(57)【要約】【課題】波長フィルタを必要とせずに高い選択比を得ることのできる半導体受光素子を提供する。また、短波長の光を選択的に受光可能な半導体受光素子を提供する。【解決手段】半導体受光素子は、下層から第１導電型の半導体層、第１の吸収層および窓層の順で形成された積層構造を含み、窓層の側から光が入射する。窓層は第２導電型の不純物領域を有し、第１の吸収層から見て窓層の側には、第１の吸収層よりもバンドギャップの大きい第２の吸収層が設けられている。窓層の上に、第１の吸収層のバンドギャップ波長より長波長の光を反射する多層反射層と、第２の吸収層とがこの順に積層された構造とすることができる。また、第１の吸収層から見て第１導電型の半導体層の側には、第１の吸収層よりもバンドギャップの小さい第３の吸収層が設けられている。第１導電型の半導体層と第１の吸収層との間に第３の吸収層を設けることができる。【選択図】図１
2010045417.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
下層から第１導電型の第１の半導体層、第１の吸収層、および前記第１の吸収層よりバンドギャップの大きい第２の半導体層の順で形成された積層構造を含み、前記第２の半導体層の側から光が入射する半導体受光素子であって、
前記第２の半導体層は第２導電型の不純物領域を有し、
前記第２の半導体層の上には、前記第１の吸収層よりもバンドギャップが大きくて前記第２の半導体層よりもバンドギャップが小さい第２の吸収層が設けられていて、
前記第１の半導体層と前記第１の吸収層との間に、前記第１の吸収層よりもバンドギャップの小さい第３の吸収層を有することを特徴とする半導体受光素子。
【請求項２】
前記第１の吸収層と前記第３の吸収層との間に、前記第３の吸収層よりバンドギャップの大きい障壁層を有する請求項１に記載の半導体受光素子。
【請求項３】
前記第１の吸収層と前記第２の半導体層との間、前記第２の半導体層と前記第２の吸収層との間、および前記第２の吸収層の上のいずれかに、前記第１の吸収層のバンドギャップ波長より長波長の光を反射する多層反射層を有する請求項１または２に記載の半導体受光素子。
【請求項４】
前記第１の吸収層と前記障壁層との間に増倍層が形成されていて、
前記増倍層はＡｌＩｎＡｓ層からなる請求項１〜３のいずれかに記載の半導体受光素子。
【請求項５】
下層から第１導電型の第１の半導体層、第１の吸収層、および前記第１の吸収層よりバンドギャップの大きい第２の半導体層の順で形成された積層構造を含み、前記第１の半導体層の側から光が入射する半導体受光素子であって、
前記第２の半導体層は第２導電型の不純物領域を有し、
前記第２の半導体層の上には、前記第１の吸収層よりもバンドギャップの小さい第２の吸収層が設けられていて、
前記第１の半導体層と前記第１の吸収層との間に、前記第１の吸収層よりもバンドギャップの大きい第３の吸収層を有することを特徴とする半導体受光素子。
【請求項６】
前記第１の吸収層と前記第３の吸収層との間に、前記第３の吸収層よりバンドギャップの大きい障壁層を有する請求項５に記載の半導体受光素子。
【請求項７】
前記第１の吸収層と前記障壁層との間に増倍層が形成されていて、
前記増倍層はＡｌＩｎＡｓ層からなる請求項５または６に記載の半導体受光素子。
【請求項８】
前記第１の半導体層と前記第３の吸収層との間、前記第３の吸収層と前記障壁層との間、および前記障壁層と前記第１の吸収層との間の少なくとも１つに、前記第１の吸収層のバンドギャップ波長より長波長の光を反射する多層反射層を有する請求項５〜７のいずれかに記載の半導体受光素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アバランシェ・フォトダイオードおよびフォトダイオードなどの半導体受光素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
波長多重光通信システムにおける光受信器では、必要とする波長のみを選択的に受光する機能が必要とされる。
【０００３】
図１１は、従来の光受信器の構成図である。図では、光受信機に入力した２つの波長（１．３μｍおよび１．５５μｍ）から１．３μｍの波長のみを受光する例について示している。この場合、受光素子としてのアバランシェ・フォトダイオード１６１の手前に、波長１．５５μｍの光１６２を反射する波長フィルタ１６３を設けることによって、選択的に波長１．３μｍの光１６４を受光することができる。
【０００４】
図１２は、従来の光通信用アバランシェ・フォトダイオード（以下、ＡＰＤと称する。）の断面図である。図において、１７１はアノード電極、１７２はｐ型拡散層領域、１７３は無反射膜、１７４はアンドープのＩｎＰ窓層、１７５はｎ型ＩｎＰ電界緩和層、１７６アンドープのＩｎＧａＡｓＰグレーディッド層、１７７はアンドープのＩｎＧａＡｓ光吸収層、１７８はｎ型ＩｎＰ基板、１７９はカソード電極、１８０はアノード電極、１８１は増倍領域、１８２はガードリング領域である。
【０００５】
無反射膜１７３は表面保護膜を、ＩｎＰ窓層１７４は増倍層をそれぞれ兼ねている。ここで、ＩｎＰ窓層１７４はバンドギャップが大きいので、通常の光通信で使用される波長（１．３μｍまたは１．５５μｍなど）を吸収せずにそのまま透過する。また、ガードリング領域１８１は、エッジ増倍を抑制することを目的としており、キャリア濃度の低いｐ型の領域である。
【０００６】
図１２の上方向から無反射膜１７３に入射した光は、ＩｎＰ窓層１７４を透過した後、ＩｎＧａＡｓ光吸収層１７７で吸収されて電子と正孔を発生する。ここで、ＡＰＤには、２５Ｖ程度の高い逆バイアスが印加されているので、ＩｎＧａＡｓ光吸収層１７７、ＩｎＧａＡｓＰグレーディッド層１７６、ｎ型ＩｎＰ電界緩和層１７５および増倍領域１８１は空乏化している。このため、発生した電子は、空乏層の中をｎ型ＩｎＰ基板１７８に向かって流れる。一方、正孔は、高電界が印加された増倍領域１８１に向かって流れる。そして、増倍領域１８１に達した正孔は、アバランシェ増倍（雪崩増倍）を起こして、多数の新たな電子と正孔を発生させる。この結果、光信号が、増倍された電流信号としてＡＰＤより取り出される。取り出された電流信号は、増倍が生じない場合の１０数倍程度の大きさになる。
【０００７】
また、従来より、異なる２つの波長の光が入射した場合に、長波長側の光のみを光電変換して出力する半導体受光素子もある（例えば、特許文献１参照。）。すなわち、この受光素子は、長波長側の光に対してのみ感度を有するものである。
【０００８】
図１３は、上記の半導体受光素子の断面図である。図において、１９１はｎ−型ＩｎＧａＡｓ第２吸収層、１９２はｎ型ＩｎＰバッファ層、１９３はＩｎＧａＡｓＰ第１吸収層、１９３ａはｐ型ＩｎＧａＡｓＰ領域、１９３ｂはｎ−型ＩｎＧａＡｓＰ領域、１９４はｎ型ＩｎＰ基板、１９５は反射防止膜、１９６はｐ型拡散層領域、１９７は無反射膜、である。
【０００９】
図１３の受光素子では、入射した光の内で、ＩｎＧａＡｓＰ第１吸収層１９３のバンドギャップ波長より長波長の光（１．５５μｍの光）が、ｎ−型ＩｎＧａＡｓＰ第２吸収層１９１に達した後に光電流として取り出される。一方、ＩｎＧａＡｓＰ第１吸収層１９３のバンドギャップ波長より短波長の光（１．３μｍの光）は、ＩｎＧａＡｓＰ第１吸収層１９３で吸収される。この場合、ＩｎＧａＡｓＰ第１吸収層１９３には電界がかかっていないので、発生したキャリアは再結合する。したがって、この短波長の光が光電流として外部に取り出されることはない。
【００１０】
さらに、従来より、短波長の光を反射する反射膜を設けることにより、長波長の光のみを受光して光電流として取り出す技術も提案されている（例えば、特許文献２参照。）。この場合の受光素子も、長波長側の光に対してのみ感度を有するものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２０００−７７７０２号公報
【特許文献２】特開２００２−３３５０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
ところで、最近の波長多重通信システムにおける光受信器においては、１．３μｍと１．５５μｍの波長に対する選択比として、１，０００：１（＝３０ｄＢ）もの非常に高い値が要求されている。これは、波長１．３μｍの光に対しては高い感度を有するが、波長１．５５μｍの光に対してはほとんど感度を有さない受光素子が求められていることになる。
【００１３】
こうした高い選択比を従来のＡＰＤで得るためには、波長フィルタを設けることが必要不可欠となるという問題があった。この理由について、以下に説明する。
【００１４】
図１２で、ＩｎＧａＡｓ光吸収層１７７のバンドギャップ波長は１．６７μｍであり、ＩｎＰ窓層１７４のバンドギャップ波長は０．９２μｍである。したがって、このＡＰＤは、０．９２μｍから１．６７μｍまでの広い波長範囲に渡って高い感度を有する。このため、波長１．３μｍと波長１．５５μｍに対する感度は略同じとなり、波長フィルタなしに短波長の光のみを受光することは不可能である。
【００１５】
また、上述したように、従来は、長波長の光を選択的に受光する素子はあったものの、短波長の光を選択的に受光する素子はなかった。
【００１６】
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものである。すなわち、本発明の目的は、波長フィルタを必要とせずに高い選択比を得ることのできる半導体受光素子を提供することにある。
【００１７】
また、本発明の目的は、短波長の光を選択的に受光可能な半導体受光素子を提供することにある。
【００１８】
本発明の他の目的および利点は以下の記載から明らかとなるであろう。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
本願の半導体受光素子は、下層から第１導電型の第１の半導体層、第１の吸収層、および第１の吸収層よりバンドギャップの大きい第２の半導体層の順で形成された積層構造を含み、第２の半導体層の側から光が入射する半導体受光素子であって、第２の半導体層は第２導電型の不純物領域を有し、第２の半導体層の上には、第１の吸収層よりもバンドギャップが大きくて第２の半導体層よりもバンドギャップが小さい第２の吸収層が設けられていて、第１の半導体層と第１の吸収層との間に、第１の吸収層よりもバンドギャップの小さい第３の吸収層を有することを特徴とするものである。
【００２０】
また、本願の他の半導体受光素子は、下層から第１導電型の第１の半導体層、第１の吸収層、および第１の吸収層よりバンドギャップの大きい第２の半導体層の順で形成された積層構造を含み、第１の半導体層の側から光が入射する半導体受光素子であって、第２の半導体層は第２導電型の不純物領域を有し、第２の半導体層の上には、第１の吸収層よりもバンドギャップの小さい第２の吸収層が設けられていて、第１の半導体層と第１の吸収層との間に、第１の吸収層よりもバンドギャップの大きい第３の吸収層を有することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００２１】
本発明の半導体受光素子によれば、波長フィルタを必要とせずに短波長の光を選択的に受光することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】実施の形態１におけるＡＰＤの断面図である。
【図２】感度と反射戻り光量の波長依存性を示す図であり、（ａ）は実施の形態１、（ｂ）は比較例である。
【図３】実施の形態２におけるＡＰＤの断面図である。
【図４】実施の形態３におけるＡＰＤの断面図である。
【図５】実施の形態４におけるＡＰＤの断面図である。
【図６】実施の形態５におけるＡＰＤの断面図である。
【図７】実施の形態６におけるＡＰＤの断面図である。
【図８】実施の形態６で、感度と反射戻り光量の波長依存性を示す図である。
【図９】実施の形態７におけるＡＰＤの断面図である。
【図１０】実施の形態８におけるＰＤの断面図である。
【図１１】従来の光受信器の構成図である。
【図１２】従来のＡＰＤの断面図である。
【図１３】従来の他のＡＰＤの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００２４】
実施の形態１．
本実施の形態の半導体受光素子は、下層から第１導電型の半導体層、第１の吸収層および窓層の順で形成された積層構造を含み、窓層の側から光が入射するものである。ここで、窓層は第２導電型の不純物領域を有し、第１の吸収層から見て第１導電型の半導体層の側には、第１の吸収層よりもバンドギャップの小さい第２の吸収層が設けられている。より詳しくは、第１導電型の半導体層と第１の吸収層との間に第２の吸収層を設けることができる。
【００２５】
本実施の形態においては、第１導電型の半導体層はｎ型ＩｎＰ基板を、第１の吸収層は波長選択吸収層を、第２の吸収層は透過光吸収再結合層をそれぞれ指す。
【００２６】
図１は、本実施の形態におけるＡＰＤの断面図である。図では、ｎ型ＩｎＰ基板１の上に、透過光吸収再結合層２、障壁層３、波長選択吸収層４、アンドープのＩｎＧａＡｓＰグレーディッド層５、ｎ型ＩｎＰ電界緩和層６、および、増倍層を兼ねたアンドープのＩｎＰ窓層７が形成されている。ここで、ＩｎＰ窓層７には、第２導電型の不純物領域としてのｐ型拡散層領域８が形成されている。また、ＩｎＰ窓層７の上には、表面保護膜を兼ねた無反射膜９が形成されている。無反射膜９は、例えば、ＳｉＮ膜からなるものとすることができる。尚、本実施の形態においては、障壁層３はなくてもよい。
【００２７】
本実施の形態においては、波長選択吸収層４は、バンドギャップ波長が１．４μｍであるＩｎＧａＡｓＰ層またはＡｌＧａＩｎＡｓ層とすることができる。
【００２８】
透過光吸収再結合層２は、波長選択吸収層４を透過した波長１．５５μｍの光を吸収し、発生した電子と正孔を再結合させる層である。本実施の形態における透過光吸収再結合層２としては、例えば、ＩｎＧａＡｓ層、ＡｌＧａＩｎＡｓ層およびＩｎＧａＡｓＰ層などのバンドギャップ波長が１．５５μｍより長い層を用いる。
【００２９】
障壁層３は、透過光吸収再結合層２で発生した正孔が波長選択吸収層４に拡散するのを防ぐ層である。したがって、障壁層３には、透過光吸収再結合層２よりも大きなバンドギャップを有するものを用いる。本実施の形態においては、例えば、ＩｎＰ層、ＡｌＩｎＡｓ層、ＡｌＧａＩｎＡｓ層またはＩｎＧａＡｓＰ層などを用いることができる。
【００３０】
波長選択吸収層４は、アンドープまたは低キャリア濃度のｐ型若しくはｎ型の半導体層である。また、透過光吸収再結合層２および障壁層３は、高キャリア濃度のｎ型半導体層である。但し、本実施の形態においては、透過光吸収再結合層２および障壁層３の少なくとも一方がｎ型であればよい。
【００３１】
尚、本実施の形態においては、絶縁性基板の上に、第１導電型の半導体層としてのｎ型ＩｎＰ層を形成し、さらに、透過光吸収再結合層２、障壁層３、波長選択吸収層４、アンドープのＩｎＧａＡｓＰグレーディッド層５、ｎ型ＩｎＰ電界緩和層６およびアンドープのＩｎＰ窓層７を形成してもよい。
【００３２】
また、図１で、カソード電極１０は、ｎ型ＩｎＰ基板１に給電する第１の電極である。また、アノード電極１１は、ｐ型拡散層領域８に給電する第２の電極である。また、１２は、ｐ型拡散層領域８の周辺に設けられたガードリング領域であり、キャリア濃度の低いｐ型の領域である。さらに、１３は増倍領域である。
【００３３】
ＩｎＰ窓層７のバンドギャップ波長は０．９２μｍであるので、図１の上方向から、アノード電極１１で覆われていない無反射膜９に入射した光（波長１．３μｍ）は、ＩｎＰ窓層７を透過した後に波長選択吸収層４に達する。ここで、波長選択吸収層４のバンドギャップ波長は１．４μｍであり、入射した光の波長より長い。このため、波長１．３μｍの光は波長選択吸収層４に吸収されて、電子と正孔を発生する。また、波長選択吸収層４はキャリア濃度が低いので、ＡＰＤにバイアス電圧を印加すると空乏化する。このため、正孔は増倍領域１３に移動して増倍された後、電流信号として取り出される。
【００３４】
一方、光ファイバ（図示せず）より出射された波長１．５５μｍの光が、図１のＡＰＤに入射すると、ＩｎＰ窓層７を透過した後に波長選択吸収層４に到達する。波長１．５５μｍは、波長選択吸収層４のバンドギャップ波長より長いので、波長選択吸収層４を透過した後、障壁層３を介して透過光吸収再結合層２に到達する。ここで、透過光吸収再結合層２のバンドギャップ波長は１．５５μｍより長いので、波長１．５５μｍの光は透過光吸収再結合層２に吸収されて、電子と正孔を発生する。そして、同じ層内でこれらは再結合して熱に変化する。
【００３５】
したがって、本実施の形態によれば、波長選択吸収層４と透過光吸収再結合層２を設けることによって、波長１．３μｍと波長１．５５μｍの光の内から、波長１．３μｍの光を選択的に取り出すことができる。
【００３６】
本実施の形態においては、透過光吸収再結合層２を設けることによって、さらに次のような効果も得られる。
【００３７】
透過光吸収再結合層２を設けない場合、波長選択吸収層４を透過した１．５５μｍの光は、カソード電極１０で反射された後に再び波長選択吸収層４へと戻る。戻った光は、その一部が波長選択吸収層４に吸収されたり、または、波長選択吸収層４を透過した後、ＡＰＤの上部より出射されて再び光ファイバへ戻ったりする。こうしたことは、ＡＰＤの波長選択比を低下させたり、反射により戻る光量を増大させたりするので好ましくない。
【００３８】
一方、透過光吸収再結合層２を設けることによって、波長選択吸収層４を透過した光が再び波長選択吸収層４へ戻るのを防ぐことができるので、波長選択比が高く且つ反射により戻る光量の少ないＡＰＤとすることができる。
【００３９】
図２（ａ）は、本実施の形態におけるＡＰＤの感度と、反射により戻る光量（反射戻り光量）との波長依存性を示したものである。また、比較例として、図２（ｂ）に透過光吸収再結合層がない場合についても示している。
【００４０】
図２（ａ）および（ｂ）より、本実施の形態では、１．４μｍ以上の波長に対する感度が、比較例に比べて小さくなっていることが分かる。このことは、透過光吸収再結合層を設けることによって、波長選択比を高くすることができることを表している。また、比較例では、１．４μｍ以上の波長で反射により戻る光量が急激に増大するのに対し、本実施の形態では、波長にかかわらず戻る光量は殆ど観測されない。したがって、透過光吸収再結合層には、反射により戻る光量を低減する効果もあることがわかる。
【００４１】
尚、本実施の形態においては、障壁層は必ずしも必要でない。しかしながら、波長選択比を高くする観点から考えると障壁層を設ける方が好ましい。以下に、その理由を述べる。
【００４２】
透過光吸収再結合層２で発生した電子や正孔が波長選択吸収層４に拡散すると、波長選択吸収層４には電界が印加されているので、拡散した電子や正孔が電流信号として取り出されてしまう。これに対して、透過光吸収再結合層２と波長選択吸収層４との間に、透過光吸収再結合層２よりも大きなバンドギャップを有する障壁層３を設けることにより、透過光吸収再結合層２で発生した電子や正孔が、再結合をする前に波長選択吸収層４へ拡散するのを防ぐことができる。また、透過光吸収再結合層２および障壁層３は、キャリア濃度が高く、殆ど空乏化していないので、透過光吸収再結合層２で発生した電子や正孔が障壁層３を乗り越えることもない。
【００４３】
以上述べたように、本実施の形態の半導体受光素子によれば、波長フィルタを必要とせずに短波長の光を選択的に受光することができる。また、本発明の半導体受光素子を波長フィルタと組み合わせて用いる場合でも、波長フィルタの構造を従来に比較して簡略することができる。さらに、従来と同様の波長フィルタを用いた場合には、受光する波長の選択比を一層向上させることが可能となる。
【００４４】
実施の形態２．
図３は、本実施の形態におけるＡＰＤの断面図である。図では、第１導電型の半導体層を兼ねた基板としてのｎ型ＩｎＰ基板２１の上に、第２の吸収層としての透過光吸収再結合層２２、障壁層２３、第１の吸収層としての波長選択吸収層２４、アンドープのＩｎＧａＡｓＰグレーディッド層２５、ｎ型ＩｎＰ電界緩和層２６、および、増倍層を兼ねたアンドープのＩｎＰ窓層２７が形成されている。ここで、ＩｎＰ窓層２７には、第２導電型の不純物領域としてのｐ型拡散層領域２８が形成されている。また、ＩｎＰ窓層２７の上には、表面保護膜を兼ねた無反射膜２９が形成されている。無反射膜２９は、例えば、ＳｉＮ膜からなるものとすることができる。但し、本実施の形態においては、障壁層２３はなくてもよい。
【００４５】
本実施の形態は、ｐ型拡散層領域２８の上に多層反射層３４が形成されている点で実施の形態１と異なる。
【００４６】
多層反射層３４は、屈折率の異なる層を繰り返し積層することによって形成され、波長選択吸収層２４のバンドギャップ波長より長波長の光を反射する層である。
【００４７】
本実施の形態においては、多層反射層３４は、波長１．５５μｍの光を反射する層であって、例えば、ＩｎＰ層とＩｎＧａＡｓ層を繰り返して積層させた膜（ＩｎＰ／ＩｎＧａＡｓ／ＩｎＰ／ＩｎＧａＡｓ／・・・）とすることができる。この場合、ＩｎＧａＡｓ層に代えてＩｎＧａＡｓＰ層を用いてもよい。また、多層反射層３４は、ＡｌＩｎＡｓ層とＧａＩｎＡｓ層を繰り返して積層させた膜（ＡｌＩｎＡｓ／ＧａＩｎＡｓ／ＡｌＩｎＡｓ／ＧａＩｎＡｓ／・・・）とすることもできる。この場合、ＧａＩｎＡｓ層に代えてＡｌＧａＩｎＡｓ層を用いてもよい。尚、多層反射層３４は、ｐ型の半導体層とすることができる。
【００４８】
また、多層反射層３４を構成する各層の光学厚は、入射光波長の４分の１とする。例えば、各層の光学厚を１．５５μｍの４分の１とすることによって、波長１．５５μｍの入射光のみを反射することができる。尚、多層反射層３４は、アンドープ、ｐ型およびｎ型の何れであってもよい。
【００４９】
本実施の形態においては、波長選択吸収層２４、透過光吸収再結合層２２および障壁層２３を実施の形態１と同様にすることができる。すなわち、波長選択吸収層２４は、バンドギャップ波長が１．４μｍであるＩｎＧａＡｓＰ層またはＡｌＧａＩｎＡｓ層とすることができる。また、透過光吸収再結合層２２としては、ＩｎＧａＡｓ層、ＡｌＧａＩｎＡｓ層およびＩｎＧａＡｓＰ層などのバンドギャップ波長が１．５５μｍより長い層を用いることができる。さらに、障壁層２３には、透過光吸収再結合層２２よりも大きなバンドギャップを有するものを用い、具体的には、ＩｎＰ層、ＡｌＩｎＡｓ層、ＡｌＧａＩｎＡｓ層またはＩｎＧａＡｓＰ層などを挙げることができる。
【００５０】
波長選択吸収層２４は、アンドープまたは低キャリア濃度のｐ型若しくはｎ型の層である。また、透過光吸収再結合層２２および障壁層２３は、高キャリア濃度のｎ型の層である。
【００５１】
尚、本実施の形態においては、絶縁性基板の上に、第１導電型の半導体層としてのｎ型ＩｎＰ層を形成し、さらに、透過光吸収再結合層２２、障壁層２３、波長選択吸収層２４、アンドープのＩｎＧａＡｓＰグレーディッド層２５、ｎ型ＩｎＰ電界緩和層２６およびアンドープのＩｎＰ窓層２７を形成してもよい。
【００５２】
また、図３で、カソード電極３０は、ｎ型ＩｎＰ基板２１に給電する第１の電極である。また、アノード電極３１は、ｐ型拡散層領域２８に給電する第２の電極である。また、３２は、ｐ型拡散層領域２８の周辺に設けられたガードリング領域であり、キャリア濃度の低いｐ型の領域である。さらに、３３は増倍領域である。
【００５３】
図３の上方向から入射した波長１．３μｍの光は、多層反射層３４を透過してＩｎＰ窓層２７に到達する。ここで、ＩｎＰ窓層２７のバンドギャップ波長は０．９２μｍであり、１．３μｍより短い波長であるので、波長１．３μｍの光はＩｎＰ窓層２７も透過した後、波長選択吸収層２４に達する。ここで、波長選択吸収層２４のバンドギャップ波長は１．４μｍであり、入射した光の波長より長い。このため、波長１．３μｍの光は波長選択吸収層２４に吸収されて、電子と正孔を発生する。また、波長選択吸収層２４はキャリア濃度が低いので、ＡＰＤにバイアス電圧を印加すると空乏化する。このため、正孔は増倍領域３３に移動して増倍された後、電流信号として取り出される。
【００５４】
一方、波長１．５５μｍの光は、多層反射層３４で反射される。ここで、波長１．５５μｍの光に対する多層反射層３４の反射率は、通常９０％程度である。したがって、１０％程度の光は、多層反射層３４を透過した後、ＩｎＰ窓層２７を経て波長選択吸収層２４へ到達する。ここで、波長１．５５μｍは、波長選択吸収層２４のバンドギャップ波長より長いので、波長選択吸収層２４を透過した後、障壁層２３を介して透過光吸収再結合層２２に到達する。ここで、透過光吸収再結合層２２のバンドギャップ波長は１．５５μｍより長いので、波長１．５５μｍの光は透過光吸収再結合層２２に吸収されて、電子と正孔を発生する。そして、同じ層内でこれらは再結合して熱に変化する。
【００５５】
本実施の形態によれば、実施の形態１で得られた効果に加えて、さらに次のような効果が得られる。すなわち、多層反射層を設けることによって、波長１．５５μｍの光の大部分を反射することができるので、波長選択吸収層で吸収される波長１．５５μｍの光の量を低減することが可能となる。具体的には、反射率９０％の多層反射層を設けることにより、実施の形態１に比較して、波長１．３μｍと波長１．５５μｍの光に対する選択比を１０倍程度向上させることができる。
【００５６】
実施の形態３．
図４は、本実施の形態におけるＡＰＤの断面図である。図では、第１導電型の半導体層を兼ねた基板としてのｎ型ＩｎＰ基板４１の上に、透過光吸収再結合層４２、障壁層４３、波長選択吸収層４４、アンドープのＩｎＧａＡｓＰグレーディッド層４５、ｎ型ＩｎＰ電界緩和層４６、および、増倍層を兼ねたアンドープのＩｎＰ窓層４７が形成されている。波長選択吸収層４４、透過光吸収再結合層４２および障壁層４３は、実施の形態１と同様のものを用いることができる。但し、本実施の形態においては、障壁層４３はなくてもよい。
【００５７】
本実施の形態においては、ＩｎＰ窓層４７の上に、窓層を兼ねた多層反射層５４が形成されていることを特徴とする。多層反射層５４は、実施の形態２と同様のものを用いることができる。
【００５８】
ＩｎＰ窓層４７および多層反射層５４には、第２導電型の不純物領域としてのｐ型拡散層領域４８が形成されている。また、多層反射層５４の上には、表面保護膜を兼ねた無反射膜４９が形成されている。無反射膜４９は、例えば、ＳｉＮ膜からなるものとすることができる。
【００５９】
尚、本実施の形態においては、絶縁性基板の上に、第１導電型の半導体層としてのｎ型ＩｎＰ層を形成し、さらに、透過光吸収再結合層４２、障壁層４３、波長選択吸収層４４、アンドープのＩｎＧａＡｓＰグレーディッド層４５、ｎ型ＩｎＰ電界緩和層４６およびアンドープのＩｎＰ窓層４７を形成してもよい。
【００６０】
また、図４で、カソード電極５０は、ｎ型ＩｎＰ基板４１に給電する第１の電極である。また、アノード電極５１は、ｐ型拡散層領域４８に給電する第２の電極である。また、５２は、ｐ型拡散層領域４８の周辺に設けられたガードリング領域であり、キャリア濃度の低いｐ型の領域である。さらに、５３は増倍領域である。
【００６１】
本実施の形態によれば、実施の形態２で得られた効果に加えて、さらに次のような効果が得られる。すなわち、窓層を兼ねた多層反射膜を設けることによって、ＡＰＤを構成する各層全体での結晶成長の厚さを低減することができる。また、実施の形態２に比較して、ＡＰＤのアノード電極側表面を平坦に形成することができる。
【００６２】
実施の形態４．
図５は、本実施の形態におけるＡＰＤの断面図である。図では、第１導電型の半導体層を兼ねた基板としてのｎ型ＩｎＰ基板７１の上に、透過光吸収再結合層７２、障壁層７３、ＡｌＩｎＡｓ増倍層７４、ｐ型ＩｎＰ電界緩和層７５、波長選択吸収層７６、アンドープのＩｎＧａＡｓＰグレーディッド層７７およびアンドープのＩｎＰ窓層７８が形成されている。但し、本実施の形態においては、障壁層７３はなくてもよい。
【００６３】
このように、本実施の形態は、障壁層と波長選択吸収層との間に、ＡｌＩｎＡｓ層からなる増倍層と電界緩和層がこの順に形成されていることを特徴とする。このような構造であっても、実施の形態１と同様の効果を得ることができる。
【００６４】
波長選択吸収層７６、透過光吸収再結合層７２および障壁層７３は、実施の形態１と同様のものを用いることができる。
【００６５】
また、ＩｎＰ窓層７８の上には、表面保護膜を兼ねた無反射膜７９が形成されている。無反射膜７９は、例えば、ＳｉＮ膜からなるものとすることができる。
【００６６】
尚、本実施の形態においては、絶縁性基板の上に、第１導電型の半導体層としてのｎ型ＩｎＰ層を形成し、さらに、透過光吸収再結合層７２、障壁層７３、ＡｌＩｎＡｓ増倍層７４、ｐ型ＩｎＰ電界緩和層７５、波長選択吸収層７６、アンドープのＩｎＧａＡｓＰグレーディッド層７７およびアンドープのＩｎＰ窓層７８を形成してもよい。
【００６７】
図５において、ＩｎＰ窓層７８には、第２導電型の不純物領域としてのｐ型拡散層領域８０が形成されている。そして、カソード電極８１は、ｎ型ＩｎＰ基板７１に給電する第１の電極であり、アノード電極８２は、ｐ型拡散層領域８０に給電する第２の電極である。
【００６８】
尚、図５のＡＰＤでは、ＡｌＩｎＡｓ増倍層７４に電子を注入する必要があるので、波長選択吸収層７６の下層に、ＡｌＩｎＡｓ増倍層７４とｐ型ＩｎＰ電界緩和層７５を設けている。したがって、本実施の形態においては、電界が集中するＡｌＩｎＡｓ増倍層７４がｐ型拡散層領域８０に接しないので、ｐ型拡散層領域８０の周辺部にガードリング領域を設ける必要はない。
【００６９】
実施の形態５．
本実施の形態における半導体受光素子は、下層から第１導電型の半導体層、第１の吸収層および窓層の順で形成された積層構造を含み、第１導電型の半導体層の側から光が入射するものである。ここで、窓層は第２導電型の不純物領域を有し、窓層の上には、第１の吸収層よりもバンドギャップの小さい第２の吸収層が設けられている。また、第１導電型の半導体層と第１の吸収層との間には、第１の吸収層のバンドギャップ波長より長波長の光を反射する多層反射層を有する。
【００７０】
本実施の形態においては、第１導電型の半導体層はｎ型ＩｎＰ基板を、第１の吸収層は波長選択吸収層を、第２の吸収層は透過光吸収再結合層をそれぞれ指す。
【００７１】
図６は、本実施の形態におけるＡＰＤの断面図である。図では、ｎ型ＩｎＰ基板９１の上に、多層反射層９２、障壁層９３、ＡｌＩｎＡｓ増倍層９４、ｐ型ＩｎＰ電界緩和層９５、波長選択吸収層９６、アンドープのＩｎＧａＡｓＰグレーディッド層９７およびアンドープのＩｎＰ窓層９８が形成されている。
【００７２】
波長選択吸収層９６は、実施の形態１と同様のものを用いることができる。
【００７３】
多層反射層９２は、波長選択吸収層９６のバンドギャップ波長より長波長の光を反射する層である。一方、障壁層９３は、多層反射層９２よりバンドギャップの大きい層である。本実施の形態においては、多層反射層９２および障壁層９３の少なくとも一方をｎ型の半導体層とすることができる。尚、本実施の形態においては、障壁層９３はなくてもよい。
【００７４】
ＩｎＰ窓層９８には、第２導電型の不純物領域としてのｐ型拡散層領域９９が形成されている。そして、ｐ型拡散層領域９９の上には、透過光吸収再結合層１００が形成されている。透過光吸収再結合層１００は、ｐ型の半導体層とすることができる。
【００７５】
透過光吸収再結合層１００の部分を除くＩｎＰ窓層９８の上には、表面保護膜を兼ねた無反射膜１０１が形成されている。無反射膜１０１は、例えば、ＳｉＮ膜からなるものとすることができる。
【００７６】
ｎ型ＩｎＰ基板９１に給電する第１の電極としてのカソード電極１０２は、ｎ型ＩｎＰ基板９１の裏面の所定領域に形成されている。一方、ｐ型拡散層領域９９に給電する第２の電極としてのアノード電極１０３は、透過光吸収再結合層１００の上に形成されている。入射光は、カソード電極１０２が形成されていないｎ型ＩｎＰ基板９１の裏面より入射する。
【００７７】
尚、本実施の形態においては、絶縁性基板の上に、第１導電型の半導体層としてのｎ型ＩｎＰ層を形成し、さらに、多層反射層９２、障壁層９３、ＡｌＩｎＡｓ増倍層９４、ｐ型ＩｎＰ電界緩和層９５、波長選択吸収層９６、アンドープのＩｎＧａＡｓＰグレーディッド層９７およびアンドープのＩｎＰ窓層９８を形成してもよい。
【００７８】
以下、本実施の形態におけるＡＰＤの動作について説明する。
【００７９】
図６の下方向からｎ型ＩｎＰ基板９１に入射した波長１．３μｍの光は、多層反射層９２を透過して波長選択吸収層９６まで到達する。ここで、波長選択吸収層９６のバンドギャップ波長は１．４μｍであり、入射した光の波長より長い。このため、波長１．３μｍの光は、波長選択吸収層９６に吸収されて電子と正孔を発生した後、電流信号として取り出される。
【００８０】
一方、波長１．５５μｍの光は、多層反射層９２で反射される。ここで、波長１．５５μｍの光に対する多層反射層９２の反射率は９０％程度である。したがって、１０％程度の光は、多層反射層９２を透過した後、ＩｎＰ窓層９８を経て透過光吸収再結合層１００まで到達する。ここで、透過光吸収再結合層１００のバンドギャップ波長は１．５５μｍより長いので、波長１．５５μｍの光は透過光吸収再結合層１００に吸収されて、電子と正孔を発生する。そして、同じ層内でこれらは再結合して熱に変化する。
【００８１】
本実施の形態によれば、実施の形態１および２で得られた効果に加えて、さらに次のような効果が得られる。すなわち、多層反射層をｎ型ＩｎＰ基板と障壁層の間に設けるので、ＡＰＤ表面の平坦性を損なうことなしに多層反射層を厚く形成することができる。これにより、多層反射層の反射率を向上させることが可能となる。
【００８２】
実施の形態６．
本実施の形態における半導体受光素子は、下層から第１導電型の半導体層、第１の吸収層および窓層の順で形成された積層構造を含み、窓層の側から光が入射するものである。ここで、窓層は第２導電型の不純物領域を有し、第１の吸収層から見て窓層の側には、第１の吸収層よりもバンドギャップの大きい第２の吸収層が設けられている。特に、本実施の形態においては、窓層の上に、第１の吸収層のバンドギャップ波長より長波長の光を反射する多層反射層と、第２の吸収層とがこの順に積層された構造とすることができる。また、第１の吸収層から見て第１導電型の半導体層の側には、第１の吸収層よりもバンドギャップの小さい第３の吸収層が設けられている。より詳しくは、第１導電型の半導体層と第１の吸収層との間に第３の吸収層を設けることができる。
【００８３】
本実施の形態においては、第１導電型の半導体層はｎ型ＩｎＰ基板を、第１の吸収層は波長選択吸収層を、第２の吸収層は波長選択再結合層を、第３の吸収層は透過光吸収再結合層をそれぞれ指す。
【００８４】
図７は、本実施の形態におけるＡＰＤの断面図である。図では、第１導電型の半導体層を兼ねた基板としてのｎ型ＩｎＰ基板１１１の上に、透過光吸収再結合層１１２、障壁層１１３、ＡｌＩｎＡｓ増倍層１１４、ｐ型ＩｎＰ電界緩和層１１５、波長選択吸収層１１６、アンドープのＩｎＧａＡｓＰグレーディッド層１１７およびアンドープのＩｎＰ窓層１１８が形成されている。波長選択吸収層１１６は、実施の形態１と同様のものを用いることができる。
【００８５】
障壁層１１３は、透過光吸収再結合層１１２よりもバンドギャップの大きい層であり、ｎ型の半導体層とすることができる。但し、本実施の形態においては、障壁層１１３はなくてもよい。
【００８６】
また、本実施の形態においては、障壁層１１３に加えて、または、障壁層１１３に代えて、波長選択吸収層１１６と波長選択再結合層１２１との間に第２の障壁層を設けることもできる。第２の障壁層は、ｐ型の半導体層とすることができる。
【００８７】
ＩｎＰ窓層１１８には、第２導電型の不純物領域としてのｐ型拡散層領域１１９が形成されている。そして、ｐ型拡散層領域１１９の上には、多層反射層１２０および波長選択再結合層１２１がこの順に形成されている。多層反射層１２０は、ｐ型の半導体層とすることができる。
【００８８】
透過光吸収再結合層１１２の部分を除くＩｎＰ窓層１１８の上には、表面保護膜を兼ねた無反射膜１２２が形成されている。無反射膜１２２は、例えば、ＳｉＮ膜からなるものとすることができる。
【００８９】
また、図７で、カソード電極１２３は、ｎ型ＩｎＰ基板１１１に給電する第１の電極である。また、アノード電極１２４は、ｐ型拡散層領域１１９に給電する第２の電極である。
【００９０】
尚、本実施の形態においては、絶縁性基板の上に、第１導電型の半導体層としてのｎ型ＩｎＰ層を形成し、さらに、透過光吸収再結合層１１２、障壁層１１３、ＡｌＩｎＡｓ増倍層１１４、ｐ型ＩｎＰ電界緩和層１１５、波長選択吸収層１１６、アンドープのＩｎＧａＡｓＰグレーディッド層１１７およびアンドープのＩｎＰ窓層１１８を形成してもよい。
【００９１】
本実施の形態においては、例えば、１．３μｍ、１．４９μｍおよび１．５５μｍの３つの波長の光が入射するとする。この場合、波長吸収再結合層１２１のバンドギャップ波長を１．４μｍとし、波長選択吸収層１１６のバンドギャップ波長を１．５２μｍとすることができる。
【００９２】
図７の上方向から入射した波長１．３μｍの光は、波長吸収再結合層１２１で吸収されて電子と正孔を発生する。波長吸収再結合層１２１には電界がかからないので、発生した電子および正孔は、同じ層内で再結合して消滅する。
【００９３】
また、波長１．５５μｍの光は、波長吸収再結合層１２１を透過した後、多層反射層１２０によって反射される。この際、一部の光は、多層反射層１２０を透過して波長選択吸収層１１６に到達する。ここで、波長１．５５μｍは、波長選択吸収層１１６のバンドギャップ波長より長いので、波長選択吸収層１１６も透過する。そして、障壁層１１３を介して透過光吸収再結合層１１２に到達した後、透過光吸収再結合層１１２で吸収されて電子と正孔を発生する。そして、同じ層内でこれらは再結合して消滅する。
【００９４】
したがって、波長１．３μｍおよび波長１．５５μｍの光が電流信号として出力されることはない。
【００９５】
一方、波長１．４９μｍの光は、波長吸収再結合層１２１および多層反射層１２０を透過した後、波長選択吸収層１１６に到達する。ここで、波長選択吸収層１１６のバンドギャップ波長は１．５２μｍであり、入射した光の波長より長い。このため、波長１．４９μｍの光は、波長選択吸収層１１６に吸収されて電子と正孔を発生した後、電流信号として取り出される。
【００９６】
図８は、本実施の形態におけるＡＰＤの感度と反射により戻る光量の波長依存性を示したものである。図より、本実施の形態では、１．４μｍ以上１．５２μｍ以下の波長範囲に感度を有することが分かる。
【００９７】
以上述べたように、本実施の形態によれば、波長吸収再結合層を設けることによって、この層のバンドギャップ波長より短い波長の光を吸収させることができる。したがって、多層反射層、波長選択吸収層、障壁層および透過光吸収再結合層と組み合わせることによって、３種類の波長の中から中間の波長のみを選択的に取り出すことが可能となる。
【００９８】
実施の形態７．
本実施の形態における半導体受光素子は、下層から第１導電型の半導体層、第１の吸収層および窓層の順で形成された積層構造を含み、第１導電型の半導体層の側から光が入射するものである。ここで、窓層は第２導電型の不純物領域を有し、第１の吸収層から見て窓層の側には、第１の吸収層よりもバンドギャップの小さい第２の吸収層が設けられている。より詳しくは、窓層の上に第２の吸収層を設けることができる。また、第１の吸収層から見て第１導電型の半導体層の側には、第１の吸収層よりもバンドギャップの大きい第３の吸収層が設けられている。より詳しくは、第１導電型の半導体層と第１の吸収層との間に第３の吸収層を設けることができる。
【００９９】
本実施の形態においては、第１導電型の半導体層はｎ型ＩｎＰ基板を、第１の吸収層は波長選択吸収層を、第２の吸収層は透過光吸収再結合層を、第３の吸収層は波長選択再結合層をそれぞれ指す。
【０１００】
図９は、本実施の形態におけるＡＰＤの断面図であり、実施の形態６のＡＰＤを裏面入射型にしたものである。図では、ｎ型ＩｎＰ基板１３１の上に、波長選択再結合層１３２、多層反射層１３３、障壁層１３４、ＡｌＩｎＡｓ増倍層１３５、ｐ型ＩｎＰ電界緩和層１３６、波長選択吸収層１３７、アンドープのＩｎＧａＡｓＰグレーディッド層１３８およびアンドープのＩｎＰ窓層１３９が形成されている。
【０１０１】
多層反射層１３３は、波長選択吸収層１３７のバンドギャップ波長より長波長の光を反射する層であり、ｎ型の半導体層とすることができる。
【０１０２】
障壁層１３４は、多層反射層１３３よりバンドギャップの大きい層であり、ｎ型の半導体層とすることができる。但し、本実施の形態においては、障壁層１３４はなくてもよい。
【０１０３】
ＩｎＰ窓層１３９には、第２導電型の不純物領域としてのｐ型拡散層領域１４０が形成されている。そして、ｐ型拡散層領域１４０の上には、透過光吸収再結合層１４１が形成されている。また、透過光吸収再結合層１４１の部分を除くＩｎＰ窓層１３９の上には、表面保護膜を兼ねた無反射膜１４２が形成されている。無反射膜１４２は、例えば、ＳｉＮ膜からなるものとすることができる。
【０１０４】
ｎ型ＩｎＰ基板１３１に給電する第１の電極としてのカソード電極１４３は、ｎ型ＩｎＰ基板１３１の裏面の所定領域に形成されている。一方、ｐ型拡散層領域１４０に給電する第２の電極としてのアノード電極１４４は、透過光吸収再結合層１４１の上に形成されている。入射光は、カソード電極１４３が形成されていないｎ型ＩｎＰ基板１３１の裏面より入射する。
【０１０５】
尚、本実施の形態においては、絶縁性基板の上に、第１導電型の半導体層としてのｎ型ＩｎＰ層を形成し、さらに、波長選択再結合層１３２、多層反射層１３３、障壁層１３４、ＡｌＩｎＡｓ増倍層１３５、ｐ型ＩｎＰ電界緩和層１３６、波長選択吸収層１３７、アンドープのＩｎＧａＡｓＰグレーディッド層１３８およびアンドープのＩｎＰ窓層１３９を形成してもよい。
【０１０６】
本実施の形態においては、例えば、１．３μｍ、１．４９μｍおよび１．５５μｍの３つの波長の光が入射するとする。この場合、波長選択再結合層１３２のバンドギャップ波長を１．４μｍとし、波長選択吸収層１３７のバンドギャップ波長を１．５２μｍとすることができる。
【０１０７】
図９の下方向から入射した波長１．３μｍの光は、波長選択再結合層１３２で吸収されて電子と正孔を発生する。波長選択再結合層１３２には電界がかからないので、発生した電子および正孔は、同じ層内で再結合して消滅する。
【０１０８】
また、波長１．５５μｍの光は、波長選択再結合層１３２を透過した後、多層反射層１３３によって反射される。この際、一部の光は、多層反射層１３３を透過した後、ＩｎＰ窓層１３９を経て透過光吸収再結合層１４１まで到達する。ここで、透過光吸収再結合層１４１のバンドギャップ波長を１．５５μｍより長いものとすると、波長１．５５μｍの光は透過光吸収再結合層１４１に吸収されて、電子と正孔を発生する。そして、同じ層内でこれらは再結合して消滅する。
【０１０９】
したがって、波長１．３μｍおよび波長１．５５μｍの光が電流信号として出力されることはない。
【０１１０】
一方、波長１．４９μｍの光は、波長選択再結合層１３２および多層反射層１３３を透過した後、波長選択吸収層１３７に到達する。ここで、波長選択吸収層１３７のバンドギャップ波長は１．５２μｍであり、入射した光の波長より長い。このため、波長１．４９μｍの光は、波長選択吸収層１３７に吸収されて電子と正孔を発生した後、電流信号として取り出される。
【０１１１】
以上述べたように、本実施の形態によれば、波長吸収再結合層を設けることによって、この層のバンドギャップ波長より短い波長の光を吸収させることができる。したがって、裏面入射型のＡＰＤについて、多層反射層、波長選択吸収層、障壁層および透過光吸収再結合層と組み合わせることによって、３種類の波長の中から中間の波長のみを選択的に取り出すことが可能となる。
【０１１２】
実施の形態８．
実施の形態１〜７では、半導体受光素子がＡＰＤである場合について述べた。しかし、本発明は、半導体受光素子がフォトダイオード（ＰＤ）である場合にも適用可能である。
【０１１３】
図１０は、本実施の形態におけるＰＤの断面図である。図では、第１導電型の半導体層を兼ねた基板としてのｎ型ＩｎＰ基板１５１の上に、透過光吸収再結合層１５２、障壁層１５３、波長選択吸収層１５４およびアンドープのＩｎＰ窓層１５５が形成されている。波長選択吸収層１５４、透過光吸収再結合層１５２および障壁層１５３は、実施の形態１と同様のものを用いることができる。但し、本実施の形態においては、障壁層１５８はなくてもよい。
【０１１４】
ＩｎＰ窓層１５５には、波長選択吸収層１５４に達する深さで、第２導電型の不純物領域としてのｐ型拡散層領域１５６が形成されている。また、ＩｎＰ窓層１５５の上には、表面保護膜を兼ねた無反射膜１５７が形成されている。無反射膜１５７は、例えば、ＳｉＮ膜からなるものとすることができる。
【０１１５】
尚、本実施の形態においては、絶縁性基板の上に、第１導電型の半導体層としてのｎ型ＩｎＰ層を形成し、さらに、透過光吸収再結合層１５２、障壁層１５３、波長選択吸収層１５４およびアンドープのＩｎＰ窓層１５５を形成してもよい。
【０１１６】
図１０で、カソード電極１５８は、ｎ型ＩｎＰ基板１５１に給電する第１の電極である。また、アノード電極１５９は、ｐ型拡散層領域１５６に給電する第２の電極である。
【０１１７】
ＩｎＰ窓層１５５のバンドギャップ波長は０．９２μｍであるので、図１０の上方向から、アノード電極１５９で覆われていない無反射膜１５７に入射した光（波長１．３μｍ）は、ＩｎＰ窓層１５５を透過した後に波長選択吸収層１５４に達する。ここで、波長選択吸収層１５４のバンドギャップ波長は１．４μｍであり、入射した光の波長より長い。このため、波長１．３μｍの光は、波長選択吸収層１５４に吸収された後、電流信号として取り出される。
【０１１８】
一方、波長１．５５μｍの光は、ＩｎＰ窓層１５５を透過した後に波長選択吸収層１５４に到達する。波長１．５５μｍは、波長選択吸収層１５４のバンドギャップ波長より長いので、波長選択吸収層１５４を透過した後、障壁層１５３を介して透過光吸収再結合層１５２に到達する。ここで、透過光吸収再結合層１５２のバンドギャップ波長は１．５５μｍより長いので、波長１．５５μｍの光は透過光吸収再結合層１５２に吸収されて、電子と正孔を発生する。そして、同じ層内でこれらは再結合して消滅する。
【０１１９】
このように、本実施の形態のＰＤにおいても、実施の形態１におけるＡＰＤと同様に、波長選択吸収層と透過光吸収再結合層を設けることによって、波長１．３μｍと波長１．５５μｍの光の内から波長１．３μｍの光を選択的に取り出すことができる。
【０１２０】
尚、本実施の形態のＰＤにおいても、窓層の上または窓層に、波長選択吸収層のバンドギャップ波長より長波長の光を反射する多層反射層を設けることができる。この場合、多層反射層は、ｐ型の半導体からなるものとすることができる。
【０１２１】
尚、本発明は上記各実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内において、種々変形して実施することができる。
【符号の説明】
【０１２２】
１，２１，５１，７１，９１，１１１，１３１，１５１，１７８  ｎ型ＩｎＰ基板
２，２２，５２，７２，１００，１１２，１４１，１５２  透過光吸収再結合層
３，２３，５３，７３，９３，１１３，１３４，１５３  障壁層
４，２４，５４，７６，９６，１１６，１３７，１５４  波長選択吸収層
５，２５，５５，７７，９７，１１７，１３８，１７６  ＩｎＧａＡｓＰグレーディッド層
６，２６，５６，１７５  ｎ型ＩｎＰ電界緩和層
７，２７，５７，７８，９８，１１８，１３９，１５５，１７４  ＩｎＰ窓層
８，２８，５８，８０，９９，１１９，１４０，１５６，１７２，１９６  ｐ型拡散層領域
９，２９，５９，７９，１０１，１２２，１４２，１５７，１７３，１９７  無反射膜
１０，３０，６０，８１，１０２，１２３，１４３，１５８，１７９，１９８  カソード電極
１１，３１，６，８２，１０３，１２４，１４４，１５９，１７１，１８０，１９９  アノード電極
１２，３２，６２，１８２  ガードリング領域
１３，３３，６３，１８１  増倍領域
３４，６４，９２，１２０，１３３  多層反射層
７４，９４，１１４，１３５  ＡｌＩｎＡｓ増倍層
７５，９５，１１５，１３６，１７５  ｐ型ＩｎＰ電界緩和層
１２１，１３２  波長選択再結合層
１６１  アバランシェ・フォトダイオード
１６２  波長１．５５μｍの光
１６３  波長フィルタ
１６４  波長１．３μｍの光
１７７  ＩｎＧａＡｓ光吸収層
１９１  ｎ−型ＩｎＧａＡｓ第２吸収層
１９２  ｎ型ＩｎＰバッファ層
１９３  ＩｎＧａＡｓＰ第１吸収層
１９４  ｎ型ＩｎＰ基板
１９５  反射防止膜
【図１】
2010045417.tif 000003
【図２】
2010045417.tif 000004
【図３】
2010045417.tif 000005
【図４】
2010045417.tif 000006
【図５】
2010045417.tif 000007
【図６】
2010045417.tif 000008
【図７】
2010045417.tif 000009
【図８】
2010045417.tif 000010
【図９】
2010045417.tif 000011
【図１０】
2010045417.tif 000012
【図１１】
2010045417.tif 000013
【図１２】
2010045417.tif 000014
【図１３】
2010045417.tif 000015