(57)【要約】【課題】  複数の波長の光を１本の光ファイバによって光送受信を行う光通信モジュールに用いる半導体受光素子の光クロストークを防止する。【解決手段】  半導体受光素子の基板と受光層の間に送信光を吸収し、受信光を透過させるｎ−ＩｎＧａＡｓＰ吸収層１１を設け、また、受光層と吸収層の間に正孔拡散抑止するｎ−ＩｎＰキャリア拡散抑止層２１を設けた構成とし、吸収層の膜厚を２〜６μｍ、キャリア濃度を１×１０17ｃｍ-3未満とすることにより光クロストークを防止する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板上に少なくともｐｎ接合を有する受光層を設けた受光素子であって、
受信すべき光の入射面と受光層の間に、前記受光層よりバンドギャップが大きい吸収層を設け、
前記吸収層のキャリア濃度が１×１０17ｃｍ-3未満であることを特徴とする、受光素子。
【請求項２】
前記吸収層のキャリア濃度が１×１０16ｃｍ-3以下であることを特徴とする、請求項１記載の受光素子。
【請求項３】
前記吸収層と前記受光層の間に、前記吸収層よりもバンドギャップが大きいキャリア拡散抑止層を設けたことを特徴とする、請求項１または２記載の受光素子。
【請求項４】
前記吸収層の厚みが２μｍ以上、６μｍ以下である、請求項１ないし３のいずれかに記載の受光素子。
【請求項５】
前記半導体基板が半絶縁性基板、もしくは、ｎ型導電性基板である、請求項１ないし４のいずれかに記載の受光素子。
【請求項６】
受信すべき光が１．５μｍ帯であり、受信を阻害すべきである光が１．３μｍ帯である、請求項１ないし５のいずれかに記載の受光素子。
【請求項７】
前記受光層がＩｎＧａＡｓからなるエピタキシャル成長層であり、前記吸収層がＩｎＧａＡｓＰからなるエピタキシャル層である、請求項１ないし６のいずれかに記載の受光素子。
【請求項８】
前記吸収層の吸収端波長が１．４μｍ帯である、請求項１ないし７のいずれかに記載の受光素子。
【請求項９】
前記キャリア拡散抑止層の膜厚が０．１μｍ以上、２μｍ以下である、請求項３ないし８のいずれかに記載の受光素子。
【請求項１０】
前記キャリア拡散抑止層のキャリア濃度が１×１０17ｃｍ-3以上、１×１０18ｃｍ-3以下である、請求項３ないし９のいずれかに記載の受光素子。
【請求項１１】
前記キャリア拡散抑止層がＩｎＰからなるエピタキシャル層である、請求項３ないし１０のいずれかに記載の受光素子。
【請求項１２】
半導体基板裏面もしくは半導体基板側面に設けられた溝側面より光入射する、裏面入射型もしくは側面入射型であることを特徴とする、請求項１ないし１１のいずれかに記載の受光素子。
【請求項１３】
光ファイバを介して発光素子からの送信光を外部に送信し、外部から前記光ファイバを介して送られてくる前記送信光と異なる波長の受信光をさらに波長分岐手段を介して受光素子にて受光する光通信モジュールにおいて、
前記受光素子は請求項１ないし１２のいずれかに記載の受光素子であることを特徴とする、光通信モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の波長の光を１本の光ファイバによって光送受信を行う光通信モジュールに用いる半導体受光素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
インターネットの急速な立ち上がりに伴い、ＣＡＴＶ（Ｃａｂｌｅ  Ｔｅｌｅｖｉｓｉｏｎ）、ＡＤＳＬ（Ａｓｙｍｍｅｔｒｉｃ  Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｓｕｂｓｃｒｉｂｅｒ  Ｌｉｎｅ）、ＦＴＴＨ（Ｆｉｂｅｒ  Ｔｏ  Ｔｈｅ  Ｈｏｍｅ）などのシステムにより、アクセス系のブロードバンド化が国内外で活発に進められている。ＦＴＴＨはその広帯域性から２１世紀のネットワーク社会を実現するインフラストラクチャーとして最も有力なシステムである。ＦＴＴＨでは、光ファイバを一般家庭にまで導入するため、家庭内に設置される端末に内蔵される光通信モジュールには量産性のみならず、小型化と低コスト化がシステムの普及を加速する上で必要不可欠である。
【０００３】
最近、ＦＴＴＨを実現する方法として、一心の光ファイバで１．３μｍ帯と１．５μｍ帯の光をそれぞれ上り、下り信号に用いる一心双方向通信が主流となりつつあり、より高速、大容量なサービスがリーズナブルな価格で可能となるＰＯＮ（Ｐａｓｓｉｖｅ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）システムが導入されてきている。このシステムでは一心双方向のみならず、ファイバ本数を削減し、局側とファイバ伝送路を複数のユーザでシェアすることでメタルケーブル並に低価格で、より高速なサービスを実現できる。
【０００４】
一心双方向通信では、パッケージの小型化を進めるとともに、送受信デバイスを一つのパッケージ内に近接して収納することになる。このような同時双方向通信を行うモジュール内で常に送信信号が受信側に回り込むことによる光クロストークの低減が重大な課題である。
【０００５】
一心双方向通信の小型化、低コスト化を実現するために、Ｓｉプラットフォーム上に一体化した光通信モジュール構成が考案されている。概念図を図７に示す。即ち、Ｓｉ基板１上に形成されたＶ溝に固定された光ファイバ２の先端に対向するように半導体レーザ３が設置されていて、光ファイバ２の途中にＷＤＭフィルタ４があって波長分離するようになっている。ＷＤＭフィルタ４の直上には半導体受光素子５がある。半導体レーザ３の光出力は光ファイバ２を通して外部への送信光となる。外部から光ファイバ２を通して入射する受信光はＷＤＭフィルタ４で反射され半導体受光素子５の裏面に入射し受光部で検知される。
【０００６】
このような構成の光通信モジュールにおいては、同時双方向通信を行うため、モジュール内で送信光はＳｉプラットホーム上でいろいろな散乱光を生じるので送信信号が半導体受光素子５に侵入して生じる光クロストークを防止することが求められる。送信光は数ｍＷと強い光であるのに対し、受信光は微弱な光であるため、無視できないほど大きなノイズとなる。
【０００７】
送信光が受信光よりもエネルギーが低い場合は半導体受光素子の受光層バンドギャップを工夫することにより光クロストークは低減できるが、送信光が受信光よりもエネルギーが高い場合は、クロストークの低減は困難であった。
【０００８】
そこで、送信光だけを吸収して受信光を透過するような波長選択性のある吸収層を半導体受光素子内に設けるという発明が開示されている（例えば、特許文献１参照）。一心の光ファイバで１．３μｍ帯と１．５μｍ帯の光をそれぞれ上り、下り信号に用いる一心双方向通信する場合について具体例を以下に示す。これらの信号光を受光する半導体受光素子としては、ＩｎＧａＡｓ／ＩｎＰ系の化合物半導体よりなるｐｉｎフォトダイオードが一般的である。このｐｉｎフォトダイオードは、例えば、ＩｎＰ層を窓層とし、ＩｎＧａＡｓ層を受光層とした構造のものがある。１．３μｍ帯及び１．５μｍ帯の波長の信号光を同一ファイバにより同時に伝送する場合、それぞれの波長の信号光のみを選択的に受光する半導体受光素子が必要になる。ここで、１．３μｍ帯の波長の信号光は受光するが１．５μｍ帯の波長の信号光は受光しない半導体受光素子は、受光層として波長が１．４μｍ程度のＩｎＧａＡｓＰ層を用いることにより得ることができる。一方、１．５μｍ帯の信号光は受光するが１．３μｍ帯の信号光は受光しない半導体受光素子を得るためには、受光層として１．６μｍ程度のＩｎＧａＡｓ層を使用すると同時に、１．３μｍ帯の信号光を遮断するための吸収層を設ける必要がある。
【０００９】
以下に、後者の半導体受光素子、すなわち、１．５μｍ帯の信号光は受光するが１．３μｍ帯の信号光は受光しない半導体受光素子（以下、１．５μｍ半導体受光素子と記す。）の従来例について図８を参照しながら説明する。
【００１０】
図８は従来の１．５μｍ半導体受光素子の断面図である。図８に示すように、従来の１．５μｍ半導体受光素子は、ｎ−ＩｎＰ基板１０上に、ｎ−ＩｎＧａＡｓＰ吸収層１１（例えば吸収端波長が１．４μｍ）、ｎ−ＩｎＧａＡｓ受光層１２及びｎ−ＩｎＰ窓層１３が順次エピタキシャル成長して形成されているものである。また、ｎ−ＩｎＰ窓層１３上部よりｎ−ＩｎＧａＡｓ受光層１２にＺｎを拡散してｐ型のＺｎ拡散領域１４が形成されている。ｎ−ＩｎＰ窓層１３上部のｐｎ接合部にはＳｉＮパッシベーション膜１５が形成され、ｐ型のＺｎ拡散領域１４にはｐ型電極１６が形成されている。また、ｎ−ＩｎＰ基板１０の裏面には、リング状窓を設けたｎ型電極１７が形成されている。リング状窓は信号光を受ける入射部となる。
【００１１】
従来の１．５μｍ半導体受光素子において、入射部より１．３μｍ帯の信号光と１．５μｍ帯の信号光が入射した場合、１．３μｍ帯の信号光のみがｎ−ＩｎＧａＡｓＰ吸収層１１により吸収され、１．５μｍ帯の信号光のみがｎ−ＩｎＧａＡｓ受光層１２に達し吸収され電気信号に変換される。
【００１２】
ｎ−ＩｎＧａＡｓＰ吸収層１１での１．３μｍ帯の信号光の光吸収量は、ｎ−ＩｎＧａＡｓＰ吸収層１１の膜厚をｄ、１．３μｍ帯の信号光に対する吸収係数をαとして、１−ｅｘｐ（−αｄ）の数式で与えられる。
【００１３】
例えば、１．３μｍ帯の信号光と１．５μｍ帯の信号光の感度比２０ｄＢを得ようとすればｎ−ＩｎＧａＡｓＰ吸収層１１における吸収量を９９％にしなければならず、吸収係数αを１μｍ-1とし、これらを上記数式に代入し、ｎ−ＩｎＧａＡｓＰ吸収層１１の膜厚ｄを求めると、ｎ−ＩｎＧａＡｓＰ吸収層１１の膜厚ｄは約５μｍ必要となるから、おおよそ５μｍ以上の膜厚に設定しておけば十分な感度比が得られる。
【００１４】
しかしながら、１．３μｍ帯の信号光がｎ−ＩｎＧａＡｓＰ吸収層１１で吸収されると、電子−正孔対が生成されることによって、以下の問題が生じる。すなわち、ｎ−ＩｎＧａＡｓＰ吸収層１１はｎ−ＩｎＧａＡｓ受光層１２の近傍に存在しているので、生成された正孔が拡散してｎ−ＩｎＧａＡｓ受光層１２に達したり、また、正孔はｎ−ＩｎＧａＡｓＰ吸収層１１内の多数キャリアである電子と発光再結合してその光がｎ−ＩｎＧａＡｓ受光層１２に入射され、いずれも光クロストークの増大につながる。
【００１５】
ｎ−ＩｎＧａＡｓＰ吸収層１１のキャリア濃度を高くすることは、正孔の拡散長を短くでき、ｎ−ＩｎＧａＡｓ受光層１２への正孔拡散を抑制する上で有効な手段である。一方、電子との再結合確率が増大するので発光する確率は高くなり相反する効果をもたらす。以前に示した結果によれば、キャリア濃度を３×１０18ｃｍ-3から５×１０18ｃｍ-3とすることで、正孔の拡散とｎ−ＩｎＧａＡｓＰ吸収層１１での発光再結合を同時に抑制できる。
【００１６】
図９は１．３μｍ帯の光に対する感度と１．５μｍ帯の光に対する感度比のキャリア濃度依存性を示している。また、図１０はＰＬ強度のキャリア濃度依存性を示している。キャリア濃度が１×１０18ｃｍ-3以上で感度比が大きくなる傾向を示しており、すなわち波長選択性が向上しているのがわかる。しかしながら、感度比は１×１０17ｃｍ-3で数ｄＢ、５×１０18ｃｍ-3においても１３ｄＢ程度と小さい。前述の吸収により期待できる感度差２０ｄＢとはかけ離れており、この結果は、電子−正孔対が再結合する際に１．４μｍ帯の発光をする影響と考えられる。キャリア濃度に対する感度比変化は、図１０のＰＬ強度は１×１０18ｃｍ-3以上で著しく減少する傾向とほぼ一致した傾向を示すことから、キャリア濃度の増加に伴い、結晶品質の低下による非発光中心が増加したものと推察できる。
【００１７】
従来の図８に示すｎ−ＩｎＧａＡｓＰ吸収層１１のキャリア濃度が５×１０18ｃｍ-3の場合の１．５μｍ半導体受光素子を図７に示した光通信モジュールに搭載し、送受信同時駆動時における最小受信感度の周波数特性（０．１〜２００ＭＨｚ）を測定した結果を図１１に示す。０．１〜２００ＭＨｚの周波数領域において最小受信感度の変動は２ｄＢｍ程度と良好な特性を示している。
【特許文献１】特開２００１−８５７２９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
しかしながら、キャリア濃度を高くするといくつかの問題が生じる。第１に、ＰＬ発光ピークがブロードになりピーク位置の認識が困難となるため、吸収端波長バラツキが大きくなる。第２に、ウエハ面内の組成バラツキが増大し、吸収端波長のウエハ面内バラツキが顕著となる。第３に、表面モホロジーが劣化し、上部に積層する受光層の結晶品質が低下するため、暗電流が増加する。従って、キャリア濃度を高く設定することは好ましくない。
【００１９】
そこで、本発明は上記課題を解決し、光クロストークを低減できる受光素子を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
上記課題を解決するため、本発明の受光素子は、半導体基板上に少なくともｐｎ接合を有する受光層を設けた受光素子であって、受信すべき光の入射面と受光層の間に、受光層よりバンドギャップが大きい吸収層を設け、吸収層のキャリア濃度が１×１０17ｃｍ-3未満であることを特徴とする。
【００２１】
吸収層と受光層の間に、吸収層よりもバンドギャップが大きいキャリア拡散抑止層を設けることが好ましく、また、吸収層の膜厚を２μｍ以上、６μｍ以下とすることが好ましい。
【００２２】
この場合、受信すべき光が１．５μｍ帯であり、受信を阻害すべきである光が１．３μｍ帯であることが好ましい。
【００２３】
さらに、受光層がＩｎＧａＡｓからなるエピタキシャル成長層であり、吸収層がＩｎＧａＡｓＰからなるエピタキシャル層であることが好ましい。
【００２４】
この場合、吸収層の吸収端波長が１．４μｍ帯であることが好ましい。
【００２５】
また、キャリア拡散抑止層の膜厚を０．１μｍ以上、２μｍ以下とすることが好ましい。
【００２６】
また、キャリア拡散抑止層のキャリア濃度を１×１０17ｃｍ-3以上、１×１０18ｃｍ-3以下とすることが好ましい。
【００２７】
この場合、キャリア拡散抑止層がＩｎＰからなるエピタキシャル層であることが好ましい。
【００２８】
本発明の受光素子において、半導体基板裏面もしくは半導体基板側面に設けられた溝側面より光入射する、裏面入射型もしくは側面入射型とするのが好ましい。
【発明の効果】
【００２９】
以上のように、本発明の受光素子によれば、受光層と吸収層との間にキャリア拡散抑止層を設けることにより、波長の異なる光がそれぞれ入射する状況で波長の長い方の光を選択的に受光する場合において、波長の短い光による迷光を吸収層にて吸収するとともに、吸収層で発生したキャリアが受光層に達するのをキャリア拡散抑止層で防止できる。よって、光クロストークを著しく低減することが可能となる。
【００３０】
さらに、短い波長を送信に、長い波長を受信に用いる送受信モジュールにおいて、本発明の受光素子を用いることにより、小型化、低コスト化が図れ、特に光路非分離型の送受信モジュールにおいて極めて有効である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しながら説明する。
【００３２】
本発明の実施の形態における１．５μｍ半導体受光素子の断面図を図１に示す。ここで示したのは、いわゆる裏面入射型の受光素子である。
【００３３】
図１に示すように、本発明の実施の形態における半導体受光素子は、ｎ−ＩｎＰ基板１０上に、膜厚５．０μｍのｎ−ＩｎＧａＡｓＰ吸収層１１（例えば吸収端波長が１．４μｍ）、膜厚０．５μｍのｎ−ＩｎＰキャリア拡散抑止層２１、膜厚２．０μｍのｎ−ＩｎＰ層２２、膜厚２．０μｍのｎ−ＩｎＧａＡｓ受光層１２及び膜厚１．０μｍのｎ−ＩｎＰ窓層１３が順次エピタキシャル成長して形成されているものである。また、ｎ−ＩｎＰ窓層１３上部よりｎ−ＩｎＧａＡｓ受光層１２にＺｎを拡散してｐ型のＺｎ拡散領域１４が形成されている。ｎ−ＩｎＰ窓層１３上部のｐｎ接合部にはＳｉＮパッシベーション膜１５が形成され、ｐ型のＺｎ拡散領域１４にはｐ型電極１６が形成されている。また、ｎ−ＩｎＰ基板１０の裏面には、リング状窓を設けたｎ型電極１７が形成されている。リング状窓は信号光を受ける入射部となる。
【００３４】
ここで、ｎ−ＩｎＧａＡｓＰ吸収層１１及びｎ−ＩｎＰキャリア拡散抑止層２１のキャリア濃度はそれぞれ１×１０16ｃｍ-3、１×１０18ｃｍ-3である。
【００３５】
なお、図１では裏面入射型の半導体受光素子について基本的な構造を示したが、実際には１．３μｍ帯の信号光は裏面からだけでなく、前述のようにいたるところから迷光として素子内に侵入する確率が高い。従って、図２に示すような構成とすることが好ましい。すなわち、素子周辺をｎ−ＩｎＧａＡｓＰ吸収層１１までエッチング除去し、遮光メタル３１を全面に被覆する。これにより、ｐ型電極１６と遮光メタル３１の分離部を除いてｎ−ＩｎＧａＡｓＰ吸収層１１より上方は完全に迷光の侵入を防ぐことができ、素子内に侵入する光はｎ−ＩｎＧａＡｓＰ吸収層１１を通過することになる。
【００３６】
本実施形態の図２に示す１．５μｍ半導体受光素子を図７に示した光通信モジュールに搭載し、送受信同時駆動時における最小受信感度の周波数特性（０．１〜２００ＭＨｚ）を測定した結果を図３に示す。比較のため、ｎ−ＩｎＧａＡｓＰ吸収層１１のキャリア濃度が１×１０15ｃｍ-3〜５×１０18ｃｍ-3の場合についても結果を示す。
【００３７】
キャリア濃度の減少にともない、図３に示す１．３μｍ帯の光に対する感度と１．５μｍ帯の光に対する感度比の関係は０．１〜１０ＭＨｚ、特に１ＭＨｚ未満の低周波数域における最小受信感度の上昇として現れる。しかしながら、それ以上の高周波領域ではほとんど周波数依存が発生しない。
【００３８】
本実施の形態のように、ｎ−ＩｎＧａＡｓＰ吸収層１１のキャリア濃度は１×１０16ｃｍ-3程度と極めて低濃度の場合には、図３に示すようには１．３μｍ帯の光に対する感度と１．５μｍ帯の光に対する感度比は大きく、周波数特性においても、１ＭＨｚ未満の低周波領域での最小受信感度の著しい上昇が見受けられるが、１ＭＨｚ以上ではまったく周波数依存が発生していない。上述の現象は、キャリア濃度を低くするとｎ−ＩｎＧａＡｓＰ吸収層１１でのキャリア寿命が長くなるため高速の信号には応答しなくなるためである。
【００３９】
図４に０．１ＭＨｚおよび１ＭＨｚにおける最小受信感度と２００ＭＨｚにおける最小受信感度との差、すなわち最小受信感度劣化量のキャリア濃度依存性を示す。０．１ＭＨｚでは、図９に示す１．３μｍ帯の光に対する感度と１．５μｍ帯の光に対する感度比のキャリア濃度依存性とほぼ同様の傾向を示す。一方、１ＭＨｚでは、キャリア濃度が低いとキャリア寿命が長くなるために高速の信号には応答しなくなり最小受信感度劣化量は著しく減少する。
【００４０】
１×１０16ｃｍ-3程度と極めて低濃度の場合においては、１ＭＨｚ未満を除いて、５×１０18ｃｍ-3の場合に匹敵する特性を示している。これは、一部の動作速度が１００Ｍｂｐｓ程度の低速光通信モジュールを構成する場合を除き十分な値であり、例えば実使用上問題のない程度に光クロストークはほぼ防止できることを示している。
【００４１】
また、許容されるキャリア濃度は、モジュールの形態によるが、図４に示した結果から判断して１×１０17ｃｍ-3以下としておけば、実使用上大きな問題のない程度に光クロストークは防止ことが可能であると言える。さらに最小受信感度を小さくしモジュールの性能を向上するためには５×１０16ｃｍ-3以下とすると更によい。
【００４２】
ここで、ｎ−ＩｎＰキャリア拡散抑止層２１のキャリア拡散抑止機能について説明する。図５に本実施の形態のバンドギャップ概略を示す。１．３μｍ帯の信号光はｎ−ＩｎＧａＡｓＰ吸収層１１で吸収されて電子−正孔対を発生するのであるが、ｎ−ＩｎＰキャリア拡散抑止層２１が形成されていない場合、ｎ−ＩｎＧａＡｓＰ吸収層１１で発生した正孔の一部がｎ−ＩｎＧａＡｓ受光層１２に流入して光電流となるのに対し、ｎ−ＩｎＰキャリア拡散抑止層２１があると、図５に示すようにｎ−ＩｎＧａＡｓＰ吸収層１１とｎ−ＩｎＰキャリア拡散抑止層２１との界面のヘテロ障壁で正孔の拡散が抑止されて光電流とならない。
【００４３】
許容されるｎ−ＩｎＰキャリア拡散抑止層２１の膜厚は０．２μｍ以上、２μｍ以下とすることが望ましい。下限は機能を満たすために制限されており、上限を決定する要素は、第一に前述のように厚膜をエピタキシャル成長する場合のコスト的な制限である。また、キャリア濃度の高い厚膜をエピタキシャル成長することは、その上部に形成する層の結晶性を低下させること、ドーパントの拡散により素子容量が増加してしまうリスクを有しているため、１μｍ以下とするとさらに良い。実際に、２μｍ程度エピタキシャル成長すると、その上部のｎ−ＩｎＰ層２２に１×１０16ｃｍ-3程度のドーパントが拡散することとなる。ｎ−ＩｎＰ層２２は、受光層の結晶性を高め、下層からのドーパントの拡散を防ぐバッファ層であるとともに動作時に空乏層として接合容量を低減する役割を有している。この層に高濃度のドーパントが入ることはバッファ層自体の結晶性に悪影響を与えるとともに接合容量の増大につながってしまい好ましくない。実際に１×１０16ｃｍ-3より高いドーパント濃度になると、受光感度の低下や暗電流増加が顕著に確認されている。
【００４４】
今回の実験により、ｎ−ＩｎＰキャリア拡散抑止層２１のキャリア濃度が１×１０17ｃｍ-3以上１×１０18ｃｍ-3以下の範囲であれば、上記の性能低下を大幅に改善できることが確認されている。
【００４５】
また、ｎ−ＩｎＰキャリア拡散抑止層２１は、ｎ−ＩｎＧａＡｓＰ吸収層１１の膜厚が薄い場合に特に有効であり、ｎ−ＩｎＧａＡｓＰ吸収層１１のキャリア濃度下限はある程度制限されるが、ｎ−ＩｎＧａＡｓＰ吸収層１１の膜厚を２μｍとしても良好な光クロストーク特性が得られることがわかった。従って、ｎ−ＩｎＰキャリア拡散抑止層２１を導入した場合は、ｎ−ＩｎＧａＡｓＰ吸収層１１の膜厚は２μｍ以上あればいいと言える。また、ｎ−ＩｎＧａＡｓＰ吸収層１１の膜厚は厚くすれば光クロストークを低減できることは既に述べたが、その上限は結晶成長の難易度やコスト等で決まり、６μｍを超えない程度であれば実用に耐えうる。
【００４６】
なお、本発明は上記実施の形態に限定されるものでなく、例えば、図６に示すような側面入射型の１．５μｍ半導体受光素子においても絶大な効果をもたらす。
【００４７】
また、本実施の形態の受光素子を図７に示した構造の光通信モジュールに適用すれば、光クロストークを低減できるため、発光素子と受光素子との距離を縮められ、モジュールの小型化が図れる。小型化等による低コスト化も可能である。特に、調芯を用いない表面実装型モジュール等において、信号光の感度低下を防止する効果が大きい。
【００４８】
なお、本実施の形態では、基板としてｎ−ＩｎＰ基板１０を用いたが、半絶縁性のＩｎＰ基板を用いる場合においても適応できることは言うまでもない。また、１．３μｍ帯と１．５μｍ帯の信号光を１本の光ファイバによって光送受信を行う光通信モジュールに用いる半導体受光素子として説明したが、他の波長帯、他の材料系においても適応できることは言うまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００４９】
本発明に係る受光素子およびそれを用いた光通信モジュールは、異なる波長の光を用いて双方向通信を行う通信モジュールにおいて、簡便な構成で光クロストークを大幅に低減できる高性能かつ低コストのモジュールに適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明の実施の形態における裏面入射型の１．５μｍ半導体受光素子の断面図
【図２】本発明の実施の形態における上部を遮光した裏面入射型の１．５μｍ半導体受光素子の断面図
【図３】本発明の実施の形態における１．５μｍ半導体受光素子の最小受信感度の周波数特性（０．１〜２００ＭＨｚ）
【図４】本発明の実施の形態における１．５μｍ半導体受光素子の最小受信感度劣化量のキャリア濃度依存性
【図５】本発明の実施の形態における１．５μｍ半導体受光素子のバンドギャップ概略図
【図６】本発明の実施の形態にかかる上部を遮光した側面入射型の１．５μｍ半導体受光素子の断面図
【図７】従来の技術におけるＳｉプラットフォーム上に一体化した光通信モジュール構成概念図
【図８】従来の技術における１．５μｍ半導体受光素子の断面図
【図９】１．３μｍ帯の光に対する感度と１．５μｍ帯の光に対する感度比のキャリア濃度依存性
【図１０】ＰＬ強度のキャリア濃度依存性
【図１１】従来の技術における１．５μｍ半導体受光素子の最小受信感度の周波数特性（０．１〜２００ＭＨｚ）
【符号の説明】
【００５１】
１…Ｓｉ基板
２…光ファイバ
３…半導体レーザ
４…ＷＤＭフィルタ
５…半導体受光素子
１０…ｎ−ＩｎＰ基板
１１…ｎ−ＩｎＧａＡｓＰ吸収層
１２…ｎ−ＩｎＧａＡｓ受光層
１３…ｎ−ＩｎＰ窓層
１４…Ｚｎ拡散領域
１５…ＳｉＮパッシベーション膜
１６…ｐ型電極
１７…ｎ型電極
２１…ｎ−ＩｎＰキャリア拡散抑止層
２２…ｎ−ＩｎＰ層
３１…遮光メタル
【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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