[發明專利]埋入波導型受光元件

有效

• 申請號: 200710142647.8
• 申請日: 2007-08-20
• 公開（公告）號: CN101207162A
• 公開（公告）日: 2008-06-25
• 發明（設計）人: 中路雅晴;石村榮太郎
• 申請（專利權）人: 三菱電機株式會社
• 主分類號: H01L31/10
• 分類號: H01L31/10;H01L31/0232;H01L31/18
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司
• 代理人: 浦柏明;劉宗杰

技術領域

本發明涉及一種埋入波導型受光元件，尤其涉及使用在光通訊系統等中的埋入導波型受光元件。

背景技術

伴隨著通訊量的飛速增加，正在謀求通訊系統的大容量化，因此，光通訊機器的高速化、小型化、高效率化、低成本化成為必要。

在光通訊的傳送系統中，使用兩個波長帶的光作為信號光。一個是信號光帶的中心波長為1.3μm即1.3μm帶的信號光和另外一個是信號光帶的中心波長為1.55μm即1.55μm帶的信號光。

1.55μm帶的信號光其光纖的損失小，作為長距離通訊系統的信號光來使用。其稱作都市間通訊(干線系統：trunk?system)，例如使用于像東京至大阪這樣的大都市間的通訊。

另一方面，1.3μm帶的信號光其光纖損失大、波長分散少，作為短距離通訊系統的信號光來使用。其稱作都市內通訊，比如使用于都市內的通訊。另外，1.3μm帶的信號光，使用于稱作存取系統的基地與各家庭間的通訊。

目前，作為使用于光通訊系統的接收模塊中的半導體受光元件，使信號光從劈開端面入射的構造的受光元件被開發并大批量生產。作為公知的這種半導體受光元件有加感型(loading-type)受光元件(例如，專利文獻1[0016]及圖1、2及3參照)。該構造為，相對于來自劈開端面的入射光使光入射到透明的引導層，光被波導到形成于離開其入射部數μm以上的位置的光電轉換部，在這個光電轉換部從引導層露出于層厚方向的光(漸消失波：evanescent?wave)進行光電轉換，因此，光電轉換的方式可以說是間接的，具有入射端面近旁的光電流的集中被緩和，即使在入射強度高的光的情況下也不容易引起響應速度的劣化或受光元件的破壞等這樣的特點。

另一方面，為從引導層將露出于層厚方向的光進行光電轉換，為了得到原理上的高感度，需要一定長度的波導路。但是，為了得到高感度而增長波導路長時，由于受光元件的元件容量增加，有時不能得到高的高速響應性能。也就是說，感度與高速響應性成為折衷關系。

另外，為了使引導層中的光的封閉很好地進行，并減少光電轉換部以外的放射損失，在引導層和光電轉換部的側面，需要使用相對于構成這些的材料折射率比大的非半導體材料的覆膜(例如SiN膜)覆蓋。然而，在半導體/非半導體的界面容易產生準位復合、也可能產生從集光的引導層端面、或施加高電場的光電轉換部等劣化的情況。

作為解決這些問題的公知的受光元件，提出了埋入波導型受光元件，其具有波導層被埋入Fe摻雜InP層(以下將Fe摻雜InP層簡稱Fe-InP)的構造(例如，非專利文獻1)。

在這種構造中，光封閉層和光吸收層等，通過由半導體構成的Fe-InP埋入，由此形成保護，因而能夠得到高的信賴性。

并且，由于為具有光直接通過窗口層入射到光吸收層的構造，即使波導路長不取那樣的長度，也能得到高感度，因而具有高感度并且能得到良好的高速響應性的特征。

而且，作為其它的公知例，公開了和n-光封閉層的光吸收層相接的厚度0.6μm的邊界層、以及和p-光封閉層的光吸收層相接的厚度0.3μm的邊界層分別作為無摻雜層構成的波導型半導體受光元件(例如，專利文獻2、〔0030〕以及圖1和圖2參照)

另外，作為其它的公知例，公開了在光吸收層的下部形成i-InAIGaAs引導層(波長組成1.3μm，層厚0.2μm)、耗盡層更擴展、接合容量減少、能得到高速響應的加感式半導體受光元件。(例如，專利文獻3、〔0030〕以及圖1和圖2參照)

作為其它的公知例，公開了光沿水平方向入射到層構造的波導型受光元件，其將光吸收層摻雜成p型，在其兩側設有光引導層，同樣地將一側光引導層摻雜成p型，相反側的光引導層為將從光吸收層起順序形成低濃度層(例如無摻雜層)、n型雜質層的多層構造在半絕緣性的InP襯底上形成臺面形。(例如專利文獻4、〔0004〕、〔0008〕、〔0009〕、〔0012〕以及圖1參照)。

作為其他的公知例，公開了在半絕緣性的InP襯底上設有n-InGaAsP的光引導層，且在該光引導層上具有包含臺面形的n-InP的電子遷移層、無摻雜及n型的兩層構造的InGaAsP層、P-InGaAs的光吸收層的波導構造的半導體受光元件。(例如專利文獻5、〔0004〕、〔0008〕、〔0009〕、〔0012〕以及圖1參照)。

作為其他的公知例，公開了40Gbps通信用波導型雪崩光電二極管(avalanche?photodiode)(例如非專利文獻2參照)。