JPS63224252A - 導波路−ホトダイオードアレー - Google Patents

導波路−ホトダイオードアレー

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JPS63224252A
JPS63224252A JP63021820A JP2182088A JPS63224252A JP S63224252 A JPS63224252 A JP S63224252A JP 63021820 A JP63021820 A JP 63021820A JP 2182088 A JP2182088 A JP 2182088A JP S63224252 A JPS63224252 A JP S63224252A
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photodiode
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photodiode array
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JP63021820A
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マンフレート、プリハル
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Siemens AG
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、光通信システムに組込むためのモノリシック
に集積された導波路−ホトダイオードアレーに関する。
［従来の技術］ ステイルマン（Ｓｔｉｌｌｍａｎ）ほかの論文「モノリ
シックに集積された［　ｎ　Ｘ　Ｇ　ａ’ｌ−Ｘ　Ａ　
ｓショットキダイオード導波路表面検出器Ｊ　　（Ａｐ
ｐｌ、Ｐｈｙｓ、Ｌｅｔｔ、）２５、第３６〜３Ｂ頁（
１９７４）およびオスドロウスキー（Ｏｓ　ｔｒｏｉｉ
ｓｋｙ）ほかの論文「集積された光学的光検出器Ｊ　　
（Ａｐｐｌ、Ｐｈｙｓ、Ｌｅｔｔ、）２２、第４６３〜
４６４頁（１９７３）に、入射ビームが光導波路とホト
ダイオードとの間の突合わせ結合により直接にホトダイ
オードに導かれる先導波路−ホトダイオードの組合わせ
が記載されている。
ホトダイオードの一方の構成要素が導波路の材料よりも
高い屈折率を有しその結果として入射ビームをホトダイ
オードに入射結合する材料から成る導波路−ホトダイオ
ードの組合わせはヨーロッパ特許出願公開第０１８７９
７号明細書に記載されている。この場合、十分に平らに
構造化された表面を有しもしくは追加的なＩｎＰ層がエ
ピタキシャルに被覆されているＩｎＰから成る基板の上
に四元材料、たとえばＩｎＧａＡｓＰから成る導波路層
が被覆されている。導波路層の上には三元材料、たとえ
ばＩｎＧａＡｓから成るホトダイオードが構成されてい
る。このホトダイオードはエピタキシャル成長により相
続いて被覆された２つの層（一方の層はデバイスの残り
の部分のようにｎドープされており、その上に位置する
他方の層はｐドーピングを有する）もしくはもともとｎ
ドープされており上からｐドーピングをたとえば拡散に
より施されている単一の層から成っている。このデバイ
スは上方にＳ　ｉ　ｓ　Ｎ４、ポリイミドまたはｌｎＰ
から成る層により覆われていてよい。
この導波路−ホトダイオードの組合わせではホトダイオ
ードはメサ構造でデバイスの表面に位置している。この
構成はホトダイオードに対する暗電流が比較的高く、そ
の結果として光受信器に組込んだ際に検知感度が悪い、
さらに、プレーナー・ホトダイオードの長時間安定性は
メサ構造を有するホトダイオードよりもはるかに高い。
（発明が解決しようとする課題〕 本発明の課題は、一層高い感度および長時間安定性を示
し、また経済的に一層の大量生産が可能である導波路−
ホトダイオードの組合わせから成るアレーを提供するこ
とである。
〔課題を解決するための手段〕
この課題は、本発明によれば、請求項１の特徴部分に記
載した構成により解決される。
〔作用効果〕
本発明は上記の課題を、ビームが導波路からの漏波結合
によりホトダイオードのなかへ入射結合されるように、
オートダイオードが導波路のなかに集積されることによ
り解決しようとするものである。その際にホトダイオー
ドは導波路自体およびその下に位置する保持基板のなか
に集積される。
この導波路−ホトダイオードアレーの構成は、半導体材
料から成りまた場合によっては表面の改善のために同一
の半導体材料から成るエピタキシャル成長層を設けられ
ている保持基板と、保持基板の屈折率よりも高い屈折率
を有する材料から成り保持基板の上に被覆されている導
波路とから成っている。保持基板のなかにはエツチング
された凹みのなかに、導波路にくらべて高い屈折率を有
しまたｎ伝導性にドープされている半導体材料が成長さ
せられている。この凹み状の層はホトダイオードに対す
る吸収層を形成する。ホトダイオードは、５ｉｓＮａか
ら成る覆い層のなかの孔を通じてｐドーピングが導波路
のなかにたとえば拡散または植え込みにより施されてい
ることによって構成されている。ｎ伝導性にドープされ
たこの範囲は少なくとも、エツチングされた凹みのなか
を延びている吸収層まで達していなければならない。
ｎ伝導性にドープされた範囲と吸収層のｎ伝導性の範囲
との間の接合は導波路と吸収層との間の境界の上にまた
は吸収層のなかに位置している。導波路と覆い層との間
に保持基板の半導体材料から成る別の層が被覆されてい
てよい、ホトダイオードの上には正電極に対する接触部
が取り付けられている。保持基板がｎ伝導性にドープさ
れている場合には、負電極に対する接触部は保持基板の
下側に位置している。保持基板が半絶縁性であれば、負
電極に対する接触部は覆い層の孔のなかに、ダイオード
により占められている範囲の外側に取り付けられている
。
〔実施例］ 以下では１．３μｍと１．５μｍとの間の波長範囲での
伝送のためのＩｎＰ保持基板上の本発明によるデバイス
の種々の実施例を第１図ないし第５図により説明する。
第１図による基本構成では保持基板１は例えば５×１０
１Ｉ１０１ＩＩのドーピング濃度および〔１００〕方位
を有するｎ伝導性にドープされたＩｎＰから成っており
、また完成デバイスの十分な機械的安定性が保証されて
いるように設計されている。
この保持基板１の表面に、工ないし２μｍの深さｄｌお
よび２００ないし３００μｍの幅ｄ！のストリップ状の
凹みがエツチングされている。このストリップ状の凹み
はエピタキシャルに、例えば５Ｘ１０１Ｓｃｍ−’の濃
度でｎ伝導性にドープされているＴ　ｎｏ、５ｓＧａａ
、ａ７Ａｓから成る層により満たされており、それによ
り保持基板ｌは平らな表面を有している。このストリッ
プ状の半導体層はホトダイオードのｎ伝導性の吸収層３
を形成する。
次の層としてＩｎＧａＡｓＰから成る導波路２が被覆さ
れており、その際にこの層の厚みおよび組成は、１．３
μｍおよび１．５μｍの波長の光に対して単一モードの
導波路層が生ずるように選定される。導波路２は上方に
拡散マスクとしての役割をするＳ＋ｓＮａから成る覆い
層７を設けられている。この覆い層７のなかにｎ伝導性
の吸収層３の上に約２０μｍないし５００μｍの辺の長
さｄ３を有する四角形の孔が明けられており、その下に
位置する導波路２のなかに、ｎ伝導性のドーピング４を
有する範囲が拡散により構成される。ｐｎ接合は導波路
２とｎ伝導性の吸収層３との間の境界面に、またはわず
かに深くこのｎ伝導性の吸収層３のなかに位置している
。ｎ伝導性のドーピングの範囲および覆い層７を除いて
デバイス全体はｎ伝導性にドープされている。
ｐドープされた範囲の上に覆い層７の孔のなかに正電極
に対する接触部６が取り付けられている。
負ｔｕｉに対する接触部５は保持基板１の自由側に取り
付けられている。
第２図による実施例では濁質を改善する目的で保持基板
１の表面の上に約３μｍの厚みおよび例えば５Ｘ１０”
ｃｍ−”のドーピング濃度のｎ伝導性のＩｎＰから成る
別の層１１が被覆されている。
この別の層１１のなかにｎ伝導性の吸収層３が集積され
ている。
第４図には、導波路２が両側でｎ伝導性にドープされた
ＩｎＰ層により境されているデバイスが示されている。
導波路２と覆い層７との間にｎ伝導性１ｎＰから成る追
加的な層１２が被覆されている。ホトダイオードを構成
するためのｐ伝導性ドーピング４は追加的な層１２を通
じて導波路２のなかに例えば拡散により施されている。
保持基板１はｎ伝導性にドープされた半導体材料の代わ
りに半絶縁性のＩｎＰ材料から成っていてもよい。第３
図にはデバイスの付属の構成が示されている。負電極に
対する接触部５１は、この場合、覆い層７の孔のなかに
ホトダイオードにより占められている範囲の外側に導波
路２の上に取り付けられている。デバイスのこの実施例
は第５図に平面図で示されている。
【図面の簡単な説明】 第１図は本発明による導波路−ホトダイオードの組合わ
せの断面図、第２図ないし第４図は基本構成の個々の実
施例の断面図、第５図は電橋に対する接触部を有する第
３図の構成のデバイスの平面図である。 ｌ・・・保持基板、　２・・・導波路、　３・・・ｎ伝
導性吸収層、　４・・・ｐ伝導性ドーピング、　５・・
・負電極に対する接触部、　６・・・正電極に対する接
触部、７・・・覆い層、　　１１・・・別の層、　　１
２・・・追加的な層、　５１・・・負電極に対する接触
部。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １）半導体材料から成る共通の保持基板（１）の上に、
    電磁波を導くための導波路（２）と、導波路（２）に結
    合されておりかつｐ伝導性ドーピング（４）およびｎ伝
    導性吸収層（３）を有する少なくとも１つのホトダイオ
    ードとが構成されているモノリシックに集積された導波
    路−ホトダイオードアレーにおいて、 保持基板（１）が第１の半導体材料から成り、また導波
    路（２）が第２の半導体材料から成っており、 第１の半導体材料の屈折率が第２の半導体材料の屈折率
    よりも低く、 ホトダイオードのｎ伝導性吸収層（３）が保持基板（１
    ）のなかで保持基板（１）と導波路（２）との間の境界
    面に位置するストリップのなかに位置しており、 ｎ伝導性吸収層（３）の材料が導波路（２）の材料より
    も高い屈折率を有し、 ホトダイオードのｐ伝導性ドーピング（４）が導波路（
    ２）のなかに位置しており、 ｐ伝導性ドーピング（４）のこの範囲が少なくともｎ伝
    導性吸収層（３）に対する境界面まで構成されており、 この導波路−ホトダイオードの組合わせの表面が平らで
    ある ことを特徴とするモノリシックに集積された導波路−ホ
    トダイオードアレー。 ２）正電極に対する接触部（６）に対するパッシベーシ
    ョン層および拡散マスクとしてＳｉ＿３Ｎ＿４層（７）
    が被覆されていることを特徴とする請求項１記載のモノ
    リシックに集積された導波路−ホトダイオードアレー。 ３）層質を改善するため保持基板（１）が導波路（２）
    への境界面に保持基板（１）の他の部分と同一の材料か
    ら成りエピタキシャル成長により被覆された別の層（１
    １）を設けられており、 ｎ伝導性吸収層（３）がこの別の層（１１）のなかに集
    積されていることを特徴とする請求項１または２記載の
    モノリシックに集積された導波路−ホトダイオードアレ
    ー。 ４）保持基板（１）がＩｎＰから成っていることを特徴
    とする請求項１ないし３の１つに記載のモノリシックに
    集積された導波路−ホトダイオードアレー。 ５）保持基板（１）が半絶縁性の半導体材料であること
    を特徴とする請求項１ないし４の１つに記載のモノリシ
    ックに集積された導波路−ホトダイオードアレー。 ６）導波路（２）がＩｎＧａＡｓＰから成り、また保持
    基板（１）のなかに位置するホトダイオードのストリッ
    プ状のｎ伝導性吸収層（３）がＩｎＧａＡｓから成って
    いることを特徴とする請求項１ないし５の１つに記載の
    モノリシックに集積された導波路−ホトダイオードアレ
    ー。 ７）導波路（２）の上に保持基板（１）の半導体材料と
    同一の半導体材料から成る追加的な層（１２）が被覆さ
    れており、それにより導波路（２）が両側でこの半導体
    材料により囲まれていることを特徴とする請求項１ない
    し６の１つに記載のモノリシックに集積された導波路−
    ホトダイオードアレー。 ８）導波路（２）がストリップ導波路として構成されて
    おり、また種々のホトダイオードがこのような導波路ス
    トリップにより接続されていることを特徴とする請求項
    １ないし７の１つに記載のモノリシックに集積された導
    波路−ホトダイオードアレー。 ９）個々のホトダイオードへのｙ状分岐を設けられてい
    る主導波路列が存在していることを特徴とする請求項１
    ないし８の１つに記載のモノリシックに集積された導波
    路−ホトダイオードアレー。
JP63021820A 1987-02-06 1988-02-01 導波路−ホトダイオードアレー Pending JPS63224252A (ja)

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Application Number Priority Date Filing Date Title
DE3703657.2 1987-02-06
DE3703657 1987-02-06

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