(57)【要約】【課題】優れた特性を有し、再現性よく高い歩留まりで製造しうる半導体受光装置を提供する。【解決手段】ＳＩ−ＩｎＰ基板６０上に形成されたｎ＋型ＩｎＰ層６６と、ｎ＋型ＩｎＰ層６６上に形成されたｉ型ＩｎＧａＡｓ光吸収層７８と、ｉ型ＩｎＧａＡｓ光吸収層７８上に形成されたｎ＋型ＩｎＰ電界降下層８２と、ｎ＋型ＩｎＰ電界降下層８２上に形成されたｉ型ＩｎＰ増倍層８４と、ｉ型ＩｎＰ増倍層８４上に形成されたｐ＋型ＩｎＰ層７４とを有する半導体受光装置において、ｎ＋型ＩｎＰ電界降下層８２におけるｎ型不純物のキャリア濃度が、ｐ＋型ＩｎＰ層７４におけるｐ型不純物のキャリア濃度よりも高くなっている。【選択図】  図１２
2005086028.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ｎ型半導体層と、
前記ｎ型半導体層上に形成された光吸収層と、
前記光吸収層上に形成されたｎ型半導体よりなる電界降下層と、
前記電界降下層上に形成された増倍層と、
前記増倍層上に形成されたｐ型半導体層とを有し、
前記電界降下層におけるｎ型不純物のキャリア濃度が、前記ｐ型半導体層におけるｐ型不純物のキャリア濃度よりも高い
ことを特徴とする半導体受光装置。
【請求項２】
請求項１記載の半導体受光装置において、
前記電界降下層と前記増倍層との界面近傍の前記電界降下層におけるｎ型不純物のキャリア濃度が、前記ｐ型半導体層におけるｐ型不純物のキャリア濃度よりも高くなっている
ことを特徴とする半導体受光装置。
【請求項３】
請求項２記載の半導体受光装置において、
前記電界降下層は、前記電界降下層と前記倍増層との界面近傍に、不純物がδドープされたδドープ領域を有する
ことを特徴とする半導体受光装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の半導体受光装置において、
前記電界降下層の前記ｎ型不純物はＳｉであり、前記ｐ型半導体層の前記ｐ型不純物はＺｎである
ことを特徴とする半導体受光装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか１項に記載の半導体受光装置において、
前記ｎ型半導体層は、ＩｎＰ基板上に形成されており、
前記光吸収層は、ＩｎＧａＡｓよりなり、
前記倍増層は、ＩｎＰよりなる
ことを特徴とする半導体受光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体受光装置に係り、特に、高速動作が可能な半導体受光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年のインターネットに代表される情報通信網の発展に伴い、より高速な光通信システムの必要性が高まってきている。このため、光通信システムにおいて光信号の検出等に用いられる半導体受光装置についても、例えば４０Ｇｂｉｔ／ｓの情報伝達速度で高速動作が可能であることが求められている。また、このような半導体受光装置には、モジュール化したときに良好な最小受信感度が得られることや、高い量子効率が得られることが求められている。
【０００３】
高速応答を実現しうる半導体受光装置としては、これまでに、例えば、アバランシェフォトダイオード（Avalanche PhotoDiode：ＡＰＤ）によるものが開発されている（例えば特許文献１を参照）。ＡＰＤの応答速度を向上するためには、光吸収層の厚さを薄くしてキャリアの走行時間を短くする必要がある。しかしながら、光吸収層の厚さを薄くした場合には、入射光は光吸収層によって完全には吸収されず、量子効率が低下してしまう。特許文献１には、光吸収層で吸収しきれなかった信号光をｐ型電極により反射し、反射光を再度光吸収層に導入することにより、応答速度の向上を図るとともに量子効率の低下を回避する技術が開示されている。
【特許文献１】特開２００２−２５２３６６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来のＡＰＤでは、諸特性がロット毎に大きくばらついてしまう等、設計通りの特性を有するＡＰＤを再現性よく高い歩留まりで製造することが困難な場合があった。
【０００５】
本発明の目的は、優れた特性を有し、再現性よく高い歩留まりで製造しうる半導体受光装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的は、ｎ型半導体層と、前記ｎ型半導体層上に形成された光吸収層と、前記光吸収層上に形成されたｎ型半導体よりなる電界降下層と、前記電界降下層上に形成された増倍層と、前記増倍層上に形成されたｐ型半導体層とを有し、前記電界降下層におけるｎ型不純物のキャリア濃度が、前記ｐ型半導体層におけるｐ型不純物のキャリア濃度よりも高いことを特徴とする半導体受光装置により達成される。
【発明の効果】
【０００７】
以上の通り、本発明によれば、ｎ型半導体層と、前記ｎ型半導体層上に形成された光吸収層と、前記光吸収層上に形成されたｎ型半導体よりなる電界降下層と、電界降下層上に形成された増倍層と、増倍層上に形成されたｐ型半導体層とを有する半導体受光装置において、電界降下層におけるｎ型不純物のキャリア濃度が、ｐ型半導体層におけるｐ型不純物のキャリア濃度よりも高くなっているので、増倍層上のｐ型半導体層におけるｐ型不純物が電界降下層を超えて光吸収層側へ拡散するのを抑制することができ、設計通りの電界強度分布を得ることができる。これにより、素子特性に優れた半導体受光装置を再現性よく高い歩留まりで提供することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
［本発明の原理］
まず、本発明による半導体受光装置の原理について図１乃至図９を用いて説明する。
【０００９】
本願発明者等は、これまでに、例えば４０Ｇｂｉｔ／ｓのような高速の情報伝達速度に対応しうる半導体受光装置として、テーパ状光導波路とメサ型のアバランシェフォトダイオード（Avalanche PhotoDiode：ＡＰＤ）とを同一基板上に備えたものを開発している（例えば、特願２００２−２１４４０８号明細書を参照）。以下に、この半導体受光装置の構造について図１を用いて説明する。図１はこの半導体受光装置の構造を示す斜視図である。
【００１０】
ＳＩ（Semi-Insulating）−ＩｎＰ基板１０上に、入射する光が伝搬する光導波路部１２と、光導波路部１２を伝搬した光を受光する受光部１４とが隣接して設けられている。
【００１１】
ＳＩ−ＩｎＰ基板１０上には、光導波路部１２における下部クラッド層、及び受光部１４におけるＡＰＤのｎ型半導体層として機能するｎ＋型ＩｎＰ層１６が形成されている。
【００１２】
光導波路部１２のｎ＋型ＩｎＰ層１６上には、ＳＩ−ＩｎＰ基板１０端部から受光部１４側に向かって厚さが連続的に増大しているテーパ状のＩｎＧａＡｓＰコア層１８が形成されている。光導波路部１２の受光部１４側近傍以外の領域では、ｎ＋型ＩｎＰ層１６上に、ＳＩ−ＩｎＰ基板１０端部から受光部１４側に向かって厚さが連続的に減少しているＩｎＰクラッド層２０ａが形成されている。これにより、ＩｎＧａＡｓＰコア層１８が埋め込まれ、その上面及び側面がＩｎＰクラッド層２０ａにより覆われている。光導波路部１２の受光部１４側近傍では、ＩｎＧａＡｓＰコア層１８の上面にのみ選択的にＩｎＰクラッド層２０ｂが形成され、ＩｎＧａＡｓＰコア層１８の側面は露出している。
【００１３】
このように、光導波路部１２は、下部クラッド層として機能するｎ＋型ＩｎＰ層１６上に形成されたＩｎＧａＡｓＰコア層１８がＩｎＰクラッド層２０ａにより埋め込まれた埋め込み光導波路部と、ＩｎＧａＡｓＰコア層１８の上面にＩｎＰクラッド層２０ｂが形成され、ＩｎＧａＡｓＰコア層１８の側面が露出しているリッジ型接続用光導波路部とから構成されている。
【００１４】
受光部１４のｎ＋型ＩｎＰ層１６上には、ｉ型ＩｎＧａＡｓ光吸収層と、ｉ型ＩｎＧａＡｓＰヘテロ障壁緩和層と、ｎ＋型ＩｎＰ電界降下層と、ｉ型ＩｎＰ増倍層とが順次積層されてなる活性層２２が形成されている。活性層２２上には、ｐ型ＩｎＰ層３０が形成されている。こうして、ＳＩ−ＩｎＰ基板１０上に、ｉ型ＩｎＧａＡｓ光吸収層と、ｉ型ＩｎＧａＡｓＰヘテロ障壁緩和層と、ｎ＋型ＩｎＰ電界降下層と、ｉ型ＩｎＰ増倍層とを有するメサ型のＡＰＤ３２が形成されている。
【００１５】
ＡＰＤ３２の光導波路部１２側端面には、ＩｎＧａＡｓＰコア層１８の受光部１４側端面が直接接合（バッドカップリング）により光結合されている。
【００１６】
ＡＰＤ３２のｐ型ＩｎＰ層３０上には、ｐ型電極３６が形成されている。受光部１４のｎ＋型ＩｎＰ層１６上には、ｎ型電極３８が形成されている。
【００１７】
こうして、テーパ状光導波路とＡＰＤとを一体的に備えた半導体受光装置が構成されている。
【００１８】
上述した図１に示す半導体受光装置は、テーパ状光導波路により集光された光が受光部の活性層の端面から入射することにより、高感度特性を維持したままＰＮ接合面積を小さくすることができる。このため、低接合容量を実現することができる構造となっている。また、光アライメントトレランスが大きいため、モジュール化する場合には、受光径の小さな受光部を有しているにもかかわらず、組立時間の短縮に大きく寄与することが可能である。
【００１９】
例えば、受光部において、増倍層の厚さを０．１μｍ、電界降下層の厚さを０．０５μｍ、ヘテロ障壁緩和層の厚さを０．０５μｍ、光吸収層の厚さを０．２μｍにそれぞれ設定し、テーパ状光導波路部において、リッジ幅を６μｍ、テーパ状光導波路の膜厚比を光入射部と受光部近傍とで１：３に設定することにより、良好な結果が得られている。また、図１に示す半導体受光装置は、テーパ状光導波路により入射する光を十分集光して受光部の活性層に入射させることができる。これにより、光吸収層の厚さが例えば０．２μｍと薄い場合であっても、受光部の活性層端面から入射した光に対して、５０％の外部量子効率を実現することができている。
【００２０】
このような半導体受光装置は、高速応答特性を発揮するために、高い利得帯域幅（ＧＢ）積（又は増倍率帯域幅（ＭＢ）積）を有することが必要となる。このためには、増倍層の厚さを薄くすること、増倍層における電界強度を高くすること、光吸収層における電界強度を低くすることが必要である。また、光吸収層における電界強度を低くすることは、素子特性の低暗電流化及び低ノイズ化にも有効である。
【００２１】
図２は、高速応答特性の発揮に理想的な電界強度分布をＡＰＤの積層構造とともに示した図である。図２（ａ）はＡＰＤの光吸収層４０、ヘテロ障壁緩和層４２、電界降下層４４、及び増倍層４６よりなる積層構造を示し、図２（ｂ）は図２（ａ）の積層構造に対応する電界強度分布を示すグラフである。グラフの横軸は、増倍層４６から光吸収層４０に向かう方向の膜厚を示している。縦軸は、電界強度を示している。
【００２２】
高速応答特性を実現するためには、増倍層４６の厚さを薄くするとともに、図２（ｂ）に示すグラフのように、増倍層４６における電界強度を高く、光吸収層４０における電界強度を低くする必要がある。
【００２３】
増倍層の厚さを薄くするとともに、図２（ｂ）に示すような増倍層における電界強度が高く光吸収層における電界強度が低い電界強度分布を実現するためには、高濃度のｐ型半導体層と高濃度のｎ型半導体層との間に挟まれた増倍層の厚さと、電界降下層による電界の降下量とを正確に設定する製作技術が必要不可欠となる。
【００２４】
しかしながら、薄い増倍層を高い精度で形成することは困難であり、また、薄い増倍層を同一条件で形成しても、ロット毎に諸特性に大きなばらつきが生じてしまう場合もあった。
【００２５】
また、受光層を成長した後、半導体層や絶縁層、金属層等の成長が更に行われるため、これらの成長による熱履歴を受け、ロット毎に、増倍層の厚さや電界降下量にばらつきが大きくなってしまうこともあった。
【００２６】
さらに、テーパ状光導波路とＡＰＤとを備えた半導体受光装置では、上記の増倍層の厚さの変動という現象では説明することができない特性劣化が生じてしまっていた。本願発明者等は、この半導体受光装置におけるＡＰＤの深さ方向の不純物濃度をＳＩＭＳ（Secondary Ion Mass Spectrometry）により分析することにより、この原因を解明するに至った。
【００２７】
４０Ｇｂｉｔ／ｓのような高速の情報伝達速度に対応するテーパ状光導波路とＡＰＤとを備えた半導体受光装置においては、従来のＡＰＤと比較して、増倍層の厚さが薄く設計される。一方、増倍層上のｐ型半導体層は、受光感度を高くするために、１μｍ以上の厚さで形成される。このため、増倍層上のｐ型半導体層に導入されるｐ型不純物であるＺｎの拡散の深さ方向のプロファイルが、電界強度分布に影響すると考えられる。
【００２８】
図３は、ＳＩＭＳにより測定されたＡＰＤにおける不純物濃度の深さ方向のプロファイルを示すグラフである。グラフ中、深さ２．２５μｍ付近のＳｉがドーピングされた領域が電界降下層に対応している。Ｚｎの拡散フロントでの濃度は、増倍層と電界降下層との境界付近で急激に減少するのではなく、増倍層と電界降下層との境界付近から光吸収層側に向かって緩やかに減少している。このように拡散フロント近傍（図中２．１５〜２．４μｍ）深さ方向に対してＺｎの濃度が緩やかに減少している拡散プロファイルは、増倍層上のｐ型半導体層の厚さが１μｍ以上の場合や、増倍層上のｐ型半導体層を数回に分けて成長する場合に観察される。
【００２９】
図４は、不純物濃度が緩やかに減少している拡散フロントが観察される図３に示すような不純物の濃度分布を有するＡＰＤの電界強度分布を示す図である。図４（ａ）はＡＰＤの光吸収層４０、ヘテロ障壁緩和層４２、電界降下層４４、及び増倍層４６よりなる積層構造を示し、図４（ｂ）は図４（ａ）の積層構造に対応する電界強度分布を示すグラフである。グラフの横軸は、増倍層から光吸収層に向かう方向の膜厚を示している。縦軸は、電界強度を示している。
【００３０】
図４（ｂ）のグラフから明らかなように、電界強度分布には、ヘテロ障壁緩和層４２から光吸収層４０にかけて、電界が高くなっている電界上昇部が観察される。このように、Ｚｎの濃度が緩やかに減少している拡散フロントが存在する場合には、電界強度分布に電界上昇部が生じ、光吸収層４０での電界が高くなってしまう。この結果、図２（ｂ）に示すような理想的な電界強度分布を得ることはできず、ＡＰＤの特性が劣化してしまっていた。
【００３１】
ＡＰＤの特性の劣化の一因となる、Ｚｎの濃度が緩やかに減少する拡散フロントの形成を抑制するためには、増倍層上のｐ型半導体層に導入される拡散速度の速い不純物成分の拡散を抑制する必要がある。このような不純物の拡散を抑制する方法としては、電界降下層におけるｎ型不純物のキャリア濃度を、ｐ型半導体層におけるｐ型不純物の拡散フロントでのキャリア濃度よりも高くすることが考えられる。なお、従来のＡＰＤにおける電界降下層のキャリア濃度は、一般的に、増倍層上のｐ型半導体層におけるｐ型不純物の拡散フロントでのキャリア濃度よりも低く設定されていた（例えば、Y. Kito et al., IEEE TRANSACTIONS PHOTONICS TECHNOLOGY LETTERS VOL.3, NO.12 (1991), pp.1115-1116 を参照）。
【００３２】
本願発明者等は、増倍層上のｐ型半導体層におけるｐ型不純物の拡散フロントでのキャリア濃度よりも電界降下層におけるｎ型不純物のキャリア濃度を高くすることにより、ｐ型半導体層に導入されるｐ型不純物が電界降下層を超えて光吸収層側へ拡散するのを有効に抑制することができることを、成長条件を変えてＡＰＤを形成した実験により明らかにした。
【００３３】
図５は、電界降下層におけるｎ型不純物であるＳｉのキャリア濃度を１．３×１０１８ｃｍ−３に設定し、増倍層上のｐ型半導体層のキャリア濃度よりも高くした場合にＳＩＭＳにより測定された不純物濃度の深さ方向のプロファイルを示すグラフである。ここで、ｐ型半導体層は３回に分けて成長している。なお、図３に示すＺｎの濃度が緩やかに減少する拡散フロントが観察される場合の電界降下層のキャリア濃度は４×１０１７ｃｍ−３であり、増倍層上のｐ型半導体層のキャリア濃度よりも低くなっていた。
【００３４】
図５のグラフ中、深さ２．２０μｍ付近のＳｉがドーピングされた領域が電界降下層に対応している。このグラフから明らかなように、拡散フロントでのＺｎの濃度は緩やかに減少しているのではなく、増倍層と電界降下層との境界付近で急激に減少している。すなわち、ｐ型半導体層に導入されるｐ型不純物が電界降下層を超えて光吸収層側へ拡散することが十分に抑制されている。
【００３５】
図５に示すようなキャリアの濃度分布を有するＡＰＤにおける電界強度分布には、ヘテロ障壁緩和層から光吸収層にかけて電界が高くなる電界上昇部は観察されず、図２（ｂ）に示すような理想的な電界強度分布となる。これにより、設計通りの良好なノイズ特性及びＧＢ積特性を得ることができる。
【００３６】
なお、上記では、増倍層上のｐ型半導体層を３回に分けて成長する場合について説明した。増倍層上のｐ型半導体層を１μｍ以上の厚さで形成する場合についても、同様に、増倍層上のｐ型半導体層におけるｐ型不純物の拡散フロントでのキャリア濃度よりも電界降下層におけるｎ型不純物のキャリア濃度を高くすることにより、ｐ型半導体層に導入されるｐ型不純物が電界降下層を超えて光吸収層側へ拡散するのを抑制することができることを確認している。
【００３７】
電界降下層のキャリア濃度と倍増層上のｐ型半導体層のキャリア濃度との関係を上記のように設定することにより、ｐ型半導体層に導入されるｐ型不純物が電界降下層を超えて光吸収層側へ拡散するのが抑制されるのは、次のような機構によるものと考えられる。すなわち、ｐ型半導体層に導入されるＺｎは、正電荷のキャリアである。このため、Ｚｎの拡散は、電荷による電界が存在しない場合には通常の機構による拡散となる。一方、電荷による電界が存在する場合には、Ｚｎの拡散はその電界の影響を受けることとなり、例えば負電荷が存在する場合には、正負の電荷が相互に影響しながら拡散するため、拡散速度は遅くなる。増倍層上のｐ型半導体層に導入されるＺｎの拡散フロントでの濃度よりも電界降下層のキャリア濃度が高い場合には、すべてのＺｎが、電界降下層のｎ型キャリアの影響を受けながら拡散するためＺｎの拡散速度は遅くなる。これに対し、増倍層上のｐ型半導体層に導入されるＺｎの拡散フロントでの濃度よりも電界降下層のキャリア濃度が低い場合には、電界降下層のｎ型キャリアの影響を受けないＺｎが存在し、このＺｎは通常の機構によって拡散するため、前者と比較してＺｎの拡散速度は速くなる。このように、電界降下層のキャリアが、倍増層上のｐ型半導体層に導入されるキャリアの拡散速度に影響を与えていると考えられる。
【００３８】
本発明による半導体受光装置は、上述した知見に基づき、増倍層と光吸収層との間に形成される電界降下層におけるｎ型不純物のキャリア濃度が、増倍層上のｐ型半導体層におけるｐ型不純物の拡散フロントでのキャリア濃度よりも高く設定されていることに主たる特徴がある。
【００３９】
図６は、本発明による半導体受光装置におけるＡＰＤを構成する層のキャリア濃度を模式的に示したグラフである。グラフの横軸は、増倍層上のｐ型半導体層から光吸収層下のｎ型半導体層に向かう方向の膜厚を示している。横軸には、対応するｐ型半導体層４８、増倍層４６、電界降下層４４、ヘテロ障壁緩和層４２、光吸収層４０、及びｎ型半導体層５０の境界位置をそれぞれ点線で示している。縦軸は、キャリア濃度を示している。なお、グラフ中増倍層４６、ヘテロ障壁緩和層４２、及び光吸収層４０のキャリア濃度は省略している。
【００４０】
図６のグラフに示すように、電界降下層４４は、厚さ方向にほぼ一様のキャリア濃度を有しており、この電界降下層４４におけるｎ型不純物のキャリア濃度は、ｐ型半導体層４８におけるｐ型不純物の拡散フロントでのキャリア濃度よりも高くなっている。このようにキャリア濃度を設定することにより、ｐ型半導体層４８におけるｐ型不純物が電界降下層４４を超えて光吸収層４０側へ拡散するのを抑制して設計通りの電界強度分布を実現することができる。これにより、優れた特性を有する半導体受光装置を再現性よく高い歩留まりで提供することが可能となる。
【００４１】
図７（ａ）は、本発明による半導体受光装置により得られたＡＰＤのＭＢ積特性を示すグラフである。図７（ｂ）は、電界降下層のキャリア濃度が増倍層上のｐ型半導体層のキャリア濃度よりも低い場合に得られたＡＰＤのＭＢ積特性を示すグラフである。図７（ａ）及び図７（ｂ）のグラフともに、縦軸は帯域幅を示し、横軸は増倍率を示しており、複数のＡＰＤについて得られた増倍率に対する帯域幅がプロットされている。プロットの結果は、ＡＰＤごとに、グラフ中○、●、△、▲、□、■、◇、及び◆で示している。また、図７（ａ）のグラフ中の点線はＭＢ積が２３０ＧＨｚとなる帯域幅及び増倍率に対して引かれたものである。また、図７（ｂ）のグラフ中の点線は、ＭＢ積が１６０ＧＨｚとなる帯域幅及び増倍率に対して引かれたものである。
【００４２】
図７（ａ）及び図７（ｂ）のグラフの比較から明らかなように、本発明による半導体受光装置のように、電界降下層におけるｎ型不純物のキャリア濃度を、増倍層上のｐ型半導体層におけるｐ型不純物の拡散フロントでのキャリア濃度よりも高く設定することにより、より大きなＭＢ積の値を有し、より優れた特性を有するＡＰＤが得られることが分かる。
【００４３】
本発明による半導体受光装置は、以下のようにして形成することができる。
【００４４】
例えばＳＩ−ＩｎＰ基板又はｎ型ＩｎＰ基板上に、ＭＢＥ法（分子線エピタキシャル成長法；Molecular Beam Epitaxy）又はＭＯＣＶＤ法（有機金属気相成長；Metal Organic Chemcal Vapor Deposition）等により、例えばｎ型ＩｎＰよりなるｎ型半導体層と、例えばｉ型ＩｎＧａＡｓよりなる光吸収層と、例えばｉ型ＩｎＧａＡｓＰよりなるヘテロ障壁緩和層と、例えばｎ＋型ＩｎＰよりなる電界降下層と、例えばｉ型ＩｎＰよりなる増倍層と、例えばｐ＋型ＩｎＰよりなるｐ型半導体層を順次堆積する。このとき、ｎ型不純物、ｐ型の不純物として、それぞれ例えばＳｉ、Ｚｎを用い、結晶成長中にこれらの濃度を制御しながら各層にドーピングし、特に、電界降下層におけるｎ型不純物のキャリア濃度が、増倍層上のｐ型半導体層におけるｐ型不純物の拡散フロントでのキャリア濃度よりも高くなるようにする。
【００４５】
なお、上記では、図６に示すように電界降下層のキャリア濃度を厚さ方向にほぼ一様なものとし、この電界降下層におけるｎ型不純物のキャリア濃度が、増倍層上のｐ型半導体層におけるｐ型不純物の拡散フロントでのキャリア濃度よりも高くなるように設定する場合について説明したが、ｐ型不純物の拡散を抑制しうる電界降下層のキャリア濃度はこれに限定されるものではない。
【００４６】
まず、電界降下層におけるｎ型不純物のキャリア濃度は、拡散フロントでの濃度のみならず、増倍層上のｐ型半導体層におけるｐ型不純物のキャリア濃度よりも高くなっていればよい。
【００４７】
また、電界降下層のキャリア濃度は、厚さ方向のほぼ一様な場合に限定されるものではない。図８及び図９は、キャリアの拡散を抑制しうる電界降下層のキャリア濃度のバリエーションを模式的に示したグラフである。なお、両グラフ中、図６のグラフと同様に、増倍層４６、ヘテロ障壁緩和層４２、及び光吸収層４０のキャリア濃度は省略している。
【００４８】
例えば、図８に示すように、電界降下層４４の増倍層４６に近接した部分と、増倍層４６から離間した部分とでキャリア濃度に分布を設け、電界降下層４４と増倍層４６との界面近傍の電界降下層４４におけるｎ型不純物のキャリア濃度が、ｐ型半導体層４８におけるｐ型不純物のキャリア濃度よりも高くなるように設定してもよい。この場合おいて、増倍層４８から離間した部分の電界降下層４４におけるｎ型不純物のキャリア濃度は、ｐ型半導体層４８におけるｐ型不純物のキャリア濃度よりも高くなっていてもよいし、低くなっていてもよい。
【００４９】
また、例えば、図９に示すように、電界降下層４４の増倍層４６に近接した部分と、増倍層４６から離間した部分とでキャリア濃度に分布を設け、電界降下層４４と増倍層４６との界面近傍の電界降下層４４にｎ型不純物がδドープされたδドープ領域５２を設け、このδドープ領域５２のキャリア濃度が、増倍層４６上のｐ型半導体層４８におけるｐ型不純物のキャリア濃度よりも高くなるように設定してもよい。ここで、δドープ領域とは、数ｎｍ内に高濃度ドープされている領域である。この場合おいても、増倍層４８から離間した部分の電界降下層４４におけるｎ型不純物のキャリア濃度は、ｐ型半導体層４８におけるｐ型不純物のキャリア濃度よりも高くなっていてもよいし、低くなっていてもよい。
【００５０】
上記の図８及び図９に示すように電界降下層におけるｎ型不純物のキャリア濃度を設定した場合であっても、図６に示す場合と同様に、ｐ型不純物が電界降下層を超えて光吸収層側へ拡散するのを抑制して設計通りの電界強度分布を実現することができ、優れた特性を有する半導体受光装置を再現性よく高い歩留まりで提供することが可能となる。
【００５１】
以下、第１及び第２実施形態において、本発明による半導体受光装置の具体的構成例について詳述する。
【００５２】
［第１実施形態］
本発明の第１実施形態による半導体受光装置について図１０乃至図１２を用いて説明する。図１０は本実施形態による半導体受光装置の構造を示す斜視図、図１１は本実施形態による半導体受光装置の構造を示す断面図、図１２は本実施形態による半導体受光装置における受光部の構造を示す拡大断面図である。
【００５３】
まず、本実施形態による半導体受光装置の構造について図１０乃至図１２を用いて説明する。図１１（ａ）は本実施形態による半導体受光装置の光の進行方向に沿った断面図、図１１（ｂ）は図１１（ａ）のＡ−Ａ′線断面図、図１１（ｃ）は図１１（ａ）のＢ−Ｂ′線断面図、図１１（ｄ）は図１１（ａ）のＣ−Ｃ′線断面図である。図１２（ａ）は、図１１（ｄ）中点線で囲まれた受光部６４の構造を示す拡大断面図、図１２（ｂ）は、図１２（ａ）に示す層のキャリア濃度を模式的に示したグラフである。
【００５４】
本実施形態による半導体受光装置では、ＳＩ−ＩｎＰ基板６０上に、入射する光が伝搬する光導波路部６２と、光導波路部６２を伝搬した光を受光する受光部６４とが隣接して設けられている。
【００５５】
ＳＩ−ＩｎＰ基板６０上には、光導波路部６２における下部クラッド層、及び受光部６４におけるＡＰＤのｎ型半導体層として機能するｎ＋型ＩｎＰ層６６が形成されている。
【００５６】
光導波路部６２のｎ＋型ＩｎＰ層６６上には、ＳＩ−ＩｎＰ基板６０端部から受光部６４側に向かって厚さが連続的に増大しているテーパ状のＩｎＧａＡｓＰコア層６８が形成されている。光導波路部６２の受光部６４側近傍以外の領域では、ｎ＋型ＩｎＰ層６６上に、ＳＩ−ＩｎＰ基板６０端部から受光部６４側に向かって厚さが連続的に減少しているＩｎＰクラッド層７０ａが形成されている。これにより、ＩｎＧａＡｓＰコア層６８が埋め込まれ、その上面及び側面がＩｎＰクラッド層７０ａにより覆われている。光導波路部６２の受光部６４側近傍では、ＩｎＧａＡｓＰコア層６８の上面にのみ選択的にＩｎＰクラッド層７０ｂが形成され、ＩｎＧａＡｓＰコア層６８の側面は露出している。
【００５７】
このように、光導波路部６２は、下部クラッド層として機能するｎ＋型ＩｎＰ層６６上に形成されたＩｎＧａＡｓＰコア層６８がＩｎＰクラッド層７０ａにより埋め込まれた埋め込み光導波路部６２ａと、ＩｎＧａＡｓＰコア層６８の上面にＩｎＰクラッド層７０ｂが形成され、ＩｎＧａＡｓＰコア層６８の側面が露出しているリッジ型接続用光導波路部６２ｂとから構成されている。
【００５８】
受光部６４のｎ＋型ＩｎＰ層６６上には、ｉ型ＩｎＧａＡｓ光吸収層と、ｉ型ＩｎＧａＡｓＰヘテロ障壁緩和層と、ｎ＋型ＩｎＰ電界降下層と、ｉ型ＩｎＰ増倍層とが順次積層されてなる活性層７２が形成されている。活性層７２上には、ｐ＋型ＩｎＰ層７４が形成されている。こうして、ＳＩ−ＩｎＰ基板６０上に、ｉ型ＩｎＧａＡｓ光吸収層と、ｉ型ＩｎＧａＡｓＰヘテロ障壁緩和層と、ｎ＋型ＩｎＰ電界降下層と、ｉ型ＩｎＰ増倍層とを有するメサ型のＡＰＤ７６が形成されている。
【００５９】
図１２（ａ）は、図１１（ｄ）中点線で囲まれた受光部６４の構造を示す拡大断面図である。図示するように、ＳＩ−ＩｎＰ基板６０上に、例えばキャリア濃度２．０×１０１８／ｃｍ３、厚さ２０００ｎｍのｎ＋型ＩｎＰ層６６が形成されている。ｎ＋型ＩｎＰ層６６上には、ｎ＋型ＩｎＰ電界降下層及びｉ型ＩｎＰ増倍層よりもバンドギャップが小さく信号光を吸収し電子・正孔対を発生する例えばキャリア濃度１．０×１０１５／ｃｍ３、厚さ２００ｎｍのｉ型ＩｎＧａＡｓ光吸収層７８が形成されている。ｉ型ＩｎＧａＡｓ光吸収層７８上には、ｉ型ＩｎＧａＡｓ光吸収層７８とｎ＋型ＩｎＰ電界降下層との禁制帯幅の差から生じるヘテロ障壁を緩和するための例えばキャリア濃度１．０×１０１５／ｃｍ３、厚さ１００ｎｍのｉ型ＩｎＧａＡｓＰヘテロ障壁緩和層８０が形成されている。ｉ型ＩｎＧａＡｓＰヘテロ障壁緩和層８０上には、例えばキャリア濃度１．５×１０１８／ｃｍ３、厚さ５０ｎｍのｎ＋型ＩｎＰ電界降下層８２が形成されている。ｎ＋型ＩｎＰ電界降下層８２上には、信号光により発生したキャリアをアバランシェ効果により増倍する例えばキャリア濃度１．０×１０１５／ｃｍ３、厚さ１００ｎｍのｉ型ＩｎＰ増倍層８４が形成されている。ｉ型ＩｎＰ増倍層８４上には、例えばキャリア濃度１．０×１０１８／ｃｍ３、厚さ１０００ｎｍのｐ＋型ＩｎＰ層７４が形成されている。
【００６０】
図１２（ｂ）は、図１２（ａ）に示す層のキャリア濃度を模式的に示したグラフである。グラフの横軸はキャリア濃度を示し、縦軸は図１２（ａ）の断面構造に対応する深さを示している。なお、グラフ中ｉ型ＩｎＰ増倍層８４、ｉ型ＩｎＧａＡｓＰヘテロ障壁緩和層８０、及びｉ型ＩｎＧａＡｓ光吸収層７８のキャリア濃度は省略している。図示するように、ｎ＋型ＩｎＰ電界降下層８２のキャリア濃度が、ｐ＋型ＩｎＰ層７４のキャリア濃度よりも高くなっている。例えば、ｎ＋型ＩｎＰ電界降下層８２のキャリア濃度は１．５×１０１８／ｃｍ３、ｐ＋型ＩｎＰ層７４のキャリア濃度は１．０×１０１８／ｃｍ３となっている。
【００６１】
上記受光部６４におけるＡＰＤ７６の光導波路部６２側端面には、ＩｎＧａＡｓＰコア層６８の受光部６４側端面が直接接合（バッドカップリング）により光結合されている。
【００６２】
ＡＰＤ７６のｐ＋型ＩｎＰ層７４上には、ｐ型電極８６が形成されている。ｐ型電極８６が形成されたｐ＋型ＩｎＰ層７４上面端部及びメサ状の活性層７２及びｐ＋型ＩｎＰ層７４の側面には、ＳｉＮ膜よりなる保護膜８７が形成されている。
【００６３】
受光部６４のｎ＋型ＩｎＰ層６６上には、ｎ型電極８８が形成されている。
【００６４】
こうして、本実施形態による半導体受光装置が構成されている。
【００６５】
本実施形態による半導体受光装置は、図１２（ｂ）に示すように、ｎ＋型ＩｎＰ電界降下層８２のキャリア濃度が、ｐ＋型ＩｎＰ層７４のキャリア濃度よりも高くなっていることに主たる特徴がある。このようなキャリアの濃度分布を有することにより、ｉ型ＩｎＰ増倍層８４上のｐ＋型ＩｎＰ層７４のキャリアがｎ＋型ＩｎＰ電界降下層８２を超えてｉ型ＩｎＧａＡｓ光吸収層７８側へ拡散するのを抑制することができ、受光部６４において設計通りの電界強度分布を得ることができる。これにより、素子特性に優れた半導体受光装置を再現性よく高い歩留まりで提供することが可能となる。
【００６６】
次に、本実施形態による半導体受光装置の動作について図１０乃至図１２を用いて説明する。
【００６７】
受光部６４に信号光を入射するに先立って、ｐ型電極８６及びｎ型電極８８により、受光部６４のｐｎ接合に対して逆バイアスを印加しておく。
【００６８】
光ファイバ等の外部光導波路により半導体受光装置へと導かれた信号光は、埋め込み光導波路部６２ａ端部のＩｎＧａＡｓＰコア層６８の一端から入射する。
【００６９】
ＩｎＧａＡｓＰコア層６８に入射した信号光は、埋め込み光導波路部６２ａのＩｎＧａＡｓＰコア層６８内を受光部６４へ向けて伝搬し、これによりモード変換される。
【００７０】
埋め込み光導波路部６２ａのＩｎＧａＡｓＰコア層６８内を伝搬する信号光は、引き続き、リッジ型接続用光導波路部６２ｂのＩｎＧａＡｓＰコア層６８内を伝搬する。その後、メサ型のＡＰＤ７６のｉ型ＩｎＧａＡｓ光吸収層７８の側面に入射する。
【００７１】
ｉ型ＩｎＧａＡｓ光吸収層７８は、リッジ型接続用光導波路部６２ｂのＩｎＧａＡｓＰコア層６８から入射した信号光を吸収して電子・正孔対を発生する。
【００７２】
ｉ型ＩｎＧａＡｓ光吸収層７８において発生したキャリアは、ｉ型ＩｎＧａＡｓＰヘテロ障壁緩和層８０及びｎ＋型ＩｎＰ電界降下層８２を走行した後、ｉ型ＩｎＰ増倍層８４においてアバランシェ効果により増倍される。
【００７３】
こうして、入射した信号光の強度に応じた電気信号が出力される。
【００７４】
このように、本実施形態によれば、ｎ＋型ＩｎＰ電界降下層８２のキャリア濃度が、ｐ＋型ＩｎＰ層７４のキャリア濃度よりも高くなっているので、ｉ型ＩｎＰ増倍層８４上のｐ＋型ＩｎＰ層７４のキャリアがｎ＋型ＩｎＰ電界降下層８２を超えてｉ型ＩｎＧａＡｓ光吸収層７８側へ拡散するのを抑制することができ、受光部６４において設計通りの電界強度分布を得ることができる。これにより、素子特性に優れた半導体受光装置を再現性よく高い歩留まりで提供することができる。
【００７５】
［第２実施形態］
本発明の第２実施形態による半導体受光装置について図１３を用いて説明する。図１３は本実施形態による半導体受光装置の構造を示す概略図である。
【００７６】
本実施形態による半導体受光装置は、ＡＰＤが形成された基板の裏面から基板を介してＡＰＤに信号光が入射する裏面入射型の半導体受光装置である。以下、本実施形態による半導体受光装置の構造について図１３を用いて説明する。図１３（ａ）は本実施形態による半導体受光装置の構造を示す断面図、図１３（ｂ）は図１３（ａ）中点線で囲まれた部分の構造を示す拡大断面図、図１３（ｃ）は図１３（ｂ）に示す層のキャリア濃度を模式的に示したグラフである。
【００７７】
ｎ型ＩｎＰ基板１００上には、例えばキャリア濃度１．０×１０１８／ｃｍ３、厚さ１０００ｎｍのｎ型ＩｎＰ層１０２が形成されている。受光部１０３のｎ型ＩｎＰ層１０２上には、ｎ＋型ＩｎＰ電界降下層及びｉ型ＩｎＰ増倍層よりもバンドギャップが小さく信号光を吸収し電子・正孔対を発生する例えばキャリア濃度１．０×１０１５／ｃｍ３、厚さ１０００ｎｍのｉ型ＩｎＧａＡｓ光吸収層１０４が形成されている。ｉ型ＩｎＧａＡｓ光吸収層１０４上には、ｉ型ＩｎＧａＡｓ光吸収層１０４とｎ＋型ＩｎＰ電界降下層との禁制帯幅の差から生じるヘテロ障壁を緩和するための例えばキャリア濃度１．０×１０１５／ｃｍ３、厚さ１００ｎｍのｉ型ＩｎＧａＡｓＰヘテロ障壁緩和層１０６が形成されている。ｉ型ＩｎＧａＡｓＰヘテロ障壁緩和層１０６上には、例えばキャリア濃度１．５×１０１８／ｃｍ３、厚さ５０ｎｍのｎ＋型ＩｎＰ電界降下層１０８が形成されている。ｎ＋型ＩｎＰ電界降下層１０８上には、信号光により発生したキャリアをアバランシェ効果により増倍する例えばキャリア濃度１．０×１０１５／ｃｍ３、厚さ１３０ｎｍのｉ型ＩｎＰ増倍層１１０が形成されている。ｉ型ＩｎＰ増倍層１１０上には、例えばキャリア濃度１．０×１０１８／ｃｍ３、厚さ１５００ｎｍのｐ＋型ＩｎＰ層１１２が形成されている。
【００７８】
これらｉ型ＩｎＧａＡｓ光吸収層１０４、ｉ型ＩｎＧａＡｓＰヘテロ障壁緩和層１０６、ｎ＋型ＩｎＰ電界降下層１０８、ｉ型ＩｎＰ増倍層１１０、及びｐ＋型ＩｎＰ層１１２よりなる積層膜は、メサ状に形成されている。こうして、ｎ型ＩｎＰ基板１００上に、ｉ型ＩｎＧａＡｓ光吸収層１０４と、ｉ型ＩｎＧａＡｓＰヘテロ障壁緩和層１０６と、ｎ＋型ＩｎＰ電界降下層１０８と、ｉ型ＩｎＰ増倍層１１０とを有するメサ型のＡＰＤ１１３が形成されている。
【００７９】
図１３（ｃ）は、図１２（ｂ）に示す層のキャリア濃度を模式的に示したグラフである。グラフの横軸はキャリア濃度を示し、縦軸は図１３（ｂ）の断面構造に対応する深さを示している。なお、グラフ中ｉ型ＩｎＰ増倍層１１０、ｉ型ＩｎＧａＡｓＰヘテロ障壁緩和層１０６、及びｉ型ＩｎＧａＡｓ光吸収層１０４のキャリア濃度は省略している。図示するように、ｎ＋型ＩｎＰ電界降下層１０８のキャリア濃度が、ｐ＋型ＩｎＰ層１１２のキャリア濃度よりも高くなっている。例えば、ｎ＋型ＩｎＰ電界降下層１０８のキャリア濃度は１．５×１０１８／ｃｍ３、ｐ＋型ＩｎＰ層１１２のキャリア濃度は１．０×１０１８／ｃｍ３となっている。
【００８０】
ｐ＋型ＩｎＰ層１１２上には、所定の領域にｐ型電極１１４ａ、１１４ｂが形成されている。ｐ型電極１１４ａ、１１４ｂが形成されたｐ＋型ＩｎＰ層１１２の上面の端部、及びメサ状の積層膜の側面には、ＳｉＮよりなる保護膜１１６が形成されている。ｐ型電極１１４ａとｐ型電極１１４ｂとの間のｐ＋型ＩｎＰ層１１２上には、ＳｉＮ／Ａｕよりなる高反射膜１１８が形成されている。
【００８１】
ｐ＋型ＩｎＰ層１１２上の保護膜１１６、ｐ型電極１１４ａ、１１４ｂ、及び無反射膜１１８上には、保護膜１１６と無反射膜１１８との間の開口部を介してｐ型電極１１４ａ、１１４ｂに接続する金属電極１２０が形成されている。
【００８２】
ｎ型ＩｎＰ基板１０の裏面には、受光部１０１下の領域に、入射する光を集光して効率よく受光部１０１に導くために、レンズ状に加工された集光部１２２が形成されている。集光部１２２が形成された裏面全面には、ＳｉＮよりなる無反射膜１２４が形成されている。
【００８３】
本実施形態による半導体受光装置は、図１３（ｃ）に示すように、ｎ＋型ＩｎＰ電界降下層１０８のキャリア濃度が、ｐ＋型ＩｎＰ層１１２のキャリア濃度よりも高くなっていることに主たる特徴がある。このようなキャリアの濃度分布を有することにより、ｉ型ＩｎＰ増倍層１１０上のｐ＋型ＩｎＰ層１１２のｐ型不純物がｎ＋型ＩｎＰ電界降下層１０８を超えてｉ型ＩｎＧａＡｓ光吸収層１０４側へ拡散するのを抑制することができ、受光部１０３において設計通りの電界強度分布を得ることができる。これにより、素子特性に優れた半導体受光装置を再現性よく高い歩留まりで提供することが可能となる。
【００８４】
次に、本実施形態による半導体受光装置の動作について図１３を用いて説明する。
【００８５】
受光部１０３に信号光を入射するに先立って、金属電極１２０により、受光部１０３のｐｎ接合に対して逆バイアスを印加しておく。
【００８６】
ｎ型ＩｎＰ基板１００の裏面に入射した信号光は、集光部１２２により集光され、ｎ型ＩｎＰ基板１００及びｎ型ＩｎＰ層１０２を介してｉ型ＩｎＧａＡｓ光吸収層１０４に導入される。
【００８７】
ｉ型ＩｎＧａＡｓ光吸収層１０４は、集光部１２２により集光されてから導入された信号光を吸収して電子・正孔対を発生する。ここで、ｉ型ＩｎＧａＡｓ光吸収層１０４により吸収されなかった信号光は、ｐ＋型ＩｎＰ層１１２上に形成された高反射膜１１８により反射され、この反射光が再びｉ型ＩｎＧａＡｓ光吸収層１０４に導入される。ｉ型ＩｎＧａＡｓ光吸収層１０４は、高反射膜１１８による反射光を吸収して電子・正孔対を発生する。このように、信号光の反射光をｉ型ＩｎＧａＡｓ光吸収層１０４に再導入することにより、量子効率を向上することができる。
【００８８】
ｉ型ＩｎＧａＡｓ光吸収層１０４において発生したキャリアは、ｉ型ＩｎＧａＡｓＰヘテロ障壁緩和層１０６及びｎ＋型ＩｎＰ電界降下層１０８を走行した後、ｉ型ＩｎＰ増倍層１１０においてアバランシェ効果により増倍される。
【００８９】
こうして、入射した信号光の強度に応じた電気信号が出力される。
【００９０】
このように、本実施形態によれば、ｎ＋型ＩｎＰ電界降下層１０８のキャリア濃度が、ｐ＋型ＩｎＰ層１１２のキャリア濃度よりも高くなっているので、ｉ型ＩｎＰ増倍層１１０上のｐ＋型ＩｎＰ層１１２のｐ型不純物がｎ＋型ＩｎＰ電界降下層１０８を超えてｉ型ＩｎＧａＡｓ光吸収層１０４側へ拡散するのを抑制することができ、受光部１０３において設計通りの電界強度分布を得ることができる。これにより、素子特性に優れた半導体受光装置を再現性よく高い歩留まりで提供することができる。
【００９１】
［変形実施形態］
本発明は上記実施形態に限らず種々の変形が可能である。
【００９２】
例えば、本発明による半導体受光装置を構成する材料は、上記実施形態に記載の材料系に限定されるものではなく、受光する光の波長等に基づき好適な材料系を適宜選択することができる。また、各層の厚さや幅等についても必要に応じて適宜設計変更することができる。
【００９３】
また、上記実施形態では、ｎ＋型ＩｎＰ電界降下層８２、１０８のキャリア濃度について、図１２（ｂ）及び図１３（ｃ）に示すように一様な濃度分布の場合を例に説明したが、ｎ＋型ＩｎＰ電界降下層８２、１０８のキャリア濃度はこのような場合に限定されるものではない。例えば、図８を用いて説明したように、電界降下層の増倍層に近接した部分と、増倍層から離間した部分とでキャリア濃度に分布を設け、電界降下層と増倍層との界面近傍の電界降下層におけるｎ型不純物のキャリア濃度が、ｐ型半導体層におけるｐ型不純物のキャリア濃度よりも高くなるように設定してもよい。或いは、図９を用いて説明したように、電界降下層の増倍層に近接した部分と、増倍層から離間した部分とでキャリア濃度に分布を設け、電界降下層と増倍層との界面近傍の電界降下層にｎ型不純物がδドープされたδドープ領域を設け、このδドープ領域のキャリア濃度が、増倍層上のｐ型半導体層におけるｐ型不純物のキャリア濃度よりも高くなるように設定してもよい。
【００９４】
（付記１）
ｎ型半導体層と、
前記ｎ型半導体層上に形成された光吸収層と、
前記光吸収層上に形成されたｎ型半導体よりなる電界降下層と、
前記電界降下層上に形成された増倍層と、
前記増倍層上に形成されたｐ型半導体層とを有し、
前記電界降下層におけるｎ型不純物のキャリア濃度が、前記ｐ型半導体層におけるｐ型不純物のキャリア濃度よりも高い
ことを特徴とする半導体受光装置。
【００９５】
（付記２）
付記１記載の半導体受光装置において、
前記電界降下層と前記増倍層との界面近傍の前記電界降下層におけるｎ型不純物のキャリア濃度が、前記ｐ型半導体層におけるｐ型不純物のキャリア濃度よりも高くなっている
ことを特徴とする半導体受光装置。
【００９６】
（付記３）
付記２記載の半導体受光装置において、
前記電界降下層は、前記電界降下層と前記倍増層との界面近傍に、不純物がδドープされたδドープ領域を有する
ことを特徴とする半導体受光装置。
【００９７】
（付記４）
付記１乃至３のいずれかに記載の半導体受光装置において、
前記電界降下層の前記ｎ型不純物はＳｉであり、前記ｐ型半導体層の前記ｐ型不純物はＺｎである
ことを特徴とする半導体受光装置。
【００９８】
（付記５）
付記１乃至４のいずれかに記載の半導体受光装置において、
前記ｎ型半導体層は、ＩｎＰ基板上に形成されており、
前記光吸収層は、ＩｎＧａＡｓよりなり、
前記倍増層は、ＩｎＰよりなる
ことを特徴とする半導体受光装置。
【００９９】
（付記６）
付記１乃至５のいずれかに記載の半導体受光装置において、
前記ｎ型半導体層が形成された基板と同一の基板上に形成され、前記光吸収層に信号光を入射する光導波路を更に有する
ことを特徴とする半導体受光装置。
【０１００】
（付記７）
付記６記載の半導体受光装置において、
前記光導波路は、前記基板上に形成され、前記光吸収層側に向かって膜厚が連続的に増加するテーパ状のコア層と、前記コア層の上面及び側面を覆い、前記光吸収層側に向かって膜厚が連続的に減少する上部クラッド層とを有するテーパ光導波路と、前記光吸収層と前記テーパ光導波路との間の前記基板上に形成され、コア層と、前記コア層の上面上のみを選択的に覆う上部クラッド層とを有するリッジ型光導波路とを有する
ことを特徴とする半導体受光装置。
【０１０１】
（付記８）
付記１乃至５のいずれかに記載の半導体受光装置において、
前記ｎ型半導体層が形成された基板の裏面から前記基板及び前記ｎ型半導体層を介して信号光が前記光吸収層に入射される
ことを特徴とする半導体受光装置。
【０１０２】
（付記９）
付記８記載の半導体受光装置において、
前記基板の裏面に、前記信号光を集光して前記光吸収層に導入する集光部を更に有する
ことを特徴とする半導体受光装置。
【図面の簡単な説明】
【０１０３】
【図１】テーパ状光導波路とＡＰＤとを同一基板上に備えた半導体受光装置の構造を示す斜視図である。
【図２】ＡＰＤの積層構造とともに高速応答特性の発揮に理想的な電界強度分布を示した図である。
【図３】ＳＩＭＳにより測定されたＡＰＤにおける不純物濃度の深さ方向のプロファイルを示すグラフである。
【図４】不純物濃度が緩やかに減少する拡散フロントが観察されるＡＰＤの電界強度分布を示す図である。
【図５】電界降下層のキャリア濃度を、増倍層上のｐ型半導体層のキャリア濃度よりも高くした場合にＳＩＭＳにより測定されたＡＰＤにおける不純物濃度の深さ方向のプロファイルを示すグラフである。
【図６】本発明による半導体受光装置におけるＡＰＤを構成する層のキャリア濃度を模式的に示したグラフである。
【図７】本発明による半導体受光装置によって得られるＡＰＤのＭＢ積特性を示すグラフである。
【図８】本発明による半導体受光装置におけるＡＰＤを構成する層のキャリア濃度のバリエーションを模式的に示したグラフ（その１）である。
【図９】本発明による半導体受光装置におけるＡＰＤを構成する層のキャリア濃度のバリエーションを模式的に示したグラフ（その２）である。
【図１０】本発明の第１実施形態による半導体受光装置の構造を示す斜視図である。
【図１１】本発明の第１実施形態による半導体受光装置の構造を示す断面図である。
【図１２】本発明の第１実施形態による半導体受光装置における受光部の構造を示す拡大断面図である。
【図１３】本発明の第２実施形態による半導体受光装置の構造を示す概略図である。
【符号の説明】
【０１０４】
１０…ＳＩ−ＩｎＰ基板
１２…光導波路部
１４…受光部
１６…ｎ＋型ＩｎＰ層
１８…ＩｎＧａＡｓＰコア層
２０ａ、２０ｂ…ＩｎＰクラッド層
２２…活性層
３０…ｐ型半導体層
３２…ＡＰＤ
３６…ｐ型電極
３８…ｎ型電極
４０…光吸収層
４２…ヘテロ障壁緩和層
４４…電界降下層
４６…増倍層
４８…ｐ型半導体層
５０…ｎ型半導体層
５２…δドープ領域
６０…ＳＩ−ＩｎＰ基板
６２…光導波路部
６２ａ…埋め込み光導波路部
６２ｂ…リッジ型接続用光導波路部
６４…受光部
６６…ｎ＋型ＩｎＰ層
６８…ＩｎＧａＡｓＰコア層
７０ａ、７０ｂ…ＩｎＰクラッド層
７２…活性層
７４…ｐ＋型ＩｎＰ層
７６…ＡＰＤ
７８…ｉ型ＩｎＧａＡｓ光吸収層
８０…ｉ型ＩｎＧａＡｓＰヘテロ障壁緩和層
８２…ｎ＋型ＩｎＰ電界降下層
８４…ｉ型ＩｎＰ増倍層
８６…ｐ型電極
８７…保護膜
８８…ｎ型電極
１００…ｎ型ＩｎＰ基板
１０２…ｎ型ＩｎＰ層
１０３…受光部
１０４…ｉ型ＩｎＧａＡｓ光吸収層
１０６…ｉ型ＩｎＧａＡｓＰヘテロ障壁緩和層
１０８…ｎ＋型ＩｎＰ電界降下層
１１０…ｉ型ＩｎＰ増倍層
１１２…ｐ＋型ＩｎＰ層
１１３…ＡＰＤ
１１４ａ、１１４ｂ…ｐ型電極
１１６…保護膜
１１８…高反射膜
１２０…金属電極
１２２…集光部
１２４…無反射膜
【図１】
2005086028.tif 000003
【図２】
2005086028.tif 000004
【図３】
2005086028.tif 000005
【図４】
2005086028.tif 000006
【図５】
2005086028.tif 000007
【図６】
2005086028.tif 000008
【図７】
2005086028.tif 000009
【図８】
2005086028.tif 000010
【図９】
2005086028.tif 000011
【図１０】
2005086028.tif 000012
【図１１】
2005086028.tif 000013
【図１２】
2005086028.tif 000014
【図１３】
2005086028.tif 000015