(57)【要約】【課題】光吸収層およびブロック層への不純物の拡散が小さい導波路型フォトダイオードおよびその製造方法を提供する。【解決手段】半導体基板上２で、ｎ型クラッド層８、ｎ型光閉じ込め層９、ｉ型光吸収層１０、ｐ型光閉じ込め層１１およびｐ型クラッド層１２がこの順にＦｅ−ＩｎＰブロック層１４に埋め込まれている導波路型フォトダイオードにおいて、前記ｐ型光閉じ込め層１１および前記ｐ型クラッド層１２の少なくとも一方におけるｐ型不純物がＢｅ、ＭｇおよびＣよりなる群から選ばれる１の材料であることを特徴とする。ｉ型光吸収層１０とｐ型光閉じ込め層１１の間にアンドープ層が形成されていることが好ましい。【選択図】　図２
2004146408.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板上で、ｎ型クラッド層、ｎ型光閉じ込め層、ｉ型光吸収層、ｐ型光閉じ込め層およびｐ型クラッド層がこの順にＦｅ−ＩｎＰブロック層に埋め込まれている導波路型フォトダイオードにおいて、
前記ｐ型光閉じ込め層および前記ｐ型クラッド層の少なくとも一方におけるｐ型不純物がＢｅ、ＭｇおよびＣよりなる群から選ばれる１の材料であることを特徴とする導波路型フォトダイオード。
【請求項２】
前記ｐ型クラッド層上にｐ型コンタクト層が形成されていて、
前記ｐ型コンタクト層におけるｐ型不純物がＢｅ、ＭｇおよびＣよりなる群から選ばれる１の材料である請求項１に記載の導波路型フォトダイオード。
【請求項３】
前記ｉ型光吸収層と前記ｐ型光閉じ込め層の間にアンドープ層が形成されている請求項１または２に記載の導波路型フォトダイオード。
【請求項４】
前記アンドープ層の厚さが２０ｎｍ〜１００ｎｍである請求項３に記載の導波路型フォトダイオード。
【請求項５】
半導体基板上で、ｎ型クラッド層、ｎ型光閉じ込め層、ｉ型光吸収層、ｐ型光閉じ込め層およびｐ型クラッド層がこの順にＦｅ−ＩｎＰブロック層に埋め込まれている導波路型フォトダイオードにおいて、
前記ｐ型クラッド層上にはｐ型コンタクト層が形成されていて、
前記ｐ型光閉じ込め層、前記ｐ型クラッド層および前記ｐ型コンタクト層の内の少なくとも１の層におけるｐ型不純物が、Ｚｎ、Ｂｅ、ＭｇおよびＣよりなる群から選ばれる少なくとも２の材料であることを特徴とする導波路型フォトダイオード。
【請求項６】
前記ｉ型光吸収層と前記ｐ型光閉じ込め層の間にアンドープ層が形成されている請求項５に記載の導波路型フォトダイオード。
【請求項７】
半導体基板上で、ｎ型クラッド層、ｎ型光閉じ込め層、ｉ型光吸収層、ｐ型光閉じ込め層およびｐ型クラッド層がこの順にＦｅ−ＩｎＰブロック層に埋め込まれている導波路型フォトダイオードにおいて、
前記Ｆｅ−ＩｎＰブロック層におけるＦｅとｐ型不純物との相互拡散領域の幅が０．５μｍ以下であることを特徴とする導波路型フォトダイオード。
【請求項８】
半導体基板上で、ｎ型クラッド層、ｎ型光閉じ込め層、ｉ型光吸収層、ｐ型光閉じ込め層およびｐ型クラッド層がこの順にＦｅ−ＩｎＰブロック層に埋め込まれている導波路型フォトダイオードの製造方法であって、
前記ｐ型光閉じ込め層を、Ｂｅ、ＭｇおよびＣよりなる群から選ばれる１の材料をｐ型不純物として有機金属気相成長法によって形成する工程と、
前記Ｆｅ−ＩｎＰブロック層を有機金属気相成長法によって形成する工程とを有することを特徴とする導波路型フォトダイオードの製造方法。
【請求項９】
前記ｉ型光吸収層と前記ｐ型光閉じ込め層の間にアンドープ層を形成する工程をさらに有する請求項８に記載の導波路型フォトダイオードの製造方法。
【請求項１０】
前記ｐ型クラッド層を、Ｂｅ、ＭｇおよびＣよりなる群から選ばれる１の材料をｐ型不純物として有機金属気相成長法によって形成する工程をさらに有する請求項８または９に記載の導波路型フォトダイオードの製造方法。
【請求項１１】
前記アンドープ層の厚さは２０ｎｍ〜１００ｎｍであり、前記ｐ型光閉じ込め層の前記ｐ型不純物の濃度は５×１０１７ｃｍ−３〜１×１０１９ｃｍ−３であり、
前記ｐ型クラッド層の前記ｐ型不純物の濃度は１×１０１８ｃｍ−３〜３×１０１８ｃｍ−３である請求項１０に記載の導波路型フォトダイオードの製造方法。
【請求項１２】
前記ｎ型クラッド層はｎ−ＩｎＰ層であり、
前記ｎ型光閉じ込め層はｎ−ＩｎＧａＡｓＰ層であり、
前記ｉ型光吸収層はｉ−ＩｎＧａＡｓ層であり、
前記アンドープ層はＩｎＧａＡｓＰ層であり、
前記ｐ型光閉じ込め層はｐ−ＩｎＧａＡｓＰ層であり、
前記ｐ型クラッド層はｐ−ＩｎＰ層である請求項１１に記載の導波路型フォトダイオードの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は導波路型フォトダイオードおよびその製造方法に関し、より詳しくは、光通信システムなどに用いられる埋込み型の導波路型フォトダイオードおよびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
高速動作が要求される導波路型フォトダイオードにおいては、低容量化のために、半絶縁性のＩｎＰ層の中にｐ／ｉ／ｎ接合部分を埋め込んだ構造がとられる。このような埋込み型の導波路型フォトダイオードの製造にあたっては、各層の形成は、一般に、有機金属気相成長法（ｍｅｔａｌ　ｏｒｇａｎｉｃ　ｃｈｅｍｉｃａｌ　ｖａｐｏｒ　ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ法）によって行われる。
【０００３】
例えば、不純物としてＦｅ（鉄）をドープしたＩｎＰ基板の上に、ｎ−ＩｎＧａＡｓコンタクト層、ｎ−ＩｎＰクラッド層、ｎ−ＩｎＧａＡｓＰ光閉じ込め層、ｉ−ＩｎＧａＡｓ光吸収層、ｐ−ＩｎＧａＡｓＰ光閉じ込め層、ｐ−ＩｎＰクラッド層およびｐ−ＩｎＧａＡｓコンタクト層をそれぞれ１層づつエピタキシャル成長させる。次に、これらの層の所定領域をエッチングした後、ｎ−ＩｎＰクラッド層の上に、ＦｅをドープしたＩｎＰブロック層（以下、Ｆｅ−ＩｎＰブロック層という。）をエピタキシャル成長させる。その後、絶縁膜並びにｐ型電極およびｎ型電極を形成する。
【０００４】
ここで、ｉ−ＩｎＧａＡｓ光吸収層は、不純物が添加されていない層または低濃度のｐ型不純物層若しくはｎ型不純物層である。ｉ−ＩｎＧａＡｓ光吸収層は、ｎ−ＩｎＧａＡｓＰ光閉じ込め層およびｐ−ＩｎＧａＡｓＰ光閉じ込め層に挟まれており、これらでｐ／ｉ／ｎ接合を形成している。
【０００５】
ところで、ｐ−ＩｎＧａＡｓＰ光閉じ込め層、ｐ−ＩｎＰクラッド層およびｐ型ＩｎＧａＡｓコンタクト層には、ｐ型の不純物として一般にＺｎ（亜鉛）がドープされる。このために、これらの層からｉ−ＩｎＧａＡｓ光吸収層へＺｎが拡散してｉ−ＩｎＧａＡｓ光吸収層がｐ型化するという問題があった。
【０００６】
ｐ型ドーパントであるＺｎによる拡散の問題を解決する方法としては、Ｚｎの代わりにＢｅ（ベリリウム）を用いる方法がある（例えば、特許文献１参照。）。特許文献１では、エピタキシャル成長中に、Ｚｎが、ドープを行ったｐ−ＩｎＰクラッド層やｐ−ＩｎＧａＡｓコンタクト層からドープを行わない光吸収層へ熱拡散することについて記載されている。
【０００７】
【特許文献１】
特開平９−６４４５９号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところで、埋込み型の導波路型フォトダイオードにおいては、ｐ−ＩｎＰクラッド層およびｐ−ＩｎＧａＡｓコンタクト層を形成した後に、Ｆｅ−ＩｎＰブロック層を形成する。したがって、Ｆｅ−ＩｎＰブロック層をエピタキシャル成長させる工程の熱履歴によって、ＺｎがＦｅ−ＩｎＰブロック層にも拡散するという問題があった。
【００１０】
また、この熱履歴によって、先にｉ−ＩｎＧａＡｓ光吸収層に拡散したＺｎがさらに拡散するという問題もあった。
【００１１】
このようにＺｎが拡散すると、ドープを行わないｉ−ＩｎＧａＡｓ光吸収層やＦｅ−ＩｎＰブロック層にまでＺｎが拡散する一方で、ドープを行ったｐ−ＩｎＧａＡｓＰ光閉じ込め層、ｐ−ＩｎＰクラッド層およびｐ型ＩｎＧａＡｓコンタクト層の中のＺｎの濃度が減少する。これによって、リーク電流が増加するなどの素子特性の低下が引き起こされたり、動作電圧の増加などが生じたりするという問題があった。
【００１２】
一般に、導波路型フォトダイオードの光吸収層における不純物濃度は、電界吸収型光変調器（ＥＡ変調器）における光吸収層の不純物濃度よりも低いことが要求される。しかしながら、Ｆｅ−ＩｎＰブロック層を形成した埋込み型のフォトダイオードにおいて、光吸収層の不純物濃度が１×１０１６ｃｍ−３以下である例については知られていなかった。
【００１３】
また、Ｆｅ−ＩｎＰブロック層へのＺｎの拡散は、ドーパントのないｉ−ＩｎＧａＡｓ光吸収層への熱振動による拡散とは異なるメカニズムによるものである。すなわち、ＺｎがドーパントであるＦｅと入れ替わることによって、Ｚｎの拡散が進行していく現象（相互拡散）が起こると考えられている。Ｆｅが位置していた場所にＺｎが替わって入ることによって、Ｚｎ濃度がＦｅ濃度と同じになる領域を相互拡散領域といい、相互拡散領域が大きくなるとリーク電流は増大する。しかしながら、これまで、相互拡散領域と素子特性との定量的な関係について報告された例はなく、また、相互拡散領域を小さくすることのできるドーパントについても知られていなかった。
【００１４】
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。即ち、本発明の目的は、光吸収層およびブロック層への不純物の拡散が小さい導波路型フォトダイオードおよびその製造方法を提供することにある。
【００１５】
また、本発明の目的は、相互拡散領域の小さい導波路型フォトダイオードおよびその製造方法を提供することにある。
【００１６】
さらに、本発明の目的は、寄生容量を低減させることによって、良好な素子特性を有する導波路型フォトダイオードおよびその製造方法を提供することにある。
【００１７】
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。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、半導体基板上で、ｎ型クラッド層、ｎ型光閉じ込め層、ｉ型光吸収層、ｐ型光閉じ込め層およびｐ型クラッド層がこの順にＦｅ−ＩｎＰブロック層に埋め込まれている導波路型フォトダイオードにおいて、前記ｐ型光閉じ込め層および前記ｐ型クラッド層の少なくとも一方におけるｐ型不純物がＢｅ、ＭｇおよびＣよりなる群から選ばれる１の材料であることを特徴とするものである。
【００１９】
また、本発明は、半導体基板上で、ｎ型クラッド層、ｎ型光閉じ込め層、ｉ型光吸収層、ｐ型光閉じ込め層およびｐ型クラッド層がこの順にＦｅ−ＩｎＰブロック層に埋め込まれている導波路型フォトダイオードにおいて、前記ｐ型クラッド層上にはｐ型コンタクト層が形成されていて、前記ｐ型光閉じ込め層、前記ｐ型クラッド層および前記ｐ型コンタクト層の内の少なくとも１の層におけるｐ型不純物が、Ｚｎ、Ｂｅ、ＭｇおよびＣよりなる群から選ばれる少なくとも２の材料であることを特徴とするものである。
【００２０】
また、本発明は、半導体基板上で、ｎ型クラッド層、ｎ型光閉じ込め層、ｉ型光吸収層、ｐ型光閉じ込め層およびｐ型クラッド層がこの順にＦｅ−ＩｎＰブロック層に埋め込まれている導波路型フォトダイオードにおいて、前記Ｆｅ−ＩｎＰブロック層におけるＦｅとｐ型不純物との相互拡散領域の幅が０．５μｍ以下であることを特徴とするものである。
【００２１】
さらに、本発明は、半導体基板上で、ｎ型クラッド層、ｎ型光閉じ込め層、ｉ型光吸収層、ｐ型光閉じ込め層およびｐ型クラッド層がこの順にＦｅ−ＩｎＰブロック層に埋め込まれている導波路型フォトダイオードの製造方法であって、前記ｐ型光閉じ込め層を、Ｂｅ、ＭｇおよびＣよりなる群から選ばれる１の材料をｐ型不純物として有機金属気相成長法によって形成する工程と、前記Ｆｅ−ＩｎＰブロック層を有機金属気相成長法によって形成する工程とを有することを特徴とするものである。
【００２２】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１〜図１２を用いて、本実施の形態にかかる導波路型フォトダイオードおよびその製造方法について説明する。
【００２３】
図１は、本実施の形態にかかる埋込み型の導波路型フォトダイオードの斜視図の一例である。図において、導波路型フォトダイオード１は、半絶縁性のＦｅ−ＩｎＰ基板２、ｎ型電極３およびｐ型電極４を有している。導波路型フォトダイオード１に入射した光５は、導波路６を通じて素子の奥へ伝搬されながら吸収されて消滅していく。
【００２４】
図２は、図１の導波路型フォトダイオードをＡ−Ａ′線で切断した断面図である。また、図３は、図１の導波路型フォトダイオードをＢ−Ｂ′線で切断した断面図である。
【００２５】
これらの図において、導波路型フォトダイオード１は、半絶縁性のＦｅ−ＩｎＰ基板２の上に形成されたｎ−ＩｎＧａＡｓコンタクト層７、ｎ−ＩｎＰクラッド層８、ｎ−ＩｎＧａＡｓＰ光閉じ込め層９、ｉ−ＩｎＧａＡｓ光吸収層１０、ｐ−ＩｎＧａＡｓＰ光閉じ込め層１１、ｐ−ＩｎＰクラッド層１２およびｐ−ＩｎＧａＡｓコンタクト層１３を有している。また、ｎ−ＩｎＰクラッド層８上の所定領域にはＦｅ−ＩｎＰブロック層１４が形成されており、Ｆｅ−ＩｎＰブロック層１４上には絶縁膜１５が形成されている。さらに、絶縁膜１５の一部およびｐ−ＩｎＧａＡｓコンタクト層１３上には、ｐ型電極４が形成されている。一方、ｎ−ＩｎＧａＡｓコンタクト層７上には、ｎ型電極３が形成されている。また、図２の例では、ｎ−ＩｎＰクラッド層８およびＦｅ−ＩｎＰブロック層１４の側面並びに絶縁膜１５の上にもｎ型電極３が形成されている。
【００２６】
本実施の形態においては、ｎ−ＩｎＧａＡｓＰ光閉じ込め層９、ｉ−ＩｎＧａＡｓ光吸収層１０およびｐ−ＩｎＧａＡｓＰ光閉じ込め層１１で、ｐ／ｉ／ｎ接合を形成している。ここで、光閉じ込め層は、導波路である光吸収層における光の閉じ込め効率を向上させるために設けられるものである。このため、ｎ−ＩｎＧａＡｓＰ光閉じ込め層９およびｐ−ＩｎＧａＡｓＰ光閉じ込め層１１の厚さは、それぞれ０．２μｍ〜１．５μｍとするのが好ましく、０．３μｍ〜１．２μｍとするのがより好ましい。光閉じ込め層が薄くなりすぎると光の閉じ込め効率が低下するので好ましくない。また、光閉じ込め層が厚くなりすぎると、光の閉じ込め効率が低下するとともに抵抗が高くなることから同様に好ましくない。
【００２７】
本実施の形態における導波路型フォトダイオードにおいては、ｐ−ＩｎＧａＡｓＰ光閉じ込め層１１またはｐ−ＩｎＰクラッド層１２に、Ｂｅ（ベリリウム）、Ｍｇ（マグネシウム）およびＣ（炭素）よりなる群から選ばれるいずれか１の不純物がドープされていることを特徴としている。また、ｐ−ＩｎＧａＡｓコンタクト層１３に、これらの不純物の内のいずれかがドープされていてもよい。
【００２８】
Ｂｅ、ＭｇおよびＣは、Ｚｎに比較していずれも拡散係数が小さい。したがって、ｐ型の不純物としてＺｎの代わりにＢｅ、ＭｇおよびＣの内のいずれかを用いることによって、光吸収層やブロック層への不純物の拡散を低減させることができる。これにより、光吸収層を低電圧で空乏化させることが可能となるので、動作電圧の低下およびリーク電流の低減化を図ることができる。
【００２９】
ｐ−ＩｎＧａＡｓＰ光閉じ込め層のキャリア濃度（ｐ型不純物濃度）は、１×１０１７ｃｍ−３以上とするのが好ましく、５×１０１７ｃｍ−３〜１×１０１９ｃｍ−３とするのがより好ましい。キャリア濃度が高くなりすぎると拡散しやすくなるので好ましくない。一方、キャリア濃度が低くなりすぎると素子の抵抗が大きくなるので好ましくない。
【００３０】
ｐ−ＩｎＰクラッド層およびｐ−ＩｎＧａＡｓコンタクト層のキャリア濃度（ｐ型不純物濃度）は、素子の低抵抗化の観点から高いほど好ましい。例えば、ｐ−ＩｎＰクラッド層では、キャリア濃度が１×１０１８ｃｍ−３以上であることが好ましい。尚、これらの層へドープ可能なＢｅ濃度の限界を考えると、１×１０１８ｃｍ−３〜３×１０１８ｃｍ−３であることがより好ましい。
【００３１】
本実施の形態においては、ｐ−ＩｎＧａＡｓＰ光閉じ込め層の下層にアンドープのＩｎＧａＡｓＰ層が形成されていてもよい。この場合、アンドープのＩｎＧａＡｓＰ層の厚さは、３００ｎｍ以下であるのが好ましく、２０ｎｍ〜１００ｎｍであるのがより好ましい。
【００３２】
ｐ−ＩｎＧａＡｓＰ光閉じ込め層の下層にアンドープのＩｎＧａＡｓＰ層を形成することによって、アンドープ層を介してｐ型の不純物ドープ層と光吸収層とが位置することになる。したがって、不純物がドープ層から光吸収層へ拡散するのを一層抑制することが可能となる。
【００３３】
光吸収層への不純物の拡散を抑えるためには、アンドープ層は厚い方が好ましい。しかしながら、アンドープ層は一般に高抵抗であるので、アンドープ層が厚くなるほど素子抵抗は増大する。すなわち、光吸収層への不純物の拡散と素子抵抗とはトレードオフの関係にある。
【００３４】
本実施の形態においては、不純物としてＢｅ、ＭｇおよびＣの内のいずれか１つを用いることによって、アンドープ層がない場合であっても光吸収層への不純物の拡散を低減させることができる。アンドープ層を設けた場合には、不純物の拡散をさらに低減させることができるが、上記の理由から本実施の形態においては厚いアンドープ層である必要はなく、薄いアンドープ層で十分に所望の効果を得ることができる。例えば、本実施の形態においては、２０ｎｍ〜１００ｎｍの厚さを有するアンドープ層を設けることによって、不純物の拡散量を十分に低減させることができるとともに、アンドープ層を設けることによる素子抵抗の増大も抑えることが可能となる。
【００３５】
また、本実施の形態においては、ｉ−ＩｎＧａＡｓ光吸収層の厚さを１．５μｍ以下とするのが好ましく、１．０μｍ以下とするのがより好ましく、０．４μｍ〜０．６μｍとするのがさらに好ましい。光吸収層は薄いほど周波数特性を向上させることができるが、薄すぎると素子の特性を悪化させることから好ましくない。
【００３６】
導波路型フォトダイオードにおいて、光の進行方向と平行な方向のｉ−ＩｎＧａＡｓ光吸収層の長さを例えば１６μｍであるとした場合、この層の厚さが１．５μｍ以下であれば量子効率を５０％以上とすることができる。また、ｉ−ＩｎＧａＡｓ光吸収層の厚さが１．０μｍ以下であれば、量子効率を６０％以上とすることができる。さらに、ｉ−ＩｎＧａＡｓ光吸収層の厚さが０．４μｍ〜０．６μｍの範囲内にあれば、量子効率を７０％以上とすることができる。ここで、量子効率とは、導波路型フォトダイオードにおいて光が電流に変換される効率をいう。
【００３７】
次に、図４を用いて、本実施の形態にかかる導波路型フォトダイオードの製造方法について説明する。
【００３８】
まず、図４（ａ）に示すように、Ｆｅをドープした半絶縁性のＩｎＰ基板（以下、Ｆｅ−ＩｎＰ基板という。）１８を用意する。ＩｎＰ基板にＦｅをドープすることによって、高抵抗化させることができ、リーク電流を抑えることが可能となる。
【００３９】
次に、Ｆｅ−ＩｎＰ基板１８上に、ｎ−ＩｎＧａＡｓコンタクト層１９、ｎ−ＩｎＰクラッド層２０、ｎ−ＩｎＧａＡｓＰ光閉じ込め層２１、ｉ−ＩｎＧａＡｓ光吸収層２２、アンドープのＩｎＧａＡｓＰ層２３、ｐ−ＩｎＧａＡｓＰ光閉じ込め層２４、ｐ−ＩｎＰクラッド層２５およびｐ−ＩｎＧａＡｓコンタクト層２６をこの順に形成して、図４（ｂ）の構造とする。具体的には、有機金属気相成長法を用いて、１層づつエピタキシャル成長させることにより形成する。尚、アンドープのＩｎＧａＡｓＰ層２３は形成しなくてもよい。
【００４０】
本実施の形態においては、ｐ−ＩｎＧａＡｓＰ光閉じ込め層２４およびｐ−ＩｎＰクラッド層２５の不純物として、Ｂｅ、ＭｇおよびＣよりなる群から選ばれる１の材料をドープすることを特徴とする。また、ｐ−ＩｎＧａＡｓコンタクト層２６に、これらの材料の内のいずれか１つを用いてドープしてもよい。
【００４１】
Ｂｅの原料としては、例えば、ビスメチルシクロペンタジエニルベリリウム、ビスシクロペンタジエニルベリリウム、ジメチルベリリウムまたはジエチルベリリウムなどを用いることができる。また、Ｍｇの原料としては、例えば、ビスメチルシクロペンタジエニルマグネシウム、ビスシクロペンタジエニルマグネシウム、ジメチルマグネシウムまたはジエチルマグネシウムなどを用いることができる。さらに、Ｃの原料としては、例えば、四塩化炭素または四臭化炭素などを用いることができる。
【００４２】
一方、ｎ−ＩｎＧａＡｓコンタクト層１９、ｎ−ＩｎＰクラッド層２０およびｎ−ＩｎＧａＡｓＰ光閉じ込め層２１には、適当なｎ型の不純物をドープすることができる。本実施の形態において適当なｎ型の不純物としては、例えばＳ（硫黄）を挙げることができる。また、本実施の形態においては、ｉ−ＩｎＧａＡｓ吸収層２２には不純物をドープしない。
【００４３】
次に、ｐ−ＩｎＧａＡｓコンタクト層２６上に、ＳｉＯ２などのマスク層となる層（図示せず）を形成する。その後、フォトリソグラフィー法などによってマスク層をパターニングし、マスクパターン２７を形成する（図４（ｃ））。
【００４４】
続いて、マスクパターン２７を用いて、ｎ−ＩｎＰクラッド層２０、ｎ−ＩｎＧａＡｓＰ光閉じ込め層２１、ｉ−ＩｎＧａＡｓ光吸収層２２、アンドープのＩｎＧａＡｓＰ層２３、ｐ−ＩｎＧａＡｓＰ光閉じ込め層２４、ｐ−ＩｎＰクラッド層２５およびｐ−ＩｎＧａＡｓコンタクト層２６について選択的なエッチングを行う。ｎ−ＩｎＰクラッド層２０を所定の深さまで露出させたところでエッチングを終了して図４（ｄ）の構造とする。
【００４５】
次に、有機金属気相成長法を用いて、マスクパターン２７の形成されていない領域にＦｅ−ＩｎＰブロック層２８を形成する。その後、マスクパターン２７を剥離する。続いて、全面に絶縁膜２９を形成し、フォトリソ法によって絶縁膜２９をエッチングした後、ｐ−ＩｎＧａＡｓコンタクト層２６の上にｐ型電極３０を形成し、図４（ｅ）の構造とする。この際、図３に示すように、後工程での実装のし易さを考慮して、ｐ型電極１６の周縁部が絶縁膜１５の上に重なるようにして形成することが好ましい。
【００４６】
その後、絶縁膜２９およびＦｅ−ＩｎＰブロック層２８をそれぞれ所望の形状にエッチングして、図４（ｆ）の構造とする。この際、後で形成するｎ型電極が断線等することのない様に、ｎ−ＩｎＰクラッド層２０およびＦｅ−ＩｎＰブロック層２８をテーパ状にエッチングしておくことが好ましい。
【００４７】
続いて、ｎ−ＩｎＧａＡｓコンタクト層１９上にｎ型電極３１を形成し、図４（ｇ）の構造とする。この際、後工程での実装のし易さを考慮して、ｎ−ＩｎＰクラッド層２０およびＦｅ−ＩｎＰブロック層２８の側面並びに絶縁膜２９上にもｎ型電極３１が形成されるようにすることが好ましい。その後、公知の方法に従い、必要な各工程を経ることによって、本発明にかかる導波路型フォトダイオードが製造される。
【００４８】
尚、ｎ型電極３１は、ｎ−ＩｎＰクラッド層２０およびＦｅ−ＩｎＰブロック層２８の側面並びにＦｅ−ＩｎＰブロック層２８の上面に形成してもよい。この場合、続いて、絶縁膜２９およびｎ型電極３１の上の所望の領域に、フォトリソグラフィー法などによって絶縁膜３２を形成して、（図４（ｇ）の構造ではなく）図４（ｈ）の構造とする。
【００４９】
次に、本発明にかかる導波路型フォトダイオードにおけるＢｅの拡散について述べる。
【００５０】
図５は、二次イオン質量分析法（ＳＩＭＳ法）を用いてＢｅの拡散を調べるために作製した試料の断面図である。図の例では、ｎ型不純物としてＳを用いている。また、ｉ−ＩｎＧａＡｓ光吸収層の上には、厚さ１００ｎｍ程度のアンドープのＩｎＧａＡｓＰ層（ｉ−ＩｎＧａＡｓＰ層）を挟んでＢｅ−ＩｎＧａＡｓＰ層が形成されている。
【００５１】
試料の作製にあたっては、まず、Ｆｅ−ＩｎＰ基板３３上に、Ｓ−ＩｎＧａＡｓ層３４、Ｓ−ＩｎＰ層３５、Ｓ−ＩｎＧａＡｓＰ層３６、ｉ−ＩｎＧａＡｓ層３７、ｉ−ＩｎＧａＡｓＰ層３８、Ｂｅ−ＩｎＧａＡｓＰ層３９、Ｂｅ−ＩｎＰ層４０およびＢｅ−ＩｎＧａＡｓ層４１をこの順に有機金属気相成長法によって形成する（図５（ａ））。
【００５２】
また、実際の導波路型フォトダイオードでは、図２に示すように、Ｂｅ−ＩｎＰ層クラッド層１２およびＢｅ−ＩｎＧａＡｓＰ光閉じ込め層１１は、Ｆｅ−ＩｎＰブロック層１４に接している。そこで、図５において、Ｂｅ−ＩｎＰ層４０およびＢｅ−ＩｎＧａＡｓＰ層３９からのＢｅの拡散を調べるために、Ｂｅ−ＩｎＧａＡｓ層４１をエッチングによって除去した後、Ｂｅ−ＩｎＰ層４０の上にＦｅ−ＩｎＰ層４２を有機金属気相成長法によって形成する（図５（ｂ））。
【００５３】
以上のようにして試料を作製することによって、各層は、実際の導波路型フォトダイオードと同様の熱履歴を経ることができる。尚、試料における各層の厚さは、実際の導波路型フォトダイオードでの厚さにそれぞれ対応させたものとする。
【００５４】
図６は、図５（ｂ）の試料を用いて、二次イオン質量分析法により測定した結果の一例である。図の例では、Ｂｅ−ＩｎＰ層を形成する際のキャリア濃度を１×１０１８ｃｍ−３としている。
【００５５】
また、図７は、Ｚｎをドープして作製した従来の導波路型フォトダイオードに対応する試料についての測定結果の一例である。Ｚｎドープの試料は、上述したＢｅドープの試料と同様の方法によって作成する。
【００５６】
まず、ｐ−ＩｎＰクラッド層およびｐ−ＩｎＧａＡｓＰ閉じ込め層からｉ−ＩｎＧａＡｓ吸収層へのＢｅの拡散をＺｎの拡散と比較して説明する。
【００５７】
一般に、導波路型フォトダイオードにおける吸収層の不純物濃度は、電界吸収型光変調器（ＥＡ変調器）における吸収層の不純物濃度よりも低いことが要求される。具体的には、電界吸収型光変調器に要求される不純物濃度は例えば１×１０１６ｃｍ−３以下である。これに対して、導波路型フォトダイオードでは３×１０１５ｃｍ−３以下であることが好ましい。
【００５８】
図７において、ｐ−ＩｎＰクラッド層に相当するのはＺｎ−ＩｎＰ層４２であり、ｐ−ＩｎＧａＡｓＰ光閉じ込め層に相当するのはＺｎ−ＩｎＧａＡｓＰ層４３である。ｉ−ＩｎＧａＡｓＰ層４４はアンドープ層である。
【００５９】
図７から分かるように、Ｚｎはｉ−ＩｎＧａＡｓＰ層４４およびｉ−ＩｎＧａＡｓ層４５の全域に亘って拡散しており、ｉ−ＩｎＧａＡｓＰ層４４からｉ−ＩｎＧａＡｓ層４５へ行くにしたがって少なくなるものの、ｉ−ＩｎＧａＡｓ４５層におけるＺｎは平均して１×１０１６ｃｍ−３を超える濃度を有する。
【００６０】
一方、図６において、ｐ−ＩｎＰクラッド層に相当するのはＢｅ−ＩｎＰ層４６であり、ｐ−ＩｎＧａＡｓＰ光閉じ込め層に相当するのはＢｅ−ＩｎＧａＡｓＰ層４７である。ｉ−ＩｎＧａＡｓＰ層４８はアンドープ層である。
【００６１】
図６から分かるように、Ｂｅはｉ−ＩｎＧａＡｓＰ層４８およびｉ−ＩｎＧａＡｓ層４９に拡散してはいるものの、ｉ−ＩｎＧａＡｓ層４９への拡散の程度はＺｎの場合と比較して明らかに小さくなっている。すなわち、ｉ−ＩｎＧａＡｓＰ層４８とｉ−ＩｎＧａＡｓ層４９との界面付近でのＢｅ濃度は１×１０１７ｃｍ−３を超える値を示しているが、ｉ−ＩｎＧａＡｓ層４９中でのＢｅ濃度は深さとともに急激に減少する。具体的には、ｉ−ＩｎＧａＡｓＰ層４８との界面からの深さが約８０ｎｍより大きくなるとＢｅ濃度は１．０×１０１７ｃｍ−３以下となり、約０．２μｍより大きくなるとＢｅ濃度は１．０×１０１６ｃｍ−３以下となる。さらに、深さが約０．２５μｍより大きくなると、Ｂｅ濃度は平均して１×１０１５ｃｍ−３より低い値を示す。尚、図６の例において、ｉ−ＩｎＧａＡｓ吸収層４９の厚さは０．８５μｍ程度である。
【００６２】
すなわち、Ｚｎをｐ型の不純物としてドープした従来の例では、光吸収層の全体に亘って１×１０１６ｃｍ−３を超える濃度のＺｎが見られ、Ｚｎが光吸収層に広く拡散していることが分かる。一方、本実施の形態によれば、Ｂｅの拡散は光吸収層全体の４分の１程度までの領域に留まっており、Ｚｎをドープした場合と比較すると、明らかに拡散量が低減していることが分かる。
【００６３】
本実施の形態によれば、Ｂｅ−ＩｎＰ層のキャリア濃度を１×１０１８ｃｍ−３〜３×１０１８ｃｍ−３、Ｂｅ−ＩｎＧａＡｓＰ層のキャリア濃度を５×１０１７ｃｍ−３〜１×１０１９ｃｍ−３とし、ｉ−ＩｎＧａＡｓＰ層の厚さを２０ｎｍ〜１００ｎｍとすることによって、ｉ−ＩｎＧａＡｓ層中でＢｅ濃度が１．０×１０１６ｃｍ−３より大きい値を示す領域を、ｉ−ＩｎＧａＡｓＰ層との界面から所定の狭い範囲の深さに限定することができる。そして、ｉ−ＩｎＧａＡｓ層の大部分の領域におけるＢｅ濃度を３×１０１５ｃｍ−３以下とすることができる。
【００６４】
次に、図８および図９を用いて、ｐ−ＩｎＰクラッド層およびｐ−ＩｎＧａＡｓＰ光閉じ込め層からＦｅ−ＩｎＰブロック層へのＢｅの拡散をＺｎの拡散と比較して説明する。
【００６５】
図９より、Ｆｅ−ＩｎＰ層５０にＺｎが拡散していることがわかる。図の例（ｐ−ＩｎＰ層のキャリア濃度が１×１０１８ｃｍ−３）では、Ｚｎは、Ｚｎ−ＩｎＰ層５１とＦｅ−ＩｎＰ層５０の界面から１．５μｍ程度の深さまで拡散している。
【００６６】
ここで、Ｆｅ−ＩｎＰ層へのＺｎの拡散は、ドーパントのないｉ−ＩｎＧａＡｓＰ層やｉ−ＩｎＧａＡｓ層への熱振動による拡散とは異なるメカニズムによると考えられる。すなわち、ＺｎがドーパントであるＦｅと入れ替わることによって、Ｚｎの拡散が進行していくと考えられる。この際、Ｆｅが位置していた場所にＺｎが代わって入ることによって、Ｚｎ濃度がＦｅ濃度と同じになる領域（相互拡散領域）が大きくなるとリーク電流が大きくなる。したがって、相互拡散領域は小さくなるほど好ましい。具体的には、相互拡散領域の幅は０．５μｍ以下であることが好ましい。
【００６７】
図９のＦｅ−ＩｎＰ層５０において、Ｚｎが殆ど拡散していないと考えられる領域におけるＦｅの濃度は４×１０１６ｃｍ−３程度である。そして、ＺｎがＦｅと同じ４×１０１６ｃｍ−３程度となる相互拡散領域の幅は１μｍ以上にも及ぶ。
【００６８】
一方、図８を見ると、Ｆｅ−ＩｎＰ層５２へのＢｅの拡散は、Ｚｎの場合よりも大きく低減されていることが分かる。図の例（ｐ−ＩｎＰ層のキャリア濃度が１×１０１８ｃｍ−３）では、Ｂｅの拡散深さは、Ｂｅ−ＩｎＰ層５３とＦｅ−ＩｎＰ層５２の界面から１μｍ以下である。したがって、本実施の形態によれば、ｐ型不純物としてＢｅを用いることによって、Ｆｅ−ＩｎＰブロック層への拡散を低減させることが可能となる。
【００６９】
また、図８より、ＢｅがＦｅと同じ４×１０１６ｃｍ−３程度となる相互拡散領域の幅は０．５μｍ以下である。したがって、本実施の形態によれば、リーク電流の低減が可能となり、高周波特性や信頼性などの素子特性を向上させることができる。
【００７０】
以上の二次イオン質量分析法による測定の結果において、光閉じ込め層からブロック層へのＢｅまたはＺｎの拡散はクラッド層を介して行われたものである。実際の導波路型フォトダイオードでは、光閉じ込め層はブロック層と直接的に接する構造であるために、ブロック層への拡散量は多くなることが予想される。しかしながら、４種の元素からなるＩｎＧａＡｓＰ層と２種の元素からなるＩｎＰ層とではＦｅとＢｅまたはＺｎとの入れ替わり易さが異なり、ＩｎＧａＡｓＰ層の方が入れ替わりに難いと考えられる。したがって、実際の導波路型フォトダイオードにおいてもＢｅの拡散量はＺｎと比較して低いだけでなく、その絶対値も低くなると考えられる。
【００７１】
図１０は、本実施の形態によるＢｅドープ導波路型フォトダイオードの暗状態での電流−電圧特性の一例である。また、比較として、Ｚｎをドープした従来の導波路型フォトダイオードの例も示している。図１０において、バイアス電圧を３Ｖ印加したときの電流（リーク電流）の大きさを比較すると、従来例では１０μＡ以上であるのに対して、本実施の形態では１μＡ未満である。すなわち、本実施の形態によれば、従来例よりもリーク電流の大きさを１０分の１以下に低減させることができる。
【００７２】
また、図１１は、本実施の形態によるＢｅドープ導波路型フォトダイオードの周波数に対するレスポンスの変化の一例である。また、比較として、Ｚｎをドープした従来の導波路型フォトダイオードの例も示している。
【００７３】
図１１において、周波数０（ゼロ）におけるレスポンスが３ｄＢ低下するまでの周波数幅（３ｄＢ帯域）を見ると、従来例では２２ＧＨｚ程度であるのに対して、本実施の形態による場合には３６ＧＨｚ程度である。したがって、本実施の形態によれば、３ｄＢ帯域を１．５倍以上向上させることができる。
【００７４】
さらに、図１２は、本実施の形態によるＢｅドープ導波路型フォトダイオードの電圧と帯域との関係を示す図である。また、比較として、Ｚｎをドープした従来の導波路型フォトダイオードの例も示している。
【００７５】
一般に、半導体フォトダイオードにおいては、ｉ型層内に拡散する不純物の濃度を低減させることはデバイスの低電圧駆動に繋がる。図１２を見ると、本実施の形態の導波路型フォトダイオードによれば、バイアス電圧が−３Ｖ程度でレスポンスが飽和に達している。一方、従来の導波路型フォトダイオードでは、レスポンスが飽和に達するのに−４Ｖ程度のバイアス電圧を要する。すなわち、本実施の形態によれば、デバイスの動作電圧を２０％程度低下させることができる。
【００７６】
本実施の形態においては、Ｚｎの代わりにＢｅをドープした例について述べたが、ＭｇやＣをドープした場合にも本実施の形態で述べた導波路型フォトダイオードと同じ構成をとることによって、同様の効果を得ることができる。
【００７７】
また、本実施の形態においては、ｐ型クラッド層およびｐ型光閉じ込め層に、Ｂｅ、ＭｇおよびＣよりなる群から選ばれるいずれか１のｐ型不純物をドープする例について述べたが、本発明はこれに限られるものではない。ｐ型クラッド層またはｐ型光閉じ込め層のいずれか一方にＺｎをドープし、他方にＢｅ、ＭｇおよびＣよりなる群から選ばれるいずれか１のｐ型不純物をドープしてもよい。これにより、全体のキャリア濃度を増やすことができるので、素子の低抵抗化を図ることができる。この場合、光吸収層への不純物の拡散を低減化させる観点からは、ｐ型クラッド層にＺｎをドープするのが好ましい。
【００７８】
また、本実施の形態においては、光吸収層の上に形成するアンドープ層が１層からなる例について述べたが、本発明はこれに限られるものではない。アンドープ層は、２以上の層からなっていてもよい。例えば、不純物が拡散し難い層と、光閉じ込め効率が高い層とをアンドープ層として用いてもよい。このような構成とすることによって、不純物の拡散を低減するとともに量子効率を高くすることが可能となる。
【００７９】
以上述べたように、本実施の形態によれば、光吸収層およびブロック層へのｐ型不純物濃度の小さい導波路型フォトダイオードを得ることができるので、リークパスを低減して低電圧動作可能となる。
【００８０】
実施の形態２．
実施の形態１において、ｐ型クラッド層およびｐ型光閉じ込め層の少なくとも一方に、Ｂｅ、ＭｇおよびＣよりなる群から選ばれるいずれか１のｐ型不純物をドープすることを述べた。本実施の形態では、ｐ型クラッド層またはｐ型光閉じ込め層の少なくとも一方の層に、２種類以上のｐ型不純物をドープすることを特徴としている。ここで、ｐ型不純物の内の少なくとも１種類は、Ｂｅ、ＭｇおよびＣよりなる群から選ばれるいずれか１のｐ型不純物であることが好ましい。
【００８１】
本実施の形態にかかる導波路型フォトダイオードとしては、実施の形態１で説明した図２に示すものを用いることができる。すなわち、本実施の形態において、導波路型フォトダイオードは、ｎ−ＩｎＧａＡｓコンタクト層７、ｎ−ＩｎＰクラッド層８、ｎ−ＩｎＧａＡｓＰ光閉じ込め層９、ｉ−ＩｎＧａＡｓ光吸収層１０、ｐ−ＩｎＧａＡｓＰ光閉じ込め層１１、ｐ−ＩｎＰクラッド層１２およびｐ−ＩｎＧａＡｓコンタクト層１３を有している。また、ｎ−ＩｎＰクラッド層８上の所定領域にはＦｅ−ＩｎＰブロック層１４が形成されており、Ｆｅ−ＩｎＰブロック層１４上には絶縁膜１５が形成されている。さらに、絶縁膜１５の一部およびｐ−ＩｎＧａＡｓコンタクト層１３上にはｐ型電極４が形成されている。一方、ｎ−ＩｎＧａＡｓコンタクト層７上には、ｎ型電極３が形成されている。また、図２の例では、ｎ−ＩｎＰクラッド層８およびＦｅ−ＩｎＰブロック層１４の側面並びに絶縁膜１５の上にもｎ型電極３が形成されている。
【００８２】
本実施の形態においては、ｐ−ＩｎＰクラッド層１２またはｐ−ＩｎＧａＡｓＰ光閉じ込め層１１にＢｅおよびＺｎをドープすることができる。ｐ−ＩｎＰクラッド層１２およびｐ−ＩｎＧａＡｓＰ光閉じ込め層１１の両方の層にＢｅおよびＺｎをドープしてもよい。
【００８３】
ｐ型層にドープするＺｎの量が多いほど素子の抵抗値を下げることができる。しかしながら、Ｚｎの量が多くなると、ｐ型層からｉ−ＩｎＧａＡｓ光吸収層およびＦｅ−ＩｎＰブロック層へ拡散するＺｎの量も多くなり、素子のリーク電流の増加などに繋がる。したがって、所望の素子の特性を考えて、適当量のＺｎをドープすることが好ましい。
【００８４】
一方、ＢｅはＺｎに比較して拡散係数が小さいが、ドープできる濃度も小さい。したがって、ＺｎとＢｅの両方をドーパントとして用いることによって、キャリア濃度を増やすことができるとともに、光吸収層やブロック層への不純物の拡散を低減させることができる。光吸収層およびブロック層中の不純物濃度を低くすることができると、光吸収層を低電圧で空乏化させることが可能となる。したがって、ＺｎおよびＢｅをドープすることによって、素子の低抵抗化を図ることができるとともに、動作電圧の低下およびリーク電流の低減化も可能となる。
【００８５】
また、本実施の形態においては、Ｂｅの代わりにＭｇまたはＣを用い、これとＺｎをｐ−ＩｎＰクラッド層１２および／またはｐ−ＩｎＧａＡｓＰ閉じ込め層１１にドープさせてもよい。ＭｇおよびＣもＺｎに比較して拡散係数が小さいので、Ｚｎと一緒にドープすることによってＢｅの場合と同様の効果を得ることができる。
【００８６】
Ｂｅ、ＭｇまたはＣと一緒にドープするドーパントは、Ｚｎに限られるものではない。キャリア濃度を大きくすることができるものであれば他のドーパントであってもよい。尚、本実施の形態において「キャリア濃度を大きくすることができるドーパント」とは、ｐ型層にドープ可能なキャリア濃度の最大値がＢｅ、ＭｇおよびＣに比較して大きいドーパントをいう。
【００８７】
また、本実施の形態においては、Ｂｅ、ＭｇおよびＣよりなる群から選ばれる少なくとも２種類のドーパントを、ｐ−ＩｎＰクラッド層１２および／またはｐ−ＩｎＧａＡｓＰ光閉じ込め層１１にドープしてもよい。これらはいずれも拡散係数が小さいドーパントである。また、これらを一緒にドーパントとして用いることによって、キャリア濃度を増やすことができる。したがって、光吸収層およびブロック層中の不純物濃度を低くした状態で、素子の低抵抗化を図ることが可能となる。
【００８８】
さらに、本実施の形態においては、Ｚｎなどのキャリア濃度を大きくすることのできる少なくとも１種類のドーパントと、Ｂｅ、ＭｇおよびＣよりなる群から選ばれる少なくとも２種類のドーパントとを、ｐ−ＩｎＰクラッド層１２および／またはｐ−ＩｎＧａＡｓＰ光閉じ込め層１１にドープしてもよい。
【００８９】
本実施の形態においては、ｎ−ＩｎＧａＡｓＰ光閉じ込め層９およびｐ−ＩｎＧａＡｓＰ光閉じ込め層１１の厚さは、それぞれ０．２μｍ〜１．５μｍとするのが好ましく、０．３μｍ〜１．２μｍとするのがより好ましい。光閉じ込め層が薄くなりすぎると光の閉じ込め効率が低下するので好ましくない。また、光閉じ込め層が厚くなりすぎると、光の閉じ込め効率が低下するとともに抵抗が高くなることから同様に好ましくない。
【００９０】
本実施の形態においては、ｉ−ＩｎＧａＡｓ光吸収層１０とｐ−ＩｎＧａＡｓＰ光閉じ込め層１１の間に、アンドープのＩｎＧａＡｓＰ層が形成されていることが好ましい。アンドープのＩｎＧａＡｓＰ層は１層からなっていてもよく、２層以上からなっていてもよい。また、アンドープのＩｎＧａＡｓＰ層の厚さは、３００ｎｍ以下であるのが好ましく、２０ｎｍ〜１００ｎｍであるのがより好ましい。
【００９１】
ｉ−光吸収層の上にアンドープ層を形成することによって、アンドープ層を介してｐ型の不純物ドープ層と光吸収層が位置することになる。したがって、キャリア濃度を増やすために拡散係数の大きいドーパントを用いた場合であっても、光吸収層への不純物の拡散を低減させることが可能となる。
【００９２】
光吸収層への不純物の拡散を抑えるためには、アンドープ層は厚い方が好ましい。しかしながら、アンドープ層は一般に高抵抗であるので、アンドープ層が厚くなるほど素子抵抗は増大する。したがって、所望の素子の特性から不純物の拡散と抵抗とを比較考量し、アンドープ層の厚さを決定することが好ましい。
【００９３】
また、本実施の形態においては、ｉ−ＩｎＧａＡｓ光吸収層１０の厚さを１．５μｍ以下とするのが好ましく、１μｍ以下とするのがより好ましく、０．４μｍ〜０．６μｍとするのがさらに好ましい。光吸収層は薄いほど周波数特性を向上させることができるが、薄すぎると素子の特性を悪化させることから好ましくない。
【００９４】
導波路型フォトダイオードにおいて、光の進行方向と平行な方向のｉ−ＩｎＧａＡｓ光吸収層１０の長さを例えば１６μｍであるとした場合、この層の厚さが１．５μｍ以下であれば量子効率を５０％以上とすることができる。また、ｉ−ＩｎＧａＡｓ光吸収層の厚さが１μｍ以下であれば、量子効率を６０％以上とすることができる。さらに、ｉ−ＩｎＧａＡｓ光吸収層の厚さが０．４μｍ〜０．６μｍの範囲内にあれば、量子効率を７０％以上とすることができる。
【００９５】
また、本実施の形態においては、ｐ型コンタクト層に、Ｂｅ、ＭｇおよびＣよりなる群から選ばれる少なくとも２種類のドーパントをドープしてもよい。また、ｐ型コンタクト層に、Ｂｅ、ＭｇおよびＣよりなる群から選ばれる少なくとも１種類のドーパントと、Ｚｎなどのキャリア濃度を大きくすることのできるドーパントをドープしてもよい。これによって、ブロック層や光吸収層への不純物の拡散を低減できるとともに、ｐ型コンタクト層中のキャリア濃度を大きくしてｐ型コンタクト層とｐ型電極との接触抵抗を低くすることが可能となる。
【００９６】
本実施の形態にかかる導波路型フォトダイオードの製造方法は、実施の形態１で説明した方法と同様である。
【００９７】
本実施の形態によれば、キャリア濃度を大きくすることのできるドーパントと拡散係数の小さいドーパントをｐ型クラッド層および／またはｐ型閉じ込め層にドープすることによって、光吸収層およびブロック層中の不純物濃度を低くすることができるとともに、ｐ型層の素子の低抵抗化を図ることができる。
【００９８】
また、本実施の形態によれば、キャリア濃度を大きくすることのできるドーパントと拡散係数の小さいドーパントをｐ型コンタクト層にドープすることによって、吸収層およびブロック層中の不純物濃度を低くすることができるとともに、ｐ型コンタクト層とｐ型電極との接触抵抗の低下を図ることができる。
【００９９】
本発明は、実施の形態１および実施の形態２で述べた導波路型フォトダイオードに限られるものではない。ｐ／ｉ／ｎ接合が半絶縁性のブロック層に挟まれた構造を有する導波路型半導体光デバイスであれば、本発明を適用することが可能である。
【０１００】
【発明の効果】
本発明によれば、ｐ型層から光吸収層およびブロック層への不純物の拡散を低減することができるので、リーク電流を低くして素子特性を向上させることができる。
【０１０１】
また、本発明によれば、光吸収層およびブロック層中のｐ型不純物の濃度を低くするとともに、ｐ型層のキャリア濃度を大きくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる導波路型フォトダイオードの斜視図の一例である。
【図２】本発明にかかる導波路型フォトダイオードの断面図の一例である。
【図３】本発明にかかる導波路型フォトダイオードの断面図の一例である。
【図４】本発明にかかる導波路型フォトダイオードの製造工程の一例を示す図である。
【図５】実施の形態１における二次イオン質量分析用測定試料の断面図の一例である。
【図６】実施の形態１において、二次イオン質量分析の測定結果の一例である。
【図７】実施の形態１において、二次イオン質量分析の測定結果の一例である。
【図８】実施の形態１において、二次イオン質量分析の測定結果の一例である。
【図９】実施の形態１において、二次イオン質量分析の測定結果の一例である。
【図１０】本発明にかかる導波路型フォトダイオードの電圧−電流特性の一例を示す図である。
【図１１】本発明にかかる導波路型フォトダイオードの周波数応答特性の一例を示す図である。
【図１２】本発明にかかる導波路型フォトダイオードの電圧−帯域特性の一例を示す図である。
【符号の説明】
１　導波路型フォトダイオード、　２，１８　Ｆｅ−ＩｎＰ基板、　３，３１ｎ型電極、　４，３０　ｐ型電極、　５　光、　６　導波路、　７，１９　ｎ−ＩｎＧａＡｓコンタクト層、　８，２０　ｎ−ＩｎＰクラッド層、　９，２１ｎ−ＩｎＧａＡｓＰ光閉じ込め層、　１０，２２　ｉ−ＩｎＧａＡｓ光吸収層、　１１，２４　ｐ−ＩｎＧａＡｓＰ光閉じ込め層、　１２，２５　ｐ−ＩｎＰクラッド層、　１３，２６　ｐ−ＩｎＧａＡｓコンタクト層、　１４，２８　Ｆｅ−ＩｎＰブロック層、　１５，２９，３２　絶縁膜、　２３　アンドープのＩｎＧａＡｓＰ層、　２７　マスク層。
【図１】
2004146408.tif 000003
【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】
2004146408.tif 000010
【図９】
2004146408.tif 000011
【図１０】
2004146408.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
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