JP7350974B2 - 導波路型受光素子 - Google Patents

Description

本願は、導波路型受光素子に関するものである。

光通信の通信容量の飛躍的な増加に伴い、通信システムの大容量化が図られてきている。このため、光通信機器の高速化が必要となっている。光通信機器に用いられる半導体受光素子であるフォトダイオードにおいては、その応答速度を決定する要因の一つに素子容量Ｃ及び素子抵抗ＲによるＣＲ時定数がある。フォトダイオードの応答速度を高めるためには、ＣＲ時定数を小さくする必要がある。素子容量Ｃを低減することが重要である。

素子容量Ｃを低減し、例えば４０ＧＨｚ以上の高速応答性を得る手法として、導波路型受光素子が採用される。導波路型受光素子は、エピタキシャル層の側面から光を入射する構造であり、通常の面入射型構造と異なり感度と帯域を個別に最適化することができるため、高速動作に向いた構造となっている。

特許文献１には、光が入射する端面部分に、表面再結合を低減するように工夫した窓構造を備えた導波路型半導体受光素子（導波路型受光素子）が開示されている。特許文献１の導波路型半導体受光素子は、光を吸収しながら導波する光吸収・導波層（光吸収層）を備え、窓構造における光吸収・導波層が非自然超格子領域になっている。

特開平１１－３４０４９７号公報（図１、図２）

光吸収層に直接光が入射する導波路型受光素子においては、一般的に受光領域のサイズが面入射型受光素子より小さく、光が入射する側の端面に集中することになる。このため、光吸収層における光が入射する前端面（光入射面）側でフォトキャリアが多く発生する。発生したフォトキャリアは、フォトダイオードに印加された逆バイアスによって、正孔は負電位のアノード側へ移動し、電子は正電位のカソード側へ移動する。フォトダイオードに入力される光のパワーすなわち光入力パワーが大きい程、フォトキャリアは多数発生する。発生したフォトキャリアが多いと空間電荷効果によって十分な電界強度が得られず、フォトキャリアを高速で引き抜くことができなくなる。そのため、フォトダイオードの高速応答性が悪化する。特に、ドリフト速度が遅い正孔の移動時間が高速応答性を律速することになる。

本願明細書に開示される技術は、光入力パワーが大きい場合にも高速応答性が向上する導波路型受光素子を得ることを目的とする。

本願明細書に開示される一例の導波路型受光素子は、光を吸収するコア層を有する導波路層が半導体基板に形成されている。導波路型受光素子は、半導体基板に順次形成された、第一導電型の第一コンタクト層、導波路層、第二導電型の第二コンタクト層を備える。導波路層は、第一コンタクト層の側に配置された第一導電型の第一クラッド層と、第二コンタクト層の側に配置された第二導電型の第二クラッド層と、第一クラッド層と第二クラッド層との間に配置されたコア層と、を備える。コア層は、光吸収層と、光吸収層よりもｐ型不純物の濃度が高く、信号光が入射する光入射面側に配置されている不純物ドープ光吸収層とを有する。

本願明細書に開示される一例の導波路型受光素子は、導波路層のコア層が光入射面側に配置されると共に光吸収層よりもｐ型不純物の濃度が高い不純物ドープ光吸収層を有するので、光入力パワーが大きい場合にも高速応答性を向上することができる。

実施の形態１に係る第一例の導波路型受光素子の斜視図である。 図１のＡ１－Ａ１で示した破線に沿った断面図である。 図１のＢ１－Ｂ１で示した破線に沿った断面図である。 図１のＣ１－Ｃ１で示した破線に沿った断面図である。 実施の形態１に係る第二例の導波路型受光素子の斜視図である。 図５のＡ２－Ａ２で示した破線に沿った断面図である。 図５のＢ２－Ｂ２で示した破線に沿った断面図である。 図５のＣ２－Ｃ２で示した破線に沿った断面図である。 比較例の導波路型受光素子の断面図である。 実施の形態１に係る第三例の導波路型受光素子の断面図である。 実施の形態１に係る第四例の導波路型受光素子の断面図である。 実施の形態１に係る第五例の導波路型受光素子の断面図である。 実施の形態２に係る第一例の導波路型受光素子の斜視図である。 図１３のＡ３－Ａ３で示した破線に沿った断面図である。 図１３のＤ－Ｄで示した破線に沿った断面図である。 実施の形態２に係る第二例の導波路型受光素子の断面図である。 実施の形態３に係る導波路型受光素子の斜視図である。 図１７のＡ４－Ａ４で示した破線に沿った第一例の断面図である。 図１７のＢ３－Ｂ３で示した破線に沿った第一例の断面図である。 図１７のＡ４－Ａ４で示した破線に沿った第二例の断面図である。 図１７のＢ３－Ｂ３で示した破線に沿った第二例の断面図である。 実施の形態４に係る導波路型受光素子の斜視図である。 図２２のＡ５－Ａ５で示した破線に沿った断面図である。 図２２のＢ４－Ｂ４で示した破線に沿った断面図である。 図２２のＣ３－Ｃ３で示した破線に沿った断面図である。 図２２のＦ－Ｆで示した破線に沿った断面図である。 図２２のＧ－Ｇで示した破線に沿った断面図である。 実施の形態５に係る導波路型受光素子の斜視図である。 図２８のＡ６－Ａ６で示した破線に沿った断面図である。 実施の形態６に係る導波路型受光素子の斜視図である。 図３０のＢ５－Ｂ５で示した破線に沿った断面図である。 図３０のコア層の表面図である。 実施の形態７に係る導波路型受光素子の斜視図である。 図３３のＡ７－Ａ７で示した破線に沿った断面図である。 図３３のＢ６－Ｂ６で示した破線に沿った断面図である。 図３３のＣ４－Ｃ４で示した破線に沿った断面図である。

実施の形態１．
図１は実施の形態１に係る第一例の導波路型受光素子の斜視図であり、図２は図１のＡ１－Ａ１で示した破線に沿った断面図である。図３は図１のＢ１－Ｂ１で示した破線に沿った断面図であり、図４は図１のＣ１－Ｃ１で示した破線に沿った断面図である。図５は実施の形態１に係る第二例の導波路型受光素子の斜視図であり、図６は図５のＡ２－Ａ２で示した破線に沿った断面図である。図７は図５のＢ２－Ｂ２で示した破線に沿った断面図であり、図８は図５のＣ２－Ｃ２で示した破線に沿った断面図である。図９は、比較例の導波路型受光素子の断面図である。図１０は実施の形態１に係る第三例の導波路型受光素子の断面図であり、図１１は実施の形態１に係る第四例の導波路型受光素子の断面図である。図１２は、実施の形態１に係る第五例の導波路型受光素子の断面図である。実施の形態１の第一例の導波路型受光素子１００は、半導体基板１、半導体基板１に形成された積層構造部１８、第一電極１７、第二電極７を備えている。

半導体基板１は、例えばＩｎＰ基板である。積層構造部１８の構造は、図２に示すように半導体基板１の表面に、第一導電型の第一コンタクト層２、第一導電型の第一クラッド層３、ＩｎＧａＡｓ等の光吸収層４及びｐ型の不純物がドープされた不純物ドープ光吸収層８を有するコア層３０、第二導電型の第二クラッド層５、第二導電型の第二コンタクト層６が順次積層された構造である。第一クラッド層３、コア層３０、第二クラッド層５は、導波路層３１を構成している。したがって、積層構造部１８は、第一導電型の第一コンタクト層２、導波路層３１、第二導電型の第二コンタクト層６を備えており、導波路層３１は第一コンタクト層２の側に配置された第一導電型の第一クラッド層３と、第二コンタクト層６の側に配置された第二導電型の第二クラッド層５と、第一クラッド層３と第二クラッド層５との間に配置されたコア層３０と、を備えている。積層構造部１８の第二導電型の第二コンタクト層６の表面に第二電極７が形成されている。例えば、光吸収層４は不純物がドープされないＩｎＧａＡｓ等のアンドープ層であり、不純物ドープ光吸収層８はＩｎＧａＡｓ等の結晶層にｐ型の不純物がドープされた不純物がドープ層である。また、第一電極１７は、積層構造部１８に形成されたコンタクト穴１９を介して第一導電型の第一コンタクト層２に接続されている。例えば、第一導電型はｎ型であり、第二導電型はｐ型である。不純物ドープ光吸収層８は、信号光２０が入射する光入射面２１の側の光吸収層４がｐ型化されている光吸収層である。信号光２０は、コア層３０の光入射部２２から入射する。図２は信号光２０の進行方向すなわち光進行方向に切断した断面図であり、図３及び図４は信号光２０の進行方向に垂直な方向に切断した断面図である。

信号光２０の進行方向はｚ方向であり、半導体基板１に垂直な方向はｙ方向であり、ｚ方向及びｙ方向に垂直な方向はｘ方向である。図２に示した断面は、ｙ方向の軸及びｚ方向の軸を包含するＹＺ面で切断した断面ということもできる。図３及び図４に示した断面は、ｘ方向の軸及びｙ方向の軸を包含するＸＹ面で切断した断面ということもできる。

実施の形態１の導波路型受光素子１００の製造方法を説明する。積層構造部１８の各層の結晶成長法としては、液相成長法（Ｌｉｑｕｉｄ Ｐｈａｓｅ Ｅｐｉｔａｘｙ：ＬＰＥ）、気相成長法（Ｖａｐｏｒ Ｐｈａｓｅ Ｅｐｉｔａｘｙ：ＶＰＥ）、有機金属気相成長法（Ｍｅｔａｌ Ｏｒｇａｎｉｃ ＶＰＥ：ＭＯ－ＶＰＥ）、分子線エピタキシー成長法（Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｂｅａｍ Ｅｐｉｔａｘｙ：ＭＢＥ）などが用いられる。

積層構造部１８の各層は、第III－Ｖ族の半導体結晶である。積層構造部１８の各層の具体例は後述する。第III－V族の半導体結晶に導電性を与えるために、ｐ型ドーパント（ｐ型不純物）としてＢｅ、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｃｄなどの第II族の原子が用いられ、ｎ型ドーパント（ｎ型不純物）としてＳ、Ｓｅ、Ｔｅなどの第VI族の原子が用いられる。また、半導体結晶によりｐ型、ｎ型いずれかの導電型のドーパントとして働く両性不純物として、Ｃ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｎなどの第IV族の原子が用いられる。また、Ｆｅ、Ｒｕなどの原子は、導電性を抑え半絶縁性（Ｓｅｍｉ－Ｉｎｓｕｌａｔｉｎｇ：ＳＩ）型となる絶縁型ドーパントとして働く。

不純物ドープ光吸収層８は、積層構造部１８の光吸収層４の一部、例えば光入射面２１の側に、ｐ型ドーパントを拡散又は注入することにより形成する。不純物ドープ光吸収層８が形成される前の積層構造部１８の表面すなわち半導体基板１と反対側の面に、一般的なリソグラフィー技術によって絶縁膜又はフォトレジストのマスクを形成し、不純物ドープ光吸収層８にする部分を開口させた状態で、ｐ型ドーパントを拡散又は注入する。このようにして、光吸収層４の一部がｐ型化されたコア層３０が形成される。なお、光吸収層４がアンドープ層であり、不純物ドープ光吸収層８がドープ層である例で説明したが、光吸収層４はアンドープ層に限定されない。光吸収層４は、不純物ドープ光吸収層８よりもｐ型不純物の濃度が低ければよい。具体的には、光吸収層４におけるｐ型不純物の濃度又はｎ型不純物の濃度が、不純物ドープ光吸収層８におけるｐ型不純物の濃度の１／１０以下であればよい。したがって、コア層３０は、光吸収層４と、光吸収層４よりもｐ型不純物の濃度が高く、信号光２０が入射する光入射面２１側に配置されている不純物ドープ光吸収層８とを有している。

第一電極１７、第二電極７は次のように形成する。コンタクト穴１９は、一般的なリソグラフィー技術を用いて、所望の部分のみマスクを開口させた状態でウェットエッチングすることで積層構造部１８に形成される。第一電極１７、第二電極７を形成する部分に、一般的なリソグラフィー技術を用いて所望の部分のみマスクを開口させた状態で、Ｔｉ、Ｐｔ、Ａｕなどの金属を電子ビーム蒸着もしくはスパッタなどの方法で成膜する。その後、不要な部分のメタルを除去することにより第一電極１７、第二電極７が形成される。また、次のように第一電極１７、第二電極７を形成してもよい。コンタクト穴１９が形成された積層構造部１８の全面にＴｉ、Ｐｔ、Ａｕなどの金属を成膜する。その後、一般的なリソグラフィー技術を用いて、所望の部分のみマスクを残した状態で、不要な部分の金属をウェットエッチングすることで、第一電極１７、第二電極７が形成される。

半導体基板１は、Ｆｅなどがドーピングされた半絶縁性基板が望ましい。第一コンタクト層２は、ＩｎＧａＡｓ、ＩｎＰ、ＩｎＧａＡｓＰ、ＡｌＩｎＡｓ、ＡｌＧａＩｎＡｓのいずれかのエピタキシャル層又はそれらの組み合わせた複合層等である。第一クラッド層３は、ＩｎＰ、ＩｎＧａＡｓＰ、ＡｌＩｎＡｓ、ＡｌＧａＩｎＡｓのいずれかのエピタキシャル層又はそれらの組み合わせた複合層等である。コア層３０すなわち光吸収層４および不純物ドープ光吸収層８は、光が入射した場合にフォトキャリアが発生する材料、つまり入射光に対してバンドギャップの小さい材料を用いる。コア層３０は、ＩｎＧａＡｓ、ＩｎＧａＡｓＰ、ＩｎＧａＡｓＳｂのいずれかのエピタキシャル層又はそれらの組み合わせた複合層等である。第二クラッド層５は、ＩｎＰ、ＩｎＧａＡｓＰ、ＡｌＩｎＡｓ、ＡｌＧａＩｎＡｓのいずれかのエピタキシャル層又はそれらの組み合わせた複合層等である。第二コンタクト層６は、ＩｎＧａＡｓ、ＩｎＰ、ＩｎＧａＡｓＰ、ＡｌＩｎＡｓ、ＡｌＧａＩｎＡｓのいずれかのエピタキシャル層又はそれらの組み合わせた複合層等である。

図３に示した断面図は不純物ドープ光吸収層８が形成されている部分の断面図であり、図４に示した断面図は光吸収層４が形成されている部分の断面図である。不純物ドープ光吸収層８の上部すなわちｙ方向正側部に形成されている第二コンタクト層６及び第二電極７は、光吸収層４の上部すなわちｙ方向正側部に形成されている第二コンタクト層６及び第二電極７よりもｘ方向の長さが小さい例を示した。不純物ドープ光吸収層８の上部に形成されている第二コンタクト層６及び第二電極７におけるｘ方向の長さは、光入射部２２のｘ方向の長さを包含する長さであればよい。光吸収層４の上部に形成されている第二コンタクト層６及び第二電極７すなわち光入射面２１から離れた後部の第二コンタクト層６及び第二電極７におけるｘ方向の長さは、ワイヤ等が接続される部分になるので、不純物ドープ光吸収層８の上部に形成されている第二コンタクト層６及び第二電極７すなわち光入射面２１側である前部の第二コンタクト層６及び第二電極７よりも広くなっている。第一電極１７は、ｚ方向の各位置におけるｘ方向の長さが同じである例を示した。図２において、第二電極７及び第二コンタクト層６の光入射面２１側に示した破線はｘ方向の長さが変化する部分を示している。図３において、第二電極７及び第二コンタクト層６の断面よりも信号光２０の進行方向側すなわちｚ方向正側の第二電極７及び第二コンタクト層６の側面は白抜きで表示した。第一電極１７の断面よりも信号光２０の進行方向側すなわちｚ方向正側の第一電極１７の内面は白抜きで表示した。また、光入射部２２は分かり易くするために白抜きで示した。他の図においても同様に光入射部２２を表示した。

図５～図８に示す第二例の導波路型受光素子１００のように、半導体基板１の裏面側の全面又は一部が裏面電極９で覆われていてもよい。また、光入射面２１の少なくとも光が入射する部分は、反射防止膜１０で覆われていてもよい。図５では、反射防止膜１０を省略した。図６では、反射防止膜１０が半導体基板１から積層構造部１８の各層に亘って形成されている例を示した。反射防止膜１０は、導波路型受光素子１００のチップをへき開した状態で、蒸着又はスパッタにより形成される。裏面電極９は、第一電極１７、第二電極７と同様に形成される。

実施の形態１の導波路型受光素子１００の動作を、比較例の導波路型受光素子１１０と比較して説明する。図９に示した比較例の導波路型受光素子１１０は、コア層３０が光吸収層４のみになっている以外は、第二例の導波路型受光素子１００と同じである。図９に示した断面は、図６示した断面に相当する。第一導電型がｎ型であり、第二導電型がｐ型である例を説明する。第一電極１７と第二電極７との間に逆バイアスを印加する場合は、第一電極１７が正電位、第二電極７が負電位となるように電圧を印加する。比較例の導波路型受光素子１１０の光入射面２１に光が入射すると、光吸収層４の光入射面２１に近い領域にフォトキャリアが多数発生する。発生したフォトキャリアである正孔は、第一電極１７と第二電極７との間に印加した逆バイアスによるドリフトにより、ｐ型の第二クラッド層５側へ移動する。発生したフォトキャリアである電子は逆方向のｎ型の第一クラッド層３側へ移動する。正孔は電子より有効質量が大きく移動速度が小さいため、高速応答性は正孔の移動時間で律速されることになる。

強い光が光入射面２１に入射した場合、光吸収層４の光入射面２１側で発生するフォトキャリアも増加する。正孔は移動が遅いため、光吸収層４及び第二クラッド層５の光入射面２１側に滞留していく。この滞留している正孔は第一電極１７と第二電極７との間に印加している電圧による電界すなわちｎ型の第一コンタクト層２とｐ型の第二コンタクト層６との間の電界を打ち消す方向に働くため、さらに正孔の移動が遅くなる。このため正孔はさらに滞留し、結果として比較例の導波路型受光素子１１０の高速応答性が悪化していく。また、比較例の導波路型受光素子１１０は、光入力パワーに応じた出力電流が流れなくなり、出力の線形性も悪化する。

これに対し、実施の形態１の導波路型受光素子１００では、フォトキャリアである正孔は主にｐ型の不純物ドープ光吸収層８の領域で発生する。発生した正孔は、ｐ型領域すなわち不純物ドープ光吸収層８の領域の多数キャリアとなるため、応答速度を決める要因とはならない。実施の形態１の導波路型受光素子１００では、ｐ型領域における電子のドリフト現象が応答速度を決めることになる。電子のドリフト速度は正孔のドリフト速度より速いため、実施の形態１の導波路型受光素子１００は比較例の導波路型受光素子１１０よりも応答速度が向上する。したがって、実施の形態１の導波路型受光素子１００は、比較例の導波路型受光素子１１０と異なり、光入力パワーが大きい場合にも高速応答性を向上することができる。また、実施の形態１の導波路型受光素子１００は、不純物ドープ光吸収層８の光入射面２１側に形成される空乏層のｙ方向の長さは比較例の導波路型受光素子１１０の空乏層よりも短くなり、正孔は速やかに第二クラッド層５に移動して空乏層中に正孔が蓄積しなくなるため空間電荷効果を抑制することができる。このため実施の形態１の導波路型受光素子１００は、比較例の導波路型受光素子１１０よりも高速応答性を改善でき、光入力パワーに対する光電流の線形性を改善することができる。

なお、光吸収層４を全て不純物ドープ光吸収層８にした場合、アンドープ層領域又は不純物ドープ光吸収層８よりも不純物の濃度が低い領域がなくなるため空乏層のｙ方向の長さが短くなり導波路型受光素子の容量が増加し、高速応答性が悪化する。このため、コア層３０は光入射面２１の側の領域だけを不純物ドープ光吸収層８にすることが望ましい。

不純物ドープ光吸収層８のｚ方向の長さの一例を説明する。図１０に示した第三例の導波路型受光素子１００は、不純物ドープ光吸収層８のｚ方向の長さがｌａである。図１０に示した断面は、図６示した断面に相当する。一般的に、導波路型受光素子の光吸収層４の長さすなわち比較例の導波路型受光素子１１０の光吸収層４の長さは数１０μｍ程度に設定する場合が多い。数１０μｍ程度の光吸収層４の長さのうちｐ型の不純物ドープ光吸収層８の長さｌａを３μｍ程度にすることで、入射した光の９０％以上をｐ型の不純物ドープ光吸収層８内で吸収できる。ｐ型の不純物ドープ光吸収層８の長さｌａを３μｍ程度にすることで、実施の形態１の導波路型受光素子１００は、ｐ型の不純物ドープ光吸収層８の長さｌａによる容量増加の影響を低減しつつ、光入力パワーが大きい場合にも高速応答性及び光電流の線形性を向上させることができる。長さｌａは、例えば２μｍ以上３μｍ以下が望ましい。

なお、図１１に示した第四例の導波路型受光素子１００のように、積層構造部１８の各エピタキシャル層の間、第二電極７と第二コンタクト層６との間に、バンド不連続を緩和するために、ＩｎＧａＡｓＰ、ＡｌＧａＩｎＡｓなどを用いたバンド不連続緩和層１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄ、１６ｅが形成されていてもよい。図１１に示した断面は、図６示した断面に相当する。図１１では、積層構造部１８の各エピタキシャル層の間、及び第二電極７と第二コンタクト層６との間にバンド不連続緩和層１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄ、１６ｅが形成されている例を示した。第一クラッド層３、バンド不連続緩和層１６ｂ、コア層３０、バンド不連続緩和層１６ｃ、第二クラッド層５は、導波路層３１を構成している。導波路型受光素子として動作に必要な特性が得られるなら積層構造部１８の各層にどの材料を使用してもよく、前述した材料は、範囲を限定するものではない。

今まで、第一導電型がｎ型であり、第二導電型がｐ型である例を説明したが、これに限定されない。第一導電型がｐ型であり、第二導電型がｎ型であってもよい。図１２の第五例の導波路型受光素子１００に示したように、積層構造部１８の構造は、ｐ型である第一導電型の第一コンタクト層４２、ｐ型である第一導電型の第一クラッド層４３、ＩｎＧａＡｓの光吸収層４及びｐ型の不純物がドープされた不純物ドープ光吸収層８を有するコア層３０、ｎ型である第二導電型の第二クラッド層４５、ｎ型である第二導電型の第二コンタクト層４６が順次積層された構造であってもよい。第一クラッド層４３、コア層３０、第二クラッド層４５は、導波路層３１を構成している。図１２に示した断面は、図６示した断面に相当する。第一電極１７と第二電極７との間に逆バイアスを印加する場合は、第一電極１７が負電位、第二電極７が正電位となるように電圧を印加する。第一電極１７と第二電極７との間に印加された逆バイアスによって、発生したフォトキャリアの正孔は負電位の第一電極１７及び第一コンタクト層４２の側へ移動し、発生したフォトキャリアの電子は正電位の第二電極７及び第二導電型の第二コンタクト層４６の側へ移動する。この場合でも、ｐ型の不純物がドープされた不純物ドープ光吸収層８に正孔が滞留することがない。このため、第五例の導波路型受光素子１００は、光入力パワーが大きい場合にも高速応答性を向上することができ、光入力パワーに対する光電流の線形性を向上させることができる。

なお、特許文献１のような、光を入射する端面部分に窓構造を形成し表面再結合を低減するように工夫した導波路型受光素子では、光吸収層４だけでなくｎ型の第一クラッド層３などエピタキシャル層の全てを窓構造にする構造となっており、光入力パワーが大きい場合に低速動作になることを抑制し素子が高速動作することについては開示されていない。特許文献１に示されるような窓構造からは、実施の形態１の導波路型受光素子１００が奏する効果を類推することはできない。

以上のように、実施の形態１の導波路型受光素子１００は、光を吸収するコア層を有する導波路層が半導体基板に形成されている導波路型受光素子である。導波路型受光素子１００は、半導体基板１に順次形成された、第一導電型の第一コンタクト層２、導波路層３１、第二導電型の第二コンタクト層６を備える。導波路層３１は、第一コンタクト層２の側に配置された第一導電型の第一クラッド層３と、第二コンタクト層６の側に配置された第二導電型の第二クラッド層５と、第一クラッド層３と第二クラッド層５との間に配置されたコア層３０と、を備える。コア層３０は、光吸収層４と、光吸収層４よりもｐ型不純物の濃度が高く、信号光２０が入射する光入射面２１側に配置されている不純物ドープ光吸収層８とを有する。実施の形態１の導波路型受光素子１００は、この構成により、導波路層３１のコア層３０が光入射面２１側に配置されると共に光吸収層４よりもｐ型不純物の濃度が高い不純物ドープ光吸収層８を有するので、光入力パワーが大きい場合にも高速応答性を向上することができる。

実施の形態２．
図１３は、実施の形態２に係る第一例の導波路型受光素子の斜視図である。図１４は図１３のＡ３－Ａ３で示した破線に沿った断面図であり、図１５は図１３のＤ－Ｄで示した破線に沿った断面図である。図１６は、実施の形態２に係る第二例の導波路型受光素子の断面図である。図１３のＢ２－Ｂ２で示した破線、Ｃ２－Ｃ２で示した破線に沿った断面図は、それぞれ図７、図８と同じである。実施の形態２の導波路型受光素子１００は、実施の形態１の導波路型受光素子１００とは、ｐ型の不純物ドープ光吸収層８と光入射面２１との間にアンドープ光吸収層１１が配置されている点で異なる。実施の形態１の導波路型受光素子１００と異なる部分を主に説明する。

実施の形態２の導波路型受光素子１００は、コア層３０がアンドープ光吸収層１１、不純物ドープ光吸収層８、光吸収層４を有している。アンドープ光吸収層１１は、アンドープで光を吸収する光吸収層であり、不純物ドープ光吸収層８よりも光入射面２１側に配置されている。実施の形態１の導波路型受光素子１００では、ｐ型の不純物ドープ光吸収層８とｎ型の第一クラッド層３又はｎ型の第二クラッド層５の界面の光入射面２１側の部分に電界が集中し易くなるため、強い光が入射すると、その部分が構造的に弱くなることがある。第一導電型がｎ型であり、第二導電型がｐ型である場合は、第一クラッド層３がｎ型になる。第一導電型がｐ型であり、第二導電型がｎ型である場合は、第二クラッド層５がｎ型になる。第一導電型がｐ型であり、第二導電型がｎ型である例として示した図１２の各層を用いて説明すると、ｎ型の第二クラッド層４５がｎ型の第二クラッド層５に相当する。実施の形態２の導波路型受光素子１００では、電界が集中する部分が素子端部である光入射面２１側の領域に形成されないため、さらに強い光が入射しても、実施の形態１の導波路型受光素子１００の効果を奏することができる。

アンドープ光吸収層１１のｚ方向の長さの一例を説明する。図１６に示した実施の形態２の第二例の導波路型受光素子１００は、アンドープ光吸収層１１のｚ方向の長さがｌｂである。図１６に示した断面は、図１４に示した断面に相当する。例えば、アンドープ光吸収層１１のｚ方向の長さｌｂを５０ｎｍに設定すると、その中では入射した光の３％以下しか吸収されない。このため、実施の形態２の第二例の導波路型受光素子１００は、強い光が入射しても構造的な強度を維持しながら大部分の光をｐ型の不純物ドープ光吸収層８で吸収させることができ、光入力パワーが大きい場合にも高速応答性及び光電流の線形性を向上させることができる。長さｌｂは、例えば１０ｎｍ以上５０ｎｍ以下が望ましい。

実施の形態３．
図１７は、実施の形態３に係る導波路型受光素子の斜視図である。図１８は図１７のＡ４－Ａ４で示した破線に沿った第一例の断面図であり、図１９は図１７のＢ３－Ｂ３で示した破線に沿った第一例の断面図である。図２０は図１７のＡ４－Ａ４で示した破線に沿った第二例の断面図であり、図２１は図１７のＢ３－Ｂ３で示した破線に沿った第二例の断面図である。図１７のＣ２－Ｃ２で示した破線に沿った断面図は、図８と同じである。実施の形態３の導波路型受光素子１００は、実施の形態１の導波路型受光素子１００とは、ｐ型の不純物ドープ光吸収層８とｎ型の第一クラッド層３又はｎ型の第二クラッド層５との間に、光吸収層４が形成されている点で異なる。実施の形態１の導波路型受光素子１００と異なる部分を主に説明する。

第一導電型がｎ型であり、第二導電型がｐ型である場合は、第一クラッド層３がｎ型になる。この場合は図１８及び図１９に示した実施の形態３の第一例の導波路型受光素子１００のようになる。第一導電型がｐ型であり、第二導電型がｎ型である場合は、第二クラッド層５がｎ型になる。この場合は図２０及び図２１に示した実施の形態３の第二例の導波路型受光素子１００のようになる。第一導電型がｐ型であり、第二導電型がｎ型である例として示した図１２の各層を用いて説明すると、ｎ型の第二クラッド層４５がｎ型の第二クラッド層５に相当する。

ｐ型の不純物ドープ光吸収層８とｎ型の第一クラッド層３との間の光吸収層４は、ｐ型の不純物ドープ光吸収層８を形成する際の、ｐ型ドーパントの拡散又は注入条件を調整することで実現できる。また、ｐ型の不純物ドープ光吸収層８とｎ型の第二クラッド層５との間の光吸収層４は、ｐ型の不純物ドープ光吸収層８を形成する際の、ｐ型ドーパントの注入条件を調整することで実現できる。

実施の形態３の導波路型受光素子１００は、実施の形態１の導波路型受光素子１００の効果を奏すると共に、実施の形態１の導波路型受光素子１００よりもアンドープの光吸収層４又は不純物濃度が不純物ドープ光吸収層８よりも低い光吸収層４の領域が広くなり低容量化できるため、より高速応答性を改善することができる。なお、入射する信号光２０の光密度はコア層３０におけるエピ積層方向の中心すなわちｙ方向の中心が最も高く、コア層３０の上部及び下部すなわち第二クラッド層５及び第一クラッド層３に近づく程光密度が低い。このため、光入射面２１の側の光吸収層４を残した領域で発生するフォトキャリアは少ない。そのため、実施の形態１の導波路型受光素子１００と同等の特性が実現でき、光入力パワーが大きい場合にも高速応答性及び光電流の線形性を向上させることができる。

実施の形態４．
図２２は実施の形態４に係る導波路型受光素子の斜視図であり、図２３は図２２のＡ５－Ａ５で示した破線に沿った断面図である。図２４は図２２のＢ４－Ｂ４で示した破線に沿った断面図であり、図２５は図２２のＣ３－Ｃ３で示した破線に沿った断面図である。図２６は図２２のＦ－Ｆで示した破線に沿った断面図であり、図２７は図２２のＧ－Ｇで示した破線に沿った断面図である。実施の形態４の導波路型受光素子１００は、実施の形態１の導波路型受光素子１００とは、第一クラッド層３の一部、コア層３０、第二クラッド層５を有するリッジ部１４が形成され、リッジ部１４のｚ方向の側面及びｘ方向の側面が埋込層１２で埋め込まれている点で異なる。実施の形態１の導波路型受光素子１００と異なる部分を主に説明する。

実施の形態４の導波路型受光素子１００は、半導体基板１、半導体基板１に形成された積層構造部１８、第一電極１７、第二電極７を備えている。積層構造部１８は、第一導電型の第一コンタクト層２、リッジ部１４、リッジ部１４の外周に配置された第一クラッド層３、埋込層１２、第二コンタクト層６を備えている。リッジ部１４のｚ方向の範囲は、破線２５ａから破線２５ｂの間の範囲である。リッジ部１４のｘ方向の範囲は、破線２５ｃから破線２５ｄの間の範囲である。第一クラッド層３はリッジ部１４の一部になっている部分と、リッジ部１４の一部になっていない部分を有している。埋込層１２は、リッジ部１４に含まれない第一クラッド層３のｙ方向正側の面とリッジ部１４におけるｚ方向の側面及びｘ方向の側面とを覆っている。埋込層１２の表面はパッシベーション膜１３で覆われており、リッジ部１４における第二クラッド層５の表面及び第二コンタクト層６の側面は、パッシベーション膜１３で覆われている。埋込層１２の表面、リッジ部１４における第二クラッド層５の表面は、ｙ方向正側の面である。リッジ部１４における第二コンタクト層６の側面は、ｙ方向の側面及びｚ方向の側面である。図２４において、第二電極７及び第二コンタクト層６の断面よりも信号光２０の進行方向側すなわちｚ方向正側の第二電極７の側面は白抜きで表示した。第一電極１７の断面よりも信号光２０の進行方向側すなわちｚ方向正側の第一電極１７の内面は白抜きで表示した。図２６において、図２２のＦ－Ｆで示した破線よりも信号光２０の進行方向側すなわちｚ方向正側に位置する第二電極７、第一電極１７、裏面電極９は白抜きで表示した。

埋込層１２は、ＩｎＰ、ＩｎＧａＡｓ、ＩｎＧａＡｓＰなどのエピタキシャル層又はそれらの組み合わせた複合層である。また、埋込層１２には、Ｆｅ又はＲｕがドーピングされていてもよい。パッシベーション膜１３は、ＳｉＯ_２、ＳｉＮ、ＳｉＯＮの絶縁膜又はそれらの組み合わせた複合絶縁膜である。積層構造部１８の第二導電型の第二コンタクト層６の表面に第二電極７が形成されている。第一電極１７は、積層構造部１８の埋込層１２に形成されたコンタクト穴１９及びコンタクト穴１９の側面を覆うパッシベーション膜１３を介して第一導電型の第一コンタクト層２に接続されている。例えば、第一導電型はｎ型であり、第二導電型はｐ型である。また、第一導電型がｐ型であり、第二導電型がｎ型でもよい。図２２～図２７では、光入射面２１の少なくとも光が入射する部分が反射防止膜１０で覆われており、半導体基板１の裏面側の全面又は一部が裏面電極９に覆われている例を示した。図２２では、反射防止膜１０を省略した。

実施の形態４の導波路型受光素子１００の製造方法を説明する。ｐ型の不純物ドープ光吸収層８を形成するまでは、実施の形態１で説明した通りである。その後、一般的なリソグラフィー技術によって、絶縁膜のマスクを形成する。その後、反応性イオンエッチング（Ｒｅａｃｔｉｖｅ Ｉｏｎ Ｅｔｃｈｉｎｇ：ＲＩＥ）などのドライエッチング又はウェットエッチングにより、絶縁膜マスクに覆われていない部分のエピタキシャル層を、第一クラッド層３の途中までエッチングする。その後、有機金属気相成長法（Ｍｅｔａｌｏｒｇａｎｉｃ Ｖａｐｏｒ Ｐｈａｓｅ Ｅｐｉｔａｘｙ：ＭＯ－ＶＰＥ）などによって、エッチングした部分に埋込層１２を選択成長する。パッシベーション膜１３は、前述した材料の絶縁膜をプラズマ励起化学気相成膜法（Ｐｌａｓｍａ－Ｅｎｈａｎｃｅｄ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ：ＰＥ－ＣＶＤ）又はスパッタなどの方法で成膜し、不要な部分の絶縁膜をエッチングして形成する。不要な部分の絶縁膜をエッチングする際は、一般的なリソグラフィー技術を用いて、所望の部分のみマスクを残した状態で、不要な部分の絶縁膜をエッチングする。

実施の形態１の導波路型受光素子１００では、ｐ型の不純物ドープ光吸収層８とｎ型の第一クラッド層３又はｎ型の第二クラッド層５の界面における光入射面２１側の部分すなわち界面境界部に電界が集中し易くなるため、強い光が入射すると、その部分が構造的に弱くなることがある。実施の形態４の導波路型受光素子１００は、リッジ部１４のｘ方向及びｚ方向の側面が露出しないよう埋込層１２で埋め込むことで、電界が集中する部分である界面境界部が素子端部に形成されないため、さらに強い光が入射しても、実施の形態１の導波路型受光素子１００の効果を奏することができる。また、実施の形態４の導波路型受光素子１００は、第二電極７の下層の一部（図２３において破線２５ｂより右側）がパッシベーション膜１３及び埋込層１２にでき、リッジ部１４のみに形成されたアンドープの光吸収層４又は不純物濃度が不純物ドープ光吸収層８よりも低い光吸収層４に対向する第一コンタクト層２の面積である対向面積を小さくできるので、第二電極７に接続された第二コンタクト層６と第一電極１７に接続された第一コンタクト層２との間の容量すなわち導波路型受光素子の容量を低減することができる。つまり、実施の形態４の導波路型受光素子１００は、不純物ドープ光吸収層８及び光吸収層４を有するコア層３０がリッジ部１４に形成されているので、実施の形態１の導波路型受光素子１００よりも導波路型受光素子の容量を低減することができる。したがって、実施の形態４の導波路型受光素子１００は、実施の形態１の導波路型受光素子１００の効果を奏すると共に、実施の形態１の導波路型受光素子１００よりも導波路型受光素子の容量が小さいので、実施の形態１の導波路型受光素子１００よりも高速応答性を向上することができる。

実施の形態５．
図２８は実施の形態５に係る導波路型受光素子の斜視図であり、図２９は図２８のＡ６－Ａ６で示した破線に沿った断面図である。図２８のＢ４－Ｂ４で示した破線、Ｃ３－Ｃ３で示した破線、Ｆ－Ｆで示した破線、Ｇ－Ｇで示した破線に沿った断面図は、それぞれ図２４、図２５、図２６、図２７と同じである。実施の形態５の導波路型受光素子１００は、実施の形態４の導波路型受光素子１００とは半導体基板１が信号光２０の進行方向側すなわちｚ方向正側に延伸した基板延伸部３２を備える点で異なる。実施の形態４の導波路型受光素子１００と異なる部分を主に説明する。

基板延伸部３２は、光入射面２１と反対側の積層構造部１８をエッチングすることで形成する。基板延伸部３２のｚ方向の範囲は、破線２６ａから破線２６ｂの間の範囲である。基板延伸部３２は、埋込層１２におけるｚ方向正側の端部よりもｚ方向正側に延伸している。基板延伸部３２のｘ方向の範囲は、積層構造部１８のｘ方向の範囲と同じである。基板延伸部３２において、半導体基板１の表面にパッシベーション膜１３が形成され、パッシベーション膜１３の表面に第二電極７がリッジ部１４の上部から延伸して形成されている。また、図２９において図示しない第一電極１７も第二電極７と同様に積層構造部１８の上部から延伸してパッシベーション膜１３の表面に形成されている。

基板延伸部３２は、実施の形態４の導波路型受光素子における埋込層１２を有する積層構造部１８を形成した後に、ＲＩＥなどのドライエッチング又はウェットエッチングにより形成する。具体的には、積層構造部１８の表面に一般的なリソグラフィー技術によって絶縁膜又はフォトレジストのマスクを形成し、エッチングする部分を開口させた状態で、ＲＩＥなどのドライエッチング又はウェットエッチングにより、半導体基板１までエッチングする。その後、パッシベーション膜１３、第二電極７、第一電極１７、裏面電極９を形成する。

実施の形態５の導波路型受光素子１００のチップサイズが実施の形態４の導波路型受光素子１００のチップサイズが同じ場合を考える。実施の形態５の導波路型受光素子１００は基板延伸部３２を備えているので、リッジ部１４が形成されている積層構造部１８の半導体基板１に対向する面積が実施の形態４の導波路型受光素子１００よりも小さくなる。したがって、実施の形態５の導波路型受光素子１００は、リッジ部１４のみに形成されたアンドープの光吸収層４又は不純物濃度が不純物ドープ光吸収層８よりも低い光吸収層４に対向する第一コンタクト層２の面積である対向面積が実施の形態４の導波路型受光素子１００よりも小さくできるので、第二電極に接続された第二コンタクト層６と第一電極１７に接続された第一コンタクト層２との間の容量すなわち導波路型受光素子の容量を実施の形態４の導波路型受光素子１００よりも低減することができる。実施の形態５の導波路型受光素子１００は、実施の形態４の導波路型受光素子１００の効果を奏すると共に、実施の形態４の導波路型受光素子１００よりも導波路型受光素子の容量が小さいので、実施の形態４の導波路型受光素子１００よりも高速応答性を向上することができる。

実施の形態６．
図３０は、実施の形態６に係る導波路型受光素子の斜視図である。図３１は図３０のＢ５－Ｂ５で示した破線に沿った断面図であり、図３２は図３０のコア層の表面図である。図３０のＡ３－Ａ３で示した破線、Ｃ２－Ｃ２で示した破線、Ｄ－Ｄで示した破線に沿った断面図は、それぞれ図１４、図８、図１５と同じである。実施の形態６の導波路型受光素子１００は、実施の形態２の導波路型受光素子１００とはｐ型の不純物ドープ光吸収層８のｘ方向の側面にアンドープ光吸収層１１が形成されている点で異なる。実施の形態２の導波路型受光素子１００と異なる部分を主に説明する。

実施の形態６の導波路型受光素子１００は、ｐ型の不純物ドープ光吸収層８と光入射面２１との間にアンドープ光吸収層１１が形成され、かつ信号光２０の進行方向に対して並行な側面すなわちｘ方向の側面の外側にアンドープ光吸収層１１が形成されている。したがって、実施の形態６の導波路型受光素子１００におけるコア層３０は、信号光２０が進行するｚ方向及び半導体基板１に垂直なｙ方向に垂直なｘ方向の不純物ドープ光吸収層８における側面にアンドープ光吸収層１１を有している。

実施の形態２の導波路型受光素子１００では、ｐ型の不純物ドープ光吸収層８とｎ型の第一クラッド層３又はｎ型の第二クラッド層５の界面の角部すなわち光入射面２１側のｘ方向に延伸している界面境界部に電界が集中し易くなるため、強い光が入射すると、その部分が構造的に弱くなることがある。実施の形態６の導波路型受光素子１００は、電界が集中する界面境界部が実施の形態２の導波路型受光素子１００よりも小さくできるので、実施の形態２の導波路型受光素子１００よりも強い光が入射しても構造的な強度を維持することができる。

実施の形態６の導波路型受光素子１００は、ｐ型の不純物ドープ光吸収層８のｘ方向の側面にアンドープ光吸収層１１が形成されている以外は実施の形態２の導波路型受光素子１００と同じなので、実施の形態２の導波路型受光素子１００と同様の効果を奏する。さらに、実施の形態６の導波路型受光素子１００は、実施の形態２の導波路型受光素子１００よりも強い光が入射しても構造的な強度を維持でき、信頼性を向上することができる。

実施の形態７．
図３３は実施の形態７に係る導波路型受光素子の斜視図であり、図３４は図３３のＡ７－Ａ７で示した破線に沿った断面図である。図３５は図３３のＢ６－Ｂ６で示した破線に沿った断面図であり、図３６は図３３のＣ４－Ｃ４で示した破線に沿った断面図である。図３３のＦ－Ｆで示した破線、Ｇ－Ｇで示した破線に沿った断面図は、それぞれ図２６、図２７と同じである。実施の形態７の導波路型受光素子１００は、実施の形態５の導波路型受光素子１００とはコア層３０とｎ型の第一クラッド層３又はｎ型の第二クラッド層５との間に電子走行層１５が配置されている点で異なる。なお、図３４～図３６では、第一導電型がｎ型であり、第二導電型がｐ型である例を示した。また、実施の形態７の導波路型受光素子１００は、実施の形態５の導波路型受光素子１００と同様にリッジ部１４及び基板延伸部３２を備えるように変更した実施の形態３の導波路型受光素子１００（実施の形態３の導波路型受光素子１００の変形例）において、コア層３０とｎ型の第一クラッド層３又はｎ型の第二クラッド層５との間に電子走行層１５が配置されているということもできる。実施の形態５の導波路型受光素子１００及び実施の形態３の導波路型受光素子１００と異なる部分を主に説明する。

電子走行層１５は、アンドープのエピタキシャル層であり、光を吸収しない性質すなわち非光吸収性を有している。電子走行層１５は、例えばＩｎＰ、ＩｎＧａＡｓＰ、ＡｌＩｎＡｓ、ＡｌＧａＩｎＡｓなどである。電子走行層１５は非光吸収性を有しているので、フォトキャリアの電子が電子走行層１５を走行する。第一クラッド層３、電子走行層１５、コア層３０、第二クラッド層５は、導波路層３１を構成している。

実施の形態５の導波路型受光素子１００よりも低容量化する方法を考える。実施の形態３で説明したように、光吸収層４をｐ型の不純物ドープ光吸収層８とｎ型の第一クラッド層３又はｎ型の第二クラッド層５との間に形成することで、アンドープの光吸収層４又は不純物濃度が不純物ドープ光吸収層８よりも低い光吸収層４の領域が広くなり低容量化できる。しかし、実施の形態３の導波路型受光素子１００では、光入射面２１の側の光吸収層４を残した領域で発生するフォトキャリアがあり、正孔の滞留を抑制してさらなる高速応答性を改善する余地があった。

実施の形態３の導波路型受光素子１００では光吸収層４がｐ型の不純物ドープ光吸収層８とｎ型の第一クラッド層３又はｎ型の第二クラッド層５との間に形成されているため、ｙ方向の長さが短い光入射面２１の側の光吸収層４の部分で発生する正孔が僅かに存在する。実施の形態７の導波路型受光素子１００は、実施の形態３の導波路型受光素子１００及び実施の形態３の導波路型受光素子１００の変形例と異なり、信号光２０はｐ型の不純物ドープ光吸収層８のｙ方向正側の光吸収層４又はｙ方向負側の光吸収層４を通過することはなく、かつ電子走行層１５が非光吸収性を有しているので、ｐ型の不純物ドープ光吸収層８にて信号光２０が全て吸収される。このため、実施の形態７の導波路型受光素子１００は、実施の形態５の導波路型受光素子１００及び実施の形態３の導波路型受光素子１００の変形例よりも高速応答性が改善できる。

また、電子走行層１５は、アンドープなので実施の形態３で説明したようにアンドープの光吸収層４又は不純物濃度が不純物ドープ光吸収層８よりも低い光吸収層４の領域と同様に、アンドープの電子走行層１５の領域が広くなる。このため、実施の形態７の導波路型受光素子１００は、実施の形態５の導波路型受光素子１００よりも低容量化することができる。したがって、実施の形態７の導波路型受光素子１００は、実施の形態５の導波路型受光素子１００の効果を奏すると共に、実施の形態５の導波路型受光素子１００よりも高速動作を達成できる。

なお、図３４～図３６では、第一導電型がｎ型であり、第二導電型がｐ型である例で説明したが、第一導電型がｐ型であり、第二導電型がｎ型であってもよい。この場合、電子走行層１５はｎ型の第二クラッド層５とコア層３０との間に形成される。すなわち、図３４～図３６において、第一クラッド層３とコア層３０との間に配置されている電子走行層１５は、ｎ型の第二クラッド層５とコア層３０との間に移動した図になる。

なお、実施の形態３の導波路型受光素子１００において、ｐ型の不純物ドープ光吸収層８とｎ型の第一クラッド層３又はｎ型の第二クラッド層５との間に、光吸収層４の代わりに電子走行層１５を形成してもよい。この場合、ｐ型の不純物ドープ光吸収層８のｙ方向正側の光吸収層４又はｙ方向負側の光吸収層４がアンドープで非光吸収性を有する電子走行層１５に代わるので、高速応答性が改善できる。

なお、本願は、様々な例示的な実施の形態及び実施例が記載されているが、１つ、または複数の実施の形態に記載された様々な特徴、態様、及び機能は特定の実施の形態の適用に限られるのではなく、単独で、または様々な組み合わせで実施の形態に適用可能である。従って、例示されていない無数の変形例が、本願明細書に開示される技術の範囲内において想定される。例えば、少なくとも１つの構成要素を変形する場合、追加する場合または省略する場合、さらには、少なくとも１つの構成要素を抽出し、他の実施の形態の構成要素と組み合わせる場合が含まれるものとする。

１…半導体基板、２…第一コンタクト層、３…第一クラッド層、４…光吸収層、５…第二クラッド層、６…第二コンタクト層、８…不純物ドープ光吸収層、１１…アンドープ光吸収層、１２…埋込層、１４…リッジ部、１５…電子走行層、２１…光入射面、３０…コア層、３１…導波路層、３２…基板延伸部、４２…第一コンタクト層、４３…第一クラッド層、４５…第二クラッド層、４６…第二コンタクト層、１００…導波路型受光素子、ｌａ…長さ、ｌｂ…長さ

Claims (12)

1. 光を吸収するコア層を有する導波路層が半導体基板に形成された導波路型受光素子であって、
   前記半導体基板に順次形成された、第一導電型の第一コンタクト層、前記導波路層、第二導電型の第二コンタクト層を備え、
   前記導波路層は、前記第一コンタクト層の側に配置された第一導電型の第一クラッド層と、前記第二コンタクト層の側に配置された第二導電型の第二クラッド層と、前記第一クラッド層と前記第二クラッド層との間に配置された前記コア層と、を備え、
   前記コア層は、光吸収層と、前記光吸収層よりもｐ型不純物の濃度が高く、信号光が入射する光入射面側に配置されている不純物ドープ光吸収層とを有する、導波路型受光素子。
2. 前記第一導電型、前記第二導電型は、それぞれｎ型、ｐ型であり、
   前記第一クラッド層と前記不純物ドープ光吸収層との間に前記光吸収層が配置されている、請求項１記載の導波路型受光素子。
3. 前記第一導電型、前記第二導電型は、それぞれｐ型、ｎ型であり、
   前記第二クラッド層と前記不純物ドープ光吸収層との間に前記光吸収層が配置されている、請求項１記載の導波路型受光素子。
4. 前記第一導電型、前記第二導電型は、それぞれｎ型、ｐ型であり、
   前記第一クラッド層と前記コア層との間に光を吸収しない非光吸収性の電子走行層が配置されている、請求項１記載の導波路型受光素子。
5. 前記第一導電型、前記第二導電型は、それぞれｐ型、ｎ型であり、
   前記第二クラッド層と前記コア層との間に光を吸収しない非光吸収性の電子走行層が配置されている、請求項１記載の導波路型受光素子。
6. 前記光吸収層はアンドープである、請求項１から５のいずれか１項に記載の導波路型受光素子。
7. 前記信号光が進行する方向をｚ方向とし、前記半導体基板に垂直な方向をｙ方向とし、前記ｚ方向及び前記ｙ方向に垂直な方向をｘ方向とし、
   前記第一クラッド層における前記ｙ方向正側の一部、前記コア層、前記第二クラッド層を含み、前記ｚ方向に延伸したリッジであるリッジ部と、
   前記リッジ部に含まれない前記第一クラッド層の前記ｙ方向正側の面と前記リッジ部における前記ｚ方向の側面及び前記ｘ方向の側面とを覆う埋込層と、を備える、請求項１から６のいずれか１項に記載の導波路型受光素子。
8. 前記半導体基板が前記埋込層における前記ｚ方向正側の端部よりも前記ｚ方向正側に延伸している、基板延伸部を備える、請求項７記載の導波路型受光素子。
9. 前記コア層は、前記不純物ドープ光吸収層よりも前記光入射面側に配置されており、アンドープで光を吸収するアンドープ光吸収層を有する、請求項１から８のいずれか１項に記載の導波路型受光素子。
10. 前記コア層は、前記信号光が進行するｚ方向及び前記半導体基板に垂直なｙ方向に垂直なｘ方向の前記不純物ドープ光吸収層における側面に前記アンドープ光吸収層を有する、請求項９記載の導波路型受光素子。
11. 前記光入射面側に配置された前記アンドープ光吸収層は、前記信号光の進行方向の長さが１０ｎｍ以上５０ｎｍ以下である、請求項９または１０に記載の導波路型受光素子。
12. 前記不純物ドープ光吸収層は、前記信号光の進行方向の長さが２μｍ以上３μｍ以下である、請求項１から１１のいずれか１項に記載の導波路型受光素子。

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