(57)【要約】【課題】高速特性を落とすことなく暗電流が小さい光検出器を提供する。【解決手段】本発明は、光検出器であって、Ｓｉ基板と、基板上に形成された下部クラッド層と、下部クラッド層上に形成され、導波路層が接続されたたＳｉコア層であって、ｐ型不純物イオンがドーピングされたｐ型Ｓｉ領域と、ｎ型不純物イオンがドーピングされたｎ型Ｓｉ領域とを含む、Ｓｉコア層と、ｎ型Ｓｉ領域及びｎ型Ｓｉ領域のうち少なくとも一方の領域上に形成されたゲルマニウム層と、Ｓｉコア層及びゲルマニウム層上に形成された上部クラッド層と、ｐ型Ｓｉ領域に接続された電極と、ｎ型Ｓｉ領域に接続された電極とを備える。【選択図】図６
2018082089.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｓｉ基板と、
前記基板上に形成された下部クラッド層と、
前記下部クラッド層上に形成され、導波路層が接続されたたＳｉコア層であって、第１の半導体型不純物イオンがドーピングされた第１の半導体型Ｓｉ領域と、第２の半導体型不純物イオンがドーピングされた第２の半導体型Ｓｉ領域とを含む、Ｓｉコア層と、
前記第１の半導体型Ｓｉ領域及び前記第２の半導体型Ｓｉ領域のうち少なくとも一方の領域上に形成されたゲルマニウム層と、
前記Ｓｉコア層及び前記ゲルマニウム層上に形成された上部クラッド層と、
前記第１の半導体型Ｓｉ領域に接続された電極と、
前記第２の半導体型Ｓｉ領域に接続された電極と
を備えることを特徴する光検出器。
【請求項２】
前記Ｓｉコア層のうち、前記第１の半導体型Ｓｉ領域と、前記第２の半導体型Ｓｉ領域と、不純物がドープされていない真正Ｓｉ領域が、前記ゲルマニウム層の直下にあり、
前記第１の半導体型Ｓｉ領域と前記第２の半導体型Ｓｉ領域との間に前記真正Ｓｉ領域が配置されることを特徴とする請求項１の記載の光検出器。
【請求項３】
前記Ｓｉコア層の前記第２の半導体型Ｓｉ領域は、前記ゲルマニウム層の直下にあり、
前記第１の半導体型Ｓｉ領域と前記第２の半導体型Ｓｉ領域との間に不純物がドープされていない真正Ｓｉ領域が配置されることを特徴とする請求項１の記載の光検出器。
【請求項４】
前記第１の半導体型Ｓｉ領域と、前記第２の半導体型Ｓｉ領域とは、櫛形に対向していることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の光検出器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光検出器に関し、具体的には、微小光回路技術を用いて形成するゲルマニウム光検出器に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の光通信の普及に伴い、光通信装置の低コスト化が求められている。その解決策の１つとして、光通信装置を構成する光回路を、シリコン（Ｓｉ）ウェハのような大口径ウェハ上に、シリコンフォトニクスのような微小光回路技術を用いて形成する方法がある。このような方法により、１チップあたりの材料費を劇的に下げ、光通信装置の低コスト化を図ることができる。
【０００３】
大口径シリコンウェハ上に微小光回路技術を用いて形成した代表的な光検出器として、モノリシック集積が可能なゲルマニウム光検出器（ＧｅＰＤ）がある。図１は、従来の光検出器の構造を示す上面図である。また、図２は、図１の光検出器のＩ−Ｉ´における断面図である。ここで、以降の各図面において、基板長手方向をｘ軸方向とし、基板平面方向の基板長手方向に直交する方向をｙ軸方向とし、基板平面に対して垂直な方向をｚ軸方向とする。
【０００４】
図１及び図２の光検出器１００は、Ｓｉ基板１０１と、Ｓｉ基板１０１上にＳｉ酸化膜により形成された下部クラッド層１０２と、下部クラッド層１０２上のＳｉコア層１１０とを備える。光検出器１００は、導波路結合型の縦型ＧｅＰＤであり、Ｓｉ基板、Ｓｉ酸化膜、表面Ｓｉ層からなるＳＯＩ（Silicon On Insulator）基板にリソグラフィ技術等を用いて形成される。Ｓｉコア層１１０には光信号を導く光導波路１０９に接続される。
【０００５】
Ｓｉコア層１１０上部には、第１の半導体型（図１においてはｐ型）不純物イオンがドーピングされたｐ型Ｓｉ領域１１１が形成される。ｐ型Ｓｉ領域１１１の上部のｘ軸方向両脇には、ｐ型不純物が高濃度にドーピングされ、電極として作用するｐ＋＋Ｓｉ電極部１１２及び１１３が形成される。Ｓｉコア層１１０上のｘ軸方向中央には、Ｇｅ層１１４が形成される。Ｇｅ層１１４上部には、第２の半導体型（図１においてはｎ型）不純物がドーピングされたｎ型Ｇｅ領域１１５が形成される。Ｓｉコア層１１０及びＧｅ層１１４上には上部クラッド層１０３が形成され、ｐ＋＋Ｓｉ電極部１１２上には電極１１６が、ｐ＋＋Ｓｉ電極部１１３上には電極１１８が、ｎ型Ｇｅ領域１１５上には電極１１７が形成される。
【０００６】
光検出器１００は、光導波路１０９からＳｉコア層１１０に光が入射され、Ｇｅ層１１４において光が吸収されると、電極１１７と１１６、及び電極１１７と１１８との間に光電流が流れるので、その電流を検出することで光を検出する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特許第５３７０８５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
光検出器１００は、空乏層がＧｅ層１１４の成長方向（ｚ軸方向）に対して垂直（ｘ−ｙ平面方向）に広がる。従って、光の吸収によってＧｅ層１１４において生成されたキャリアはＧｅ層１１４の成長方向に流れる。
【０００９】
ここで、Ｇｅ層１１４は、Ｓｉ層コア１１０からエピタキシャル成長している。しかし、ＧｅとＳｉは結晶格子定数が異なるため、Ｓｉ層コア１１０上にＧｅ層１１４を成長したさせると、Ｇｅ層１１４は格子欠陥による転位が生まれる。転位は、Ｇｅ層１１４の成長方向（ｚ軸方向）に対して平行（ｚ軸方向）に進む。転位はＧｅ層１１４の底面から頂上まで繋がる貫通転位となる場合があり、Ｇｅ層１１４の成長方向に電場を掛けた時にはこの貫通転位を通り、電流が流れる。すなわち縦型ＧｅＰＤは貫通転位を通って流れる電流の方向と、光入力によって生成されたキャリアが流れる方向が一致する。しかし、貫通転位を流れる電流は、ＧｅＰＤに光が入っていない時に流れる暗電流に寄与する。従って貫通転位のあるＧｅ層を用いたＧｅＰＤは転位を通る電流分、暗電流が大きくなる。暗電流の大きなＧｅＰＤは光強度の最小受光感度が悪く、また長期信頼性試験において性能を落とす。結果として縦型ＧｅＰＤは貫通転位による暗電流の上昇を避けられないという課題を抱えている。
【００１０】
一般にこの課題を解決するための手段の一つとして、Ｇｅの厚膜化がある。Ｇｅの厚さが厚くなれば貫通転位の数は減少するため、暗電流を小さくすることが出来る。しかしながらＧｅの厚膜化は光入力によって発生したキャリアの走行距離の長距離化を招くため、ＧｅＰＤの高速特性を落とすという課題がある。
【００１１】
暗電流の減少を目的とした既存の光検出器に横型ＧｅＰＤがある。図３及び図４は、ともに横型ＧｅＰＤの光検出器の構造を示すｙ軸方向の断面図である。図３に示す第１の形態の光検出器３００は、Ｓｉコア層３１０上にＧｅ層３１４をエピタキシャル成長させ、Ｇｅ層３１４のトップ面のｘ軸方向両脇の一方にｐ型Ｇｅ領域３２１のインプラ（イオン注入）をし、他方にｎ型Ｇｅ領域３２２のインプラをして、ｐｎ構造を作る。また、図４に示す第２の形態の光検出器４００は、Ｓｉコア層４１０上のｘ軸方向中央にＧｅ層４１４をエピタキシャル成長させ、さらにＧｅ層４１４と同じ高さまでＳｉ層４１０を成長させてＧｅ層４１４を挟む。次に、Ｇｅ層４１４の脇のＳｉ層４１０の一方側にｐ型Ｓｉ領域４１１を形成し、他方側にｎ型Ｓｉ領域４１９を形成する。さらに、ｐ型Ｓｉ領域４１１上部にｐ＋＋Ｓｉ電極部４１２を形成し、ｎ型Ｓｉ領域４１９上部にｎ＋＋Ｓｉ電極部４２０を形成してｐｎ構造を取る。
【００１２】
光検出器３００（及び４００）は、Ｇｅ層３１４（及び４１４）の結晶成長方向（ｚ軸方向）に対して直交する方向（ｙ軸方向）にｐｎ構造が形成されており、電界がｙ軸方向にＧｅ層３１４（及び４１４）に入るため暗電流の減少が見込める。しかし、Ｇｅ層３１４上面へのインプラ（図３の光検出器３００）、又はＳｉ層４１０の再成長（図４の光検出器４００）といった、ＧｅＰＤ作製に対する固有の追加の工程が必要となり、Ｇｅの結晶性を落としたり、マスク数が増えたりするという課題がある。
【００１３】
本発明はこのような問題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、高速特性を落とすことなく暗電流が小さい光検出器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
このような目的を達成するために、本発明の第１の態様は、光検出器であって、Ｓｉ基板と、前記基板上に形成された下部クラッド層と、前記下部クラッド層上に形成され、導波路層が接続されたたＳｉコア層であって、第１の半導体型不純物イオンがドーピングされた第１の半導体型Ｓｉ領域と、第２の半導体型不純物イオンがドーピングされた第２の半導体型Ｓｉ領域とを含む、Ｓｉコア層と、前記第１の半導体型Ｓｉ領域及び前記第２の半導体型Ｓｉ領域のうち少なくとも一方の領域上に形成されたゲルマニウム層と、前記Ｓｉコア層及び前記ゲルマニウム層上に形成された上部クラッド層と、前記第１の半導体型Ｓｉ領域に接続された電極と、前記第２の半導体型Ｓｉ領域に接続された電極とを備えることを特徴する。
【００１５】
また、本発明の第２の態様は、第１の態様の光検出器であって、前記Ｓｉコア層のうち、前記第１の半導体型Ｓｉ領域と、前記第２の半導体型Ｓｉ領域と、不純物がドープされていない真正Ｓｉ領域が、前記ゲルマニウム層の直下にあり、前記第１の半導体型Ｓｉ領域と前記第２の半導体型Ｓｉ領域との間に前記真正Ｓｉ領域が配置されることを特徴とする。
【００１６】
また、本発明の第３の態様は、第１の態様の光検出器であって、前記Ｓｉコア層の前記第２の半導体型Ｓｉ領域は、前記ゲルマニウム層の直下にあり、前記第１の半導体型Ｓｉ領域と前記第２の半導体型Ｓｉ領域との間に不純物がドープされていない真正Ｓｉ領域が配置されることを特徴とする。
【００１７】
また、本発明の第４の態様は、第１乃至３のいずれか１つの態様の光検出器であって、前記第１の半導体型Ｓｉ領域と、前記第２の半導体型Ｓｉ領域とは、櫛形に対向していることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明に係る光検出器においては、従来の縦型ＧｅＰＤと比較し、膜厚の変更を必要としない一方で、高速特性を損なうことなく、暗電流の低減を達成することができる。ＧｅＰＤの暗電流を小さくすることでＳＮ比を大きくすることができ、受信感度が高まることから、送信機の低消費電力化や伝送距離の長延化が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】従来の光検出器の構造を示す上面図である。
【図２】図１の光検出器のＩ−Ｉ´における断面図である。
【図３】横型ＧｅＰＤの光検出器の構造を示す断面図である。
【図４】横型ＧｅＰＤの光検出器の構造を示す断面図である。
【図５】本発明の第１の実施形態に係る光検出器の構造を示す上面図である。
【図６】図５の光検出器のＶ−Ｖ´における断面図である。
【図７】本発明の第２の実施形態に係る光検出器の構造を示す上面図である。
【図８】図７の光検出器のＶＩＩ−ＶＩＩ´における断面図である。
【図９】本発明の第２の実施形態の変形例に係る光検出器の構造を示す上面図である。
【図１０】本発明の第３の実施形態に係る光検出器の構造を示す上面図である。
【図１１】本発明の第３の実施形態の変形例に係る光検出器の構造を示す上面図である。
【図１２】本発明の第３の実施形態の変形例に係る光検出器の構造を示す上面図である。
【図１３】本発明の第４の実施形態に係る光検出器の構造を示す上面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について詳細に説明する。
【００２１】
［第１の実施形態］
図５は、本発明の第１の実施形態に係る光検出器の構造を示す上面図である。また、図６は、図５の光検出器のＶ−Ｖ´における断面図である。図５及び図６の光検出器５００は、Ｓｉ基板５０１と、Ｓｉ基板５０１上にＳｉ酸化膜により形成された下部クラッド層５０２と、下部クラッド層５０２上のＳｉコア層５１０とを備える。光検出器５００は、導波路結合型のＧｅＰＤであり、Ｓｉ基板、Ｓｉ酸化膜、表面Ｓｉ層からなるＳＯＩ基板にリソグラフィ技術等を用いて形成される。Ｓｉコア層５１０には光信号を導く光導波路５０９に接続される。
【００２２】
Ｓｉコア層５１０上部のｘ軸方向両脇の一方には、第１の半導体型（本実施形態においてはｐ型）不純物イオンがドーピングされ、ｐ型Ｓｉ領域５１１が形成される。また、Ｓｉコア層５１０上部のｘ軸方向両脇の他方には、第２の半導体型（本実施形態においてはｎ型）不純物イオンがドーピングされ、ｎ型Ｓｉ領域５１９が形成される。ｐ型Ｓｉ領域５１１の上部のｘ軸方向基板縁側には、ｐ型不純物が高濃度にドーピングされ、電極として作用するｐ＋＋Ｓｉ電極部５１２が形成される。ｐ型Ｓｉ領域５１１とｎ型Ｓｉ領域５１９との間は、一定の距離だけ離間し、この部分が、不純物がドープされていない真正Ｓｉ領域（ｉ−Ｓｉ領域）５２３となっている。ｎ型Ｓｉ領域５１９の上部のｘ軸方向基板縁側には、ｎ型不純物が高濃度にドーピングされ、電極として作用するｎ＋＋Ｓｉ電極部５２０が形成される。Ｓｉコア層５１０上のｘ軸方向中央には、Ｇｅ層５１４がエピタキシャル成長によって形成される。
【００２３】
ｐ型Ｓｉ領域５１１、ｎ型Ｓｉ領域５１９にある不純物は、Ｇｅ層５１４が成長する間にＧｅ層５１４中に拡散し、ｐ型Ｇｅ領域５２１とｎ型Ｇｅ領域５２２を作る。光検出器５００は、このｐ型Ｇｅ領域５２１とｎ型Ｇｅ領域５２２とが作る空乏層において、光を吸収する。ｐ＋＋Ｓｉ電極部５１２上には電極５１６が、ｎ＋＋Ｓｉ電極部５２０には電極５１８が形成される。Ｓｉコア層５１０及びＧｅ層５１４上には、上部クラッド層５０３が形成される。
【００２４】
光検出器５００は、光導波路５０９からＳｉコア層５１０に光が入射され、ｐ型Ｓｉ領域５１１とｎ型Ｓｉ領域５１９の間にあるＧｅ層５１４において光が吸収される。Ｇｅ層５１４において光が吸収されると、空乏層を通って電極５１６及び５１８までキャリアが流れる。その電流を検出することで光を検出する。
【００２５】
本実施形態の光検出器５００は、光の吸収によって生まれるキャリアが図６のｙ軸方向に走行するため、Ｇｅ層５１４中にある貫通転位の方向（ｘ軸方向）と一致しない。従って、図１及び図２の縦型ＧｅＰＤ１００のような貫通転位による暗電流上昇を抑える事が可能である。暗電流の上昇を抑えることにより、ＳＮ比を大きくすることができ、ＧｅＰＤの光の受信感度が高まることから、送信機の低消費電力化や伝送距離の長延化が可能になる。
【００２６】
また、本実施形態において、ｐ型Ｓｉ領域５１１、ｎ型Ｓｉ領域５１９への不純物イオンのドーピングは、他のアクティブデバイスのインプラと同時にインプラ可能なのでマスク数と工程数の削減ができる。また、Ｇｅ層５１４へのインプラが必要ないため、Ｇｅの結晶性を落とさない。
【００２７】
また、本実施形態の光検出器５００は、ｐ型Ｓｉ領域５１１とｎ型Ｓｉ領域５１９との距離５２３を調整することにより、光入力によって生まれたキャリアの走行距離を調整することができる構造となっている。すなわち、暗電流を減少するためにＧｅ層の膜厚を厚くすることを必要としない。従って、本実施形態の光検出器５００は、高速特性を損なうことなく、暗電流の低減を達成することができ、図１及び図２の縦型ＧｅＰＤ（光検出器１００）のように、ＧｅＰＤの高速性と暗電流の減少とを調整するためにＧｅ層の膜厚を調整することを必要としない。
【００２８】
なお、以下の全ての実施形態において、第１の半導体型及び第２の半導体型（本実施形態においてｐ型Ｓｉ領域（５１１）、ｐ＋＋Ｓｉ電極部（５１２）、ｎ型Ｓｉ領域（５１９）、及びｎ＋＋Ｓｉ電極部（５２０））は反転した位置にあっても良い。
【００２９】
［第２の実施形態］
図７は、本発明の第２の実施形態に係る光検出器の構造を示す上面図である。また、図８は、図７の光検出器のＶＩＩ−ＶＩＩ´における断面図である。図７及び８の第２の実施形態に係る光検出器７００は、第１の実施形態の光検出器５００の第１の半導体型（本実施形態においてはｐ型）Ｓｉ領域をＧｅ層底面から離間させて距離を置き、第２の半導体型（本実施形態においてはｎ型）Ｓｉ領域はＧｅ層底面に配置した例である。
【００３０】
図７及び図８の光検出器７００は、Ｓｉ基板７０１と、Ｓｉ基板７０１上にＳｉ酸化膜により形成された下部クラッド層７０２と、下部クラッド層７０２上のＳｉコア層７１０とを備える。光検出器７００は、導波路結合型のＧｅＰＤであり、Ｓｉコア層７１０には光信号を導く光導波路７０９に接続される。
【００３１】
Ｓｉコア層７１０上部のｘ軸方向両脇の一方には、ｐ型不純物イオンがドーピングされ、ｐ型Ｓｉ領域７１１が形成される。また、Ｓｉコア層７１０上部のｘ軸方向両脇の他方から中央にかけては、ｎ型不純物イオンがドーピングされ、ｎ型Ｓｉ領域７１９が形成される。ｐ型Ｓｉ領域７１１とｎ型Ｓｉ領域７１９との間は離間しており、その間はｉ−Ｓｉ領域７２５となっている。ｐ型Ｓｉ領域７１１の上部のｘ軸方向基板縁側には、ｐ型不純物が高濃度にドーピングされ、電極として作用するｐ＋＋Ｓｉ電極部７１２が形成される。ｎ型Ｓｉ領域７１９の上部のｘ軸方向基板縁側には、ｎ型不純物が高濃度にドーピングされ、電極として作用するｎ＋＋Ｓｉ電極部７２０が形成される。Ｓｉコア層７１０上のｘ軸方向中央には、Ｇｅ層７１４がエピタキシャル成長によって形成される。
【００３２】
ｎ型Ｓｉ領域７１９にある不純物は、Ｇｅ層７１４が成長する間にＧｅ層７１４中に拡散し、ｎ型Ｇｅ領域７２２を作る。光検出器７００は、このｎ型Ｇｅ領域７２２が作る空乏層において、光を吸収する。ｐ＋＋Ｓｉ電極部７１２上には電極７１６が、ｎ＋＋Ｓｉ電極部７２０には電極７１８が形成される。Ｓｉコア層７１０及びＧｅ層７１４上には、上部クラッド層７０３が形成される。
【００３３】
本実施形態の光検出器７００は、Ｇｅ層７１４で発生したキャリアの内、電子はＧｅ層７１４−ｉ−Ｓｉ領域７２５−ｐ型Ｓｉ領域７１１のルートを通り、正孔はＧｅ層７１４−ｎ型Ｇｅ層７２２−ｎ型Ｓｉ領域７１９のルートを通る。ｐｎ間の構造はｎ型Ｓｉ領域７１９／ｎ型Ｇｅ領域７２２／Ｇｅ層（ｉ−Ｇｅ領域）７１４／ｉ−Ｓｉ領域７２５／ｐ型Ｓｉ領域７１１の構造となっており、またｐ型Ｓｉ領域７１１とｎ型Ｓｉ領域７１９を最短距離で結ぶ位置にｉ−Ｓｉ領域７２５が存在するため、電界を電極７１６−７１８間にかけると、ｉ−Ｓｉ領域７２５に最も強く電界がかかる。上述の通り、電子はｉ−Ｓｉ領域７２５を通るため、強電界をｉ−Ｓｉ領域７２５へ印加すると雪崩増幅を起こす。従って、本実施形態の構造を有する光検出器はアヴァランシェフォトダイオード（ＡＰＤ）として機能する。
【００３４】
本実施形態の光検出器７００は、第１の実施形態の光検出器５００のように暗電流を低減しながら、さらに雪崩増幅による感度向上も望める構造となっている。ここで、光検出器７００は、ｎ型Ｓｉ領域７１９／ｎ型Ｇｅ領域７２２／ｉ−Ｇｅ領域７１４／ｉ−Ｓｉ領域７２５／ｐ型Ｓｉ領域７１１のうち、ｉ−Ｓｉ領域７２５に最も電界が掛かるため、光検出器７００において良好なＡＰＤの特性を得るためには、ｉ−Ｓｉ領域７２５は出来るだけ不純物がないことが望ましい。
【００３５】
Ｇｅ層７１４はｎ型Ｓｉ領域７１９の上にのみ配置される構造でも良い。図９は、本発明の第２の実施形態の変形例に係る光検出器の構造を示す上面図である。図９の光検出器７００は、Ｇｅ層７１４がｎ型Ｓｉ領域７１９の上にのみ配置されている構造である。ｎ型Ｓｉ領域７１９上に、図９に示すようにＧｅ層７１４を成長させると、ｎ型Ｓｉ領域７１９にある不純物は、Ｇｅ層７１４が成長する間にＧｅ層７１４中に拡散し、Ｇｅ層７１４の下面全体にｎ型Ｇｅ領域７２２を作る。
【００３６】
ただし、ｐ型Ｓｉ領域７１１がＧｅ層７１４の底面と接触してしまうと、ｎ型Ｓｉ領域７１９−ｎ型Ｇｅ領域７２２−ｉ−Ｇｅ領域７１４−ｐ型Ｓｉ領域７１１のパスをキャリアが伝導し、ｉ−Ｓｉ領域７２５を通らないため、雪崩増幅の効率が落ちる。従ってｐ型Ｓｉ領域７１１がＧｅ層７１４の底面と接触しない配置であることが望ましい。
【００３７】
なお、本構造はｎ型Ｓｉ領域７１９をＧｅ層７１４底面から距離を置き、ｐ型Ｓｉ領域７１１をＧｅ底面に配置しても良い。この場合は正孔が増幅される。
【００３８】
［第３の実施形態］
図１０は、本発明の第３の実施形態に係る光検出器の構造を示す上面図である。図１０の光検出器１０００は、第１の実施形態の光検出器５００の第１の半導体型（本実施形態においてはｐ型）Ｓｉ領域５１１と第２の半導体型（本実施形態においてはｎ型）Ｓｉ領域５１９とを櫛型に対向させた形態の光検出器である。図を見やすくするためＧｅ層１０１４の底面のみを破線で書いた。ｐ型Ｓｉ領域１０１１とｎ型Ｓｉ領域１０１９とを櫛形に対向させることで、Ｇｅ層１０１４内に拡散するｐ型Ｇｅ領域とｎ型Ｇｅ領域とも櫛形に対抗し、ｐ型Ｇｅ領域とｎ型Ｇｅ領域とが作る空乏層領域が広がり、光検出器の感度を向上させる。
【００３９】
図１１及び１２は、本発明の第３の実施形態の変形例に係る光検出器の構造を示す上面図である。本実施形態は、図１１のようにｐ型Ｓｉ領域１１１１とｎ型Ｓｉ領域１１１９とが光入力方向に対して垂直に対向している部分を設けて配置してもよい。また、図１２のように、光入力方向に対して垂直に対抗している部分を櫛形に対抗させ、ｐ型Ｓｉ領域１２１１とｎ型Ｓｉ領域１２１９のように配置しても良い。
【００４０】
［第４の実施形態］
図１３は、本発明の第４の実施形態に係る光検出器の構造を示す上面図である。図１３は、第２の実施形態の光検出器７００の第１の半導体型（本実施形態においてはｐ型）Ｓｉ領域７１１と第２の半導体型（本実施形態においてはｎ型）Ｓｉ領域７１９を櫛型に対向させた形態のＧｅＰＤである。図を見やすくするためＧｅ層１３１４の底面のみを破線で書いた。櫛形に対向させることで、Ｇｅ層１３１４内に拡散するｐ型Ｇｅ領域１３２１とｎ型Ｇｅ領域１３２２も櫛形に対抗し、両領域が作る空乏層領域が広がり、光検出器の感度を向上させる。
【００４１】
本実施形態は、第３の実施形態の図１１のようにｐ型Ｓｉ領域１３１１とｎ型Ｓｉ領域１３１９とが光入力方向に対して垂直に対向している部分を設けて配置してもよい。また、図１２のように、光入力方向に対して垂直に対抗している部分を櫛形に対抗させ、ｐ型Ｓｉ領域１２１１とｎ型Ｓｉ領域１２１９のように配置しても良い。
【００４２】
ただし、ｐ型Ｓｉ領域１３１１がＧｅ層１３１４の底面と接触するような配置では、ｉ−Ｓｉ領域を通らずにキャリアが伝導するｎ型Ｓｉ領域１３１９／ｎ型Ｇｅ領域１３２２／ｉ−Ｇｅ領域１３１４／ｐ型Ｓｉ領域１３１１のパスが生まれるため、雪崩増幅の効率が落ちる。従って、ｐ型Ｓｉ領域１３１１がＧｅ層１３１４の底面と接触しない配置であることが望ましい。
【符号の説明】
【００４３】
１００、３００、４００、５００、７００、１０００、１１００、１２００、１３００  光検出器
１０１、３０１、４０１、５０１、７０１、１００１、１１０１、１２０１、１３０１  Ｓｉ基板
１０２、３０２、４０２、５０２、７０２、１００２、１１０２、１２０２、１３０２  下部クラッド層
１０３、３０３、４０３、５０３、７０３、１００３、１１０３、１２０３、１３０３  上部クラッド層
１０９、３０９、４０９、５０９、７０９、１００９、１１０９、１２０９、１３０９  光導波路
１１０、３１０、４１０、５１０、７１０、１０１０、１１１０、１２１０、１３１０  Ｓｉコア層
１１１、３１１、４１１、５１１、７１１、１０１１、１１１１、１２１１、１３１１  ｐ型Ｓｉ領域
１１２、１１３、３１２、４１２、５１２、７１２、１０１２、１１１２、１２１２、１３１２  ｐ＋＋Ｓｉ電極部
１１４、３１４、４１４、５１４、７１４、１０１４、１１１４、１２１４、１３１４  Ｇｅ層
１１５、３２２、５２２、７２２  ｎ型Ｇｅ領域
１１６、１１７、１１８、３１６、３１８、４１６、４１８、５１６、５１８、７１６、７１８、１０１６、１０１８、１１１６、１１１８、１２１６、１２１８、１３１６、１３１８  電極
４１９、７１９、１０１９、１１１９、１２１９、１３１９  ｎ型Ｓｉ領域
４２０、７２０、１０２０、１１２０、１２２０、１３２０  ｎ＋＋Ｓｉ電極部
４２１、５２１、７２１  ｐ型Ｇｅ領域
５２３、７２５、１０２５、１１２５、１２２５、１３２５  ｉ−Ｓｉ領域
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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