従来、第９図〜第１１図を伴って次に述べろ光検出用導
波路型ｐｉｎフォトダイオードが提案されている。すなわち、例えばＧａＡＳでなり且つｎ 型を有する半
導体基板２上に、例えばＡ’ｌ Ｇａ７ａ□、３ＡＳでなり且つｎ型を有する半導体層３と、そ
の半導体層３に比し高い屈折率を有し且つ１型を有する
半導体層４と、その半導体層４に比し低い屈折率を有し
且つ例えば半導体層２と同様にＡＩ Ｇａ Ａ
Ｓでなる半導体層０．７ ０．３５と、例えば半導体基板２と同じＧａＡｓでなる半導体
層６とがそれらの順に積層されている導波路構成体１を
有する。この場合、１型を有する半導体層４は、例えば１０ｎｍ
というような薄い厚さを有し且つ例えばＧａＡｓでなる
半導体層４ａと例えば５ｎｍというような薄い厚さを有
し且つ例えばＡ’０．２５ Ｇ ａ Ａ Ｓでな
る半導体層とが交互順次０．７５に多数回繰返して積層されている多重量子井戸を形成し
ている超格子構成を有する。また、半導体層５及び６は、導波路構成体１の相対向す
る端面７ａ及び７ｂ中の一方の端面７ａ側の領域におけ
るストライブ状に延長し且つｐ型及びｐ＋型をそれぞれ
有する半導体領域（５−１）及び（６−１）と、他方の
端面７ｂ側の領域における同様にストライプ状に延長し
且つｐ型及びｐ＋型をそれぞれ有する伯の半導体領域（
５−２）及び（Ｇ−２）と、残る領域における絶縁化領
域（５−Ｈ）及び（６−Ｈ）とを有する。なお、このよ
うな半導体層５及び６は、半導体層４上に、半導体層５
及び６にそれぞれ対応しているそれぞれｐ型及びｐ＋型
を有する２つの半導体層を形成して後、それらの積層体
に、その上方から、例えばプロトン（Ｈ”）を局部的に
照射させることによって形成される。さらに、導波路構成体１の半導体層６側の主面８ａ上に
、半導体層６の半導体領域（６−１１にオーミックに付
され且つ絶縁他領Ｍ（６−Ｈ）上に延長している電極Ｅ
１が配されているとともに、半導体層６の半導体領域（
Ｇ−２）にオーミックに付され且つ同様に絶縁化領域（
６−Ｍ）上に延長している電極Ｅ２が配されている。また、導波路構成体１の主面８ａと対向する他の主面８
ｂ（半導体基板２の半導体層３側とは反対側の而）上に
、それとオーミックに付され且つ電極Ｅ 及びＥ２に共
通に対向している共通電極Ｅ。が配されている。以上が、従来提案されている光検出用導波路型ｐｉｎフ
ォトダイオードの構成である。 このような構成を有す
る光検出用導波路型ｐ１ｎフォトダイオードによれば、
共通用ＭＥ。ど、導波路構成体１のｎ＋型の半導体基板
２と、ｎ型の半導体層３と、ｉ型の半導体層４と、半導
体層５のｐ型の半導体領域（５１）と、半導体層６のｐ
十型の半導体領域（６−１）と、電極Ｅ１とで、半導体
層３及び５をクラッド層とし、また、半導体層６を電極
付用層としている導波路型ｐｎフォトダイオードＤ１を
構成している。また、共通用ＶｉＥ１と、導波路構成体１のｎ１型の半
導体基板２と、ｎ型の半導体層３と、型の半導体層４と
、半導体層５のｐ型の半導体層ＶＡ（５−２）と、半導
体層６のｐ＋型の半導体領域（６−２）と、電極Ｅ２と
で、同様に、半導体層３及び５をクラッド層とし、また
、半導体層６を電極付用層としている他の導波路型ｐｉ
ｎフォトダイオードＤ２を構成している。この場合、導波路構成体１のｉ型を有する半導体層４が
多重量子井戸を形成している超格子構成を有するので、
半導体層４の、導波路型ｐｎフォトダイオードＤ１を構
成している半導体層５の半導体領域（５−１）下の領域
（４−１）及び導波路型ｐｉｎフォトダイオードＤ２を
構成している半導体ｍ５の半導体領域（５−２）下の領
域（４−２）が、シュタルク効果によって、導波路型ｐ
１ｎフＡトダイオードＤ 及びＤ２にそれぞれ与えられ
る逆バイアス電圧（導波路型ｐｉｎフォトダイオードＤ
１の場合、ＪＡ６１及び共通電極Ｅ 間に電極Ｅ１側を
負とする電源を接続することによって与えられ、また導
波路型ｐｎフォトダイオードＤ の場合、電極Ｅ１及び
共通電極Ｅ 間に電極［２側を負とする電源を接続する
ことによって与えられる）に依（ｊした光の波長に対す
る光吸収係数特性を呈している。このため、導波路構成体１が、波長λ１を有する光Ｌ
と、波長λ１とは異なる波長λ２を有する光Ｌ どの多
重元り。の入射を受け、そして、導波路型ｐｉｎフォト
ダイオードＤ１及びＤ２によって、波長λ１を有する光
Ｌ１及び波長λ を有する光Ｌ２をそれぞれ検出させる
場合、電極Ｅ１及び共通電極Ｅ。間に、光Ｌ１の波長λ
１に応じた電圧ｖ１が得られる電源Ｓ１を、電極Ｅ１側
が負になる極性で、負荷Ｒ１を通じて接続づ゛ることに
よって、導波路型ｐｎフォトダイオードＤ１に逆バイア
ス電圧ｖ１を与え、また、電極Ｅ２及び共通電極Ｅ。間
に、光Ｌ２の波長λ２に応じた電圧■２が得られる他の
電源Ｓ２を、電１ｆＡＥ２側が負になる極性で、伯の負
荷Ｒ２を通じて接続することによって、導波路型ｐｉｎ
フォトダイオードＤ２に逆バイアス電圧Ｖ２を与えた状
態で、波長λ１を有する光Ｌ と波長λ２を有する光Ｌ
２との多重光Ｌｏを、導波路構成体１の端面７ａ側の外
部から、端面７ｂ側に向けて入射させれば、その多重光
り。が、導波路構成体１の半導体層４に、導波路構成体
１の端面７ａ側から、端面７ｂ側に、半導体層３及び半
導体層５によって閉じ込められて伝播し、その多重光Ｌ
中の光Ｌ１が、半導体層４の導波路型ｐｉｎフォトダ
イオードＤ１を構成している半導体層５の半導体領域（
５−１）下の領域（４−１）において吸収され、また、
光Ｌ２が、半導体層４の導波路型ｐｉｎフォトダイオー
ドＤ２を構成している半導体層５の半導体領域（５−２
）下の領域（４−２）において吸収され、よって、負荷
Ｒ１に、光Ｌ１にもとずく光電流１１が出力され、また
、負荷Ｒ２に、光Ｌ２にもとずく光電流Ｉ２が出力され
る。従って、第９図〜第１１図に示す従来の光検出用導波路
型ｐｉｎフォトダイオードによれば、互に異なる波長λ
及びλ２をそれぞれ有する２つの光Ｌ１及びＬ２の多
重光り。から、その２つの光Ｌ 及びＬ２を、各別に検
出することができる。Conventionally, a waveguide type pin photodiode for light detection has been proposed, which will be described next with reference to FIGS. 9 to 11. That is, on a semiconductor substrate 2 made of, for example, GaAS and having an n type, there is a semiconductor layer 3 made of, for example, A'l Ga7 a and has a refractive index lower than that of the semiconductor layer 4 and has, for example, AI Ga A like the semiconductor layer 2.
The waveguide structure 1 has a semiconductor layer 0.7 0.3 5 made of S and a semiconductor layer 6 made of, for example, GaAs, which is the same as the semiconductor substrate 2, which are laminated in that order. In this case, the semiconductor layer 4 having type 1 has a thickness of, for example, 10 nm.
A semiconductor layer 4a having a thin thickness of, for example, GaAs and a semiconductor layer having a thin thickness of, for example, 5 nm and consisting of, for example, A'0.25 G a A S are alternately arranged in order of 0.25 nm. It has a superlattice structure in which multiple quantum wells are repeatedly stacked many times. Further, the semiconductor layers 5 and 6 are semiconductor regions (semiconductor regions ( 5-1) and (6-1), and the semiconductor region (6-1) which similarly extends in a stripe shape and has p-type and p+ type, respectively, in the region on the other end surface 7b side.
5-2) and (G-2), and insulated regions (5-H) and (6-H) in the remaining regions. Note that such semiconductor layers 5 and 6 are arranged such that the semiconductor layer 5 is placed on the semiconductor layer 4.
After forming two semiconductor layers having p-type and p+ type, respectively corresponding to Further, on the main surface 8a of the waveguide structure 1 on the semiconductor layer 6 side, a semiconductor region (6-11) of the semiconductor layer 6 is ohmically attached and on the other insulating region M (6-H). Extended electrode E
1 is arranged, and the semiconductor region (
G-2) and similarly insulated region (
6-M) An extending electrode E2 is disposed on the top. Further, another main surface 8 facing the main surface 8a of the waveguide structure 1
b (on the side opposite to the semiconductor layer 3 side of the semiconductor substrate 2), a common electrode E that is ohmically attached thereto and that is commonly opposed to the electrodes E and E2. are arranged. The above is the configuration of the conventionally proposed waveguide type pin photodiode for photodetection. According to the waveguide type p1n photodiode for photodetection having such a configuration,
Common ME. The waveguide structure 1 includes the n+ type semiconductor substrate 2, the n type semiconductor layer 3, the i type semiconductor layer 4, the p type semiconductor region (51) of the semiconductor layer 5, and the semiconductor layer 6. p
The ten-shaped semiconductor region (6-1) and the electrode E1 constitute a waveguide type pn photodiode D1 in which the semiconductor layers 3 and 5 are used as cladding layers, and the semiconductor layer 6 is used as an electrode attachment layer. There is. In addition, the common ViE1, the n1 type semiconductor substrate 2 of the waveguide structure 1, the n type semiconductor layer 3, the type semiconductor layer 4, and the p type semiconductor layer VA (5-2 ), the p + type semiconductor region (6-2) of the semiconductor layer 6, and the electrode E2, similarly, the semiconductor layers 3 and 5 are used as cladding layers, and the semiconductor layer 6 is used as an electrode layer. waveguide type pi
n photodiode D2. In this case, since the i-type semiconductor layer 4 of the waveguide structure 1 has a superlattice structure forming a multiple quantum well,
A region (4-1) below the semiconductor region (5-1) of the semiconductor layer 5 that constitutes the waveguide type pn photodiode D1 of the semiconductor layer 4 and a semiconductor that constitutes the waveguide type pin photodiode D2. The region (4-2) under the semiconductor region (5-2) of m5 becomes a waveguide type p
Reverse bias voltage applied to 1n photodiode D and D2 (waveguide type pin photodiode D
1, it is provided by connecting a power source with the electrode E1 side negative between the JA61 and the common electrode E, and in the case of the waveguide type pn photodiode D, it is provided by connecting the electrode [2 side] between the electrode E1 and the common electrode E. It exhibits an optical absorption coefficient characteristic with respect to the wavelength of light (given by connecting a power supply with a negative value). Therefore, the waveguide structure 1
and a light L having a wavelength λ2 different from the wavelength λ1. Which multiplexing element. , and the waveguide-type pin photodiodes D1 and D2 detect the light L1 having the wavelength λ1 and the light L2 having the wavelength λ2, respectively, the electrode E1 and the common electrode E. In between, the wavelength λ of the light L1
By connecting a power source S1 that can obtain a voltage v1 corresponding to 1 through a load R1 with a polarity such that the electrode E1 side is negative, a reverse bias voltage v1 is applied to the waveguide type pn photodiode D1. E2 and common electrode E. In between, by connecting another power source S2 that can obtain a voltage 2 corresponding to the wavelength λ2 of the light L2 through the load R2 with the polarity of the voltage 1fAE2 side being negative, a waveguide type pin
With reverse bias voltage V2 applied to photodiode D2, light L having wavelength λ1 and light L having wavelength λ2 are
If the multiplexed light Lo with 2 is made to enter from the outside of the end face 7a side of the waveguide structure 1 toward the end face 7b side, the multiplexed light Lo. is propagated in the semiconductor layer 4 of the waveguide structure 1 from the end surface 7a side to the end surface 7b side by the semiconductor layer 3 and the semiconductor layer 5, and the multiplexed light L
The light L1 therein is transmitted to the semiconductor region (
5-1) Absorbed in the lower region (4-1), and
The light L2 is directed to the semiconductor region (5-2) of the semiconductor layer 5 that constitutes the waveguide type pin photodiode D2 of the semiconductor layer 4.
) is absorbed in the lower region (4-2), so that a photocurrent 11 based on the light L1 is output to the load R1, and a photocurrent I2 based on the light L2 is output to the load R2. Ru. Therefore, according to the conventional waveguide type pin photodiode for photodetection shown in FIGS. 9 to 11, different wavelengths λ
and λ2, respectively, of two lights L1 and L2. Therefore, the two lights L and L2 can be detected separately.
しかしながら、第９図〜第１１図に示づ従来の光検出用
導波路型ｐｉｎフォトダイオードの場合、導波路構成体
１の半導体層４の、導波路型ｐｉｎフォトダイオードＤ
１を構成している半導体層５の半導体領域（５−１）下
の領域（４−１）及び導波路型ｐｉｎフォトダイオード
Ｄ２を構成している半導体層５の半導体領域（５−２）
下の領域（４−２）が呈する、導波路型ｐｉｎフォトダ
イオードＤ 及びＤ２にそれぞれ与えられる逆バイアス
電圧（これを一般にＶとする）に依存した光の波長λ（
ｎｍ） （光のエネルギ（ｅＶ））に対する光吸収係
数特性が、逆バイアス電圧Ｖをパラメータとした光の波
長λ（ｎｍ） （光のエネルギ（ｅＶ））に対する導
波路型ｐｉｎフォトダイオードＤ 及びＤ２から出力さ
れる光電温特性ｒ１及びＩ２でみて、第１２図に示す”
ように得られるので、多重光Ｌ の光Ｌ１の波長λ 及
び光Ｌ２の波長λ２にぞれぞれ応じた導波路型ｐｉｎフ
ォトダイオードＤ１及びＤ２に与える上述した逆バイア
ス電圧■ 及びｖ２を適当に選んでも、すなわち、例え
ば、第１２図に示すように、光Ｌ１の波長λ１及び光Ｌ
２の波長λ２がそれぞれ８４０ｎｍ及び８７０ｎｍであ
る場合、逆バイアス電圧Ｖ 及びＶ２をそれぞれ−３ｖ
及び−１５Ｖに選んでも、導波路型ｐｎフォトダイオー
ドＤ２から出力される光電流■２については、光Ｌ１に
もとずく光電流分が含まれる門が比較的少なく得られて
も、導波路型ｐｉｎフォトダイオードＤ１から出力され
る光電流■１については、光Ｌ２にもとずく光電流分が
含まれる開が十分多く得られる、という不都合を有して
いた。このため、第９図〜第１１図に示す従来の光検出用導波
路型ｐｉｎフォトダイオードの場合、多重光り。の２つ
の光Ｌ１及びＬ２を、ともに十分率さなりロストーク借
しか有しないものとして、各別に検出することができな
い、という欠点を有していた。However, in the case of the conventional waveguide type pin photodiode for photodetection shown in FIGS. 9 to 11, the waveguide type pin photodiode D of the semiconductor layer 4 of the waveguide structure 1 is
A region (4-1) below the semiconductor region (5-1) of the semiconductor layer 5 constituting the waveguide type pin photodiode D2 and a semiconductor region (5-2) of the semiconductor layer 5 constituting the waveguide type pin photodiode D2.
The wavelength λ(of light, which the lower region (4-2) exhibits depends on the reverse bias voltage (generally referred to as V) applied to the waveguide type pin photodiodes D and D2, respectively.
Waveguide type pin photodiodes D and D2 have optical absorption coefficient characteristics with respect to light wavelength λ (nm) (light energy (eV)) with reverse bias voltage V as a parameter. Looking at the photoelectric temperature characteristics r1 and I2 output from
Therefore, the above-mentioned reverse bias voltages ■ and v2 to be applied to the waveguide type pin photodiodes D1 and D2 according to the wavelength λ of the light L1 of the multiplexed light L and the wavelength λ2 of the light L2, respectively, can be adjusted appropriately. For example, as shown in FIG. 12, the wavelength λ1 of the light L1 and the light L
When the wavelengths λ2 of 2 are 840 nm and 870 nm, respectively, the reverse bias voltages V and V2 are -3v, respectively.
Even if the photocurrent (2) output from the waveguide type pn photodiode D2 is selected as -15V, even if a relatively small number of gates containing the photocurrent based on the light L1 are obtained, the waveguide type pn photodiode D2 Regarding the photocurrent (1) outputted from the pin photodiode D1, there is a disadvantage that a sufficiently large number of openings including the photocurrent based on the light L2 are obtained. For this reason, in the case of the conventional waveguide type pin photodiode for photodetection shown in FIGS. 9 to 11, multiple lights are generated. It has a drawback that the two lights L1 and L2 cannot be detected separately as they both have sufficient efficiency and only have losstalk.
よって、本発明は、上述した欠点のない、新規な光検出
用導波路型ｐｉｎフォトダイオードを提案せんとするも
のである。本願第１番目の発明による光検出用導波路型ｐｉｎフォ
トダイオードは、ｐ型またはｐ型のいずれか一方の導電
型を有する第１の半導体層と、その第１の半導体層に比
し高い屈折率を有し且つ量子井戸を形成しているととも
にｉ型を有する第２の半導体層と、その第２の半導体層
に比し低い屈折率を有する第３の半導体層とがそれらの
順に積層されている導波路構成体を右し、そして、上記
導波路構成体の第２の半導体層が、上記導波路構成体に
入射する光の導波方向に順次配列されている混晶化領域
と非混晶化領域とを有し、また、上記導波路構成体の第
３の半導体層が、ともに上記第１の半導体層とは逆の導
電型を有し且つ上記第２の半導体層の混晶化領域及び非
混晶化領域上におけるそれらにそれぞれ対応している第
１及び第２の半導体領域を有し、さらに、上記導波路構
成体の上記第３の半導体層側の第１の主面上に、上記第
３の半導体層の第１及び第２の半導体領域をそれぞれ介
して上記第２の半導体層の混晶化領域及び非混晶化領域
にそれぞれ対向している第１．及び第２の電極が配され
、また、上記導波路構成体の上記第１の主面と対向して
いる第２の主面上に、上記第１及び第２の電極に共通に
対向している共通電極または上記第１及び第２の電極に
それぞれ対向している他の第１及び第２の電極が配され
ている、という構成を有づる。また、本願第２番目の発明による光検出用導波路型ｐｉ
ｎフォトダイオードは、ｐ型またはｐ型のいずれか一方
の導電型を有する第１の半導体層と、その第１の半導体
層に比し高い屈折率を有し且つｉ子井戸を形成している
とともに型を有する第２の半導体層と、その第２の半導
体層に比し低い屈折率を有する第３の半導体層とがそれ
らの順に積層されている導波路構成体を有し、そして、
上記導波路構成体の第２の半導体層が、上記導波路構成
体に入ｒＡする光の導波方向に順次配列されている順次
低い混晶化度をそれぞれ有する複数ｎ個（ｎは２以上の
整数）の第１、第２………・第ｎの混晶化領域を有し、
また、上記導波路構成体の第３の半導体層が、ともに上
記第１の半導体層とは逆の導電型を有しｎつ上記第２の
半導体層の第１、第２………・第ｎの混晶化領域上にお
りるそれらとそれぞれ対応しているＴｕａｎ個の第１、
第２………・第ｎの半導体領域を有し、さらに、上記導
波路構成体の上記第３の半導体層側の第１の主面上に、
上記第３の半導体層の第１、第２………・第ｎの半導体
領域をそれぞれ介して上記第２の半導体層の第１、第２
………・第ｎの混晶化領域にそれぞれ対向している第１
、第２………・第ｎの雷殉が配され、また、上記導波路
構成体の上記第７の主面と対向している第２の主面上に
、上記第１、第２………・第ｎの電極に共通に対向して
いる共通電極または上記第１、第２………・第１１の電
極にそれぞれ対向している他の第１、第２………・第ｎ
の電極が配されている、という構成を有する。２・・・・・・・・・第ｎの電極が配されている、とい
う構成を右する。さらに、本願第３番目の発明による光検出用導波路型ｐ
１ｎフォトダイオードは、ｐ型またはｐ型のいずれか一
方の導電型を有する第１の半導体層と、その第１の半導体層に比し高い屈折率を有し且つω子井戸を形成して
いるとともにｉ型を有する第２の半導体層と、その第２
の半導体層に比し低い屈折率を有する第３の半導体層と
がそれらの順に積層されている導波路構成体を有し、そ
して、上記導波路構成体の第２の半導体層が、上記導波
路構成体に入射する光の導波方向に順次配列されている
順次低い混晶化度をそれぞれ有する複数（ｎ−１）個（
ｎは３以上の整数）の第１、第２………・第（ｎ−１）
の混晶化領域と、非混晶化領域とを有し、また、上記導
波路構成体の第３の半導体層が、ともに上記第１の半導
体層とは逆の導電型を有し且つ上記第２の半導体層の第
１、第２………・第（ｎ−１）の混晶化領域及び非混晶
化領域上におけるそれらとそれぞれ対応している複数ｎ
個の第１、第２………・第（ｎｌ）及び第ｎの半導体領
域を石し、さらに、上記導波路構成体の上記第３の半導体層側の第１の主面
上に、上記第３の半導体層の第１、第２………・第ｎの
半導体領域をそれぞれ介して上記第２の半導体層の第１
、第２………・第（ｎ−１）の混晶化領域及び非混晶化
領域にそれぞれ対向している第１、第２………・第（ｎ
−１）及び第ｎの電極が配され、また、上記導波路構成
体の上記第１の主面と対向している第２の主面上に、上
記第１、第２………・第ｎの電極に共通に対向している
共通電極または上記第１、第２………・第ｎの電極にそ
れぞれ対向している伯の第１、第２………・第ｎの電極
が配されている、第１、第２・・・・・・・・・第ｎの
電極が配されている、という構成を有する。Therefore, the present invention aims to propose a novel waveguide-type pin photodiode for photodetection that does not have the above-mentioned drawbacks. A waveguide-type pin photodiode for photodetection according to the first invention of the present application includes a first semiconductor layer having a conductivity type of either p-type or p-type, and a refractive index higher than that of the first semiconductor layer. A second semiconductor layer having a refractive index, forming a quantum well, and having an i-type, and a third semiconductor layer having a lower refractive index than that of the second semiconductor layer are laminated in that order. A second semiconductor layer of the waveguide structure is arranged in a non-mixed crystal region sequentially arranged in the waveguide direction of light incident on the waveguide structure. The third semiconductor layer of the waveguide structure has a mixed crystal region, and the third semiconductor layer of the waveguide structure has a conductivity type opposite to that of the first semiconductor layer, and a mixed crystal region of the second semiconductor layer. first and second semiconductor regions respectively corresponding to the mixed crystal region and the non-mixed crystal region, and further comprising a first main surface of the waveguide structure on the third semiconductor layer side. A first . and a second electrode are disposed, and a second electrode is disposed on a second main surface of the waveguide structure that is opposite to the first main surface, and a second electrode that is commonly opposed to the first and second electrodes. The common electrode or the first and second electrodes are provided with other first and second electrodes facing each other, respectively. Moreover, a waveguide type pi for photodetection according to the second invention of the present application
The n photodiode includes a first semiconductor layer having a conductivity type of either p-type or p-type, and has a refractive index higher than that of the first semiconductor layer and forms an i-well. and a waveguide structure in which a second semiconductor layer having a shape and a third semiconductor layer having a lower refractive index than the second semiconductor layer are stacked in that order, and
The second semiconductor layer of the waveguide structure includes a plurality of n second semiconductor layers (n is 2 or more (an integer of
Further, the third semiconductor layer of the waveguide structure has a conductivity type opposite to that of the first semiconductor layer, and the first, second, . . . Tuan first, corresponding to those falling on the mixed crystal region of n, respectively;
a second......n-th semiconductor region, further on the first main surface of the waveguide structure on the third semiconductor layer side,
The first and second semiconductor regions of the second semiconductor layer are
......The first regions facing the n-th mixed crystal regions, respectively.
, second..., n-th lightning bolts are disposed, and the first, second... . . . A common electrode that commonly faces the n-th electrode or other first, second, and n-th electrodes that respectively face the first, second, and eleventh electrodes.
It has a structure in which electrodes are arranged. 2...The configuration in which the n-th electrode is arranged is shown. Furthermore, a waveguide type p for photodetection according to the third invention of the present application
The 1n photodiode includes a first semiconductor layer having a conductivity type of either p-type or p-type, and has a refractive index higher than that of the first semiconductor layer and forms an ω well. a second semiconductor layer having an i-type;
a third semiconductor layer having a refractive index lower than that of the semiconductor layer; A plurality of (n-1) pieces (n-1) each having a successively lower degree of crystallization arranged sequentially in the waveguide direction of the light incident on the waveguide structure.
(n is an integer of 3 or more) 1st, 2nd......th (n-1)
a mixed crystal region and a non-mixed crystal region, and the third semiconductor layer of the waveguide structure both has a conductivity type opposite to that of the first semiconductor layer, and A plurality n corresponding to the first, second......(n-1)th mixed crystal region and non-mixed crystal region of the second semiconductor layer, respectively.
The first, second......, (nl)th (nl) and nth semiconductor regions are etched, and further, on the first main surface of the waveguide structure on the third semiconductor layer side, the the first, second, etc., nth semiconductor regions of the third semiconductor layer, respectively.
, the first, second......(n-1)th mixed crystal region and the non-mixed crystal region, respectively.
-1) and an n-th electrode are disposed, and the first, second, and nth electrodes are disposed on the second main surface facing the first main surface of the waveguide structure A common electrode commonly facing the n-th electrode or the first, second, n-th electrodes facing the first, second, and n-th electrodes, respectively, are arranged. It has a configuration in which first, second, . . . , nth electrodes are arranged.
本願筒１、第２及び第３番目の発明による光検出用導波
路型ｐｉｎフォトダイオードによれば、According to the waveguide type pin photodiode for photodetection according to the first, second, and third aspects of the present invention,
【実施例１】、
[Example 1]
【実施例２１及び【実施例３】の項で述べるところから
明らかとなるので、詳細説明は省略するが、互に異なる
波長を有する複数の光の多重光から、その複数の光を、
ともに十分小さなりロストークωしか有しないものとし
て、各別に検出できる。It will be clear from what is described in [Example 21] and [Example 3], so detailed explanation will be omitted, but from multiplexed light of a plurality of lights having mutually different wavelengths,
Assuming that both have sufficiently small losstalk ω, each can be detected separately.
【実施例１】次に、第１図〜第３図を伴って本発明による光検出゛用
導波路型ｐｉｎフォトダイオードの実施例を述べよう。第１図〜第３図において、第９図〜第１１図との対応部
分には同一符号を付して示す。第１図〜第３図に示す本発明による光検出用導波路型ｐ
ｉｎフォトダイオードは、次に述べる構成を有する。すなわち、例えばＧａＡｓでなる且つｎ＋型を有する半
導体基板２上に、例えばＡＩ Ｇｏ、７ａ Ｏ，３ＡＳでなり且つｎ型を有する半導体層３と
、その半導体層３に比し高い屈折率を有し且つ例えばＡ
Ｉ Ｇａ Ａｓでなるとと０．２５
０．７５もにｉ型を有する半導体層１０と、半導体層１０と同様
に半導体層３に比し高い屈折率を有し且つｉ型を有する
半導体層４と、その半導体層４に比し低い屈折率を有し
且つ例えば半導体層３と同様にΔｌ Ｑａ Ａ
ＳＴ”なる半導体０．７ ０．３層５と、例えば半導に基板２と同じＧａＡｓでなる半導
体層６とがそれらの順に積層されている導波路構成体１
を有する。この場合、ｉ型を有する半導体層４は、第９図〜第１１
図で上述した従来の光検出用導波路型ｐ１ｎフォトダイ
オードの場合と同様に、２つの薄い半導体層４ａ及び４
ｂが交互順次に多数回繰返して積層されている多重吊子
井戸を形成している超格子構成を有するが、導波路構成
ｖＫ１の相対向する端面７ａ及び７ｂ中の一方の端面７
ａ側の一半領域における混晶化領域（４−１）′と、端
面７ｂ側の他生領域における非混晶化領域（４−２）
’ とを有する。それら混晶化領域（４−１） ’及び
非混晶化領域（４−２） ’は、例えば第９図、〜第１
１図で上述した従来の光検出用導波路型ｐｉｎフォトダ
イオードの場合の半導体層４と同様の、例えばＧａＡｓ
でなる半導体層と例えばＡ Ｉ ｏ、２５ Ｇ ａ
ｏ、７５ Ａ Ｓでなる半導体層とが交互順次に多数
回繰返して積層されている多１子井戸を形成している超
格子構成を有するｉ型の半導体層（これを出発半導体層
と称す）に対し、その導波路構成体１の端面７ａ側の一
半領域においてのみ、例えば後述する混晶化処理を施す
ことによって、その混晶化処理された領域を混晶化領域
（４−１） ’ 、混晶化処理されていない領域を非混
晶化領域（４−２） ’ として形成されたものである
。従って、この場合、非混晶化領域（４−２） ’ は
、上述した出発半導体層のＧａＡｓでなる半導体層と同
じＧａＡｓでなる半導体ｆｉ１（４−１） ’ ａと出
発半導体層のＡ１゜、２、 。７５ Ａ ｓでな
る半導体層と同じＡＣ３Ｑａ ＡＳでなる半導体層とによ０．２５
０．７５る超格子構成を有するが、混晶化領域（４−１） ’は
、出発半導体層のＧａ、Ａ、ｓでなる半導体層の結晶を
主体とし、それに出発半導体層のＡ１゜２５ ０．
７５ＡＳでなる半導体層の結晶が混ａ晶している態様を有する半導体層と、出発半導体層のＡ
Ｉ Ｑａ ＡＳでなる半導体０．２５
０．７５層の結晶を主体とし、それに出発半導体層のＧａＡｓで
なる半導体層の結晶が混晶している態様を有する半導体
層とによる超格子構成を有する。また、半導体層５及び６は、第９図〜第１１図で上述し
た従来の光検出用導波路型ｐｉｎフォトダイオードの場
合に準じて、導波路構成体１の端面７ａ側の領域におけ
るｎ型及びｐ＋型をそれぞれ有する半導体領域（ｓ−ｉ
）及び（６−１）と、導波路構成体１の端面７ｂ側の領
域における同様にｐ型及びｐ十型をそれぞれ有する半導
体領域（５−２）及び（６−２）と、残る半導体領域（
５−１）及び（６１）と半導体領域（５−２）及び（６
−２ンとの間の領域における絶縁他領ＩＰｌｃ（５−Ｈ
）及び（６−Ｈ）とを有する。なお、このような半導体層５及び６は、第９図〜第１１
図で上述した従来の光検出用導波路型ｐｉｎフォトダイ
オードの場合に準じて、半導体層４上に、半導体層５及
び６にそれぞれ対応している２つのｐ型及びρ１型をそ
れぞれ有する半導体層を形成して後、それらの積層体に
、その上方からプロトン（Ｈ＋）を局部的に照射させる
ことによって形成し得る。さらに、導波路構成体１の半導体層６側の主面８ａ上に
、第９図〜第１１図で上述した従来の光検出用導波路型
ｐｉｎフォトダイオードの場合と同様に、半導体層６の
半４体領域（６−１）にオーミックに付され且つ絶縁化
領域（６−Ｈ）上に延長している電極Ｅ１が配されてい
るとともに、半々体層６の半導体領域（６−２）にオー
ミックに付され且つ同様に絶縁化領域（６−ＨＪ上に延
長している電極Ｅ２が配されている。また、導波路構成体１の主面８ａと対向する他の主面８
ｂ（半導体基板２の半導体層３側とは反対側の而）上に
、第９図〜第１１図で上述した従来の光検出用導波路型
ｐ１ｎフォトダイオードの場合と同様に、それとオーミ
ックに付され且つ電極Ｅ 及びＥ２に共通に対向してい
する共通電極Ｅ。が配されている。以上が、本願第１番目の発明による光検出用導波路型ｐ
ｉｎフォトダイオードの第１の実施例の構成である。なお、このような構成を有する光検出用導波路型ｐｉｎ
フォトダイオードは、第４図を伴って次に述べる方法に
よって製造することができる。すなわち、上述した半導体基板２を予め用意しく第４図
へ）、そして、その半導体基板２上に、上述した半導体
層３と、上述した半導体層１０と、上述した半導体層４
の非混晶化領域（４−２）′ と同様の半導体層４″と
、上述した半導体層５の半導体領域（５−１）及び（５
−２）と同様の半導体層５″と、上述した半導体層６の
半導体領域（６−７）及び（６〜２）と同様の半導体層
６″と、例えばＡＩ Ｇａ Ａｓでなり且つｐ
＋型０．７ ０．３を有する熱処理保護用半導体層１１とを、それ自体は公
知の例えば分子線エピタキシャル法によって、それらの
順に順次ｆａｆｆｌして、積層体１を形成する（第４図
Ｂ）。次に、積層体１′の熱処理保護用半導体層１１の、半導
体層６″の爾後上述した半導体領域（６−２）になる領
域上の領域は、熱処理保護用半導体層１１′として残す
が他の領域を除去する（第４図Ｃ）。次に、積層体１′の半導体層６″の熱処理保護用半導体
層１１′によって覆われている領域上に、例えば窒化シ
リコンでなる誘電体層１２を埋積形成する（第４図Ｄ）
。次に、積層体１′を加熱されたＧａＡｓ基板上に、誘電
体層１２側を下にして載置して、砒素の蒸気圧を有する
雰囲気中で、３０°／秒の昇温速度で、９５０℃の温度
まで加熱し、その状態を約３０秒保つという、急加速処
理を行い、半導体層４″から、上述した混晶化領域（４
−１）′及び非混晶化領域（４−２） ’ を有する半
導体に？ｒ４を形成する（第４図Ｅ）。次に、積層体１′の半導体層６″上から熱処理保護用半
導体層１１′及び誘電体層１２とを除去する（第４図Ｆ
）。次に、半々体層６″及び５″に対し、上方からプロトン
（＋−１＋）を局部的に照射させて、半導体層６″と半
々体層５″とから、それぞれ上述した半導体層［（６−
１）及び（６−２）及び絶縁化領域（６−Ｈ）を有する
半導体層６と、半導体領域（５−１）及び（５−２）及
び絶縁化領域（５−Ｈ）を有する半導体層５とを形成し
、上述した導波路構成体１を得る（第４図Ｇ）。次に、導波路構成体１の半導体層（６−１）及び（６−
２）にそれぞれ上述した電極Ｅ１及びＥ２を付し、また
、半導体基板１に上述した共通電極Ｅｏを付し、第１図
〜第３図で上述した本願第１番目の発明による光検出用
導波路型ｐｉｎフォトダイオードを得る。以上で、本願第１番目の発明による光検出用導波路型ｐ
ｉｎフォトダイオードの実施例の構成が明らかとなった
が、このような構成を有する本発明による光検出用導波
路型ｐｉｎフォトダイオードによれば、共通電極Ｅ。と
、導波路構成体１のｎ＋型の半導体基板２と、ｎ型の半
導体層３と、ｉ型の半導体層１０と、ｉ型の半導体層４
の混晶化領域（４−１） ’ と、半導体層５のｐ型の
半導体領域（５−１）と、半導体層６のｐ“型の半導体
領域（６−１）と、電極Ｅ１とで、半導体層３及び５を
クラッド層とし、また、半導体層６を電極付用層とし、
さらに、半導体層１０を光ガイド層としている導波路型
ｐｉｎフォトダイオードＤ１を構成している。また、共通電極Ｅ１と、導波路構成体１のｎ“型の半導
体基板２と、ｎ型の半導体層３と、型の半導体層１０と
、ｉ型の半導体層４の非混晶化領域（４−２）と、半導
体層５のｐ型の半導体領域（５−２）と、半導体層６の
ｐ＋型の半導体領域（６−２）と、電極Ｅ２とで、同様
に、半導体層３及び５をクラッド層とし、また、半導体
層６を電極付用層とし、さらに、半導体層１０を光ガイ
ド層としている他の導波路型ｐｉｎフォトダイオードＤ
２を構成している。この場合、導波路構成体１の１型を有する半導体層４の
、導波路型ｐｉｎフォトダイオードＤ１を構成している
混晶化領域（４−１） ’及び導波路型ｐｉｎフォトダ
イオードＤ２を構成している非混晶化領域（４−２）
’ は、としに多重量子井戸を形成している超格子構成
を有し、そして、混晶化領域（４−１） ’ は混晶化
されているが、非混晶化領域（４−２） ’は混晶化さ
れていないため、導波路型ｐｉｎフォトダイオードＤ１
及びＤ２にそれぞれ電極Ｅ 及び共通電極Ｅ。、及び電
極Ｅ２及び共通電極Ｅ。を用いて逆バイアス電圧を与え
た状態で、導波路型ｐｉｎフォトダイオードＤ１を構成
している混晶他領ｆｌｉｔ（４−１） ’及び導波路型
ｐｉｎフォトダイオードＤ２を構成している非混晶化領
域（４−２） ’がそれぞれ光を吸収する波長帯域の端
の波長λ ′及びλ２が、第５図の光の波長λに対する
相対光吸収係数特性で示すように、λ ′くλ ′の関
係を有する。このため、電極Ｅ１及びＲ２のそれぞれと共通電極Ｅ
との間に、電極Ｅ 及びＲ２に対して共通の電圧Ｖが得
られる電源Ｓを、電極Ｅ１及びＲ２側が負になる極性で
、それぞれ負荷Ｒ１及びＲ２を通じて接続して、導波路
型ｐｉｎフォトダイオードＤ 及びＤ２にともに同じ逆
バイアス電圧Ｖを与えた状態で、導波路構成体１に、上
述した吸収端波長λ よりも短い波長λ を有する光
Ｌ と、吸収端波長λ ′及びλ １間の波長λ を有
する光Ｌ２との多重光Ｌｏを、導波路構成体１の端面７
ａ側の外部から、端面７ｂ側に向けて入射させれば、そ
の多重光り。が、導波路構成体１の半導体層４に、導波
路構成体１の端面７ａ側から、端面７ｂ側に、半導体層
３及び半導体層５によって閉じ込められて伝播し、その
多重光り。中の光Ｌ１が、半導体層４の導波路型ｐｉｎ
フォトダイオードＤ１を構成してい混晶化領域（４−１
） ’ において吸収され、また、光Ｌ２が、半導体層
４の導波路型ｐｉｎフォトダイオードＤ２を構成してい
る混晶化領域（４−２） ’ において吸収され、よっ
て、負荷Ｒに、光Ｌ１にもとずく光電流１１が出力され
、また、負荷Ｒに、光Ｌ２にもとずく光電流Ｉ２が出力
される。従って、第１図〜第３図に示す本願第１番目の発明によ
る光検出用尋波路型ｐｉｎフォトダイオードによれば、
第９図〜第１１図で上述した従来の光検出用導波路型ｐ
ｉｎフォトダイオードの場合と同様に、互に異なる波長
λ１及びλ２をそれぞれ有する２つの光［１及びＲ２の
多重光し。から、その２つの光Ｌ１及びＲ２を、各別に
検出することができる。しかしながら、第１図〜第３図に示す本発明による光検
出用導波路型ｐｌｎフォトダイオ−ドの場合、前述した
吸収端波長λ ′及びλ２の差を十分大きくとれるので
、第６図の光の波長λに対する導波路型ｐｉｎフォトダ
イオードＤ 及びＤ２から出力される光電流１１及び■
２特性からも明らかなように、光電流１１に、光し、に
もとずく光電流分が含まれないか含まれるどしても僅か
な吊でしか含まれず、同様に、光電流■２に、光Ｌ１に
もとずく光電流分が含まれないか、含まれるとしても僅
かな割合でしか含まれない。従って、本願第１番目の発明による光検出用導波路型ｐ
ｉｎフォトダイオードによれば、多重光Ｌ の２つの光
し、及びし、を、ともに十〇分小さなりロストーク吊しか有しないものとして、各別
に検出することができる。Embodiment 1 Next, an embodiment of a waveguide type pin photodiode for photodetection according to the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 3. In FIGS. 1 to 3, parts corresponding to those in FIGS. 9 to 11 are designated by the same reference numerals. Waveguide type p for photodetection according to the present invention shown in FIGS. 1 to 3
The in photodiode has the configuration described below. That is, on a semiconductor substrate 2 made of, for example, GaAs and having an n+ type, there is a semiconductor layer 3 made of, for example, AI Go, 7 a O, 3AS and having an n type, and a semiconductor layer 3 having a higher refractive index than the semiconductor layer 3. And for example A
IGaAs is 0.25
0.75 A semiconductor layer 10 having an i-type, and a semiconductor layer 4 having a refractive index higher than that of the semiconductor layer 3 like the semiconductor layer 10 and having an i-type, and a semiconductor layer 4 having a refractive index lower than that of the semiconductor layer 4. has a refractive index and, for example, like the semiconductor layer 3, Δl Qa A
A waveguide structure 1 in which a semiconductor layer 5 of 0.7 0.3 "ST" and a semiconductor layer 6 made of, for example, GaAs, which is the same as the semiconductor substrate 2, are laminated in that order.
has. In this case, the i-type semiconductor layer 4 is
As in the case of the conventional waveguide type p1n photodiode for photodetection described above in the figure, two thin semiconductor layers 4a and 4
b has a superlattice configuration forming a multi-hanger well in which layers are repeatedly stacked many times in an alternating sequence;
A mixed crystal region (4-1)' in one half region on the a side and a non-mixed crystal region (4-2) in the allogenous region on the end face 7b side
' and has. These mixed crystal regions (4-1)' and non-mixed crystal regions (4-2)' are shown in FIGS. 9 to 1, for example.
The semiconductor layer 4 is made of, for example, GaAs, similar to the semiconductor layer 4 in the conventional waveguide type pin photodiode for photodetection described above in FIG.
For example, A I o, 25 Ga
An i-type semiconductor layer having a superlattice structure forming a multi-layer well in which semiconductor layers consisting of O, 75A and S are stacked in an alternating sequence many times (this is referred to as a starting semiconductor layer). On the other hand, only one half region on the end face 7a side of the waveguide structure 1 is subjected to a mixed crystal treatment, which will be described later, so that the mixed crystal treated region becomes a mixed crystal region (4-1)'. , the region which has not been mixed crystallized is formed as a non-mixed crystallized region (4-2)'. Therefore, in this case, the non-mixed crystal region (4-2)' is composed of the semiconductor fi1(4-1)'a made of GaAs, which is the same as the semiconductor layer made of GaAs of the starting semiconductor layer mentioned above, and the A1° of the starting semiconductor layer. ,2, . 0.25 due to the semiconductor layer made of 75 As and the same semiconductor layer made of AC3 Qa AS.
The mixed crystal region (4-1)' is mainly composed of crystals of the semiconductor layer made of Ga, A, and s of the starting semiconductor layer, and has a superlattice structure of A1°25 of the starting semiconductor layer. 0.
A semiconductor layer in which the crystal of the semiconductor layer made of 75AS is a mixed crystal, and A of the starting semiconductor layer.
I Qa AS semiconductor 0.25
It has a superlattice structure consisting mainly of a 0.75 layer crystal and a semiconductor layer in which the crystal of the semiconductor layer made of GaAs, which is the starting semiconductor layer, is mixed crystal. Further, the semiconductor layers 5 and 6 are n-type in the region on the end surface 7a side of the waveguide structure 1, as in the case of the conventional waveguide-type pin photodiode for photodetection described above in FIGS. 9 to 11. and p+ type semiconductor regions (s-i
) and (6-1), semiconductor regions (5-2) and (6-2) that similarly have p-type and p-type, respectively, in the region on the end surface 7b side of the waveguide structure 1, and the remaining semiconductor region (
5-1) and (61) and semiconductor regions (5-2) and (6
-2 insulation region IPlc (5-H
) and (6-H). Note that such semiconductor layers 5 and 6 are shown in FIGS. 9 to 11.
In accordance with the case of the conventional waveguide type pin photodiode for photodetection described above in the figure, on the semiconductor layer 4, there are two semiconductor layers having two p-type and ρ1-type, respectively, corresponding to the semiconductor layers 5 and 6. can be formed by locally irradiating the stacked body with protons (H+) from above. Further, on the main surface 8a of the waveguide structure 1 on the semiconductor layer 6 side, a semiconductor layer 6 is formed on the main surface 8a of the waveguide structure 1 on the semiconductor layer 6 side, as in the case of the conventional waveguide type pin photodiode for photodetection described above in FIGS. 9 to 11. The electrode E1 is ohmically attached to the half-four body region (6-1) and extends over the insulating region (6-H), and the semiconductor region (6-2) of the half-half body layer 6 is arranged. An electrode E2 is arranged ohmically attached to the insulating region (6-HJ) and extends over the other main surface 8a of the waveguide structure 1.
b (on the side opposite to the semiconductor layer 3 side of the semiconductor substrate 2), as in the case of the conventional waveguide type p1n photodiode for photodetection described above in FIGS. a common electrode E attached to the electrodes and commonly facing the electrodes E and E2; are arranged. The above is the optical detection waveguide type p according to the first invention of the present application.
This is a configuration of a first example of an in photodiode. Note that a waveguide type pin for photodetection having such a configuration
The photodiode can be manufactured by the method described below in conjunction with FIG. That is, the above-mentioned semiconductor substrate 2 is prepared in advance (see FIG. 4), and on the semiconductor substrate 2, the above-mentioned semiconductor layer 3, the above-mentioned semiconductor layer 10, and the above-mentioned semiconductor layer 4 are formed.
The semiconductor layer 4'' similar to the non-mixed crystal region (4-2)' of the semiconductor layer 5 described above and the semiconductor regions (5-1) and (5
A semiconductor layer 5'' similar to -2) and a semiconductor layer 6'' similar to semiconductor regions (6-7) and (6-2) of the semiconductor layer 6 described above are made of, for example, AI Ga As and p
+ type 0.7 0.3 semiconductor layer 11 for heat treatment and protection are sequentially faffled in that order by a well-known method, for example, molecular beam epitaxial method, to form a laminate 1 (FIG. 4B). ). Next, the area of the semiconductor layer 11 for heat treatment protection of the laminate 1' above the area of the semiconductor layer 6'' that will become the above-mentioned semiconductor region (6-2) is left as the semiconductor layer 11' for heat treatment protection. (FIG. 4C). Next, a dielectric layer 12 made of silicon nitride, for example, is removed on the area covered by the heat treatment protection semiconductor layer 11' of the semiconductor layer 6'' of the stacked body 1'. (Fig. 4D)
. Next, the laminate 1' was placed on a heated GaAs substrate with the dielectric layer 12 side down, and heated at a heating rate of 30°/sec in an atmosphere having the vapor pressure of arsenic. A rapid acceleration process is performed to heat the semiconductor layer 4'' to a temperature of 950°C and maintain that state for approximately 30 seconds, thereby forming the above-mentioned mixed crystal region (4) from the semiconductor layer 4''.
-1)' and a non-mixed region (4-2)' in a semiconductor? form r4 (Fig. 4E). Next, the heat treatment protective semiconductor layer 11' and the dielectric layer 12 are removed from above the semiconductor layer 6'' of the laminate 1' (FIG. 4F).
). Next, protons (+-1+) are locally irradiated from above to the half-layers 6'' and 5'', so that the semiconductor layers [( 6-
1) A semiconductor layer 6 having semiconductor regions (5-1) and (6-2) and an insulating region (6-H), and a semiconductor layer having semiconductor regions (5-1) and (5-2) and an insulating region (5-H) 5 to obtain the above-mentioned waveguide structure 1 (FIG. 4G). Next, the semiconductor layers (6-1) and (6-
2) are attached with the above-mentioned electrodes E1 and E2, respectively, and the above-mentioned common electrode Eo is attached to the semiconductor substrate 1, and the photodetection guide according to the first invention of the present application described above with reference to FIGS. A wave path type pin photodiode is obtained. The above describes the optical detection waveguide type p according to the first invention of the present application.
The structure of the embodiment of the in photodiode has been clarified. According to the waveguide type pin photodiode for photodetection according to the present invention having such a structure, the common electrode E. , an n+ type semiconductor substrate 2, an n type semiconductor layer 3, an i type semiconductor layer 10, and an i type semiconductor layer 4 of the waveguide structure 1.
The mixed crystal region (4-1)' of the semiconductor layer 5, the p-type semiconductor region (5-1) of the semiconductor layer 5, the p" type semiconductor region (6-1) of the semiconductor layer 6, and the electrode E1. , the semiconductor layers 3 and 5 are used as cladding layers, and the semiconductor layer 6 is used as an electrode layer,
Furthermore, a waveguide type pin photodiode D1 is configured using the semiconductor layer 10 as an optical guide layer. In addition, the common electrode E1, the n" type semiconductor substrate 2 of the waveguide structure 1, the n type semiconductor layer 3, the type semiconductor layer 10, and the non-mixed crystal region of the i type semiconductor layer 4 ( 4-2), the p-type semiconductor region (5-2) of the semiconductor layer 5, the p+-type semiconductor region (6-2) of the semiconductor layer 6, and the electrode E2. Another waveguide type pin photodiode D in which 5 is a cladding layer, the semiconductor layer 6 is an electrode layer, and the semiconductor layer 10 is a light guide layer.
2. In this case, the mixed crystal region (4-1)' of the type 1 semiconductor layer 4 of the waveguide structure 1 constitutes the waveguide type pin photodiode D1 and the waveguide type pin photodiode D2. (4-2)
' has a superlattice structure forming multiple quantum wells, and the mixed crystal region (4-1) ' is mixed crystal, but the non-mixed crystal region (4-2 )' is not mixed crystal, so it is a waveguide type pin photodiode D1.
and D2 have an electrode E and a common electrode E, respectively. , and electrode E2 and common electrode E. While applying a reverse bias voltage using As shown in the relative light absorption coefficient characteristics with respect to the wavelength λ of light in FIG. ′. Therefore, each of the electrodes E1 and R2 and the common electrode E
A power source S that provides a common voltage V for electrodes E and R2 is connected between the electrodes E and R2 through loads R1 and R2, respectively, with the electrodes E1 and R2 having negative polarity, and a waveguide type pin photodiode is connected. With the same reverse bias voltage V applied to both D and D2, the waveguide structure 1 receives light L having a wavelength λ shorter than the above-mentioned absorption edge wavelength λ, and a light beam between the absorption edge wavelengths λ' and λ1. The multiplexed light Lo with the light L2 having the wavelength λ is transmitted to the end face 7 of the waveguide structure 1.
If the light is made to enter from the outside of the a side toward the end surface 7b side, multiple lights will be generated. The light propagates in the semiconductor layer 4 of the waveguide structure 1 from the end surface 7a side to the end surface 7b side of the waveguide structure 1 while being confined by the semiconductor layer 3 and the semiconductor layer 5, resulting in multiple light. The light L1 inside the waveguide type pin of the semiconductor layer 4
A mixed crystal region (4-1) constitutes the photodiode D1.
) ', and the light L2 is also absorbed in the mixed crystal region (4-2) ' constituting the waveguide type pin photodiode D2 of the semiconductor layer 4, so that the light L1 is transmitted to the load R. A photocurrent 11 based on the light L2 is output, and a photocurrent I2 based on the light L2 is output to the load R. Therefore, according to the PIN photodiode for light detection according to the first invention of the present application shown in FIGS. 1 to 3,
The conventional waveguide type p for photodetection described above in FIGS. 9 to 11
As in the case of an in-photodiode, two lights [1 and R2] having mutually different wavelengths λ1 and λ2 are multiplexed. Therefore, the two lights L1 and R2 can be detected separately. However, in the case of the waveguide type PLN photodiode for photodetection according to the present invention shown in FIGS. 1 to 3, the difference between the absorption edge wavelengths λ' and λ2 can be made sufficiently large, so The photocurrents 11 and 2 output from the waveguide type pin photodiodes D and D2 for the wavelength λ
As is clear from the second characteristic, the photocurrent 11 does not include the photocurrent due to light, or even if it does, it is included only to a small extent; similarly, the photocurrent 11 In addition, the photocurrent based on the light L1 is not included, or even if it is included, it is included only in a small proportion. Therefore, the waveguide type p for photodetection according to the first invention of the present application
According to the in-photodiode, the two beams L and L of the multiplexed light L can be detected separately, as both have ten minutes less loss talk.
【実施例２】次に、第７図を伴って本願第２番目の発明による光検出
用尋波路型ｐ１ｎフォトダイオードの実施例を述べよう
。第７図において、第１図〜第３図との対応部分には同一
符号を付し、詳細説明を省略する。第７図に示ず本願第２番目の発明による光検出用導波路
型ｐｉｎフォトダイオードは、次の事項を除いて、第１
図〜第３図で上述した本願第１番目の発明による光検出
用導波路型ｐｉｎフォトダイオードと同様の構成を有す
る。すなわち、第１図〜第３図に示す本願第１番目の発明に
よる光検出用導波路型ｐｉｎフォトダイオードの場合、
導波路構成体１が波長λ１を有する光Ｌ１と波長λ２を
有する光Ｌ２との多重光り。を受けるとして、その導波
路構成体１のｉ型を有し且つ吊子井戸を形成している半
導体層４が、導波路構成体１に入射する多重光Ｌｏの導
波方向に順次配列されている混晶他領Ｍ（４−１）’及
び非混晶化領域（４−２） ’を有するが、それに代え
、導波路構成体１が波長λ１、λ２………・λ をそれ
ぞれ有する光Ｌ１、Ｌ２………・Ｌ の多重光り。を受
けるとして、その導波路構成体１の１型を有し且つ吊子
井戸を形成している半導体層４が、順次低い混晶化度を
有する複数ｎ個（ｎは２以上の整数）の混晶化領域（４
−１） ’ 、（４−２） ’ ………・（４−ｎ）
’ を有し、これに応じて、導波路構成体１の半導体層
５及び６が、ｐ型及びｐ＋型をそれぞれ有し且つ半導体
層４の混晶化領域（４−１） ’ 、 （４−２） ’
………・（４−ｎ） ’上にお[Embodiment 2] Next, an embodiment of a deep wave path type p1n photodiode for photodetection according to the second invention of the present application will be described with reference to FIG. In FIG. 7, parts corresponding to those in FIGS. 1 to 3 are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted. The waveguide type pin photodiode for photodetection according to the second invention of the present application, which is not shown in FIG.
It has the same configuration as the waveguide type pin photodiode for photodetection according to the first invention of the present application described above with reference to FIGS. That is, in the case of the waveguide type pin photodiode for photodetection according to the first invention of the present application shown in FIGS. 1 to 3,
The waveguide structure 1 multiplexes light L1 having a wavelength λ1 and light L2 having a wavelength λ2. Assuming that the semiconductor layers 4 of the waveguide structure 1 having an i-type and forming a hanging well are sequentially arranged in the waveguide direction of the multiplexed light Lo incident on the waveguide structure 1. The waveguide structure 1 has a mixed crystal other region M(4-1)' and a non-mixed crystal region (4-2)', but instead, the waveguide structure 1 has wavelengths λ1, λ2, etc., respectively. L1, L2......L multiple lights. Assuming that the semiconductor layer 4 of the waveguide structure 1 having type 1 and forming a hanging well is composed of a plurality of n pieces (n is an integer of 2 or more) having successively lower mixed crystallinity degrees. Mixed crystal region (4
-1) ' , (4-2) ' ......... (4-n)
Accordingly, the semiconductor layers 5 and 6 of the waveguide structure 1 have p-type and p+ type, respectively, and the mixed crystal region (4-1) of the semiconductor layer 4 ', (4 -2)'
.........(4-n) 'on top
【プるそれらとそれぞ
れ対向している半導体領域（５−１）及び（６−１）
、（５−２）及び（６−２）………・（５−ｎ）及び（
６−ｎｌと、半導体領域（５−１）及び（６−１）と半
導体領域（５−２）及び（６−２）との間、半導体層ｆ
ｄ （５−２）及び（６−２）と半導体領域（５−３）
及び（６−３）との間………・半導体領域（５−（ｎ−
１））及び（６−（ｎ−１））と半導体領域（５−ｎ）
及び（６−ｎ）との間の絶縁化領域（５−８１２）及び
（６−８１２） 、（５−８２３）及び（６−Ｈ２３）
………・（５−Ｈ（ロー１）ｎ）及び（６−ｔイ（ｎ−
ｆ）ｎ）とを有し、また、導波路構成体１の主面８ａ上
に、半導体層（６−１）、（６−２）………・（６−ｎ）上にそれぞれオーミック
に付されている電極Ｅ 、Ｅ２………・Ｅｏが配されて
いる。れている。以上が、本願第２番目の発明による光検出用導波路型ｐ
ｉｎフォトダイオードの実施例の構成である。このような構成を有する木願第２番目の発明による光検
出用導波路型ｐｉｎフォトダイオードによれば、上述し
た事項を除いて、第１図〜第３図で上述した本願第１番
目の発明による光検出用導波路型ｐｉｎフォトダイオー
ドと同様の構成を有し、そして、共通電極ＥＯと、半導
体層３と、半導体層４の混晶化領域（４−ｉ） ’（た
だし、ｉ＝１．２………・ｎ）と、半導体層５の半導体
領域（５−ｉ）と、半導体層６の半導体層ｌ４（ｓ−１
）と、電極Ｅ・ｉとで導波路型ｐｉｎ７オトダイオード
Ｄｉを構成し、そして、導波路型ｐｉｎフォトダイオー
ドＤ 、Ｄ ………・Ｄ゜の光の吸収端波長λ ′
λ ………・λ。′がλ ′くλ ′く………・くλ ′の関係を１
２ ｎ有するので
、導波路構成体１に、λ ′未満、λ ′及びλ 間、λ ′及びλ ′間………・λ（
。−１）′及びλ ′間の波長λ 、λ２………・λｎ
をそれぞれ有する光［１，１２………・Ｌ、の多重光り
。を入射させれば、導波路型ｐｉｎフォトダイオードＤ
、Ｄ２………・Ｄｏによって、多重光Ｌ の光Ｌ
Ｌ２………・Ｌ。が、各別に、少ないクロストーク山で検出することがで
きることは明らかであろう。【実施例３】次に、第８図を伴って本願第３番目の発明による光検出
用導波路型ｐｉｎフォトダイオードの実施例を述べよう
。第８図において、第７図との対応部分には同一符号を何
し詳細説明を省略する。第８図に示す本願第３番目の発明による光検出用導波路
型ｐｉｎフォトダイオードは、第７図で上述した本願第
２番目の発明による光検出用導波路型ｐｉｎフォ１〜ダ
イオードにおいて、その導波路構成体１の半導体層４の
導波路型ｐ１ｎフォトダイオード［）ｎを構成している
混晶化領域（４−ｎ） ’が、第１図〜第３図で上述し
た本願第１番目の発明による光検出用導波路型ｐ１ｎフ
ォトダイオードの半導体層の非混晶化領域（４−２）
’ と同様の非混晶化領域（４−ｎ） ’ に置換され
ていることを除いて、第７図で」上述した本願第２番目
の発明による光検出用導波路型ρｉｎフォトダイオード
と同様の構成を有する。以上が、本願第３番目の発明による光検出用導波路型ｐ
ｉｎフォトダイオードの実施例の構成である。このような構成を有する本願第３番目の発明による光検
出用導波路型ｐｉｎフＡトダイオードによれば、上述し
た事項を除いて、本願第２番目の発明による光検出用導
波路型ｐｌｎ／Ｊｌｎ／イトドと同様の構成を有するの
で、詳細説明は省略するが、導波路構成体７に、第７図
で上述した本願第２番目の発明による光検出用導波路型
ｐｉｎフォトダイオードの場合で上述した波長λ 、λ
２………・λ（。−１）をそれぞれ有する光Ｌ 、Ｌ
………・’ （ｎ−７）と波長λ（ｎ−１）よりも
長い波長λ。をイｊする光り。との多重光Ｌ を入射さ
せることによって、第７図で上述した本願第２番目の発
明による光検出用導波路型ｐｉｎフォトダイオードの場
合と同様に、この場合の多重光り。の光Ｌ１、Ｌ２………佳。を、各
別に、少ないクロストーク吊で検出することができるこ
とは明らかである。なお、上述においては、本発明による光検出用導波路型
ｐｉｎフォトダイオードの僅かな実施例を示したに過ぎ
ず、例えば、第１図、第５図及び第６図で上述した本発
明による光検出用導波路型ｐｉｎフォトダイオードの実
施例の構成において、そのｉ型半導体層４が、多重１子
井戸を形成している超格子構成を有しているのを、１つ
のω子井戸を有している構成にに代えた構成とすること
もでき、また、光ガイド層として半導体ＡＷＩＯを省略
した構成とすることもでき、さらに、「ｎ型」を「ｐ型
」、「ｐ型」を「ｎ型」に読み代えた構成とすることも
でき、その他、本発明の精神を脱することなしに、種々
の変型、変更をなし得るであろう。[Semiconductor regions (5-1) and (6-1) facing each other]
, (5-2) and (6-2)......(5-n) and (
6-nl, the semiconductor region (5-1) and (6-1), and the semiconductor region (5-2) and (6-2), the semiconductor layer f
d (5-2) and (6-2) and semiconductor region (5-3)
and (6-3)...... Semiconductor region (5-(n-
1)) and (6-(n-1)) and semiconductor region (5-n)
and (6-n), (5-812) and (6-812), (5-823) and (6-H23)
………・(5-H(low 1) n) and (6-t i(n-
f)n), and on the main surface 8a of the waveguide structure 1, there are ohmic layers on the semiconductor layers (6-1), (6-2)... (6-n), respectively. The attached electrodes E, E2...Eo are arranged. It is. The above is the optical detection waveguide type p according to the second invention of the present application.
This is a configuration of an example of an in-photodiode. According to the waveguide-type pin photodiode for photodetection according to the second invention of the present patent application having such a configuration, except for the matters mentioned above, the first invention of the present application described above in FIGS. It has a structure similar to that of a waveguide-type pin photodiode for photodetection according to .2......n), the semiconductor region (5-i) of the semiconductor layer 5, and the semiconductor layer l4 (s-1) of the semiconductor layer 6
) and the electrode E・i constitute a waveguide type pin 7 photodiode Di, and the absorption edge wavelength λ ′ of the light of the waveguide type pin photodiode D , D ……・D°
λ……・λ. ′ is λ ′
Since there are
. -1) Wavelength λ between ' and λ ', λ2......・λn
Multiple lights [1, 12......L, each having . If it is incident, the waveguide type pin photodiode D
, D2......Do, the light L of multiple light L
L2......L. However, it will be clear that each can be detected with a small number of crosstalk peaks. [Embodiment 3] Next, an embodiment of a waveguide type pin photodiode for photodetection according to the third invention of the present application will be described with reference to FIG. In FIG. 8, parts corresponding to those in FIG. 7 are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted. The waveguide-type pin photodiode for photodetection according to the third invention of the present application shown in FIG. The mixed crystal region (4-n)' constituting the waveguide-type p1n photodiode [)n of the semiconductor layer 4 of the waveguide structure 1 is the same as the first part of the present application described above in FIGS. 1 to 3. Non-mixed crystal region (4-2) of the semiconductor layer of the waveguide type p1n photodiode for photodetection according to the invention of
It is the same as the waveguide-type ρin photodiode for photodetection according to the second invention of the present application described above in FIG. It has the following configuration. The above is the optical detection waveguide type p according to the third invention of the present application.
This is a configuration of an example of an in-photodiode. According to the waveguide type PIN photodiode for photodetection according to the third invention of the present application having such a configuration, except for the above-mentioned matters, the waveguide type PLN photodiode for photodetection according to the second invention of the present application can be used. Since it has the same configuration as Jln/Itodo, a detailed explanation will be omitted, but in the case of the waveguide type pin photodiode for photodetection according to the second invention of the present application described above in FIG. 7, the waveguide structure 7 is The wavelengths λ and λ mentioned above
2......・λ(.-1) respectively, the lights L and L
......' (n-7) and a wavelength λ longer than the wavelength λ(n-1). A light that makes you happy. By making the multiplexed light L 2 incident thereon, as in the case of the waveguide-type pin photodiode for photodetection according to the second invention of the present application described above in FIG. Light L1, L2......good. It is clear that each can be detected separately with less crosstalk. In the above description, only a few embodiments of the waveguide type pin photodiode for photodetection according to the present invention are shown. In the structure of the embodiment of the detection waveguide type pin photodiode, the i-type semiconductor layer 4 has a superlattice structure forming multiple single wells, but it is also possible to replace it with a superlattice structure forming multiple single wells. It is also possible to have a configuration in which the semiconductor AWIO is omitted as the optical guide layer. The structure may be changed to "n type", and various other modifications and changes may be made without departing from the spirit of the present invention.
第１図は、本願第１番目の発明よる光検出用導波路型ｐ
ｉｎフォトダイオードの実施例を示す路線的平面図であ
る。第２図は、第１図に示す本願第１番目の発明による光検
出用導波路型ｐ１ｎノＡＩ−ダイオードの路線的縦断面
図である。第４図は、第１図に示す本願第１番目の発明による光検
出用導波路型ｐｉｎフォトダイオードの製法を示す順次
の工程にお【ノる路線的断面図である。第５図は、第１図に示す本Ｋｒ！第１番月の発明による
光検出用導波路型ｐｌｎフＡトダイオドの説明に供する
入射光の波長に対する光吸収係数の関係を示す図である
。第６図は、第１図に示す本発明による光検出用導波路型
ｐｉｎフォトダイオードの説明に供する入射光の波長に
対する光電流の関係を示ず図である。第７図は、本願第３番目の発明による光検出用導波路型
ｐｉｎフォトダイオードの実施例を示す路線的断面図で
ある。第８図は、本願第３番月の発明による光検出用導波路型
ｐｉｎフォトダイオードの実施例を示す路線的断面図で
ある。第９図は、従来の光検出用導波路型ｐｉｎフォトダイオ
ードを示す路線的平面図である。第１０図は、第９図に示す従来の光検出用導波路型ｐｉ
ｎフォトダイオードの路線的縦断面図である。第１１図は、第９図に示す従来の光検出用導波路型ｐｉ
ｎフ第１〜ダイオードの路線的横断面図である。第１２図は、第９図に示す従来の光検出用導波路型ｐｉ
ｎフォトダイオードの説明に供する入射光の波長に対す
る光電流の関係を示す図である。・導波路構成体・ｎ＋型の半導体基板・ｎ型の半導体層・１型の半導体層・ＧａＡｓ層４ｂ””Ａ’ Ｇａ Ｏ，７５Ａ０．２５５層５ ・ ・６ ・ ・７ａ。８ａ、１０ ・ｂｂ・ｐ型の半導体層・ｐ＋型の半導体層・導波路構成体１の端面・主面・ｉ型の半導体層Ｅ ・・・・・共通電極Ｅｌ、Ｅ ・・電極FIG. 1 shows a photodetection waveguide type p according to the first invention of the present application.
FIG. 3 is a line plan view showing an example of an in-photodiode. FIG. 2 is a longitudinal cross-sectional view of the waveguide type p1n AI-diode for photodetection according to the first invention of the present application shown in FIG. FIG. 4 is a cross-sectional view showing the sequential steps of the manufacturing method of the waveguide-type pin photodiode for photodetection according to the first invention of the present application shown in FIG. Figure 5 shows the book Kr! shown in Figure 1! FIG. 3 is a diagram showing the relationship between the light absorption coefficient and the wavelength of incident light, which is used to explain the waveguide-type PLN photodiode for photodetection according to the invention of the first month. FIG. 6 is a diagram, without showing the relationship of photocurrent to the wavelength of incident light, for explaining the waveguide type pin photodiode for photodetection according to the present invention shown in FIG. 1. FIG. 7 is a cross-sectional view showing an embodiment of a waveguide type pin photodiode for photodetection according to the third invention of the present application. FIG. 8 is a schematic cross-sectional view showing an embodiment of a waveguide-type pin photodiode for photodetection according to the third invention of the present application. FIG. 9 is a schematic plan view showing a conventional waveguide type pin photodiode for photodetection. FIG. 10 shows the conventional waveguide type pi for photodetection shown in FIG.
FIG. 3 is a longitudinal cross-sectional view of an n-photodiode. FIG. 11 shows the conventional waveguide type pi for photodetection shown in FIG.
FIG. 3 is a cross-sectional view of the first to n-th diodes. FIG. 12 shows the conventional waveguide type pi for photodetection shown in FIG.
FIG. 3 is a diagram showing the relationship of photocurrent to the wavelength of incident light for explaining an n-photodiode.・Waveguide structure ・N+ type semiconductor substrate ・N type semiconductor layer ・1 type semiconductor layer ・GaAs layer 4b""A' Ga O, 75A0.25 5 layer 5 ・ ・ 6 ・ ・ 7a. 8a, 10・b b・p-type semiconductor layer・p+-type semiconductor layer・end face/principal surface of waveguide structure 1・i-type semiconductor layer E...common electrode El, E...electrode
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1014679AJPH02194655A (en) | 1989-01-24 | 1989-01-24 | Waveguide-type pin photodiode for photodetection |
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1014679AJPH02194655A (en) | 1989-01-24 | 1989-01-24 | Waveguide-type pin photodiode for photodetection |
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02194655Atrue JPH02194655A (en) | 1990-08-01 |
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1014679APendingJPH02194655A (en) | 1989-01-24 | 1989-01-24 | Waveguide-type pin photodiode for photodetection |
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02194655A (en) |
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03227578A (en)* | 1989-03-03 | 1991-10-08 | Mitsubishi Electric Corp | Photodetection device and photodetection method |
| WO1997042665A1 (en)* | 1996-05-07 | 1997-11-13 | The Regents Of The University Of California | Semiconductor hetero-interface photodetector |
| US6147391A (en)* | 1996-05-07 | 2000-11-14 | The Regents Of The University Of California | Semiconductor hetero-interface photodetector |
| KR100429388B1 (en)* | 2002-04-30 | 2004-04-29 | 국방과학연구소 | Pin diode and the method of manufacturing pin diode |
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03227578A (en)* | 1989-03-03 | 1991-10-08 | Mitsubishi Electric Corp | Photodetection device and photodetection method |
| WO1997042665A1 (en)* | 1996-05-07 | 1997-11-13 | The Regents Of The University Of California | Semiconductor hetero-interface photodetector |
| US6074892A (en)* | 1996-05-07 | 2000-06-13 | Ciena Corporation | Semiconductor hetero-interface photodetector |
| US6130441A (en)* | 1996-05-07 | 2000-10-10 | The Regents Of The University Of California | Semiconductor hetero-interface photodetector |
| US6147391A (en)* | 1996-05-07 | 2000-11-14 | The Regents Of The University Of California | Semiconductor hetero-interface photodetector |
| US6465803B1 (en) | 1996-05-07 | 2002-10-15 | The Regents Of The University Of California | Semiconductor hetero-interface photodetector |
| KR100429388B1 (en)* | 2002-04-30 | 2004-04-29 | 국방과학연구소 | Pin diode and the method of manufacturing pin diode |
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US11889709B2 (en) | Mechanically stacked tandem photovoltaic cells with intermediate optical filters | |
| CN101563790B (en) | Photodiode, optical communication device and optical interconnection module | |
| CN1965414A (en) | Photodiode and its manufacturing method | |
| FR2602913B1 (en) | PHOTOVOLTAIC DEVICE | |
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| CA2564686A1 (en) | High responsivity high bandwidth metal-semiconductor-metal optoelectronic device | |
| TW201331990A (en) | Hybrid photoelectric element | |
| JPH02194655A (en) | Waveguide-type pin photodiode for photodetection | |
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