JPH11238902A - 半導体光検出装置及び半導体光検出装置の製造方法 - Google Patents
半導体光検出装置及び半導体光検出装置の製造方法Info
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- JPH11238902A JPH11238902A JP10037363A JP3736398A JPH11238902A JP H11238902 A JPH11238902 A JP H11238902A JP 10037363 A JP10037363 A JP 10037363A JP 3736398 A JP3736398 A JP 3736398A JP H11238902 A JPH11238902 A JP H11238902A
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- H10F—INORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
- H10F30/00—Individual radiation-sensitive semiconductor devices in which radiation controls the flow of current through the devices, e.g. photodetectors
- H10F30/20—Individual radiation-sensitive semiconductor devices in which radiation controls the flow of current through the devices, e.g. photodetectors the devices having potential barriers, e.g. phototransistors
- H10F30/21—Individual radiation-sensitive semiconductor devices in which radiation controls the flow of current through the devices, e.g. photodetectors the devices having potential barriers, e.g. phototransistors the devices being sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation
- H10F30/22—Individual radiation-sensitive semiconductor devices in which radiation controls the flow of current through the devices, e.g. photodetectors the devices having potential barriers, e.g. phototransistors the devices being sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation the devices having only one potential barrier, e.g. photodiodes
- H10F30/221—Individual radiation-sensitive semiconductor devices in which radiation controls the flow of current through the devices, e.g. photodetectors the devices having potential barriers, e.g. phototransistors the devices being sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation the devices having only one potential barrier, e.g. photodiodes the potential barrier being a PN homojunction
-
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- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10F—INORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
- H10F77/00—Constructional details of devices covered by this subclass
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- H10F77/12—Active materials
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- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10F—INORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
- H10F77/00—Constructional details of devices covered by this subclass
- H10F77/40—Optical elements or arrangements
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
- Y02E10/547—Monocrystalline silicon PV cells
Landscapes
- Light Receiving Elements (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 光の漏れが低減され、且つフォトダイオード
ＰＮ接合面積を少なくし、高周波特性を劣化させる心配
がなく、高量子効率と高周波動作の両立を可能にする半
導体光検出装置を提供する。 【解決手段】 矩形断面を有する光導波路１に於ける互
いに平行に対向する２つの面Ｓ１とＳ２に、光を反射す
る光反射層２１０が設けられると共に、残りの互いに平
行に対向する２組の面群Ｚ（Ｓ３、Ｓ４及びＳ５、Ｓ
６）の内の少なくとも一つの組を構成する、互いの平行
に対向する２つの面Ｓ３、Ｓ４に光吸収層３が設けられ
ている光導波路１からなる半導体光検出装置２００。
ＰＮ接合面積を少なくし、高周波特性を劣化させる心配
がなく、高量子効率と高周波動作の両立を可能にする半
導体光検出装置を提供する。 【解決手段】 矩形断面を有する光導波路１に於ける互
いに平行に対向する２つの面Ｓ１とＳ２に、光を反射す
る光反射層２１０が設けられると共に、残りの互いに平
行に対向する２組の面群Ｚ（Ｓ３、Ｓ４及びＳ５、Ｓ
６）の内の少なくとも一つの組を構成する、互いの平行
に対向する２つの面Ｓ３、Ｓ４に光吸収層３が設けられ
ている光導波路１からなる半導体光検出装置２００。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は半導体光検出装置及
び半導体光検装置の製造方法に関するものであり、特に
詳しくは、光変換効率の大きな小型化されたプレーナー
型の半導体光検出装置及びその製造方法に関するもので
ある。
び半導体光検装置の製造方法に関するものであり、特に
詳しくは、光変換効率の大きな小型化されたプレーナー
型の半導体光検出装置及びその製造方法に関するもので
ある。
【０００２】
【従来の技術】従来より、通信用半導体光検出器として
使われるフォトダイオードは、受光感度の関係から、受
光波長により光吸収層に使われる材料が異なる。一般
に、この種の材料のバンドギャップが小さいほど長波長
領域での受光感度が上がるので、例えば、1.0 μ以下の
波長帯ではシリコン(Si)が、 1.0μ以上のいわゆる長波
長帯ではゲルマニウム(Ge)やインジウムガリウムヒ素(I
nGaAs)がよく使われる。
使われるフォトダイオードは、受光感度の関係から、受
光波長により光吸収層に使われる材料が異なる。一般
に、この種の材料のバンドギャップが小さいほど長波長
領域での受光感度が上がるので、例えば、1.0 μ以下の
波長帯ではシリコン(Si)が、 1.0μ以上のいわゆる長波
長帯ではゲルマニウム(Ge)やインジウムガリウムヒ素(I
nGaAs)がよく使われる。
【０００３】ところで、長波長帯に使われるこれらの材
料は一般にシリコンに比べ高価であり、また製造プロセ
スにかかる費用も高く、他の回路素子との集積も困難
で、なお且つ出来あがったフォトダイオードも高価なも
のとなる。そこで、比較的低コストなシリコンプロセス
を使って製造され、且つ長波長帯でも十分な受光感度を
もつフォトダイオードの実現が望まれていた。
料は一般にシリコンに比べ高価であり、また製造プロセ
スにかかる費用も高く、他の回路素子との集積も困難
で、なお且つ出来あがったフォトダイオードも高価なも
のとなる。そこで、比較的低コストなシリコンプロセス
を使って製造され、且つ長波長帯でも十分な受光感度を
もつフォトダイオードの実現が望まれていた。
【０００４】このためには、シリコン基板上にゲルマニ
ウムのような長波長帯に受光感度のある材料を直接堆積
すればよいが、一般にこれら材料とシリコンとは格子定
数が異なるので、ゲルマニウムもシリコン上には結晶成
長が困難である。これを解決する一例として、図７
（ａ）に示すように、シリコン基板上２０にシリコンと
シリコンゲルマニウム混晶 (SiGe) を交互に積層したSi
/SiGe からなる光吸収層２２をメサ型に形成したフォト
ダイオードが考案されている(B.Jalali et al. Journal
of Lightwave Technology, Vol.12, No.6,June 1994 p
p930-935) 。
ウムのような長波長帯に受光感度のある材料を直接堆積
すればよいが、一般にこれら材料とシリコンとは格子定
数が異なるので、ゲルマニウムもシリコン上には結晶成
長が困難である。これを解決する一例として、図７
（ａ）に示すように、シリコン基板上２０にシリコンと
シリコンゲルマニウム混晶 (SiGe) を交互に積層したSi
/SiGe からなる光吸収層２２をメサ型に形成したフォト
ダイオードが考案されている(B.Jalali et al. Journal
of Lightwave Technology, Vol.12, No.6,June 1994 p
p930-935) 。
【０００５】尚、図７（ａ）に於て、２１は、シリコン
単結晶層であり、２３はＰ型シリコン層である。この構
造では、シリコンにゲルマニウムを混ぜることで、受光
部のバンドギャップがシリコンより小さくなるので、長
波長帯に受光感度が出てくる。ただし、SiGeとSiの格子
定数差があるため、結晶状態を良好に保ったままシリコ
ン基板上に厚いSiGe層を堆積できないため、SiとSiGeを
交互に堆積して実効的なSiGe層厚を厚くしている。
単結晶層であり、２３はＰ型シリコン層である。この構
造では、シリコンにゲルマニウムを混ぜることで、受光
部のバンドギャップがシリコンより小さくなるので、長
波長帯に受光感度が出てくる。ただし、SiGeとSiの格子
定数差があるため、結晶状態を良好に保ったままシリコ
ン基板上に厚いSiGe層を堆積できないため、SiとSiGeを
交互に堆積して実効的なSiGe層厚を厚くしている。
【０００６】本発明者らはこのSiGeを使ったフォトダイ
オードを、メサ型ではなく、Si/SiGe層をシリコン基板
に埋設したプレーナ型のSiGeフォトダイオードとして特
開平７−２３１１１３号公報及び、特開平８−３１６４
４９号公報に開示している。また、この試作結果を学会
に発表している（M.Sugiyama et al. 1995 Internation
al Electron Devices Meeting [IEDM] Technical Diges
t pp583-586 ）。
オードを、メサ型ではなく、Si/SiGe層をシリコン基板
に埋設したプレーナ型のSiGeフォトダイオードとして特
開平７−２３１１１３号公報及び、特開平８−３１６４
４９号公報に開示している。また、この試作結果を学会
に発表している（M.Sugiyama et al. 1995 Internation
al Electron Devices Meeting [IEDM] Technical Diges
t pp583-586 ）。
【０００７】図７（ｂ）はこのプレーナ型のSiGeフォト
ダイオードの断面図である。この構造では、シリコン基
板２４にその側壁をシリコン酸化膜２７で覆った溝を形
成し、シリコン酸化膜等をマスクにした選択エピタキシ
ャル成長法を用いてSi/SiGe光吸収層２２を溝内に埋設
形成することで、プレーナ構造を実現している。尚、図
７（ｂ）に於て、２５はシリコン酸化膜、２８はＮ型埋
め込み層、２６はＮ型エピタキシャル層、２３はＰ型シ
リコン層、２９はシリコン酸化膜である。
ダイオードの断面図である。この構造では、シリコン基
板２４にその側壁をシリコン酸化膜２７で覆った溝を形
成し、シリコン酸化膜等をマスクにした選択エピタキシ
ャル成長法を用いてSi/SiGe光吸収層２２を溝内に埋設
形成することで、プレーナ構造を実現している。尚、図
７（ｂ）に於て、２５はシリコン酸化膜、２８はＮ型埋
め込み層、２６はＮ型エピタキシャル層、２３はＰ型シ
リコン層、２９はシリコン酸化膜である。
【０００８】この様に、光導波路をプレーナ型にするこ
とで、シリコントランジスタ集積回路とフォトダイオー
ドを同一シリコン基板上に容易に形成できるので、長波
長帯対応のいわゆるＳｉ−ＯＥＩＣ(Opto-Electric Int
egrated Circuits) の実現が容易になる。これに対し、
シリコン上にゲルマニウム結晶を堆積する例としては、
SiとGeの間に中間領域を設け、シリコン基板上にゲルマ
ニウムの光吸収層を形成したフォトダイオードが開示さ
れている（例えば、出願公表昭６１−５００４６６号公
報等）。
とで、シリコントランジスタ集積回路とフォトダイオー
ドを同一シリコン基板上に容易に形成できるので、長波
長帯対応のいわゆるＳｉ−ＯＥＩＣ(Opto-Electric Int
egrated Circuits) の実現が容易になる。これに対し、
シリコン上にゲルマニウム結晶を堆積する例としては、
SiとGeの間に中間領域を設け、シリコン基板上にゲルマ
ニウムの光吸収層を形成したフォトダイオードが開示さ
れている（例えば、出願公表昭６１−５００４６６号公
報等）。
【０００９】この方法は図８に示すように、シリコン基
板２９上にGe濃度を傾斜して増加させたSiGe層（中間領
域）３０を堆積し、最終的にこのSiGe層３０のGe濃度を
光吸収層と同じゲルマニウム100%となるようにしたもの
である。尚、図８に於て、３１はＮ型ゲルマニウム層、
３２はゲルマニウム単結晶、３３はＰ型ゲルマニウム層
をそれぞれ示している。
板２９上にGe濃度を傾斜して増加させたSiGe層（中間領
域）３０を堆積し、最終的にこのSiGe層３０のGe濃度を
光吸収層と同じゲルマニウム100%となるようにしたもの
である。尚、図８に於て、３１はＮ型ゲルマニウム層、
３２はゲルマニウム単結晶、３３はＰ型ゲルマニウム層
をそれぞれ示している。
【００１０】係る具体例では、したがって格子定数差を
気にすることなく、この上にゲルマニウム単結晶層３２
を結晶成長できる。又、中間領域であるSiGe層３０自身
もゲルマニウムの割合が徐々に変化するので、結晶成長
が可能である。これに対し、辰巳らは、先に述べた中間
領域を使わずにシリコン基板上に直接ゲルマニウム結晶
を成長する方法と、フォトダイオードへの応用を開示し
ている（特願平９−７０９３３号公報）。
気にすることなく、この上にゲルマニウム単結晶層３２
を結晶成長できる。又、中間領域であるSiGe層３０自身
もゲルマニウムの割合が徐々に変化するので、結晶成長
が可能である。これに対し、辰巳らは、先に述べた中間
領域を使わずにシリコン基板上に直接ゲルマニウム結晶
を成長する方法と、フォトダイオードへの応用を開示し
ている（特願平９−７０９３３号公報）。
【００１１】これは、シリコン基板上設けたに薄いゲル
マニウム層を成長し、この上に極めて薄いシリコンまた
はSiGe層を成長した後、熱処理により、シリコンとゲル
マニウム界面にのみ局在した転位を残し、ゲルマニウム
層内部の転位を完全になくした結晶とすることで、薄い
ゲルマニウム層を完全に格子緩和することで、この上に
所望の厚さのゲルマニウム単結晶の成長を行うものであ
る。
マニウム層を成長し、この上に極めて薄いシリコンまた
はSiGe層を成長した後、熱処理により、シリコンとゲル
マニウム界面にのみ局在した転位を残し、ゲルマニウム
層内部の転位を完全になくした結晶とすることで、薄い
ゲルマニウム層を完全に格子緩和することで、この上に
所望の厚さのゲルマニウム単結晶の成長を行うものであ
る。
【００１２】この成長すべてを、シリコン酸化膜に対し
て選択的に成長を行うことによって、図９のように、シ
リコン基板２９上に、光吸収層となるゲルマニウム単結
晶層３２が直接形成された、フォトダイオードが実現
し、図９のように光ファイバ３４をシリコン基板２４に
形成した光ファイバ固定溝３６に設置すれば、光を横方
法から入射させるシリコン基板ベースのプレーナ構造長
波長帯導波路型フォトダイオードが容易に実現できる。
て選択的に成長を行うことによって、図９のように、シ
リコン基板２９上に、光吸収層となるゲルマニウム単結
晶層３２が直接形成された、フォトダイオードが実現
し、図９のように光ファイバ３４をシリコン基板２４に
形成した光ファイバ固定溝３６に設置すれば、光を横方
法から入射させるシリコン基板ベースのプレーナ構造長
波長帯導波路型フォトダイオードが容易に実現できる。
【００１３】次に、以上の従来例において、本発明提案
で問題とする技術的課題について述べる。上記従来例
は、光を横方向から入射させる、いわゆる導波路型のフ
ォトダイオードであり、このため、光の広がりを考慮し
て、フォトダイオード３６の幅は図１０の上面図に示す
ように、光ファイバ３４のコア径３７よりも、ある程度
広く形成されるのが普通である。
で問題とする技術的課題について述べる。上記従来例
は、光を横方向から入射させる、いわゆる導波路型のフ
ォトダイオードであり、このため、光の広がりを考慮し
て、フォトダイオード３６の幅は図１０の上面図に示す
ように、光ファイバ３４のコア径３７よりも、ある程度
広く形成されるのが普通である。
【００１４】しかしながら、シリコン基板上にSiGeまた
はGeの光吸収層を堆積している上記従来例では、フォト
ダイオードのＰＮ接合面積が増加する結果となり、接合
容量の増大による高周波特性の劣化をもたらす。この接
合容量の増加を少しでも抑制しようとしたものが、特開
平８−３１６４４９号公報に開示されている。つまり、
図１１の上面図のように、光の広がりに沿って、フォト
ダイオードの形状を扇状とするものである。
はGeの光吸収層を堆積している上記従来例では、フォト
ダイオードのＰＮ接合面積が増加する結果となり、接合
容量の増大による高周波特性の劣化をもたらす。この接
合容量の増加を少しでも抑制しようとしたものが、特開
平８−３１６４４９号公報に開示されている。つまり、
図１１の上面図のように、光の広がりに沿って、フォト
ダイオードの形状を扇状とするものである。
【００１５】この形状で接合面積の増加を極力抑え、し
かも量子効率を低下させずにすむが、ある程度の接合面
積の増加は避けられない。一方、フォトダイオード幅を
広げなければ、接合容量の増加は発生しないが、今度は
図１０の上面図のように、光の広がりによる、結合効率
の低下（光が横に漏れることによる）から、量子効率
（受光感度）の低下をもたらす。
かも量子効率を低下させずにすむが、ある程度の接合面
積の増加は避けられない。一方、フォトダイオード幅を
広げなければ、接合容量の増加は発生しないが、今度は
図１０の上面図のように、光の広がりによる、結合効率
の低下（光が横に漏れることによる）から、量子効率
（受光感度）の低下をもたらす。
【００１６】さらに、光の広がりを防止するために、光
経路の両側面に、たとえば、光反射用のシリコン酸化膜
の分離溝のようなものを形成すると、フォトダイオード
の下部電極を基板表面に引き出すことが困難になるた
め、実現出来ない。つまり、従来の半導体光検出装置に
於いては、光の拡散を考慮して、当該光の吸収効率を最
大にすると同時に、半導体光検出装置自体のサイズを最
小化すると言う問題を解決する事が出来なかった。
経路の両側面に、たとえば、光反射用のシリコン酸化膜
の分離溝のようなものを形成すると、フォトダイオード
の下部電極を基板表面に引き出すことが困難になるた
め、実現出来ない。つまり、従来の半導体光検出装置に
於いては、光の拡散を考慮して、当該光の吸収効率を最
大にすると同時に、半導体光検出装置自体のサイズを最
小化すると言う問題を解決する事が出来なかった。
【００１７】又、特開平８−３３０６７１号公報には、
光導波路の横幅を変調する例がしめされているが、半導
体光検出装置の寸法を縮小化する為の技術は開示されて
はいない。
光導波路の横幅を変調する例がしめされているが、半導
体光検出装置の寸法を縮小化する為の技術は開示されて
はいない。
【００１８】
【発明が解決すべき課題】本発明の目的は、上記した従
来技術の欠点を改良し、従来構造より光の漏れが低減さ
れ、且つ従来の半導体光検出装置と同等の量子効率（受
光感度）を得た場合のフォトダイオードＰＮ接合面積を
従来の半導体光検出装置より少なくすることを可能とす
ると同時に、高周波特性を劣化させる心配がなく、高量
子効率と高周波動作の両立を可能にする半導体光検出装
置を提供するものである。
来技術の欠点を改良し、従来構造より光の漏れが低減さ
れ、且つ従来の半導体光検出装置と同等の量子効率（受
光感度）を得た場合のフォトダイオードＰＮ接合面積を
従来の半導体光検出装置より少なくすることを可能とす
ると同時に、高周波特性を劣化させる心配がなく、高量
子効率と高周波動作の両立を可能にする半導体光検出装
置を提供するものである。
【００１９】
【課題を解決するための手段】本発明は上記した目的を
達成する為、以下に示す様な基本的な技術構成を採用す
るものである。即ち、本発明に係る第１の態様は、矩形
断面を有する光導波路に於ける互いに平行に対向する２
つの面に、光を反射する光反射層が設けられると共に、
残りの互いに平行に対向する２組の面群の内の少なくと
も一つの組を構成する、互いの平行に対向する２つの面
に光吸収層が設けられている光導波路から構成された半
導体光検出装置であり、又本発明に係る第２の態様とし
ては、適宜の基板上に適宜の第１の絶縁膜を介して所定
の厚みを有するシリコン層を形成する工程、当該シリコ
ン層の表面に第２の絶縁膜を形成し、次に、当該絶縁膜
をフォトリソグラフィー技術を使い、所定の領域を選択
的にエッチング除去する工程、当該第２の絶縁膜をエッ
チングマスクにして、当該シリコン層に、当該第１の絶
縁膜に達する溝を当該溝部の側面が垂直になるように異
方性ドライエッチング条件によりエッチング形成する工
程、等方性のドライエッチング、またはウェットエッチ
ングにより、当該絶縁膜を残しながら、当該溝部の側面
部を構成するシリコン層を所定の幅だけ、横方向にエッ
チングして除去する工程、当該拡大された当該溝部の側
面部に所定の厚さの光吸収層を形成する工程、当該光吸
収層の表面に、シリコン膜を形成する工程、当該溝部の
空間部を導電性シリコンを用いて埋め込む工程、当該第
２の絶縁膜及び当該導電性シリコンの全面に第３の絶縁
膜を形成し、当該第３の絶縁膜所定の位置に電極部を形
成する工程、とから構成されている半導体光検装置の製
造方法である。
達成する為、以下に示す様な基本的な技術構成を採用す
るものである。即ち、本発明に係る第１の態様は、矩形
断面を有する光導波路に於ける互いに平行に対向する２
つの面に、光を反射する光反射層が設けられると共に、
残りの互いに平行に対向する２組の面群の内の少なくと
も一つの組を構成する、互いの平行に対向する２つの面
に光吸収層が設けられている光導波路から構成された半
導体光検出装置であり、又本発明に係る第２の態様とし
ては、適宜の基板上に適宜の第１の絶縁膜を介して所定
の厚みを有するシリコン層を形成する工程、当該シリコ
ン層の表面に第２の絶縁膜を形成し、次に、当該絶縁膜
をフォトリソグラフィー技術を使い、所定の領域を選択
的にエッチング除去する工程、当該第２の絶縁膜をエッ
チングマスクにして、当該シリコン層に、当該第１の絶
縁膜に達する溝を当該溝部の側面が垂直になるように異
方性ドライエッチング条件によりエッチング形成する工
程、等方性のドライエッチング、またはウェットエッチ
ングにより、当該絶縁膜を残しながら、当該溝部の側面
部を構成するシリコン層を所定の幅だけ、横方向にエッ
チングして除去する工程、当該拡大された当該溝部の側
面部に所定の厚さの光吸収層を形成する工程、当該光吸
収層の表面に、シリコン膜を形成する工程、当該溝部の
空間部を導電性シリコンを用いて埋め込む工程、当該第
２の絶縁膜及び当該導電性シリコンの全面に第３の絶縁
膜を形成し、当該第３の絶縁膜所定の位置に電極部を形
成する工程、とから構成されている半導体光検装置の製
造方法である。
【００２０】
【発明の実施の形態】本発明に係る半導体光検出装置及
び半導体光検装置の製造方法は、上記した様な技術構成
を採用していることから、導波路型光検出器１の光吸収
層を、導波路部の上部ではなく、両側面に形成したこと
にある。すなわち、図１に示すように、光ファイバのコ
ア幅６にほぼ合わせた光導波路２の両側面にSi/SiGe ま
たはGeの光吸収層３を形成しておくことにある。このよ
うにすることで、従来構造より光の漏れが低減され、従
来例と同等の量子効率（受光感度）を得た場合のフォト
ダイオードＰＮ接合面積を従来例より少なくすることが
可能となり、高周波特性を劣化させる心配がなくなる。
すなわち、高量子効率と高周波動作の両立が可能にな
る。
び半導体光検装置の製造方法は、上記した様な技術構成
を採用していることから、導波路型光検出器１の光吸収
層を、導波路部の上部ではなく、両側面に形成したこと
にある。すなわち、図１に示すように、光ファイバのコ
ア幅６にほぼ合わせた光導波路２の両側面にSi/SiGe ま
たはGeの光吸収層３を形成しておくことにある。このよ
うにすることで、従来構造より光の漏れが低減され、従
来例と同等の量子効率（受光感度）を得た場合のフォト
ダイオードＰＮ接合面積を従来例より少なくすることが
可能となり、高周波特性を劣化させる心配がなくなる。
すなわち、高量子効率と高周波動作の両立が可能にな
る。
【００２１】
【実施例】以下に、本発明に係る半導体光検出装置及び
半導体光検装置の製造方法の一具体例の構成を図面を参
照しながら詳細に説明する。図１及び図２（Ａ）は、本
発明に係る半導体光検出装置２００の一具体例の構造を
示す平面図であり、図２（Ｂ）は、図２（Ａ）に於ける
Ａ−Ａ線に於ける断面図を示すものであって、図中、矩
形断面を有する光導波路１に於ける互いに平行に対向す
る２つの面Ｓ１とＳ２に、光を反射する光反射層２１０
が設けられると共に、残りの互いに平行に対向する２組
の面群Ｚ（Ｓ３、Ｓ４及びＳ５、Ｓ６）の内の少なくと
も一つの組を構成する、互いの平行に対向する２つの面
Ｓ３、Ｓ４に光吸収層３が設けられている光導波路１か
らなる半導体光検出装置２００が示されている。
半導体光検装置の製造方法の一具体例の構成を図面を参
照しながら詳細に説明する。図１及び図２（Ａ）は、本
発明に係る半導体光検出装置２００の一具体例の構造を
示す平面図であり、図２（Ｂ）は、図２（Ａ）に於ける
Ａ−Ａ線に於ける断面図を示すものであって、図中、矩
形断面を有する光導波路１に於ける互いに平行に対向す
る２つの面Ｓ１とＳ２に、光を反射する光反射層２１０
が設けられると共に、残りの互いに平行に対向する２組
の面群Ｚ（Ｓ３、Ｓ４及びＳ５、Ｓ６）の内の少なくと
も一つの組を構成する、互いの平行に対向する２つの面
Ｓ３、Ｓ４に光吸収層３が設けられている光導波路１か
らなる半導体光検出装置２００が示されている。
【００２２】本発明に於ける当該半導体光検出装置２０
０に於ける残りの互いに平行に対向する２組の面群の何
れの面（Ｓ３、Ｓ４及びＳ５、Ｓ６）にも、当該光吸収
層３が設けられていても良い。又、本発明に於て、当該
光反射層２１０が設けられている当該光導波路１に於け
る互いに平行に対向する２つの面Ｓ１、Ｓ２は、当該光
導波路１を平面に配置した場合に於ける当該光導波路の
上部面と下部面である。
０に於ける残りの互いに平行に対向する２組の面群の何
れの面（Ｓ３、Ｓ４及びＳ５、Ｓ６）にも、当該光吸収
層３が設けられていても良い。又、本発明に於て、当該
光反射層２１０が設けられている当該光導波路１に於け
る互いに平行に対向する２つの面Ｓ１、Ｓ２は、当該光
導波路１を平面に配置した場合に於ける当該光導波路の
上部面と下部面である。
【００２３】一方、本発明に於ける当該半導体光検出装
置２００に於いては、当該光吸収層３が設けられる残り
の互いに平行に対向する２組の面群の内の少なくとも一
つの組を構成する、互いの平行に対向する２つの面Ｓ
３、Ｓ４は、当該光導波路１を平面に配置した場合に於
ける当該光導波路１の側面であって、且つ当該光導波路
１に於ける光の透過方向に形成される、互いに平行な面
を持つ面である事が望ましい。
置２００に於いては、当該光吸収層３が設けられる残り
の互いに平行に対向する２組の面群の内の少なくとも一
つの組を構成する、互いの平行に対向する２つの面Ｓ
３、Ｓ４は、当該光導波路１を平面に配置した場合に於
ける当該光導波路１の側面であって、且つ当該光導波路
１に於ける光の透過方向に形成される、互いに平行な面
を持つ面である事が望ましい。
【００２４】又、本発明に於ける当該光導波路１に於い
て、当該光導波路１の光受光面Ｓ６から離れた位置に於
ける該光吸収層３の一部に電極部２４０が設けられてい
る事が望ましい。係る電極部２４０は、例えば、コンタ
クトホール部２２０とアルミニウムの配線部２３０とで
構成されているもので有っても良い。
て、当該光導波路１の光受光面Ｓ６から離れた位置に於
ける該光吸収層３の一部に電極部２４０が設けられてい
る事が望ましい。係る電極部２４０は、例えば、コンタ
クトホール部２２０とアルミニウムの配線部２３０とで
構成されているもので有っても良い。
【００２５】本発明に於ける当該半導体光検出装置２０
０を構成する当該光反射層２１０が、例えばシリコン酸
化膜で構成されている事が望ましく、又当該光吸収層３
が、例えばゲルマニウム（Ｇｅ）、シリコン・ゲルマニ
ウム（ＳｉＧｅ）若しくは、シリコンとシリコン・ゲル
マニウムの混合物（Ｓｉ／ＳｉＧｅ）から選択された一
つの物質で形成されている事が望ましい。
０を構成する当該光反射層２１０が、例えばシリコン酸
化膜で構成されている事が望ましく、又当該光吸収層３
が、例えばゲルマニウム（Ｇｅ）、シリコン・ゲルマニ
ウム（ＳｉＧｅ）若しくは、シリコンとシリコン・ゲル
マニウムの混合物（Ｓｉ／ＳｉＧｅ）から選択された一
つの物質で形成されている事が望ましい。
【００２６】又、本発明に係る当該半導体光検出装置２
００は、当該光導波路１がプレーナー型に形成されてい
る事が望ましいが、必ずしも係る構成に特定されるもの
ではない。本発明に係る当該半導体光検出装置２００の
より具体的な構成を以下に説明する。
００は、当該光導波路１がプレーナー型に形成されてい
る事が望ましいが、必ずしも係る構成に特定されるもの
ではない。本発明に係る当該半導体光検出装置２００の
より具体的な構成を以下に説明する。
【００２７】図２（Ａ）は本発明に係る半導体光検出装
置２００の上面図、図２（Ｂ）は本発明に係る半導体光
検出装置２１の断面図であり、又、図３は図２（Ｂ）の
A-A'間の断面図をより詳細に説明した図である。図から
判る様に、本発明に於いては、光の入射方向は図２
（Ａ）では矢印の方向、図３では紙面に垂直方向とな
る。
置２００の上面図、図２（Ｂ）は本発明に係る半導体光
検出装置２１の断面図であり、又、図３は図２（Ｂ）の
A-A'間の断面図をより詳細に説明した図である。図から
判る様に、本発明に於いては、光の入射方向は図２
（Ａ）では矢印の方向、図３では紙面に垂直方向とな
る。
【００２８】図２において、光導波路１の幅は約10μ、
長さは約100 μである。図３において、光導波路１の深
さは約10μ、光入射経路（光導波路）とフォトダイオー
ドのアノード電極を兼ねるＰ＋多結晶シリコン１１の両
側面にはＰ＋シリコン層１７を挟んで、Ge光吸収層１３
（幅約１μ厚）が形成され、更に外側はＮ型シリコン層
１２が設けられている。
長さは約100 μである。図３において、光導波路１の深
さは約10μ、光入射経路（光導波路）とフォトダイオー
ドのアノード電極を兼ねるＰ＋多結晶シリコン１１の両
側面にはＰ＋シリコン層１７を挟んで、Ge光吸収層１３
（幅約１μ厚）が形成され、更に外側はＮ型シリコン層
１２が設けられている。
【００２９】また光入射経路１の上下はシリコン酸化膜
１４，１０（約0.5 μ）が設けられている。本発明に於
けるシリコンからなる当該光導波路１の屈折率は約3.42
であるのに対し、当該光反射層２１０（図３に於いては
１０、１４）はシリコン酸化膜であるからその屈折率は
約1.53で、当該光導波路１よりもが低いので、入射光は
上下のシリコン酸化膜２１０つまり１０、１４で反射し
ながら進行し、その間に両側面のGe光吸収層３（図３で
は１３）に徐徐に吸収される、いわゆるエバネセント結
合である。
１４，１０（約0.5 μ）が設けられている。本発明に於
けるシリコンからなる当該光導波路１の屈折率は約3.42
であるのに対し、当該光反射層２１０（図３に於いては
１０、１４）はシリコン酸化膜であるからその屈折率は
約1.53で、当該光導波路１よりもが低いので、入射光は
上下のシリコン酸化膜２１０つまり１０、１４で反射し
ながら進行し、その間に両側面のGe光吸収層３（図３で
は１３）に徐徐に吸収される、いわゆるエバネセント結
合である。
【００３０】光吸収層３であるGeの屈折率は約4.09であ
るから、光がGe面で全反射することはなく、むしろ、進
入していき電気変換される。従来例の場合も光吸収層直
下の光導波路を光が進行中に上部の光吸収層に光が徐々
に吸収される構造であったが、側面方向の光の漏れが問
題であった。本実施例では側面方向に光吸収層３を設
け、上下をシリコン酸化膜２１で挟んだことで、光の漏
れを無くしている。
るから、光がGe面で全反射することはなく、むしろ、進
入していき電気変換される。従来例の場合も光吸収層直
下の光導波路を光が進行中に上部の光吸収層に光が徐々
に吸収される構造であったが、側面方向の光の漏れが問
題であった。本実施例では側面方向に光吸収層３を設
け、上下をシリコン酸化膜２１で挟んだことで、光の漏
れを無くしている。
【００３１】なお、使用する光の波長が1.0 μ以上であ
れば、シリコン中の光の減衰（吸収）はほとんどないの
で、上記光導波路で光は吸収されない。また、例えば1.
3 μの波長を使った場合、Ge中での光の減衰（吸収）
は、約３μ通過でほぼ100 ％の光吸収が得られるので、
本発明のように、エバネッセント結合によって、浅い入
射角で光がGe層に進入する場合は、１〜２μの厚さで十
分である。
れば、シリコン中の光の減衰（吸収）はほとんどないの
で、上記光導波路で光は吸収されない。また、例えば1.
3 μの波長を使った場合、Ge中での光の減衰（吸収）
は、約３μ通過でほぼ100 ％の光吸収が得られるので、
本発明のように、エバネッセント結合によって、浅い入
射角で光がGe層に進入する場合は、１〜２μの厚さで十
分である。
【００３２】次に、本発明に係る半導体光検装置の製造
方法と当該半導体光検出装置の動作に付いて説明する。
図４（ａ）〜図５（ｃ）は図２のA-A'間での本実施例の
工程順断面図である。まず、図４（ａ）のように、厚さ
約０．５μのシリコン酸化膜１０上に厚さ10μのＮ型シ
リコン層１２が形成されたＳＯＩ（ Silicon On Insula
tor ）基板を準備する。
方法と当該半導体光検出装置の動作に付いて説明する。
図４（ａ）〜図５（ｃ）は図２のA-A'間での本実施例の
工程順断面図である。まず、図４（ａ）のように、厚さ
約０．５μのシリコン酸化膜１０上に厚さ10μのＮ型シ
リコン層１２が形成されたＳＯＩ（ Silicon On Insula
tor ）基板を準備する。
【００３３】次に、このＮ型シリコン層１２上にＣＶＤ
法でシリコン酸化膜１５を約０．２μ厚で形成し、フォ
トリソグラフィー技術を使い、このシリコン酸化膜１５
を、図２（Ａ）の上面図で示したフォトダイオード領域
（幅10μ、長さ100 μ）に対して、幅を約４μ程度狭め
た領域（幅６μ、長さ100μ）を選択的にエッチング除
去し、フォトダイオードのアノードコンタクトを形成す
る。
法でシリコン酸化膜１５を約０．２μ厚で形成し、フォ
トリソグラフィー技術を使い、このシリコン酸化膜１５
を、図２（Ａ）の上面図で示したフォトダイオード領域
（幅10μ、長さ100 μ）に対して、幅を約４μ程度狭め
た領域（幅６μ、長さ100μ）を選択的にエッチング除
去し、フォトダイオードのアノードコンタクトを形成す
る。
【００３４】更にこのシリコン酸化膜１５をエッチング
マスクにして、シリコン酸化膜１０に達する溝を（約10
μ深さ）側面が垂直になるような異方性ドライエッチン
グ条件によりエッチング形成する。次に図４（ｂ）のよ
うに、等方性のドライエッチング、またはウェットエッ
チングにより、図２（Ａ）の上面図で示したフォトダイ
オード領域（幅10μ、長さ100 μ）と同等の幅（約10
μ）になるまでＮ型シリコンを横方向にエッチング除去
する。
マスクにして、シリコン酸化膜１０に達する溝を（約10
μ深さ）側面が垂直になるような異方性ドライエッチン
グ条件によりエッチング形成する。次に図４（ｂ）のよ
うに、等方性のドライエッチング、またはウェットエッ
チングにより、図２（Ａ）の上面図で示したフォトダイ
オード領域（幅10μ、長さ100 μ）と同等の幅（約10
μ）になるまでＮ型シリコンを横方向にエッチング除去
する。
【００３５】次に図４（ｃ）のように、厚さ（幅）約１
μのGe層１３をシリコン酸化膜１５、１０に対して選択
的に溝の側面からエピタキシャル成長させる。この成長
にはＵＨＶ／ＣＶＤ（Ultra High Vacuum / Chemical V
apor Deposition ）法による。シリコン上のゲルマニウ
ム成長なので、発明の背景で述べる、辰巳らが特願平9-
070933で開示している方法を使うことが好ましい。この
方法によれば、SiとGeとの間に余分な緩衝層（図８の中
間領域３０参照）を設ける必要がなく、尚かつ、結晶性
の良好なGe層を形成出来る。
μのGe層１３をシリコン酸化膜１５、１０に対して選択
的に溝の側面からエピタキシャル成長させる。この成長
にはＵＨＶ／ＣＶＤ（Ultra High Vacuum / Chemical V
apor Deposition ）法による。シリコン上のゲルマニウ
ム成長なので、発明の背景で述べる、辰巳らが特願平9-
070933で開示している方法を使うことが好ましい。この
方法によれば、SiとGeとの間に余分な緩衝層（図８の中
間領域３０参照）を設ける必要がなく、尚かつ、結晶性
の良好なGe層を形成出来る。
【００３６】この後、図４（ｃ）のように、Ｐ＋シリコ
ン層１７（0.2 μ程度）を前記ＵＨＶ／ＣＶＤ法で、Ge
層成長に連続して、やはりシリコン酸化膜１５，１０に
対して選択的に形成する。続いて、図５（ａ）のよう
に、残った空洞部が埋まるようにＰ＋多結晶シリコン１
１をＣＶＤ (Chemical Vapor Deposition)法により、基
板全面に成長し、更に表面部分のＰ＋多結晶シリコンを
ドライエッチングまたは研磨法によってエッチバックす
ることで、図５（ｂ）のように、Ｐ＋多結晶シリコン１
１をアノード電極として、空洞部に埋設する。
ン層１７（0.2 μ程度）を前記ＵＨＶ／ＣＶＤ法で、Ge
層成長に連続して、やはりシリコン酸化膜１５，１０に
対して選択的に形成する。続いて、図５（ａ）のよう
に、残った空洞部が埋まるようにＰ＋多結晶シリコン１
１をＣＶＤ (Chemical Vapor Deposition)法により、基
板全面に成長し、更に表面部分のＰ＋多結晶シリコンを
ドライエッチングまたは研磨法によってエッチバックす
ることで、図５（ｂ）のように、Ｐ＋多結晶シリコン１
１をアノード電極として、空洞部に埋設する。
【００３７】一般に、ＣＶＤ法による多結晶シリコン成
長は段差被覆性が良好なので、この程度の空洞部は容易
に埋設可能である。次に、図５（ｃ）のように、全面に
シリコン酸化膜１４をＣＶＤ法により形成後、カソード
電極とアノード電極のコンタクトを形成し、アルミ電極
１６をアノード、カソード側にそれぞれ、選択的に形成
して、フォトダイオードが完成する。（アノード電極
は、図２のA-A'面にはないので、図５（ｃ）には示され
ていない。） 光はフォトダイオードの長手方向から入射させ、Ｐ＋多
結晶シリコンを光導波路として伝搬する間に両サイドの
Ge層に徐々に入射吸収される。この光を真横から入射さ
せるためには、たとえば、上記した様に、図９のような
光ファイバ固定溝３６を形成し、そこに、光ファイバを
設置すればよい。
長は段差被覆性が良好なので、この程度の空洞部は容易
に埋設可能である。次に、図５（ｃ）のように、全面に
シリコン酸化膜１４をＣＶＤ法により形成後、カソード
電極とアノード電極のコンタクトを形成し、アルミ電極
１６をアノード、カソード側にそれぞれ、選択的に形成
して、フォトダイオードが完成する。（アノード電極
は、図２のA-A'面にはないので、図５（ｃ）には示され
ていない。） 光はフォトダイオードの長手方向から入射させ、Ｐ＋多
結晶シリコンを光導波路として伝搬する間に両サイドの
Ge層に徐々に入射吸収される。この光を真横から入射さ
せるためには、たとえば、上記した様に、図９のような
光ファイバ固定溝３６を形成し、そこに、光ファイバを
設置すればよい。
【００３８】上記した本発明に係る半導体光検装置の製
造方法は以下の様な基本的な技術構成を有するものであ
る。即ち、適宜の基板上に適宜の第１の絶縁膜を介して
所定の厚みを有するシリコン層を形成する工程、当該シ
リコン層の表面に第２の絶縁膜を形成し、次に、当該絶
縁膜をフォトリソグラフィー技術を使い、所定の領域を
選択的にエッチング除去する工程、当該第２の絶縁膜を
エッチングマスクにして、当該シリコン層に、当該第１
の絶縁膜に達する溝を当該溝部の側面が垂直になるよう
に異方性ドライエッチング条件によりエッチング形成す
る工程、等方性のドライエッチング、またはウェットエ
ッチングにより、当該絶縁膜を残しながら、当該溝部の
側面部を構成するシリコン層を所定の幅だけ、横方向に
エッチングして除去する工程、当該拡大された当該溝部
の側面部に所定の厚さの光吸収層を形成する工程、当該
光吸収層の表面に、シリコン膜を形成する工程、当該溝
部の空間部を導電性シリコンを用いて埋め込む工程、当
該第２の絶縁膜及び当該導電性シリコンの全面に第３の
絶縁膜を形成し、当該第３の絶縁膜所定の位置に電極部
を形成する工程、とから構成されている半導体光検装置
の製造方法である。
造方法は以下の様な基本的な技術構成を有するものであ
る。即ち、適宜の基板上に適宜の第１の絶縁膜を介して
所定の厚みを有するシリコン層を形成する工程、当該シ
リコン層の表面に第２の絶縁膜を形成し、次に、当該絶
縁膜をフォトリソグラフィー技術を使い、所定の領域を
選択的にエッチング除去する工程、当該第２の絶縁膜を
エッチングマスクにして、当該シリコン層に、当該第１
の絶縁膜に達する溝を当該溝部の側面が垂直になるよう
に異方性ドライエッチング条件によりエッチング形成す
る工程、等方性のドライエッチング、またはウェットエ
ッチングにより、当該絶縁膜を残しながら、当該溝部の
側面部を構成するシリコン層を所定の幅だけ、横方向に
エッチングして除去する工程、当該拡大された当該溝部
の側面部に所定の厚さの光吸収層を形成する工程、当該
光吸収層の表面に、シリコン膜を形成する工程、当該溝
部の空間部を導電性シリコンを用いて埋め込む工程、当
該第２の絶縁膜及び当該導電性シリコンの全面に第３の
絶縁膜を形成し、当該第３の絶縁膜所定の位置に電極部
を形成する工程、とから構成されている半導体光検装置
の製造方法である。
【００３９】本発明に係る他の具体例としては、前述の
Ge光吸収層を、Si/SiGe の積層による光吸収層で置き換
えることが可能である。この場合Si/SiGe 光吸収層１８
のSiGe混晶層のGe濃度は10〜50％程度であり、その割合
に応じて、SiとSiGeの膜厚比率が異なる。Ge単一層に比
べ、長波長帯での光吸収係数（受光感度）は劣るので、
ある程度厚さを（約２μ）稼がなければならないが、比
較的良好な結晶層を得やすい。
Ge光吸収層を、Si/SiGe の積層による光吸収層で置き換
えることが可能である。この場合Si/SiGe 光吸収層１８
のSiGe混晶層のGe濃度は10〜50％程度であり、その割合
に応じて、SiとSiGeの膜厚比率が異なる。Ge単一層に比
べ、長波長帯での光吸収係数（受光感度）は劣るので、
ある程度厚さを（約２μ）稼がなければならないが、比
較的良好な結晶層を得やすい。
【００４０】例えば、上記した様に、本発明者らは、学
会（M.Sugiyama et al. 1995 International Electron
Devices Meeting [IEDM] Technical Digest pp583-586
）に、Ge濃度10％のSi/SiGe=320/30Å 20 層の積層構
造による光吸収層を使ったフォトダイオードを発表して
いるが、この程度の積層構造で、数μ程度の厚さを堆積
する。
会（M.Sugiyama et al. 1995 International Electron
Devices Meeting [IEDM] Technical Digest pp583-586
）に、Ge濃度10％のSi/SiGe=320/30Å 20 層の積層構
造による光吸収層を使ったフォトダイオードを発表して
いるが、この程度の積層構造で、数μ程度の厚さを堆積
する。
【００４１】Ge100 ％の場合より、光の吸収係数は低下
するので、必要とする量子効率に見合った厚さを選択す
ることになる。なお、この成長はGeの場合と同じく、Ｕ
ＨＶ／ＣＶＤ装置で行うが、成長手順は、上記した様
に、辰巳らによる方法でなく、1995 IEDM Technical Di
gestのような、SiとSiGeを交互に選択成長する方法であ
る。
するので、必要とする量子効率に見合った厚さを選択す
ることになる。なお、この成長はGeの場合と同じく、Ｕ
ＨＶ／ＣＶＤ装置で行うが、成長手順は、上記した様
に、辰巳らによる方法でなく、1995 IEDM Technical Di
gestのような、SiとSiGeを交互に選択成長する方法であ
る。
【００４２】
【発明の効果】本発明に係る当該半導体光検出装置及び
半導体光検装置の製造方法は、上記した様な技術構成を
採用しているので、従来構造と比較して、量子効率の
向上、接合容量の低減による高周波特性の改善、の２
点の効果が期待できる。まず、第一に、従来の場合、図
１０のように、光ファイバーからの光はある程度の広が
りをもって入射することから、フォトダイオードの外に
漏れる光がある。
半導体光検装置の製造方法は、上記した様な技術構成を
採用しているので、従来構造と比較して、量子効率の
向上、接合容量の低減による高周波特性の改善、の２
点の効果が期待できる。まず、第一に、従来の場合、図
１０のように、光ファイバーからの光はある程度の広が
りをもって入射することから、フォトダイオードの外に
漏れる光がある。
【００４３】本発明では上下はシリコン酸化膜、両側に
は光吸収層があるので、フォトダイオード内に入射した
光は基本的に漏れない構造であり、従来のような、量子
効率の低下が、抑制される。第二に、と関係して、従
来、量子効率の低下を防ぐために、フォトダイオード幅
を広げていたため、フォトダイオードの接合容量が増加
する傾向にあったが、従来と本発明で、コア幅径10μの
シングルモード光ファイバからの光入射を想定して、そ
れぞれの接合面積を求めてみる。まず、従来は量子効率
の低下を抑制するため、フォトダイオード幅を20〜50
μ、長さを200 μとして、接合面積は4000〜10000 μｍ
2 となる。
は光吸収層があるので、フォトダイオード内に入射した
光は基本的に漏れない構造であり、従来のような、量子
効率の低下が、抑制される。第二に、と関係して、従
来、量子効率の低下を防ぐために、フォトダイオード幅
を広げていたため、フォトダイオードの接合容量が増加
する傾向にあったが、従来と本発明で、コア幅径10μの
シングルモード光ファイバからの光入射を想定して、そ
れぞれの接合面積を求めてみる。まず、従来は量子効率
の低下を抑制するため、フォトダイオード幅を20〜50
μ、長さを200 μとして、接合面積は4000〜10000 μｍ
2 となる。
【００４４】ところが、本発明の光吸収層は、光導波路
の両側にあるので、吸収層の長さ（フォトダイオードの
長さ）を従来の半分程度にする事が可能となるので、フ
ォトダイオード幅（本発明の場合は深さに相当）10μ、
長さ100 μ、が両側２本で接合面積は2000μｍ2 とな
り、従来例より接合面積を半分以下にすることが出来
る。したがって、高周波光パルス入力に対する応答が倍
以上となり、高周波特性の改善が可能である。
の両側にあるので、吸収層の長さ（フォトダイオードの
長さ）を従来の半分程度にする事が可能となるので、フ
ォトダイオード幅（本発明の場合は深さに相当）10μ、
長さ100 μ、が両側２本で接合面積は2000μｍ2 とな
り、従来例より接合面積を半分以下にすることが出来
る。したがって、高周波光パルス入力に対する応答が倍
以上となり、高周波特性の改善が可能である。
【図１】図１は、本発明に係る半導体光検出装置の一具
体例の構成を示す平面図である。
体例の構成を示す平面図である。
【図２】図２（Ａ）は、本発明に係る半導体光検出装置
の拡大平面図であり、図２（Ｂ）は、図２（Ａ）に於け
るＡ−Ａ線に於ける断面図である。
の拡大平面図であり、図２（Ｂ）は、図２（Ａ）に於け
るＡ−Ａ線に於ける断面図である。
【図３】図３は、本発明に係る半導体光検出装置の図２
（Ａ）に於けるＡ−Ａ線に於ける詳細な断面図である。
（Ａ）に於けるＡ−Ａ線に於ける詳細な断面図である。
【図４】図４（ａ）〜図４（ｃ）は、本発明に係る半導
体光検装置の製造方法の一具体例の工程を説明する断面
図である。
体光検装置の製造方法の一具体例の工程を説明する断面
図である。
【図５】図５（ａ）〜図５（ｃ）は、本発明に係る半導
体光検装置の製造方法の一具体例の工程を説明する断面
図である。
体光検装置の製造方法の一具体例の工程を説明する断面
図である。
【図６】図６は、本発明に係る半導体光検出装置の他の
具体例の構成を示す断面図である。
具体例の構成を示す断面図である。
【図７】図７（ａ）は、従来に於ける半導体光検出装置
の具体例の構造を示す断面図であり、図７（ｂ）は、従
来に於ける半導体光検出装置の具体例の構造を示す断面
図である。
の具体例の構造を示す断面図であり、図７（ｂ）は、従
来に於ける半導体光検出装置の具体例の構造を示す断面
図である。
【図８】図８は、従来に於ける半導体光検出装置の具体
例の構造を示す断面図である。
例の構造を示す断面図である。
【図９】図９は、従来に於ける半導体光検出装置の具体
例の構造を示す断面図である。
例の構造を示す断面図である。
【図１０】図１０は従来に於ける半導体光検出装置の具
体例の構造を示す平面図である。
体例の構造を示す平面図である。
【図１１】図１１は従来に於ける半導体光検出装置の具
体例の構造を示す平面図である。
体例の構造を示す平面図である。
１…光導波路 ２…シリコン層 ３…光吸収層 ４…光ファイバ ５…コア ６…コア幅 ７…カソードコンタクト ８…アノードコンタクト ９…シリコン基板 １０…シリコン酸化膜層 １１…Ｐ＋多結晶シリコン １２…Ｎ型シリコン層 １３…Ｇｅ層 １４…シリコン酸化膜層 １５…シリコン酸化膜層 １６…アルミ電極 １７…Ｐ＋シリコン層 １８…Si/SiGe 光吸収層 ２０…シリコン基板 ２１…シリコン単結晶層 ２２…Si/SiGe 光吸収層 ２３…Ｐ型シリコン層 ２４…シリコン基板 ２５…シリコン酸化膜 ２６…Ｎ型エピタキシャル層 ２７…シリコン酸化膜 ２８…Ｎ型埋込層 ２９…シリコン基板 ３０…SiGe層 ３１…Ｎ型ゲルマニウム層 ３２…ゲルマニウム単結晶層 ３３…Ｐ型ゲルマニウム層 ３４…光ファイバ ３５…光ファイバ固定溝 ２００…半導体光検出装置 ２１０…光反射層 ２４０…電極部
Claims (9)
- 【請求項１】 矩形断面を有する光導波路に於ける互い
に平行に対向する２つの面に、光を反射する光反射層が
設けられると共に、残りの互いに平行に対向する２組の
面群の内の少なくとも一つの組を構成する、互いの平行
に対向する２つの面に光吸収層が設けられている事を特
徴とする光導波路からなる半導体光検出装置。 - 【請求項２】 残りの互いに平行に対向する２組の面群
の何れの面にも、当該光吸収層が設けられている事を特
徴とする請求項１記載の半導体光検出装置。 - 【請求項３】 当該光反射層が設けられている当該光導
波路に於ける互いに平行に対向する２つの面は、当該光
導波路を平面に配置した場合に於ける当該光導波路の上
部面と下部面である事を特徴とする請求項１又は２に記
載の半導体光検出装置。 - 【請求項４】 当該光吸収層が設けられる残りの互いに
平行に対向する２組の面群の内の少なくとも一つの組を
構成する、互いの平行に対向する２つの面は、当該光導
波路を平面に配置した場合に於ける当該光導波路の側面
であって、且つ当該光導波路に於ける光の透過方向に形
成される、互いに平行な面を持つ面である事を特徴とす
る請求項１乃至３の何れかに記載の半導体光検出装置。 - 【請求項５】 当該光導波路に於いて、当該光導波路の
光受光面から離れた位置に於ける該光吸収層の一部に電
極が設けられている事を特徴とする請求項１乃至４の何
れかに記載の半導体光検出装置。 - 【請求項６】 当該光反射層が、シリコン酸化膜で構成
されている事を特徴とする請求項１乃至５の何れかに記
載の半導体光検出装置。 - 【請求項７】 当該光吸収層が、ゲルマニウム（Ｇ
ｅ）、シリコン・ゲルマニウム（ＳｉＧｅ）若しくは、
シリコンとシリコン・ゲルマニウムの混合物（Ｓｉ／Ｓ
ｉＧｅ）から選択された一つの物質で形成されている事
を特徴とする請求項１乃至６の何れかに記載の半導体光
検出装置。 - 【請求項８】 当該光導波路がプレーナー型に形成され
ている事を特徴とする請求項１乃至７の何れかに記載の
半導体光検出装置。 - 【請求項９】 適宜の基板上に適宜の第１の絶縁膜を介
して所定の厚みを有するシリコン層を形成する工程、 当該シリコン層の表面に第２の絶縁膜を形成し、次に、
当該絶縁膜をフォトリソグラフィー技術を使い、所定の
領域を選択的にエッチング除去する工程、 当該第２の絶縁膜をエッチングマスクにして、当該シリ
コン層に、当該第１の絶縁膜に達する溝を当該溝部の側
面が垂直になるように異方性ドライエッチング条件によ
りエッチング形成する工程、 等方性のドライエッチング、またはウェットエッチング
により、当該絶縁膜を残しながら、当該溝部の側面部を
構成するシリコン層を所定の幅だけ、横方向にエッチン
グして除去する工程、 当該拡大された当該溝部の側面部に所定の厚さの光吸収
層を形成する工程、 当該光吸収層の表面に、シリコン膜を形成する工程、 当該溝部の空間部を導電性シリコンを用いて埋め込む工
程、 当該第２の絶縁膜及び当該導電性シリコンの全面に第３
の絶縁膜を形成し、当該第３の絶縁膜所定の位置に電極
部を形成する工程、とから構成されている事を特徴とす
る半導体光検装置の製造方法。
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|---|---|---|---|
| JP10037363A JPH11238902A (ja) | 1998-02-19 | 1998-02-19 | 半導体光検出装置及び半導体光検出装置の製造方法 |
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| JP10037363A JPH11238902A (ja) | 1998-02-19 | 1998-02-19 | 半導体光検出装置及び半導体光検出装置の製造方法 |
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| JPH11238902A true JPH11238902A (ja) | 1999-08-31 |
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| JP10037363A Pending JPH11238902A (ja) | 1998-02-19 | 1998-02-19 | 半導体光検出装置及び半導体光検出装置の製造方法 |
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