JP3192580B2 - 導波路型光検出装置およびその製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば光磁気情報
記録再生装置などに用いられ、集積型光導波路デバイス
における導波路型光検出装置およびその製造方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来より、書き換え可能な高密度記録装
置として開発研究が活発な光磁気ディスクは、光磁気記
録媒体から反射される光のカー効果による偏光方向の回
転を検出して情報を再生するが、このカー効果による偏
光の回転は微小なので、良好なＳ／Ｎ比を得るためには
高精度な検光子や差動検出光学系などを必要としてい
る。これらの光学系には検光子、プリズム、ミラ一およ
びレンズなどからなるバルク型光学系が用いられていた
が、このバルク型光学系は相互の位置合わせが難しく、
また小型化、軽量化が困難であるという問題があった。
そこでこれらのバルク型光学系の欠点を克服する素子と
して検出光学系を薄膜導波路上に集積化した導波路型光
検出器が提案されている。

【０００３】図９は、従来の導波路集積型光磁気情報記
録再生装置の概略構成を示す断面図である。

【０００４】この光磁気情報記録再生装置は、図９に示
すように、半導体レーザなどからなる光源９１と、この
光源９１からの光を光磁気情報記録媒体９２上に集光さ
せるべく配置された集光光学系としてのコリメートレン
ズ９３および対物レンズ９４と、この光磁気情報記録媒
体９２からの反射光を検出する検出系集積素子９５と、
この検出系集積素子９５上に設けられるとともに、これ
らコリメートレンズ９３と対物レンズ９４の間に設けら
れ、コリメートレンズ９３からの入射光を底面で反射さ
せて対物レンズ９４に向けて出射させるとともに、光磁
気情報記録媒体９２からの反射光を検出系集積素子９５
側に導波モードとして導くプリズムカプラ９６とを備え
ている。

【０００５】図１０は、図９の検出系集積素子９５の平
面図である。

【０００６】図１０において、白地で示した領域部分Ａ
は第１光導波路領域であり、この領域部分Ａの上面に
は、光磁気情報記録媒体９２からの反射光を導くプリズ
ムカプラ９６が設けられている。また、網点で示した領
域部分Ｂは第２光導波路領域であり、領域部分Ａと光結
合可能に設けられている。

【０００７】この領域部分Ｂには、光検出器１０１，１
０２と、これら光検出器１０１，１０２に光磁気情報記
録媒体９２からの反射光を導く導波路集光素子１０３，
１０４とが設けられて、焦点誤差信号（Ｆｏ信号）検出
部１０５が構成されている。また、領域部分Ｂには、光
磁気情報記録媒体９２からの反射光のＴＥモードを反射
させＴＭモードを屈折させるモード分離素子である第３
光導波路領域１０８と、それぞれのモードを検出する光
検出器１０６，１０７とが設けられて、光磁気信号（Ｍ
ｏ信号）検出部１０９が構成されている。

【０００８】なお、この第１光導波路領域におけるＴＥ
₀モードとＴＭ₀モードの第１等価屈折率をそれぞれＮｅ
₁，Ｎｍ₁とし、第２光導波路領域におけるＴＥ₀モード
とＴＭ₀モードの等価屈折率をそれぞれＮｅ₂，Ｎｍ₂と
すると、第１等価屈折率Ｎｅ₁，Ｎｍ₁はほぼ等しく、第
２等価屈折率Ｎｅ₂，Ｎｍ₂は異なっている。

【０００９】上記構成により、光源９１からの出射光は
コリメートレンズ９３によって集束されて平行光線とな
り、プリズムカプラ９６に入射する。この入射光は、プ
リズムカプラ９６の底面で反射した後、対物レンズ９４
を通って光磁気情報記録媒体９２上に集光する。さら
に、光磁気情報記録媒体９２からの反射戻り光が再び対
物レンズ９４を通ってプリズムカプラ９６に入射する。
この入射した光磁気情報記録媒体９２からの反射光は、
プリズムカプラ９６を介して第１光導波路にカップリン
グして導波光となる。

【００１０】この第１光導波路を導波した光は、第２光
導波路に光結合した後、導波路集光素子１０３，１０４
を介して光検出器１０１，１０２に導かれるとともに、
第３光導波路１０８を介して光検出器１０６，１０７に
導かれる。つまり、第１光導波路さらに第２光導波路を
導波した光は、焦点誤差信号（Ｆｏ信号）検出部１０５
と光磁気信号（Ｍｏ信号）検出部１０９に分離し、この
焦点誤差信号検出部１０５においては焦点誤差信号（Ｆ
ｏ信号）を検出し、光磁気信号検出部１０９においては
光磁気信号（Ｍｏ信号）を検出する。

【００１１】ここで、上記光検出器１０１，１０２，１
０６，１０７の構成およびその一般的な作製プロセスに
ついて説明する。

【００１２】図１１ａおよび図１１ｂは図１０の光検出
器１０１，１０２，１０６，１０７の構造を示す断面図
である。

【００１３】図１１ａにおいて、Ｎ⁺タイプのＳｉ基板
１１１上に、受光素子の受光部を構成する、ボロンなど
を拡散したＰ⁺領域１１２ａを有するＮ^-エピタキシャル
層１１２、このＰ⁺領域１１２ａ上で薄くなった熱酸化
ＳｉＯ₂膜１１３さらに、第１光導波路層または第２光
導波路層よりなる光導波路層１１４、または第１光導波
路層と第２光導波路層の集積構造よりなる光導波路層１
１４’が設けられている。これら熱酸化ＳｉＯ₂膜１１
３および光導波路層１１４（または光導波路層１１
４’）の開口部を介してＰ⁺領域１１２ａと接続される
電極配線１１５が設けられ、これら光導波路層１１４お
よび電極配線１１５を覆うようにギャップ層１１６が設
けられている。また、Ｎ⁺タイプのＳｉ基板１１１の裏
面側には裏面電極１１７が設けられている。

【００１４】以上により光検出器１０１，１０２，１０
６，１０７が構成され、以下のようにして作製すること
ができる。

【００１５】まず、Ｎ⁺タイプのＳｉ基板１１１上にＮ^-
エピタキシャル層１１２を成長させ、さらにその上に熱
酸化ＳｉＯ₂膜１１３を形成する。光検出器を形成する
部分の熱酸化ＳｉＯ₂膜１１３をエッチングなどで除去
しボロンなどを含む高温雰囲気中に放置すると、この除
去部分からボロンがＮ^-エピタキシャル層１１２内に拡
散してＰ⁺領域１１２ａが形成される。さらに、熱酸化
ＳｉＯ₂膜１１３上に第１光導波路層（または第２光導
波路層）１１４が形成され、これら熱酸化ＳｉＯ₂膜１
１３および光導波路層１１４のＰ⁺領域１１２ａ上に開
口部を形成する。この光導波路層１１４上に電極配線材
料を成膜し、電極配線材料をパターンニングして電極配
線１１５を形成する。さらに、これら光導波路層１１４
および電極配線１１５を覆うようにギャップ層１１６を
形成する。また、Ｎ⁺タイプのＳｉ基板１１１の裏面側
には裏面電極１１７を形成する。

【００１６】この光検出器による光検出効率を向上させ
るために、バッファ層の層厚は導波光入射側の前方より
緩やかに減少させることによりテーパを形成した構造に
なっている。これにより導波光を導波層傾斜部Ｍを利用
して光検出器により受光し、この受光された信号を配線
電極１１５を介して外部制御回路（図示せず）に送るこ
とで光検出を行うことができる。

【００１７】このＳｉ基板１１１上に形成されたフォト
ダイオードのような受光素子を用いる場合、受光量に応
じた電流出力などの電気信号を外部へ取り出すために必
要な電極配線は、一般的には、Ｓｉ基板１１１上の絶縁
膜の上に金属材料などを形成して作製される。

【００１８】上記検出系集積素子内の光検出器の出力の
ための電極配線１１５について、図１１ａおよび図１１
ｂを用いて説明する。

【００１９】図１１ａに示すように、電極配線１１５
は、熱酸化ＳｉＯ₂膜１１３上の光導波路層１１４（ま
たは光導波路層１１４’）とギャップ層１１６との間に
形成され、それら光導波路層１１４および熱酸化ＳｉＯ
₂膜１１３に設けた開口部を介して、受光素子の受光部
としてのＰ⁺領域１１２ａに接続されている。この場
合、ギャップ層１１６は光導波路層１１４の上部クラッ
ドであるとともに電極配線１１５の保護層としても作用
しており、短絡、機械的損傷、物理的汚染および腐食な
どから電極配線１１５を保護している。また、この電極
配線１１５は、熱酸化ＳｉＯ₂膜１１３に加えて光導波
路層１１４によってもＳｉ基板１１１から隔てられてい
るので、熱酸化ＳｉＯ₂膜１１３だけの場合に比べて、
この間の静電容量を小さく保つことができる。

【００２０】また、図１１ｂに示す例では、配線電極１
１５と光導波路層１１４との間に、もう１層だけギャッ
プ層１１８が形成された構成である。この電極配線１１
５は、ギャップ層１１８，１１６間に形成されており、
ギャップ層１１８、光導波路層１１４および熱酸化Ｓｉ
Ｏ₂膜１１３に設けた開口部を介して、受光素子の受光
部としてのＰ⁺領域１１２ａに接続されている。この構
成では、ギャップ層１１６によって電極配線１１５を保
護しながら、さらにギャップ層１１８によってＳｉ基板
１１１との間の静電容量を低下させることができる。

【００２１】一方、このような集積素子とは別の用途
（バルク光学系）において、近年、光検出器はその用途
から高速応答性や高集積化が要求されるようになり、外
部制御回路のＩＣと並行して作製されるために、その構
造が複雑になってきた。図１２ａにその一例を示してい
る。

【００２２】図１２ａに示すように、受光部１２１周辺
には、不純物拡散時のマスクである熱酸化ＳｉＯ₂膜１
２２や、エッチングのストッパーであると同時にＩＣ部
では配線の働きをする金属層１２３、さらに反射防止用
窒化膜１２４や配線絶縁用窒化膜１２５、およびＩＣ部
と金属配線のための保護膜１２６などがあるため、全体
として数μｍの段差ができている。なお、ここでは、電
極配線の引き出し部分の構造は省略してある。

【００２３】これら保護層１２６および金属層１２３は
除去することができるが、反射防止用窒化膜１２４はそ
の働きから必要であり、また、熱酸化ＳｉＯ₂膜１２２
はＰＮ接合を保護するためにも必要である。このため、
図１２ｂに示すような最も簡単な構造を考えても、熱酸
化ＳｉＯ₂膜１２２による段差の約１μｍは避けられな
い。なお、一般的な使用にあたっては、信号検出用の光
は自由空間から入射するので、この程度の段差は全く問
題にならない。

【００２４】上記光検出器の作製工程において、このよ
うな段差が生じる理由を、図１３ａ〜図１３ｅを用いて
説明する。

【００２５】まず、図１３ａに示すように、シリコン基
板１３１上に熱酸化ＳｉＯ₂膜１３２を形成する。その
方法としては、酸素気流中で加熱するドライ酸化と、水
蒸気を含んだ酸素気流中で加熱する水蒸気酸化が知られ
ている。こうして得られた熱酸化ＳｉＯ₂膜１３２にフ
ォトレジストなどでパターニングを行いエッチング加工
をすることで、図１３ｂのような熱酸化ＳｉＯ₂による
マスク１３２ａを形成することができる。その後、この
エッチング部分からシリコン基板１３１に拡散処理を行
い、図１３ｃのような不純物拡散領域１３１ａを作製す
る。この高温処理をするときにも新たに図１３ｃのよう
な熱酸化膜１３３が形成される。ＩＣ部と同時に作製し
ていくため、図１３ｄに示すように、ＣＶＤ法などでＳ
ｉＯ₂層１３４をさらに積層する。その後、エッチング
加工してＳｉＯ₂膜１３４および熱酸化膜１３３に、図
１３ｅのような開口部１３５を形成する。一回目と二回
目のエッチングパターンは、マスクの位置合わせ精度や
エッチングの精度などの問題で２〜３μｍのずれができ
て、段差部１３６ができてしまう。

【００２６】

【発明が解決しようとする課題】上述したように、近年
の高速応答性・高集積化に適した光検出器の受光部周辺
には段差部１３６があることを考慮すると、このような
段差部１３６を有する構造の光検出器の上に光導波路を
積層し、これを伝播する導波光を光検出器の受光部に導
く、いわゆる導波路型光検出器を作製しようとした場
合、段差部１３６近辺でのバッファ層の形状設計が複雑
であり、またその微細加工が困難であるという問題があ
った。

【００２７】図１１ａおよび図１１ｂで示した導波路傾
斜部Ｍを有する導波路型光検出器の実際の作製について
図１４を用いて説明する。

【００２８】光導波路層の構成によっては、図１４に示
すように、まず、熱酸化ＳｉＯ₂膜１４１を作製し、さ
らにこの上にバッファ層１４２を積層するが、続いて、
バッファ層１４２の表層の平坦化が必要であり、これに
は導波損失に影響しない程度の表面粗度が要求される。
そのうえで段差部Ｈでの損失が無視できるような形状
（厚さ、伝搬長および傾斜など）にバッファ層１４２を
加工しなければならないのであるが、その平坦化が不十
分であると、導波路傾斜部Ｍにも段差部Ｈ’が生じてし
まう。この段差部Ｈ’付近でバッファ層１４２が設計値
よりも薄くなると、左側から右側へ進行する伝搬光は光
導波路層１４３内から半導体基板１４４側の方向または
自由空間へ放射して、光結合効率が低下することにな
る。

【００２９】また、上記従来の光導波路および光検出器
を半導体基板上に集積した構造においては、不純物拡散
により形成された光検出器の受光部表面はＳｉＯ₂など
の材料の薄膜で覆われているだけであり、外部より侵入
した金属イオン、特に、アルカリイオンが薄膜を透過し
て拡散層に達し、ＰＮ接合の電荷分布に悪影響を与える
などして光検出機能が損なわれるという可能性があっ
た。

【００３０】また、この光検出器と光導波路層の間には
薄いＳｉＯ₂層が存在するだけであるので、光導波路層
材料に金属イオンを含むガラス系のもの、例えばコーニ
ング社製の＃７０５９ガラスなどを使用すると、これに
含まれる金属イオンがＳｉＯ₂層を透過して、上記と同
様な悪影響を及ぼすという懸念があった。ガラス材料は
その組成を操作することで、光学的特性、熱的特性、機
械的特性、電気的特性および加工方法などを自由に変え
ることができるが、含まれる金属イオンの影響のため、
集積型光導波路素子への応用はかなりの制約を受けるこ
とになる。

【００３１】このようなガラス材料において、成膜方法
によっては、組成変動を起こしたり多孔質になるなど、
膜質に与える加工法の影響が問題になることがある。特
に、酸素欠損による導波光の吸収や膜表面の荒れ（表面
粗度）による導波光の散乱は、光導波路の伝搬損失に大
きく関係している。これらの損失改善の手段の１つとし
て、アニール処理があるが、一般的にはガラスの軟化点
の６００℃前後に加熱する必要がある。ところが、同じ
素子基板内にアルミニウムなどの配線材料があると、つ
まり、電極配線より上層にも導波路層の積層工程がある
と、配線が断線したり酸化されて機能しなくなるという
問題があった。

【００３２】さらに、この配線電極の形成については、
図示したように光導波路層やバッファ層、さらにはギャ
ップ層に開口部を設ける際の加工精度が問題となる。近
年の高速応答性・高集積化に対応した素子においては、
その電極配線の引き出し部分は数μｍしかなく、これに
位置合わせしながら光導波路層やバッファ層、さらには
ギャップ層にアスペクト比１：１の開口穴を加工するこ
とは困難であった。

【００３３】これに加えて、このように光導波路層やバ
ッファ層、さらにはギャップ層などが積層された集積回
路には、その膜応力による素子の特性変化およびクラッ
ク発生などの致命的な問題があった。

【００３４】本発明は、上記従来の問題を解決するもの
で、受光部周辺の段差による、バッファ層および光検出
器における出力結合器の設計上および加工上の問題のな
い導波路型光検出装置を提供することを目的とする。

【００３５】また、本発明は、上記従来の問題を解決す
るもので、半導体素子の特性変動を抑制でき、かつ、膜
材料の選択も含めた素子設計の自由度の広い光導波路構
造を得ることができる導波路型光検出装置を提供するこ
とを目的とする。

【００３６】さらに、本発明は、上記従来の問題を解決
するもので、光導波路層と半導体基板の間のバッファ層
材料による、集積回路などへの膜応力の影響の少ない導
波路型光検出装置を提供することを目的とする。

【００３７】さらに、本発明は、上記従来の問題を解決
するもので、アニール処理による伝搬損失の低減化が可
能な導波路型光検出装置の製造方法を提供することを目
的とする。

【００３８】さらには、本発明は、上記従来の問題を解
決するもので、電極配線の引き出しのための開口部の位
置合わせと加工が容易で、かつ膜応力による素子への影
響の抑制された導波路型光検出装置の製造方法を提供す
ることを目的とする。

【００３９】

【課題を解決するための手段】本発明の導波路型光検出
装置は、半導体基板上に、不純物拡散領域を有する光電
変換素子が設けられ、該光電変換素子上方に、誘電体層
を介して光導波路層を含む光伝搬用の光導波路素子が設
けられるとともに、該光導波路層の一部と不純物拡散領
域との間で光結合可能な受光領域が設けられた導波路型
光検出装置であって、該不純物拡散領域を作製した際に
形成された上層段差部に囲まれた領域内に、該光導波路
素子の光伝搬機能領域および該受光領域が設けられてい
るものであり、そのことにより上記目的が達成される。

【００４０】また、好ましくは、本発明の導波路型光検
出装置における不純物拡散領域を有する光電変換素子と
誘電体層との間、および受光領域における該光電変換素
子と光導波路層との間のうち少なくともいずれかに汚染
物質侵入防止用の保護膜を設ける。また、好ましくは、
この保護膜は窒化ケイ素からなる。

【００４１】さらに、好ましくは、本発明の導波路型光
検出装置における誘電体層はＰＳＧ膜またはＢＰＳＧ膜
の単層、または該ＰＳＧ膜またはＢＰＳＧ膜を含む積層
体からなる。また、好ましくは、この誘電体層はＮＳＧ
（ドープなしＣＶＤ−ＳｉＯ₂）膜を含む積層体からな
る。さらに、好ましくは、この誘電体層はＳＯＧ膜を含
む積層体からなる。

【００４２】さらに、好ましくは、請求項１または２記
載の導波路型光検出装置を製造する方法において、保護
膜を低圧ＣＶＤ法により形成する。

【００４３】また、好ましくは、請求項１または２記載
の導波路型光検出装置を製造する方法において、誘電体
層を介して形成された光導波路層を含む光伝搬用の光導
波路素子および、受光領域の光導波路層を、光電変換素
子から引き出された電極配線部分よりも先に形成する。

【００４４】さらに、好ましくは、請求項１または２記
載の導波路型光検出装置を製造する方法において、誘電
体層および光導波路層のうち少なくともいずれかを、光
電変換素子から引き出される電極配線の引き出し部を形
成する領域で除去した後、該領域で該電極配線を形成す
る。

【００４５】上記構成により、以下、その作用を説明す
る。

【００４６】本発明においては、半導体基板上に形成さ
れた光電変換素子の受光部周辺の上層段差部に囲まれる
領域が受光部よりも大きく、この領域上に誘電体層を介
して積層された光導波路素子のうち光学素子が形成され
ており、この光伝搬の実質機能部分がこの領域内に作製
されているので、導波光は上層段差部の上部を通過せ
ず、この上層段差部によるバッファ層および光検出器の
設計上および加工上の問題がなくなり、例えば従来の導
波路傾斜部を有する導波路型光検出装置の構成を、高速
応答性、高集積型の光検出器にも応用することができる
ので、素子特性が向上して高性能化が図られる。

【００４７】また、光電変換素子と誘電体層および／ま
たは光導波路層との間に汚染物質侵入防止用の保護膜を
設けることにより、光導波路材料自身または光導波路層
を通して外部から光電変換素子内に侵入する汚染物質の
影響が抑えられ、素子特性の安定化と素子作製の歩留ま
り向上が図られ、かつ信頼性が向上する。この保護膜材
料として、緻密な膜が得られやすい窒化ケイ素を用いる
ことによって、光導波路材料自身または光導波路層を通
して外部から侵入する汚染物質の影響を、より効果的に
抑えることが可能となり、素子特性の安定化と素子作製
の歩留まり向上が図られ、かつその信頼性が向上する。

【００４８】さらに、誘電体層をＰＳＧ膜またはＢＰＳ
Ｇ膜の単層、またはこれを含む積層体により構成するこ
とによって、膜応力が緩和され、これが積層された部分
でのクラック発生、および半導体素子の特性変化などの
致命的な問題が防止され、素子作製効率と不留まりの向
上が図られ、かつその信頼性が向上する。

【００４９】また、誘電体層をＮＳＧ（ドープなしＣＶ
Ｄ−ＳｉＯ₂）膜を含む積層体により構成することによ
って、膜応力が緩和され、これが積層された部分でのク
ラック発生、および半導体素子の特性変化などの致命的
な問題が防止され、かつドープ材料による導波光の吸収
が抑えられることで、素子特性が向上し高性能化が図ら
れる。

【００５０】さらに、誘電体層をＳＯＧ膜を含む積層体
により構成することによって、成膜後のＰＳＧ膜または
ＢＰＳＧ膜表面が平坦化され、積層される光導波路層の
伝搬損矢を改善できるので、素子の高性能化が図られ
る。

【００５１】さらに、保護膜の形成法として低圧ＣＶＤ
法を採用することによって、素子基板のダメージを抑え
ることが可能となり、かつ、緻密な保護膜が得られるの
で、光導波路材料自体からの汚染物質または、光導波路
層を通して外部から侵入する汚染物質の影響を、より効
果的に抑えることが可能となり、素子特性の安定化と素
子作製の歩留まり向上が図られ、かつその信頼性が向上
する。

【００５２】さらに、上部クラッドを含めた導波に関与
するすべての膜構成を、光検出器と集積回路を連絡する
電極配線部分よりも先に形成し、電極配線の上に光導波
路層が積層されない構成とすることにより、アニール処
理による光導波路層の伝搬損失の低減化が可能となり、
素子特性が向上し高性能化が図られる。

【００５３】さらに、誘電体層を導波光入射領域以外の
部分で除去し、この部分で電極の引き出しと配線を行う
ことにより、各層に開口部を設ける際の加工が容易にな
り、素子作製効率と歩留まりの向上が図られ、その信頼
性向上につながる。

【００５４】

【本発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態につい
て説明する。

【００５５】（実施形態１）図１は本発明の実施形態１
における導波路型光検出器の構成を示す断面図である。

【００５６】図１において、半導体基板１上に、不純物
拡散領域２を有する光電変換素子３が設けられている。
この不純物拡散領域２上には、不純物を拡散する際にエ
ッチングした熱酸化ＳｉＯ₂膜４の段差部４ａが残って
いる。これら不純物拡散領域２および熱酸化ＳｉＯ₂膜
４上には、汚染物質侵入防止用の保護層５が設けられて
いる。この保護層５上に、誘電体層（バッファ層）６が
設けられ、その一端部が厚さ方向にテーパ状に形成され
て、不純物拡散領域２の右側部上に延出している。これ
ら誘電体層（バッファ層）６および保護層５上には光導
波路層７が設けられており、この光導波路層７の右側端
部と不純物拡散領域２とが誘電体層（バッファ層）６を
介さずに設けられて、光結合可能な受光領域８が形成さ
れている。つまり、誘電体層（バッファ層）６および光
導波路層７のテーパ状傾斜部９の端部に隣接するように
受光領域８が設けられている。また、テーパ状傾斜部９
の左側にある平坦部上の光導波路層７の上には、光磁気
情報記録媒体（図示せず）からの反射光を光導波路層７
にカップリングするプリズムカプラ１０が設けられてい
る。

【００５７】このように、半導体基板１上に形成された
光検出器の受光領域８周辺の段差部４ａに囲まれる領域
が、その受光領域８よりも面積が大きく、受光領域８周
辺の段差部４ａに囲まれる領域上に誘電体層（バッファ
層）６を介して積層された光導波路層７を含む光導波路
素子および受光領域８が形成されており、光を伝搬させ
る実質機能部分がこの領域内に作製されている。

【００５８】さらに、この受光領域８の右側に隣接する
ように、熱酸化ＳｉＯ₂膜４および保護層５には開口部
が設けられ、この開口部を含む保護層５上には、光電変
換素子３からの電極配線１１の引き出し部が設けられ、
光電変換素子３で光電変換された電気信号を信号処理す
る集積回路（図示せず）と光電変換素子３とを電極配線
１１によって接続している。これら電極配線１１および
保護層５上の受光領域８の右側に隣接する位置には、ポ
リイミドなどからなる配線保護膜１２が設けられてお
り、この電極配線１１が配線保護膜１２により覆われて
保護されている。

【００５９】上記構成により、以下、その作用を説明す
る。

【００６０】まず、光磁気情報記録媒体（図示せず）か
らの反射光がプリズムカプラ１０を介して光導波路層７
内に入射されて導波光となる。この導波光は、誘電体層
（バッファ層）６によって半導体基板１および保護層５
から隔てられた光導波路層７を左側から右側に向かって
伝搬し、導波路傾斜部であるテーパ状傾斜部９を経由し
て光損失なく光検出器の受光領域８に導かれる。次に、
この受光領域８を介して光電変換素子３で光から変換さ
れた電気信号は電極配線１１によって集積回路（図示せ
ず）へ伝えられて信号処理される。

【００６１】このとき、プリズムカプラ１０下の光導波
路層７の光入射部から受光領域８までの光伝搬経路にお
いて、導波光は段差部４ａの上部を通過しないので、こ
の段差部４ａによる誘電体層（バッファ層）６および光
検出器の設計上および加工上の問題がなくなり、従来の
テーパ状傾斜部９を有する導波路型光検出器の構成を、
高速応答性、高集積型の光検出器にも応用することがで
きて、素子特性が向上し高性能化が図られる。

【００６２】例えば、このような構成においては、プリ
ズムカプラ１０から光導波路層７を介して受光部８まで
の光の伝搬経路を、光検出器の周辺の段差部４ａで囲ま
れる領域内に作製することで、この段差部４ａを埋める
平坦化工程（導波損失に影響しない程度の表面粗度が要
求されている。）を省略することができる。

【００６３】また、光電変換素子３を含む光検出器およ
び集積回路（図示せず）と誘電体層（バッファ層）６と
の間、および受光領域８における光電変換素子３と光導
波路層７との間に保護膜５を積層することにより、光導
波路材料自体からの汚染物質または、光導波路層７を通
して外部から侵入する汚染物質の影響を抑えることがで
きる。つまり、この保護層５は、低圧ＣＶＤで作製され
た窒化ケイ素でできており、半導体基板１上の光電変換
素子３に侵入する汚染物質を遮断する働きがある。

【００６４】さらに、誘電体層（バッファ層）６および
光導波路層７を、電極配線１１よりも先に形成すれば、
光導波路層７の低損失化のためのアニール処理を施して
も電極配線１１が侵されることはない。また、これら誘
電体層６および光導波路層７が電極配線１１の引き出し
部分で除去されていることから、その分の層厚がないの
で、開口部の作製が容易となっている。

【００６５】さらには、誘電体層（バッファ層）６はＮ
ＳＧ（Non-doped Silicate Glass），ＳＯＧ（Spin On
Glass），ＰＳＧ（Phospho-Silicate Glass），ＢＰＳ
Ｇ（Boron-doped Phosho-Silicate Glass）などからな
る積層体でできていれば、膜応力を緩和してクラックの
発生を抑えたり、素子特性の安定化を図ることができ
る。

【００６６】（実施形態２，３）上記実施形態１の特徴
的な部分について、図２ａおよび図２ｂの他の実施形態
２，３を参照して、以下にさらに詳細に説明する。

【００６７】図２ａおよび図２ｂに示すように、半導体
基板２１上に形成され、上部に光電変換素子２２を有す
る光検出器の受光部２３周辺の段差部２４はすべて光電
変換素子２２の外側になるように、大きな不純物拡散領
域２５を作製し、所定の位置にアイソレーション２６を
行い光検出器のセグメントを形成する。この場合、導波
光伝搬の実質機能部分がある領域において、誘電体材料
よりなる誘電体層（バッファ層）２７ａ，２７ｂは、不
純物拡散領域２５上の平坦な領域に積層されているため
に、従来のような平坦化の加工が不要になるという利点
がある。

【００６８】また、光電変換素子２２の受光部２３への
導波光の光結合には、例えば図２ａに示すようなテーパ
方式や、図２ｂに示すようなグレーティング方式などを
応用することができる。

【００６９】例えば図２ａにおいては、自由空間からの
入射光はグレーティングカプラ２８で光導波路層２９ａ
内に導かれ、導波路レンズ３０によって光検出器の光電
変換素子２２上に集光される。また、例えば図２ｂにお
いては、自由空間からの入射光はプリズムカプラ３１で
光導波路２９ｂ内に導かれ、ＦＧＣ（フォーカシンググ
レーティングカプラ）３２によって光検出器の光電変換
素子２２上に集光される。

【００７０】なお、図２ａおよび図２ｂ中に波線で示さ
れている素子右側の省略部分には、光検出器の光電変換
素子２２からの電気信号を引き出す電極や、その電気信
号を伝える配線、および信号処理を行う集積回路などが
作製されている。

【００７１】（実施形態４）図１の汚染物質侵入防止用
の保護層５の特徴的な部分について、図３の他の実施形
態４を参照して、以下にさらに詳細に説明する。

【００７２】図３は本発明の他の実施形態４を示す導波
路型光検出器の受光部付近の構造を示す断面図である。

【００７３】図３に示すように、バッファ層４１を介し
て積層された光導波路層４２を、進行方向が左側から右
側に伝搬してきた導波光は、導波路傾斜部４３を通過し
て光検出器の光電変換素子４４の受光部４５に到達す
る。この部分の構造を最適なものにすると、伝搬光は損
失なく略１００％、光検出器の光電変換素子４４に光結
合する。その構造の一例を以下に示している。

【００７４】 光導波路層４２ ガラス導波層 屈折率１．５６ 厚さ約６００ｎｍ 上部クラッド 屈折率１．４６ 厚さ約１００ｎｍ 導波路傾斜部４３ 斜度１０゜以下 長さ約２０μｍ 光結合効率 実測値９５％以上 この場合、半導体基板４８上には、Ｐ⁺不純物拡散領域
作製時のマスクにあたるＳｉＯ₂層４６があり、この上
に汚染物質侵入防止用の保護膜４７が積層されている。
この保護膜４７は、さらにこの上に積層されるバッファ
層４１や光導波路層４２自体から侵入する金属イオンな
どの汚染物質、およびこれらの層を通して外部から侵入
してくる汚染物質を遮断し、半導体素子の特性安定化を
図ることができる。図３中には示していない集積回路
や、光検出器の光電変換素子４４など、汚染物質の影響
を受けやすい領域にはすべてこの保護膜４７が積層され
ている。また、この保護膜４７は、光検出器の光電変換
素子４４における受光部４５においては、その屈折率と
膜厚を最適化することで反射防止膜としての機能も持た
せることが可能である。

【００７５】また、集積回路（図示せず）の作製プロセ
スと並行して光検出器の光電変換素子４４を作製してコ
ストダウンを図るために、この保護膜４７の材料に窒化
ケイ素を使用している。その一例としては、屈折率２．
０の窒化膜のときにその膜厚は９６ｎｍで作製してい
る。

【００７６】さらに、この保護膜４７は低圧ＣＶＤ法で
作製されている。この低圧ＣＶＤ法で作製した保護膜４
７は緻密であるので、これによれば、汚染物質の遮断と
いう機能を十分に果たすことができる。その他一般に利
用されるスパッタリング法では、成膜が再スパッタと同
時に進行するため、半導体素子の方にダメージを与える
のでふさわしくない。

【００７７】（実施形態５）図１の誘電体層（バッファ
層）６がＰＳＧ膜またはＢＰＳＧ膜の単層、またはＰＳ
Ｇ膜またはＢＰＳＧ膜を含む積層体からなる場合、また
は／および、ＳＯＧ膜を含む積層体からなる場合の特徴
的な部分について、図４の他の実施形態を参照して、以
下にさらに詳細に説明する。

【００７８】図４は、本発明の他の実施形態５の導波路
型光検出器における導波路構造部分を示す断面図であ
る。

【００７９】図４において、半導体基板５１上に光導波
路層５２を形成する場合、基板による伝搬光の吸収を避
けるために、誘電体層で両者を隔てる必要がある。これ
が本発明におけるバッファ層であり、伝搬光の波長の光
に対して透明でなければならない。図４では半導体基板
５１上に、誘電体層（バッファ層）としてＰＳＧ膜また
はＢＰＳＧ膜５３が積層され、その上にＳＯＧ膜５４が
積層された多層構造になっており、さらにその上に光導
波路層５２が形成されている。その誘電体層（バッファ
層）の成膜条件によって、ＰＳＧ膜またはＢＰＳＧ膜５
３の表面粗度が大きくなった場合には平坦化、即ち、そ
の上に積層される光導波路層５２の伝搬損失改善に効果
があるが、これらの表面荒れが問題にならなければ特に
必要はない。この構造の一例としては次のような構成の
ものがある。

【００８０】 導波路層５２ ガラス層 屈折率１．５６ 厚さ６００ｎｍ バッファ層５３，５４ ＳＯＧ 屈折率１．４４ 厚さ２００ｎｍ ＰＳＧ 屈折率１．４６ 厚さ ２ μｍ （ＢＰＳＧ） このように、バッファ層としてＰＳＧ膜またはＢＰＳＧ
膜５３を用いれば、２μｍ程度の厚さでも半導体素子の
特性に与える膜応力の影響は少ない。さらに、膜にクラ
ックが発生することもない。

【００８１】（実施形態６）図１の誘電体層（バッファ
層）６がＮＳＧ（ドープなしＣＶＤ−ＳｉＯ₂）膜を含
む積層体からなる場合、または／および、ＳＯＧ膜を含
む積層体からなる場合の特徴的な部分について、図５の
他の実施形態６を参照して、以下にさらに詳細に説明す
る。

【００８２】図５は、本発明の他の実施形態６の導波路
型光検出器における導波路構造部分を示す断面図であ
る。

【００８３】誘電体層（バッファ層）のバッファ材料に
はＮＳＧが使用されている。このＮＳＧはドープ材料が
ないため、ＰＳＧやＢＰＳＧに比べると光学材料として
は適しているが、膜応力が大きいので単層で２μｍ以上
の厚さに成膜するとクラックが生じたり、半導体素子の
特性が変動したりすることがある。このために、ＮＳＧ
は他の材料と積層して使用する必要がある。

【００８４】図５において、半導体基板６１上には主と
して応力緩和のためにＰＳＧ膜またはＢＰＳＧ膜６２が
成膜され、その上にＳＯＧ膜６３が積層されている。そ
の成膜条件によってＰＳＧ膜またはＢＰＳＧ膜６２の表
面粗度が大きくなった場合には平坦化、即ち、上層に積
層される光導波路層６５の伝搬損失改善に効果がある
が、これらの表面荒れが問題にならなければ特に必要は
ない。さらに、ＳＯＧ膜６３上にＮＳＧ膜６４が積層さ
れて、全体としてバッファ層を構成し、そのバッファ層
上に光導波路層６５が積層されている。この構造の一例
としては次のような構成がある。

【００８５】 導波路層６５ ガラス層 屈折率１．５６ 厚さ６００ｎｍ バッファ層６２〜６４ ＮＳＧ 屈折率１．４６ 厚さ５００ｎｍ ＳＯＧ 屈折率１．４４ 厚さ２００ｎｍ ＰＳＧ 屈折率１．４６ 厚さ１．５μｍ （ＢＰＳＣ） このように、バッファ層としてＮＳＧ膜６４を用いるに
あたっては、例えばＰＳＧやＢＰＳＧなどの材料と複合
することで、２μｍ程度の厚さに積層しても半導体素子
の特性に与える膜応力の影響は少ない。また、膜にクラ
ックが発生することもない。

【００８６】（実施形態７）アニール処理を施しても電
極配線が侵されることのない実施形態７について、図６
を参照して、以下に電極付近の構成について説明する。

【００８７】図３と図６との違いは、図３の電極配線４
９ａがバッファ層４１および光導波路層４２を形成する
前に設けられているのに対して、図６の電極配線４９ｂ
がバッファ層４１および光導波路層４２を形成した後に
設けられていることである。図６のように、バッファ層
４１および光導波路層４２を電極配線４９ｂよりも先に
形成すれば、光導波路層４２の低損失化のためのアニー
ル処理を施しても電極配線４９ｂが侵されることはな
い。

【００８８】つまり、電極配線４９ｂは、ＳｉＯ₂層４
６、保護膜４７、バッファ層４１および光導波路層４２
を通して作製された開口部に充填するように形成されて
いる。その加工方法の一例としては、それぞれの層を積
層し、場合によっては光導波路層４２の低損失化のため
のアニール処理などの後処理を行った後で、この上にフ
ォトレジストをパターニングし、ウェットエッチングで
開口部を加工する。フッ酸系のエッチャントを用いれ
ば、シリコン面でエッチングを止めることができる。さ
らに、この部分に電極材料（例えばアルミニウムなど）
を積層・パターニングすることで目的の開口部構造が作
製できる。電極配線４９ｂのパターニングはリフトオフ
でもよいし、全面成膜した後で不要な部分をエッチング
除去してもよい。続いて、この電極配線４９ｂと半導体
基板４８の接触を十分にするため、必要に応じてアニー
ル処理を行う。このアニール処理を行った場合には、ア
ニールによって電極材料から光導波路層４２に金属イオ
ンが拡散して伝搬損失が大きくなることもあるが、伝搬
光は電極配線４９ｂ付近を通過しない（導波光の伝搬方
向は左側から右側であり、そのほぼ１００％の光が光検
出器の光電変換素子４４に光結合する。）ので、全く問
題はない。

【００８９】また、最終的には必要に応じて、電極配線
４９ｂの酸化を防ぐために配線保護層（図示せず）がさ
らに積層される。その材料としては例えばポリイミドな
どが利用される。

【００９０】（実施形態８）電極配線の引き出し部の実
施形態８について、図７を参照して、以下に詳しく説明
する。

【００９１】図７は本発明の他の実施形態８を示す導波
路型光検出器の受光部付近の構造を示す断面図であり、
光路中、光検出器までの構成と機能は図３および図６の
ものとほぼ同じである。

【００９２】図７において、半導体基板７１上に光検出
器の光電変換素子７２を設け、その上にＳｉＯ₂層７
３、必要に応じて保護膜７４、さらにバッファ層７５を
積層した後、光検出器よりも後ろの部分のバッファ層７
５を除去する。このバッファ層７５の除去は、例えばフ
ッ酸系のエッチャントを用いて、フォトレジストでマス
クを形成してウェットエッチングすればよい。または、
バッファ層７５の除去は、バッファ層７５を積層する前
に予めバッファ層７５を除去する部分にのみ別な材料を
成膜しておき、後のエッチングによるパターニング（バ
ッファ層７５の一部を選択的に除去）を容易にするため
のストップ層としてもよい。残った部分のバッファ層７
５および保護膜７４上に、光導波路層７６が積層されて
設けられている。

【００９３】また、電極配線７７は、これらの層（この
例ではＳｉＯ₂層７３、必要に応じて保護膜７４、バッ
ファ層７５および光導波路層７６）を通して作製された
開口部を充填するように形成される。この開口部の加工
方法の一例としては、既に述べている方法が適してい
る。つまり、それぞれの層を積層し、場合によってはア
ニールなどの後処理を行った後に、この上にフォトレジ
ストをパターニングしウェットエッチングで開口部を加
工する。フッ酸系のエッチャントを用いれば、シリコン
面でエッチングを止めることができる。開口部を加工す
る部分のバッファ層７５は除去されているために加工深
さが浅くなり、開口部の加工と位置合わせは容易とな
る。

【００９４】さらに、アルミニウムなどの電極材料を積
層・パターニングすることで目的の構造が作製できる。
電極配線７７のパターニングは、リフトオフでもよい
し、全面成膜した後に不要な部分をエッチング除去して
もよい。続いて、この電極配線７７と半導体基板７１の
接触を十分にするため、必要に応じてアニール処理を行
う。このアニール処理を行った場合には、アニールによ
って電極材料から光導波路層７６に金属イオンが拡散し
て伝搬損失が大きくなることもあるが、その伝搬光は電
極配線７７付近を通過しない（図７中、導波光の伝搬方
向は左側から右側の方向で、そのほぼ１００％の光が光
検出器の光電変換素子７２に光結合する。）ので、ここ
においても全く問題はない。

【００９５】最終的には、必要に応じて、電極配線７７
の酸化を防ぐために電極保護層（図示せず）がさらに積
層される。その材料としては例えばポリイミドなどが利
用される。

【００９６】（実施形態９）電極配線の引き出し部の他
の実施形態９について、図８を参照して、以下に詳しく
説明する。

【００９７】図８は本発明の他の実施形態９を示す導波
路型光検出器の受光部付近の構造を示す断面図であり、
光路中、光検出器までの構成と機能は図３および図６の
ものとほぼ同じである。

【００９８】図８において、半導体基板８１上に光検出
器の光電変換素子８２を設け、その上にＳｉＯ₂層８
３、必要に応じては保護膜８４、バッファ層８５さらに
光導波路層８６を積層した後、光検出器の光電変換素子
８２よりも後ろの部分の光導波路層８６を除去する。図
８では上記実施形態８の場合も兼ねており、バッファ層
８５も一部除去されている。これら光導波路層８６およ
びバッファ層８５の除去は、例えばフッ酸系のエッチャ
ントを用いて、フォトレジストでマスクを形成してウエ
ットエッチングすればよい。または、光導波路層８６だ
けを除去する場合は、光導波路層８６を積層する前に予
め光導波路層８６を除去する部分にのみ別な材料を成膜
しておき、後のエッチングによるパターニング（光導波
路層８６の一部を選択的に除去）を容易にするためのス
トップ層としてもよい。また、本実施形態９のように、
光導波路層８６とバッファ層８５のどちらも除去する場
合は、全層を積層した後に、同じマスクを使用して連続
してエッチングすることも可能である。

【００９９】また、電極配線８７はこれらの層を通して
作製された開口部を含む保護膜８４上に形成されてい
る。その加工方法の一例としては、上述の方法がある。
つまり、それぞれの層を積層し、場合によってはアニー
ルなどの後処理を行った後に、この上にフォトレジスト
をパターニングしウェットエッチングで開口部を加工す
る。この開口部の加工は、フッ酸系のエッチャントを用
いれば、シリコン面でエッチングを止めることができ
る。この部分の光導波路層８６は除去されているために
加工深さが浅くなり、開口部の加工と位置合わせはさら
に容易なものとなる。

【０１００】さらに、例えばアルミニウムなどの電極材
料を積層パターニングすることで目的の構造が作製でき
る。電極配線８７のパターニングはリフトオフでもよい
し、全面成膜した後に不要な部分をエッチング除去して
もよい。続いて、この電極配線８７と半導体基板８１の
光電変換素子８２との接触を十分にするため、必要に応
じてアニール処理を行う。既に光導波路層８６は除去さ
れているので、アニールによって電極材料から光導波路
層８６に金属イオンが拡散して伝搬損失が大きくなると
いう心配はない。

【０１０１】また、最終的には、必要に応じて、電極配
線８７の酸化を防ぐために電極保護層（図示せず）がさ
らに積層される。その材料としては例えばポリイミドな
どが利用される。

【０１０２】以上の各実施形態においては、光検出器の
受光部周辺の複数の段差部で囲まれる平坦な領域内に、
ＰＳＧ，ＢＰＳＧ，ＮＳＧ，ＳＯＧなどの誘電体材料か
らなるバッファ層を介して光導波路素子を積層する。受
光部領域内には所望の位置に不純物拡散がなされ、その
部分のみが光検出器のセグメントとして機能する。光検
出器および集積回路とバッファ層との間にはＣＶＤ法に
よる窒化ケイ素膜からなる保護層が積層され、また、電
極部分のバッファ層や光導波路層は除去する。これによ
り、光検出器の受光部周辺の段差付近での平坦化加工
と、バッファ層および出力結合器の設計上および加工上
の問題がなくなり、従来の高効率導波路型光検出器の構
成を、高速応答性・高集積型の光検出器にも応用するこ
とが容易になる。また、保護層およびバッファ層の選択
による素子特性の安定化、光導波路層のアニール処理に
よる素子の高性能化、電極形成法の改善によるコストダ
ウンなどが図られる。

【０１０３】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、半導体基
板に形成された光電変換素子の受光部周辺の段差部に囲
まれる領域が受光領域よりも大きく、これに誘電体層を
介して積層された光導波路素子および受光領域が形成さ
れている光伝搬の実質機能部分をこの領域内に作製して
いるため、導波光は段差部の上部を通過することなく、
この段差部による誘電体層および光電変換素子の設計上
および加工上の問題を解消することができ、例えば従来
の導波路傾斜部を有する導波路型光検出器の構成を、高
速応答性、高集積型の光検出器にも応用することができ
て、素子特性が向上し高性能化を図ることができる。

【０１０４】また、導波路型光検出器における光電変換
素子上に保護膜を積層することで、光導波路材料自体か
らの汚染物質または、光導波路層を通して外部から光電
変換素子に侵入する汚染物質の影響を抑えることがで
き、素子特性の安定化と素子作製の歩留まりの向上を図
ることができて、その信頼性が向上する。また、半導体
素子の作製プロセスと保護膜作製プロセスを並行させる
とともに、保護膜材料として緻密な膜が得られやすい窒
化ケイ素を用いれば、光導波路材料自体からの汚染物質
または、光導波路層を通して外部から侵入する汚染物質
の影響を、より効果的に抑えることができ、素子特性の
安定化と素子作製の歩留まり向上を図ることができて、
その信頼性が向上する。

【０１０５】さらに、誘電体層をＰＳＧ膜あるいはＢＰ
ＳＧ膜の単層、またはこれを含む積層体により構成すれ
ば、膜応力が緩和され、これが積層された部分でのクラ
ック発生、および半導体素子の特性変化などの致命的な
問題を防ぐことができ、素子作製効率と歩留まりの向上
を図ることができて、その信頼性が向上する。

【０１０６】さらに、誘電体層をＮＳＧ（ドープなしＣ
ＶＤ−ＳｉＯ₂）膜を含む積層体により構成すれば、膜
応力が緩和され、これが積層された部分でのクラック発
生、および半導体素子の特性変化などの致命的な問題を
防ぎつつ、ドープ材料による導波光の吸収を抑えること
ができて、素子特性が向上し高性能化を図ることができ
る。

【０１０７】さらに、誘電体層をＳＯＧ膜を含む積層体
により構成すれば、成膜後のＰＳＧ膜またはＢＰＳＧ膜
表面が平坦化され、積層される光導波路層の伝搬損失を
改善することができて、素子の高性能化を図ることがで
きる。

【０１０８】さらに、保護膜の形成法として低圧ＣＶＤ
法を採用すれば、保護膜成膜中の素子基板のダメージを
抑えることができ、かつ、緻密な保護膜が得られるた
め、光導波路材料自体からの汚染物質または、光導波路
層を通して外部から侵入する汚染物質の影響を、より効
果的に抑えることができ、素子特性の安定化と素子作製
の歩留まり向上を図ることができ、その信頼性が向上す
る。

【０１０９】さらに、上部クラッドを含めた導波に関与
するすべての膜構成を、光電変換素子と外部回路を連絡
する電極配線部分よりも先に形成し、電極配線上に光導
波路層が積層されていない構成にすることで、配線金属
の熱による影響を避けることができるため、アニール処
理による光導波路層の伝搬損失の低減化を図ることがで
き、素子特性が向上し高性能化を図ることができる。

【０１１０】さらに、誘電体層を導波光入射領域以外の
部分で除去し、この除去部分で電極の引き出しと配線を
行うことにより、例えば光導波路層やバッファ層、さら
にはギャップ層などの各層に開口部を設ける際の加工を
容易なものにすることができ、素子作製効率と歩留まり
の向上を図ることができて、信頼性向上につながる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態１における導波路型光検出器
の構成を示す断面図である。

【図２】本発明の実施形態２，３における導波路型光検
出器の構成を示す斜視図である。

【図３】本発明の他の実施形態４を示す導波路型光検出
器の受光部付近の構造を示す断面図である。

【図４】本発明の他の実施形態５の導波路型光検出器に
おける導波路構造を示す断面図である。

【図５】本発明の他の実施形態６の導波路型光検出器に
おける導波路構造を示す断面図である。

【図６】本発明の他の実施形態７を示す導波路型光検出
器の受光部付近の構造を示す断面図である。

【図７】本発明の他の実施形態８を示す導波路型光検出
器の受光部付近の構造を示す断面図である。

【図８】本発明の他の実施形態９を示す導波路型光検出
器の受光部付近の構造を示す断面図である。

【図９】従来の導波路集積型光磁気情報記録再生装置の
概略構成を示す断面図である。

【図１０】図９の検出系集積素子９５の平面図である。

【図１１】ａおよびｂは図１０の光検出器１０１，１０
２，１０６，１０７の構造を示す断面図である。

【図１２】ａおよびｂは他の従来例を示す光検出器の断
面図である。

【図１３】ａ〜ｅは段差が生じる理由を説明するための
従来の光検出器の作製プロセスにおける各断面図であ
る。

【図１４】図１１で示した導波路傾斜部Ｍを有する導波
路型光検出器の断面図である。

【符号の説明】

１，２１，４８，５１，６１，７１，８１ 半導体基
板 ２，２５ 不純物拡散領域 ３，２２，４４，７２，８２ 光電変換素子 ４，４６，７３，８３ 熱酸化ＳｉＯ₂膜 ４ａ，２４ 段差部 ５，４７，７４，８４ 保護層 ６，２７ａ，２７ｂ 誘電体層（バッファ層） ７，２９ａ，２９ｂ，４２，５２，６５，７６，８６
光導波路層 ８ 受光領域 ９ テーパ状傾斜部 １０，３１ プリズムカプラ １１，４９ａ，４９ｂ，７７，８７ 電極配線 １２ 配線保護膜 ２３，４５ 受光部 ２６ アイソレーション ２８ グレーティングカプラ ３０ 導波路レンズ ３２ ＦＧＣ（フォーカシンググレーティングカプ
ラ） ４１，７５，８５ バッファ層 ４３ 導波路傾斜部 ５３，６２ ＰＳＧ膜またはＢＰＳＧ膜 ５４，６３ ＳＯＧ膜 ６４ ＮＳＧ膜

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平４−340768（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−251987（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−101476（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−291608（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−363073（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01L 31/10 - 31/119 H01L 27/14 - 27/148 G02B 6/42 - 6/43

Claims (9)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 半導体基板上に、不純物拡散領域を有す
   る光電変換素子が設けられ、該光電変換素子上方に、誘
   電体層を介して光導波路層を含む光導波路素子が設けら
   れるとともに、該光導波路層の一部と不純物拡散領域と
   の間で光結合可能な受光領域が設けられた導波路型光検
   出装置であって、 該不純物拡散領域を作製した際に形成された上層段差部
   に囲まれた領域内に、該光導波路素子の光伝搬機能領域
   および該受光領域が設けられている導波路型光検出装
   置。
2. 【請求項２】 前記不純物拡散領域を有する光電変換素
   子と誘電体層との間、および前記受光領域における該光
   電変換素子と前記光導波路層との間のうち少なくともい
   ずれかに汚染物質侵入防止用の保護膜を設けた請求項１
   記載の導波路型光検出装置。
3. 【請求項３】 前記保護膜が窒化ケイ素からなる請求項
   ２記載の導波路型光検出装置。
4. 【請求項４】 前記誘電体層がＰＳＧ膜またはＢＰＳＧ
   膜の単層、または該ＰＳＧ膜またはＢＰＳＧ膜を含む積
   層体からなる請求項１または２記載の導波路型光検出装
   置。
5. 【請求項５】 前記誘電体層がＮＳＧ（ドープなしＣＶ
   Ｄ−ＳｉＯ₂）膜を含む積層体からなる請求項１または
   ２、４記載の導波路型光検出装置。
6. 【請求項６】 前記誘電体層がＳＯＧ膜を含む積層体か
   らなる請求項１または２、４記載の導波路型光検出装
   置。
7. 【請求項７】 請求項１または２記載の導波路型光検出
   装置を製造する方法において、 前記保護膜を低圧ＣＶＤ法により形成する導波路型光検
   出装置の製造方法。
8. 【請求項８】 請求項１または２記載の導波路型光検出
   装置を製造する方法において、 前記誘電体層を介して形成された前記光導波路層を含む
   光導波路素子および、前記受光領域の光導波路層を、前
   記光電変換素子から引き出された電極配線部分よりも先
   に形成する導波路型光検出装置の製造方法。
9. 【請求項９】 請求項１または２記載の導波路型光検出
   装置を製造する方法において、 前記誘電体層および光導波路層のうち少なくともいずれ
   かを、前記光電変換素子から引き出される電極配線の引
   き出し部を形成する領域で除去した後、該領域で該電極
   配線を形成する導波路型光検出装置の製造方法。