JPH10256589A - 導波路型半導体受光素子およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 導波路型半導体受光素子において、暗電流を
低下させ信頼性を向上する。 【解決手段】 基板１上に、バッファ層２、中間屈折率
層３、光吸収層４、バンド不連続緩和層５、クラッド層
６が積層形成され、不純物（Ｚｎ）の選択熱拡散により
ｐ⁺領域７が形成されている。ｐ⁺領域７はストライプ状
で、実質的な導波路になる。光の入射端部にはｎ型の導
電型である非拡散領域８が残されている。ｐ⁺領域７上
にはｐ電極（主電極）１０、１１が、その他の部分にｎ
電極１３が設けられている。光の入射端部には、劈開時
のガイド用の溝１４が形成されている。光吸収層４のう
ち空乏化するのはｐ⁺領域７の下部のみであり、非拡散
領域である入射端部には電界が印加されず、リーク電流
が発生することがないため、暗電流が低減され、素子の
信頼性が向上する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は導波路型半導体受光
素子とその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】光通信システムの受信モジュールに用い
る半導体受光素子として、従来は面入射型素子が用いら
れていたが、これは光吸収層に対して垂直な方向から信
号光を入射するので、高い光電変換効率を得るためには
光吸収層を厚く形成する必要があり、キャリア走行時間
が長くなり素子応答特性の高速化の妨げとなっていた。

【０００３】そこで、光電変換効率の向上と素子応答特
性の高速化とを両立するものとして導波路型半導体受光
素子の研究開発が進められている。これは、光吸収層に
対して水平な方向から信号光を入射するので、光吸収層
が薄くても導波路長が十分長ければ高い光電変換効率が
得られる。したがって、素子応答特性の高速化（キャリ
ア走行時間短縮）と光電変換効率の向上との両立が可能
になる。

【０００４】また、導波路型半導体受光素子は、モジュ
ール化の際の組立性に優れているという特徴も併せ持
つ。たとえば石英系導波路部品と単体の半導体レーザ
ー、受光素子等を組み合わせていわゆるハイブリッド型
光送受信モジュールを構成する場合、受光素子として面
入射型素子を用いると、光の入射方向が素子の表面に対
して垂直であるため、電気の配線、あるいは入射信号光
の光路のいずれかを９０度折り曲げることが必要で、組
立性という観点からは問題があった。これに対し、導波
路型半導体受光素子を用いると、入射信号光を素子の端
面から、すなわち素子表面に対し平行な方向から入射で
きるため電気配線や光路の折り曲げが不要となる。通
常、半導体レーザーも素子の端面から光を出射する形態
であることから、半導体レーザーと導波路型半導体受光
素子とで組立工程を共通化できるということもあり、モ
ジュールの組立性の向上、コストの低減が期待できる。

【０００５】このような導波路型半導体受光素子とし
て、１９９４年６月に発行された「第５回オプトエレク
トロニクス・コンファレンス テクニカルダイジェスト
（Ｆｉｆｔｈ Ｏｐｔｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｃｏ
ｎｆｅｒｅｎｃｅ ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｄｉｇｅｓ
ｔ）」の第６６〜６７頁に掲載されている論文「１１０
−ＧＨｚ、５０％−Ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ Ｗａｖｅｇ
ｕｉｄｅ ｐ−ｉ−ｎ Ｐｈｏｔｏｄｉｏｄｅ ｆｏｒ
ａ １．５５−μｍ Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ」にその
一例が記載されている。この素子は、図１３に示すよう
に、半絶縁性ＩｎＰ基板１０１上にｎ⁺−ＩｎＰクラッ
ド層１０２、ｎ⁺−ＩｎＧａＡｓＰ中間屈折率層１０３
（コア層とクラッド層との中間の屈折率を有する層、層
厚：０．８μｍ）、ｎ^-−ＩｎＧａＡｓ光吸収層１０４
（コア層、層厚：０．２μｍ）、ｐ⁺−ＩｎＧａＡｓＰ
中間屈折率層１０５（層厚：０．８μｍ）、ｐ⁺−Ｉｎ
Ｐクラッド層１０６からなる導波路メサを形成し、これ
をポリイミド１０７で埋め込んみ、さらにｐ電極１０８
を設けた構造となっている。結晶成長時の不純物ドーピ
ングによりｐｎ接合を形成しており、ｐｎ接合の形態と
してはいわゆるグロウンジャンクション（Ｇｒｏｗｎ
ｊｕｎｃｔｉｏｎ）型に属する。

【０００６】また、１９９６年電子情報通信学会総合大
会において講演番号Ｃ−３６１として発表され、かつ１
９９６年３月発行のその論文集の３６１頁に掲載された
「光ハイブリッド実装用高効率プレーナ導波路型ｐｉｎ
フォトダイオード」に、導波路型半導体受光素子の他の
例が報告されている。この素子は、図１４に示すよう
に、導波路の中央部に不純物の選択熱拡散によりｐ⁺領
域１１３が形成されたプレーナ型の素子となっている。
また、導波構造としては、Ｓｉ−ＩｎＰ基板１０９上に
ｎ−ＩｎＧａＡｓＰ下部中間屈折率層１１０（波長組
成：１．２μｍ）、ｎ^-−ＩｎＧａＡｓＰ光吸収層１１
１（波長組成：１．４μｍ）、ｎ^-ＩｎＧａＡｓＰ上部
中間屈折率層１１２（波長組成：１．２μｍ）を順次積
層し、ｐ電極１１４とｎ電極１１５を形成した構造を有
する。この素子は波長１．３μｍ帯の信号光の受信に用
いられる。

【０００７】一般に導波路型半導体受光素子において
は、光吸収層を厚く形成すればそれだけ高い結合トレラ
ンスが得られる（入射光スポットの位置ずれを許容する
ことができる）ものの、光吸収層を空乏化させるために
必要な電圧、つまり素子の動作電圧が上昇するという問
題が生じる。そこで、上下の中間屈折率層１１０、１１
２を設けることによって、光吸収層自体の厚みは薄く保
ったまま等価的な層厚を増大させている。これにより、
入射光スポットの位置ずれが生じても感度があまり落ち
ずに位置ずれに対して高い結合トレランスが得られ、し
かも、中間屈折率層は高不純物濃度であるので、その挿
入により動作電圧が上昇することはなく低く保つことが
できる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】従来の導波路型半導体
受光素子においては、低暗電流かつ高信頼性の素子を作
製することが困難である。図１３の従来例のようなグロ
ウンジャンクション型素子は、メサ構造であり、光吸収
層１０４の側面が導波路の全長にわたって露出している
ため、プレーナ型と比較してリーク電流が生じ易いので
暗電流が大きく素子の信頼性という観点からも問題があ
る。一方、図１４の従来例はプレーナ型素子であるが、
電圧が印加された状態の光吸収層が入射端部に露出して
おり、この入射端部においてリーク電流が流れ易く、こ
れが暗電流を増加させ、信頼性を低下させる要因となる
からである。

【０００９】そこで本発明の目的は、暗電流が低く高信
頼な導波路型半導体受光素子およびその製造方法を提供
することにある。

【００１０】

【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、不純物の選択熱拡散によりｐｎ接合を形成
するプレーナ型の導波路型半導体受光素子において、導
波路の中央部に位置する主電極の導電型と、光の入射端
部の導電型とが異なっている。それにより、素子にバイ
アスを印加した時に空乏層が入射端部に達しないので、
入射端部に電界が加わらず、暗電流を低減し信頼性を高
めることができる。

【００１１】なお、主電極の導電型と、主電極の下方を
除く全域の導電型とが異なっていることが望ましい。

【００１２】また、半導体基板と、光吸収層と、基板の
屈折率よりも大きく光吸収層の屈折率よりも小さい屈折
率を有する中間屈折率層とを備え、中間屈折率層が光吸
収層より基板に近い側にのみ形成されていることが望ま
しい。

【００１３】また、光吸収層が一部除去されており、こ
の光吸収層除去領域内に素子実装用位置合わせパターン
が形成されている。

【００１４】そして、光吸収層の上部にクラッド層が設
けられており、クラッド層の光吸収層除去領域と対向す
る部分上に位置合わせパターンが形成される場合もあ
る。

【００１５】さらに、導波路の導波方向に沿って、主電
極の設けられている部分が上方へ突出するように形成さ
れていることが望ましい。

【００１６】このとき、光吸収層の上部にクラッド層が
設けられており、クラッド層の屈折率よりも高い屈折率
を有する導波層が突出部内に形成される構成とすること
もできる。

【００１７】本発明の導波路型半導体受光素子の製造方
法は、エッチングによりウェハ上に導波路と垂直方向の
溝を形成しておき、その溝に沿ってウェハを劈開して入
射端部を形成するものである。

【００１８】この溝は、結晶の［０ １ −１］方向に沿
って形成されることが望ましい。

【００１９】

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施形態につい
て、図面を参照して詳細に説明する。

【００２０】図１は、本発明の第１の実施形態の斜視
図、図２は図１のＡ−Ａ線断面図、図３は製造工程を説
明するための図で、劈開により入射端面を形成する前の
状態を示す平面図である。

【００２１】（１ ０ ０）面を有するｎ⁺−ＩｎＰ基板
１上に、ｎ⁺−ＩｎＰバッファ層２（不純物濃度：１×
１０¹⁸ｃｍ^ー3、層厚：０．２μｍ）、ｎ⁺−ＩｎＧａＡ
ｓＰ中間屈折率層３（不純物濃度：１×１０¹⁸ｃｍ^-3、
波長組成：１．３μｍ、層厚：４μｍ）、ｎ^-−ＩｎＧ
ａＡｓ光吸収層４（不純物濃度：１×１０¹⁵ｃｍ^-3、層
厚：１．５μｍ）、ｎ−ＩｎＧａＡｓＰバンド不連続緩
和層５（不純物濃度：１×１０¹⁸ｃｍ^-3、波長組成：
１．３μｍ、層厚：０．１μｍ）、ｎ−ＩｎＰクラッド
層６（不純物濃度：３×１０¹⁷ｃｍ^-3、層厚：１μｍ）
が順次積層形成されている。なお、この構成において、
コア層は光吸収層４であり、クラッド層６は光吸収層４
よりも屈折率の低い層であり、中間屈折率層３は両層
４、６の中間の屈折率を有する層である。また、バッフ
ァ層２は結晶成長時の緩衝材として形成された層であ
り、バンド不連続緩和層５は屈折率の異なるクラッド層
６と光吸収層４との間をキャリアが高速で通過し得るよ
うに設けられた層である。

【００２２】さらに、不純物であるＺｎの選択熱拡散に
よりｐ⁺領域７が形成されている。このｐ⁺領域７は、幅
５０μｍ、長さ１００μｍのストライプ形状（ハッチン
グ部）であり、そのストライプの方向は基板の［０ １
１］方向と一致させてある。このストライプの部分が実
質的な導波路になる。

【００２３】また、素子の入射端部から長さ３μｍにわ
たって拡散を施さない領域、すなわち非拡散領域８が残
されている。この非拡散領域８は、各層１〜６の本来の
性質通りｎ型の導電型である。

【００２４】さらにＳｉＮパッシベーション膜９、ｐ電
極としてのＡｕＺｎ膜１０、ＴｉＰｕＡｕ膜１１、ｎ電
極としてのＡｕＧｅＮｉ膜１２（図１〜３には表れてい
ない）、ＴｉＰｕＡｕ膜１３が設けられている。ｐ電極
であるＡｕＺｎ膜１０、ＴｉＰｕＡｕ膜１１は、ｐ⁺領
域７が形成されているストライプ部分上に設けられてお
り、本実施形態の主電極である。また、光の入射端部に
は、劈開時のガイド用の溝１４が形成されており、この
溝は、導波路と垂直方向すなわち［０ １ −１］方向に
沿って形成されている。さらに、この入射端部を覆うよ
うに、ＳｉＮからなる反射防止膜１５が形成されてい
る。

【００２５】本実施形態において、光を入射した際に非
拡散領域８の光吸収層４で生成したキャリアは、キャリ
アの濃度勾配に伴う拡散によりｐ⁺領域７の下部の空乏
化した光吸収層４へ流れ込み、光電流が生じて外部回路
に取り出される。仮に非拡散領域８の長さが長すぎる
と、光吸収層４の非拡散領域８で生成したキャリアは、
ｐ⁺領域７の下部の空乏化した光吸収層４へ流れ込む前
に再結合により失われてしまい、光電流に寄与しないた
め感度が低下してしまう。一方、逆に非拡散領域８の長
さが短すぎると、バイアス印加時に空乏化領域が入射端
部にまで達してしまうため、リーク電流が生じ易くなり
暗電流が増加し信頼性が低下する。

【００２６】このように、非拡散領域８の入射端部から
の長さは、ある最適範囲内に存在する必要がある。非拡
散領域８の長さは、ウェハを劈開して素子を形成する際
の劈開位置とｐ⁺領域７との間の距離によって決まるた
め、非拡散領域８の長さを正確に定めるためには劈開位
置を正確に制御する必要がある。そこで本実施形態で
は、図３に示すように、予めウェハにガイド用の溝１４
を形成して、この溝１４に沿って劈開し、劈開面を素子
の入射端部としている。溝１４は、結晶の（１０ ０）
面上にブロムメタノールなどのエッチング液を用いてエ
ッチング形成されており、結晶の［０ １ −１］方向に
形成されているので、エッチング速度の異方性の影響で
溝の断面形状が略Ｖ字状となっている。したがって劈開
時に力が集中しやすく、劈開作業を容易にする有効なガ
イドとして機能し、最適の長さを持つ非拡散領域８を精
度よく簡単に形成できる。

【００２７】本実施形態は、図１４に示す従来例と異な
り、入射端部に非拡散領域８が形成されているので、光
吸収層のうち空乏化するのはｐ⁺領域７の下部のみであ
り、ｎ^-−ＩｎＧａＡｓ光吸収層４の入射端部には電界
が印加されない。従って、従来例のように入射端部にリ
ーク電流が発生することがないため、暗電流が低減さ
れ、素子の信頼性が向上するという効果がある。また、
本実施形態では、図１３に示した従来例には存在しない
ＩｎＰクラッド層６を設けているため、光に対する損失
が小さく、高感度が得られるという効果がある。

【００２８】このような素子の製造に際し、選択熱拡散
によりｐ⁺領域７を形成するときは、拡散の深さが光吸
収層４の直上に達するように拡散時の温度、時間を制御
する必要がある。このとき、図１４に示す従来例のよう
に上部中間屈折率層が形成される構成であると、光吸収
層４の上部の層が厚くなり、その分だけ選択熱拡散の深
さを深くしなければならず、拡散時の温度や時間の制御
が難しくなる。ところが本実施形態では、中間屈折率層
を光吸収層の下側すなわち基板に近い側にのみ形成し
て、上側には形成していないので、拡散の深さが浅くて
すみ、拡散時の温度や時間の制御が容易になる。

【００２９】次に、本発明の第２の実施形態について説
明する。図４は第２の実施形態を示す斜視図、図５は断
面図であり、図６は第２の実施形態の製造工程を説明す
る図で、劈開により入射端面を形成する前の状態を示す
平面図である。

【００３０】図６（ａ）に示すように、本実施形態では
（１ ０ ０）面を有するｐ⁺−ＩｎＰ基板１６上にｐ⁺−
ＩｎＰバッファ層１７（不純物濃度：１×１０¹⁸ｃ
ｍ^-3、層厚：０．２μｍ）、ｐ⁺−ＩｎＧａＡｓＰ中間
屈折率層１８（不純物濃度：１×１０¹⁸ｃｍ^-3、波長組
成：１．３μｍ、層厚：４μｍ）、ｎ^-−ＩｎＧａＡｓ
光吸収層４、ｎ−ＩｎＧａＡｓＰバンド不連続緩和層
５、ｎ−ＩｎＰクラッド層６が順次積層されている。そ
してＺｎの選択熱拡散によりｐ⁺−ＩｎＧａＡｓＰ中間
屈折率層１８に達する深さまでｐ⁺領域７が形成されて
いる。図４に示すように、ｐ⁺領域７の形成領域は第１
の実施形態の場合とちょうど反対で、第１の実施形態で
拡散を施した領域（導波路の中央に位置する主電極の下
方にあたる領域）には拡散を施さず、拡散を施さなかっ
た領域（ハッチング部：主電極の下方にあたる領域を除
く全域）に拡散を施している。それから、図６（ｂ）に
示すように、第１の実施形態と同様な材質で、非拡散領
域上に主電極としてｎ電極１２、１３を形成し、それ以
外の部分にｐ電極１０、１１を形成する。さらに、第１
の実施形態と同様に予め形成してあるガイド用の溝１４
に沿って、図６（ｂ）のＡ−Ａ線の位置でウェハが劈開
され、入射端部に反射防止膜１５が形成されて、図４、
５に示す素子が完成する。なお、劈開面が素子の入射端
部となっている。

【００３１】本実施形態では、入射端部分に不純物拡散
が施されてｐ型の導電型となっている。この部分は不純
物濃度が高くなっており光吸収層が空乏化しにくい状態
になっているので、この部分で生成した電子は濃度勾配
に伴う拡散によりｎ電極１２、１３の下方の空乏化した
光吸収層４へ流れ込む。この空乏化した部分には電界が
加わっているので、電子は電界に引っ張られてｎ電極か
ら外部に取り出される。これが光電流となる。一方、入
射端部で生成した正孔は、ｐ型拡散領域７を通じてｐ電
極１０、１１に伝わる。

【００３２】本実施形態でも、第１の実施形態と同様
に、入射端部には電界が印加されないので、この部分に
リーク電流が生じず、暗電流が低く抑えられ、信頼性が
高い。

【００３３】第１の実施形態では、入射端部がｎ型、主
電極がｐ型で、入射端部から空乏化した光吸収層４へ流
れ込むキャリア種が正孔であったのに対し、第２の実施
形態では、入射端部の導電型がｐ型、主電極がｎ型で、
入射端部から光吸収層４へ流れ込むキャリア種は電子で
ある。

【００３４】一般に、正孔の拡散による移動速度は電子
に比べて遅いため、入射端部から空乏化した光吸収層へ
正孔が流れ込む場合は、１ＧＨｚ程度以上の高速信号が
入射すると応答劣化が起こったり、前述のように非拡散
領域８の長さが長すぎた場合の再結合による感度劣化が
起こりやすかった。これに対し、本実施形態では移動速
度の速い電子を利用するので、高速信号入射時にも応答
劣化しにくく、再結合による応答劣化も起こりにくいと
いう利点がある。

【００３５】次に、本発明の第３の実施形態について説
明する。図７は、本発明の第３の実施形態の斜視図、図
８はＡ−Ａ線断面図である。本実施形態では、半導体レ
ーザー等の他部品と組み合せたハイブリッド型の受光モ
ジユールを組み立てる際に、赤外線カメラにより素子の
位置合わせを行うために用いるアラインメントパターン
１９が設けられている。具体的には、第１の実施形態と
同様に各層１〜６を積層構成した後、部分的にエッチン
グして、光吸収層４、バンド不連続緩和層５、クラッド
層６を除去した除去領域２５が形成され、その除去領域
２５上に通常のフォトリソグラフィ工程、例えばリフト
オフエ程によりＴｉＰｔＡｕ膜からなるアラインメント
パターン１９が形成されている。

【００３６】通常は赤外線によりアラインメントパター
ン１９を透視して位置合わせするが、ｎ^-−ＩｎＧａＡ
ｓ光吸収層４は１．６μｍ程度以下の短い波長の光に対
しては吸収係数が大きく不透明であるのに対し、赤外線
カメラは通常１．６μｍ程度以上の長い波長を有する赤
外線には感度をもたないため、光吸収層４を透過した赤
外線を赤外線カメラで検出することはできない。そこで
本実施例では、アラインメントパターン１９を形成する
除去領域２５については、ｎ^-−ＩｎＧａＡｓ光吸収層
４をエッチングして除去している。このとき、光吸収層
４上のバンド不連続緩和層５、ｎ−ＩｎＰクラッド層６
も同時にエッチングにより除去している。こうして、本
実施形態によると、受光モジュールを組み立てる際に、
アラインメントパターン１９を用いて素子の位置合わせ
を行うことができる。

【００３７】図１４に示す従来例のように上部中間屈折
率層が形成される構成であると、その分だけエッチング
深さが深くなるとともに、素子の上端からアラインメン
トパターンまでの距離が長くなり、モジュール組立工程
において素子の位置合わせを行う際、素子を実装するサ
ブマウント側のアラインメントパターンと、素子側のア
ラインメントパターン１９との距離が長く、赤外線カメ
ラの焦点が合わせにくくなる。これに対し第３の実施形
態では、中間屈折率層３を光吸収層４の下側すなわち基
板に近い側にのみ形成して、光吸収層の上側には形成し
ておらず、エッチングを浅くでき、かつ赤外線カメラの
焦点が合わせやすいという効果がある。

【００３８】また、ｎ−ＩｎＰクラッド層６を形成して
いるので、光に対する損失が小さく感度劣化を防止でき
るという効果がある。

【００３９】次に、本発明の第４の実施形態について説
明する。図９（ａ）は第４の実施形態の断面図、図９
（ｂ）は第４の実施形態の製造工程の説明図である。

【００４０】図９（ａ）に示すように、第４の実施形態
は、光吸収層４、中間屈折率層３、バンド不連続緩和層
５のみが選択的にエッチングにより除去され、ｎ−Ｉｎ
Ｐクラッド層６はエッチングされずにひさし状に残され
ており、そのひさし状部２６上にアラインメントパター
ン１９が形成されている。

【００４１】本実施形態の製造方法について説明する
と、まず図９（ｂ）に示すように、各層１〜６を積層形
成した後、ブロムメタノールなどの無選択エッチングに
より、アラインメントパターンを形成すべき部分のすぐ
横に、上面から少なくともｎ⁺−ＩｎＰバッファ層２に
達する深さの溝２１を形成する。次に、通常のフォトリ
ソグラフィ工程により、ひさし状部２６を形成する部分
以外をレジスト膜２２で覆う。その後、リン酸と過酸化
水素水と水などからなるエッチング液を用いた選択エッ
チングにより図９（ａ）に示すようなひさし状部２６を
形成する。その後、アラインメントパターン１９を形成
する。

【００４２】本実施形態によると、第３の実施形態の効
果に加えて、素子実装時のサブマウント側のアラインメ
ントパターンと素子側のアラインメントパターン１９と
の距離が第３の実施形態よりも短くなり、赤外線カメラ
の焦点が合わせやすく、アラインメント精度が向上する
という効果がある。

【００４３】次に、本発明の第５の実施形態について説
明する。図１０は、本発明の第５の実施形態の斜視図、
図１１はＡ−Ａ線断面図である。

【００４４】第５の実施形態は、第１の実施形態と同様
な積層構造において、ｐ⁺領域７の部分が、それ以外の
部分に比べて上方に突出するように盛り上がったいわゆ
るリッジ構造部２３となっている。このリッジ構造部２
３は、結晶成長後にブロムメタノールなどのエッチング
液を用いクラッド層６をエッチング加工することにより
形成される。それ以外の製造工程は第１の実施形態と実
質的に同様である。

【００４５】リッジ構造部２３がなく、水平方向の幅が
充分に広いいわゆるスラブ構造の導波路である場合、こ
のスラブ構造の導波路には水平方向に光を閉じ込めるメ
カニズムが存在せず、入射した光は進行するに従って徐
々に水平方向に広がっていく。そして、ｐ⁺領域７より
も外側、すなわち電界が印加されていない領域に広がっ
た光は、光電流として素子外部に取り出すことができ
ず、感度劣化の原因となるおそれがある。また、光電流
として素子外部に取り出すことができたとしても、高周
波信号に対する応答が遅いので、応答劣化の原因になる
などの問題が生じる。特に、素子容量低減などのために
ｐ⁺領域７の幅を狭くした場合などに、かかる問題が顕
著である。

【００４６】これに対し第５の実施形態では、ｐ⁺領域
７部にリッジ構造部２３が形成されており、水平方向に
関してはこのリッジ構造部２３内に光を閉じ込められ
る。したがって入射光が水平方向に広がるのが抑制さ
れ、前述の感度劣化、応答劣化の問題が生じにくいとい
う効果がある。

【００４７】次に、本発明の第６の実施形態について説
明する。図１２は、本発明の第６の実施形態の構成を示
す断面図である。

【００４８】本実施形態は、リッジ構造部２３にＩｎＧ
ａＡｓＰ導波層（波長組成：１．３μｍ）２４が設けら
れている。本実施形態の製造手順は、まず、ｎ−ＩｎＰ
クラッド層６ａを形成し結晶成長させた後、続けて導波
層２４を形成し、さらにその上部にｎ−ＩｎＰクラッド
層６ｂを再度形成する。その後、リッジ構造部２３以外
の領域の導波層２４およびその上部のクラッド層６ｂ
を、ブロムメタノールなどのエッチング液を用いてエッ
チングして除去することにより、リッジ構造部２３を形
成する。それ以外の製造工程は第１の実施形態と実質的
に同様である。これによると、ＩｎＧａＡｓＰ導波層２
４によりリッジ構造部２３の等価屈折率が高まり、入射
光が水平方向に広がるのを抑制する効果がさらに高ま
り、より高感度、高速応答の素子が得られるという効果
がある。

【００４９】以上、第３〜６の実施形態としては、第１
の実施形態と同様に導波路の中央部にｐ電極１０、１１
を主電極として形成し入射端部に非拡散領域８を有する
構成、にアラインメントパターン１９またはリッジ構造
部２３を付加した例を説明したが、第２の実施形態と同
様にｎ電極１２、１３を主電極とし入射端部にｐ型拡散
領域７を形成した構成について、第３〜６の実施形態を
採用することも可能である。また、第３または４の実施
形態と、第５または６の実施形態とを組み合せて、アラ
インメントパターン１９とリッジ構造部２３とを有する
構成とすることも可能である。

【００５０】

【発明の効果】以上説明したとおり、本発明によると、
導波路型半導体受光素子の入射端部に電界が印加されな
いので、暗電流が低減され、素子の信頼性が向上する。
特に、主電極がｎ型で入射端面部がｐ型である場合、高
速信号入射時にも応答劣化しにくく、再結合による応答
劣化も起こりにくい。

【００５１】請求項３によると、中間屈折率層を光吸収
層の上側には形成していないため不純物拡散の深さが浅
く、ｐｎ接合を形成する際の温度、時間の制御が容易に
なる。

【００５２】請求項４によると、赤外線カメラで位置合
わせして素子実装を行うことができる。

【００５３】請求項５によると、アラインメントパター
ンは素子の上面に位置するので、位置合わせ時にカメラ
の焦点を合せやすい。、請求項６によると、入射光の水
平方向への広がりが抑制され、感度劣化や応答劣化が生
じにくい。

【００５４】請求項７によると、導波層により等価屈折
率が高められて、より高感度かつ高速応答が達成でき
る。

【００５５】請求項８によると、入射端部の非拡散領域
または拡散領域を、容易に最適の長さに形成できる。

【００５６】請求項９によると、溝形成時のエッチング
速度の異方性の影響で劈開時のガイド用の溝が断面形状
略Ｖ字状に形成され、劈開時に力が集中しやすい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態の斜視図である。

【図２】第１の実施形態の断面図である。

【図３】第１の実施形態の製造工程を説明する平面図で
ある。

【図４】第２の実施形態の斜視図である。

【図５】第２の実施形態の断面図である。

【図６】第２の実施形態の製造工程を説明する断面図で
ある。

【図７】第３の実施形態の斜視図である。

【図８】第３の実施形態の断面図である。

【図９】第４の実施形態の製造工程を説明する断面図で
ある。

【図１０】第５の実施形態の斜視図である。

【図１１】第５の実施形態の断面図である。

【図１２】第６の実施形態の断面図である。

【図１３】従来の技術の一例を示す断面図である。

【図１４】従来の技術の他の例を示す斜視図である。

【符号の説明】

１、１６ 基板 ２、１７ バッファ層 ３、１８ 中間屈折率層 ４ 光吸収層 ５ バンド不連続緩和層 ６、６ａ、６ｂ クラッド層 ７ ｐ⁺領域 ８ 非拡散領域 ９ パッシベーション膜 １０、１１ ｐ電極 １２、１３ ｎ電極 １４ ガイド用の溝 １５ 反射防止膜 １９ アラインメントパターン ２１ 溝 ２２ レジスト膜 ２３ リッジ構造部 ２４ 導波層 ２５ 光吸収層除去領域 ２６ ひさし状部 １０１、１０９ 基板 １０２、１０６ クラッド層 １０３、１０５、１１０、１１２ 中間屈折率層 １０４、１１１ 光吸収層 １０７ ポリイミド １０８、１１４ ｐ電極 １１３ ｐ⁺領域 １１５ ｎ電極

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 不純物の選択熱拡散によりｐｎ接合を形
   成するプレーナ型の導波路型半導体受光素子において、
   導波路の中央部に位置する主電極の導電型と、光の入射
   端部の導電型とが異なっていることを特徴とする導波路
   型半導体受光素子。
2. 【請求項２】 前記主電極の導電型と、前記主電極の下
   方を除く全域の導電型とが異なっている請求項１に記載
   の導波路型半導体受光素子。
3. 【請求項３】 半導体基板と、光吸収層と、前記基板の
   屈折率よりも大きく前記光吸収層の屈折率よりも小さい
   屈折率を有する中間屈折率層とを備え、前記中間屈折率
   層が前記光吸収層より前記基板に近い側にのみ形成され
   ている請求項１または２に記載の導波路型半導体受光素
   子。
4. 【請求項４】 前記光吸収層が一部除去されており、こ
   の光吸収層除去領域内に素子実装用位置合わせパターン
   が形成されている請求項１〜３のいずれか１項に記載の
   導波路型半導体受光素子。
5. 【請求項５】 前記光吸収層の上部にクラッド層が設け
   られており、前記クラッド層の前記光吸収層除去領域と
   対向する部分上に前記位置合わせパターンが形成されて
   いる請求項４に記載の導波路型半導体受光素子。
6. 【請求項６】 前記導波路の導波方向に沿って、前記主
   電極の設けられている部分が上方へ突出するように形成
   されている請求項１〜５のいずれか１項に記載の導波路
   型半導体受光素子。
7. 【請求項７】 前記光吸収層の上部にクラッド層が設け
   られており、前記クラッド層の屈折率よりも高い屈折率
   を有する導波層が前記突出部内に形成されている請求項
   ６に記載の導波路型半導体受光素子。
8. 【請求項８】 エッチングによりウェハ上に導波路と垂
   直方向の溝を形成しておき、その溝に沿ってウェハを劈
   開して前記入射端部を形成する工程を含む請求項１〜７
   のいずれか１項に記載の導波路型半導体受光素子の製造
   方法。
9. 【請求項９】 前記溝が、結晶の［０ １ −１］方向に
   沿って形成されている請求項８に記載の導波路型半導体
   受光素子の製造方法。