JP2000261026A - 光伝送受信機 - Google Patents
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Abstract
(57)【要約】
【課題】Ｓi増倍層を採用しながら単一基板上プロセス
による形成が可能なＡＰＤを用いた光伝送受信機を提供
すること。ＡＰＤと受信回路を同一チップ上に形成した
光伝送受信機を提供すること。 【解決手段】Ｓi増倍層採用のＡＰＤの吸収層にベータ
鉄シリサイドを採用する。受信回路を搭載するＳi基板
上にＳi増倍層を形成し、当該増倍層の上にベータ鉄シ
リサイドによる吸収層を形成してＡＰＤを形成する。
による形成が可能なＡＰＤを用いた光伝送受信機を提供
すること。ＡＰＤと受信回路を同一チップ上に形成した
光伝送受信機を提供すること。 【解決手段】Ｓi増倍層採用のＡＰＤの吸収層にベータ
鉄シリサイドを採用する。受信回路を搭載するＳi基板
上にＳi増倍層を形成し、当該増倍層の上にベータ鉄シ
リサイドによる吸収層を形成してＡＰＤを形成する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光信号を受信して
電気信号を出力する光通信用の光伝送受信機、特に光受
信素子にアバランシェフォトダイオード（以下「ＡＰ
Ｄ」という）を用いた光伝送受信機に関する。
電気信号を出力する光通信用の光伝送受信機、特に光受
信素子にアバランシェフォトダイオード（以下「ＡＰ
Ｄ」という）を用いた光伝送受信機に関する。
【０００２】
【従来の技術】光通信システムは、幹線系通信を含む光
通信網、コンピュータ間を結ぶ光接続システム、光構内
通信システムなどの広い分野で発展しつつある。更に、
インターネットの普及及び発展に伴い、家庭への大容量
の情報伝送に光通信システムを利用しようとする動きも
出てきている。
通信網、コンピュータ間を結ぶ光接続システム、光構内
通信システムなどの広い分野で発展しつつある。更に、
インターネットの普及及び発展に伴い、家庭への大容量
の情報伝送に光通信システムを利用しようとする動きも
出てきている。
【０００３】このような光通信システムの基本をなす機
器として、電気信号を光信号に変えて送信する光伝送送
信機と、光信号を電気信号に変える光伝送受信機があ
る。従来、光伝送受信機に用いる光受信素子は、主にＩ
nＰ系化合物半導体を用いて作られてきた。理由は、光
通信で最もよく用いられる１．３μｍ帯及び１．５５μ
ｍ帯の光を効率良く吸収する信頼性の高い材料がＩnＰ
基板上に形成することができるからである。
器として、電気信号を光信号に変えて送信する光伝送送
信機と、光信号を電気信号に変える光伝送受信機があ
る。従来、光伝送受信機に用いる光受信素子は、主にＩ
nＰ系化合物半導体を用いて作られてきた。理由は、光
通信で最もよく用いられる１．３μｍ帯及び１．５５μ
ｍ帯の光を効率良く吸収する信頼性の高い材料がＩnＰ
基板上に形成することができるからである。
【０００４】光受信素子の一般的な構造にＰＩＮと、そ
れよりも受信感度を向上させたＡＰＤがある。ＰＩＮと
ＡＰＤは、共に光の吸収層を持ち、吸収層において入射
光の光子をキャリア（電子及び正孔）に変換するが、Ａ
ＰＤは、更にキャリア増倍層を備え、発生したキャリア
を増倍して高感度となる。キャリア増倍層は、イオン化
率比が大きい程信号対雑音比が向上し、感度が高まる特
性がある。なお、イオン化率比は、電子と正孔の衝突イ
オン化率の比を表わすもので、比較の対象を電子と正孔
のいずれにするかによって、比が大きい又は小さいの表
現になるが、ここでは「大きい」の方を採ることとす
る。上記のＩnＰ系材料は、吸収層には優れた材料であ
るが、イオン化率比がさほど大きくなく、そのため増倍
層用には不十分という問題点があった。
れよりも受信感度を向上させたＡＰＤがある。ＰＩＮと
ＡＰＤは、共に光の吸収層を持ち、吸収層において入射
光の光子をキャリア（電子及び正孔）に変換するが、Ａ
ＰＤは、更にキャリア増倍層を備え、発生したキャリア
を増倍して高感度となる。キャリア増倍層は、イオン化
率比が大きい程信号対雑音比が向上し、感度が高まる特
性がある。なお、イオン化率比は、電子と正孔の衝突イ
オン化率の比を表わすもので、比較の対象を電子と正孔
のいずれにするかによって、比が大きい又は小さいの表
現になるが、ここでは「大きい」の方を採ることとす
る。上記のＩnＰ系材料は、吸収層には優れた材料であ
るが、イオン化率比がさほど大きくなく、そのため増倍
層用には不十分という問題点があった。
【０００５】一方、イオン化率比が大きい材料にＳiが
ある。しかし、Ｓiは、ＩnＰ系とは結晶構造が異なり、
吸収層にＩnＰ系を用い、増倍層にＳiを用いようとして
も、これら二者を単一基板上に形成することは不可能で
ある。従って、二者を別々に作製し、その後両者を張り
合わせることによってＡＰＤを作製する方法が採用され
ていた〔例えば米国文献アプライド・フィジクス・レタ
（Applied Physics Letter）第７０巻第３号（１９９７
年１月発行）第３０３頁〜第３０５頁参照〕。
ある。しかし、Ｓiは、ＩnＰ系とは結晶構造が異なり、
吸収層にＩnＰ系を用い、増倍層にＳiを用いようとして
も、これら二者を単一基板上に形成することは不可能で
ある。従って、二者を別々に作製し、その後両者を張り
合わせることによってＡＰＤを作製する方法が採用され
ていた〔例えば米国文献アプライド・フィジクス・レタ
（Applied Physics Letter）第７０巻第３号（１９９７
年１月発行）第３０３頁〜第３０５頁参照〕。
【０００６】この方法では、張り合わせという手間の掛
かる工程を伴い、製造コストが上がる。従って、そのよ
うなＡＰＤを採用した光伝送受信機が高価になるという
問題点があった。
かる工程を伴い、製造コストが上がる。従って、そのよ
うなＡＰＤを採用した光伝送受信機が高価になるという
問題点があった。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】増倍層にＳiを採用し
たＡＰＤを張り合わせによらず、単一基板上プロセスに
よって形成することができれば、低コストのＡＰＤを実
現し、実用性の高い光伝送受信機を実現することができ
る。
たＡＰＤを張り合わせによらず、単一基板上プロセスに
よって形成することができれば、低コストのＡＰＤを実
現し、実用性の高い光伝送受信機を実現することができ
る。
【０００８】本発明の目的は、従来技術の前記問題点を
解決し、Ｓi増倍層を採用しながら単一基板上プロセス
による形成が可能なＡＰＤを用いた光伝送受信機を提供
することにある。
解決し、Ｓi増倍層を採用しながら単一基板上プロセス
による形成が可能なＡＰＤを用いた光伝送受信機を提供
することにある。
【０００９】さて、光伝送受信機は、通常、光受信素子
のほか、当該素子の出力の電気信号を処理する受信回路
によって構成される。受信回路は、例えば、光受信素子
からの電気信号（ディジタル信号）を増幅する前置増幅
器、当該増幅器出力の波形のなまったディジタル信号を
波形の整った信号に再生する識別器、再生したディジタ
ル信号をより遅い速度の信号に変換するＤＭＵＸ（Demu
ltiplexor）回路等からなり、これらの回路を同一のＳi
基板に１チップで形成する場合がある他、各回路をプリ
ント基板上に配置し、それらを印刷配線によって相互に
結線して受信回路とする場合がある。
のほか、当該素子の出力の電気信号を処理する受信回路
によって構成される。受信回路は、例えば、光受信素子
からの電気信号（ディジタル信号）を増幅する前置増幅
器、当該増幅器出力の波形のなまったディジタル信号を
波形の整った信号に再生する識別器、再生したディジタ
ル信号をより遅い速度の信号に変換するＤＭＵＸ（Demu
ltiplexor）回路等からなり、これらの回路を同一のＳi
基板に１チップで形成する場合がある他、各回路をプリ
ント基板上に配置し、それらを印刷配線によって相互に
結線して受信回路とする場合がある。
【００１０】受信回路をＳi基板に１チップで形成する
場合、光受信素子もこの基板に形成することができれ
ば、光伝送受信機を１チップで形成することが可能にな
り、光伝送受信機を著しく低コスト化することができ
る。しかし、前記したように、従来のＡＰＤは、Ｓi基
板への単一基板上プロセスによる形成が不可能である。
場合、光受信素子もこの基板に形成することができれ
ば、光伝送受信機を１チップで形成することが可能にな
り、光伝送受信機を著しく低コスト化することができ
る。しかし、前記したように、従来のＡＰＤは、Ｓi基
板への単一基板上プロセスによる形成が不可能である。
【００１１】本発明の別の目的は、ＡＰＤと受信回路を
同一チップ上に形成することができる光伝送受信機を提
供することにある。
同一チップ上に形成することができる光伝送受信機を提
供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明の前記目的は、吸
収層にベータ鉄シリサイド（β−ＦeＳi2）を採用する
ことによって効果的に解決することができる。ベータ鉄
シリサイドがＳi基板上に形成可能な材料であり、従っ
て増倍層にＳiを採用することが可能になるからであ
る。また、ベータ鉄シリサイドは、直接遷移半導体であ
って、バンドギャップが０．８〜０．９５ｅＶであり、
吸収係数は、１０5ｃｍ-1と大きな値を示す。このよう
な材料特性により、ベータ鉄シリサイドを採用した光受
信素子は、１．３μｍ帯及び１．５５μｍ帯の光を効率
良く吸収する特性を持ち、光通信用に好適である。
収層にベータ鉄シリサイド（β−ＦeＳi2）を採用する
ことによって効果的に解決することができる。ベータ鉄
シリサイドがＳi基板上に形成可能な材料であり、従っ
て増倍層にＳiを採用することが可能になるからであ
る。また、ベータ鉄シリサイドは、直接遷移半導体であ
って、バンドギャップが０．８〜０．９５ｅＶであり、
吸収係数は、１０5ｃｍ-1と大きな値を示す。このよう
な材料特性により、ベータ鉄シリサイドを採用した光受
信素子は、１．３μｍ帯及び１．５５μｍ帯の光を効率
良く吸収する特性を持ち、光通信用に好適である。
【００１３】もっとも、ベータ鉄シリサイドの上記材料
特性は、既に開示されていて公知であり、その太陽電池
や光検出器への応用の可能性が示唆されている〔例えば
米国文献「第１５回熱電気国際会議論文（Contributed
paper to XV INTERNATIONALCONFERENCE ON THERMOELECT
RICS）」（１９９６年３月２６〜２９日開催）、Katsum
ata他“Optical, electrical and structural properti
es of polycrystalline β-FeSi2 thin films fabricat
ed by electron beam evaporation of ferrosilicon”
参照〕。また、ベータ鉄シリサイドによる赤外線検出器
や発光器のＳi回路との集積化の可能性が示唆されてい
る〔例えば米国文献ジャーナル・オブ・アプライド・フ
ィジクス（Journal of Applied Physics）第７４巻第２
号（１９９７年７月発行）第１１３８頁〜第１１４１頁
参照〕。
特性は、既に開示されていて公知であり、その太陽電池
や光検出器への応用の可能性が示唆されている〔例えば
米国文献「第１５回熱電気国際会議論文（Contributed
paper to XV INTERNATIONALCONFERENCE ON THERMOELECT
RICS）」（１９９６年３月２６〜２９日開催）、Katsum
ata他“Optical, electrical and structural properti
es of polycrystalline β-FeSi2 thin films fabricat
ed by electron beam evaporation of ferrosilicon”
参照〕。また、ベータ鉄シリサイドによる赤外線検出器
や発光器のＳi回路との集積化の可能性が示唆されてい
る〔例えば米国文献ジャーナル・オブ・アプライド・フ
ィジクス（Journal of Applied Physics）第７４巻第２
号（１９９７年７月発行）第１１３８頁〜第１１４１頁
参照〕。
【００１４】但し、これらの文献は、材料特性から単に
可能性を示唆しているのみで、素子や回路の構造につい
ては一切言及していない。
可能性を示唆しているのみで、素子や回路の構造につい
ては一切言及していない。
【００１５】本発明の前記別の目的は、受信回路を搭載
するＳi基板上にＳi増倍層を形成し、当該増倍層の上に
ベータ鉄シリサイドによる吸収層を形成することによっ
て効果的に解決することができる。ＡＰＤが受信回路を
搭載するＳi基板上に単一基板上プロセスによって形成
されるので、光伝送受信機を１チップで構成することが
可能となるからである。
するＳi基板上にＳi増倍層を形成し、当該増倍層の上に
ベータ鉄シリサイドによる吸収層を形成することによっ
て効果的に解決することができる。ＡＰＤが受信回路を
搭載するＳi基板上に単一基板上プロセスによって形成
されるので、光伝送受信機を１チップで構成することが
可能となるからである。
【００１６】なお、増倍層がＳiからなるので、増倍層
のイオン化率比を１より十分に大きくすることができ
る。これによって受信した電気信号の信号対雑音比を改
善することができ、光伝送受信機の受信感度を３〜５ｄ
Ｂ向上させることができる。
のイオン化率比を１より十分に大きくすることができ
る。これによって受信した電気信号の信号対雑音比を改
善することができ、光伝送受信機の受信感度を３〜５ｄ
Ｂ向上させることができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係る光伝送受信機
を図面を用いた実施例による発明の実施の形態を参照し
て更に詳細に説明する。なお、図１〜図５における同一
の記号は、同一物又は類似物を表示するものとする。
を図面を用いた実施例による発明の実施の形態を参照し
て更に詳細に説明する。なお、図１〜図５における同一
の記号は、同一物又は類似物を表示するものとする。
【００１８】
【実施例】＜実施例１＞まず、本実施例の光伝送受信機
に用いるＡＰＤを説明する。当該ＡＰＤは、導波路型を
なしており、その鳥瞰図を図１に示す。ＡＰＤは、受光
面１１に垂直の方向に延びた光導波路１２を有し、光導
波路１２に沿ってｐ型電極１及びｎ型電極１０が設置さ
れる。光導波路１２を有するＡＰＤの構造をＡ・Ｂ線断
面により図２に示す。
に用いるＡＰＤを説明する。当該ＡＰＤは、導波路型を
なしており、その鳥瞰図を図１に示す。ＡＰＤは、受光
面１１に垂直の方向に延びた光導波路１２を有し、光導
波路１２に沿ってｐ型電極１及びｎ型電極１０が設置さ
れる。光導波路１２を有するＡＰＤの構造をＡ・Ｂ線断
面により図２に示す。
【００１９】同図において、４は、入射光の光子をキャ
リアに変換するベ−タ鉄シリサイドによる吸収層、５
は、吸収層４からの電子を増倍して多数のキャリアを発
生するｎ-Ｓiによる増倍層である。
リアに変換するベ−タ鉄シリサイドによる吸収層、５
は、吸収層４からの電子を増倍して多数のキャリアを発
生するｎ-Ｓiによる増倍層である。
【００２０】これらは、Ｓi基板８の上に形成され、増
倍層５と基板８の間に上記キャリアの一方をｎ型電極１
０に導くためのｎ+Ｓiコンタクト層６が介在し、吸収層
４とｐ型電極１の間に上記キャリアの他方をｐ型電極１
に導くためのｐ型Ｓiクラッド層３とｐ+Ｓiコンタクト
層２が介在する。ｐ型電極１は、Ｚn／Ａuからなり、ｐ
+Ｓiコンタクト層２の上に形成され、ｎ型電極１０は、
Ａlからなり、ｎ+Ｓiコンタクト層６の上に形成され
る。これらの各層は、ポリイミドパッシベーション層７
によって保護される。
倍層５と基板８の間に上記キャリアの一方をｎ型電極１
０に導くためのｎ+Ｓiコンタクト層６が介在し、吸収層
４とｐ型電極１の間に上記キャリアの他方をｐ型電極１
に導くためのｐ型Ｓiクラッド層３とｐ+Ｓiコンタクト
層２が介在する。ｐ型電極１は、Ｚn／Ａuからなり、ｐ
+Ｓiコンタクト層２の上に形成され、ｎ型電極１０は、
Ａlからなり、ｎ+Ｓiコンタクト層６の上に形成され
る。これらの各層は、ポリイミドパッシベーション層７
によって保護される。
【００２１】以上のＡＰＤの製作工程を述べる。まず、
ＭＢＥ(Molecular Beam Epitaxy）装置を用いて結晶成
長により、Ｓi半絶縁基板８の上に、ｎ+Ｓiコンタクト
層６を０．３μｍ形成し、続いてｎ-Ｓi増倍層５を０．
４μｍ形成した。このとき、コンタクト層６はＢ(硼
素）を８×１０18ｃｍ-3添加し、増倍層５はＢを３×１
０16ｃｍ-3添加した。
ＭＢＥ(Molecular Beam Epitaxy）装置を用いて結晶成
長により、Ｓi半絶縁基板８の上に、ｎ+Ｓiコンタクト
層６を０．３μｍ形成し、続いてｎ-Ｓi増倍層５を０．
４μｍ形成した。このとき、コンタクト層６はＢ(硼
素）を８×１０18ｃｍ-3添加し、増倍層５はＢを３×１
０16ｃｍ-3添加した。
【００２２】続いて、不純物の混入のないアンドープＳ
iを０．４μｍ成長させた後、Ｆeのインプランテーショ
ン（打込み）及び９００℃でのアニールを２４時間行な
うことにより、ベータ鉄シリサイド吸収層３を形成し
た。更に、その上にＺn添加のＳi結晶成長を０．９μｍ
行なわせ、次に、その結晶成長層の表面から０．２μｍ
の深さまでＺnを拡散させ、０．７μｍのｐ型Ｓiクラッ
ド層３と０．２μｍのｐ+Ｓiコンタクト層２を形成し
た。最後に、Ｚn／Ａuの蒸着とエッチングにより０．４
μｍ厚のｐ型電極１を形成し、Ａlの蒸着とエッチング
により０．４μｍ厚のｎ型電極１０を形成した。
iを０．４μｍ成長させた後、Ｆeのインプランテーショ
ン（打込み）及び９００℃でのアニールを２４時間行な
うことにより、ベータ鉄シリサイド吸収層３を形成し
た。更に、その上にＺn添加のＳi結晶成長を０．９μｍ
行なわせ、次に、その結晶成長層の表面から０．２μｍ
の深さまでＺnを拡散させ、０．７μｍのｐ型Ｓiクラッ
ド層３と０．２μｍのｐ+Ｓiコンタクト層２を形成し
た。最後に、Ｚn／Ａuの蒸着とエッチングにより０．４
μｍ厚のｐ型電極１を形成し、Ａlの蒸着とエッチング
により０．４μｍ厚のｎ型電極１０を形成した。
【００２３】上記から明らかのように、本発明のＡＰＤ
は、張り合わせによる工程を採用することなく単一基板
上プロセスによって作製され、低コストとなる。
は、張り合わせによる工程を採用することなく単一基板
上プロセスによって作製され、低コストとなる。
【００２４】以上のようにして作製したＡＰＤにおい
て、受光面１１に垂直の方向に延びる光導波路１２が形
成される。この光導波路１２を光信号が伝播するが、上
記発生したキャリアも光信号に平行に伝播するので進行
波型の導波路が形成される。従って、本実施例のＡＰＤ
は、進行波型導波路光受信素子となる。なお、ｐ型電極
１を信号線とし、ｎ型電極１０を接地して、両電極をコ
プレナー型のマイクロ波線路とした。
て、受光面１１に垂直の方向に延びる光導波路１２が形
成される。この光導波路１２を光信号が伝播するが、上
記発生したキャリアも光信号に平行に伝播するので進行
波型の導波路が形成される。従って、本実施例のＡＰＤ
は、進行波型導波路光受信素子となる。なお、ｐ型電極
１を信号線とし、ｎ型電極１０を接地して、両電極をコ
プレナー型のマイクロ波線路とした。
【００２５】導波路型の光受信素子を形成することによ
って基本的には量子効率を低下させずに帯域を延ばすこ
とが可能となり、１．３μｍ〜１．５５μｍ帯の光波長
領域において、帯域５０ＧＨz、帯域利得積９００ＧＨz
のＡＰＤを作製することができた。
って基本的には量子効率を低下させずに帯域を延ばすこ
とが可能となり、１．３μｍ〜１．５５μｍ帯の光波長
領域において、帯域５０ＧＨz、帯域利得積９００ＧＨz
のＡＰＤを作製することができた。
【００２６】次に、以上のＡＰＤを採用して形成した光
伝送受信機を図３に示す。同図において、２０は、光伝
送受信機の各部を配置するためのプリント基板、２１
は、上述のＡＰＤ、２２は、ＡＰＤ２１の出力の電気信
号（ディジタル信号）を処理する受信回路を示す。更
に、受信回路２２は、ＡＰＤ２１出力のディジタル信号
を増幅する前置増幅器２３、前置増幅器２３の利得を自
動的に調節するＡＧＣ回路(Automatic Gain Controlle
r）２４、ＡＧＣ回路２４出力のディジタル信号を入力
して波形の整ったディジタル信号を再生して出力する識
別器２５、識別器２５出力のディジタル信号からクロッ
ク信号を抽出する回路２６、識別器２５出力のディジタ
ル信号を複数のより遅い速度の信号に変換するＤＭＵＸ
回路２７からなり、これらの回路間及びＡＰＤ２１と前
置増幅器２３の間が印刷配線２８によって結線されてい
る。なお、ＡＧＣ回路２４出力のディジタル信号は、波
形がなまっているが振幅が自動利得調節によってほぼ一
定になっている。
伝送受信機を図３に示す。同図において、２０は、光伝
送受信機の各部を配置するためのプリント基板、２１
は、上述のＡＰＤ、２２は、ＡＰＤ２１の出力の電気信
号（ディジタル信号）を処理する受信回路を示す。更
に、受信回路２２は、ＡＰＤ２１出力のディジタル信号
を増幅する前置増幅器２３、前置増幅器２３の利得を自
動的に調節するＡＧＣ回路(Automatic Gain Controlle
r）２４、ＡＧＣ回路２４出力のディジタル信号を入力
して波形の整ったディジタル信号を再生して出力する識
別器２５、識別器２５出力のディジタル信号からクロッ
ク信号を抽出する回路２６、識別器２５出力のディジタ
ル信号を複数のより遅い速度の信号に変換するＤＭＵＸ
回路２７からなり、これらの回路間及びＡＰＤ２１と前
置増幅器２３の間が印刷配線２８によって結線されてい
る。なお、ＡＧＣ回路２４出力のディジタル信号は、波
形がなまっているが振幅が自動利得調節によってほぼ一
定になっている。
【００２７】本実施例の光伝送受信機は、吸収層にベー
タ鉄シリサイドを用いた単一基板上プロセスによるＡＰ
Ｄ２１を採用することによって低コストであり、更にＡ
ＰＤ２１の大きな利得帯域積によって広帯域かつ高感度
とすることができた。
タ鉄シリサイドを用いた単一基板上プロセスによるＡＰ
Ｄ２１を採用することによって低コストであり、更にＡ
ＰＤ２１の大きな利得帯域積によって広帯域かつ高感度
とすることができた。
【００２８】＜実施例２＞本実施例は、ＡＰＤを基板に
垂直に入射した光を受ける構造とし、当該ＡＰＤと受信
回路を同一チップ上に形成して光伝送受信機としたもの
である。ＡＰＤの断面構造を図４に示す。本実施例のＡ
ＰＤは、円錐台形状に形成されるが、断面構造は、実施
例１のＡＰＤと類似している。実施例１のＡＰＤと比較
して、クラッド層３を省略し、一方、吸収層４と増倍層
５との間にｐ-Ｓi電圧降下層９を設け、更に、増倍層５
とコンタクト層６の間にｎ型Ｓiバッファ層１３を設け
た。基板８の材料は、実施例１の場合と同じ半絶縁Ｓi
である。半絶縁Ｓiは、１．３μｍ帯〜１．５５μｍ帯
の光を透過する特性を有している。
垂直に入射した光を受ける構造とし、当該ＡＰＤと受信
回路を同一チップ上に形成して光伝送受信機としたもの
である。ＡＰＤの断面構造を図４に示す。本実施例のＡ
ＰＤは、円錐台形状に形成されるが、断面構造は、実施
例１のＡＰＤと類似している。実施例１のＡＰＤと比較
して、クラッド層３を省略し、一方、吸収層４と増倍層
５との間にｐ-Ｓi電圧降下層９を設け、更に、増倍層５
とコンタクト層６の間にｎ型Ｓiバッファ層１３を設け
た。基板８の材料は、実施例１の場合と同じ半絶縁Ｓi
である。半絶縁Ｓiは、１．３μｍ帯〜１．５５μｍ帯
の光を透過する特性を有している。
【００２９】以上のＡＰＤの製作工程を次に述べる。ま
ず、ＭＢＥ（Molecular Beam Epitaxy）装置を用いて結
晶成長により、Ｓi半絶縁基板８の上に、順に、ｎ+Ｓi
コンタクト層６が０．２μｍ、ｎ型Ｓiバッファ層１３
が０．２μｍ、ｎ-Ｓi増倍層５が０．４μｍ、ｐ-Ｓi電
圧降下層９が０．３μｍとなるように形成した。その
際、コンタクト層６はＢを８×１０18ｃｍ-3添加し、バ
ッファ層１３はＢを５×１０17ｃｍ-3添加し、増倍層５
はＢを３×１０16ｃｍ-3添加した。また、電圧降下層９
はＺnを３×１０16ｃｍ-3添加した。
ず、ＭＢＥ（Molecular Beam Epitaxy）装置を用いて結
晶成長により、Ｓi半絶縁基板８の上に、順に、ｎ+Ｓi
コンタクト層６が０．２μｍ、ｎ型Ｓiバッファ層１３
が０．２μｍ、ｎ-Ｓi増倍層５が０．４μｍ、ｐ-Ｓi電
圧降下層９が０．３μｍとなるように形成した。その
際、コンタクト層６はＢを８×１０18ｃｍ-3添加し、バ
ッファ層１３はＢを５×１０17ｃｍ-3添加し、増倍層５
はＢを３×１０16ｃｍ-3添加した。また、電圧降下層９
はＺnを３×１０16ｃｍ-3添加した。
【００３０】続いて、不純物混入のないアンドープＳi
を０．７μｍ成長させた後、Ｆeのインプランテーショ
ン及び９００℃でのアニールを２４時間行うことによ
り、ベータ鉄シリサイド吸収層４を形成した。更に、表
面から０．２μｍの深さまでＺnを拡散させ、０．２μ
ｍのｐ+Ｓiコンタクト層２を形成した。これによって吸
収層４は、０．５μｍ厚となる。
を０．７μｍ成長させた後、Ｆeのインプランテーショ
ン及び９００℃でのアニールを２４時間行うことによ
り、ベータ鉄シリサイド吸収層４を形成した。更に、表
面から０．２μｍの深さまでＺnを拡散させ、０．２μ
ｍのｐ+Ｓiコンタクト層２を形成した。これによって吸
収層４は、０．５μｍ厚となる。
【００３１】最後に、Ｚn／Ａuの蒸着とエッチングによ
り０．４μｍ厚のｐ型電極１を形成し、Ａlの蒸着とエ
ッチングにより０．４μｍ厚のｎ型電極１０を形成し
た。
り０．４μｍ厚のｐ型電極１を形成し、Ａlの蒸着とエ
ッチングにより０．４μｍ厚のｎ型電極１０を形成し
た。
【００３２】上記から明らかのように、本発明のＡＰＤ
は、張り合わせによる工程を用いることなく単一基板上
プロセスによって作製することができ、低コストとする
ことができた。
は、張り合わせによる工程を用いることなく単一基板上
プロセスによって作製することができ、低コストとする
ことができた。
【００３３】また、吸収層４において量子効率が０．６
となり、また増倍層５において１より十分大きいイオン
化率比が得られたことから、イオン化率比に比例する利
得帯域幅は、増倍層が従来のＩnＰである場合に比べて
４倍〜１０倍改善され、３００ＧＨzが得られた。更
に、同じビットレートで比較した場合、最小受信レベル
を３〜５ｄＢ改善することができた。
となり、また増倍層５において１より十分大きいイオン
化率比が得られたことから、イオン化率比に比例する利
得帯域幅は、増倍層が従来のＩnＰである場合に比べて
４倍〜１０倍改善され、３００ＧＨzが得られた。更
に、同じビットレートで比較した場合、最小受信レベル
を３〜５ｄＢ改善することができた。
【００３４】次に、以上のＡＰＤを採用して形成した光
伝送受信機を図５に示す。同図において、２９は、本実
施例のＡＰＤであり、その基板８に受信回路２２を集積
化して形成し、光伝送受信機を１チップで形成した。受
信回路２２の回路構成は、実施例１の場合と同じであ
る。受信回路２２の回路規模は比較的大きく、高集積技
術を必要とするが、本実施例では、そのような受信回路
２２の集積化を容易に実現することができた。
伝送受信機を図５に示す。同図において、２９は、本実
施例のＡＰＤであり、その基板８に受信回路２２を集積
化して形成し、光伝送受信機を１チップで形成した。受
信回路２２の回路構成は、実施例１の場合と同じであ
る。受信回路２２の回路規模は比較的大きく、高集積技
術を必要とするが、本実施例では、そのような受信回路
２２の集積化を容易に実現することができた。
【００３５】このように、ＡＰＤにベータ鉄シリサイド
を用いることによって、集積度の高い回路とＡＰＤを同
一チップ上に形成することができ、高機能の光伝送受信
機を低コストで実現することができた。
を用いることによって、集積度の高い回路とＡＰＤを同
一チップ上に形成することができ、高機能の光伝送受信
機を低コストで実現することができた。
【００３６】なお、本実施例のＡＰＤは、単体の素子と
して作製し、実施例１の場合のようにプリント基板に設
置することが可能である。
して作製し、実施例１の場合のようにプリント基板に設
置することが可能である。
【００３７】更に、同一基板に形成したＡＰＤ２１は、
実施例１の場合の導波路型とすることが可能である。そ
の場合は、基板の側面から光を入射させる。
実施例１の場合の導波路型とすることが可能である。そ
の場合は、基板の側面から光を入射させる。
【００３８】
【発明の効果】本発明によれば、増倍層にＳiを用いる
ＡＰＤの吸収層にベータ鉄シリサイドを採用することに
より、ＡＰＤを、張り合わせによらずに、Ｓi基板に単
一基板上プロセスによって形成することが可能となる。
更に、そのため、受信回路とＡＰＤを同一チップに形成
することができ、低コストで高機能の光伝送受信機を実
現することができる。ベータ鉄シリサイドを採用した本
発明のＡＰＤは、従来のＩnＰによるＡＰＤに比べ、利
得帯域積が４倍から１０倍向上し、同じビットレートで
受信感度が３〜５ｄＢ向上する。
ＡＰＤの吸収層にベータ鉄シリサイドを採用することに
より、ＡＰＤを、張り合わせによらずに、Ｓi基板に単
一基板上プロセスによって形成することが可能となる。
更に、そのため、受信回路とＡＰＤを同一チップに形成
することができ、低コストで高機能の光伝送受信機を実
現することができる。ベータ鉄シリサイドを採用した本
発明のＡＰＤは、従来のＩnＰによるＡＰＤに比べ、利
得帯域積が４倍から１０倍向上し、同じビットレートで
受信感度が３〜５ｄＢ向上する。
【図１】本発明に係る光伝送受信機の第１の実施例に用
いるＡＰＤを説明するための鳥瞰図。
いるＡＰＤを説明するための鳥瞰図。
【図２】本発明の第１の実施例に用いるＡＰＤを説明す
るための構造図。
るための構造図。
【図３】本発明の第１の実施例を説明するための構成
図。
図。
【図４】本発明の第２の実施例に用いるＡＰＤを説明す
るための構造図。
るための構造図。
【図５】本発明の第２の実施例を説明するための構成
図。
図。
１…ｐ型電極、２…ｐ+Ｓiコンタクト層、３…ｐ型Ｓi
クラッド層、４…ベータ鉄シリサイド吸収層、５…ｎ-
Ｓi増倍層、６…ｎ+Ｓiコンタクト層、７…ポリイミド
パッシベーション層、８…Ｓi半絶縁基板、９…ｐ-Ｓi
電圧降下層、１０…ｎ型電極、１１…受光面、１２…光
導波路、１３…ｎ型Ｓiバッファ層、２０…光伝送受信
機、２１，２９…ＡＰＤ、２２…受信回路、２３…前置
増幅器、２５…識別器。
クラッド層、４…ベータ鉄シリサイド吸収層、５…ｎ-
Ｓi増倍層、６…ｎ+Ｓiコンタクト層、７…ポリイミド
パッシベーション層、８…Ｓi半絶縁基板、９…ｐ-Ｓi
電圧降下層、１０…ｎ型電極、１１…受光面、１２…光
導波路、１３…ｎ型Ｓiバッファ層、２０…光伝送受信
機、２１，２９…ＡＰＤ、２２…受信回路、２３…前置
増幅器、２５…識別器。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 5F049 MA08 MB01 MB03 MB07 MB12 NA01 NA03 NA18 NB01 PA10 PA11 PA20 QA02 QA08 RA06 SE05 SS03 SZ12 WA01
Claims (4)
- 【請求項１】 光受信素子と、当該素子の出力信号を処
理する受信回路とからなる光伝送受信機において、前記
光受信素子は、Ｓiからなる増倍層とベータ鉄シリサイ
ドからなる吸収層とを有する単一基板上に形成したアバ
ランシェフォトダイオードであることを特徴とする光伝
送受信機。 - 【請求項２】 前記アバランシェフォトダイオードの光
の入射方向が基板表面にほぼ垂直な方向であることを特
徴とする請求項１に記載の光伝送受信機。 - 【請求項３】 前記アバランシェフォトダイオードは、
光の入射方向に光信号を伝播させる光導波路を有する光
導波路型であることを特徴とする請求項１に記載の光伝
送受信機。 - 【請求項４】 前記アバランシェフォトダイオードと前
記受信回路とが同一基板上に形成されていることを特徴
とする請求項１〜請求項３のいずれか一に記載の光伝送
受信機。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11057774A JP2000261026A (ja) | 1999-03-05 | 1999-03-05 | 光伝送受信機 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11057774A JP2000261026A (ja) | 1999-03-05 | 1999-03-05 | 光伝送受信機 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000261026A true JP2000261026A (ja) | 2000-09-22 |
Family
ID=13065228
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11057774A Pending JP2000261026A (ja) | 1999-03-05 | 1999-03-05 | 光伝送受信機 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000261026A (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100463416B1 (ko) * | 2002-09-05 | 2004-12-23 | 한국전자통신연구원 | 아발란치 포토트랜지스터 |
| JP2005135993A (ja) * | 2003-10-28 | 2005-05-26 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | 光センサ |
| WO2005060010A1 (ja) * | 2003-12-18 | 2005-06-30 | Nec Corporation | 受光素子およびそれを用いた光受信機 |
| JP2006303026A (ja) * | 2005-04-18 | 2006-11-02 | Sony Corp | 固体撮像装置およびその製造方法 |
| US7368750B2 (en) | 2002-09-20 | 2008-05-06 | Fujitsu Quantum Devices Limited | Semiconductor light-receiving device |
| US7649236B2 (en) | 2004-03-31 | 2010-01-19 | Hamamatsu Photonics K.K. | Semiconductor photodetector and photodetecting device having layers with specific crystal orientations |
| CN102376824A (zh) * | 2011-10-18 | 2012-03-14 | 中国科学院上海技术物理研究所 | 一种台面型铟镓砷探测器制备方法 |
| CN108511468A (zh) * | 2018-05-16 | 2018-09-07 | 广东省半导体产业技术研究院 | 光敏器件及其制作方法 |
-
1999
- 1999-03-05 JP JP11057774A patent/JP2000261026A/ja active Pending
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100463416B1 (ko) * | 2002-09-05 | 2004-12-23 | 한국전자통신연구원 | 아발란치 포토트랜지스터 |
| US7368750B2 (en) | 2002-09-20 | 2008-05-06 | Fujitsu Quantum Devices Limited | Semiconductor light-receiving device |
| JP2005135993A (ja) * | 2003-10-28 | 2005-05-26 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | 光センサ |
| WO2005060010A1 (ja) * | 2003-12-18 | 2005-06-30 | Nec Corporation | 受光素子およびそれを用いた光受信機 |
| JPWO2005060010A1 (ja) * | 2003-12-18 | 2007-07-12 | 日本電気株式会社 | 受光素子およびそれを用いた光受信機 |
| US7649236B2 (en) | 2004-03-31 | 2010-01-19 | Hamamatsu Photonics K.K. | Semiconductor photodetector and photodetecting device having layers with specific crystal orientations |
| JP2006303026A (ja) * | 2005-04-18 | 2006-11-02 | Sony Corp | 固体撮像装置およびその製造方法 |
| CN102376824A (zh) * | 2011-10-18 | 2012-03-14 | 中国科学院上海技术物理研究所 | 一种台面型铟镓砷探测器制备方法 |
| CN108511468A (zh) * | 2018-05-16 | 2018-09-07 | 广东省半导体产业技术研究院 | 光敏器件及其制作方法 |
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