波导型受光元件的制作方法

本公开涉及用于光纤通信等的波导型受光元件。

背景技术：

1、随着通信容量的显著增加，正在谋求通信系统的大容量化。因此，需要光通信设备的高速化。决定光通信设备中使用的半导体受光元件即光电二极管(以下为pd)的响应速度的重要因素之一是cr时间常数。该cr时间常数由半导体受光元件的元件电容和元件电阻来决定。为了提高响应速度，需要减小cr时间常数。因此，降低元件电容是重要的。

2、为了降低元件电容，例如为了得到40ghz以上的高速响应性而采用波导型受光元件。这是从外延生长层的侧面入射光的构造，与通常的面入射型构造不同，能够使灵敏度和频带单独最优化。因此，成为适于高速动作的构造。

3、波导型受光元件还大致分为两种。一种是加感型受光元件。在加感型受光元件中，将光波导形成至劈开端面。使光入射到该波导中，使光波导至形成在从该入射部离开了几μm以上的位置的光吸收层，在该光吸收层中，对从引导层沿层厚方向渗出的瞬逝光进行光电转换。因此，光电转换是间接的，入射端面附近的光电流的集中被缓和，具有即使在入射了强度高的光的情况下，也难以引起响应速度的劣化的优点。另一方面，由于对从引导层沿层厚方向渗出的光进行光电转换，因此还存在在原理上难以获得高灵敏度的缺点。

4、为了解决该问题，提出了向光吸收层直接入射光的构造、用fe掺杂inp层将光吸收层等埋入的构造。这些构造由于光经由窗层直接入射到光吸收层，因此即使波导长不那么长，也能得到高灵敏度。因此，也能够减小电容，容易兼顾高灵敏度和高速响应性。

5、但是，在光吸收层与半导体埋入层的界面产生折射率差，产生光的反射。从受光元件反射的返回光在向光纤耦合的情况下，向发光元件侧返回，发光元件的动作变得不稳定。因此，希望在受光元件内光的反射足够小。与此相对，提出了通过在两个不同折射率的光波导的耦合界面插入具有它们中间的折射率的电介质膜，来降低耦合界面中的反射的构造(例如参照专利文献1的图7)。

6、专利文献1：日本特开2006-106587号公报

7、但是，由于难以在电介质膜上层叠所希望的半导体层，因此实际上无法制造在光吸收层与半导体埋入层的界面插入有电介质膜的波导型受光元件。

技术实现思路

1、本公开是为了解决上述那样的课题所做出的，其目的在于得到能够减少在元件内部的光的反射的波导型受光元件。

2、本公开的波导型受光元件的特征在于，具备：半导体基板；脊形构造，其设置在所述半导体基板上，至少包括光吸收层；半导体埋入层，其将所述光吸收层的侧面埋入，并具有比所述光吸收层低的折射率；以及半导体层，其设置在所述光吸收层的侧面与所述半导体埋入层之间，并具有所述光吸收层与所述半导体埋入层之间的折射率，将所述半导体层的折射率设为n3，将入射光的波长设为λ，所述半导体层的横向的厚度为λ/(4×n3)的-30％到+20％的范围内。

3、在本公开中，将具有光吸收层与半导体埋入层之间的折射率的半导体层设置在吸收层的侧面与半导体埋入层之间，并将半导体层的横向的厚度设定为λ/(4×n3)的-30％到+20％的范围内。由此，入射光在半导体层的前侧面和后侧面反射，彼此干涉而抵消。其结果，能够减少在元件内部的光的反射。因此，由于返回光变得较小，因此发光元件的动作稳定化。

技术特征：

1.一种波导型受光元件，其特征在于，具备：

2.根据权利要求1所述的波导型受光元件，其特征在于，

3.根据权利要求1或2所述的波导型受光元件，其特征在于，

4.根据权利要求3所述的波导型受光元件，其特征在于，

5.根据权利要求1～3中的任一项所述的波导型受光元件，其特征在于，

技术总结
至少具有光吸收层(4)的脊形构造(7)设置在半导体基板(1)上。具有比光吸收层(4)低的折射率的半导体埋入层(8)将光吸收层(4)的侧面埋入。具有光吸收层(4)与半导体埋入层(8)之间的折射率的半导体层(13)设置在光吸收层(4)的侧面与半导体埋入层(8)之间。将半导体层(13)的折射率设为n3，将入射光(15)的波长设为λ，半导体层(13)的横向的厚度为λ/(4×n3)的‑30％到+20％的范围内。

技术研发人员：竹村亮太
受保护的技术使用者：三菱电机株式会社
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12