(57)【要約】【課題】受光感度を低下させることなく、光過入力による劣化を防ぐことができる半導体受光素子を得る。【解決手段】ｎ型半導体基板１上に順に、ｎ型クラッド層４、光吸収層５、ｐ型クラッド層６、及びｐ型コンタクト層７が設けられている。上部電極８がｐ型コンタクト層７上に設けられている。上部電極８は受光部において開口を有する。下部電極９がｎ型半導体基板１の下面に設けられている。受光部においてｐ型クラッド層６の上面（受光面）に凹部１０が設けられている。入射光が凹部１０により外側に広がって光吸収層５に入射される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板と、
前記半導体基板上に順に設けられた、第１導電型の第１の半導体層、光吸収層、及び第２導電型の第２の半導体層と、
前記第２の半導体層上に設けられ、受光部において開口を有する上部電極と、
前記半導体基板の下面に設けられた下部電極とを備え、
前記受光部において前記第２の半導体層の上面に凹部が設けられ、
入射光が前記凹部により広がって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素子。
【請求項２】
前記凹部がテーパー状であることを特徴とする請求項１に記載の半導体受光素子。
【請求項３】
前記受光部に前記凹部が複数設けられ、前記第２の半導体層の上面がのこぎり歯状又は台形歯状であることを特徴とする請求項１に記載の半導体受光素子。
【請求項４】
前記第２の半導体層は、前記受光部において前記上部電極より上に突出した突出部を有し、
前記凹部は前記突出部の上面に設けられていることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項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、受光感度を低下させることなく、光過入力による劣化を防ぐことができる半導体受光素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
光ファイバーから導入された入射光は、レンズにより半導体受光素子の受光部に集光される。受光面に垂直入射された入射光は空気と結晶の屈折率差に応じた屈折をして結晶内部に入射される。従来の半導体受光素子では受光面が平らであるため、入射光が集光されて光吸収層に入射される。
【０００３】
また、受光面上に凹レンズを設けて入射光を広げることが提案されている（例えば、特許文献１参照）。さらに、半導体基板の裏面が受光面の場合に基板裏面に凹部を設けることが提案されている（例えば、特許文献２の図２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平９−２１３２０６号公報
【特許文献２】特開平４−２０８５７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
光が過剰に入力された場合、入力光の光密度が大きくなり、光が電流に変化された際の発熱により結晶に欠陥が発生するという問題があった。受光面上に凹レンズを設けても入射光を十分に広げることができないため、この問題を解決することはできなかった。また、基板裏面に凹部を形成した場合、基板は１００μｍ程度と厚いため、入射光が受光部以外に屈折されて受光感度が低下する。
【０００６】
本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、その目的は受光感度を低下させることなく、光過入力による劣化を防ぐことができる半導体受光素子を得るものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る半導体受光素子は、半導体基板と、前記半導体基板上に順に設けられた、第１導電型の第１の半導体層、光吸収層、及び第２導電型の第２の半導体層と、前記第２の半導体層上に設けられ、受光部において開口を有する上部電極と、前記半導体基板の下面に設けられた下部電極とを備え、前記受光部において前記第２の半導体層の上面に凹部が設けられ、入射光が前記凹部により広がって前記光吸収層に入射されることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明により、受光感度を低下させることなく、光過入力による劣化を防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施の形態１に係る半導体受光素子を示す断面図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係る半導体受光素子の凹部の形成方法を示す断面図である。
【図３】本発明の実施の形態１に係る半導体受光素子の凹部の形成方法を示す断面図である。
【図４】本発明の実施の形態１に係る半導体受光素子の凹部の形成方法を示す断面図である。
【図５】比較例に係る半導体受光素子を示す断面図である。
【図６】本発明の実施の形態２に係る半導体受光素子を示す断面図である。
【図７】本発明の実施の形態３に係る半導体受光素子を示す断面図である。
【図８】本発明の実施の形態４に係る半導体受光素子を示す断面図である。
【図９】本発明の実施の形態５に係る半導体受光素子を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明の実施の形態に係る半導体受光素子について図面を参照して説明する。同じ又は対応する構成要素には同じ符号を付し、説明の繰り返しを省略する場合がある。
【００１１】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係る半導体受光素子を示す断面図である。ｎ型半導体基板１上に順に、ｎ型バッファー層２、多層反射層３、ｎ型クラッド層４、光吸収層５、ｐ型クラッド層６、及びｐ型コンタクト層７が設けられている。ｎ型半導体基板１はＩｎＰなどからなる。ｐ型クラッド層６はＩｎＰの場合にはｐ型コンタクト層７を兼ねる。光吸収層５は例えばウェル層とバリア層を有する量子井戸構造である。
【００１２】
上部電極８がｐ型コンタクト層７上に設けられている。上部電極８は受光部において開口を有する。下部電極９がｎ型半導体基板１の下面に設けられている。受光部においてｐ型クラッド層６の上面（受光面）に凹部１０が設けられている。必要に応じ、受光面上にＡＲコート（入射光は透過するが、結晶内からの光を反射するコート膜）が設けられている。
【００１３】
図２から図４は、本発明の実施の形態１に係る半導体受光素子の凹部の形成方法を示す断面図である。まず、図２に示すように、ｐ型コンタクト層７上にレジスト１１を形成し、受光部の真ん中を開口する。そして、素子をエッチング液に漬ける。
【００１４】
図３及び図４に示すように、エッチング液により結晶がエッチングされると同時に、レジスト１１が真ん中からはげて、エッチングが周囲に進む。真ん中ほどエッチング液に接触する時間が長いため、結晶のエッチング量が大きくなる。この結果、凹部１０が形成される。なお、エッチング方法として、ウエットエッチングに限らず、ドライエッチングを用いてもよい。
【００１５】
続いて、本実施の形態の効果を比較例と比較して説明する。図５は、比較例に係る半導体受光素子を示す断面図である。比較例では凹部１０が無く受光面が平らであるため、入射光が集光されて光吸収層５に入射される。従って、光が過剰に入力された場合、入力光の光密度が大きくなり、光が電流に変化された際の発熱により結晶に欠陥が発生する。
【００１６】
これに対して本実施の形態では、凹部１０の傾斜が受光面中心から外側に向かって大きくなるため、上側から入射された入射光が凹部１０により外側に広がって光吸収層５に入射される。このため、結晶内部での光密度が小さくなり、変換される電流密度も小さくなる。従って、光が電流に変化された際の発熱も低下するため、光過入力による劣化を防ぐことができる。また、凹部１０が設けられたｐ型クラッド層６は２μｍ程度と薄いため、受光部以外に屈折される入射光は少ない。従って、受光感度の低下を防ぐことができる。
【００１７】
実施の形態２．
図６は、本発明の実施の形態２に係る半導体受光素子を示す断面図である。本実施の形態では凹部１０がテーパー状である。この場合でも実施の形態１と同様の効果を得ることができる。
【００１８】
実施の形態３．
図７は、本発明の実施の形態３に係る半導体受光素子を示す断面図である。本実施の形態では受光部に凹部１０が複数設けられ、ｐ型クラッド層６の上面がのこぎり歯状である。この場合でも実施の形態１と同様の効果を得ることができる。
【００１９】
実施の形態４．
図８は、本発明の実施の形態４に係る半導体受光素子を示す断面図である。本実施の形態では受光部に凹部１０が複数設けられ、ｐ型クラッド層６の上面が台形歯状である。この場合でも実施の形態１と同様の効果を得ることができる。
【００２０】
実施の形態５．
図９は、本発明の実施の形態５に係る半導体受光素子を示す断面図である。ｐ型コンタクト層７の成長後に受光部を開口した膜を形成し、ＩｎＰなどの突出部１２を選択成長させている。突出部１２は、受光部において上部電極８より上に突出している。凹部１０は突出部１２の上面に設けられている。この場合でも実施の形態１と同様の効果を得ることができる。
【符号の説明】
【００２１】
１  ｎ型半導体基板（半導体基板）
４  ｎ型クラッド層（第１の半導体層）
５  光吸収層
６  ｐ型クラッド層（第２の半導体層）
８  上部電極
９  下部電極
１０  凹部
１２  突出部
【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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