＡlＧaＡs／ＧaＡs系などの材料系や歪を内在する
ような材料系でも良いことは言うまでもない。
いた例であるが、ｐ−ＩnＰ層を用いても上記のｐとｎ
を逆にして同様に製作可能であり、また、ｎ−ＩnＰや
ｐ−ＩnＰ基板を用いても同様に製作可能である。ま
た、ここでは、光受光層４４として均一組成のバルクを
用いるが、アバランシェフォトダイオードに用いられる
ＳＡＧＭ（Separate-absorption-graded-multiplicatio
n）構造やＳＡＭ−ＳＬ（Separate absorption and mul
tiplicationsuperlattice）構造や他の超格子構造の半
導体層等を用いても良いことは言うまでもない。また、
ＩnＧaＡsＰ／ＩnＰ系以外のＩnＧaＡlＡs／ＩnＧaＡs
ＰやＡlＧaＡs／ＧaＡs系などの材料系や歪を内在する
ような材料系でも良いことは言うまでもない。
【００３４】〔実施例４〕本発明の第４の実施例を図５
に示す。図５において、５１は光入射端面、５９は５ｎ
ｍ厚アンドープ又はｎ-−ＩnＰ層、５２は０．２μｍ厚
アンドープ又はｎ-−ＩnＡlＡs層、５３はＩnＡlＡsか
らＩnＧaＡsまで組成をなめらかに変化させた０．１μ
ｍ厚アンドープ又はｎ-−Ｉn1-X-YＧaxＡlyＡs（０≦ｘ
≦１，０≦ｙ≦１）層、５４は１μｍ厚アンドープ又は
ｎ-−ＩnＧaＡs光受光層、５５は１μｍ厚ｎ−ＩnＰ
層、５６は半絶縁性ＩnＰ基板、５７はＰt／Ｔi／Ａuシ
ョットキー電極、５８はオーミックｎ電極である。素子
の光受光層面積は１０μｍ×２０μｍである。
に示す。図５において、５１は光入射端面、５９は５ｎ
ｍ厚アンドープ又はｎ-−ＩnＰ層、５２は０．２μｍ厚
アンドープ又はｎ-−ＩnＡlＡs層、５３はＩnＡlＡsか
らＩnＧaＡsまで組成をなめらかに変化させた０．１μ
ｍ厚アンドープ又はｎ-−Ｉn1-X-YＧaxＡlyＡs（０≦ｘ
≦１，０≦ｙ≦１）層、５４は１μｍ厚アンドープ又は
ｎ-−ＩnＧaＡs光受光層、５５は１μｍ厚ｎ−ＩnＰ
層、５６は半絶縁性ＩnＰ基板、５７はＰt／Ｔi／Ａuシ
ョットキー電極、５８はオーミックｎ電極である。素子
の光受光層面積は１０μｍ×２０μｍである。
【００３５】本実施例では、最表面に極薄のＩnＰ層５
９を用いているため、ＩnＡlＡsに比ベ、表面酸化耐性
が大きい。光入射端面５１での光の屈折により光受光層
５４に対し、斜めに光が通過するため、実効的光吸収長
が長くなる。また、ショットキー電極５７が屈折した入
射光に対し、反射ミラーとして作用するため吸収長がさ
らに等価的に２倍となり、光受光層厚１μｍで、光入射
端面５１に無反射膜を形成することにより、波長１．３
μｍにおいて印加逆バイアス１．５Ｖで受光感度０．９
Ａ／Ｗ以上の大きな値が得られた。なお、本実施例で
は、光入射端面５１は、（００１）表面のウェハをブロ
ムメタノールを用いてウェットエッチングを行い、（１
１１）Ａ面がでることを利用して形成した。
９を用いているため、ＩnＡlＡsに比ベ、表面酸化耐性
が大きい。光入射端面５１での光の屈折により光受光層
５４に対し、斜めに光が通過するため、実効的光吸収長
が長くなる。また、ショットキー電極５７が屈折した入
射光に対し、反射ミラーとして作用するため吸収長がさ
らに等価的に２倍となり、光受光層厚１μｍで、光入射
端面５１に無反射膜を形成することにより、波長１．３
μｍにおいて印加逆バイアス１．５Ｖで受光感度０．９
Ａ／Ｗ以上の大きな値が得られた。なお、本実施例で
は、光入射端面５１は、（００１）表面のウェハをブロ
ムメタノールを用いてウェットエッチングを行い、（１
１１）Ａ面がでることを利用して形成した。
【００３６】この時、逆メサエッチングは、ＩnＰのみ
より成るｎ−ＩnＰ層５５とＩnＰ基板５６に行われるた
め、均一な平坦性の良い傾斜光入射端面５１が、歩留ま
り良く形成できる。また、光受光層５４を含む受光部分
からは８μｍ離れた所にエッチング用マスクを形成し、
３０μｍ程度の深い逆メサエッチングを施しており、こ
の時、３μｍ程度のサイドエッチングが起きるが、受光
部分は、サイドエッチング部分に接することはなく、従
って、光受光層５４が相対的にエッチング速度が早いこ
と等に起因した異常なサイドエッチングや、エッチング
むら等が発生することもない。また、メサ角の揃った均
一な素子が製作できる。
より成るｎ−ＩnＰ層５５とＩnＰ基板５６に行われるた
め、均一な平坦性の良い傾斜光入射端面５１が、歩留ま
り良く形成できる。また、光受光層５４を含む受光部分
からは８μｍ離れた所にエッチング用マスクを形成し、
３０μｍ程度の深い逆メサエッチングを施しており、こ
の時、３μｍ程度のサイドエッチングが起きるが、受光
部分は、サイドエッチング部分に接することはなく、従
って、光受光層５４が相対的にエッチング速度が早いこ
と等に起因した異常なサイドエッチングや、エッチング
むら等が発生することもない。また、メサ角の揃った均
一な素子が製作できる。
【００３７】もちろん、逆メサは他のウェットエッチン
グ液やドライエッチング法を用いて形成しても良いし、
他の結晶面を利用したり、エッチングマスクの密着性を
利用し角度を制御して形成しても良い。いずれの方法に
対しても、エッチング対象が均一組成のＩnＰ層のみで
あるため、エッチングむらが発生しにくく、歩留り良く
平坦な光入射端面５１が形成できる。
グ液やドライエッチング法を用いて形成しても良いし、
他の結晶面を利用したり、エッチングマスクの密着性を
利用し角度を制御して形成しても良い。いずれの方法に
対しても、エッチング対象が均一組成のＩnＰ層のみで
あるため、エッチングむらが発生しにくく、歩留り良く
平坦な光入射端面５１が形成できる。
【００３８】このように極めて平坦な光入射端面５１が
形成できるため、光入射端面５１に無反射膜を形成する
ことにより、先球ファイバでビーム径を絞った波長１．
３μｍの光においても、光入射端面５１でビームが散乱
されることなく集光性良く受光部分に屈折光が導入され
た。暗電流は、無反射膜形成後においても１ｎＡ程度の
十分小さな値が得られた。また、このような小サイズの
受光面積で受光できるため、３ｄＢ帯域３０ＧＨｚの高
速動作が可能であった。
形成できるため、光入射端面５１に無反射膜を形成する
ことにより、先球ファイバでビーム径を絞った波長１．
３μｍの光においても、光入射端面５１でビームが散乱
されることなく集光性良く受光部分に屈折光が導入され
た。暗電流は、無反射膜形成後においても１ｎＡ程度の
十分小さな値が得られた。また、このような小サイズの
受光面積で受光できるため、３ｄＢ帯域３０ＧＨｚの高
速動作が可能であった。
【００３９】このように、受光部分を光入射端面５１と
離して製作することは受光部分を光入射端面５１と完全
に独立に製作できることを意味し、従って、光をレンズ
等で絞って入射する場合、焦点のビームサイズと同等ま
で素子受光部分を微小化でき、超高速応答が可能とな
る。また、入射光位置が最表面に対して基板側へ下がっ
ても、これに合わせて屈折を考慮して受光部分を受光面
積を増やすことなく最適な位置に設定できるため、石英
系光導波路であるＰＬＣ上にハイブリッド集積する時、
光軸位置の変化に対し、高速性能を劣化させることなく
フレキシブルに対応できた。
離して製作することは受光部分を光入射端面５１と完全
に独立に製作できることを意味し、従って、光をレンズ
等で絞って入射する場合、焦点のビームサイズと同等ま
で素子受光部分を微小化でき、超高速応答が可能とな
る。また、入射光位置が最表面に対して基板側へ下がっ
ても、これに合わせて屈折を考慮して受光部分を受光面
積を増やすことなく最適な位置に設定できるため、石英
系光導波路であるＰＬＣ上にハイブリッド集積する時、
光軸位置の変化に対し、高速性能を劣化させることなく
フレキシブルに対応できた。
【００４０】本実施例では、ＩnＡlＡsからＩnＧaＡsま
で組成をなめらかに変化させた傾斜組成層５３を用いて
伝導帯及び価電子帯のなめらかな接続を図っているが、
この層５３としては１層以上の多層半導体薄膜よりなる
階段状の組成層で構成した疑似的な傾斜組成層でも良
い。また、層５４と層５５の間にもＩnＧaＡsからＩnＰ
まで組成を変化させたＩn1 -uＧauＡs1-vＰv（０≦ｕ≦
１，０≦ｖ≦１）傾斜組成層又は疑似的な傾斜組成層を
用いて伝導帯及び価電子帯のなめらかな接続を図っても
良い。
で組成をなめらかに変化させた傾斜組成層５３を用いて
伝導帯及び価電子帯のなめらかな接続を図っているが、
この層５３としては１層以上の多層半導体薄膜よりなる
階段状の組成層で構成した疑似的な傾斜組成層でも良
い。また、層５４と層５５の間にもＩnＧaＡsからＩnＰ
まで組成を変化させたＩn1 -uＧauＡs1-vＰv（０≦ｕ≦
１，０≦ｖ≦１）傾斜組成層又は疑似的な傾斜組成層を
用いて伝導帯及び価電子帯のなめらかな接続を図っても
良い。
【００４１】また、半導体受光素子としては、第１の導
電形を有する半導体層上にあって、真性又は第１の導電
型の半導体層、超格子半導体層または多重量子井戸半導
体層より成る光受光層５４とショットキー電極５７との
間に、前記光受光層５４と前記ショットキー電極５７と
の間のショットキー障壁よりも高いショットキー障壁を
前記ショットキー電極５７に対して有するショットキー
バリアハイトの高い半導体層を介在した多層構造を基板
上に構成してもよい。また、ショットキーバリアハイト
の高い半導体層としては、Ｉn1-X-YＧaxＡlyＡs（０≦
ｘ≦１，０≦ｙ≦１）を用いることができ、更に、Ｉn
1-X-YＧaxＡlyＡs（０≦ｘ≦１，０≦ｙ≦１）とその上
の薄いＩn1-uＧauＡs1-vＰv（０≦ｕ≦１，０≦ｖ≦
１）よりなる半導体受光素子で構成してもよい。
電形を有する半導体層上にあって、真性又は第１の導電
型の半導体層、超格子半導体層または多重量子井戸半導
体層より成る光受光層５４とショットキー電極５７との
間に、前記光受光層５４と前記ショットキー電極５７と
の間のショットキー障壁よりも高いショットキー障壁を
前記ショットキー電極５７に対して有するショットキー
バリアハイトの高い半導体層を介在した多層構造を基板
上に構成してもよい。また、ショットキーバリアハイト
の高い半導体層としては、Ｉn1-X-YＧaxＡlyＡs（０≦
ｘ≦１，０≦ｙ≦１）を用いることができ、更に、Ｉn
1-X-YＧaxＡlyＡs（０≦ｘ≦１，０≦ｙ≦１）とその上
の薄いＩn1-uＧauＡs1-vＰv（０≦ｕ≦１，０≦ｖ≦
１）よりなる半導体受光素子で構成してもよい。
【００４２】本実施例では、基板側にｎ−ＩnＰ層を用
いた例であるが、ｐ−ＩnＰ層を用いても上記のｐとｎ
を逆にして同様に製作可能であり、また、ｎ−ＩnＰや
ｐ−ＩnＰ基板を用いても同様に製作可能である。ま
た、ここでは、光受光層５４として均一組成のバルクを
用いるが、アバランシェフォトダイオードに用いられる
ＳＡＧＭ（Separate-absorption-graded-multiplicatio
n）構造やＳＡＭ−ＳＬ（Separate absorption and mul
tiplicationsuperlattice）構造や他の超格子構造の半
導体層等を用いても良いことは言うまでもない。また、
ＩnＧaＡsＰ／ＩnＰ系以外のＩnＧaＡlＡs／ＩnＧaＡs
ＰやＡlＧaＡs／ＧaＡs系などの材料系や歪を内在する
ような材料系でも良いことは言うまでもない。
いた例であるが、ｐ−ＩnＰ層を用いても上記のｐとｎ
を逆にして同様に製作可能であり、また、ｎ−ＩnＰや
ｐ−ＩnＰ基板を用いても同様に製作可能である。ま
た、ここでは、光受光層５４として均一組成のバルクを
用いるが、アバランシェフォトダイオードに用いられる
ＳＡＧＭ（Separate-absorption-graded-multiplicatio
n）構造やＳＡＭ−ＳＬ（Separate absorption and mul
tiplicationsuperlattice）構造や他の超格子構造の半
導体層等を用いても良いことは言うまでもない。また、
ＩnＧaＡsＰ／ＩnＰ系以外のＩnＧaＡlＡs／ＩnＧaＡs
ＰやＡlＧaＡs／ＧaＡs系などの材料系や歪を内在する
ような材料系でも良いことは言うまでもない。
【００４３】〔実施例５〕本発明の第５の実施例を図６
に示す。図６において、６１は光入射端面、６２は上層
より、０．１μｍ厚p-InGaAsコンタクト層、１．３μｍ
厚p-InP 層、０．２μｍ厚p-InGaAsP 層（１．１５μｍ
波長組成）よりなるｐ形半導体層で、６３は１．０μｍ
厚InGaAs光受光層、６４は上側より２μｍ厚n-InGaAsP
層（１．１５μｍ波長組成）、０．２μｍ厚InP層より
なるｎ形半導体層、６５は半絶縁性InP 基板、６６はｐ
電極、６７はｎ電極である。素子の受光層面積は１４μ
ｍ×２０μｍである。
に示す。図６において、６１は光入射端面、６２は上層
より、０．１μｍ厚p-InGaAsコンタクト層、１．３μｍ
厚p-InP 層、０．２μｍ厚p-InGaAsP 層（１．１５μｍ
波長組成）よりなるｐ形半導体層で、６３は１．０μｍ
厚InGaAs光受光層、６４は上側より２μｍ厚n-InGaAsP
層（１．１５μｍ波長組成）、０．２μｍ厚InP層より
なるｎ形半導体層、６５は半絶縁性InP 基板、６６はｐ
電極、６７はｎ電極である。素子の受光層面積は１４μ
ｍ×２０μｍである。
【００４４】図７は、波長１．５５μｍ光に対する１μ
ｍ厚InGaAs光吸収層における内部量子効率の逆メサ角
（θ）依存性の計算結果である。逆メサ角（θ）の増大
につれ実効吸収長が増大し、内部量子効率が増大する。
なお、本実施例では、光入射端面６１は、（００１）表
面のウエハをブロムメタノールを用いてウエットエッチ
ングを行い、（１１１）Ａ面が表面に対し、５４°４
４’の角度で形成されることを利用して形成した。
ｍ厚InGaAs光吸収層における内部量子効率の逆メサ角
（θ）依存性の計算結果である。逆メサ角（θ）の増大
につれ実効吸収長が増大し、内部量子効率が増大する。
なお、本実施例では、光入射端面６１は、（００１）表
面のウエハをブロムメタノールを用いてウエットエッチ
ングを行い、（１１１）Ａ面が表面に対し、５４°４
４’の角度で形成されることを利用して形成した。
【００４５】この時、逆メサエッチングは、InP のみよ
り成るInP 基板６５に行われるため、均一な平坦性のよ
い傾斜光入射端面が、歩留まりよく形成できる。また、
受光層を含む受光部分からは８μｍ離れた所にエッチン
グ用マスクを形成し、３０μｍ程度の深い逆メサエッチ
ングを施しており、この時、３μｍ程度のサイドエッチ
ングがおきるが、受光部分は、サイドエッチング部分に
接することはなく、従って、光受光層が相対的にエッチ
ング速度が早いこと等に起因した異常なサイドエッチン
グや、エッチングむら等が発生することもない。また、
メサ角の揃った均一な素子が製作できる。
り成るInP 基板６５に行われるため、均一な平坦性のよ
い傾斜光入射端面が、歩留まりよく形成できる。また、
受光層を含む受光部分からは８μｍ離れた所にエッチン
グ用マスクを形成し、３０μｍ程度の深い逆メサエッチ
ングを施しており、この時、３μｍ程度のサイドエッチ
ングがおきるが、受光部分は、サイドエッチング部分に
接することはなく、従って、光受光層が相対的にエッチ
ング速度が早いこと等に起因した異常なサイドエッチン
グや、エッチングむら等が発生することもない。また、
メサ角の揃った均一な素子が製作できる。
【００４６】もちろん、逆メサは他のウエットエッチン
グ液やドライエッチング法を用いて形成してもよいし、
他の結晶面を利用したり、エッチングマスクの密着性を
利用し角度を制御して形成しても良い。いずれの方法に
対しても、エッチング対象が均一組成のInP 層のみであ
るため、エッチングむらが発生しにくく、歩留りよく平
坦な光入射端面６１が形成できる。
グ液やドライエッチング法を用いて形成してもよいし、
他の結晶面を利用したり、エッチングマスクの密着性を
利用し角度を制御して形成しても良い。いずれの方法に
対しても、エッチング対象が均一組成のInP 層のみであ
るため、エッチングむらが発生しにくく、歩留りよく平
坦な光入射端面６１が形成できる。
【００４７】このように極めて平坦な光入射端面６１が
形成できるため、入射面に無反射膜を形成することによ
り、ファイバからの出射光をレンズでビーム径を絞った
波長１．５５μｍのスポットサイズ２Ｗｓ＝３．４μｍ
の光においても、入射端面でビームが散乱されることな
く集光性よく受光部分に屈折光が導入され、印加逆バイ
アス５Ｖで受光感度１．０Ａ／Ｗの大きな値が得られ
た。
形成できるため、入射面に無反射膜を形成することによ
り、ファイバからの出射光をレンズでビーム径を絞った
波長１．５５μｍのスポットサイズ２Ｗｓ＝３．４μｍ
の光においても、入射端面でビームが散乱されることな
く集光性よく受光部分に屈折光が導入され、印加逆バイ
アス５Ｖで受光感度１．０Ａ／Ｗの大きな値が得られ
た。
【００４８】また、ビームを水平（Ｘ）および垂直
（Ｙ）方向に入射位置を移動させて、その時の受光感度
の入射位置依存性を測定したものが図８（ａ），（ｂ）
である。受光感度が１dB低下する光軸ずれ許容度は水平
方向１３．４μｍ、垂直方向３．３μｍと大きい。この
ため、低コスト化が図れるシンプルな単レンズ構成によ
り受光モジュールの製作ができた。製作したモジュール
のほとんどが０．８〜１．０Ａ／Ｗの高い受光感度を示
した。図９に製作したモジュールのバイアス電圧５Ｖに
おける周波数応答特性を示す。小サイズの受光面積で受
光できるため、３dB帯域３８GHz の高速動作が可能であ
った。
（Ｙ）方向に入射位置を移動させて、その時の受光感度
の入射位置依存性を測定したものが図８（ａ），（ｂ）
である。受光感度が１dB低下する光軸ずれ許容度は水平
方向１３．４μｍ、垂直方向３．３μｍと大きい。この
ため、低コスト化が図れるシンプルな単レンズ構成によ
り受光モジュールの製作ができた。製作したモジュール
のほとんどが０．８〜１．０Ａ／Ｗの高い受光感度を示
した。図９に製作したモジュールのバイアス電圧５Ｖに
おける周波数応答特性を示す。小サイズの受光面積で受
光できるため、３dB帯域３８GHz の高速動作が可能であ
った。
【００４９】本実施例では、基板側にｎ形半導体層を用
いた例であるが、ｐ形半導体層を用いても上記のｐとｎ
を逆にして同様に製作可能であり、また、n-InP やp-In
P 基板を用いても同様に製作可能である。また、ここで
は、受光層として均一組成のバルクを用いているが、ア
バランシェフォトダイオードに用いられるSeparate-abs
orption-graded-multiplication（ＳＡＧＭ）構造やSep
arate absorption and multiplication superlattice
（ＳＡＭ−ＳＬ）構造や他の超格子構造の半導体層等を
用いてもよいことは言うまでもない。また、InGaAsP/In
P 系以外のInGaAlAs/InGaAsPやAlGaAs/GaAs 系などの材
料系や歪を内在するような材料系でもよいことは言うま
でもない。
いた例であるが、ｐ形半導体層を用いても上記のｐとｎ
を逆にして同様に製作可能であり、また、n-InP やp-In
P 基板を用いても同様に製作可能である。また、ここで
は、受光層として均一組成のバルクを用いているが、ア
バランシェフォトダイオードに用いられるSeparate-abs
orption-graded-multiplication（ＳＡＧＭ）構造やSep
arate absorption and multiplication superlattice
（ＳＡＭ−ＳＬ）構造や他の超格子構造の半導体層等を
用いてもよいことは言うまでもない。また、InGaAsP/In
P 系以外のInGaAlAs/InGaAsPやAlGaAs/GaAs 系などの材
料系や歪を内在するような材料系でもよいことは言うま
でもない。
【００５０】〔実施例６〕本発明の第６の実施例を図１
０に示す。図１０において、１０１は光入射端面、１０
２は上層より、０．１μｍ厚p-InGaAsコンタクト層、
１．３μｍ厚p-InP 層、０．２μｍ厚p-InGaAsP 層
（１．１５μｍ波長組成）よりなるｐ形半導体層で、１
０３は１．０μｍ厚InGaAs光受光層、１０４は２μｍ厚
n-InP 層、１０５は半絶縁性InP 基板、１０６はｐ電
極、１０７はｎ電極である。素子の受光層面積は１４μ
ｍ×２０μｍである。
０に示す。図１０において、１０１は光入射端面、１０
２は上層より、０．１μｍ厚p-InGaAsコンタクト層、
１．３μｍ厚p-InP 層、０．２μｍ厚p-InGaAsP 層
（１．１５μｍ波長組成）よりなるｐ形半導体層で、１
０３は１．０μｍ厚InGaAs光受光層、１０４は２μｍ厚
n-InP 層、１０５は半絶縁性InP 基板、１０６はｐ電
極、１０７はｎ電極である。素子の受光層面積は１４μ
ｍ×２０μｍである。
【００５１】図１１は、波長１．５５μｍ光に対する１
μｍ厚InGaAs光吸収層における内部量子効率の逆メサ角
（θ）依存性の計算結果である。逆メサ角（θ）の増大
につれ実効吸収長が増大し、内部量子効率が増大する。
なお、本実施例では、光入射端面１０１は、（００１）
表面のウエハをブロムメタノールを用いてウエットエッ
チングを行い、（１１１）Ａ面が表面に対し、５４°４
４’の角度で形成されることを利用して形成した。
μｍ厚InGaAs光吸収層における内部量子効率の逆メサ角
（θ）依存性の計算結果である。逆メサ角（θ）の増大
につれ実効吸収長が増大し、内部量子効率が増大する。
なお、本実施例では、光入射端面１０１は、（００１）
表面のウエハをブロムメタノールを用いてウエットエッ
チングを行い、（１１１）Ａ面が表面に対し、５４°４
４’の角度で形成されることを利用して形成した。
【００５２】この時、逆メサエッチングは、InP 基板１
０５を含むInP のみより成る部分に行われるため、均一
な平坦性のよい傾斜光入射端面１０１が、歩留まりよく
形成できる。また、受光層を含む受光部分からは８μｍ
離れた所にエッチング用マスクを形成し、３０μｍ程度
の深い逆メサエッチングを施しており、この時、３μｍ
程度のサイドエッチングがおきるが、受光部分は、サイ
ドエッチング部分に接することはなく、従って、光受光
層が相対的にエッチング速度が早いこと等に起因した異
常なサイドエッチングや、エッチングむら等が発生する
こともない。また、メサ角の揃った均一な素子が製作で
きる。
０５を含むInP のみより成る部分に行われるため、均一
な平坦性のよい傾斜光入射端面１０１が、歩留まりよく
形成できる。また、受光層を含む受光部分からは８μｍ
離れた所にエッチング用マスクを形成し、３０μｍ程度
の深い逆メサエッチングを施しており、この時、３μｍ
程度のサイドエッチングがおきるが、受光部分は、サイ
ドエッチング部分に接することはなく、従って、光受光
層が相対的にエッチング速度が早いこと等に起因した異
常なサイドエッチングや、エッチングむら等が発生する
こともない。また、メサ角の揃った均一な素子が製作で
きる。
【００５３】もちろん、逆メサは他のウエットエッチン
グ液やドライエッチング法を用いて形成してもよいし、
他の結晶面を利用したり、エッチングマスクの密着性を
利用し角度を制御して形成してもよい。いずれの方法に
対しても、エッチング対象が均一組成のInP 層のみであ
るため、エッチングむらが発生しにくく、歩留りよく平
坦な光入射端面１０１が形成できる。
グ液やドライエッチング法を用いて形成してもよいし、
他の結晶面を利用したり、エッチングマスクの密着性を
利用し角度を制御して形成してもよい。いずれの方法に
対しても、エッチング対象が均一組成のInP 層のみであ
るため、エッチングむらが発生しにくく、歩留りよく平
坦な光入射端面１０１が形成できる。
【００５４】このように極めて平坦な光入射端面１０１
が形成できるため、入射面に無反射膜を形成することに
より、ファイバからの出射光をレンズでビーム径を絞っ
た波長１．５５μｍのスポットサイズ２Ｗｓ＝３．４μ
ｍの光においても、入射端面でビームが散乱されること
なく集光性よく受光部分に屈折光が導入され、印加逆バ
イアス５Ｖで受光感度１．０Ａ／Ｗの大きな値が得られ
た。
が形成できるため、入射面に無反射膜を形成することに
より、ファイバからの出射光をレンズでビーム径を絞っ
た波長１．５５μｍのスポットサイズ２Ｗｓ＝３．４μ
ｍの光においても、入射端面でビームが散乱されること
なく集光性よく受光部分に屈折光が導入され、印加逆バ
イアス５Ｖで受光感度１．０Ａ／Ｗの大きな値が得られ
た。
【００５５】また、ビームを水平（Ｘ）および垂直
（Ｙ）方向に入射位置を移動させて、その時の受光感度
の入射位置依存性を測定したものが図１２（ａ），
（ｂ）である。受光感度が１dB低下する光軸ずれ許容度
は水平方向１３．４μｍ、垂直方向３．３μｍと大き
い。このため、低コスト化が図れるシンプルな単レンズ
構成により受光モジュールの製作ができた。製作したモ
ジュールのほとんどが０．８〜１．０Ａ／Ｗの高い受光
感度を示した。図１３に製作したモジュールのバイアス
電圧５Ｖにおける周波数応答特性を示す。小サイズの受
光面積で受光できるため、３dB帯域３８GHz の高速動作
が可能であった。
（Ｙ）方向に入射位置を移動させて、その時の受光感度
の入射位置依存性を測定したものが図１２（ａ），
（ｂ）である。受光感度が１dB低下する光軸ずれ許容度
は水平方向１３．４μｍ、垂直方向３．３μｍと大き
い。このため、低コスト化が図れるシンプルな単レンズ
構成により受光モジュールの製作ができた。製作したモ
ジュールのほとんどが０．８〜１．０Ａ／Ｗの高い受光
感度を示した。図１３に製作したモジュールのバイアス
電圧５Ｖにおける周波数応答特性を示す。小サイズの受
光面積で受光できるため、３dB帯域３８GHz の高速動作
が可能であった。
【００５６】本実施例では、基板側にｎ形半導体層を用
いた例であるが、ｐ形半導体層を用いても上記のｐとｎ
を逆にして同様に製作可能であり、また、n-InP やp-In
P 基板を用いても同様に製作可能である。また、ここで
は、受光層として均一組成のバルクを用いているが、ア
バランシェフォトダイオードに用いられるSeparate-abs
orption-graded-multiplication（ＳＡＧＭ）構造やSep
arate absorption and multiplication superlattice
（ＳＡＭ−ＳＬ）構造や他の超格子構造の半導体層等を
用いてもよいことは言うまでもない。また、InGaAsP/In
P 系以外のInGaAlAs/InGaAsPやAlGaAs/GaAs 系などの材
料系や歪を内在するような材料系でもよいことは言うま
でもない。
いた例であるが、ｐ形半導体層を用いても上記のｐとｎ
を逆にして同様に製作可能であり、また、n-InP やp-In
P 基板を用いても同様に製作可能である。また、ここで
は、受光層として均一組成のバルクを用いているが、ア
バランシェフォトダイオードに用いられるSeparate-abs
orption-graded-multiplication（ＳＡＧＭ）構造やSep
arate absorption and multiplication superlattice
（ＳＡＭ−ＳＬ）構造や他の超格子構造の半導体層等を
用いてもよいことは言うまでもない。また、InGaAsP/In
P 系以外のInGaAlAs/InGaAsPやAlGaAs/GaAs 系などの材
料系や歪を内在するような材料系でもよいことは言うま
でもない。
【００５７】
【発明の効果】以上、詳細に説明したように、ナローギ
ャップの光受光層が光入射端面を形成する半導体層に含
まれず、また、ナローギャップの光受光層部分が光入射
端面に接していないため、深いエッチングの際中に、不
均一なサイドエッチングが起きたりするなどのエッチン
グむらの発生がほとんどなく、極めて平坦な光入射端面
が得られる。この結果、先球ファイバやレンズを用いて
絞られた光ビームに対しても端面での散乱はなくなり、
ビームの集光性が維持され、微小受光面積で光が受光で
きるようになり、超高速の受光素子が製作可能となる。
また、受光部分を光入射端面と有限の長さ離して製作す
るため、受光部分を光入射端面と完全に独立に製作で
き、従って、光をレンズ等で絞って入射する場合、焦点
のビームサイズと同等まで素子受光部分を微小化でき、
超高速応答が可能となる。また、光導波路とのハイブリ
ッド集積やモジュール化において入射光位置の上下移動
が必要になった場合でも、それに合わせて屈折を考慮し
て受光部分を受光面積を増やすことなく最適な位置に設
定できるため、高速性能を維持したまま、フレキシブル
に対応できる。
ャップの光受光層が光入射端面を形成する半導体層に含
まれず、また、ナローギャップの光受光層部分が光入射
端面に接していないため、深いエッチングの際中に、不
均一なサイドエッチングが起きたりするなどのエッチン
グむらの発生がほとんどなく、極めて平坦な光入射端面
が得られる。この結果、先球ファイバやレンズを用いて
絞られた光ビームに対しても端面での散乱はなくなり、
ビームの集光性が維持され、微小受光面積で光が受光で
きるようになり、超高速の受光素子が製作可能となる。
また、受光部分を光入射端面と有限の長さ離して製作す
るため、受光部分を光入射端面と完全に独立に製作で
き、従って、光をレンズ等で絞って入射する場合、焦点
のビームサイズと同等まで素子受光部分を微小化でき、
超高速応答が可能となる。また、光導波路とのハイブリ
ッド集積やモジュール化において入射光位置の上下移動
が必要になった場合でも、それに合わせて屈折を考慮し
て受光部分を受光面積を増やすことなく最適な位置に設
定できるため、高速性能を維持したまま、フレキシブル
に対応できる。
【図１】本発明の第１の実施例に係る半導体受光素子の
断面図である。
断面図である。
【図２】従来技術に係る半導体受光素子の断面図であ
る。
る。
【図３】本発明の第２の実施例に係る半導体受光素子の
断面図である。
断面図である。
【図４】本発明の第３の実施例に係る半導体受光素子の
断面図である。
断面図である。
【図５】本発明の第４の実施例に係る半導体受光素子の
断面図である。
断面図である。
【図６】本発明の第５の実施例に係る半導体受光素子の
断面図である。
断面図である。
【図７】波長１．５５μｍ光に対する１μｍ厚InGaAs光
吸収層における内部量子効率の逆メサ角（θ）依存性の
計算結果である。
吸収層における内部量子効率の逆メサ角（θ）依存性の
計算結果である。
【図８】（ａ），（ｂ）は、ビームを水平（Ｘ）および
垂直（Ｙ）方向に入射位置を移動させて、その時の受光
感度の入射位置依存性を測定したものである。
垂直（Ｙ）方向に入射位置を移動させて、その時の受光
感度の入射位置依存性を測定したものである。
【図９】製作したモジュールのバイアス電圧５Ｖにおけ
る周波数応答特性である。
る周波数応答特性である。
【図１０】本発明の第６の実施例に係る半導体受光素子
の断面図である。
の断面図である。
【図１１】波長１．５５μｍ光に対する１μｍ厚InGaAs
光吸収層における内部量子効率の逆メサ角（θ）依存性
の計算結果である。
光吸収層における内部量子効率の逆メサ角（θ）依存性
の計算結果である。
【図１２】（ａ），（ｂ）は、ビームを水平（Ｘ）およ
び垂直（Ｙ）方向に入射位置を移動させて、その時の受
光感度の入射位置依存性を測定したものである。
び垂直（Ｙ）方向に入射位置を移動させて、その時の受
光感度の入射位置依存性を測定したものである。
【図１３】製作したモジュールのバイアス電圧５Ｖにお
ける周波数応答特性である。
ける周波数応答特性である。
１１ 光入射端面 １２ ｐ−ＩnＰ層 １３ ＩnＧaＡs光受光層 １４ ｎ−ＩnＰ層 １５ 半絶縁性ＩnＰ基板 １６ ｐ電極 １７ ｎ電極 ３１ 光入射端面 ３２ ＩnＰ層 ３２２ ｐ−ＩnＰ層 ３３ ＩnＧaＡs光受光層 ３４ ｎ−ＩnＰ層 ３５ 半絶縁性ＩnＰ基板 ３６ ｐ電極 ３７ ｎ電極 ４１ 光入射端面 ４２ アンドープ又はｎ-−ＩnＡlＡs層 ４３ アンドープ又はｎ-−Ｉn1-X-YＧaxＡlyＡs層 ４４ アンドープ又はｎ-−ＩnＧaＡs光受光層 ４５ ｎ−ＩnＰ層 ４６ 半絶縁性ＩnＰ基板 ４７ Ｐt／Ｔi／Ａuショットキー電極 ４８ オーミックｎ電極 ５１ 光入射端面 ５９ アンドープ又はｎ-−ＩnＰ層 ５２ アンドープ又はｎ-−ＩnＡlＡs層 ５３ アンドープ又はｎ-−Ｉn1-X-YＧaxＡlyＡs層 ５４ アンドープ又はｎ-−ＩnＧaＡs光受光層 ５５ ｎ−ＩnＰ層 ５６ 半絶縁性ＩnＰ基板 ５７ Ｐt／Ｔi／Ａuショットキー電極 ５８ オーミックｎ電極 ６１ 光入射端面 ６２ 上層より、０．１μｍ厚p-InGaAsコンタクト層、
１．３μｍ厚p-InP 層、０．２μｍ厚p-InGaAsP 層
（１．１５μｍ波長組成）よりなるｐ形半導体層 ６３ １．０μｍ厚InGaAs光受光層 ６４ 上側より２μｍ厚n-InGaAsP 層（１．１５μｍ波
長組成）、０．２μｍ厚InP 層よりなるｎ形半導体層 ６５ 半絶縁性InP 基板 ６６ ｐ電極 ６７ ｎ電極 １０１ 光入射端面 １０２ 上層より、０．１μｍ厚p-InGaAsコンタクト
層、１．３μｍ厚p-InP層、０．２μｍ厚p-InGaAsP 層
（１．１５μｍ波長組成）よりなるｐ形半導体層 １０３ １．０μｍ厚InGaAs光受光層 １０４ ２μｍ厚n-InP 層 １０５ 半絶縁性InP 基板 １０６ ｐ電極 １０７ ｎ電極
１．３μｍ厚p-InP 層、０．２μｍ厚p-InGaAsP 層
（１．１５μｍ波長組成）よりなるｐ形半導体層 ６３ １．０μｍ厚InGaAs光受光層 ６４ 上側より２μｍ厚n-InGaAsP 層（１．１５μｍ波
長組成）、０．２μｍ厚InP 層よりなるｎ形半導体層 ６５ 半絶縁性InP 基板 ６６ ｐ電極 ６７ ｎ電極 １０１ 光入射端面 １０２ 上層より、０．１μｍ厚p-InGaAsコンタクト
層、１．３μｍ厚p-InP層、０．２μｍ厚p-InGaAsP 層
（１．１５μｍ波長組成）よりなるｐ形半導体層 １０３ １．０μｍ厚InGaAs光受光層 １０４ ２μｍ厚n-InP 層 １０５ 半絶縁性InP 基板 １０６ ｐ電極 １０７ ｎ電極
Claims (7)
- 【請求項１】 第１の導電形を有する第１の半導体層と
第２の導電形を有する第２の半導体層及び前記第１の半
導体層と第２の半導体層に挟まれた光受光層とからなる
受光部分を基板上に設けてなる半導体受光素子におい
て、前記光受光層を除く基板側成長層又は前記基板の端
面には、光受光層よりなる受光部分に対して有限の長さ
離れた所から、表面側から離れるに従い内側に傾斜した
光入射端面を設けることにより、該光入射端面で入射光
を屈折させて、前記光受光層を入射光が層厚方向に対し
斜めに通過するようにしたことを特徴とする半導体受光
素子。 - 【請求項２】 真性又は第１の導電形を有する第１の半
導体層と同じく第１の導電形を有する第２の半導体層及
び前記第１の半導体層と第２の半導体層に挟まれた光受
光層とからなる受光部分とからなる成長層を基板上に設
ける一方で、表面側の第１の半導体層の主たる内側部分
又は前記光受光層の一部分を含んで第１の半導体層の主
たる内側部分が不純物の拡散によって選択的に第２の導
電形に転換し、更に、前記光受光層を除く基板側成長層
又は前記基板の端面には、光受光層よりなる受光部分に
対して有限の長さ離れた所から、表面側から離れるに従
い内側に傾斜した光入射端面を設けることにより、該光
入射端面で入射光を屈折させて、前記光受光層を入射光
が層厚方向に対し斜めに通過するようにしたことを特徴
とする半導体受光素子の製造方法。 - 【請求項３】 真性又は第１の導電形を有する第１の半
導体層と同じく第１の導電形を有する第２の半導体層及
び前記第１の半導体層と第２の半導体層に挟まれた光受
光層とからなる受光部分とからなる成長層を基板上に設
ける一方で、表面側の第１の半導体層の主たる内側部分
又は前記光受光層の一部分を含んで第１の半導体層の主
たる内側部分がイオン注入法とその後のアニールによっ
て選択的に第２の導電形に転換し、更に、前記光受光層
を除く基板側成長層又は前記基板の端面には、光受光層
よりなる受光部分に対して有限の長さ離れた所から、表
面側から離れるに従い内側に傾斜した光入射端面を設け
ることにより、該光入射端面で入射光を屈折させて、前
記光受光層を入射光が層厚方向に対し斜めに通過するよ
うにしたことを特徴とする半導体受光素子の製造方法。 - 【請求項４】 第１の導電形を有する半導体層上にあっ
て、真性又は第一の導電型の半導体層、超格子半導体層
又は多重量子井戸半導体層より成る光受光層とショット
キー電極との間に、前記光受光層と前記ショットキー電
極との間のショットキー障壁よりも高いショットキー障
壁を前記ショットキー電極に対して有するショットキー
バリアハイトの高い半導体層を介在した多層構造を基板
上に構成してなる半導体受光素子において、前記光受光
層を除く基板側成長層又は前記基板の端面には、光受光
層よりなる受光部分に対して有限の長さ離れた所から、
表面側から離れるに従い内側に傾斜した光入射端面を設
けることにより、該光入射端面で入射光を屈折させて、
前記光受光層を入射光が層厚方向に対し斜めに通過する
ようにしたことを特徴とする半導体受光素子。 - 【請求項５】 前記ショットキーバリアハイトの高い半
導体層は、Ｉn1-X-YＧaxＡlyＡs（０≦ｘ≦１，０≦ｙ
≦１）よりなることを特徴とする請求項４記載の半導体
受光素子。 - 【請求項６】 前記ショットキーバリアハイトの高い半
導体層は、Ｉn1-X-YＧaxＡlyＡs（０≦ｘ≦１，０≦ｙ
≦１）とその上の薄いＩn1-uＧauＡs1-vＰv（０≦ｕ≦
１，０≦ｖ≦１）よりなることを特徴とする請求項４記
載の半導体受光素子。 - 【請求項７】 前記光受光層と前記ショットキーバリア
ハイトの高い半導体層との間に、前記光受光層と同一の
組成から前記ショットキーバリアハイトの高い半導体層
と同一の組成へと連続的又は階段的に変化する組成勾配
を有する傾斜組成層を介装したことを特徴とする請求項
４、５又は６記載の半導体受光素子。
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19279398A JP3783903B2 (ja) | 1997-11-07 | 1998-07-08 | 半導体受光素子及びその製造方法 |
| US09/184,218 US6353250B1 (en) | 1997-11-07 | 1998-11-02 | Semiconductor photo-detector, semiconductor photo-detection device, and production methods thereof |
| US10/005,705 US6770945B2 (en) | 1997-11-07 | 2001-12-04 | Semiconductor photo-detector, semiconductor photodetection device, and production methods thereof |
| US10/702,577 US6917032B2 (en) | 1997-11-07 | 2003-11-05 | Semiconductor photo-detector, semiconductor photodetection device, and production methods thereof |
| US10/702,637 US7256062B2 (en) | 1997-11-07 | 2003-11-05 | Semiconductor photo-detector, semiconductor photo-detection device, and production methods thereof |
| US11/825,413 US7575949B2 (en) | 1997-11-07 | 2007-07-06 | Semiconductor photo-detector, semiconductor photo-detection device, and production method thereof |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9-305148 | 1997-11-07 | ||
| JP30514897 | 1997-11-07 | ||
| JP19279398A JP3783903B2 (ja) | 1997-11-07 | 1998-07-08 | 半導体受光素子及びその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11195807A true JPH11195807A (ja) | 1999-07-21 |
| JP3783903B2 JP3783903B2 (ja) | 2006-06-07 |
Family
ID=26507524
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19279398A Expired - Lifetime JP3783903B2 (ja) | 1997-11-07 | 1998-07-08 | 半導体受光素子及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3783903B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6909160B2 (en) | 2002-07-16 | 2005-06-21 | Anritsu Corporation | Semiconductor light-receiving module capable of converting light into current efficiently at light absorbing layer |
| US7071524B2 (en) | 2001-05-07 | 2006-07-04 | Anristsu Corporation | Semiconductor light receiving device for repeatedly propagating incident light in light absorption layer and method for manufacturing the same |
| EP3243221A4 (en) * | 2015-01-05 | 2019-01-09 | The Research Foundation for The State University of New York | INTEGRATED PHOTONICS WITH WAVY-LINE MATERIAL |
-
1998
- 1998-07-08 JP JP19279398A patent/JP3783903B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7071524B2 (en) | 2001-05-07 | 2006-07-04 | Anristsu Corporation | Semiconductor light receiving device for repeatedly propagating incident light in light absorption layer and method for manufacturing the same |
| US6909160B2 (en) | 2002-07-16 | 2005-06-21 | Anritsu Corporation | Semiconductor light-receiving module capable of converting light into current efficiently at light absorbing layer |
| US7317236B2 (en) | 2002-07-16 | 2008-01-08 | Anritsu Corporation | Semiconductor light-receiving module capable of converting light into current efficiently at light absorbing layer |
| US7372123B2 (en) | 2002-07-16 | 2008-05-13 | Anritsu Corporation | Semiconductor light-receiving module capable of converting light into current efficiently at light absorbing layer |
| EP3243221A4 (en) * | 2015-01-05 | 2019-01-09 | The Research Foundation for The State University of New York | INTEGRATED PHOTONICS WITH WAVY-LINE MATERIAL |
| US10571631B2 (en) | 2015-01-05 | 2020-02-25 | The Research Foundation For The State University Of New York | Integrated photonics including waveguiding material |
| US10830952B2 (en) | 2015-01-05 | 2020-11-10 | The Research Foundation For The State University Of New York | Integrated photonics including germanium |
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3783903B2 (ja) | 2006-06-07 |
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