特許 6702283 受光素子

(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】6702283

(24)【登録日】2020年5月11日

(45)【発行日】2020年6月3日

(54)【発明の名称】受光素子

(51)【国際特許分類】

   H01L 31/108 20060101AFI20200525BHJP

【ＦＩ】

   H01L31/10 C

【請求項の数】5

【全頁数】11

(21)【出願番号】特願2017-164143(P2017-164143)

(22)【出願日】2017年8月29日

(65)【公開番号】特開2019-41079(P2019-41079A)

(43)【公開日】2019年3月14日

【審査請求日】2019年2月28日

(73)【特許権者】

【識別番号】000003609

【氏名又は名称】株式会社豊田中央研究所

(74)【代理人】

【識別番号】110000110

【氏名又は名称】特許業務法人快友国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】樹神 雅人

(72)【発明者】

【氏名】勝野 高志

【審査官】 原 俊文

(56)【参考文献】

【文献】 特開昭５６−１２４２６２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−１２６３６９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２００８−５２４５６９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０００−２９８２１８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１６−１８８９５６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１４−１８３１９４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−１８９４８８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２００７−５１２７１２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１３／０２０２００５（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｌ ３１／０８−３１／１１９

Ｇ０２Ｂ ６／１２−６／１４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

受光素子であって、
半導体基板に形成されている第１導電型の主導波路と、
外部から前記主導波路に光を導く副導波路と、
光を反射する金属で作られており、前記主導波路の長手方向の両端の夫々にオーミック接合されている第１電極と、
前記主導波路の途中にショットキー接合されている第２電極と、
を備えており、
前記主導波路と前記第１電極と前記第２電極が半導体素子を構成しており、
前記主導波路の長さが（ｎＬ）／２（ただし、Ｌは受光対象の光の波長、ｎは自然数）の長さを有しており、
前記第２電極は、前記主導波路の一端から｛Ｌ／４＋（ｍＬ）／２｝（ただし、ｍは、０≦ｍ＜ｎの整数）の距離の位置に配置されている、受光素子。

【請求項2】

前記主導波路の両端の前記第１電極の夫々と接合されている部分に、不純物濃度が前記主導波路の中央部分よりも高くなっている高濃度第１導電型半導体領域が形成されており、
前記第１電極と前記第２電極と前記主導波路がダイオードを形成している、請求項１に記載の受光素子。

【請求項3】

前記主導波路の両端の前記第１電極の夫々と接合されている部分に、第２導電型半導体領域が形成されているとともに、一方の前記第２導電型半導体領域と前記第１導電型の領域との境界に、不純物濃度が前記第２導電型半導体領域よりも低い低濃度第２導電型半導体領域が形成されており、
前記主導波路の両端の前記第１電極と前記第２電極と前記主導波路がトランジスタを形成している、請求項１に記載の受光素子。

【請求項4】

前記副導波路は、前記主導波路に鋭角的に連結している、請求項１から３のいずれか１項に記載の受光素子。

【請求項5】

前記副導波路は、前記主導波路と近接かつ離間しており、エバネッセント光により前記主導波路に光を入射させる、請求項１から３のいずれか１項に記載の受光素子。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本明細書が開示する技術は、半導体基板で作られている受光素子に関する。

【背景技術】

【0002】

半導体基板で作られている受光素子が知られている。特許文献１、２にそのような受光素子が例示されている。特許文献１、２に例示される受光素子は、半導体と金属とのショットキー接合部分の光起電力効果を利用している。

【0003】

ショットキー接合を利用した受光素子の感度は、ショットキー接合部分が受ける光量が大きいほどよい。特許文献１の受光素子では、ショットキー接合部の裏側（光が入射する側の反対側）に光反射膜を設け、ショットキー接合部に入射した光が光反射膜で反射し、再度ショットキー接合部に照射されるようにしている。さらに特許文献１の受光素子では、ショットキー接合部と光反射膜の間の光路長を受光対象の光の波長の１／４とする。そうすると、ショットキー接合部が、入射光と反射光が重なって形成される定在波の腹の位置に相当することになる。定在波の腹の部分は光の強度が高く、その部位で光起電力効果を得るので光の計測感度が向上する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開平０９−３２１３３３号公報

【特許文献2】特開平０９−０９２８７２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

本明細書は、特許文献１の受光素子よりもさらに感度を高めた受光素子を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本明細書が開示する受光素子は、半導体基板に形成されている第１導電型の主導波路と、外部から主導波路に光を導く副導波路と、第１電極と、第２電極を備えている。第１電極は、光を反射する金属で作られており、主導波路の光路の両端の夫々にオーミック接合されている。第２電極は、主導波路の途中にショットキー接合されている。主導波路と第１電極と第２電極が半導体素子を構成している。また、主導波路の長さが（ｎＬ）／２（ただし、Ｌは受光対象の光の波長、ｎは自然数）の長さを有している。そして、第２電極は、主導波路の一端から｛Ｌ／４＋（ｍＬ）／２｝（ただし、ｍは、０≦ｍ＜ｎの整数）の距離の位置に配置されている。

【0007】

本明細書が開示する受光素子によると、主導波路の両端で光が反射して定在波が形成される。光起電力効果を起こす第２電極は定在波の腹に位置する。それゆえ、受光の感度が高まる。特許文献１の受光素子では入射光を１回反射させて定在波を形成するのに対して、本明細書が開示する受光素子では主導波路の両端で光が反射し、定在波を形成する。それゆえ、本明細書が開示する受光素子では特許文献１に開示された受光素子よりも定在波における光の強度が高くなり、光の計測感度が向上する。

【0008】

主導波路と第１電極と第２電極が形成する半導体素子の具体例は、ダイオードとトランジスタである。ダイオードの場合、主導波路の両端の第１電極の夫々と接合されている部分に、不純物濃度が主導波路の中央部分よりも高くなっている高濃度第１導電型半導体領域を形成することで、第１電極と第２電極と主導波路がダイオードを構成する。

【0009】

トランジスタの場合は、主導波路の両端の第１電極の夫々と接合されている部分に、第２導電型半導体領域を形成する。そして、一方の第２導電型半導体領域と第１導電型の領域との境界に、不純物濃度が第２導電型半導体領域よりも低い低濃度第２導電型半導体領域を形成する。上記の通りにいくつかの半導体領域を形成することで、第１電極と第２電極と主導波路がトランジスタを構成する。

【0010】

副導波路の具体例としては、次の２つがある。一つは、主導波路と近接かつ離間しており、エバネッセント光で主導波路に光を導くタイプである。他の一つは、主導波路に鋭角的に連結しているタイプである。

【0011】

本明細書が開示する技術の詳細とさらなる改良は以下の「発明を実施するための形態」にて説明する。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】第１実施例の受光素子の平面図である。

【図2】図１のII−II線に沿った断面図である。

【図3】第２実施例の受光素子の断面図である。

【図4】第３実施例の受光素子の断面図である。

【図5】第４実施例の受光素子の平面図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

（第１実施例）図１と図２を参照して第１実施例の受光素子２を説明する。図１は、受光素子２の平面図であり、図２は、図１のII−II線に沿った断面図である。受光素子２は、シリコン基板３（半導体基板）に形成されている。受光素子全体は、絶縁体である酸化シリコン（SiO₂）の層（上酸化シリコン層８と下酸化シリコン層９）で覆われている。それゆえ、図１では、受光素子２の各部を隠れ線（破線）で描いてある。

【0014】

受光素子２は、主導波路４、副導波路１２、第１電極６、第２電極７を備えている。主導波路４は、リンなどの不純物を含む低濃度ｎ型半導体である。不純物濃度は、例えば、１×１０^１４〜１×１０^１７［ｃｍ^−３］である。酸化シリコンとシリコンは屈折率が大きく異なるので、光は低濃度ｎ型半導体である主導波路４に閉じ込められる。主導波路の幅（図中の座標系においてＹ軸方向の長さ）と高さ（Ｚ軸方向の長さ）は、概ね０．０５［μｍ］程度である。この程度の幅と高さを有する導波路は、細線導波路と称されており、よく知られているので詳しい説明は省略する。

【0015】

主導波路４の長さＬ１は、受光対象の光の波長Ｌに対して（ｎＬ／２）の長さに定められている。ｎは自然数であり、実施例の主導波路４の場合は、ｎ＝１である。即ち、主導波路４の長さＬ１は、Ｌ１＝Ｌ／２である。主導波路４の長さＬ１を上記の通りに定める理由については後述する。なお、「受光対象の光」とは、「検知対象の光」、あるいは、「計測対象の光」と呼び換えてもよい。

【0016】

副導波路１２は、主導波路４と同じく低濃度ｎ型半導体で作られている副導波路本体１２ａと、非ドープ高抵抗のシリコンで作られている副導波路接続部１２ｂで構成される。副導波路１２の幅と高さは主導波路４の幅と高さと同じである。副導波路１２も細線導波路である。なお、副導波路接続部１２ｂは、ｐｎ分離としてもよい。

【0017】

副導波路接続部１２ｂは、副導波路１２の主導波路４との接続部に配置されている。副導波路接続部１２ｂは、絶縁性を有しており、主導波路４と副導波路１２の副導波路本体１２ａは絶縁されている。副導波路１２の一端（主導波路４との接続端とは反対側の端）は、シリコン基板３の縁に達しており、その縁が受光口１２ｃに相当する。副導波路１２は、受光口１２ｃの付近では、主導波路４の延設方向に対して直交する方向に延びているが、主導波路４との接続部分で直角に湾曲しており、主導波路４に鋭角に接続している。それゆえ、受光口１２ｃから入射した光は、副導波路１２に導かれて、主導波路４の側面へ、その主導波路４の長手方向に沿って入射する。

【0018】

主導波路４の長手方向（図中の座標系のＸ軸方向）の両端には、アルミニウム（Ａｌ）又は銀（Ａｇ）で作られている第１電極６が配置されている。第１電極６は、主導波路４の端にオーミック接合している。アルミニウム（Ａｌ）又は銀（Ａｇ）は、光を反射する。第１電極６は、主導波路４を進行する光を反射する反射鏡としても機能する。第１電極６の主導波路４との接合面は、主導波路４の長手方向（Ｙ軸方向）に直交している。

【0019】

主導波路４の両端の夫々には、光を反射する第１電極６が配置されている。副導波路１２に導かれて主導波路４へ入射した光は、両端の第１電極６で反射する。先に述べたように主導波路４の長さＬ１は、Ｌ／２（Ｌは受光対象の光の波長）であるので、主導波路４へ入射した光は、主導波路４の内部で１個の腹を有する定在波となる。定在波の腹の位置は、主導波路４の端から距離Ｌ／４の位置となる。なお、図２において、符号ＳＷの曲線が、主導波路４に生じる定在波を模式的に表している。

【0020】

主導波路４の側面には、第２電極７が配置されている。第２電極７は、例えば金（Ａｕ）で作られており、主導波路４に対してショットキー接合されている。したがって、第２電極７では、主導波路４の内部の光の定在波により、光起電力効果が生じる。第２電極７は、主導波路４の一端から長さＬ２の位置に配置されている。ここで、長さＬ２は、｛Ｌ／４＋（ｍＬ）／２｝に定められている。ここで、Ｌは、受光対象の光の波長（受光対象の光の波長域の中心波長）であり、ｍは、０≦ｍ＜ｎの整数である。実施例ではｎ＝１であるから、ｍ＝０であり、第２電極７は、主導波路４の一端から長さＬ／４の位置に配置されている。この長さＬ２＝Ｌ／４は、定在波の腹の位置に相当する。主導波路４の第２電極７の近傍で光起電力効果を生じるが、第２電極７の位置は光の定在波の腹に相当するため、主導波路４の内部で最も光の強度が高くなるので、最も大きな光起電力効果が期待できる。

【0021】

一方、主導波路４の両端の第１電極６と接している部分には、不純物濃度が主導波路４の中央部分よりも高くなっている高濃度ｎ型領域５が形成されている。高濃度ｎ型領域５が、第１電極６とオーミック接合している。高濃度ｎ型領域５に注入される不純物は、主導波路４の中央部分に注入されている不純物と同じであってもよいし、異なる不純物であってもよい。異なる不純物の一例は、ヒ素（Ａｓ）である。高濃度ｎ型領域５の濃度は、例えば、１×１０^１８〜１×１０^２２［ｃｍ^−３］である。

【0022】

低濃度ｎ型半導体の主導波路４、主導波路４の端に設けられた高濃度ｎ型領域５、高濃度ｎ型領域５にオーミック接合している第１電極６、主導波路４の途中にショットキー接合している第２電極７は、ダイオード１０を構成する。このダイオード１０は、第１電極６がカソード電極に相当し、第２電極７がアノード電極に相当する。

【0023】

受光素子２の光計測原理を簡単に説明する。受光素子２では、第１電極６を正極とし第２電極７を負極として電圧が印加される。主導波路４に光が入射していない状態では、第１電極６がカソード電極に相当し、第２電極７がアノード電極に相当するので電流は流れない。主導波路４に光が入射すると、第２電極７（アノード電極）で光起電力効果が生じ、主導波路４から第２電極７へ向けて電流が流れ得る状態となる。第１電極６には正電位の電圧が加わっているので、光起電力効果が起きると、第１電極６（カソード電極）から第２電極７（アノード電極）に向けて電流が流れるようになる。電流の大きさは、光起電力効果の大きさと正の相関を有する。それゆえ、第１電極６から第２電極７へ向けて流れる電流の大きさを計測することによって（あるいは、第１電極６と第２電極７の間の電圧を計測することによって）、受光した光の強さを特定することができる。

【0024】

先に述べたように、光起電力効果を生じる第２電極７の位置は定在波の腹に相当するため、第２電極７の位置において、受光した光の強度が最も大きくなる。それゆえ、受光素子２は、光の計測感度が高い。特に、主導波路４に入射した光は、主導波路４の両端で反射して定在波を形成する。光路の両端で反射した光による定在波の光の強度は、光路の一端のみで反射した光による定在波の光の強度よりも強くなる。それゆえ、受光素子２は光の計測感度が高い。

【0025】

なお、第２電極７として金（Ａｕ）を用いた場合、金（Ａｕ）からみたシリコン（主導波路４の構成物質）の障壁高さは０．７［ｅＶ］であるため、受光素子２は、波長１７７０［ｎｍ］より短波長側の光が検知可能である。すなわち、赤外線の波長域が７００〜１０００［ｎｍ］であるので、受光素子２は、赤外光、及び、赤外光よりも短波長の光を検知可能である。なお、計測対象の光の波長域を定めたら、その波長域の中心波長Ｌに基づいて、主導波路４の長さＬ１と、主導波路４の端から第２電極７までの距離Ｌ２が定められる。

【0026】

（第２実施例）図３に、第２実施例の受光素子２ａの断面図を示す。受光素子２ａは、主導波路４ａの長さＬ１と第２電極７ａ−７ｃの数が第１実施例の受光素子２と異なる。受光素子２ａのその他の構成は、第１実施例の受光素子２の構成と同じであるので説明は省略する。

【0027】

先に述べたように、主導波路４ａの長さは、受光対象の光の波長Ｌに対して（ｎＬ／２）であればよい（ｎは自然数）。第２実施例の受光素子２ａの場合、ｎ＝３であり、主導波路４ａの長さＬ１は、Ｌ１＝（３Ｌ）／２である。このとき、主導波路４ａに導かれた光は、３個の振動の腹を有する定在波となる。図３の符号ＳＷが、主導波路４ａに生じる定在波を模式的に表している。

【0028】

受光素子２ａは、３個の第２電極７ａ−７ｃを備えている。第２電極７ａは、主導波路４ａの図の左端から距離Ｌ２＝Ｌ／４の位置に配置されている。第２電極７ｂは、距離Ｌ２＝（３Ｌ）／４の位置に配置されている。第２電極７ｃは、距離Ｌ２＝（５Ｌ）／４の位置に配置されている。３個の第２電極７ａ−７ｃは、いずれも、主導波路４ａに生じる定在波の腹に位置するように配置されている。図示は省略しているが、３個の第２電極７ａ−７ｃは導体のワイヤで接続されており、電気的には１個の第２電極を構成する。

【0029】

ｎ型半導体で作られた主導波路４ａ、主導波路４ａの両端に設けられた高濃度ｎ型領域５、高濃度ｎ型領域５にオーミック接合している第１電極６、主導波路４ａの側面にショットキー接合している第２電極７ａ−７ｃは、ダイオード１０ａを構成する。図示は省略しているが、第１電極６を正極、第２電極７ａ−７ｃを負極として電圧が印加される。

【0030】

主導波路４ａに光が入射していない状態では、第１電極６から第２電極７ａ−７ｃに向けて電流は流れない。副導波路１２（図１参照）を通じて主導波路４ａに光が入射すると、第２電極７ａ−７ｃで光起電力効果が生じ、第１電極６から第２電極７ａ−７ｃに向けて電流が流れる。電流の量は主導波路４ａに入射した光量に依存する。受光素子２ａは、第１電極６から第２電極７ａ−７ｃに向けて流れる電流の値、あるいは、第１電極６と第２電極７ａ−７ｃの間の電圧から、入射した光の量を特定することができる。

【0031】

第２実施例の受光素子２ａでは、内部に３個の腹を有する定在波が生じるように主導波路４ａの長さが定められており、夫々の腹の位置に３個の第２電極７ａ−７ｃが配置されている。定在波の腹の位置は、定在波の光が最も強くなる箇所である。定在波の３か所の腹の夫々に対して第２電極７ａ−７ｃを配置しているので、受光素子２ａは光の計測感度がより一層高い。

【0032】

なお、第２実施例の受光素子２ａにおいて、第２電極の数は、腹の数と同数の３個であることが望ましいが、第２電極の数は、２個であってもよいし、１個のみであってもよい。

【0033】

主導波路の長さＬ１は、（ｎＬ／２）を満足する長さであればよい。ここで、Ｌは受光対象の光の波長であり、ｎは自然数である。第２電極を配置する位置（主導波路の端からの距離Ｌ２）は、Ｌ２＝｛Ｌ／４＋（ｍＬ）／２｝を満足する長さであればよい。ここで、ｍは、０≦ｍ＜ｎを満足する整数である。主導波路に生じる定在波の全ての腹の位置に第２電極が備えられていることが望ましいが、少なくとも１箇所の腹の位置に第２電極が備えられていればよい。

【0034】

（第３実施例）第４に、第３実施例の受光素子２ｂの断面図を示す。第３実施例の受光素子２ｂは、主導波路１４、第１電極１６ａ、１６ｂ、第２電極１７がバイポーラ型トランジスタ１０ｂを構成している。受光素子２ｂもシリコン基板３に形成されている。主導波路１４、第１電極１６ａ、１６ｂ、第２電極１７は、上酸化シリコン層１８と下酸化シリコン層１９で囲まれている。

【0035】

主導波路１４は、低濃度ｎ型の半導体で作られている。ただし、主導波路１４の一部は、異なる半導体物質で構成されている。主導波路１４のｎ型低濃度の領域（低濃度領域１４ａ）に含有されている不純物は、例えばリン（Ｐ）であり、その濃度は、例えば、１×１０^１４〜１×１０^１７［ｃｍ^−３］である。このｎ型の低濃度領域１４ａが、トランジスタのベースに相当する。以下では、低濃度領域１４ａをベース領域１４ａと称する場合がある。

【0036】

受光素子２ｂは、副導波路も備えているが、副導波路は、第１実施例の受光素子２の副導波路１２と同じであり、主導波路１４に鋭角に接続している。受光素子２ｂの副導波路については説明を省略する。

【0037】

主導波路１４の両端には第１電極１６ａ、１６ｂが配置されている。第１電極１６ａ、１６ｂは、金（Ａｕ）などの金属で作られており、主導波路１４にオーミック接合している。第１電極１６ａ、１６ｂは、主導波路１４に入射した光を反射する反射鏡としても機能する。主導波路１４の一方の端には、ｐ型の不純物を高濃度に含むエミッタ領域１５ａが形成されており、他方の端には、ｐ型の不純物を高濃度に含むコレクタ領域１５ｂが形成されている。一対の第１電極１６ａはエミッタ領域１５ａとオーミック接合しており、他方の第１電極１６ｂはコレクタ領域１５ｂとオーミック接合している。エミッタ領域１５ａとコレクタ領域１５ｂに含有されている不純物は、例えばボロン（Ｂ）であり、その濃度は、例えば、１×１０^１８〜１×１０^２２［ｃｍ^−３］である。

【0038】

主導波路１４のベース領域１４ａとコレクタ領域１５ｂの間に、ｐ型の不純物をコレクタ領域１５ｂよりも低濃度に含むドリフト領域２１が設けられている。ｐ型の不純物の例は例えばボロン（Ｂ）であり、その濃度は、例えば、１×１０^１４〜１×１０^１８［ｃｍ^−３］である。なお、ドリフト領域２１の有無は任意であり、コレクタ電圧を低く設定する場合は、ドリフト領域２１は無くてもよい。

【0039】

主導波路１４のベース領域１４ａに第２電極１７がショットキー接合されている。

【0040】

主導波路１４の長さＬ１は、Ｌ１＝（ｎＬ）／２を満たす長さに定められている。ここで、Ｌは受光対象の光の波長であり、ｎは自然数である。第２電極１７の主導波路１４の端からの距離Ｌ２は、Ｌ２＝｛Ｌ／４＋（ｍＬ）／２｝を満たす長さに定められている。ここで、ｍは、０≦ｍ＜ｎを満たす整数である。受光素子２ｂの場合、ｎ＝１、ｍ＝０である。即ち、主導波路１４の長さＬ１はＬ１＝Ｌ／２であり、主導波路１４の端から第２電極１７までの距離Ｌ２は、Ｌ２＝Ｌ／４である。主導波路１４の長さＬ１と第２電極１７の位置（距離Ｌ２）は、第１実施例の受光素子２の主導波路４と同じである。ゆえに、主導波路１４に光が入射すると、第２電極１７の近傍で光起電力効果が生じる。

【0041】

以下では、エミッタ領域１５ａに接合している第１電極１６ａをエミッタ電極１６ａと称することがあり、コレクタ領域１５ｂに接合している第１電極１６ｂをコレクタ電極１６ｂと称する場合がある。受光素子２ｂでは、コレクタ電極１６ｂを負極、エミッタ電極１６ａを正極として電圧が印加される。主導波路１４に光が入射しない状態では、コレクタ電極１６ｂとエミッタ電極１６ａの間に電流は流れない。主導波路１４に光が入射すると、第２電極１７で光起電力効果が生じ（電子が励起し）、ｎ型のベース領域１４ａに電子が注入される。その結果、エミッタ領域１５ａとコレクタ領域１５ｂが導通し、エミッタ電極１６ａからコレクタ電極１６ｂへ電流が流れる。電流の量は主導波路１４に入射した光量に依存する。受光素子２ｂは、エミッタ電極１６ａからコレクタ電極１６ｂに向けて流れる電流の値、あるいは、エミッタ電極１６ａとコレクタ電極１６ｂの間の電圧から、入射した光の量を特定することができる。

【0042】

第３実施例の受光素子２ｂでも、第２電極１７は、主導波路１４に生じる定在波の腹に相当する位置に配置されている。それゆえ、入射した光の強度の高い部分で光起電力効果が生じるので、受光素子２ｂは光の計測感度が高い。特に主導波路１４の両端で反射した光により形成される定在波の腹であるので、その強度は、１回の反射で形成される定在波の強度よりも高い。

【0043】

（第４実施例）図５に第４実施例の受光素子２ｃの平面図を示す。受光素子２ｃの主導波路４、第１電極６、第２電極７、高濃度ｎ型領域５は、第１実施例の受光素子２と同じである。即ち、受光素子２ｃの主導波路４、第１電極６、第２電極７、高濃度ｎ型領域５は、ダイオード１０を構成する。第４実施例の受光素子２ｃは、副導波路２２が受光素子２の副導波路１２と相違する。

【0044】

副導波路２２は、主導波路４と平行に延びている直線路２２ａと、直線路２２ａに接する円形路２２ｂで構成される。直線路２２ａの一端が受光口２２ｃであり、この受光口２２ｃから光が入射する。入射した光は、直線路２２ａから円形路２２ｂに入り、円形路２２ｂを周回する。円形路２２ｂは、矢印Ａが示す箇所で、主導波路４と近接かつ離間している。円形路２２ｂと主導波路４は、上酸化シリコン層８が隔てている。円形路２２ｂと主導波路４の離間距離は、概ね光の１波長程度である。副導波路２２と上酸化シリコン層８は屈折率が大きく異なっており、主導波路４と上酸化シリコン層８も屈折率が大きく異なっている。円形路２２ｂ（副導波路２２）と主導波路４とそれらを隔てる上酸化シリコン層８は、円形路２２ｂが主導波路４に近接かつ離間している箇所（図中の矢印Ａが示す箇所）で、エバネッセント場を生じさせる条件を満たしている。それゆえ、円形路２２ｂを光が通ると、上酸化シリコン層８を通じて円形路２２ｂから主導波路４へエバネッセント光が生じる。即ち、副導波路２２に入射した光は主導波路４に導かれる。

【0045】

実施例で説明した技術に関する留意点を述べる。実施例の受光素子はいずれも、主導波路がｎ型の半導体で形成されている。本明細書が開示する技術は、主導波路をｐ型の半導体で形成してもよい。その場合、主導波路の両端に、主導波路の中央部分よりも高濃度のｐ型領域を形成する。このとき、第１電極と第２電極と主導波路がダイオードを構成する。また、ｐ型の主導波路の両端にｎ型の領域（コレクタ領域とエミッタ領域）を設けるとともに、主導波路の中央部分のｐ型領域（ベース領域）とコレクタ領域との間にｎ型のドリフト領域を設ける。この構成により、第１電極（主導波路の両端のエミッタ電極とコレクタ電極）と第２電極と主導波路（ベース領域とコレクタ領域とエミッタ領域を含む）がトランジスタを構成する。

【0046】

以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。

【符号の説明】

【0047】

２、２ａ、２ｂ、２ｃ：受光素子
３：シリコン基板
４：主導波路
４ａ：主導波路
５：高濃度ｎ型領域
６：第１電極
７、７ａ、７ｂ、７ｃ：第２電極
８：上酸化シリコン層
９：下酸化シリコン層
１０、１０ａ：ダイオード
１０ｂ：バイポーラ型トランジスタ
１２：副導波路
１２ａ：副導波路本体
１２ｂ：副導波路接続部
１２ｃ：受光口
１４：主導波路
１４ａ：ベース領域（低濃度領域）
１５ａ：エミッタ領域
１５ｂ：コレクタ領域
１６ａ：エミッタ電極（第１電極）
１６ｂ：コレクタ電極（第１電極）
１７：第２電極
１８：上酸化シリコン層
１９：下酸化シリコン層
２１：ドリフト領域
２２：副導波路
２２ａ：直線路
２２ｂ：円形路
２２ｃ：受光口

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】