JPH11261098A - 半導体受光素子 - Google Patents
半導体受光素子Info
- Publication number
- JPH11261098A JPH11261098A JP10366474A JP36647498A JPH11261098A JP H11261098 A JPH11261098 A JP H11261098A JP 10366474 A JP10366474 A JP 10366474A JP 36647498 A JP36647498 A JP 36647498A JP H11261098 A JPH11261098 A JP H11261098A
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- light
- layer
- light receiving
- semiconductor
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 屈折型光受光素子において、薄い光吸収層で
ありながら高受光感度が得られ、又、超高速動作も可能
となる半導体受光素子を提供することにある。 【解決手段】 光受光層を含む半導体多層構造よりなる
受光部分と端面に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屈折型半
導体受光素子において、光受光層の上層における屈折し
た入射光の主たる到達領域が半導体層より屈折率の小さ
な媒質で終端され、その部分で光が全反射するように構
成されていることを特徴とする。
ありながら高受光感度が得られ、又、超高速動作も可能
となる半導体受光素子を提供することにある。 【解決手段】 光受光層を含む半導体多層構造よりなる
受光部分と端面に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屈折型半
導体受光素子において、光受光層の上層における屈折し
た入射光の主たる到達領域が半導体層より屈折率の小さ
な媒質で終端され、その部分で光が全反射するように構
成されていることを特徴とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体受光素子に
関するものである。
関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来の屈折型半導体受光素子を図２に示
す。同図に示すように、この半導体受光素子は、ｎ−Ｉ
nＰ基板２５上にｎ−ＩnＰ層２４、ＩnＧaＡs光受光層
２３、ｐ−ＩnＰ層２２を順に積層した半導体多層構造
よりなる受光部分と端面に表面側から離れるに従い内側
に傾斜した光入射端面２１を設けることにより、該光入
射端面２１で入射光を屈折させて、前記光受光層２３を
入射光が層厚方向に対し斜めに通過するように構成され
ている。
す。同図に示すように、この半導体受光素子は、ｎ−Ｉ
nＰ基板２５上にｎ−ＩnＰ層２４、ＩnＧaＡs光受光層
２３、ｐ−ＩnＰ層２２を順に積層した半導体多層構造
よりなる受光部分と端面に表面側から離れるに従い内側
に傾斜した光入射端面２１を設けることにより、該光入
射端面２１で入射光を屈折させて、前記光受光層２３を
入射光が層厚方向に対し斜めに通過するように構成され
ている。
【０００３】ここで、上層の電極２６は、一般に、ｐ型
の場合のＡuＺnＮiやｎ型の場合のＡuＧeＮi等の金属に
熱処理を施すことにより半導体層と合金化を図り、オー
ミック電極としている。このような合金化のため、電極
２６と半導体であるｐ−ＩnＰ層２２の間には微小な凹
凸が発生し、屈折してきた光がここに到達しても、乱反
射されたり、又、電極金属自身による光吸収もあって、
電極部分での光の反射率は小さい。
の場合のＡuＺnＮiやｎ型の場合のＡuＧeＮi等の金属に
熱処理を施すことにより半導体層と合金化を図り、オー
ミック電極としている。このような合金化のため、電極
２６と半導体であるｐ−ＩnＰ層２２の間には微小な凹
凸が発生し、屈折してきた光がここに到達しても、乱反
射されたり、又、電極金属自身による光吸収もあって、
電極部分での光の反射率は小さい。
【０００４】従って、屈折型半導体受光素子の特徴であ
る屈折光が光受光層２３を層厚方向に対し斜めに通過す
ることによる実効吸収長の増大によって光受光層２３の
厚さの低減が図れるものの、十分大きな受光感度を得る
ためには、光受光層２３への屈折光の１回の通過で光が
十分吸収されるようにする必要があり、そのためには、
光受光層２３の厚さの薄層化に制限があった。
る屈折光が光受光層２３を層厚方向に対し斜めに通過す
ることによる実効吸収長の増大によって光受光層２３の
厚さの低減が図れるものの、十分大きな受光感度を得る
ためには、光受光層２３への屈折光の１回の通過で光が
十分吸収されるようにする必要があり、そのためには、
光受光層２３の厚さの薄層化に制限があった。
【０００５】このため、光受光層２３を走行するキャリ
アの走行時間が半導体受光素子の応答速度の制限要因と
なって、超高速でありかつ高受光感度の素子を製作する
ことができないという問題点があった。
アの走行時間が半導体受光素子の応答速度の制限要因と
なって、超高速でありかつ高受光感度の素子を製作する
ことができないという問題点があった。
【０００６】
【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、薄い光吸収層でありながら高受
光感度が得られ、又、超高速動作も可能となる半導体受
光素子を提供することにある。
型光受光素子において、薄い光吸収層でありながら高受
光感度が得られ、又、超高速動作も可能となる半導体受
光素子を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明の請求項１にかか
る半導体受光素子は、光受光層を含む半導体多層構造よ
りなる受光部分と端面に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屈折型半導体受光素
子において、前記光受光層の上層における屈折した入射
光の主たる到達領域が半導体層より屈折率の小さな媒質
で終端され、その部分で光が全反射するように構成され
ていることを特徴とする。
る半導体受光素子は、光受光層を含む半導体多層構造よ
りなる受光部分と端面に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屈折型半導体受光素
子において、前記光受光層の上層における屈折した入射
光の主たる到達領域が半導体層より屈折率の小さな媒質
で終端され、その部分で光が全反射するように構成され
ていることを特徴とする。
【０００８】従って、入射光は光受光層の上面で完全に
全反射されることにより、光受光層を再度通過すること
になり、光吸収効率が増大する。従来技術では、光受光
層の上層における屈折した入射光の主たる到達領域が合
金化した電極で構成されており、この領域での反射が小
さいが、本発明では、光受光層の上層における屈折した
入射光の主たる到達領域が半導体層より屈折率の小さな
媒質で終端されており、光が完全に全反射される点が異
なる。
全反射されることにより、光受光層を再度通過すること
になり、光吸収効率が増大する。従来技術では、光受光
層の上層における屈折した入射光の主たる到達領域が合
金化した電極で構成されており、この領域での反射が小
さいが、本発明では、光受光層の上層における屈折した
入射光の主たる到達領域が半導体層より屈折率の小さな
媒質で終端されており、光が完全に全反射される点が異
なる。
【０００９】また、本発明の請求項２にかかる半導体受
光素子は、前記請求項１よりなる半導体受光素子におい
て、前記光受光層を含む半導体多層構造よりなる受光部
分がｐｉｎ構造より構成され、全反射する上側半導体層
側がｎ形の導電形の半導体層で構成されることを特徴と
する。一般に、半導体層と電極間の接触抵抗は、ｎ形の
半導体層の方がｐ形の半導体層に比較してより小さくで
きる。
光素子は、前記請求項１よりなる半導体受光素子におい
て、前記光受光層を含む半導体多層構造よりなる受光部
分がｐｉｎ構造より構成され、全反射する上側半導体層
側がｎ形の導電形の半導体層で構成されることを特徴と
する。一般に、半導体層と電極間の接触抵抗は、ｎ形の
半導体層の方がｐ形の半導体層に比較してより小さくで
きる。
【００１０】ここで、光受光層の上層における屈折した
入射光の主たる到達領域が半導体層より屈折率の小さな
媒質で終端され、その部分で光が全反射するように構成
されているため、電極は、その周囲部分に形成せざるを
得ないが、この電極部分はできるだけ小さいほうが接合
容量の低減に有利である。半導体層と電極間の接触抵抗
の小さいｎ形の半導体層を上部に設定することにより、
この電極面積を大きく低減でき、接合容量を低減できる
だけでなく、さらに、ｎ形の半導体層は電気抵抗率もｐ
形の半導体層に比べ小さいので、上側半導体層での抵抗
発生が小さくでき、従って、素子の抵抗値も小さくでき
る。この結果、ＣＲ時定数による速度制限が小さくでき
る。
入射光の主たる到達領域が半導体層より屈折率の小さな
媒質で終端され、その部分で光が全反射するように構成
されているため、電極は、その周囲部分に形成せざるを
得ないが、この電極部分はできるだけ小さいほうが接合
容量の低減に有利である。半導体層と電極間の接触抵抗
の小さいｎ形の半導体層を上部に設定することにより、
この電極面積を大きく低減でき、接合容量を低減できる
だけでなく、さらに、ｎ形の半導体層は電気抵抗率もｐ
形の半導体層に比べ小さいので、上側半導体層での抵抗
発生が小さくでき、従って、素子の抵抗値も小さくでき
る。この結果、ＣＲ時定数による速度制限が小さくでき
る。
【００１１】また、フリーキャリアによる光吸収は、ｎ
形の半導体層の方がｐ形の半導体層より小さいので、上
層で光が全反射して半導体層を２回通過する時、その部
分での光吸収量は、上側の半導体層がｎ形の場合の方
が、ｐ形の場合より小さくなり、受光感度の向上に寄与
する。また、本発明の第３の請求項にかかる半導体受光
素子は、本発明の第１又は第２の請求項にかかる半導体
受光素子において、前記受光部分がメサ状であり、その
上部の電極の下に位置する部分又はその一部分の光受光
層が存在しないことを特徴とする。
形の半導体層の方がｐ形の半導体層より小さいので、上
層で光が全反射して半導体層を２回通過する時、その部
分での光吸収量は、上側の半導体層がｎ形の場合の方
が、ｐ形の場合より小さくなり、受光感度の向上に寄与
する。また、本発明の第３の請求項にかかる半導体受光
素子は、本発明の第１又は第２の請求項にかかる半導体
受光素子において、前記受光部分がメサ状であり、その
上部の電極の下に位置する部分又はその一部分の光受光
層が存在しないことを特徴とする。
【００１２】光受光層の上層における屈折した入射光の
主たる到達領域が半導体層より屈折率の小さな媒質で終
端され、その部分で光が全反射するように構成されてい
るため、光吸収効率が大きく増大し、さらに、光を吸収
する上で必要としない、上部の電極の外周部分の下に位
置する部分の光吸収層が存在しないため、光吸収層面積
が小さくなり、これに伴い面積で決まる接合容量が小さ
くなり、ＣＲ時定数による速度制限が小さくでき、超高
速動作が可能となる。
主たる到達領域が半導体層より屈折率の小さな媒質で終
端され、その部分で光が全反射するように構成されてい
るため、光吸収効率が大きく増大し、さらに、光を吸収
する上で必要としない、上部の電極の外周部分の下に位
置する部分の光吸収層が存在しないため、光吸収層面積
が小さくなり、これに伴い面積で決まる接合容量が小さ
くなり、ＣＲ時定数による速度制限が小さくでき、超高
速動作が可能となる。
【００１３】〔作用〕このように、本発明は、光受光層
の上層における屈折した入射光の主たる到達領域が半導
体層より屈折率の小さな媒質で終端されているため、上
面で光が完全に全反射されることになり、受光層を屈折
光が２回の通過することになり実効的光吸収長が２倍に
増大する。このため、光吸収層厚の大幅な薄層化をして
も、高い受光感度を得ることが可能となる。光吸収層厚
の大幅な薄層化により、高受光感度を維持しながら、素
子の超高速動作が可能となる。
の上層における屈折した入射光の主たる到達領域が半導
体層より屈折率の小さな媒質で終端されているため、上
面で光が完全に全反射されることになり、受光層を屈折
光が２回の通過することになり実効的光吸収長が２倍に
増大する。このため、光吸収層厚の大幅な薄層化をして
も、高い受光感度を得ることが可能となる。光吸収層厚
の大幅な薄層化により、高受光感度を維持しながら、素
子の超高速動作が可能となる。
【００１４】
【発明の実施の形態】〔実施例１〕本発明の第１の実施
例に係る半導体受光素子を図１に示す。なお、図１にお
いては、図が煩雑になり、説明の妨げになるため、引出
し電極とパッド電極は省略した。
例に係る半導体受光素子を図１に示す。なお、図１にお
いては、図が煩雑になり、説明の妨げになるため、引出
し電極とパッド電極は省略した。
【００１５】この半導体受光素子は、半絶縁性ＩnＰ基
板１６上に１μｍ厚ｎ−ＩnＰ層１５、０．５μｍ厚Ｉn
ＧaＡs光受光層１４、１μｍ厚ｐ−ＩnＰ層１３を順に
積層した半導体多層構造よりなる受光部分と端面に表面
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１４を入射光が層厚方向に対し斜めに
通過するようにした屈折型半導体受光素子である。素子
の光受光層面積は３０μｍ×５０μｍである。
板１６上に１μｍ厚ｎ−ＩnＰ層１５、０．５μｍ厚Ｉn
ＧaＡs光受光層１４、１μｍ厚ｐ−ＩnＰ層１３を順に
積層した半導体多層構造よりなる受光部分と端面に表面
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１４を入射光が層厚方向に対し斜めに
通過するようにした屈折型半導体受光素子である。素子
の光受光層面積は３０μｍ×５０μｍである。
【００１６】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たウェットエッチングでは
（１１１）Ａ面が図のように約５５度の逆メサ形状で形
成されることを利用して形成した。もちろん、逆メサ部
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。光入射端面１１には無反射膜を形成している。
ハをブロムメタノールを用いたウェットエッチングでは
（１１１）Ａ面が図のように約５５度の逆メサ形状で形
成されることを利用して形成した。もちろん、逆メサ部
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。光入射端面１１には無反射膜を形成している。
【００１７】更に、本実施例では、光受光層１４の上層
における屈折した入射光の主たる到達領域の直上は空気
で終端されており、ｐ電極１７はその領域の外周部分に
０．２μｍ厚ｐ+−ＩnＧaＡsＰ（１．２μｍ組成）層１
２を介して形成されている。ｎ電極１８は、その側方に
おいてｎ−ＩnＰ層１５上に形成されている。従って、
側方からの波長１．３μｍの入射光は光入射端面１１で
屈折し、上面に対して図のように角度φ＝２４．７度で
進行する。
における屈折した入射光の主たる到達領域の直上は空気
で終端されており、ｐ電極１７はその領域の外周部分に
０．２μｍ厚ｐ+−ＩnＧaＡsＰ（１．２μｍ組成）層１
２を介して形成されている。ｎ電極１８は、その側方に
おいてｎ−ＩnＰ層１５上に形成されている。従って、
側方からの波長１．３μｍの入射光は光入射端面１１で
屈折し、上面に対して図のように角度φ＝２４．７度で
進行する。
【００１８】この時、半導体の屈折率を３．２０９とす
ると、全反射はφが７１．８度より小さい時に起きるた
め、本実施例は、この条件を満足している。波長１．３
μｍの光をシングルモードファイバにて導入すると、印
加逆バイアス１．０Ｖで受光感度０．９Ａ／Ｗ以上の大
きな値が得られた。ちなみに、従来構造のｐ電極２６が
上面のほぼ全面に存在する場合では、０．７Ａ／Ｗ程度
しか得られなかった。
ると、全反射はφが７１．８度より小さい時に起きるた
め、本実施例は、この条件を満足している。波長１．３
μｍの光をシングルモードファイバにて導入すると、印
加逆バイアス１．０Ｖで受光感度０．９Ａ／Ｗ以上の大
きな値が得られた。ちなみに、従来構造のｐ電極２６が
上面のほぼ全面に存在する場合では、０．７Ａ／Ｗ程度
しか得られなかった。
【００１９】なお、本実施例では、リング状の上面ｐ電
極１７の内側部分は、上方からの光入射に対しては、い
わゆる窓として利用できることになる。従って、例え
ば、素子をチップ状に切り出す前のウェハの状態でオン
ウェハプロービング測定法を用いて上方からの入射によ
り素子の周波数応答特性等を確認することができ、素子
切り出し前の選別に有効利用できる。この場合、受光感
度はチップ状態の側方光入射の場合に比べ、小さくなる
が、周波数応答特性評価にはほぼ影響ない。
極１７の内側部分は、上方からの光入射に対しては、い
わゆる窓として利用できることになる。従って、例え
ば、素子をチップ状に切り出す前のウェハの状態でオン
ウェハプロービング測定法を用いて上方からの入射によ
り素子の周波数応答特性等を確認することができ、素子
切り出し前の選別に有効利用できる。この場合、受光感
度はチップ状態の側方光入射の場合に比べ、小さくなる
が、周波数応答特性評価にはほぼ影響ない。
【００２０】受光感度の値については、予め垂直入射と
側方入射の場合の校正表を作成しておけば、チップ状に
切り出し後の値の見積りも可能であることはいうまでも
ない。また、切り出し後の素子においても、当然、上面
の窓を利用でき、例えば、２方向からの信号光（異なる
２波長の光でも可）を入力することで、出力として２つ
の信号の合波や変調電気信号或いはミキシングされた電
気信号が得られる応用などにも利用できる。
側方入射の場合の校正表を作成しておけば、チップ状に
切り出し後の値の見積りも可能であることはいうまでも
ない。また、切り出し後の素子においても、当然、上面
の窓を利用でき、例えば、２方向からの信号光（異なる
２波長の光でも可）を入力することで、出力として２つ
の信号の合波や変調電気信号或いはミキシングされた電
気信号が得られる応用などにも利用できる。
【００２１】本実施例では、ｐ電極１７はリング形状に
しているが、総合的な反射率は若干減少するものの、網
目状の電極形状にしたり、あるいは、上層のＩnＰ／Ｉn
ＧaＡsＰ層を高濃度ｐドープ層として残し、シート抵抗
の十分な低減を図り、一辺部分にのみｐ電極を形成する
など色々な構造を適用しても良い。また、シングルモー
ドファイバの代わりに、先球ファイバを用い、素子の微
小化（受光面積を７μｍ×２０μｍ）を図ったもので、
受光感度を高く保ちながら、３ｄＢ帯域５０ＧＨｚの超
高速動作が可能であった。
しているが、総合的な反射率は若干減少するものの、網
目状の電極形状にしたり、あるいは、上層のＩnＰ／Ｉn
ＧaＡsＰ層を高濃度ｐドープ層として残し、シート抵抗
の十分な低減を図り、一辺部分にのみｐ電極を形成する
など色々な構造を適用しても良い。また、シングルモー
ドファイバの代わりに、先球ファイバを用い、素子の微
小化（受光面積を７μｍ×２０μｍ）を図ったもので、
受光感度を高く保ちながら、３ｄＢ帯域５０ＧＨｚの超
高速動作が可能であった。
【００２２】本実施例では、屈折してきた入射光の主た
る到達領域の直上は空気で終端しているが、半導体の屈
折率より適当に小さく、全反射の条件（φ＜ｃｏｓ
-1（ｎ2／ｎ1）；ただし、ｎ1は半導体の屈折率、ｎ2は
終端物質の屈折率）を満足できるものであれば、ＳiＯ2
やＳiＮx等の無機物質の他、ポリイミドやエポキシ等の
有機物質等、特に制限されるものではない。例えば、屈
折率１．５５のポリイミドを用いるときには、φが６
１．１度より小さければ良い。
る到達領域の直上は空気で終端しているが、半導体の屈
折率より適当に小さく、全反射の条件（φ＜ｃｏｓ
-1（ｎ2／ｎ1）；ただし、ｎ1は半導体の屈折率、ｎ2は
終端物質の屈折率）を満足できるものであれば、ＳiＯ2
やＳiＮx等の無機物質の他、ポリイミドやエポキシ等の
有機物質等、特に制限されるものではない。例えば、屈
折率１．５５のポリイミドを用いるときには、φが６
１．１度より小さければ良い。
【００２３】また、本実施例は、波長１．３μｍの入射
光に対して述べているが、全反射の条件を満足できれば
色々な波長の光に対しても同様の効果が得られる。本実
施例では、表面側のｐ−ＩnＰ層１３は結晶成長によっ
て形成しているが、結晶成長ではアンドープＩnＰ層と
し、表面側の主たる部分の半導体の導電形を、Ｚnの拡
散や、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。
光に対して述べているが、全反射の条件を満足できれば
色々な波長の光に対しても同様の効果が得られる。本実
施例では、表面側のｐ−ＩnＰ層１３は結晶成長によっ
て形成しているが、結晶成長ではアンドープＩnＰ層と
し、表面側の主たる部分の半導体の導電形を、Ｚnの拡
散や、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。
【００２４】また、半導体受光素子部分は、特願平９−
５２７６０号に記載されるような第１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や、前
記ショットキーバリアハイトの高い半導体層は、Ｉn
1-x-yＧaxＡlyＡs（０≦ｘ≦１，０≦ｙ≦１）又は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良い。
５２７６０号に記載されるような第１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や、前
記ショットキーバリアハイトの高い半導体層は、Ｉn
1-x-yＧaxＡlyＡs（０≦ｘ≦１，０≦ｙ≦１）又は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良い。
【００２５】また、この実施例は、基板として半絶縁性
ＩnＰを用い、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。
ＩnＰを用い、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。
【００２６】また、ここでは、光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ＳＡＧＭ（Separate-Absorption-Graded
-Multiplication ）構造やＳＡＭ−ＳＬ（Separate Abs
orption and MultiplicationSuperLattice ）構造や他
の超格子構造の半導体層等を用いても良い。また、Ｉn
ＧaＡsＰ／ＩnＰ系以外のＩnＧaＡlＡs／ＩnＧaＡsＰや
ＡlＧaＡs／ＧaＡs系などの他の材料系や歪を内在する
ような材料系でも良い。
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
-Multiplication ）構造やＳＡＭ−ＳＬ（Separate Abs
orption and MultiplicationSuperLattice ）構造や他
の超格子構造の半導体層等を用いても良い。また、Ｉn
ＧaＡsＰ／ＩnＰ系以外のＩnＧaＡlＡs／ＩnＧaＡsＰや
ＡlＧaＡs／ＧaＡs系などの他の材料系や歪を内在する
ような材料系でも良い。
【００２７】〔実施例２〕本発明の第２の実施例に係る
半導体受光素子を図３に示す。なお、図３においては、
図が煩雑になり、説明の妨げになるため、引出し電極と
パッド電極は省略した。
半導体受光素子を図３に示す。なお、図３においては、
図が煩雑になり、説明の妨げになるため、引出し電極と
パッド電極は省略した。
【００２８】この半導体受光素子は、半絶縁性ＩnＰ基
板３６上に１μｍ厚ｐ−ＩnＰ（１．２μｍ組成）層３
５、０．５μｍ厚ＩnＧaＡs光受光層３４、１μｍ厚ｎ
−ＩnＰ層３３を順に積層した半導体多層構造よりなる
受光部分と端面に表面側から離れるに従い内側に傾斜し
た光入射端面３１を設けることにより、該光入射端面３
１で入射光を屈折させて、前記光受光層３４を入射光が
層厚方向に対し斜めに通過するようにした屈折型半導体
受光素子である。素子の光受光層面積は３０μｍ×５０
μｍである。
板３６上に１μｍ厚ｐ−ＩnＰ（１．２μｍ組成）層３
５、０．５μｍ厚ＩnＧaＡs光受光層３４、１μｍ厚ｎ
−ＩnＰ層３３を順に積層した半導体多層構造よりなる
受光部分と端面に表面側から離れるに従い内側に傾斜し
た光入射端面３１を設けることにより、該光入射端面３
１で入射光を屈折させて、前記光受光層３４を入射光が
層厚方向に対し斜めに通過するようにした屈折型半導体
受光素子である。素子の光受光層面積は３０μｍ×５０
μｍである。
【００２９】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たウェットエッチングでは
（１１１）Ａ面が図のように約５５度の逆メサ形状で形
成されることを利用して形成した。もちろん、逆メサ部
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。光入射端面３１には無反射膜を形成している。
ハをブロムメタノールを用いたウェットエッチングでは
（１１１）Ａ面が図のように約５５度の逆メサ形状で形
成されることを利用して形成した。もちろん、逆メサ部
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。光入射端面３１には無反射膜を形成している。
【００３０】更に、本実施例では、光受光層３４の上層
における屈折した入射光の主たる到達領域の直上は空気
で終端されており、ｎ電極３７はその領域の外周部分に
０．２μｍ厚ｎ+−ＩnＧaＡsＰ（１．２μｍ組成）層３
２を介して形成されている。ｐ電極３８は、その側方に
おいてｐ−ＩnＰ層３５上に形成されている。従って、
側方からの波長１．３μｍの入射光は光入射端面３１で
屈折し、上面に対して図のように角度φ＝２４．７度で
進行する。
における屈折した入射光の主たる到達領域の直上は空気
で終端されており、ｎ電極３７はその領域の外周部分に
０．２μｍ厚ｎ+−ＩnＧaＡsＰ（１．２μｍ組成）層３
２を介して形成されている。ｐ電極３８は、その側方に
おいてｐ−ＩnＰ層３５上に形成されている。従って、
側方からの波長１．３μｍの入射光は光入射端面３１で
屈折し、上面に対して図のように角度φ＝２４．７度で
進行する。
【００３１】この時、半導体の屈折率を３．２０９とす
ると、全反射はφが７１．８度より小さい時に起きるた
め、本実施例は、この条件を満足している。波長１．３
μｍの光をシングルモードファイバにて導入すると、印
加逆バイアス１．０Ｖで受光感度０．９Ａ／Ｗ以上の大
きな値が得られた。ちなみに、従来構造のｐ電極２６が
上面のほぼ全面に存在する場合では、０．７Ａ／Ｗ程度
しか得られなかった。
ると、全反射はφが７１．８度より小さい時に起きるた
め、本実施例は、この条件を満足している。波長１．３
μｍの光をシングルモードファイバにて導入すると、印
加逆バイアス１．０Ｖで受光感度０．９Ａ／Ｗ以上の大
きな値が得られた。ちなみに、従来構造のｐ電極２６が
上面のほぼ全面に存在する場合では、０．７Ａ／Ｗ程度
しか得られなかった。
【００３２】また、本実施例では、上側にｎ形半導体層
であるｎ−ＩnＰ層３３を用いているため、上側にｐ形
半導体層を用いた場合に比べ、シート抵抗が１桁以上低
減され、素子抵抗も小さく抑えることができた。なお、
本実施例では、リング状の上面ｎ電極３７の内側部分
は、上方からの光入射に対しては、いわゆる窓として利
用できることになる。従って、例えば、素子をチップ状
に切り出す前のウェハの状態でオンウェハプロービング
測定法を用いて上方からの入射により素子の周波数応答
特性等を確認することができ、素子切り出し前の選別に
有効利用できる。
であるｎ−ＩnＰ層３３を用いているため、上側にｐ形
半導体層を用いた場合に比べ、シート抵抗が１桁以上低
減され、素子抵抗も小さく抑えることができた。なお、
本実施例では、リング状の上面ｎ電極３７の内側部分
は、上方からの光入射に対しては、いわゆる窓として利
用できることになる。従って、例えば、素子をチップ状
に切り出す前のウェハの状態でオンウェハプロービング
測定法を用いて上方からの入射により素子の周波数応答
特性等を確認することができ、素子切り出し前の選別に
有効利用できる。
【００３３】この場合、受光感度はチップ状態の側方光
入射の場合に比べ、小さくなるが、周波数応答特性評価
にはほぼ影響ない。受光感度の値については、予め垂直
入射と側方入射の場合の校正表を作成しておけば、チッ
プ状に切り出し後の値の見積りも可能であることはいう
までもない。また、切り出し後の素子においても、当
然、上面の窓を利用でき、例えば、２方向からの信号光
（異なる２波長の光でも可）を入力することで、出力と
して２つの信号の合波や変調電気信号或いはミキシング
された電気信号が得られる応用などにも利用できる。
入射の場合に比べ、小さくなるが、周波数応答特性評価
にはほぼ影響ない。受光感度の値については、予め垂直
入射と側方入射の場合の校正表を作成しておけば、チッ
プ状に切り出し後の値の見積りも可能であることはいう
までもない。また、切り出し後の素子においても、当
然、上面の窓を利用でき、例えば、２方向からの信号光
（異なる２波長の光でも可）を入力することで、出力と
して２つの信号の合波や変調電気信号或いはミキシング
された電気信号が得られる応用などにも利用できる。
【００３４】本実施例では、ｎ電極３７はリング形状に
しているが、総合的な反射率は若干減少するものの、網
目状の電極形状にしたり、あるいは、上層のＩnＰ／Ｉn
ＧaＡsＰ層を高濃度ｎドープ層とし、シート抵抗の十分
な低減を図り、一辺部分にのみｎ電極を形成するなど色
々な構造を適用しても良い。また、シングルモードファ
イバの代わりに、先球ファイバを用い、素子の微小化
（受光面積を７μｍ×２０μｍ）を図ったもので、受光
感度を高く保ちながら、３ｄＢ帯域５０ＧＨｚの超高速
動作が可能であった。
しているが、総合的な反射率は若干減少するものの、網
目状の電極形状にしたり、あるいは、上層のＩnＰ／Ｉn
ＧaＡsＰ層を高濃度ｎドープ層とし、シート抵抗の十分
な低減を図り、一辺部分にのみｎ電極を形成するなど色
々な構造を適用しても良い。また、シングルモードファ
イバの代わりに、先球ファイバを用い、素子の微小化
（受光面積を７μｍ×２０μｍ）を図ったもので、受光
感度を高く保ちながら、３ｄＢ帯域５０ＧＨｚの超高速
動作が可能であった。
【００３５】本実施例では、屈折してきた入射光の主た
る到達領域の直上は空気で終端しているが、半導体の屈
折率より適当に小さく、全反射の条件（φ＜ｃｏｓ
-1（ｎ2／ｎ1）；ただし、ｎ1は半導体の屈折率、ｎ2は
終端物質の屈折率）を満足できるものであれば、ＳiＯ2
やＳiＮx等の無機物質の他、ポリイミドやエポキシ等の
有機物質等、特に制限されるものではない。例えば、屈
折率１．５５のポリイミドを用いるときには、φが６
１．１度より小さければ良い。
る到達領域の直上は空気で終端しているが、半導体の屈
折率より適当に小さく、全反射の条件（φ＜ｃｏｓ
-1（ｎ2／ｎ1）；ただし、ｎ1は半導体の屈折率、ｎ2は
終端物質の屈折率）を満足できるものであれば、ＳiＯ2
やＳiＮx等の無機物質の他、ポリイミドやエポキシ等の
有機物質等、特に制限されるものではない。例えば、屈
折率１．５５のポリイミドを用いるときには、φが６
１．１度より小さければ良い。
【００３６】また、本実施例は、波長１．３μｍの入射
光に対して述べているが、全反射の条件を満足できれば
色々な波長の光に対しても同様の効果が得られる。本実
施例では、表面側のｐ−ＩnＰ層３３、ｎ+−ＩnＧaＡs
Ｐ層（１．２μｍ組成）３２は結晶成長によって形成し
ているが、結晶成長ではアンドープ層とし、表面側の主
たる部分の半導体の導電形を、ｎ型不純物の拡散や、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。
光に対して述べているが、全反射の条件を満足できれば
色々な波長の光に対しても同様の効果が得られる。本実
施例では、表面側のｐ−ＩnＰ層３３、ｎ+−ＩnＧaＡs
Ｐ層（１．２μｍ組成）３２は結晶成長によって形成し
ているが、結晶成長ではアンドープ層とし、表面側の主
たる部分の半導体の導電形を、ｎ型不純物の拡散や、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。
【００３７】また、ここでは、光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ＳＡＧＭ（Separate-Absorption-Graded
-Multiplication ）構造やＳＡＭ−ＳＬ（Separate Abs
orption and MultiplicationSuperLattice ）構造や他
の超格子構造の半導体層等を用いても良い。また、Ｉn
ＧaＡsＰ／ＩnＰ系以外のＩnＧaＡlＡs／ＩnＧaＡsＰや
ＡlＧaＡs／ＧaＡs系などの他の材料系や歪を内在する
ような材料系でも良い。
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
-Multiplication ）構造やＳＡＭ−ＳＬ（Separate Abs
orption and MultiplicationSuperLattice ）構造や他
の超格子構造の半導体層等を用いても良い。また、Ｉn
ＧaＡsＰ／ＩnＰ系以外のＩnＧaＡlＡs／ＩnＧaＡsＰや
ＡlＧaＡs／ＧaＡs系などの他の材料系や歪を内在する
ような材料系でも良い。
【００３８】〔実施例３〕本発明の第３の実施例に係る
半導体受光素子を図４に示す。なお、図４においては、
図が煩雑になり、説明の妨げになるため、引出し電極と
パッド電極は省略した。
半導体受光素子を図４に示す。なお、図４においては、
図が煩雑になり、説明の妨げになるため、引出し電極と
パッド電極は省略した。
【００３９】この半導体受光素子は、半絶縁性ＩnＰ基
板４６上に１μｍ厚ｐ−ＩnＰ（１．２μｍ組成）層４
５、０．５μｍ厚ＩnＧaＡs光受光層４４、１μｍ厚ｎ
−ＩnＰ層４３を順に積層した半導体多層構造よりなる
受光部分と端面に表面側から離れるに従い内側に傾斜し
た光入射端面４１を設けることにより、該光入射端面４
１で入射光を屈折させて、前記光受光層４４を入射光が
層厚方向に対し斜めに通過するようにした屈折型半導体
受光素子である。
板４６上に１μｍ厚ｐ−ＩnＰ（１．２μｍ組成）層４
５、０．５μｍ厚ＩnＧaＡs光受光層４４、１μｍ厚ｎ
−ＩnＰ層４３を順に積層した半導体多層構造よりなる
受光部分と端面に表面側から離れるに従い内側に傾斜し
た光入射端面４１を設けることにより、該光入射端面４
１で入射光を屈折させて、前記光受光層４４を入射光が
層厚方向に対し斜めに通過するようにした屈折型半導体
受光素子である。
【００４０】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たウェットエッチングでは
（１１１）Ａ面が図のように約５５度の逆メサ形状で形
成されることを利用して形成した。もちろん、逆メサ部
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。光入射端面４１には無反射膜を形成している。
ハをブロムメタノールを用いたウェットエッチングでは
（１１１）Ａ面が図のように約５５度の逆メサ形状で形
成されることを利用して形成した。もちろん、逆メサ部
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。光入射端面４１には無反射膜を形成している。
【００４１】更に、本実施例では、光受光層４４の上層
における屈折した入射光の主たる到達領域の直上は空気
で終端されており、ｎ電極４７はその領域の外周部分に
０．２μｍ厚ｎ+−ＩnＧaＡsＰ（１．２μｍ組成）層４
２を介して形成されている。ｐ電極４８は、その側方に
おいてｐ−ＩnＰ層４５上に形成されている。素子の受
光部メサ部分は面積は７μｍ×２０μｍであるが、受光
層面積はサイドエッチングにより５μｍ×１８μｍと縮
小化されている。
における屈折した入射光の主たる到達領域の直上は空気
で終端されており、ｎ電極４７はその領域の外周部分に
０．２μｍ厚ｎ+−ＩnＧaＡsＰ（１．２μｍ組成）層４
２を介して形成されている。ｐ電極４８は、その側方に
おいてｐ−ＩnＰ層４５上に形成されている。素子の受
光部メサ部分は面積は７μｍ×２０μｍであるが、受光
層面積はサイドエッチングにより５μｍ×１８μｍと縮
小化されている。
【００４２】これにより、ｎ電極の接触面積は変化な
く、従って、ｎ電極側での抵抗値にはほとんど変化はな
いが、接合面積で決まる接合容量を低減できるため、Ｃ
Ｒ時定数による速度制限要素を小さくできる。なお、サ
イドエッチング構造形成において、ｐ−ＩnＰ層４５の
上層又は中間部にＩnＧaＡsとのエッチング速度が大き
くとれるＩnＰやＩnＧaＡsＰ等の半導体層を挿入してサ
イドエッチング量を制御しやすくする等の層構造の変化
を図っても良い。
く、従って、ｎ電極側での抵抗値にはほとんど変化はな
いが、接合面積で決まる接合容量を低減できるため、Ｃ
Ｒ時定数による速度制限要素を小さくできる。なお、サ
イドエッチング構造形成において、ｐ−ＩnＰ層４５の
上層又は中間部にＩnＧaＡsとのエッチング速度が大き
くとれるＩnＰやＩnＧaＡsＰ等の半導体層を挿入してサ
イドエッチング量を制御しやすくする等の層構造の変化
を図っても良い。
【００４３】従って、側方からの波長１．３μｍの入射
光は光入射端面４１で屈折し、上面に対して図のように
角度φ＝２４．７度で進行する。この時、半導体の屈折
率を３．２０９とすると、全反射はφが７１．８度より
小さい時に起きるため、本実施例は、この条件を満足し
ている。波長１．３μｍの光をレンズ系を用いて集光し
て導入すると、印加逆バイアス１．０Ｖで受光感度０．
９Ａ／Ｗ以上の大きな値が得られ、かつ、３ｄＢ帯域５
５ＧＨｚ以上の超高速動作が可能であった。ちなみに、
従来構造のｐ電極２６が上面のほぼ全面に存在する場合
では、０．７Ａ／Ｗ程度しか得られなかった。
光は光入射端面４１で屈折し、上面に対して図のように
角度φ＝２４．７度で進行する。この時、半導体の屈折
率を３．２０９とすると、全反射はφが７１．８度より
小さい時に起きるため、本実施例は、この条件を満足し
ている。波長１．３μｍの光をレンズ系を用いて集光し
て導入すると、印加逆バイアス１．０Ｖで受光感度０．
９Ａ／Ｗ以上の大きな値が得られ、かつ、３ｄＢ帯域５
５ＧＨｚ以上の超高速動作が可能であった。ちなみに、
従来構造のｐ電極２６が上面のほぼ全面に存在する場合
では、０．７Ａ／Ｗ程度しか得られなかった。
【００４４】また、本実施例では、上側にｎ形半導体層
であるｎ−ＩnＰ層４３を用いているため、上側にｐ形
半導体層を用いた場合に比べ、シート抵抗が１桁以上低
減され、素子抵抗も小さく抑えることができた。なお、
本実施例では、リング状の上面ｎ電極４７の内側部分
は、上方からの光入射に対しては、いわゆる窓として利
用できることになる。従って、例えば、素子をチップ状
に切り出す前のウェハの状態でオンウェハプロービング
測定法を用いて上方からの入射により素子の周波数応答
特性等を確認することができ、素子切り出し前の選別に
有効利用できる。
であるｎ−ＩnＰ層４３を用いているため、上側にｐ形
半導体層を用いた場合に比べ、シート抵抗が１桁以上低
減され、素子抵抗も小さく抑えることができた。なお、
本実施例では、リング状の上面ｎ電極４７の内側部分
は、上方からの光入射に対しては、いわゆる窓として利
用できることになる。従って、例えば、素子をチップ状
に切り出す前のウェハの状態でオンウェハプロービング
測定法を用いて上方からの入射により素子の周波数応答
特性等を確認することができ、素子切り出し前の選別に
有効利用できる。
【００４５】この場合、受光感度はチップ状態の側方光
入射の場合に比べ、小さくなるが、周波数応答特性評価
にはほぼ影響ない。受光感度の値については、予め垂直
入射と側方入射の場合の校正表を作成しておけば、チッ
プ状に切り出し後の値の見積りも可能であることはいう
までもない。また、切り出し後の素子においても、当
然、上面の窓を利用でき、例えば、２方向からの信号光
（異なる２波長の光でも可）を入力することで、出力と
して２つの信号の合波や変調電気信号或いはミキシング
された電気信号が得られる応用などにも利用できる。
入射の場合に比べ、小さくなるが、周波数応答特性評価
にはほぼ影響ない。受光感度の値については、予め垂直
入射と側方入射の場合の校正表を作成しておけば、チッ
プ状に切り出し後の値の見積りも可能であることはいう
までもない。また、切り出し後の素子においても、当
然、上面の窓を利用でき、例えば、２方向からの信号光
（異なる２波長の光でも可）を入力することで、出力と
して２つの信号の合波や変調電気信号或いはミキシング
された電気信号が得られる応用などにも利用できる。
【００４６】本実施例では、ｎ電極４７はリング形状に
しているが、総合的な反射率は若干減少するものの、網
目状の電極形状にしたり、あるいは、上層のＩnＰ／Ｉn
ＧaＡsＰ層を高濃度ｎドープ層とし、シート抵抗の十分
な低減を図り、一辺部分にのみｎ電極を形成するなど色
々な構造を適用しても良い。本実施例では、屈折してき
た入射光の主たる到達領域の直上は空気で終端している
が、半導体の屈折率より適当に小さく、全反射の条件
（φ＜ｃｏｓ-1（ｎ2／ｎ1）；ただし、ｎ1は半導体の
屈折率、ｎ2は終端物質の屈折率）を満足できるもので
あれば、ＳiＯ2やＳiＮx等の無機物質の他、ポリイミド
やエポキシ等の有機物質等、特に制限されるものではな
い。
しているが、総合的な反射率は若干減少するものの、網
目状の電極形状にしたり、あるいは、上層のＩnＰ／Ｉn
ＧaＡsＰ層を高濃度ｎドープ層とし、シート抵抗の十分
な低減を図り、一辺部分にのみｎ電極を形成するなど色
々な構造を適用しても良い。本実施例では、屈折してき
た入射光の主たる到達領域の直上は空気で終端している
が、半導体の屈折率より適当に小さく、全反射の条件
（φ＜ｃｏｓ-1（ｎ2／ｎ1）；ただし、ｎ1は半導体の
屈折率、ｎ2は終端物質の屈折率）を満足できるもので
あれば、ＳiＯ2やＳiＮx等の無機物質の他、ポリイミド
やエポキシ等の有機物質等、特に制限されるものではな
い。
【００４７】例えば、屈折率１．５５のポリイミドを用
いるときには、φが６１．１度より小さければ良い。ま
た、本実施例は、波長１．３μｍの入射光に対して述べ
ているが、全反射の条件を満足できれば色々な波長の光
に対しても同様の効果が得られる。
いるときには、φが６１．１度より小さければ良い。ま
た、本実施例は、波長１．３μｍの入射光に対して述べ
ているが、全反射の条件を満足できれば色々な波長の光
に対しても同様の効果が得られる。
【００４８】本実施例では、表面側のｎ−ＩnＰ層４
３、ｎ+−ＩnＧaＡsＰ層（１．２μｍ組成）４２は結晶
成長によって形成しているが、結晶成長ではアンドープ
層とし、表面側の主たる部分の半導体の導電形を、ｎ型
不純物の拡散や、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。
３、ｎ+−ＩnＧaＡsＰ層（１．２μｍ組成）４２は結晶
成長によって形成しているが、結晶成長ではアンドープ
層とし、表面側の主たる部分の半導体の導電形を、ｎ型
不純物の拡散や、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。
【００４９】また、ここでは、光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ＳＡＧＭ（Separate-Absorption-Graded
-Multiplication ）構造やＳＡＭ−ＳＬ（Separate Abs
orption and MultiplicationSuperLattice ）構造や他
の超格子構造の半導体層等を用いても良い。また、Ｉn
ＧaＡsＰ／ＩnＰ系以外のＩnＧaＡlＡs／ＩnＧaＡsＰや
ＡlＧaＡs／ＧaＡs系などの他の材料系や歪を内在する
ような材料系でも良い。
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
-Multiplication ）構造やＳＡＭ−ＳＬ（Separate Abs
orption and MultiplicationSuperLattice ）構造や他
の超格子構造の半導体層等を用いても良い。また、Ｉn
ＧaＡsＰ／ＩnＰ系以外のＩnＧaＡlＡs／ＩnＧaＡsＰや
ＡlＧaＡs／ＧaＡs系などの他の材料系や歪を内在する
ような材料系でも良い。
【００５０】
【発明の効果】以上説明したように、本発明では、光受
光層を含む半導体多層構造よりなる受光部分と端面に表
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
うにした屈折型半導体受光素子において、光受光層の上
層における屈折した入射光の主たる到達領域が半導体層
より屈折率の小さな媒質で終端され、その部分で光が全
反射するように構成されているため、受光層を屈折光が
２回通過することになり実効的光吸収長が２倍に増大す
る。
光層を含む半導体多層構造よりなる受光部分と端面に表
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
うにした屈折型半導体受光素子において、光受光層の上
層における屈折した入射光の主たる到達領域が半導体層
より屈折率の小さな媒質で終端され、その部分で光が全
反射するように構成されているため、受光層を屈折光が
２回通過することになり実効的光吸収長が２倍に増大す
る。
【００５１】このため、光吸収層厚の大幅な薄層化をし
ても高い受光感度を得ることが可能となる。また、光吸
収層厚の大幅な薄層化により、高受光感度を維持しなが
ら、超高速動作の可能な素子が製作可能となる。さら
に、全反射する上側半導体層側がｎ形の導電形半導体層
で構成されることにより、リング状電極であっても抵抗
値の増大が低く抑えられ、超高速応答に有利となる。ま
た、素子の受光部メサ部分の面積よりリング状電極直下
の受光層部分が除去され、受光層面積が小さくなってい
ることにより接合容量が低減され、さらに超高速応答が
可能となる。
ても高い受光感度を得ることが可能となる。また、光吸
収層厚の大幅な薄層化により、高受光感度を維持しなが
ら、超高速動作の可能な素子が製作可能となる。さら
に、全反射する上側半導体層側がｎ形の導電形半導体層
で構成されることにより、リング状電極であっても抵抗
値の増大が低く抑えられ、超高速応答に有利となる。ま
た、素子の受光部メサ部分の面積よりリング状電極直下
の受光層部分が除去され、受光層面積が小さくなってい
ることにより接合容量が低減され、さらに超高速応答が
可能となる。
【図１】本発明の第１の実施例を示す断面斜視図であ
る。
る。
【図２】従来の屈折型半導体光受光素子を示す説明図で
ある。
ある。
【図３】本発明の第２の実施例を説明する断面斜視図で
ある。
ある。
【図４】本発明の第３の実施例を説明する断面斜視図で
ある。
ある。
１１ 光入射面 １２ ０．２μｍ厚ｐ+−ＩnＧaＡsＰ（１．２μｍ組
成）層 １３ １μｍ厚ｐ−ＩnＰ層 １４ ０．５μｍ厚ＩnＧaＡs光受光層 １５ １μｍ厚ｎ−ＩnＰ層 １６ 半絶縁性ＩnＰ基板 １７ ｐ電極 １８ ｎ電極 ２１ 光入射面 ２２ ｐ−ＩnＰ層 ２３ ＩnＧaＡs光受光層 ２４ ｎ−ＩnＰ層 ２５ ｎ−ＩnＰ基板 ２６ ｐ電極 ２７ ｎ電極 ３１ 光入射面 ３２ ０．２μｍ厚ｎ+−ＩnＧaＡsＰ（１．２μｍ組
成）層 ３３ １μｍ厚ｎ−ＩnＰ層 ３４ ０．５μｍ厚ＩnＧaＡs光受光層 ３５ １μｍ厚ｐ−ＩnＧaＡsＰ（１．２μｍ組成）層 ３６ 半絶縁性ＩnＰ基板 ３７ ｎ電極 ３８ ｐ電極 ４１ 光入射面 ４２ ０．２μｍ厚ｎ+−ＩnＧaＡsＰ（１．２μｍ組
成）層 ４３ １μｍ厚ｎ−ＩnＰ層 ４４ ０．５μｍ厚ＩnＧaＡs光受光層 ４５ １μｍ厚ｐ−ＩnＧaＡsＰ（１．２μｍ組成）層 ４６ 半絶縁性ＩnＰ基板 ４７ ｎ電極 ４８ ｐ電極
成）層 １３ １μｍ厚ｐ−ＩnＰ層 １４ ０．５μｍ厚ＩnＧaＡs光受光層 １５ １μｍ厚ｎ−ＩnＰ層 １６ 半絶縁性ＩnＰ基板 １７ ｐ電極 １８ ｎ電極 ２１ 光入射面 ２２ ｐ−ＩnＰ層 ２３ ＩnＧaＡs光受光層 ２４ ｎ−ＩnＰ層 ２５ ｎ−ＩnＰ基板 ２６ ｐ電極 ２７ ｎ電極 ３１ 光入射面 ３２ ０．２μｍ厚ｎ+−ＩnＧaＡsＰ（１．２μｍ組
成）層 ３３ １μｍ厚ｎ−ＩnＰ層 ３４ ０．５μｍ厚ＩnＧaＡs光受光層 ３５ １μｍ厚ｐ−ＩnＧaＡsＰ（１．２μｍ組成）層 ３６ 半絶縁性ＩnＰ基板 ３７ ｎ電極 ３８ ｐ電極 ４１ 光入射面 ４２ ０．２μｍ厚ｎ+−ＩnＧaＡsＰ（１．２μｍ組
成）層 ４３ １μｍ厚ｎ−ＩnＰ層 ４４ ０．５μｍ厚ＩnＧaＡs光受光層 ４５ １μｍ厚ｐ−ＩnＧaＡsＰ（１．２μｍ組成）層 ４６ 半絶縁性ＩnＰ基板 ４７ ｎ電極 ４８ ｐ電極
Claims (3)
- 【請求項１】 光受光層を含む半導体多層構造よりなる
受光部分と端面に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屈折型半導体受光素子にお
いて、光受光層の上層における屈折した入射光の主たる
到達領域が半導体層より屈折率の小さな媒質で終端さ
れ、その部分で光が全反射するように構成されているこ
とを特徴とする半導体受光素子。 - 【請求項２】 前記請求項１記載の半導体受光素子にお
いて、前記光受光層を含む半導体多層構造よりなる受光
部分がｐｉｎ構造より構成され、全反射する上側半導体
層側がｎ形の導電形の半導体層で構成されることを特徴
とする半導体受光素子。 - 【請求項３】 前記請求項１又は２記載の半導体受光素
子において、前記受光部分がメサ状であり、その上部の
電極の下に位置する部分又はその一部分の光受光層が存
在しないことを特徴とする半導体受光素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP36647498A JP3608772B2 (ja) | 1998-01-07 | 1998-12-24 | 半導体受光素子 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10-1466 | 1998-01-07 | ||
| JP146698 | 1998-01-07 | ||
| JP36647498A JP3608772B2 (ja) | 1998-01-07 | 1998-12-24 | 半導体受光素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11261098A true JPH11261098A (ja) | 1999-09-24 |
| JP3608772B2 JP3608772B2 (ja) | 2005-01-12 |
Family
ID=26334678
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP36647498A Expired - Lifetime JP3608772B2 (ja) | 1998-01-07 | 1998-12-24 | 半導体受光素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3608772B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002091484A1 (fr) * | 2001-05-07 | 2002-11-14 | Anritsu Corporation | Element recepteur de lumiere de semi-conducteur emettant une lumiere incidente de maniere repetee dans une couche d'absorption de lumiere et procede de fabrication afferent |
| US7567735B2 (en) | 2006-05-23 | 2009-07-28 | Seiko Epson Corporation | Optical device wafer, and optical device chip and method for manufacturing the same |
-
1998
- 1998-12-24 JP JP36647498A patent/JP3608772B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002091484A1 (fr) * | 2001-05-07 | 2002-11-14 | Anritsu Corporation | Element recepteur de lumiere de semi-conducteur emettant une lumiere incidente de maniere repetee dans une couche d'absorption de lumiere et procede de fabrication afferent |
| JPWO2002091484A1 (ja) * | 2001-05-07 | 2004-08-26 | アンリツ株式会社 | 入射光を光吸収層内で繰り返し伝搬させる半導体受光素子及びその製造方法 |
| 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 |
| US7567735B2 (en) | 2006-05-23 | 2009-07-28 | Seiko Epson Corporation | Optical device wafer, and optical device chip and method for manufacturing the same |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
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