(57)【要約】【課題】高速かつ高効率な動作を損なうことなく、より高い出力が得られるようにする。【解決手段】第１光吸収層１０３は、下部クラッド層１０２の側でコア層１０４に接して形成され、第２光吸収層１０５は、上部クラッド層１０６の側でコア層１０４に接して形成されている。また、第１光吸収層１０３と第２光吸収層１０５とは、コア層１０４を挾んで互いに向かい合って配置されている。また、第２半導体層１０４は、第１半導体のバンドギャップエネルギーと第１光吸収層１０３および第２光吸収層１０５のバンドギャップエネルギーの間のバンドギャップエネルギーの半導体から構成されている。【選択図】  図１
2016025133.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の上に形成された第１導電型の第１半導体からなる下部クラッド層と、
前記下部クラッド層の上に形成されて導波方向に所定の長さとされた第２導電型の第２半導体からなるコア層と、
前記コア層の上に形成された第１導電型の前記第１半導体からなる上部クラッド層と、
前記下部クラッド層の側で前記コア層に接して形成された第１光吸収層と、
前記上部クラッド層の側で前記コア層に接して形成され、前記コア層を挾んで前記第１光吸収層に向かい合って配置された第２光吸収層と、
前記下部クラッド層に接続された第１電極と、
前記上部クラッド層に接続され、前記第１電極と同電位とされる第２電極と、
前記コア層に接続された第３電極と
を備え、
前記第２半導体層は、前記第１半導体のバンドギャップエネルギーと前記第１光吸収層および前記第２光吸収層のバンドギャップエネルギーの間のバンドギャップエネルギーの半導体から構成され、
前記第１光吸収層および前記第２光吸収層は、前記下部クラッド層，前記コア層，および前記上部クラッド層よりも不純物濃度が低い状態とされている
ことを特徴とする半導体受光素子。
【請求項２】
請求項１記載の半導体受光素子において、
前記下部クラッド層と前記第１光吸収層との間に形成されて前記第１半導体から構成された第１電子走行層と、
前記上部クラッド層と前記第２光吸収層との間に形成されて前記第１半導体から構成された第２電子走行層と
を備え、
前記第１電子走行層および前記第２電子走行層は、前記下部クラッド層，前記コア層，および前記上部クラッド層よりも不純物濃度が低い状態とされている
ことを特徴とする半導体受光素子。
【請求項３】
請求項１または２記載の半導体受光素子において、
前記第１光吸収層および前記第２光吸収層は、同じ面積とされていることを特徴とする半導体受光素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、導波路型の半導体受光素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体受光素子であるフォトダイオードは、光通信システムを構成する重要なキーデバイスの１つであり、近年の通信トラフィックの爆発的な増大に対してシステムの開発が進む中、これに応じた高性能化が求められている。また、光信号を電気信号に変換する機能を有することは、光通信のみならず、計測や新分野の技術開発においても重要なデバイスとなるため、フォトダイオードの開発は盛んに行われている。
【０００３】
一般的にフォトダイオードの開発では、応答速度の高速化と光電気変換の高効率化が主なターゲットとなる。フォトダイオードの高速化を目指す場合、速度制限要因の１つである発生したキャリアの走行時間をいかに短くするかということがある。高速応答の半導体受光素子として研究開発が盛んであるデバイスとして、ｐｉｎ型のフォトダイオードがある。このデバイスでは、光吸収層をアンドープ層として空乏化しておくことにより、発生したキャリアをドリフト電界で高速に動作させている。
【０００４】
この技術のもとで高速化を目指すには、光吸収層を薄層化し、キャリアの走行時間を短くする方法がある。しかしながら、光吸収層の薄層化は、光電気変換の効率を低下させてしまう。これらのことに対し、導波路型フォトダイオード構造がある。この構造では、キャリアの走行時間短縮のために薄層化した光吸収層に対して、光を平行に入射している。このようにすることで、入射した光が導波して吸収する距離が十分にとれるようになり、光電気変換の効率をより高くすることができる。
【０００５】
また、導波路型フォトダイオードでは、素子の側面から入射した光を、薄層化した光吸収層に対して高い効率で結合させることが重要となる。これを実現するために、マルチモードの導波路構造とする技術が提案されている。マルチモード導波路型フォトダイオードは、光導波路構造のコアの厚さ方向中央部に薄層化した光吸収層を配置してコアの一部としている（非特許文献１参照）。この構造とすることで、コア全体では十分な径を確保してマルチモード導波路とし、入射端面より入射する光に対して高い結合効率を得ている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】K. Kato et al. ,"Highly Efficient 40 GHz Waveguide InGaAs p-i-n Photodiode Employing Multimode Waveguide Structure", IEEE Photonics Technology  Letters, vol.3, no.9, pp.820-822, 1991.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、上述したマルチモード導波路型フォトダイオードでは、高速化を目的とした小型化のために導波方向の長さをより短くすることが要求され、このため、より短い導波路で、高効率を得ることが必要となる。このため、光が結合した後の伝播時に、コアの一部を構成している光吸収層への光閉じ込めを強くするため、光吸収層の位置と励振される総モードのピーク位置とが一致するように、コアの厚さ方向中央部に光吸収層を配置している。しなしながら、この結果、光の吸収がコア（光吸収層）の入射端面に集中することになり、発生するキャリアによる電流の集中で出力が制限されてしまうという問題があった。
【０００８】
本発明は、以上のような問題点を解消するためになされたものであり、高速かつ高効率な動作を損なうことなく、より高い出力が得られるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る半導体受光素子は、基板の上に形成された第１導電型の第１半導体からなる下部クラッド層と、下部クラッド層の上に形成されて導波方向に所定の長さとされた第２導電型の第２半導体からなるコア層と、コア層の上に形成された第１導電型の第１半導体からなる上部クラッド層と、下部クラッド層の側でコア層に接して形成された第１光吸収層と、上部クラッド層の側でコア層に接して形成され、コア層を挾んで第１光吸収層に向かい合って配置された第２光吸収層と、下部クラッド層に接続された第１電極と、上部クラッド層に接続され、第１電極と同電位とされる第２電極と、コア層に接続された第３電極とを備え、第２半導体層は、第１半導体のバンドギャップエネルギーと第１光吸収層および第２光吸収層の間のバンドギャップエネルギーの半導体から構成され、第１光吸収層および第２光吸収層は、下部クラッド層，コア層，および上部クラッド層よりも不純物濃度が低い状態とされている。
【００１０】
上記半導体受光素子において、下部クラッド層と第１光吸収層との間に形成されて第１半導体から構成された第１電子走行層と、上部クラッド層と第２光吸収層との間に形成されて第１半導体から構成された第２電子走行層とを備えるようにしてもよい。なお、第１電子走行層および第２電子走行層は、下部クラッド層，コア層，および上部クラッド層よりも不純物濃度が低い状態とされていればよい。また、第１光吸収層および第２光吸収層は、同じ面積とされているとよい。
【発明の効果】
【００１１】
以上説明したことにより、本発明によれば、高速かつ高効率な動作を損なうことなく、より高い出力が得られるようになるという優れた効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、本発明の実施の形態１における半導体受光素子の構成を示す断面図である。
【図２】図２は、本発明の実施の形態１における半導体受光素子の構成を示す断面図である。
【図３】図３は、本発明の実施の形態２における半導体受光素子の構成を示す断面図である。
【図４】図４は、本発明の実施の形態２における半導体受光素子の構成を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。
【００１４】
［実施の形態１］
はじめに、本発明の実施の形態１について、図１，図２を用いて説明する。図１，図２は、本発明の実施の形態１における半導体受光素子の構成を示す断面図である。図１は、導波方向に垂直な断面を示し、図２は、図１のｙｙ線の断面を示している。
【００１５】
この半導体受光素子は、基板１０１と、この上に形成された下部クラッド層１０２と、この上に形成された第１光吸収層１０３と、この上に形成されたコア層１０４と、この上に形成された第２光吸収層１０５と、この上に形成された上部クラッド層１０６とを備え、光導波路構造とされている。図２に示すように、入射端面１３１より光が入射される。入射した光は、コア層１０４よりなる光導波路を導波し、コア層１０４を挾む２つの第１光吸収層１０３および第２光吸収層１０５に吸収され、光電変換される。
【００１６】
下部クラッド層１０２は、例えば高濃度にｎ型とされたＩｎＰ（ｎ+−ＩｎＰ）などの第１導電型の第１半導体から構成されている。また、コア層１０４は、高濃度にｐ型とされたＩｎＧａＡｓＰ（ｐ+−ＩｎＧａＡｓＰ）などの第２導電型の第２半導体から構成され、また、導波方向に所定の長さとされている。また、上部クラッド層１０６は、下部クラッド層１０２と同じ第１導電型の第１半導体から構成されている。
【００１７】
第１光吸収層１０３は、下部クラッド層１０２の側でコア層１０４に接して形成され、第２光吸収層１０５は、上部クラッド層１０６の側でコア層１０４に接して形成されている。また、第１光吸収層１０３と第２光吸収層１０５とは、コア層１０４を挾んで互いに向かい合って配置されている。また、第１光吸収層１０３および第２光吸収層１０５は、導波方向にコア層１０４と同じ長さとされているが、これらの長さは、同じである必要はない。
【００１８】
また、第２半導体層１０４は、第１半導体のバンドギャップエネルギーと第１光吸収層１０３および第２光吸収層１０５のバンドギャップエネルギーの間のバンドギャップエネルギーの半導体から構成されている。また、第１光吸収層１０３および第２光吸収層１０５は、下部クラッド層１０２，コア層１０４，および上部クラッド層１０６よりも不純物濃度が低い状態とされている。例えば、第１光吸収層１０３および第２光吸収層１０５は、アンドープのＩｎＧａＡｓ（ｉ−ＩｎＧａＡｓ）から構成されている。なお、第１半導体と第２半導体との屈折率は異なり、第２半導体層の方が、第１半導体層より高い屈折率とされている。
【００１９】
また、下部クラッド層１０２には、第１電極１１１が接続され、上部クラッド層１０６には、第２電極１１２が接続され、コア層１０４には、第３電極１１３が接続されている。例えば、基板１０１の平面上で、導波方向に垂直な方向の下部クラッド層１０２の幅は、コア層１０４より幅広とされ、コア層１０４の側方に延在している下部クラッド層１０２の上に第１電極１１１が形成されている。
【００２０】
また、コア層１０４の幅は、第１光吸収層１０３，第２光吸収層１０５，上部クラッド層１０６より幅広とされ、第２光吸収層１０５の側方に延在しているコア層１０４の上に第３電極１１３が形成されている。また、上述した構成の素子部を覆う保護膜１２１が形成され、保護膜１２１の周囲に配置された配線１２２により、第１電極１１１および第２電極１１２が同電位とされている。保護膜１２１は、例えば、ポリイミドやベンゾシクロブテンなどの絶縁性を有する有機材料から構成すればよい。なお、図示していないが、第３電極１１３にも配線が接続されている。
【００２１】
実施の形態１によれば、キャリアの走行時間短縮のため、第１光吸収層１０３および第２光吸収層１０５を、例えば層厚０．１μｍと薄くしても、コア層１０４を厚くし、コア層１０４の層厚を大きくすれば、光導波路をマルチモードが励振される状態とすることができる。この結果、入射端面１３１より入射される光を、高い効率で光導波路に結合させることができる。例えば、入射光のスポットサイズを１．３μｍとした場合、第１光吸収層１０３，コア層１０４，第２光吸収層１０５の合計層厚を２μｍとすれば、９５％以上の結合効率が得られる。
【００２２】
最も結合効率が高くなる条件は、入射光がコア層１０４の中央付近に入射されたときになるが、第１光吸収層１０３および第２光吸収層１０５は、コア全体から見ると層厚方向の両端に配置されており、励振される総モードのピーク位置からずれている。このため、第１光吸収層１０３および第２光吸収層１０５における光の閉じ込めは弱くなり、光入射によるキャリアの発生は、光導波方向に分散され、入射端面１３１における電流集中は緩和される。
【００２３】
以上に説明した実施の形態によれば、まず、高出力化が可能となる。また、２つの第１光吸収層１０３および第２光吸収層１０５を備えるようにしているので、いずれか一方の場合に比較して効率も上がることになる。これらのことにより、実施の形態１によれば、超高速・高効率動作を損なうことなく高出力化が可能になる。
【００２４】
次に、実施の形態１における半導体受光素子の製造について簡単に説明する。例えば、高抵抗ＩｎＰからなる基板１０１の上に、第１ｎ+−ＩｎＰ層（下部クラッド層１０２），第１ｉ−ＩｎＧａＡｓ層（第１光吸収層１０３），ｐ+−ＩｎＧａＡｓＰ層（コア層１０４），第２ｉ−ＩｎＧａＡｓ層（第２光吸収層１０５），第２ｎ+−ＩｎＰ層（上部クラッド層１０６）を、これらの順に堆積して形成する。例えば、よく知られた有機金属気相成長法により、各層をエピタキシャル成長させて形成すればよい。
【００２５】
次に、公知のフォトリソグラフィー技術およびウエットエッチング技術により、第２ｎ+−ＩｎＰ層および第２ｉ−ＩｎＧａＡｓ層をパターニングして、上部クラッド層１０６，および第２光吸収層１０５の第１メサを形成する。第１メサを形成した後で、エッチングに用いたマスクパターンは除去する。
【００２６】
次に、公知のフォトリソグラフィー技術およびウエットエッチング技術により、ｐ+−ＩｎＧａＡｓＰ層および第１ｉ−ＩｎＧａＡｓ層をパターニングし、コア層１０４および第１光吸収層１０３の第２メサを形成する。このとき、ｐ+−ＩｎＧａＡｓＰとｉ−ＩｎＧａＡｓとの間でエッチング選択比の大きい硫酸系のエッチング液を使用する。硫酸系のエッチング液を用いることで、第１ｎ+−ＩｎＰ層をエッチング停止層として利用することができる。加えて、第１ｉ−ＩｎＧａＡｓ層をｐ+−ＩｎＧａＡｓＰ層より早くエッチングすることができるので、第１ｉ−ＩｎＧａＡｓ層は横方向にエッチングができる。この結果、第１光吸収層１０３の幅をコア層１０４の幅より小さい形状とすることができる。
【００２７】
また、第２メサ形成のマスクパターンを第１メサ形成のマスクパターンより幅広としておくことで、第２光吸収層１０５および上部クラッド層１０６より、コア層１０４を幅広とすることができる。また、第２メサ形成における第１ｉ−ＩｎＧａＡｓ層の横方向エッチング量を制御することで、第２光吸収層１０５（第１メサ）と第１光吸収層１０３とを、同じ幅にすることができる。
【００２８】
次に、公知のフォトリソグラフィー技術およびウエットエッチング技術により、第１ｎ+−ＩｎＰ層をパターニングし、下部クラッド層１０２を形成する。また、各電極を所定の箇所に形成し、保護膜１２１で埋め込む。この後、保護膜１２１の所定の箇所に貫通孔を形成し、各電極に接続する配線層を形成する。また、劈開により入射端面１３１を形成する。
【００２９】
［実施の形態２］
次に、本発明の実施の形態２について図３，図４を用いて説明する。図３，図４は、本発明の実施の形態２における半導体受光素子の構成を示す断面図である。図３は、導波方向に垂直な断面を示し、図４は、図３のｙｙ線の断面を示している。
【００３０】
この半導体受光素子は、基板２０１と、この上に形成された下部クラッド層２０２と、この上に形成された第１電子走行層２０７と、この上に形成された第１光吸収層２０３と、この上に形成されたコア層２０４と、この上に形成された第２光吸収層２０５と、この上に形成された第２電子走行層２０８と、この上に形成された上部クラッド層２０６とを備え、光導波路構造とされている。図４に示すように、入射端面２３１より光が入射される。入射した光は、コア層２０４よりなる光導波路を導波し、コア層２０４を挾む２つの第１光吸収層２０３および第２光吸収層２０５に吸収され、光電変換される。
【００３１】
下部クラッド層２０２は、例えば高濃度にｎ型とされたＩｎＰ（ｎ+−ＩｎＰ）などの第１導電型の第１半導体から構成されている。また、コア層２０４は、高濃度にｐ型とされたＩｎＧａＡｓＰ（ｐ+−ＩｎＧａＡｓＰ）などの第２導電型の第２半導体から構成され、また、導波方向に所定の長さとされている。また、上部クラッド層２０６は、下部クラッド層２０２と同じ第１導電型の第１半導体から構成されている。
【００３２】
第１光吸収層２０３は、下部クラッド層２０２の側でコア層２０４に接して形成され、第２光吸収層２０５は、上部クラッド層２０６の側でコア層２０４に接して形成されている。また、第１光吸収層２０３と第２光吸収層２０５とは、コア層２０４を挾んで互いに向かい合って配置されている。また、第１光吸収層２０３および第２光吸収層２０５は、導波方向にコア層２０４と同じ長さとされているが、これらの長さは、同じである必要はない。
【００３３】
また、第２半導体層２０４は、第１半導体のバンドギャップエネルギーと第１光吸収層２０３および第２光吸収層２０５のバンドギャップエネルギーの間のバンドギャップエネルギーの半導体から構成されている。また、第１光吸収層２０３および第２光吸収層２０５は、下部クラッド層２０２，コア層２０４，および上部クラッド層２０６よりも不純物濃度が低い状態とされている。例えば、第１光吸収層２０３および第２光吸収層２０５は、ｐ型のＩｎＧａＡｓ（ｐ−ＩｎＧａＡｓ）から構成されている。なお、第１半導体と第２半導体との屈折率は異なり、第２半導体層の方が、第１半導体層より高い屈折率とされている。
【００３４】
また、第１電子走行層２０７は、下部クラッド層２０２と第１光吸収層２０３との間に形成され、第２電子走行層２０８は、上部クラッド層２０６と第２光吸収層２０５との間に形成されている。また、第１電子走行層２０７および第２電子走行層２０８は、第１半導体から構成されている。また、第１電子走行層２０７および第２電子走行層２０８は、下部クラッド層２０２，コア層２０４，および上部クラッド層２０６よりも不純物濃度が低い状態とされている。例えば、第１電子走行層２０７および第２電子走行層２０８は、アンドープのＩｎＰ（ｐ−ＩｎＰ）から構成されている。
【００３５】
また、下部クラッド層２０２には、第１電極２１１が接続され、上部クラッド層２０６には、第２電極２１２が接続され、コア層２０４には、第３電極２１３が接続されている。例えば、基板２０１の平面上で、導波方向に垂直な方向の下部クラッド層２０２の幅は、コア層２０４より幅広とされ、コア層２０４の側方に延在している下部クラッド層２０２の上に第１電極２１１が形成されている。
【００３６】
また、コア層２０４の幅は、第１光吸収層２０３，第２光吸収層２０５，第２電子走行層２０８，上部クラッド層２０６より幅広とされ、第２光吸収層２０５の側方に延在しているコア層２０４の上に第３電極２１３が形成されている。また、上述した構成の素子部を覆う保護膜２２１が形成され、保護膜２２１の周囲に配置された配線２２２により、第１電極２１１および第２電極２１２が同電位とされている。保護膜２２１は、例えば、ポリイミドやベンゾシクロブテンなどの絶縁性を有する有機材料から構成すればよい。なお、図示していないが、第３電極２１３にも配線が接続されている。
【００３７】
実施の形態２によれば、キャリアの走行時間短縮のため、第１光吸収層２０３および第２光吸収層２０５を、例えば層厚０．１μｍと薄くしても、コア層２０４を厚くすれば、光導波路をマルチモードが励振される状態とすることができる。この結果、入射端面２３１より入射される光を、高い効率で光導波路に結合させることができる。例えば、入射光のスポットサイズを１．３μｍとした場合、第１光吸収層２０３，コア層２０４，第２光吸収層２０５の合計層厚を２μｍとすれば、９５％以上の結合効率が得られる。
【００３８】
最も結合効率が高くなる条件は、入射光がコア層２０４の中央付近に入射されたときになるが、第１光吸収層２０３および第２光吸収層２０５、コア全体から見ると層厚方向の両端に配置されており、励振される総モードのピーク位置からずれている。このため、第１光吸収層２０３および第２光吸収層２０５における光の閉じ込めは弱くなり、光入射によるキャリアの発生は、光導波方向に分散され、入射端面２３１における電流集中は緩和される。
【００３９】
以上に説明した実施の形態によれば、まず、高出力化が可能となる。また、２つの第１光吸収層２０３および第２光吸収層２０５を備えるようにしているので、いずれか一方の場合に比較して効率も上がることになる。これらのことにより、実施の形態２によれば、超高速・高効率動作を損なうことなく高出力化が可能になる。
【００４０】
また、実施の形態２では第１光吸収層２０３、第２光吸収層２０５で発生したキャリアのうち電子のみが拡散によって第１電子走行層２０７，第２電子走行層２０８に到達し、アクティブキャリアとして動作する。また電子が、第１電子走行層２０７，第２電子走行層２０８を通過するときは、オーバーシュート効果により超高速で移動する。このため、キャリア走行時間を支配する要因は、第１光吸収層２０３、第２光吸収層２０５における電子の拡散速度になる。電子の拡散速度は、光吸収層厚の２乗に反比例して早くなることから、光吸収層を薄層化した場合の効果は、一般的なｐｉｎ−フォトダイオードよりも遥かに大きくなる。また素子容量は、光吸収層と独立に第１電子走行層２０７，第２電子走行層２０８の層厚で決定される。このため、第１電子走行層２０７，第２電子走行層２０８の層厚を、各々０．１μｍとすることで、実施の形態１の場合と同等の容量値に抑えることが可能となる。
【００４１】
次に、実施の形態２における半導体受光素子の製造について簡単に説明する。例えば、高抵抗ＩｎＰからなる基板２０１の上に、第１ｎ+−ＩｎＰ層（下部クラッド層２０２），第１ｉ−ＩｎＰ層（第１電子走行層２０７），第１ｐ−ＩｎＧａＡｓ層（第１光吸収層２０３），ｐ+−ＩｎＧａＡｓＰ層（コア層２０４），第２ｐ−ＩｎＧａＡｓ層（第２光吸収層２０５），第２ｉ−ＩｎＰ層（第２電子走行層２０８），第２ｎ+−ＩｎＰ層（上部クラッド層２０６）を、これらの順に堆積して形成する。例えば、よく知られた有機金属気相成長法により、各層をエピタキシャル成長させて形成すればよい。
【００４２】
次に、公知のフォトリソグラフィー技術およびウエットエッチング技術により、第２ｎ+−ＩｎＰ層，第２ｉ−ＩｎＰ層（第２電子走行層２０８），および第２ｐ−ＩｎＧａＡｓ層をパターニングして、上部クラッド層２０６，第２電子走行層２０８，および第２光吸収層２０５の第１メサを形成する。第１メサを形成した後で、エッチングに用いたマスクパターンは除去する。
【００４３】
次に、公知のフォトリソグラフィー技術およびウエットエッチング技術により、ｐ+−ＩｎＧａＡｓＰ層および第１ｐ−ＩｎＧａＡｓ層をパターニングし、コア層２０４および第１光吸収層２０３の第２メサを形成する。このとき、ｐ+−ＩｎＧａＡｓＰとｉ−ＩｎＧａＡｓとの間でエッチング選択比の大きい硫酸系のエッチング液を使用する。硫酸系のエッチング液を用いることで、第１ｉ−ＩｎＰ層をエッチング停止層として利用することができる。加えて、第１ｐ−ＩｎＧａＡｓ層をｐ+−ＩｎＧａＡｓＰ層より早くエッチングすることができるので、第１ｐ−ＩｎＧａＡｓ層は横方向にエッチングができる。この結果、第１光吸収層２０３の幅をコア層２０４の幅より小さい形状とすることができる。
【００４４】
また、第２メサ形成のマスクパターンを第１メサ形成のマスクパターンより幅広としておくことで、第２光吸収層２０５，第２電子走行層２０８，および上部クラッド層２０６より、コア層２０４を幅広とすることができる。また、第２メサ形成における第１ｐ−ＩｎＧａＡｓ層の横方向エッチング量を制御することで、第２光吸収層２０５（第１メサ）と第１光吸収層２０３とを、同じ幅にすることができる。
【００４５】
次に、公知のフォトリソグラフィー技術およびウエットエッチング技術により、第１ｉ−ＩｎＰ層および第１ｎ+−ＩｎＰ層をパターニングし、第１電子走行層２０７および下部クラッド層２０２を形成する。また、各電極を所定の箇所に形成し、保護膜２２１で埋め込む。この後、保護膜２２１の所定の箇所に貫通孔を形成し、各電極に接続する配線層を形成する。また、劈開により入射端面２３１を形成する。
【００４６】
以上に説明したように、本発明によれば、２つの光吸収層を、２カ所のコア層とクラッド層との間の各々に配置したので、高速かつ高効率な動作を損なうことなく、より高い出力が得られるようになる。ここで、第１光吸収層および第２光吸収層が、同じ面積とされているとよりよい。本発明によれば、２つの光吸収層を備えており、２つのフォトダイオードを積層した構造となっている。ここで、フォトダイオードの動作速度は、光電変換により発生するキャリアの走行時間と素子自体のＣＲ時定数とにより決定される。上述したように、２つの光吸収層の面積を同じにすることで、両者のＣＲ時定数をそろえることができる。両者のＣＲ時定数をそろえることで、一方の吸収層の容量による律速で速度が低下することを抑制できるようになる。
【００４７】
なお、本発明は以上に説明した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想内で、当分野において通常の知識を有する者により、多くの変形および組み合わせが実施可能であることは明白である。例えば、上述では、コア層を構成する第２半導体層をＩｎＧａＡｓＰから構成したが、これに限るものではなく、ＩｎＡｌＧａＡｓなどＡｌを含むＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体から構成してもよい。また、光吸収層を、光通信などに用いられる１μｍ帯波長で高感度のＩｎＧａＡｓから構成したが、短波長帯で感度の高いＧａＡｓや、他の波長帯に適した材料で構成しても良い。
【符号の説明】
【００４８】
１０１…基板、１０２…下部クラッド層、１０３…第１光吸収層、１０４…コア層、１０５…第２光吸収層、１０６…上部クラッド層、１１１…第１電極、１１２…第２電極、１１３…第３電極、１２１…保護膜、１２２…配線。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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