特許 6232794 半導体光素子

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6232794

(24)【登録日】2017年11月2日

(45)【発行日】2017年11月22日

(54)【発明の名称】半導体光素子

(51)【国際特許分類】

   H01L 31/10 20060101AFI20171113BHJP

【ＦＩ】

   H01L31/10 A

【請求項の数】9

【全頁数】20

(21)【出願番号】特願2013-148820(P2013-148820)

(22)【出願日】2013年7月17日

(65)【公開番号】特開2014-39021(P2014-39021A)

(43)【公開日】2014年2月27日

【審査請求日】2016年6月16日

(31)【優先権主張番号】特願2012-159906(P2012-159906)

(32)【優先日】2012年7月18日

(33)【優先権主張国】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000002130

【氏名又は名称】住友電気工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100088155

【弁理士】

【氏名又は名称】長谷川 芳樹

(74)【代理人】

【識別番号】100113435

【弁理士】

【氏名又は名称】黒木 義樹

(74)【代理人】

【識別番号】100136722

【弁理士】

【氏名又は名称】▲高▼木 邦夫

(74)【代理人】

【識別番号】100108257

【弁理士】

【氏名又は名称】近藤 伊知良

(72)【発明者】

【氏名】大西 裕

【審査官】 佐竹 政彦

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００２−１５１７２８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−２２６０６２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−１２７３３３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−１９９３７３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｌ ３１／００−３１／０３９２、３１／０８−３１／１１９

Ｇ０２Ｂ ６／１２−６／１３８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

半導体基板と、
前記半導体基板上に設けられた受光素子と、
前記受光素子に光を導波する光導波路のための半導体メサと、
前記受光素子の側面上に設けられたパッシベーション膜と、
を備え、
前記半導体メサは、第１導波路部、第２導波路部、第３導波路部、及び第４導波路部を含み、
前記第１導波路部、前記第２導波路部、前記第３導波路部、及び前記第４導波路部は、導波路軸に沿ってこの順に配置され、
前記第２導波路部は、前記第１導波路部に接続され、前記導波路軸に沿って拡大した幅を有し、
前記第３導波路部は、前記第２導波路部に光学的に結合され、前記導波路軸に沿って縮小した幅を有し、
前記第４導波路部は、前記第３導波路部に接続され、
前記第２導波路部は、前記導波路軸の方向に配列された第１領域と第２領域とを有し、
前記第１領域は前記第１導波路部に接続され、
前記第２領域は前記第３導波路部に光学的に結合され、
前記第２領域、前記第３導波路部及び前記第４導波路部の側面には、前記パッシベーション膜が設けられ、
前記第１導波路部及び前記第１領域の側面は、前記パッシベーション膜から露出し、
前記第２導波路部では、前記第２導波路部の長さに対する前記第１領域の長さの比が０．４以上０．６以下に設定されている、半導体光素子。

【請求項2】

前記第３導波路部は、前記導波路軸に沿って一定の幅を有する第５導波路部を介して前記第２導波路部に光学的に結合されている、請求項１に記載の半導体光素子。

【請求項3】

前記パッシベーション膜は半導体からなり、
前記パッシベーション膜が設けられた前記第４導波路部の幅は、前記パッシベーション膜から露出した前記第１導波路部の幅よりも大きい、請求項１又は２に記載の半導体光素子。

【請求項4】

前記第１導波路部における前記半導体メサの幅は前記第４導波路部における前記半導体メサの幅と同一である、請求項１〜３の何れか一項に記載の半導体光素子。

【請求項5】

前記半導体メサは、第１クラッド層と、第２クラッド層と、前記第１及び第２クラッド層に挟まれたコア層と、を有する、請求項１〜４の何れか一項に記載の半導体光素子。

【請求項6】

前記半導体基板はＩｎＰからなり、前記第１クラッド層及び前記第２クラッド層はＩｎＰからなり、前記コア層はＩｎＧａＡｓＰからなり、前記パッシベーション膜はｉ型ＩｎＰからなる、請求項５に記載の半導体光素子。

【請求項7】

前記第２導波路部では、前記第２導波路部の長さに対する前記第１領域の長さの比が０．５に設定されている、請求項１〜６の何れか一項に記載の半導体光素子。

【請求項8】

前記第２導波路部の長さは、前記第３導波路部の長さの２倍である、請求項１〜７の何れか一項に記載の半導体光素子。

【請求項9】

前記第２導波路部は、前記第１導波路部に接続された一端と、該一端の反対側に設けられた他端とを有しており、
前記第２導波路部の前記一端における幅は前記第２導波路部の前記他端における幅より小さく、
（前記第２導波路部の前記他端における幅）／（前記第２導波路部の長さ）は０．１４８以下である、請求項１〜８の何れか一項に記載の半導体光素子。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、半導体光素子に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、半導体導波路型の受光素子が記載されている。この受光素子は、信号光の進行方向に沿って設けられた光減衰部と、光検出部とを備えている。受光素子は、光減衰部の第２光吸収層を伝搬する光が光検出部の第１光吸収層に入射する構成を有し、光減衰部が光検出部へ光学的に結合されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開平１１―１０３０８８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで、位相変調通信方式を採用した半導体光素子は、信号光と局所発振光とを混合するコヒーレントミキサと、受光素子であるフォトダイオードとを備えている。

【0005】

フォトダイオードの側面には暗電流を低減するための保護膜が設けられている。このため、フォトダイオードに接続された埋め込み型導波路の側面にも保護膜が設けられている。埋め込み型導波路には、ハイメサ型導波路が接続されることがあるが、ハイメサ型導波路の側面には保護膜が設けられていない。従って、ハイメサ型導波路と埋め込み型導波路の接続部では、埋め込み型導波路の幅が、ハイメサ型導波路の幅に対して保護膜の厚さ分だけ大きい。

【0006】

信号光が、ハイメサ型導波路から上記の接続部を介して埋め込み型導波路に向かって導波されたとき、接続部を境に光強度の揺れが生じることを発明者らは見出した。

【0007】

本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、異種導波路接続部を介して導波される光の光強度の揺れを低減する半導体光素子を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明の半導体光素子は、半導体基板と、前記半導体基板上に設けられた受光素子と、前記受光素子に光を導波する光導波路のための半導体メサと、前記受光素子の側面上に設けられたパッシベーション膜と、を備え、前記半導体メサは、第１導波路部、第２導波路部、第３導波路部、及び第４導波路部を含み、前記第１導波路部、前記第２導波路部、前記第３導波路部、及び前記第４導波路部は、導波路軸に沿ってこの順に配置され、前記第２導波路部は、前記第１導波路部に接続され、前記導波路軸に沿って拡大した幅を有し、前記第３導波路部は、前記第２導波路部に光学的に結合され、前記導波路軸に沿って縮小した幅を有し、前記第４導波路部は、前記第３導波路部に接続され、前記第２導波路部は、前記導波路軸の方向に配列された第１領域と第２領域とを有し、前記第１領域は前記第１導波路部に接続され、前記第２領域は前記第３導波路部に光学的に結合され、前記第２領域、前記第３導波路部及び前記第４導波路部の側面には、前記パッシベーション膜が設けられ、前記第１導波路部及び前記第１領域の側面は、前記パッシベーション膜から露出し、前記第２導波路部では、前記第２導波路部の長さに対する前記第１領域の長さの比が０．４以上０．６以下に設定されている。

【0009】

この半導体光素子の第２光導波路部は、パッシベーション膜から露出した第１領域と、パッシベーション膜が設けられた第２領域と、を有する。従って、第１領域の幅に対して第２領域の幅がパッシベーション膜の厚さ分だけ大きい。幅が異なる光導波路を接続した境界を通過した光は光強度の揺れを生じる。従って、第１領域と第２領域との境界を通過して光強度の揺れが生じている光が受光素子に入射される。この半導体光素子は、導波路軸の方向に沿って幅が拡大した第２導波路部と、導波路軸の方向に沿って幅が縮小した第３導波路部を有している。そして、第２導波路部の長さに対する第１領域の長さの比が０．４以上０．６以下に設定されているので、受光素子に入射される光の光強度の揺れが低減する。

【0010】

また、前記第３導波路部は、前記導波路軸に沿って一定の幅を有する第５導波路部を介して前記第２導波路部に光学的に結合されていてもよい。このような構成によれば、第２導波路部と第３導波路部との間を所定の距離に設定することができる。

【0011】

また、前記パッシベーション膜は半導体からなり、前記パッシベーション膜が設けられた前記第４導波路部の幅は、前記パッシベーション膜から露出した前記第１導波路部の幅よりも大きくてもよい。フォトダイオードの側面に半導体からなるパッシベーション膜を設けることにより、フォトダイオードの暗電流が低減する。

【0012】

また、前記半導体メサは、第１クラッド層と、第２クラッド層と、前記第１及び第２クラッド層に挟まれたコア層と、を有するものとすることができる。

【0013】

また、前記半導体基板はＩｎＰからなり、前記第１クラッド層及び前記第２クラッド層はＩｎＰからなり、前記コア層はＩｎＧａＡｓからなり、前記パッシベーション膜はｉ型ＩｎＰからなることができる。

【0014】

また、前記第２導波路部では、前記第２導波路部の長さに対する前記第１領域の長さの比が０．５に設定されていてもよい。このような構成によれば、受光素子に入射される光の光強度の揺れが更に低減する。

【0015】

また、前記第２導波路部の長さは、前記第３導波路部の長さの２倍であってもよい。このような構成によれば、受光素子に入射される光の光強度の揺れが更に低減する。

【0016】

本発明の半導体光素子では、前記第２導波路部は、前記第１導波路部に接続された一端と、該一端の反対側に設けられた他端とを有しており、前記第２導波路部の前記一端における幅は前記第２導波路部の前記他端における幅より大きく、（前記第２導波路部の前記他端における前記幅）／（前記第２導波路部の前記長さ）は０．１４８以下であることが好ましい。

【発明の効果】

【0017】

本発明によれば、異種導波路接続部を通過した光の光強度の揺れを低減する半導体光素子が提供される。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】図１は、本実施形態に係る半導体光素子の一例である集積型受光素子を示す図である。

【図2】図２は本実施形態の集積型受光素子の一部を拡大して示す図である。

【図3】図３は、本実施形態の光導波路部及びフォトダイオードの断面を示す図である。

【図4】図４の（ａ）部は本実施形態の集積型受光素子の製造工程を説明するための図であり、図４の（ｂ）部は図４のIV―IV線に沿った断面を示す図である。

【図5】図５の（ａ）部は本実施形態の集積型受光素子の製造工程を説明するための図であり、図５の（ｂ）部は図４のV―V線に沿った断面を示す図である。

【図6】図６の（ａ）部は本実施形態の集積型受光素子の製造工程を説明するための図であり、図６の（ｂ）部は図４のVIb―VIb線に沿った断面を示す図であり、図６の（ｃ）部は図４のVIc―VIc線に沿った断面を示す図である。

【図7】図７は、本実施形態の集積型受光素子の製造工程を説明するための図である。

【図8】図８は、ハイメサ型導波路部と埋め込み型導波路部との接続部を拡大して示す図である。

【図9】図９は、集積型受光素子における光強度の揺れを示す図である。

【図10】図１０は、集積型受光素子における光導波路部を説明するための図である。

【図11】図１１は、集積型受光素子における光強度の揺れを示す図である。

【図12】図１２は、集積型受光素子における光強度の揺れを示す図である。

【図13】図１３は、集積型受光素子における光強度の揺れを示す図である。

【図14】図１４は、集積型受光素子における光導波路部を説明するための図である。

【図15】図１５は、集積型受光素子における光強度の揺れを示す図である。

【図16】図１６は、集積型受光素子における光強度の揺れを示す図である。

【図17】図１７は、フォトダイオードの周波数応答性を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0019】

以下、添付図面を参照しながら本発明による半導体光素子の実施の形態を詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

【0020】

図１は、本実施形態に係る半導体光素子の一例である集積型受光素子を示す図である。集積型受光素子１は、例えば位相変調通信方式において受信器として用いられるものであり、位相変調された信号光を復調して電気信号に変換する。

【0021】

集積型受光素子１は、入力導波路部２と、コヒーレントミキサ３と、光導波路部４と、受光部５と、を備えている。これら集積型受光素子１を構成する部分は、一の半導体基板上に集積されている。

【0022】

入力導波路部２は、集積型受光素子１の外部から入射された光をコヒーレントミキサ３に導波する。入力導波路部２は、信号光Ｓを導波する導波路２ａと、局所発振光Ｌを導波する導波路２ｂとを含む。導波路２ａ，２ｂは、集積型受光素子１の端部１ａから導波路軸の軸方向Ｈに沿って延び、コヒーレントミキサ３に光学的に接続されている。

【0023】

コヒーレントミキサ３では、信号光Ｓと局所発振光Ｌとの位相差に応じて、光導波路部４に接続された光出力ポート及び光強度が変化する。このため、位相として情報が重畳された光が、光強度として情報が重畳された光に変換される。この光強度として情報が重畳された光は受光部５で受光される。コヒーレントミキサ３は、例えば、多モ―ド干渉型（ＭＭＩ）の９０度ハイブリッドミキサである。コヒーレントミキサ３で復調された光は、光導波路部４を介して受光部５に導波される。

【0024】

受光部５は、情報が光強度に変換された信号光を受光して電気信号に変換する。受光部５は、複数のフォトダイオード５ａを有している。本実施形態の集積型受光素子１は、４つのフォトダイオード５ａを有している。

【0025】

図２及び図３を参照して、フォトダイオード５ａ及び光導波路部４について詳細に説明する。図２は、本実施形態の集積型受光素子１の一部（図１の領域Ｒ）を拡大して示す図である。図３は、本実施形態の光導波路部４及びフォトダイオード５ａのそれぞれの断面を示す図である。

【0026】

図３の（ａ）部は、図２のIIIａ−IIIａに沿ったフォトダイオオ―ド５ａの断面を示す図である。フォトダイオード５ａは、半導体基板１１上に設けられた複数の半導体層からなる積層部１２を含む。積層部１２の幅Ｗ１は、４〜１５μｍであり、本実施形態では１２μｍである。半導体基板１１上には、下部クラッド層１２ａが設けられ、下部クラッド層１２ａ上には光吸収層１２ｂが設けられている。光吸収層１２ｂ上には上部クラッド層１２ｃが設けられ、上部クラッド層１２ｃ上にはコンタクト層１２ｄが設けられている。光吸収層１２ｂは、後述する埋め込み型導波路部のコア層とバットジョイントされている。

【0027】

本実施形態では、半導体基板１１は、ＩｎＰ等のIII―Ｖ族化合物半導体からなる。下部クラッド層１２ａは、ｎ型ＩｎＰ等のIII―Ｖ族化合物半導体からなる。下部クラッド層１２ａの厚さは、０．１〜２．０μｍであり、本実施形態では１．２μｍである。光吸収層１２ｂは、ｉ型ＩｎＧａＡｓ等のIII―Ｖ族化合物半導体からなる。光吸収層１２ｂの厚さは、０．２〜０．７μｍであり、本実施形態では０．５μｍである。上部クラッド層１２ｃは、ｐ型ＩｎＰ等のIII―Ｖ族化合物半導体からなる。上部クラッド層１２ｃの厚さは、０．３〜１．５μｍであり、本実施形態では０．７μｍである。コンタクト層１２ｄは、ｐ型ＩｎＧａＡｓ等のIII―Ｖ族化合物半導体からなる。コンタクト層１２ｄの厚さは、０．１〜０．５μｍであり、本実施形態では０．３μｍである。

【0028】

積層部１２の側面１２ｓ上と下部クラッド層１２ａを含む半導体層１３の上面１３ｐには、パッシベーション膜１４が設けられている。このパッシベーション膜１４は、フォトダイオード５ａの暗電流を低減する為に設けられている。パッシベーション膜１４は半導体からなる膜であり、例えばｉ型ＩｎＰ等のIII―Ｖ族化合物半導体である。パッシベーション膜１４の厚さは、０．１〜２．０μｍであり、本実施形態では０．３μｍである。

【0029】

積層部１２の上面１２ｐと、積層部１２の側面１２ｓ上のパッシベーション膜１４上と、半導体層１３の上面１３ｐ上のパッシベーション膜１４上と、には絶縁層１６が設けられている。絶縁層１６は、ＳｉＯ２等の絶縁性を有する材料からなる。絶縁層１６の厚さは、０．１〜１．０μｍであり、本実施形態では０．５μｍである。

【0030】

積層部１２上の絶縁層１６には、開口１６ａが設けられている。開口１６ａからは、積層部１２の上面１２ｐであるコンタクト層１２ｄの上面が露出している。この開口１６ａには、コンタクト層１２ｄと電気的に接続されたｐ側電極１７が設けられている。

【0031】

半導体層１３上のパッシベーション膜１４及び絶縁層１６には、開口１６ｂが設けられている。開口１６ｂからは、半導体層１３の上面１３ｐが露出している。この開口１６ｂには、半導体層１３と電気的に接続されたｎ側電極１８が配置されている。

【0032】

図１を参照すると、光導波路部４は、一端がコヒーレントミキサ３に接続され、他端がフォトダイオード５ａに接続されている。光導波路部４は、コヒーレントミキサ３に接続されたハイメサ型導波路部２１と、フォトダイオード５ａに接続された埋め込み型導波路部２２とを有している。

【0033】

図３の（ｂ）部は、図２のIIIｂ−IIIｂ線に沿った断面を示す。ハイメサ型導波路部２１は、下部クラッド層２４ａ（第１クラッド層）とコア層２４ｂと上部クラッド層２４ｃ（第２クラッド層）とからなる半導体メサ２４を含む。半導体メサ２４は、側面２４ｓ及び上面２４ｐが絶縁層１６に覆われている。半導体メサ２４は、２．５μｍの幅Ｗ２ａと、２．３μｍの高さＨ２を有し、半導体層２６上に設けられている。半導体層２６は、例えばｉ型ＩｎＰであるIII―Ｖ族化合物半導体からなる。下部クラッド層２４ａ及び上部クラッド層２４ｃは、例えばｉ型のＩｎＰであるIII―Ｖ族化合物半導体からなる。コア層２４ｂは、例えばｉ型のＩｎＧａＡｓＰであるIII―Ｖ族化合物半導体からなる。

【0034】

図３の（ｃ）部は、図２のIIIｃ−IIIｃ線に沿った断面を示す。埋め込み型導波路部２２は、ハイメサ型導波路部２１と同様の構成を有する半導体メサ２４を含む。埋め込み型導波路部２２の半導体メサ２４は、側面２４ｓ上にパッシベーション膜１４が設けられている。このパッシベーション膜１４は、ｉ型ＩｎＰからなる半導体膜であり、半導体メサ２４における半導体積層と近い屈折率を有している。このため、パッシベーション膜１４は、埋め込み型導波路部２２において光学的に導波路として機能する。そして、半導体メサ２４の上面２４ｐと、パッシベーション膜１４上とに、絶縁層１６が設けられている。

【0035】

上述したように、ハイメサ型導波路部２１では、半導体メサ２４の側面２４ｓにはパッシベーション膜１４が設けられておらず、半導体メサ２４の側面２４ｓはパッシベーション膜１４から露出している。一方、埋め込み型導波路部２２では、半導体メサ２４の側面２４ｓにパッシベーション膜１４が設けられている。従って、埋め込み型導波路部２２の幅Ｗ６は、絶縁層１６を含むハイメサ型導波路部２１の幅Ｗ２ｂに対して、パッシベーション膜１４の厚さだけ拡大している。例えば、図２を参照すると、接続部２７では、ハイメサ型導波路部２１の幅に対して埋め込み型導波路部２２の幅が大きくなっている。

【0036】

ハイメサ型導波路部２１及び埋め込み型導波路部２２について更に詳細に説明する。図２を参照すると、光導波路部４は、第１導波路部３１、第２導波路部３２、中間導波路部３３（第５導波路部）、第３導波路部３４、第４導波路部３６を有し、コヒーレントミキサ３からフォトダイオード５ａに向かう導波路軸の軸方向Ｈに沿って、この順に設けられている。

【0037】

第１導波路部３１は、軸方向Ｈに沿って一定の幅Ｗ２ｂを有している。図２の（ｂ）部に示すように、第１導波路部３１では、半導体メサ２４の側面２４ｓ上にはパッシベーション膜１４が設けられることなく、側面２４ｓ上に直接に絶縁層１６が設けられている。

【0038】

第２導波路部３２は、軸方向Ｈに沿って幅の両側に拡大する順テ―パ状の形状を有している。本実施形態では、軸方向Ｈに沿った傾きが一定であるテ―パ形状を有している。第２導波路部３２の長さＬ１は、１０〜５００μｍであり、本実施形態では長さＬ１は５０μｍである。

【0039】

第２導波路部３２の一端３２ａは、第１導波路部３１と接続されているので、一端３２ａの幅は、第１導波路部３１の幅Ｗ２ｂと同じである。本実施形態では、第２導波路部３２の一端３２ａの幅は、２．５μｍである。第２導波路部の他端３２ｂは、中間導波路部３３と光学的に結合されているので、中間導波路部３３の幅Ｗ５と同じである。本実施形態では、中間導波路部３３の幅Ｗ５は、４．５μｍである。

【0040】

第２導波路部３２は、軸方向Ｈに配列された第１領域３２ｆと第２領域３２ｓとを有している。第２導波路部３２の長さＬ１に対する第１領域３２ｆの長さＬ２の比（Ｌ２／Ｌ１）は、０．４以上０．６以下に設定されている。本実施形態では、第２導波路部３２の長さＬ１に対する第１領域３２ｆの長さＬ２の比（Ｌ２／Ｌ１）は０．５に設定されている。

【0041】

第１領域３２ｆにおける半導体メサ２４の側面２４ｓ上は、パッシベーション膜１４が設けられることなく、側面２４ｓ上に直接に絶縁層１６が設けられている。一方、第２領域３２ｓにおける半導体メサ２４の側面２４ｓ上には、半導体メサ２４の側面２４ｓ上にパッシベーション膜１４が設けられている。従って、第１領域３２ｆと第２領域３２ｓとの接続部２７では、パッシベーション膜１４の厚さ分だけ、幅が大きくなっている。

【0042】

この第１領域３２ｆのための半導体メサ２４と、第２領域３２ｓのための半導体メサ２４とは、同一の半導体メサ２４である。従って、半導体メサ２４は、接続部２７において別々の構成を有する半導体メサ同士が接続されているものではない。本実施形態の接続部２７とは、半導体メサ２４においてパッシベーション膜１４が設けられていない第１領域３２ｆと、パッシベーション膜１４が設けられた第２領域３２ｓとの境界を示すものである。接続部２７の意味は、以下の説明において同様である。

【0043】

中間導波路部３３は、第２導波路部３２と第３導波路部３４との間に設けられた、一定の幅Ｗ５を有する部分である。本実施形態では、中間導波路部３３は、幅Ｗ５が４．５μｍであり、長さＬ５が５μｍである。

【0044】

第３導波路部３４は、軸方向Ｈに沿って幅が縮小する逆テ―パ状の形状を有している。第３導波路部３４の長さＬ６は、５〜４００μｍであり、本実施形態では長さＬ６は２５μｍである。

【0045】

第３導波路部３４の長さＬ６は、第２導波路部３２の長さＬ１に対して１／５〜１に設定され、本実施形態では１／２に設定されている。すなわち、第２導波路部３２の長さＬ１は、第３導波路部３４の長さＬ６の２倍に設定されている。

【0046】

第３導波路部３４の一端３４ａは中間導波路部３３と接続されているので、一端３４ａの幅は中間導波路部３３の幅Ｗ５と同じである。本実施形態では、中間導波路部３３の一端の幅は、４．５μｍである。第３導波路部の他端３４ｂは、第４導波路部３６と接続されているので第４導波路部３６の幅Ｗ６と同じである。第３導波路部３４は、図３の（ｃ）部に示すように、半導体メサ２４の側面２４ｓ上にパッシベーション膜１４が設けられている。

【0047】

第４導波路部３６は、軸方向Ｈに沿って一定の幅を有している。第４導波路部３６の幅Ｗ６は、１．５〜８μｍであり、本実施形態の第４導波路部３６の幅Ｗ６は、３．１μｍである。第４導波路部３６では、導波路としての半導体メサ２４の幅は第１導波路部３１の半導体メサ２４の幅Ｗ２ａと同じである。従って、第４導波路部３６の幅Ｗ６は、半導体メサ２４の両側側面２４ｓに設けられたパッシベーション膜１４の厚さ１４ｔ分だけ、第１導波路部３１の幅Ｗ２ｂより大きくなっている。すなわち、第１導波路部３１の幅Ｗ２ａの２．５μｍに対して、膜厚１４ｔが０．３μｍであるパッシベーション膜１４が両側側面２４ｓに設けられた分（０．３μｍ×２＝０．６μｍ）だけ、第１導波路部３１の幅Ｗ２ｂより大きくなっている。

【0048】

ハイメサ型導波路部２１は、パッシベーション膜１４から半導体メサの側面２４ｓが露出した導波路である。従って、ハイメサ型導波路部２１は、第１導波路部３１と第２導波路部３２の第１領域３２ｆとを含む。一方、埋め込み型導波路部２２は、半導体メサ２４の側面２４ｓ上にパッシベーション膜１４が設けられた導波路である。従って、埋め込み型導波路部２２は、第２導波路部３２の第２領域、中間導波路部３３、第３導波路部３４、及び第４導波路部３６を含む。

【0049】

上述した集積型受光素子１の製造方法について、図４〜図７を参照しつつ説明する。はじめに、受光部５を形成する。ＳｉをドープしたＩｎＰ基板である半導体基板１１上に、下部クラッド層のためのｎ型ＩｎＰからなる半導体層３７を成長する。この半導体層３７は、厚さが１．２μｍであり、キャリア濃度が５×１０^１８ｃｍ^−３である。半導体層３７上に、光吸収層のためのｉ型ＩｎＧａＡｓからなる半導体層３８を成長する。この半導体層３８は、厚さが０．５μｍである。半導体層３８上に、上部クラッド層のためのｐ型ＩｎＰからなる半導体層３９を成長する。この半導体層３９は、厚さが０．７μｍであり、キャリア濃度が７×１０^１７ｃｍ^−３である。半導体層３９上に、コンタクト層のためのｐ型ＩｎＧａＡｓからなる半導体層４０を成長する。この半導体層４０は、厚さが０．３μｍであり、キャリア濃度が１×１０^１９ｃｍ^−３である。

【0050】

次に、図４の（ａ）部及び（ｂ）部に示すように、受光部５を形成する領域Ａを除いて、半導体基板１１が露出するまで半導体層３７，３８，３９，４０をエッチングする。受光部５を形成する領域Ａは、軸方向Ｈに沿った長さＬ７が１５μｍである。

【0051】

次に、図５の（ａ）部及び（ｂ）部に示すように、光導波路部４のための半導体積層４６を成長する。まず、受光部５にマスクを形成する。次に、半導体基板１１上に下部クラッド層２４ａのためのｉ型ＩｎＰからなる半導体層４２を成長する。この半導体層４２は、厚さが１．２μｍである。半導体層４２上に、コア層２４ｂのためのｉ型ＩｎＧａＡｓＰからなる半導体層４３を成長する。この半導体層４３は、厚さが０．５μｍである。半導体層４３上に、上部クラッド層２４ｃのためのｉ型ＩｎＰからなる半導体層４４を成長する。この半導体層４４は、厚さが１μｍである。この半導体積層４６の成長により、光吸収層１２ｂのための半導体層３８と、コア層２４ｂのための半導体層４３とがバットジョイントされる。

【0052】

続いて、図６の（ａ）部及び（ｃ）部に示すように、受光部５のための半導体積層４１をエッチングしてフォトダイオード５ａのための半導体メサである積層部１２を形成する。１つのフォトダイオード５ａを構成する半導体メサは、幅Ｗ１が１２μｍであり、軸方向Ｈに沿った長さＬ７が１５μｍであり、高さＨ１が２．３μｍである。

【0053】

また、光導波路部４のための半導体積層４６を、エッチングして光導波路部４のための半導体メサ２４を形成する。この半導体メサ２４は、幅Ｗ２ａが２．５μｍに形成され、高さＨ２が２．３μｍである。エッチングには、ドライエッチング法を用いることができる。

【0054】

次に、図７に示すように、光導波路部４をマスクで保護して、フォトダイオード５ａの近傍にＩｎＰからなる埋め込み層４７を成長する。このパッシベーション膜１４のための埋め込み層４７は、厚さが０．３μｍである。続いて、光導波路部４上及びフォトダイオード５ａ上に絶縁層１６を形成する。最後に、半導体メサ２４上の絶縁層１６に開口１６ａを形成し、該開口１６ａにｐ側電極１７を設ける。そして、半導体基板１１上の絶縁層１６に開口１６ｂを形成し、該開口１６ｂにｎ側電極１８を形成する。以上の工程により、集積型受光素子１が製造される。

【0055】

ここで、集積型受光素子１００について説明する。図８は、集積型受光素子１００のハイメサ型導波路部１０１と埋め込み型導波路部１０２との接続部１０３を拡大して示す図である。埋め込み型導波路部１０２の側面には、パッシベーション膜１４が設けられている。

【0056】

図８に示すように、集積型受光素子１００は、ハイメサ型導波路部１０１が一定の幅Ｗ７を有し、埋め込み型導波路部１０２が一定の幅Ｗ８を有している。ここで、ハイメサ型導波路部１０１のための半導体メサの幅と、埋め込み型導波路部１０２のための半導体メサの幅とは同一である。従って、埋め込み型導波路部１０２の幅Ｗ８が、埋め込み型導波路部１０２の側面に設けられたパッシベーション膜の厚さ分だけ、ハイメサ型導波路部１０１の幅Ｗ７に比べて大きくなっている。その他の構成は、集積型受光素子１と同様である。

【0057】

集積型受光素子１００について、ハイメサ型導波路部１０１と埋め込み型導波路部１０２における光の強度変化を計算により求めた。光強度の揺れは、２次元ビ―ム伝搬法（２Ｄ−ＢＰＭ法）を用いた。この計算に用いた解析モデルであるハイメサ型導波路部１０１と埋め込み型導波路部１０２には、以下のパラメータを設定した。
入射される光の波長 １．５５μｍ。
半導体メサの第１クラッド層の厚さ、 ０．８μｍ。
半導体メサの第１クラッド層の屈折率、 ３．１６９４。
半導体メサの第２クラッド層の厚さ、 １．０μｍ。
半導体メサの第２クラッド層の屈折率、 ３．１６９４。
半導体メサのコア層の厚さ、 ０．５μｍ。
半導体メサのコア層の屈折率、 ３．２４０６。
半導体メサの幅、 ２．５μｍ。
パッシベーション膜の厚さ、 ０．３μｍ。
パッシベーション膜の屈折率、 ３．１６９４。

【0058】

半導体メサの幅が２．５μｍであるので、ハイメサ型導波路部１０１の幅Ｗ７は２．５μｍである。また、パッシベーション膜１４の厚さが０．３μｍであるので、埋め込み型導波路部１０２の幅Ｗ８は３．１μｍ（＝２．５μｍ＋０．３μｍ×２）である。

【0059】

図９は、軸方向Ｈに沿ったハイメサ型導波路部１０１及び埋め込み型導波路部１０２における光強度を示す。この図９の縦軸は、ハイメサ型導波路部１０１に入射された光の光強度を用いて規格化した値である。

【0060】

図９を参照すると、ハイメサ型導波路部１０１と埋め込み型導波路部１０２との接続部１０３を示す参照符号Ｐ１までは、光強度は一定である。そして、接続部１０３を通過した後に、光強度の揺れが生じている。集積型受光素子１００では、光強度の最大値から最小値までの揺れ幅Ｓ１が、１９．８％であることがわかった。

【0061】

続いて、集積型受光素子１について、ハイメサ型導波路部２１と埋め込み型導波路部２２における光の強度変化を計算により求めた。光強度の揺れは、集積型受光素子１００の評価と同様に、２次元ビ―ム伝搬法（２Ｄ−ＢＰＭ法）を用いた。この計算に用いた解析モデルであるハイメサ型導波路部２１と埋め込み型導波路部２２には、以下のパラメータを設定した。
入射される光の波長 １．５５μｍ。
半導体メサの第１クラッド層の厚さ、 ０．８μｍ。
半導体メサの第１クラッド層の屈折率、 ３．１６９４。
半導体メサの第２クラッド層の厚さ、 １．５μｍ。
半導体メサの第２クラッド層の屈折率、 ３．１６９４。
半導体メサのコア層の厚さ、 ０．５μｍ。
半導体メサのコア層の屈折率、 ３．２４０６。
半導体メサの幅 ２．５μｍ。
パッシベーション膜の厚さ、 ０．３μｍ。
パッシベーション膜の屈折率、 ３．１６９４。
第２導波路部３２の長さＬ１、 ５０μｍ。
中間導波路部３３の長さＬ５、 ５μｍ。
第３導波路部３４の長さＬ６、 ２５μｍ。
なお、半導体メサ２４の幅が２．５μｍであるので、第１導波路部３１の幅Ｗ２ｂは２．５μｍである。また、パッシベーション膜１４の厚さが０．３μｍであるので、第４導波路部３６の幅Ｗ６は３．１μｍ（＝２．５μｍ＋０．３μｍ×２）である。

【0062】

そして、図１０の（ａ）部〜（ｅ）部に示すように、接続部２７の位置を変化させて、光強度の揺れを評価した。すなわち、第２導波路部３２の長さＬ１を５０μｍに固定し、その長さＬ１に占める第１領域３２ｆの長さＬ２を変化させた。

【0063】

この評価では、第２導波路部３２の長さＬ１に対する第１領域３２ｆの長さＬ２の比（Ｌ２／Ｌ１）を０．２（図１０の（ａ）部），０．４（同図の（ｂ）部），０．５（同図の（ｃ）部），０．６（同図の（ｄ）部），０．８（同図の（ｅ）部）に設定し、それぞれの値において、評価を行った。

【0064】

図１１〜図１３は、軸方向Ｈに沿った導波路部３の幅中心の光強度の変動を示す。この図の縦軸は、第１導波路部３１に入射された光の光強度を用いて規格化した値である。また、参照符号Ｐ１は接続部２７の位置を示す。さらに、参照符号Ｚ１は第１導波路部３１に対応し、参照符号Ｚ２は第２導波路部３２の第１領域３２ｆに対応し、参照符号Ｚ３は第２導波路部３２の第２領域３２ｓに対応する。参照符号Ｚ４は中間導波路部３３に対応し、参照符号Ｚ５は第３導波路部３４に対応し、参照符号Ｚ６は第４導波路部３６に対応する。

【0065】

図１１の（ａ）部は、第２導波路部３２の長さＬ１に対する第１領域３２ｆの長さＬ２の比（Ｌ２／Ｌ１）を０．２として計算した結果である。図１１の（ａ）部を参照すると、第１導波路部３１（参照符号Ｚ１）を導波する間は光強度が一定である。そして、第２導波路部３２及び中間導波路部３３を導波する間（参照符号Ｚ２〜参照符号Ｚ４）に、光強度は０．６２程度まで変化する。そして、第３導波路部３４（参照符号Ｚ５）を導波する間に１に近づくが、第４導波路部３６（参照符号Ｚ６）では光強度の揺れが生じている。第２導波路部３２の長さＬ１に対する第１領域３２ｆの長さＬ２の比（Ｌ２／Ｌ１）を０．２とした場合には、揺れの幅Ｓ２は最大２８％であることがわかった。

【0066】

図１１の（ｂ）部は、第２導波路部３２の長さＬ１に対する第１領域３２ｆの長さＬ２の比（Ｌ２／Ｌ１）を０．４として計算した結果である。第２導波路部３２及び中間導波路部３３を導波する間（参照符号Ｚ２〜参照符号Ｚ４）に、光強度が０．６程度まで変化した後に、第３導波路部３４を導波する間（参照符号Ｚ５）に１に近づく。そして、第４導波路部３６（参照符号Ｚ６）では光強度の揺れが生じているが、揺れの幅Ｓ３は最大１４．６％であることがわかった。

【0067】

図１２の（ａ）部は、第２導波路部３２の長さＬ１に対する第１領域３２ｆの長さＬ２の比（Ｌ２／Ｌ１）を０．５として計算した結果である。第４導波路部３６（参照符号Ｚ６）では光強度の揺れが生じているが、その揺れの幅Ｓ４は最大５．１％であることがわかった。

【0068】

図１２の（ｂ）部は、第２導波路部３２の長さＬ１に対する第１領域３２ｆの長さＬ２の比（Ｌ２／Ｌ１）を０．６として計算した結果である。第４導波路部３６（参照符号Ｚ６）では光強度の揺れが生じているが、その揺れの幅Ｓ５は最大１６．９％であることがわかった。

【0069】

図１３は、第２導波路部３２の長さＬ１に対する第１領域３２ｆの長さＬ２の比（Ｌ２／Ｌ１）を０．８として計算した結果である。第４導波路部３６（参照符号Ｚ６）では光強度の揺れが生じ、その揺れの幅Ｓ６は最大２５．５％であることがわかった。

【0070】

続いて、第２導波路部３２の長さＬ１が光強度の揺れに及ぼす影響を評価した。ここでは、各導波路部の幅は一定とした。そのため、一定の幅を有するテーパの長さを変化させることは、テーパの傾きを変化させることと同じ意味である。

【0071】

この計算に用いた解析モデルであるハイメサ型導波路部１０１と埋め込み型導波路部１０２には、上述した集積型受光素子１の評価に用いた解析モデルのパラメータと同様である。そして、図１４に示すように、第２導波路部３２の長さＬ１の１．２５倍（６２．５μｍ＝５０μｍ×１．２５）の長さを有する第２導波路部３２Ａと、第２導波路部３２の長さＬ１の１．５倍の長さ（７５μｍ＝５０μｍ×１．５）を有する第２導波路部３２Ｂと、について計算を行った。なお、第２導波路部３２Ａ，３２Ｂの長さＬ１Ａ，Ｌ１Ｂに対する第１領域３２ｆＡ，３２ｆＢの長さＬ１Ａ，Ｌ１Ｂの比（Ｌ２Ａ／Ｌ１Ａ，Ｌ２Ｂ／Ｌ１Ｂ）は０．５に設定した。

【0072】

図１５の（ａ）部を参照すると、第４導波路部３６（参照符号Ｚ６）では光強度の揺れが生じているが、その揺れ幅Ｓ８は最大１０．１％であることがわかった。

【0073】

図１５の（ｂ）部を参照すると、第４導波路部３６（参照符号Ｚ６）では光強度の揺れが生じているが、その揺れ幅Ｓ８は最大１１．２％であることがわかった。

【0074】

図１６は、集積型受光素子における光強度の揺れを示す図である。図１６において、光強度は導波路内の中心軸上の値を示す。図１６の（ａ）部を参照すると、実施例に係る集積型受光素子における光強度の揺れが示されている。この集積型受光素子では、第２導波路部３２の長さＬ１は５０μｍであり、第１領域３２ｆの長さＬ２は２５μｍである。また、第２導波路部３２の一端３２ａの幅は２．５μｍであり、第２導波路部３２の他端３２ｂの幅は７．４μｍである。この実施例において、第２導波路部３２の長さＬ１と第２導波路部３２の他端３２ｂの幅（簡便のためにＷ５として参照する）との比率（Ｗ５／Ｌ１）を指標Ｆとして参照する。第２導波路部３２の他端３２ｂの幅が７．４μｍ（Ｗ５／Ｌ１＝０．１４８）である集積型受光素子では、図１６の（ａ）部に示されるように光強度の揺らぎは５％に抑制されており、また損失が約０．５ｄＢである。

【0075】

図１６の（ｂ）部を参照すると、別の集積型受光素子における光強度の揺れが示されている。この集積型受光素子では、第２導波路部３２の長さＬ１は５０μｍであり、第１領域３２ｆの長さＬ２は２５μｍである。また、第２導波路部３２は、第１導波路部３１に接続された一端３２ａと、該一端３２ａの反対側に設けられた他端３２ｂとを有する。第２導波路部３２の一端３２ａにおける幅は第２導波路部３２の他端３２ｂにおける幅より大きい。第２導波路部３２の一端３２ａの幅は２．５μｍであり、第２導波路部３２の他端３２ｂの幅は１０μｍである。上記の指標Ｆを用いて標記すると、第２導波路部３２の他端３２ｂの幅が１０μｍであるから、この実施例の指標Ｆは０．２である。この指標値の集積型受光素子では、図１６の（ｂ）部に示されるように光強度の揺らぎは２５％程度の大きさであり、また損失が約１．０ｄＢに増加する。

【0076】

これらのシミュレーション実験によれば、（第２導波路部３２の他端部３２ｂにおける幅）／（第２導波路部３２の長さ）である指標Ｆが０．１４８以下であることが好ましい。上記の実施例に加えて他の検討結果も考慮するとき、指標Ｆが０．０１５以上であることが好ましく、また０．１５以下であってもよい。さらに、第２導波路部３２の他端３２ｂの幅は例えば１５μｍ以下であることが好ましい。

【0077】

上記のようにいくつかの実施例を参照しながら、本実施の形態を説明してきた。これらの実施例では、第１導波路部３１はシングルモード導波路であることができ、第４導波路部３６はシングルモード導波路であることができる。また、実施例では、第２導波路部３２の長さＬ１は、第３導波路部３４の長さＬ６より長い。中間導波路部３３の長さＬ５は第３導波路部３４の長さＬ６より短い。第１導波路部３１、第２導波路部３２、中間導波路部３３、第３導波路部３４及び第４導波路部３６の配列において、隣接する導波路部の接続で両側の導波路部幅の値が連続的になるように、光導波路部４が構成される。一方、第２導波路部３２の両側面においては、パッシベーション膜１４が終端することに起因して第１領域３２ｆと第２領域３２ｓとの境界に段差が形成される。一対のテーパー導波路を用いない光導波路では、発明者の知見によれば、導波路側面上の、パッシベーション膜端（膜１４の端）に起因した段差は下流側の光導波路を伝搬する光に光強度の揺れを引き起こす。しかしながら、本実施形態によれば、図８に示されたテーパ無し導波路の実験例において光強度の揺れ（図９参照）が１９．８％であることから、図１１〜図１３に示された実施例によれば、第２導波路部３２の長さＬ１に対する第１領域３２ｆの長さＬ２の比（Ｌ２／Ｌ１）が０．３４以上であり０．６３以下であることができる。第２導波路部３２の長さＬ１に対する第１領域３２ｆの長さＬ２の比（Ｌ２／Ｌ１）が上記の下限値以上であるとき第１領域３２ｆの導波路幅が狭い状態で第２領域３２ｓへ遷移し光が急激に横方向に広がって揺れる、という現象が抑制されるため、光強度の揺れが低減される。また、比（Ｌ２／Ｌ１）が上記の上限値以下であるとき第２領域３２ｓで発生する横方向への広がりによる揺れが、伝播中に十分に低減される長さを有するので、光強度の揺れが低減される。

【0078】

図１１〜図１３を参照すると、本実施例におけるモデルのある導波路領域において光強度が例えば０．７程度にまで低くなっている。このように低い光強度、これを極小値と呼び替えるとすると、光強度の極小値の位置は導波路の長さに係る比（Ｌ２／Ｌ１）に応じて異なる。第２導波路部３２から中間導波路部３３までの導波路部分、より具体的には第２領域３２ｓ又は中間導波路部３３に、光強度に関する少なくとも一つの極小値（好ましくは最小値）が位置するような導波路の長さに係る比（Ｌ２／Ｌ１）を有する第２導波路部３２は、多くの場合に、光強度の揺れを低減できる。

【0079】

中間導波路部３３は、第１導波路部３１の導波路幅より広い幅を有する導波路であり、また第４導波路部３６の導波路幅より広い幅を有する導波路である。中間導波路部３３の長さは、例えば１μｍ以上であり、また３０μｍ以下であることができる。中間導波路部３３は例えばマルチモード導波路であることができる。

【0080】

本実施形態では中間導波路部３３を含む構造を示す実施例を説明しているけれども、上記の実施例に加えて他の検討結果も考慮するとき、第２導波路部３２の他端３２ｂが、中間導波路部３３を介することなく、第３導波路部３４の一端３４ａに接続されていることができる。第２導波路部３２と第３導波路部３４の一端３４ａとの直接の接続においても、集積型受光素子において光損失の増加を抑えながら光強度の揺れを低減できる。

【0081】

ところで、フォトダイオード５ａでは、光吸収層１２ｂと埋め込み型導波路部２２のコア層２４ｂとの境界面において、最も多くの光が吸収されてキャリアが生成される。そして、光の吸収は、進行軸方向Ｈ１に対して指数関数的に減少する。

【0082】

すなわち、光強度が高い光が、フォトダイオード５ａに入射されると、埋め込み型導波路部２２のコア層２４ｂと接したフォトダイオード５ａの光吸収層１２ｂ近傍においてキャリアが大量に生成される。フォトダイオード５ａに印可されるバイアス電圧が高い場合には、キャリアが十分に取り出されるので界面近傍にキャリアを蓄積させることがない。しかし、バイアス電圧が低い場合には、キャリアを十分に取り出すことができず、界面近傍にキャリアが蓄積する。この界面に蓄積したキャリアは、集積型受光素子の外部から印可した電界を打ち消すので、特に、光強度が高く且つフォトダイオード５ａに印可されるバイアス電圧が低い場合に、周波数応答性が劣化するという問題があった。

【0083】

図１７は、フォトダイオード５ａの周波数応答性を示している。図１７の（ａ）部は光強度が高い光がフォトダイオード５ａに入射した場合の周波数応答性を示し、図１０の（ｂ）部は光強度が低い光がフォトダイオード５ａに入射した場合の周波数応答性を示している。この図１７の（ａ）部及び（ｂ）部のグラフの横軸に示した周波数は、フォトダイオードに入射する信号光の変調周波数である。

【0084】

図１７の（ａ）部において、グラフＧ１はフォトダイオード５ａに印可したバイアス電圧が−２Ｖの場合の周波数応答性を示し、グラフＧ２はフォトダイオード５ａに印可したバイアス電圧が−４Ｖの場合の周波数応答性を示し、グラフＧ３はフォトダイオード５ａに印可したバイアス電圧が−６Ｖの時の周波数応答性を示す。グラフＧ１を参照すると、フォトダイオード５ａに印可するバイアス電圧が−２Ｖのときには、周波数応答の帯域が劣化することがわかった。一方、グラフＧ２，Ｇ３を参照すると、バイアス電圧を−４Ｖ又は−６Ｖに設定した場合には、周波数応答の帯域が２５ＧＨｚ程度まで確保できていることがわかった。ここで、周波数応答の帯域とは、ゲインが−３ｄＢ低下する周波数帯域である。

【0085】

図１７の（ｂ）部において、グラフＧ４はフォトダイオード５ａに印可したバイアス電圧が−２Ｖの場合の周波数応答性を示し、グラフＧ５はフォトダイオード５ａに印可したバイアス電圧が−４Ｖの場合の周波数応答性を示し、グラフＧ６はフォトダイオード５ａに印可したバイアス電圧が−６Ｖの時の周波数応答性を示す。グラフＧ４を参照すると、フォトダイオード５ａに入射した光の光強度が低い場合には、生成されるキャリアの量が少ないので、バイアス電圧が−２Ｖといった低い電圧であっても周波数応答の帯域の劣化は低減されていることがわかった。

【0086】

ハイメサ型導波路部と埋め込み型導波路部との接続部を境に光強度の揺れが生じる。光強度の揺れを有する光がフォトダイオード５ａに入射されたときには、光強度の揺れの最大値でフォトダイオード５ａに光が入射するおそれがある。強い光強度を有する光が入射されると、フォトダイオード５ａの周波数応答の帯域を劣化させる場合がある。

【0087】

また、光強度の揺れが生じると、フォトダイオード５ａの周波数応答の帯域が光の波長に基づいて変動するおそれがある。さらに、フォトダイオード５ａから接続部１０３までの距離が変化すると、高い光強度でフォトダイオード５ａに光が入射される場合又は低い光強度でフォトダイオード５ａに光が入射される場合が生じ得るので、フォトダイオード５ａの周波数応答特性にばらつきが生じる場合がある。

【0088】

コヒーレントミキサ３からフォトダイオード５ａに入射される光は、情報が光強度として重畳されている。従って、光強度の揺れや、光強度の揺れに起因するフォトダイオード５ａの特性変化は、光に重畳された情報の品質を劣化させるおそれがある。このため、光強度の揺れを低減してフォトダイオード５ａに光を入射させることができる光導波路が求められていた。

【0089】

そこで、本実施形態の集積型受光素子１は、導波路軸方向に沿って幅が拡大する第２導波路部３２と、導波路軸方向に沿って幅が縮小する第３導波路部３３と、を有している。そして、第２導波路部３２の長さＬ１に対する第１領域Ｌ２の長さの比（Ｌ２／Ｌ１）が０．４以上０．６以下に設定されている。この第２導波路部３２によれば接続部を通過した後の光の光強度の揺れを低減できる。

【0090】

その結果、本実施形態の集積型受光素子１によれば、互いに異なる構造を有する導波路の接続部２７において生じる光強度の揺れを低減可能であり、フォトダイオード５ａに対して安定した光強度を有する光を導波することができる。従って、光強度の揺れや、光強度の揺れに起因するフォトダイオード５ａの特性変化を低減し、光に重畳された情報の品質劣化を抑制することができる。

【0091】

以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。例えば、受光部５のフォトダイオード５ａにはコヒーレントミキサ３以外の光学素子であってもよい。

【符号の説明】

【0092】

１，１００…集積型受光素子、４…光導波路、５ａ…フォトダイオード、１１…半導体基板、１４…パッシベーション膜、２４…半導体メサ、３１…第１導波路部、３２…第２導波路部、３２ｆ…第１領域、３２ｓ…第２領域、３４…第３導波路部、３６…第４導波路部、Ｌ１…第２導波路部の長さ、Ｌ２…第１領域の長さ。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】