JP2002344002A - Light-receiving element and mounting body thereof - Google Patents
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、受光素子及び受光
素子実装体に関する。特に、波長の異なる複数の信号光
が入射した際に、波長の長い（長波長側の）信号光を選
択的に受光する受光素子に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a light receiving element and a light receiving element mounting body. In particular, the present invention relates to a light receiving element that selectively receives signal light having a long wavelength (longer wavelength side) when a plurality of signal lights having different wavelengths are incident.
【０００２】[0002]
【従来の技術】現在、光ファイバ通信用の受光素子とし
て、化合物半導体を材料とするｐｉｎフォトダイオード
が広く用いられている。2. Description of the Related Art At present, a pin photodiode made of a compound semiconductor is widely used as a light receiving element for optical fiber communication.
【０００３】このｐｉｎフォトダイオードでは、受光感
度を高めるために窓構造が採用されている。これは、半
導体基板上に禁制帯幅が小さい（吸収端波長が長い）光
吸収層、その光吸収層の上に禁制帯幅が大きい（吸収端
波長が短い）フィルタ層（窓層）が形成された構造を有
しており、この構造により、光吸収層及びフィルタ層に
おける吸収端波長の光を効率的に受光できるようになっ
ている。[0003] In this pin photodiode, a window structure is employed in order to increase the light receiving sensitivity. This is because a light absorption layer having a small forbidden band width (long absorption edge wavelength) is formed on a semiconductor substrate, and a filter layer (window layer) having a large forbidden band width (short absorption end wavelength) is formed on the light absorption layer. With this structure, light having an absorption edge wavelength in the light absorption layer and the filter layer can be efficiently received.
【０００４】一般的なｐｉｎフォトダイオードとして
は、ＩｎＧａＡｓ／ＩｎＰを材料とするものがあり、光
吸収層の材料としてＩｎＧａＡｓ、フィルタ層の材料と
してＩｎＰが用いられている。この場合、ＩｎＰの吸収
端波長である０．９μｍからＩｎＧａＡｓの吸収端波長
である１．６５μｍまでの範囲の波長の信号光を高感度
で受光することができる。このｐｉｎフォトダイオード
の構造は、例えば特開平１−２３８０７０号公報に開示
されている。[0004] As a general pin photodiode, there is one made of InGaAs / InP, and InGaAs is used as a material of a light absorbing layer and InP is used as a material of a filter layer. In this case, signal light having a wavelength in a range from the absorption edge wavelength of InP of 0.9 μm to the absorption edge wavelength of InGaAs of 1.65 μm can be received with high sensitivity. The structure of this pin photodiode is disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 1-238070.
【０００５】以下、従来のｐｉｎフォトダイオードにつ
いて図１０を参照しながら説明する。尚、図１０は、従
来のｐｉｎフォトダイオードの断面図である。Hereinafter, a conventional pin photodiode will be described with reference to FIG. FIG. 10 is a sectional view of a conventional pin photodiode.
【０００６】図１０に示すように、ｎ+−ＩｎＰの基板
１０１上にｎ-−ＩｎＰのキャリア阻止層（バッファ
層）１０２、ｎ-−ＩｎＧａＡｓの光吸収層１０３、ｎ-
−ＡｌＡｓＳｂのキャリア阻止層１０４、及びｎ-−Ｉ
ｎＰのフィルタ層１０５が順次積層されている。ここ
で、ＡｌＡｓＳｂの禁制帯幅は、ＩｎＰの禁制帯幅より
も大きく、その吸収端波長は０．６７μｍである。[0006] As shown in FIG. 10, n on the substrate 101 of n + -InP - carrier blocking layer -InP (buffer layer) 102, n - -InGaAs optical absorption layer 103, n -
-AlAsSb carrier blocking layer 104 and n -- I
The nP filter layers 105 are sequentially laminated. Here, the forbidden band width of AlAsSb is larger than the forbidden band width of InP, and its absorption edge wavelength is 0.67 μm.
【０００７】フィルタ層１０５及びキャリア阻止層１０
４には、Ｚｎが拡散されてなるｐ+の拡散領域１０６が
形成されており、その上には表面保護膜１０７が形成さ
れている。また、拡散領域１０６上には、リング状のア
ノード電極１０８が形成されており、そして、基板１０
１の裏面には、カソード電極１０９が形成されている。[0007] Filter layer 105 and carrier blocking layer 10
4, a p + diffusion region 106 in which Zn is diffused is formed, and a surface protective film 107 is formed thereon. Further, a ring-shaped anode electrode 108 is formed on the diffusion region 106, and
The cathode electrode 109 is formed on the back surface of the substrate 1.
【０００８】なお、図１０に示したｐｉｎフォトダイオ
ードは、キャリア阻止層１０４が形成されているので、
キャリア阻止層１０４が形成されていないｐｉｎフォト
ダイオードと比較して、０．９μｍ以下の波長の信号光
に対する感度を良くすることができる。In the pin photodiode shown in FIG. 10, since the carrier blocking layer 104 is formed,
The sensitivity to signal light having a wavelength of 0.9 μm or less can be improved as compared with a pin photodiode in which the carrier blocking layer 104 is not formed.
【０００９】その理由を述べると、波長０．９μｍ以下
の信号光は、フィルタ層１０５で吸収されて電子−正孔
対を発生するのであるが、キャリア阻止層１０４が形成
されていないｐｉｎフォトダイオードの場合、フィルタ
層１０５で発生した電子の一部が光吸収層１０３に流入
して光電流となるのに対し、キャリア阻止層１０４があ
ると、フィルタ層１０５とキャリア阻止層１０４との界
面のヘテロ障壁で電子がくい止められて光電流とならな
いためである。The reason is as follows. Signal light having a wavelength of 0.9 μm or less is absorbed by the filter layer 105 to generate electron-hole pairs, but the pin photodiode without the carrier blocking layer 104 is formed. In the case of the above, a part of the electrons generated in the filter layer 105 flows into the light absorption layer 103 to generate a photocurrent, whereas when the carrier blocking layer 104 is provided, the interface between the filter layer 105 and the carrier blocking layer 104 This is because electrons are blocked by the hetero barrier and do not become photocurrent.
【００１０】また、より狭い波長範囲の光のみに感度を
有するパスバンド型のｐｉｎフォトダイオードも開発さ
れている。例えば、波長が１．３μｍの信号光と波長が
１．５５μｍの信号光によって波長多重通信を行う際に
は、それぞれの波長のみに感度を有するパスバンド型の
ｐｉｎフォトダイオードが有用である。[0010] Also, a pass band type PIN photodiode having sensitivity to light in a narrower wavelength range has been developed. For example, when performing wavelength division multiplexing communication using signal light having a wavelength of 1.3 μm and signal light having a wavelength of 1.55 μm, a passband type pin photodiode having sensitivity only to each wavelength is useful.
【００１１】ここで、波長が１．３μｍの信号光に対し
ては十分な感度があるものの、波長が１．５５μｍの信
号光に対してはほとんど感度がないという短波長パスバ
ンド特性を有するｐｉｎフォトダイオードは、ＩｎＧａ
Ａｓで構成される上記ｐｉｎフォトダイオードの光吸収
層の材料を吸収端波長が１．４μｍのＩｎＧａＡｓＰと
することによって容易に実現することができる。Here, a pin having a short wavelength passband characteristic that has sufficient sensitivity to signal light having a wavelength of 1.3 μm but has little sensitivity to signal light having a wavelength of 1.55 μm. The photodiode is InGa
It can be easily realized by using InGaAsP having an absorption edge wavelength of 1.4 μm as the material of the light absorption layer of the above-mentioned pin photodiode composed of As.
【００１２】一方、波長が１．５５μｍの信号光に対し
ては十分な感度があるが、波長が１．３μｍの信号光に
対してはほとんど感度がないという長波長パスバンド特
性を得るには、キャリア阻止層１０４の材料をＩｎＰ、
フィルタ層１０５の材料を吸収端波長が１．４μｍのＩ
ｎＧａＡｓＰとすることで実現可能である。尚、キャリ
ア阻止層１０４の禁制帯幅はフィルタ層１０５の禁制帯
幅よりも大きいという関係は維持する。On the other hand, in order to obtain a long-wavelength passband characteristic that the signal light having a wavelength of 1.55 μm has sufficient sensitivity but the signal light having a wavelength of 1.3 μm has almost no sensitivity. , The material of the carrier blocking layer 104 is InP,
The material of the filter layer 105 is made of I having an absorption edge wavelength of 1.4 μm.
This can be realized by using nGaAsP. The relationship that the forbidden bandwidth of the carrier blocking layer 104 is larger than the forbidden bandwidth of the filter layer 105 is maintained.
【００１３】[0013]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
パスバンド特性を有するｐｉｎフォトダイオードでは、
長波長側の信号光と短波長側の信号光に対する感度差を
大きくするためにはフィルタ層１０５を厚くする必要が
ある。However, in a conventional pin photodiode having passband characteristics,
To increase the difference in sensitivity between the signal light on the long wavelength side and the signal light on the short wavelength side, it is necessary to increase the thickness of the filter layer 105.
【００１４】ここで、長波長パスバンド特性のｐｉｎフ
ォトダイオードを実現するためには、フィルタ層１０５
の材料をＩｎＧａＡｓＰとする必要があることは前述の
通りだが、ＩｎＧａＡｓＰを厚くエピタキシャル成長す
るとＩｎＧａＡｓＰの組成が変動を生じやすいという問
題がある。Here, in order to realize a pin photodiode having a long wavelength pass band characteristic, the filter layer 105 is required.
As described above, it is necessary to use InGaAsP as a material, but when InGaAsP is grown epitaxially thick, there is a problem that the composition of InGaAsP tends to fluctuate.
【００１５】一方、フィルタ層１０５に島状にＺｎ等の
不純物を拡散して拡散領域を形成するプレーナ型のｐｉ
ｎフォトダイオードでは、キャリア阻止層１０４の厚さ
は１〜２μｍであり、通常この深さまで不純物拡散を行
うことになる。On the other hand, planar type pi in which impurities such as Zn are diffused into the filter layer 105 in an island shape to form a diffusion region.
In an n-photodiode, the thickness of the carrier blocking layer 104 is 1 to 2 μm, and the impurity diffusion is usually performed to this depth.
【００１６】つまり、従来のｐｉｎフォトダイオードに
おいて、フィルタ層１０５の材料をＩｎＧａＡｓＰと
し、そのフィルタ層１０５を厚くエピタキシャル成長で
きたとしても、不純物拡散を深く制御良く行うことは困
難であるという課題があった。尚、キャリア阻止層１０
４及びフィルタ層１０５をあらかじめｐ型にドーピング
しておいて、エッチングによって素子を分離するメサ型
のｐｉｎフォトダイオードとすれば島状の部分的な不純
物拡散の必要はなくなるが、特にＩｎＧａＡｓ／ＩｎＰ
系ではメサ型のｐｉｎフォトダイオードは暗電流が大き
く、不純物拡散で作製したプレーナ型のものと比較する
と信頼性が低い。That is, in the conventional pin photodiode, even if the material of the filter layer 105 is InGaAsP and the filter layer 105 can be grown epitaxially thick, there is a problem that it is difficult to perform impurity diffusion deeply and with good control. . The carrier blocking layer 10
4 and the filter layer 105 are doped with p-type in advance, and if a mesa-type pin photodiode is used to separate elements by etching, there is no need for island-like partial impurity diffusion, but in particular, InGaAs / InP
In the system, a mesa-type pin photodiode has a large dark current, and its reliability is lower than that of a planar-type photodiode manufactured by impurity diffusion.
【００１７】本発明は、上記課題を解決するためになさ
れたものであり、薄いフィルタ層としても高い感度比が
得られ、受光部における不純物拡散の深さは従来のｐｉ
ｎフォトダイオードと同等である長波長パスバンド特性
の受光素子を提供することを主な目的とする。The present invention has been made to solve the above-mentioned problem, and a high sensitivity ratio can be obtained even with a thin filter layer.
A main object of the present invention is to provide a light receiving element having a long wavelength pass band characteristic equivalent to that of an n photodiode.
【００１８】[0018]
【課題を解決するための手段】本発明に係る第１の受光
素子は、半導体基板と、前記半導体基板の第１主面上に
形成されたフィルタ層と、前記フィルタ層上に島状に形
成された光吸収層と、前記フィルタ層上の前記光吸収層
が形成されていない部分に形成された光入射部とを有
し、前記フィルタ層の吸収端波長は、前記半導体基板の
吸収端波長よりも長く、前記光吸収層の吸収端波長より
も短いことを特徴とする。A first light receiving element according to the present invention comprises a semiconductor substrate, a filter layer formed on a first main surface of the semiconductor substrate, and an island formed on the filter layer. And a light incident portion formed on a portion of the filter layer where the light absorption layer is not formed, wherein the absorption edge wavelength of the filter layer is the absorption edge wavelength of the semiconductor substrate. Longer than the absorption edge wavelength of the light absorption layer.
【００１９】第１の受光素子によると、半導体基板の第
１主面側に形成された光入射部から斜めに入射した入射
光が第２主面で反射されて光吸収層に入射するまでに、
その入射光は半導体基板と光吸収層との間に形成された
フィルタ層を２回透過する。すなわち、入射光がフィル
タ層を１回透過する構造の受光素子に対して、フィルタ
層の厚さを実質的に２倍とすることができる。According to the first light receiving element, the incident light obliquely incident from the light incident portion formed on the first main surface side of the semiconductor substrate is reflected by the second main surface and incident on the light absorbing layer. ,
The incident light transmits twice through the filter layer formed between the semiconductor substrate and the light absorbing layer. That is, the thickness of the filter layer can be substantially doubled with respect to the light receiving element having a structure in which the incident light passes through the filter layer once.
【００２０】さらに、第１の受光素子は、前記半導体基
板の第２主面に反射膜が形成されていることが好まし
い。Further, the first light receiving element preferably has a reflection film formed on the second main surface of the semiconductor substrate.
【００２１】さらに、第１の受光素子は、前記フィルタ
層と前記光吸収層との間に形成された、前記フィルタ層
よりも禁制帯幅の大きい材料よりなるキャリア阻止層
と、前記光吸収層の上に形成された不純物拡散領域を有
するワイドバンドギャップ層とを有することが好まし
い。Further, the first light receiving element includes a carrier blocking layer formed between the filter layer and the light absorbing layer and made of a material having a larger bandgap than the filter layer; And a wide band gap layer having an impurity diffusion region formed thereon.
【００２２】この構成により、フィルタ層は光吸収層と
半導体基板の間にあるので、光吸収層の上にワイドバン
ドギャップ層を積層して受光部を不純物拡散によって形
成したプレーナ型ｐｉｎフォトダイオードとすることも
容易であり、フィルタ層の厚さを実質的に２倍とするこ
とができるので、不純物拡散の深さは従来のｐｉｎフォ
トダイオードと同等とすることができる。また、フィル
タ層と光吸収層の間にフィルタ層よりも禁制帯幅の大き
い材料よりなるキャリア阻止層を挿入すれば、フィルタ
層で生成されたキャリアが光吸収層に流入するのを防ぐ
ことができる。According to this structure, since the filter layer is between the light absorbing layer and the semiconductor substrate, a wide band gap layer is stacked on the light absorbing layer, and the light receiving portion is formed by impurity diffusion. Since the thickness of the filter layer can be substantially doubled, the depth of impurity diffusion can be made equal to that of a conventional pin photodiode. Further, if a carrier blocking layer made of a material having a larger forbidden band width than the filter layer is inserted between the filter layer and the light absorption layer, it is possible to prevent carriers generated in the filter layer from flowing into the light absorption layer. it can.
【００２３】さらに、第１の受光素子は、前記半導体基
板、前記フィルタ層及び前記キャリア阻止層が第１導電
型であり、前記不純物拡散領域が第２導電型であり、前
記半導体基板、前記フィルタ層および前記キャリア阻止
層の少なくとも１つの上に形成された第１電極と、前記
不純物拡散領域上に形成された第２電極と、前記半導体
基板、前記フィルタ層および前記キャリア阻止層の少な
くとも１つの上に絶縁膜を介して形成されたパッド部
と、前記第２電極と前記パッド部とを電気接続する配線
とを有することが好ましい。Further, in the first light receiving element, the semiconductor substrate, the filter layer and the carrier blocking layer are of a first conductivity type, and the impurity diffusion region is of a second conductivity type. A first electrode formed on at least one of a layer and the carrier blocking layer; a second electrode formed on the impurity diffusion region; and at least one of the semiconductor substrate, the filter layer, and the carrier blocking layer. It is preferable to have a pad portion formed thereon with an insulating film interposed therebetween, and a wiring for electrically connecting the second electrode and the pad portion.
【００２４】この構成により、半導体基板の第１主面側
にｐ側及びｎ側電極を共に形成することができ、フリッ
プチップボンディングを容易に行うことができる。ま
た、ｐ側電極を実装基板にボンディングするパッドを島
状の光吸収層の外に形成することで、光吸収層メサと拡
散領域の大きさの差を小さくできるので、拡散領域の下
部以外の光吸収層に入射光が入射することで発生するテ
ールカレントを抑制することができる。With this configuration, both the p-side and n-side electrodes can be formed on the first main surface side of the semiconductor substrate, and flip chip bonding can be easily performed. Also, by forming a pad for bonding the p-side electrode to the mounting substrate outside the island-shaped light absorbing layer, the difference in size between the light absorbing layer mesa and the diffusion region can be reduced, so that the area other than the lower part of the diffusion region can be reduced. Tail current generated when incident light enters the light absorption layer can be suppressed.
【００２５】本発明に係る第２の受光素子は、第１の受
光素子において、さらに前記半導体基板に入射した入射
光を反射して、前記入射光を前記光吸収層に入射させる
傾斜部が、前記半導体基板の第２主面に形成されている
ことを特徴とするものである。The second light receiving element according to the present invention, in the first light receiving element, further includes an inclined portion for reflecting the incident light incident on the semiconductor substrate and causing the incident light to enter the light absorbing layer. The semiconductor device is formed on a second main surface of the semiconductor substrate.
【００２６】この構成により、第１主面に垂直に入射し
た入射光を傾斜部により反射させることができるので、
入射光を垂直入射させた場合も入射光を光吸収層に入射
させることができる。According to this configuration, the incident light perpendicularly incident on the first main surface can be reflected by the inclined portion.
Even when the incident light is vertically incident, the incident light can be incident on the light absorbing layer.
【００２７】本発明に係る第３の受光素子は、半導体基
板と、前記半導体基板の第２主面上に形成されたフィル
タ層と、前記半導体基板の第１主面上に島状に形成され
た光吸収層と、前記第１主面上の前記光吸収層が形成さ
れていない部分に形成された光入射部とを有し、前記フ
ィルタ層の吸収端波長は、前記半導体基板の吸収端波長
よりも長く、前記光吸収層の吸収端波長よりも短いこと
を特徴とするものである。A third light receiving element according to the present invention is a semiconductor substrate, a filter layer formed on a second main surface of the semiconductor substrate, and an island formed on the first main surface of the semiconductor substrate. A light incident layer formed on a portion of the first main surface where the light absorbing layer is not formed, wherein an absorption edge wavelength of the filter layer is an absorption edge of the semiconductor substrate. It is longer than the wavelength and shorter than the absorption edge wavelength of the light absorbing layer.
【００２８】この構成においても、第１の受光素子と同
様に、半導体基板の第１主面側に形成された光入射部か
ら斜めに入射した入射光が第２主面で反射されて光吸収
層に入射するまでに、その入射光は半導体基板と光吸収
層との間に形成されたフィルタ層を２回透過する。すな
わち、入射光がフィルタ層を１回透過する構造の受光素
子に対して、フィルタ層の厚さを実質的に２倍とするこ
とができる。Also in this configuration, similarly to the first light receiving element, incident light obliquely incident from a light incident portion formed on the first main surface side of the semiconductor substrate is reflected by the second main surface to absorb light. Before entering the layer, the incident light passes through the filter layer formed between the semiconductor substrate and the light absorbing layer twice. That is, the thickness of the filter layer can be substantially doubled with respect to the light receiving element having a structure in which the incident light passes through the filter layer once.
【００２９】さらに、第３の受光素子は、前記光吸収層
の上に形成された不純物拡散領域を有するワイドバンド
ギャップ層を有することが好ましい。Furthermore, it is preferable that the third light receiving element has a wide band gap layer having an impurity diffusion region formed on the light absorbing layer.
【００３０】本発明に係る第４の受光素子は、第３の受
光素子において、さらに前記半導体基板の第１主面に傾
斜部を有しており、光入射部が前記傾斜部にあるもので
ある。A fourth light receiving element according to the present invention is the third light receiving element, further comprising an inclined portion on the first main surface of the semiconductor substrate, wherein a light incident portion is on the inclined portion. is there.
【００３１】この構成により、第１主面に垂直に入射し
た入射光は傾斜部により屈折させることができるので、
垂直入射の場合も入射光を光吸収層に入射させることが
できる。According to this configuration, the incident light perpendicularly incident on the first main surface can be refracted by the inclined portion.
In the case of normal incidence, incident light can be made to enter the light absorbing layer.
【００３２】さらに、第１〜第４の受光素子は、前記光
入射部から入射した光が、前記光吸収層に入射するまで
に前記フィルタ層を少なくとも２回透過することが好ま
しい。Further, in each of the first to fourth light receiving elements, it is preferable that the light incident from the light incident portion is transmitted through the filter layer at least twice before being incident on the light absorbing layer.
【００３３】本発明に係る第５の受光素子は、半導体基
板と、前記半導体基板の第１主面側もしくは第２主面側
に形成されたフィルタ層と、前記半導体基板の前記第１
主面側に島状に形成された光吸収層と、前記半導体基板
の前記第１主面側に形成された反射膜と、前記半導体基
板の前記第２主面側に形成された光入射部とを有し、前
記フィルタ層の吸収端波長は前記半導体基板の吸収端波
長よりも長く、前記光吸収層の吸収端波長よりも短いこ
とを特徴とするものである。According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a light receiving element comprising: a semiconductor substrate; a filter layer formed on a first main surface side or a second main surface side of the semiconductor substrate;
A light absorbing layer formed in an island shape on the main surface side, a reflective film formed on the first main surface side of the semiconductor substrate, and a light incident portion formed on the second main surface side of the semiconductor substrate Wherein the absorption edge wavelength of the filter layer is longer than the absorption edge wavelength of the semiconductor substrate and shorter than the absorption edge wavelength of the light absorption layer.
【００３４】この構成により、入射光は半導体基板の第
２主面側に形成された光入射部から入射するが、通常の
裏面入射型ｐｉｎフォトダイオードのようにそのまま第
１主面側の光吸収層に入射するのではなく、第１主面側
に形成された反射膜で反射され、さらに第２主面で反射
された後に光吸収層に入射させることができる。この場
合、入射光は３回フィルタ層を透過することになるの
で、入射光が透過するフィルタ層の厚さを実質的に３倍
とすることができる。With this configuration, incident light is incident from the light incident portion formed on the second main surface side of the semiconductor substrate, but is directly absorbed on the first main surface side like a normal back illuminated pin photodiode. Instead of being incident on the layer, the light can be reflected by the reflective film formed on the first main surface side and further reflected by the second main surface and then be incident on the light absorbing layer. In this case, since the incident light passes through the filter layer three times, the thickness of the filter layer through which the incident light passes can be substantially tripled.
【００３５】さらに、第５の受光素子は、前記光入射部
から入射した光が、前記光吸収層に入射するまでに前記
フィルタ層を少なくとも３回透過することが好ましい。Further, in the fifth light receiving element, it is preferable that the light incident from the light incident portion is transmitted through the filter layer at least three times before being incident on the light absorbing layer.
【００３６】本発明に係る第６の受光素子は、前記フィ
ルタ層及び前記キャリア阻止層が単数もしくは複数の島
状に形成されており、前記半導体基板が半絶縁性であ
り、前記フィルタ層及び前記キャリア阻止層が第１導電
型であり、前記不純物拡散領域が第２導電型であり、前
記光吸収層を有する島における前記フィルタ層もしくは
前記キャリア阻止層上に形成された第１電極と、前記不
純物拡散領域上に形成された第２電極と、前記半導体基
板上、あるいは前記第１電極が形成された島以外の島を
なす前記フィルタ層もしくは前記キャリア阻止層上に形
成されたパッド部と、前記第２電極と前記パッド部とを
電気接続する配線とを有することを特徴とするものであ
る。In a sixth light receiving element according to the present invention, the filter layer and the carrier blocking layer are formed in one or a plurality of islands, the semiconductor substrate is semi-insulating, and the filter layer and the carrier A carrier blocking layer of a first conductivity type, the impurity diffusion region of a second conductivity type, a first electrode formed on the filter layer or the carrier blocking layer in an island having the light absorbing layer, A second electrode formed on the impurity diffusion region, and a pad portion formed on the filter layer or the carrier blocking layer on the semiconductor substrate or on an island other than the island on which the first electrode is formed, And a wiring for electrically connecting the second electrode and the pad portion.
【００３７】この構成により、半絶縁性の半導体基板を
用いることで、ｐ側電極のパッド容量が素子容量に付加
されることを防止することができる。With this configuration, by using a semi-insulating semiconductor substrate, it is possible to prevent the pad capacitance of the p-side electrode from being added to the element capacitance.
【００３８】本発明に係る受光素子実装体は、実装基板
と、前記実装基板内に形成された光導波路と、前記光導
波路を伝搬する入射光の進路を前記実装基板の表面方向
に偏向させる偏向素子と、前記実装基板に配置された受
光素子とを有する受光素子実装体であって、前記受光素
子は、半導体基板と、前記半導体基板の第１主面側およ
び第２主面側の少なくとも一方の側に形成されたフィル
タ層と、前記半導体基板の前記第１主面側に島状に形成
された光吸収層と、前記半導体基板の前記第１主面側に
形成された光入射部とを有し、前記受光素子は前記光入
射部が形成された第１主面側を実装基板に向けて配置
（または固着）されていることを特徴とするものであ
る。According to the present invention, there is provided a light receiving element mounting body, comprising: a mounting substrate; an optical waveguide formed in the mounting substrate; and a deflection device for deflecting a path of incident light propagating through the optical waveguide toward a surface of the mounting substrate. A light-receiving element mounting body having an element and a light-receiving element disposed on the mounting substrate, wherein the light-receiving element is a semiconductor substrate and at least one of a first main surface side and a second main surface side of the semiconductor substrate. A light absorbing layer formed on the first main surface side of the semiconductor substrate in an island shape, and a light incident portion formed on the first main surface side of the semiconductor substrate. Wherein the light receiving element is disposed (or fixed) with the first main surface side on which the light incident portion is formed facing a mounting substrate.
【００３９】この構成により、受光素子をフリップチッ
プボンディングして実装基板側から容易に光学結合でき
るので、ワイヤボンディングした場合と比較して実装に
伴う寄生容量が低減され、高速動作が可能になる上に、
ボンディングした時点で光学結合も完了するので光学結
合のための実装工程が不要になる。With this configuration, the light receiving element can be flip-chip bonded and optically coupled easily from the mounting substrate side, so that the parasitic capacitance associated with mounting is reduced as compared with the case where wire bonding is performed, and high-speed operation becomes possible. To
Since the optical coupling is completed at the time of bonding, a mounting step for optical coupling is not required.
【００４０】さらに、受光素子実装体は、前記光導波路
が、前記実装基板上に形成された溝に埋め込まれた光フ
ァイバであり、前記偏向素子が、前記光ファイバを切断
するように前記実装基板上に形成されたスリットに挿入
された反射板であり、前記受光素子が、前記溝を跨いで
前記実装基板に配置（または固着）されていることが好
ましい。Further, in the light receiving element mounting body, the optical waveguide is an optical fiber embedded in a groove formed on the mounting substrate, and the deflecting element cuts the optical fiber so as to cut the optical fiber. It is a reflection plate inserted in a slit formed above, and it is preferable that the light receiving element is disposed (or fixed) on the mounting substrate across the groove.
【００４１】[0041]
【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら、本発
明の実施形態に係る受光素子及び受光素子実装体を説明
する。以下の図面においては、説明の簡潔化のため、実
質的に同一の機能を有する構成要素を同一の参照符号で
示す。なお、本発明は以下の実施形態に限定されない。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, a light receiving element and a light receiving element mounting body according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following drawings, components having substantially the same function are denoted by the same reference numeral for simplification of description. Note that the present invention is not limited to the following embodiments.
【００４２】（第１の実施形態）以下、図１を参照しな
がら、本発明の第１の実施形態に係る受光素子を説明す
る。尚、図１（ａ）は、第１の実施形態に係る受光素子
の平面図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）におけるＸ
−Ｘ線に沿う断面図であり、図１（ｃ）は、図１（ａ）
におけるＹ−Ｙ線に沿う断面図である。(First Embodiment) Hereinafter, a light receiving element according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 1A is a plan view of the light receiving element according to the first embodiment, and FIG. 1B is a plan view of X in FIG. 1A.
FIG. 1C is a cross-sectional view along the X-ray, and FIG.
3 is a sectional view taken along line YY in FIG.
【００４３】本実施形態の受光素子は、半導体基板１
と、半導体基板１の第１主面２上に形成されたフィルタ
層３と、フィルタ層３上に島状に形成された光吸収層５
とを有している。ここで、フィルタ層３の吸収端波長
は、半導体基板１の吸収端波長よりも長く、光吸収層５
の吸収端波長よりも短い。そして、フィルタ層３上の光
吸収層５が形成されていない部分に、光入射部１０が形
成されている。なお、フィルタ層３と光吸収層５との間
には、フィルタ層３よりも禁制帯幅の大きい材料から構
成されたキャリア阻止層（バッファ層）４が形成されて
いることが好ましい。The light receiving element of this embodiment is a semiconductor substrate 1
A filter layer 3 formed on the first main surface 2 of the semiconductor substrate 1 and a light absorbing layer 5 formed in an island shape on the filter layer 3
And Here, the absorption edge wavelength of the filter layer 3 is longer than the absorption edge wavelength of the semiconductor substrate 1, and the light absorption layer 5
Shorter than the absorption edge wavelength. Then, a light incident portion 10 is formed on a portion of the filter layer 3 where the light absorbing layer 5 is not formed. Preferably, a carrier blocking layer (buffer layer) 4 made of a material having a larger forbidden band width than that of the filter layer 3 is formed between the filter layer 3 and the light absorption layer 5.
【００４４】図１に示した受光素子は、ＩｎＧａＡｓ／
ＩｎＰ系ｐｉｎフォトダイオードであり、本実施形態の
構成では、図１（ｂ）に示すように、ｎ型ＩｎＰよりな
る半導体基板１の第１主面２上に、吸収端波長が１．４
μｍのｎ型ＩｎＧａＡｓＰよりなるフィルタ層３及びｎ
型ＩｎＰよりなるキャリア阻止層（バッファ層）４が順
次積層され、さらにキャリア阻止層４の上に島状の低濃
度ｎ型ＩｎＧａＡｓよりなる光吸収層５及び低濃度ｎ型
ＩｎＰよりなるワイドバンドギャップ層（窓層）６が積
層されている。ワイドバンドギャップ層６も、キャリア
阻止層４と同様に、フィルタ層３よりも禁制帯幅の大き
い材料から構成されている。ワイドバンドギャップ層６
の中央部には、ｐ型不純物（例えば、ＺｎまたはＢｅな
ど）が拡散された拡散領域７が形成されている。また、
キャリア阻止層４の上には円状のｎ側電極８、拡散領域
７の上にはリング状のｐ側電極９が形成されている。The light receiving element shown in FIG.
This is an InP-based pin photodiode. In the configuration of the present embodiment, as shown in FIG. 1B, the absorption edge wavelength is 1.4 on the first main surface 2 of the semiconductor substrate 1 made of n-type InP.
filter layer 3 of n-type InGaAsP
A carrier blocking layer (buffer layer) 4 made of n-type InP is sequentially laminated, and a light absorption layer 5 made of island-like low-concentration n-type InGaAs and a wide band gap made of low-concentration n-type InP are formed on the carrier blocking layer 4. The layer (window layer) 6 is laminated. Like the carrier blocking layer 4, the wide band gap layer 6 is also made of a material having a larger forbidden band width than the filter layer 3. Wide band gap layer 6
A diffusion region 7 in which a p-type impurity (for example, Zn or Be) is diffused is formed in the central portion of FIG. Also,
A circular n-side electrode 8 is formed on the carrier blocking layer 4, and a ring-shaped p-side electrode 9 is formed on the diffusion region 7.
【００４５】また、図１（ｃ）に示すように、光吸収層
５とは離してキャリア阻止層４上には円状の光入射部１
０が形成されており、光入射部１０とｐ側電極９の内側
にはＳｉＮよりなる反射防止膜１１が堆積されている。
反射防止膜１１は、拡散領域７の上にも形成されてい
る。As shown in FIG. 1C, a circular light incident portion 1 is formed on the carrier blocking layer 4 apart from the light absorbing layer 5.
0 is formed, and an antireflection film 11 made of SiN is deposited inside the light incident portion 10 and the p-side electrode 9.
The antireflection film 11 is also formed on the diffusion region 7.
【００４６】さらに、図１（ａ）、（ｂ）に示すよう
に、露出したキャリア阻止層４の表面は、受光素子周辺
部のスクライブレーン１２を除いて、ＳｉＮとＳｉＯ2
とが積層してなる絶縁膜１３によって覆われている。こ
の絶縁膜１３上に形成された導電体であるパッド（パッ
ド電極）１４は、配線１５を介して、ｐ側電極９と電気
的に接続されている。本実施形態では、パッド１４とｎ
側電極８は、光入射部１０及び光吸収層５の中心を結ぶ
線に対して対称の位置に形成されている。なお、ｎ側電
極８、ｐ側電極９、パッド１４及び配線１５は、例えば
Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕの積層金属膜より形成されており、こ
れらのパターンは、１回の蒸着およびリフトオフ工程に
よって一括して形成することも可能である。Further, as shown in FIGS. 1A and 1B, the exposed surface of the carrier blocking layer 4 is made of SiN and SiO 2 except for the scribe lane 12 around the light receiving element.
Are covered with an insulating film 13 formed by stacking. A pad (pad electrode) 14 which is a conductor formed on the insulating film 13 is electrically connected to the p-side electrode 9 via a wiring 15. In the present embodiment, the pads 14 and n
The side electrode 8 is formed at a position symmetrical with respect to a line connecting the light incident part 10 and the center of the light absorbing layer 5. The n-side electrode 8, the p-side electrode 9, the pad 14, and the wiring 15 are formed of, for example, a laminated metal film of Ti / Pt / Au, and these patterns are collectively formed by one vapor deposition and lift-off process. It is also possible to form it.
【００４７】また、半導体基板１の第２主面１６には、
入射光を反射させるための反射膜１７が形成されてい
る。反射膜１７は金属膜のみで構成してもよいが、誘電
体と金属、例えばＳｉＮとＡｌの積層構造とすれば、よ
り高い反射率を得ることができる。これは、半導体基板
１に金属膜を直接形成すると、両者の間で合金反応が起
きてしまい、適切な反射面が形成されない場合があるた
めである。もちろん、合金反応が起こり難い金属を用い
れば、その問題を回避することができるが、反応し難い
金属は、密着性が悪いことが多く、それゆえに、誘電体
層を介して金属膜を形成することが望ましい。The second principal surface 16 of the semiconductor substrate 1 has
A reflection film 17 for reflecting incident light is formed. Although the reflection film 17 may be composed of only a metal film, a higher reflectivity can be obtained by using a laminated structure of a dielectric and a metal, for example, SiN and Al. This is because if a metal film is directly formed on the semiconductor substrate 1, an alloy reaction occurs between the two, and an appropriate reflection surface may not be formed. Of course, if a metal that does not easily react with the alloy is used, the problem can be avoided. However, a metal that does not easily react often has poor adhesion, and therefore forms a metal film via a dielectric layer. It is desirable.
【００４８】第１の実施形態に係る受光素子では、図１
（ｃ）に示すように入射光１８が光入射部１０から斜め
に入射すると、半導体基板１の第２主面１６で反射され
て光吸収層５に入射する。従って、入射光１８は半導体
基板１に入射する前と光吸収層５に入射する前の２回、
フィルタ層３を透過する。すなわち、入射光１８が透過
するフィルタ層３の厚さを実質的に２倍の厚さとするこ
とができる。In the light receiving element according to the first embodiment, FIG.
As shown in (c), when the incident light 18 is obliquely incident from the light incident part 10, the incident light 18 is reflected on the second main surface 16 of the semiconductor substrate 1 and is incident on the light absorbing layer 5. Therefore, the incident light 18 is emitted twice before entering the semiconductor substrate 1 and before entering the light absorbing layer 5.
It passes through the filter layer 3. That is, the thickness of the filter layer 3 through which the incident light 18 passes can be substantially doubled.
【００４９】次に、入射光がフィルタ層を１回透過する
従来の受光素子と比較しながら、入射光がフィルタ層を
２回透過する本発明の第１の実施形態に係る受光素子に
ついてさらに説明する。Next, the light receiving element according to the first embodiment of the present invention, in which the incident light is transmitted twice through the filter layer, will be further described in comparison with the conventional light receiving element in which the incident light is transmitted once through the filter layer. I do.
【００５０】短波長及び長波長の異なる波長を有する信
号光が入射すると、短波長側の信号光は光吸収層に到達
する前にフィルタ層で吸収される。この短波長側の信号
光のフィルタ層での光吸収量は、フィルタ層の厚さを
ｄ、短波長側の信号光に対する吸収係数をαとして、１
−ｅｘｐ（−αｄ）の数式で与えられる。When signal light having different wavelengths of the short wavelength and the long wavelength enters, the signal light on the short wavelength side is absorbed by the filter layer before reaching the light absorption layer. The amount of light absorption of the signal light on the short wavelength side by the filter layer is 1 when the thickness of the filter layer is d and the absorption coefficient for the signal light on the short wavelength side is α.
-Exp (-αd).
【００５１】例えば、従来の受光素子において、感度比
２０ｄＢを得ようとすればフィルタ層における吸収量を
９９％にしなければならず、吸収係数αを１μｍ-1と
し、これらを上記数式に代入し、フィルタ層の厚さｄを
求めると、フィルタ層の厚さｄは約４．６μｍ必要とな
ることがわかる。For example, in order to obtain a sensitivity ratio of 20 dB in the conventional light receiving element, the absorption amount in the filter layer must be 99%, the absorption coefficient α is set to 1 μm −1, and these are substituted into the above equation. When the thickness d of the filter layer is determined, it is understood that the thickness d of the filter layer needs to be about 4.6 μm.
【００５２】しかし、本発明の第１の実施形態に係る受
光素子においては、フィルタ層３の厚さを２．３μｍと
しておけば、入射光はフィルタ層３を２回透過するの
で、入射光１８は２．３μｍの約２倍、すなわち約４．
６μｍの厚さのフィルタ層を透過することになり、１．
５５μｍの波長の信号光と１．３μｍの波長の信号光の
感度比として２０ｄＢを得ることができる。これによ
り、ＩｎＧａＡｓＰを必要以上に厚くエピタキシャル成
長させることがなくなるので、ＩｎＧａＡｓＰの組成が
変動することを無くすことができる。However, in the light receiving element according to the first embodiment of the present invention, if the thickness of the filter layer 3 is set to 2.3 μm, the incident light passes through the filter layer 3 twice, so that the incident light 18 Is about twice 2.3 μm, that is, about 4.
The light passes through a filter layer having a thickness of 6 μm.
A sensitivity ratio of 20 dB can be obtained between the signal light having a wavelength of 55 μm and the signal light having a wavelength of 1.3 μm. As a result, the epitaxial growth of InGaAsP more than necessary is no longer necessary, so that the composition of InGaAsP can be prevented from fluctuating.
【００５３】また、フィルタ層３と光吸収層５の間に、
フィルタ層３よりも禁制帯幅の大きい材料よりなるキャ
リア阻止層４が挿入されているので、フィルタ層３で生
成されたキャリアが光吸収層５に流入して感度比が低下
することもない。Further, between the filter layer 3 and the light absorbing layer 5,
Since the carrier blocking layer 4 made of a material having a larger forbidden band width than that of the filter layer 3 is inserted, the carrier generated by the filter layer 3 does not flow into the light absorption layer 5 and the sensitivity ratio does not decrease.
【００５４】ここで、フィルタ層３によるフィルタ機
能、および、キャリア阻止層４のキャリア阻止機能につ
いて説明する。Here, the filter function of the filter layer 3 and the carrier blocking function of the carrier blocking layer 4 will be described.
【００５５】まず、フィルタ層３について説明する。フ
ィルタ層３を構成するＩｎＧａＡｓＰは、その組成によ
り異なる吸収端波長を有するので、その組成を変えるこ
とにより、透過させたい光または透過させたくない光の
波長を選択することができる。つまり、ＩｎＧａＡｓＰ
からなる層３は、フィルタとして機能させることができ
る。First, the filter layer 3 will be described. Since InGaAsP constituting the filter layer 3 has different absorption edge wavelengths depending on its composition, by changing the composition, it is possible to select a wavelength of light to be transmitted or light not to be transmitted. That is, InGaAsP
The layer 3 composed of can function as a filter.
【００５６】ＩｎＧａＡｓＰは、Ｉｎ1-xＧａxＡｓyＰ
1-yと表され、そしてｘとｙとの間にはｙ＝２．１２ｘ
の関係がある。すなわち、Ｉｎ1-xＧａxＡｓyＰの組成
には一次元の自由度があり、組成ｘまたはｙの値を規定
すると、所定の吸収端波長を有するＩｎＧａＡｓＰが一
義的に決定される。言い換えると、ＩｎＧａＡｓＰの組
成は、ＩｎＧａＡｓＰの吸収端波長によっても表現する
ことができる。[0056] InGaAsP is, In 1-x Ga x As y P
1-y and y = 2.12x between x and y
There is a relationship. That is, there is freedom of the one-dimensional in the composition of In 1-x Ga x As y P, when defining the values of composition x or y, InGaAsP having a predetermined absorption edge wavelength is uniquely determined. In other words, the composition of InGaAsP can be expressed by the absorption edge wavelength of InGaAsP.
【００５７】図２は、波長とＩｎＧａＡｓＰの光吸収と
の関係を示すグラフである。本明細書では、Ｉｎ1-xＧ
ａxＡｓyＰ1-y（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１）において光
が吸収される最大波長を吸収端波長と定義する。図２に
示すように、ＧａおよびＡｓが含まれていないＩｎＰ
（ｘ＝０、ｙ＝０）の場合、吸収端波長は０．９３μｍ
であり、ＩｎＧａＡｓＰ系材料の中では、吸収端波長は
最も小さい。一方、Ｐが含まれていないＩｎ1-xＧａxＡ
ｓ（ｙ＝１）では、吸収端波長は１．６μｍよりも大き
く、ＩｎＧａＡｓＰ系材料では、吸収端波長は最も大き
い。ＩｎＧａＡｓＰ系材料の吸収端波長は、組成ｘとｙ
とを考慮することにより、この上端と下端との間の任意
の値に設定され得る。FIG. 2 is a graph showing the relationship between the wavelength and the light absorption of InGaAsP. In this specification, In 1-x G
a x As y P 1-y light in (0 ≦ x ≦ 1,0 ≦ y ≦ 1) is defined as the absorption edge wavelength of the maximum wavelength to be absorbed. As shown in FIG. 2, InP containing no Ga and As
In the case of (x = 0, y = 0), the absorption edge wavelength is 0.93 μm
The absorption edge wavelength is the smallest among InGaAsP-based materials. On the other hand, In 1-x Ga x A containing no P
At s (y = 1), the absorption edge wavelength is larger than 1.6 μm, and the absorption edge wavelength is largest in the InGaAsP-based material. The absorption edge wavelength of the InGaAsP-based material is represented by the compositions x and y
Can be set to an arbitrary value between the upper end and the lower end.
【００５８】Ｉｎ1-xＧａxＡｓyＰ1-yの吸収端波長λｇ
と、組成ｘ、ｙとの関係を下記表１に示す。なお、参考
までに、禁制帯幅Ｅｇもあわせて示す。[0058] In 1-x Ga x As y P 1-y absorption edge wavelength λg of
And the relationship between the composition x and y are shown in Table 1 below. The forbidden band width Eg is also shown for reference.
【００５９】[0059]
【表１】 [Table 1]
【００６０】このように、組成ｘ、ｙの値を定めること
により、例えば、１．０μｍ、１．３０μｍ、１．５μ
ｍなどの吸収端波長を有するＩｎＧａＡｓＰ層を得るこ
とができる。Thus, by determining the values of the compositions x and y, for example, 1.0 μm, 1.30 μm, 1.5 μm
An InGaAsP layer having an absorption edge wavelength such as m can be obtained.
【００６１】次に、キャリア阻止層４について説明す
る。フィルタ層３と光吸収層５の間に位置するキャリア
阻止層４は、フィルタ層３にて生じたキャリアが光吸収
層５に拡散することを防止する機能を有している。した
がって、キャリア阻止層４によって、フィルタ層３で光
励起された電子−正孔対の正孔が光吸収層５に拡散する
ことを防止することができる。図３は、本実施形態の受
光素子の各層（１、３、４、５および６）のバンドギャ
ップを模式的に示しており、黒丸は電子を表し、白丸は
正孔を表している。Next, the carrier blocking layer 4 will be described. The carrier blocking layer 4 located between the filter layer 3 and the light absorbing layer 5 has a function of preventing carriers generated in the filter layer 3 from diffusing into the light absorbing layer 5. Therefore, the holes of the electron-hole pairs photoexcited by the filter layer 3 can be prevented from diffusing into the light absorbing layer 5 by the carrier blocking layer 4. FIG. 3 schematically shows the band gap of each layer (1, 3, 4, 5, and 6) of the light receiving element of the present embodiment, where black circles represent electrons and white circles represent holes.
【００６２】本実施形態の受光素子の場合、半導体基板
１の第２主面１６で反射されて光吸収層５に光が入射す
るので、従来例の表面入射のときと異なり、入射光は、
光吸収層５の前に、先にフィルタ層３に達する。半導体
基板１を構成するＩｎＰは、バンドギャップが比較的大
きいため、光ファイバ通信用の波長１．３μｍまたは
１．５５μｍの光を透過させるが（図２および表１参
照）、ＩｎＰ基板１よりバンドギャップが小さいフィル
タ層３では、入射光によって光励起が起こり電子−正孔
対が生じる可能性がある。この電子−正孔対の正孔が光
吸収層５へと拡散することを防止するため、フィルタ層
３と光吸収層５との間に、フィルタ層３よりもバンドギ
ャップが大きいＩｎＰキャリア阻止層４が挿入されてい
る。この構成では、フィルタ層３で発生した電子−正孔
対の正孔は、光吸収層５に拡散できずに、そのままフィ
ルタ層３内で再結合することになるため、光電流は発生
しない。In the case of the light receiving element of the present embodiment, since light is reflected by the second main surface 16 of the semiconductor substrate 1 and enters the light absorbing layer 5, the incident light is different from the conventional case of surface incidence.
Before the light absorption layer 5, the light reaches the filter layer 3 first. Since InP constituting the semiconductor substrate 1 has a relatively large band gap, it transmits light having a wavelength of 1.3 μm or 1.55 μm for optical fiber communication (see FIG. 2 and Table 1). In the filter layer 3 having a small gap, photoexcitation may be caused by incident light to generate electron-hole pairs. In order to prevent the holes of the electron-hole pairs from diffusing into the light absorbing layer 5, an InP carrier blocking layer having a larger band gap than the filter layer 3 is provided between the filter layer 3 and the light absorbing layer 5. 4 has been inserted. In this configuration, the holes of the electron-hole pairs generated in the filter layer 3 cannot be diffused into the light absorption layer 5 and recombine in the filter layer 3 as they are, so that no photocurrent is generated.
【００６３】なお、従来例のような表面入射の場合に
は、ワイドバンドギャップ層６は、窓層（ウィンドウ
層）としての機能を果たし得るものであるが、本実施形
態のように半導体基板１の第２主面１６で反射されて光
吸収層５に光を入させる場合には、ワイドバンドギャッ
プ層６は、窓層としての役割ではなく、ｐ−ｎ接合の逆
方向リーク電流を低減させるという役割を専ら果たすも
のである。より詳細に説明すると、ＩｎＧａＡｓ／Ｉｎ
Ｐ系ｐｉｎフォトダイオードでは、光吸収層５であるＩ
ｎＧａＡｓ層の表面にｐ−ｎ接合が露出すると、リーク
電流が大きくなることが知られている。しかし、ＩｎＧ
ａＡｓ層５の上にＩｎＰワイドバンドギャップ層６が設
けられている場合には、ワイドバンドギャップ層６の表
面にｐ−ｎ接合が露出して、ＩｎＧａＡｓ層５の表面に
はｐ−ｎ接合が露出しないので、ワイドバンドギャップ
層６がない場合と比べて、リーク電流の低減を図ること
ができる。In the case of front incidence as in the conventional example, the wide band gap layer 6 can function as a window layer (window layer). In the case where light is reflected by the second main surface 16 and enters the light absorbing layer 5, the wide band gap layer 6 does not function as a window layer but reduces the reverse leakage current of the pn junction. It plays a role exclusively. More specifically, InGaAs / In
In a P-type pin photodiode, the light absorption layer 5 of I
It is known that when a pn junction is exposed on the surface of an nGaAs layer, a leak current increases. However, InG
When the InP wide band gap layer 6 is provided on the aAs layer 5, a pn junction is exposed on the surface of the wide band gap layer 6, and a pn junction is formed on the surface of the InGaAs layer 5. Since it is not exposed, the leakage current can be reduced as compared with the case where the wide band gap layer 6 is not provided.
【００６４】本実施形態の構成では、半導体基板１の第
１主面２側に形成された光吸収層５に入射光１８は直接
入射しないものの、光入射部１０は第１主面２側にある
ので、本実施形態の受光素子は表面入射型である。ま
た、本実施形態の受光素子は、光吸収層５の上にワイド
バンドギャップ層６を積層して受光部を不純物拡散によ
って形成したプレーナ型のものであり、フィルタ層３は
光吸収層５と半導体基板１の間にあるので、不純物拡散
の深さは従来のプレーナ型のｐｉｎフォトダイオードと
同等である。従って、不純物拡散を深くすることなく、
感度比を向上させることができる。さらに、半導体基板
１の第１主面２側にｐ側及びｎ側電極が共に形成されて
いるので、容易にフリップチップボンディングすること
ができる。また、不純物が拡散されないワイドバンドギ
ャップ層６の上を絶縁膜１３により覆っているので、拡
散領域７の下部以外の光吸収層５に入射光１８が入射す
ることで発生するテールカレントを抑制することができ
る。In the configuration of the present embodiment, although the incident light 18 does not directly enter the light absorbing layer 5 formed on the first main surface 2 side of the semiconductor substrate 1, the light incident portion 10 is on the first main surface 2 side. Therefore, the light receiving element of the present embodiment is of a front-illuminated type. The light receiving element of the present embodiment is of a planar type in which a wide band gap layer 6 is stacked on a light absorbing layer 5 and a light receiving portion is formed by impurity diffusion. Since it is located between the semiconductor substrates 1, the depth of impurity diffusion is equivalent to that of a conventional planar pin photodiode. Therefore, without deepening the impurity diffusion,
The sensitivity ratio can be improved. Furthermore, since both the p-side and n-side electrodes are formed on the first main surface 2 side of the semiconductor substrate 1, flip-chip bonding can be easily performed. Further, since the insulating film 13 covers the wide band gap layer 6 where the impurity is not diffused, the tail current generated when the incident light 18 is incident on the light absorbing layer 5 other than below the diffusion region 7 is suppressed. be able to.
【００６５】なお、第１の実施形態に係る受光素子にお
いてｐ側電極９の内側に反射防止膜１１を堆積している
のは、検査工程で光吸収層５の上部から直接光を入射す
るときに入射する光が反射しないようにするためであ
る。ただし、受光素子実装体の構成によっては、入射光
１８の散乱光が光吸収層５の上部から入射して感度比を
劣化させる場合もあるので、この場合は、ｐ側電極９を
リング状ではなく円形として、光吸収層上部からの入射
光を遮光する方が望ましい。また、第１の実施形態に係
る受光素子では、ｎ側電極８及びパッド１４はキャリア
阻止層４上に形成されているが、これらをフィルタ層３
上、あるいは半導体基板１上に形成してもよい。フィル
タ層３は、キャリア阻止層４よりも禁制帯幅が小さく、
半導体基板１はキャリア阻止層４よりもキャリア濃度が
高い場合が多いので、これらの上にｎ側電極を形成した
方がコンタクト抵抗を低減できる場合があるからであ
る。また、フリップチップボンディングをする際には、
ｎ側電極８とパッド１４の高さが揃っていた方がよいの
で、パッド１４はｎ側電極８と同一の半導体層上に形成
するのが望ましい。The reason why the antireflection film 11 is deposited inside the p-side electrode 9 in the light receiving element according to the first embodiment is that light is directly incident from above the light absorbing layer 5 in the inspection step. This is to prevent light incident on the light source from being reflected. However, depending on the configuration of the light receiving element mounting body, the scattered light of the incident light 18 may be incident from above the light absorbing layer 5 to deteriorate the sensitivity ratio. In this case, the p-side electrode 9 is not ring-shaped. It is more desirable to use a circular shape instead of a light absorbing layer to block incident light from above the light absorbing layer. In the light receiving element according to the first embodiment, the n-side electrode 8 and the pad 14 are formed on the carrier blocking layer 4.
It may be formed on the semiconductor substrate 1. The filter layer 3 has a smaller forbidden band width than the carrier blocking layer 4,
This is because, in many cases, the semiconductor substrate 1 has a higher carrier concentration than the carrier blocking layer 4, so that forming an n-side electrode thereon may reduce the contact resistance. Also, when performing flip chip bonding,
Since it is better that the heights of the n-side electrode 8 and the pad 14 are the same, it is desirable that the pad 14 be formed on the same semiconductor layer as the n-side electrode 8.
【００６６】本実施形態の受光素子の他の条件を例示的
に示すと、以下のようである。なお、本発明は、これら
の条件に限定されず、適時好適な条件を設定することが
可能である。The other conditions of the light receiving element according to the present embodiment are exemplified as follows. Note that the present invention is not limited to these conditions, and suitable conditions can be set as appropriate.
【００６７】半導体基板（ＩｎＰ基板）１の厚さは、１
５０〜２００μｍ程度である。不純物拡散領域９を含む
ワイドバンドギャップ層６および光吸収層５からなる島
状構造体（受光部メサ）の高さは、２．５〜５μｍ程度
である。なお、本明細書において、「島状」とは、平面
領域内において囲まれたある一定領域からなる形状のこ
とを意味し、図１に示した凸状の島構造の形状を専ら意
味するが、それだけでなく、一部または全部が埋め込ま
れた構造の形状も含むものである。The thickness of the semiconductor substrate (InP substrate) 1 is 1
It is about 50 to 200 μm. The height of the island-shaped structure (light receiving portion mesa) including the wide band gap layer 6 including the impurity diffusion region 9 and the light absorbing layer 5 is about 2.5 to 5 μm. In this specification, “island-like” means a shape composed of a certain area surrounded in a plane area, and exclusively means the shape of the convex island structure shown in FIG. In addition, it includes the shape of the structure in which a part or the whole is embedded.
【００６８】フィルタ層３の厚さは、２〜３μｍ程度で
あり、キャリア阻止層４の厚さは、１〜２μｍ程度であ
る。光吸収層５の厚さは、１．５〜３μｍ程度であり、
そのメサ形状は、直径１００〜１４０μｍの円形であ
る。ワイドバンドギャップ層６の厚さは、１〜２μｍで
あり、そのメサ形状は、直径１００〜１４０μｍの円形
である。ワイドバンドギャップ層６内の拡散領域７の形
状は、直径８０〜１２０μｍの円形である。反射膜１７
の厚さは、０．２〜０．４μｍ程度である。なお、それ
ぞれの形状は、基板法線方向（受光素子の上方）から見
た形状である。The thickness of the filter layer 3 is about 2 to 3 μm, and the thickness of the carrier blocking layer 4 is about 1 to 2 μm. The thickness of the light absorbing layer 5 is about 1.5 to 3 μm,
The mesa shape is a circle having a diameter of 100 to 140 μm. The thickness of the wide band gap layer 6 is 1 to 2 μm, and the mesa shape is a circle having a diameter of 100 to 140 μm. The shape of the diffusion region 7 in the wide band gap layer 6 is a circle having a diameter of 80 to 120 μm. Reflective film 17
Has a thickness of about 0.2 to 0.4 μm. Each shape is a shape viewed from the normal direction of the substrate (above the light receiving element).
【００６９】また、キャリア濃度の関係を示すと、キャ
リア阻止層４（あるいは、フィルタ層３）（ｎ+層）の
キャリア濃度は高く、一方、光吸収層５（ｎ-層または
ｉ層）のキャリア濃度は低い。本実施形態では、キャリ
ア濃度の低い層（ｎ-層）からワイドバンドギャップ層
６を構成したが、ワイドバンドギャップ層６のキャリア
濃度は特に限定されない。Further, the relationship of the carrier concentration is shown. The carrier blocking layer 4 (or the filter layer 3) (n + layer) has a high carrier concentration, while the light absorbing layer 5 (n − layer or i layer) has a high carrier concentration. The carrier concentration is low. In the present embodiment, the wide band gap layer 6 is formed from a layer (n − layer) having a low carrier concentration, but the carrier concentration of the wide band gap layer 6 is not particularly limited.
【００７０】（第２の実施形態）次に、図４を参照しな
がら、本発明の第２の実施形態に係る受光素子を説明す
る。尚、図４（ａ）は、第２の実施形態に係る受光素子
の平面図であり、図４（ｂ）は、図４（ａ）におけるＸ
−Ｘ線に沿う断面図であり、図４（ｃ）は、図４（ａ）
におけるＹ−Ｙ線に沿う断面図である。ここで、図４
（ｄ）は、半導体基板１を裏面からみた場合の傾斜部１
９の箇所を形状を示す裏面図である。(Second Embodiment) Next, a light receiving element according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 4A is a plan view of a light receiving element according to the second embodiment, and FIG.
FIG. 4C is a cross-sectional view taken along line X-ray, and FIG.
3 is a sectional view taken along line YY in FIG. Here, FIG.
(D) shows an inclined portion 1 when the semiconductor substrate 1 is viewed from the back surface.
It is a rear view which shows the shape of 9 places.
【００７１】第２の実施形態に係る受光素子が、第１の
実施形態に係る受光素子と異なる点は、図４（ｃ）に示
すように、半導体基板１の第２主面１６に傾斜部１９を
有する凹部が形成され、傾斜部１９を有する半導体基板
１の第２主面１６に反射膜２０が形成されている点であ
る。なお、入射光１８は傾斜部１９に入射することとな
るので、傾斜部１９にのみ反射膜２０を形成してもよ
い。また、傾斜部１９は光入射部１０に対向する位置に
あり、傾斜部１９の半導体基板１に対する傾斜角度は、
入射光１８が傾斜部１９で反射して光吸収層５に入射す
るように形成する。傾斜角は、例えば、１５〜３５度の
範囲で適宜好適な値を設定すればよい。なお、所定の結
晶面が露出するようにして傾斜部１９を形成すれば、傾
斜角を精度の高く且つ容易に設定することが可能とな
る。The light receiving element according to the second embodiment is different from the light receiving element according to the first embodiment in that, as shown in FIG. This is the point that a concave portion having the inclined portion 19 is formed, and the reflective film 20 is formed on the second main surface 16 of the semiconductor substrate 1 having the inclined portion 19. Since the incident light 18 enters the inclined portion 19, the reflection film 20 may be formed only on the inclined portion 19. The inclined portion 19 is located at a position facing the light incident portion 10, and the inclination angle of the inclined portion 19 with respect to the semiconductor substrate 1 is:
The incident light 18 is formed so as to be reflected by the inclined portion 19 and enter the light absorbing layer 5. The tilt angle may be set to a suitable value within a range of, for example, 15 to 35 degrees. If the inclined portion 19 is formed such that a predetermined crystal plane is exposed, the inclination angle can be set with high accuracy and easily.
【００７２】なお、説明の簡略化のため、第１の実施形
態に係る受光素子と同じ構成要素には、同じ符号を付し
ており、ここではその説明を省略する。For simplification of the description, the same components as those of the light receiving element according to the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted.
【００７３】第２の実施形態に係る受光素子では、第１
主面２に垂直に入射した入射光１８は、光入射部１０か
ら半導体基板１に対して垂直に入射した後、傾斜部１９
で反射されて光吸収層５に入射する。In the light receiving element according to the second embodiment, the first
The incident light 18 perpendicularly incident on the main surface 2 is perpendicularly incident on the semiconductor substrate 1 from the light incident part 10 and then the inclined part 19.
And is incident on the light absorbing layer 5.
【００７４】第２の実施形態に係る受光素子は、第１の
実施形態に係る受光素子とは異なり、受光素子の実装形
態に応じて垂直入射がより適した場合に用いることがで
きる。なお、第２の実施形態に係る受光素子は、第１の
実施形態に係る受光素子と同様に、入射光１８がフィル
タ層３を２回透過するので、実質的に２倍の厚さのフィ
ルタ層を透過する効果があることはいうまでもない。The light receiving element according to the second embodiment is different from the light receiving element according to the first embodiment, and can be used when perpendicular incidence is more suitable according to the mounting form of the light receiving element. In the light receiving element according to the second embodiment, as in the light receiving element according to the first embodiment, since the incident light 18 passes through the filter layer 3 twice, the filter having a thickness twice as large as that of the filter according to the first embodiment is used. It goes without saying that there is an effect of transmitting through the layer.
【００７５】（第３の実施形態）次に、図５を参照しな
がら、本発明の第３の実施形態に係る受光素子を説明す
る。尚、図５（ａ）は、第３の実施形態に係る受光素子
の平面図であり、図５（ｂ）は、図５（ａ）におけるＸ
−Ｘ線に沿う断面図であり、図５（ｃ）は、図５（ａ）
におけるＹ−Ｙ線に沿う断面図である。(Third Embodiment) Next, a light receiving element according to a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 5A is a plan view of a light receiving element according to the third embodiment, and FIG. 5B is a plan view of X in FIG. 5A.
FIG. 5C is a cross-sectional view taken along line X-ray, and FIG.
3 is a sectional view taken along line YY in FIG.
【００７６】第３の実施形態に係る受光素子が、第１の
実施形態に係る受光素子と異なる点は、図５（ｃ）に示
すように、半導体基板１の第１主面２上にフィルタ層３
が形成されているのではなく、半導体基板１の第２主面
１６上にフィルタ層２１が形成され、フィルタ層２１の
上に反射膜１７が形成されている点である。また、キャ
リア阻止層は形成されていない。The light receiving element according to the third embodiment is different from the light receiving element according to the first embodiment in that a filter is provided on a first main surface 2 of a semiconductor substrate 1 as shown in FIG. Layer 3
Is not formed, but the filter layer 21 is formed on the second main surface 16 of the semiconductor substrate 1, and the reflection film 17 is formed on the filter layer 21. Further, no carrier blocking layer is formed.
【００７７】なお、説明の簡略化のため、第１の実施形
態に係る受光素子と同じ構成要素には、同じ符号を付し
ており、ここではその説明を省略する。For simplification of description, the same components as those of the light receiving element according to the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted.
【００７８】第３の実施形態に係る受光素子は、第１の
実施形態に係る受光素子と同様に、入射光１８は半導体
基板１の第２主面１６で反射する前後の２回、フィルタ
層２１を透過する。すなわち、入射光１８が透過するフ
ィルタ層２１の厚さを実質的に２倍の厚さとすることが
できる。In the light receiving element according to the third embodiment, similarly to the light receiving element according to the first embodiment, the incident light 18 is filtered twice before and after being reflected by the second main surface 16 of the semiconductor substrate 1. 21. That is, the thickness of the filter layer 21 through which the incident light 18 passes can be substantially doubled.
【００７９】また、入射光１８は半導体基板１の第１主
面２側に形成された光入射部１０から入射するので、表
面入射型である。さらに、フィルタ層２１は半導体基板
１の第２主面１６上にあるので、光吸収層５の上にワイ
ドバンドギャップ層６を積層した受光部を不純物拡散に
よって形成したプレーナ型ｐｉｎフォトダイオードとす
ることも容易であり、不純物拡散の深さは従来のｐｉｎ
フォトダイオードと同等である。さらに、第３の実施形
態に係る受光素子では、半導体基板１そのものが、フィ
ルタ層２１で生成されたキャリアが光吸収層５に流入す
るのを防ぐ役割をしているので、特にキャリア阻止層を
設ける必要はない。Further, since the incident light 18 is incident from the light incident portion 10 formed on the first main surface 2 side of the semiconductor substrate 1, it is of a surface incident type. Further, since the filter layer 21 is on the second main surface 16 of the semiconductor substrate 1, the light receiving portion in which the wide band gap layer 6 is laminated on the light absorbing layer 5 is a planar pin photodiode formed by impurity diffusion. This is easy, and the depth of impurity diffusion is
It is equivalent to a photodiode. Further, in the light receiving element according to the third embodiment, since the semiconductor substrate 1 itself has a role of preventing the carriers generated in the filter layer 21 from flowing into the light absorbing layer 5, the carrier blocking layer is particularly used. No need to provide.
【００８０】なお、第３の実施形態に係る受光素子と第
１の実施形態に係る受光素子を組合せた構成、すなわち
半導体基板１の第１主面２上と第２主面１６上にともに
フィルタ層を形成するということも可能である。この構
造では、上下のフィルタ層を２回ずつ、即ち４回フィル
タ層を透過させることができるので、フィルタ層の厚さ
を実質的に４倍の厚さとすることができ、実質的に４倍
の感度比を得ることができる。フィルタ層となるＩｎＧ
ａＡｓＰ層を厚くエピタキシャル成長させると組成の変
動を生じやすいことは前述の通りだが、半導体基板１の
第１主面２上と第２主面１６上であれば、それぞれ厚さ
２．３μｍのフィルタ層を形成することは容易である。
この場合、入射光は厚さ約９．２μｍのフィルタ層を透
過することになり、波長１．５５μｍの信号光と波長
１．３μｍの信号光の感度比として約４０ｄＢを得るこ
とができる。Note that a configuration in which the light receiving element according to the third embodiment and the light receiving element according to the first embodiment are combined, that is, a filter is provided on both the first main surface 2 and the second main surface 16 of the semiconductor substrate 1. It is also possible to form a layer. In this structure, the upper and lower filter layers can pass through the filter layer twice, that is, four times, so that the thickness of the filter layer can be made substantially four times as thick, and substantially four times. Can be obtained. InG to be a filter layer
As described above, when the aAsP layer is grown epitaxially thick, the composition tends to fluctuate. However, the filter layer having a thickness of 2.3 μm on the first main surface 2 and the second main surface 16 of the semiconductor substrate 1. Is easy to form.
In this case, the incident light passes through the filter layer having a thickness of about 9.2 μm, and a sensitivity ratio of about 40 dB can be obtained as a sensitivity ratio between the signal light having the wavelength of 1.55 μm and the signal light having the wavelength of 1.3 μm.
【００８１】（第４の実施形態）次に、図６を参照しな
がら、本発明の第４の実施形態に係る受光素子を説明す
る。尚、図６（ａ）は、第４の実施形態に係る受光素子
の平面図であり、図６（ｂ）は、図６（ａ）におけるＸ
−Ｘ線に沿う断面図であり、図６（ｃ）は、図６（ａ）
におけるＹ−Ｙ線に沿う断面図である。(Fourth Embodiment) Next, a light receiving element according to a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 6A is a plan view of a light receiving element according to the fourth embodiment, and FIG. 6B is a plan view of X in FIG. 6A.
FIG. 6C is a cross-sectional view along the X-ray, and FIG.
3 is a sectional view taken along line YY in FIG.
【００８２】第４の実施形態に係る受光素子が、第３の
実施形態に係る受光素子と異なる点は、図６（ｃ）に示
すように、半導体基板１の第１主面２に傾斜部２２を有
する凹部が形成された点である。The light receiving element according to the fourth embodiment is different from the light receiving element according to the third embodiment in that, as shown in FIG. This is a point where a concave portion having a groove 22 is formed.
【００８３】なお、説明の簡略化のため、第３の実施形
態に係る受光素子と同じ構成要素には、同じ符号を付し
ており、ここではその説明を省略する。For the sake of simplicity, the same components as those of the light receiving element according to the third embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted here.
【００８４】また、光入射部１０は傾斜部２２に形成さ
れており、光入射部１０から入射した入射光１８は傾斜
部２２で屈折されてから半導体基板１に入射した後、第
２主面１６で反射されて光吸収層５に入射する。第３の
実施形態に係る受光素子のように、傾斜部２２がなく、
第１主面２と第２主面１６とが平行な構造の受光素子の
場合においては、入射光１８を光吸収層５に入射させる
ためには入射光１８を斜めに入射する必要がある。しか
し、第４の実施形態に係る受光素子のように第２主面１
６に傾斜部２２を形成しておき、傾斜部２２で入射光１
８を屈折するようにすれば、第１主面２に垂直に入射し
た入射光１８を光吸収層５に入射させることができる。
なお、第４の実施形態に係る受光素子は、第３の実施形
態に係る受光素子と同様に、入射光１８がフィルタ層２
１を２回透過するので、実質的に２倍の厚さのフィルタ
層を透過する効果があることは言うまでもない。The light incident part 10 is formed on the inclined part 22, and the incident light 18 incident from the light incident part 10 is refracted by the inclined part 22, enters the semiconductor substrate 1, and then enters the second main surface. The light is reflected by 16 and enters the light absorption layer 5. Unlike the light receiving element according to the third embodiment, there is no inclined portion 22,
In the case of a light receiving element having a structure in which the first main surface 2 and the second main surface 16 are parallel to each other, it is necessary to make the incident light 18 obliquely enter in order to make the incident light 18 enter the light absorbing layer 5. However, like the light receiving element according to the fourth embodiment, the second main surface 1
6, an inclined portion 22 is formed.
If the light 8 is refracted, the incident light 18 perpendicularly incident on the first main surface 2 can be incident on the light absorbing layer 5.
The light receiving element according to the fourth embodiment is similar to the light receiving element according to the third embodiment in that the incident light 18
Needless to say, since 1 is transmitted twice, there is an effect of transmitting the filter layer substantially twice as thick.
【００８５】（第５の実施形態）次に、図７を参照しな
がら、本発明の第５の実施形態に係る受光素子を説明す
る。尚、図７（ａ）は、第５の実施形態に係る受光素子
の平面図であり、図７（ｂ）は、図７（ａ）におけるＸ
−Ｘ線に沿う断面図であり、図７（ｃ）は、図７（ａ）
におけるＹ−Ｙ線に沿う断面図である。ここで、図７
（ｄ）は、半導体基板１を裏面からみた場合の傾斜部１
９の箇所を形状を示す裏面図である。(Fifth Embodiment) Next, a light receiving element according to a fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 7A is a plan view of a light receiving element according to the fifth embodiment, and FIG. 7B is a plan view of X in FIG. 7A.
FIG. 7C is a cross-sectional view taken along line X-ray, and FIG.
3 is a sectional view taken along line YY in FIG. Here, FIG.
(D) shows an inclined portion 1 when the semiconductor substrate 1 is viewed from the back surface.
It is a rear view which shows the shape of 9 places.
【００８６】第５の実施形態に係る受光素子が、第１の
実施形態に係る受光素子と異なる点は、図７（ｃ）に示
すように、光入射部２３が半導体基板１の第２主面１６
上に形成されるとともに、第１主面２上のキャリア阻止
層４上には第２の反射膜２４が形成された点である。な
お、第２主面１６において、光入射部２３が形成された
部分には反射膜１７は形成されていない。The light receiving element according to the fifth embodiment is different from the light receiving element according to the first embodiment, as shown in FIG. Face 16
The second point is that the second reflection film 24 is formed on the carrier blocking layer 4 on the first main surface 2. The reflection film 17 is not formed on the portion of the second main surface 16 where the light incident portion 23 is formed.
【００８７】なお、説明の簡略化のため、第１の実施形
態に係る受光素子と同じ構成要素には、同じ符号を付し
ており、ここではその説明を省略する。For the sake of simplicity, the same components as those of the light receiving element according to the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted here.
【００８８】第５の実施形態に係る受光素子によると、
第２主面１６上に形成された光入射部２３から入射した
入射光は、第１主面２上の反射膜２４で反射され、さら
に第２主面１６上の反射膜１７で反射された後に光吸収
層５に入射する。この場合、入射光１８は光吸収層５に
達するまでにフィルタ層３を３回透過することになる。
例えばフィルタ層３の厚さを２．３μｍとしておけば、
入射光１８は厚さ６．９μｍのフィルタ層を透過するこ
とになり、波長１．５５μｍの信号光と波長１．３μｍ
の信号光の感度比として３０ｄＢを得ることができる。
この構成は、特に裏面入射型が望ましい受光素子の場合
において有効であり、入射光１８が透過するフィルタ層
３の厚さを実質的に３倍の厚さとすることができる。According to the light receiving element according to the fifth embodiment,
The incident light that has entered from the light incident portion 23 formed on the second main surface 16 is reflected by the reflection film 24 on the first main surface 2 and further reflected by the reflection film 17 on the second main surface 16. Later, the light enters the light absorption layer 5. In this case, the incident light 18 passes through the filter layer 3 three times before reaching the light absorption layer 5.
For example, if the thickness of the filter layer 3 is set to 2.3 μm,
The incident light 18 is transmitted through the filter layer having a thickness of 6.9 μm, and the signal light having a wavelength of 1.55 μm and the signal light having a wavelength of 1.3 μm are transmitted.
30 dB can be obtained as the sensitivity ratio of the signal light.
This configuration is particularly effective in the case of a light receiving element that is desirably a back illuminated type, and the thickness of the filter layer 3 through which the incident light 18 passes can be substantially tripled.
【００８９】なお、光入射部２３と光吸収層５の距離を
大きくし、反射膜２４の大きさを大きく若しくは反射膜
２４を複数設けることにより、フィルタ層を５回、また
は２ｎ＋１（ｎは２以上の自然数）回透過する構成の受
光素子を実現できる。また、光入射部２４を半導体基板
１の第１主面２側に形成する構成の表面入射型の受光素
子とすることにより、入射光１８が光吸収層５に達する
までに４回、または２ｎ（ｎは２以上の自然数）回フィ
ルタ層を透過する構成の受光素子を実現できる。By increasing the distance between the light incident portion 23 and the light absorbing layer 5 and increasing the size of the reflective film 24 or providing a plurality of reflective films 24, the number of filter layers is 5 or 2n + 1 (n is 2 It is possible to realize a light receiving element having a configuration of transmitting light by the above (natural number) times. In addition, by forming the light incident portion 24 as a surface incident type light receiving element having a configuration in which the light incident portion 24 is formed on the first main surface 2 side of the semiconductor substrate 1, the incident light 18 reaches the light absorbing layer 5 four times or 2n. (N is a natural number of 2 or more) can realize a light receiving element configured to transmit through the filter layer.
【００９０】（第６の実施形態）次に、図８を参照しな
がら、本発明の第６の実施形態に係る受光素子を説明す
る。尚、図８（ａ）は、第６の実施形態に係る受光素子
の平面図であり、図８（ｂ）は、図８（ａ）におけるＸ
−Ｘ線に沿う断面図であり、図８（ｃ）は、図８（ａ）
におけるＹ−Ｙ線に沿う断面図である。(Sixth Embodiment) Next, a light receiving element according to a sixth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 8A is a plan view of a light receiving element according to the sixth embodiment, and FIG. 8B is a plan view of X in FIG. 8A.
FIG. 8C is a cross-sectional view taken along line X-ray, and FIG.
3 is a sectional view taken along line YY in FIG.
【００９１】図８（ｂ）に示すように、半絶縁性ＩｎＰ
よりなる半導体基板２５の第１主面２６上に、吸収端波
長が１．４μｍのｎ型ＩｎＧａＡｓＰよりなるフィルタ
層２７及びｎ型ＩｎＰよりなるキャリア阻止層２８が積
層された２つの島、第１メサ２９及び第２メサ３０が形
成されている。第１メサ２９上に島状の低濃度ｎ型Ｉｎ
ＧａＡｓよりなる光吸収層３１及び低濃度ｎ型ＩｎＰよ
りなるワイドバンドギャップ層３２が積層されている。
ワイドバンドギャップ層３２の中央部には、Ｚｎ等のｐ
型不純物が拡散された拡散領域３３があり、第１メサ２
９をなすキャリア阻止層２８上にｎ側電極３４、拡散領
域３３上にｐ側電極３５が形成されている。ｎ側電極３
４は、第１のメサ２９上を占めるように形成されてい
る。As shown in FIG. 8B, semi-insulating InP
On a first main surface 26 of a semiconductor substrate 25 formed of a semiconductor substrate 25, two islands in which a filter layer 27 made of n-type InGaAsP having an absorption edge wavelength of 1.4 μm and a carrier blocking layer 28 made of n-type InP are stacked, A mesa 29 and a second mesa 30 are formed. On the first mesa 29, an island-like low-concentration n-type In
A light absorption layer 31 made of GaAs and a wide band gap layer 32 made of low-concentration n-type InP are stacked.
In the center of the wide band gap layer 32, p such as Zn
There is a diffusion region 33 in which the type impurity is diffused, and the first mesa 2
An n-side electrode 34 is formed on the carrier blocking layer 28 and a p-side electrode 35 is formed on the diffusion region 33. n-side electrode 3
4 is formed so as to occupy the first mesa 29.
【００９２】また、図８（ａ）、（ｃ）に示すように、
第１メサ２９において、光吸収層３１と離してキャリア
阻止層２８上に光入射部３６が形成され、光入射部３６
の内側にはＳｉＮよりなる反射防止膜３７が堆積されて
いる。As shown in FIGS. 8A and 8C,
In the first mesa 29, a light incident portion 36 is formed on the carrier blocking layer 28 apart from the light absorbing layer 31, and the light incident portion 36 is formed.
Is deposited with an antireflection film 37 made of SiN.
【００９３】さらに、図８（ａ）、（ｂ）に示すよう
に、露出した半導体層表面は、周辺部のスクライブレー
ン３８を除いてＳｉＮとＳｉＯ2が積層された絶縁膜３
９によって覆われており、第２メサ３０上に絶縁膜３９
を介して形成されたパッド４０はｐ側電極３５と配線４
１によって接続されている。ｎ側電極３４、ｐ側電極３
５、パッド４０及び配線４１は、例えばＴｉ／Ｐｔ／Ａ
ｕの積層金属膜よりなっており、１回の蒸着、リフトオ
フ工程で一括して形成することも可能である。Further, as shown in FIGS. 8A and 8B, the exposed surface of the semiconductor layer is covered with the insulating film 3 on which SiN and SiO 2 are laminated except for the peripheral scribe lane 38.
9 and an insulating film 39 on the second mesa 30.
The pad 40 formed through the P-side electrode 35 and the wiring 4
1 connected. n-side electrode 34, p-side electrode 3
5, the pad 40 and the wiring 41 are, for example, Ti / Pt / A
It is made of a laminated metal film of u, and can be formed collectively by one evaporation and lift-off process.
【００９４】また、半導体基板２５の第２主面４２に
は、光を反射する反射膜４３が形成されている。反射膜
４３は金属膜のみで構成してもよいが、誘電体と金属、
例えばＳｉＮとＡｌの積層構造とすれば、より高い反射
率を得ることができる。Further, on the second main surface 42 of the semiconductor substrate 25, a reflection film 43 for reflecting light is formed. The reflection film 43 may be composed of only a metal film.
For example, if a laminated structure of SiN and Al is used, higher reflectance can be obtained.
【００９５】第６の実施形態に係る受光素子は、第１の
実施形態に係る受光素子と同様に、入射光４４は基板２
５に入射する前と光吸収層３１に入射する前の２回、フ
ィルタ層２７を透過する。すなわち、入射光４４が透過
するフィルタ層２７の厚さを実質的に２倍の厚さとする
ことができる。また、フィルタ層２７と光吸収層３１の
間にフィルタ層２７よりも禁制帯幅の大きい材料よりな
るキャリア阻止層２８が挿入されているので、フィルタ
層２７で生成されたキャリアが光吸収層３１に流入して
感度比が低下することもない。The light receiving element according to the sixth embodiment is similar to the light receiving element according to the first embodiment in that the incident light 44
5 and twice through the filter layer 27 before entering the light absorbing layer 31. That is, the thickness of the filter layer 27 through which the incident light 44 passes can be substantially doubled. Further, since the carrier blocking layer 28 made of a material having a larger bandgap than the filter layer 27 is inserted between the filter layer 27 and the light absorption layer 31, the carriers generated in the filter layer 27 are And the sensitivity ratio does not decrease.
【００９６】なお、入射光４４は半導体基板２５の第１
主面２６側に形成された光吸収層３１に直接入射しない
が、光入射部３６は第１主面２６側にあるので、第６の
実施形態に係る受光素子は表面入射型である。また、第
６の実施形態に係る受光素子は、光吸収層３１の上にワ
イドバンドギャップ層３２を積層して受光部を不純物拡
散によって形成したプレーナ型のものであり、フィルタ
層２７は光吸収層３１と半導体基板２５の間にあるの
で、不純物拡散の深さは第１の実施形態に係る受光素子
と同等である。さらに、半導体基板２５の第１主面２６
側にｐ側及びｎ側電極が共に形成されているので、容易
にフリップチップボンディングすることができる。The incident light 44 is applied to the first
Although the light does not directly enter the light absorbing layer 31 formed on the main surface 26 side, since the light incident portion 36 is on the first main surface 26 side, the light receiving element according to the sixth embodiment is of a front-illuminated type. The light receiving element according to the sixth embodiment is of a planar type in which a wide band gap layer 32 is stacked on a light absorbing layer 31 and a light receiving portion is formed by impurity diffusion. Since it is between the layer 31 and the semiconductor substrate 25, the depth of impurity diffusion is the same as that of the light receiving element according to the first embodiment. Further, the first main surface 26 of the semiconductor substrate 25
Since the p-side and n-side electrodes are both formed on the side, flip-chip bonding can be easily performed.
【００９７】以上の効果は第１の実施形態に係る受光素
子と同様であるが、さらに第６の実施形態に係る受光素
子は、半絶縁性の半導体基板２５を用いてｐ側電極３５
のパッド４０の部分と光吸収層３１の部分とがメサ状
（島状）に分離されている。分離されていない場合は、
ｎ型基板を用い絶縁膜を介してｐ側電極のパッドを形成
することになるので、ＭＩＳ（Ｍｅｔａｌ Ｉｎｓｕｌ
ａｔｏｒ ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）構造となり、
パッド容量として素子容量に付加されることになり、そ
のパッド容量が受光素子全体として影響を及ぼす場合が
ある。これに対し、第６の実施形態に係る受光素子で
は、ｎ側電極３４が形成されたｎ型層（第１メサ２９）
とは別のメサ（第２メサ３０）上にパッド４０を形成す
るので、パッド容量が素子容量に付加されないという独
自の効果を有する。The above effects are the same as those of the light receiving element according to the first embodiment. However, the light receiving element according to the sixth embodiment uses a semi-insulating semiconductor substrate 25 and a p-side electrode 35.
Of the pad 40 and the portion of the light absorbing layer 31 are separated in a mesa shape (island shape). If not,
Since an n-type substrate is used to form a pad for a p-side electrode via an insulating film, a MIS (Metal Insul) is formed.
ator semiconductor) structure,
The pad capacitance is added to the element capacitance, and the pad capacitance may affect the entire light receiving element. On the other hand, in the light receiving element according to the sixth embodiment, the n-type layer (the first mesa 29) on which the n-side electrode 34 is formed.
Since the pad 40 is formed on a mesa (the second mesa 30) different from the above, there is an original effect that the pad capacitance is not added to the element capacitance.
【００９８】なお、第６の実施形態に係る受光素子にお
いて、ｐ側電極３５をリング状ではなく円形として、光
吸収層３１上部からの入射光を遮光している。これは入
射光４４の散乱光が光吸収層３１の上部から入射して感
度比を劣化させるのを防ぐためである。しかし、検査工
程で光吸収層３１の上部から直接入射光を入射する場合
には、ｐ側電極３５をリング状としてもよい。また、第
６の実施形態に係る受光素子ではｎ側電極３４はキャリ
ア阻止層２８上に形成されているが、これをフィルタ層
２７上に形成してもよい。フィルタ層２７はキャリア阻
止層２８よりも禁制帯幅が小さく、この上にｎ側電極を
形成した方がコンタクト抵抗を低減できる場合がある。
また、パッド４０はフィルタ層２７のみからなる第２メ
サ３０上に形成してもよく、半導体基板２５上に形成し
てもよい。ただし、いずれの場合も絶縁膜３９を介した
方が望ましい。これは半絶縁性基板であっても多少の導
電性はあり、半導体層上に直接パッド４０を形成すると
ｎ側電極との間にリーク電流が発生するからである。In the light-receiving element according to the sixth embodiment, the p-side electrode 35 is formed in a circular shape, not a ring shape, so as to block incident light from above the light absorbing layer 31. This is to prevent the scattered light of the incident light 44 from being incident from above the light absorbing layer 31 and deteriorating the sensitivity ratio. However, when the incident light is directly incident from above the light absorbing layer 31 in the inspection step, the p-side electrode 35 may be formed in a ring shape. Further, in the light receiving element according to the sixth embodiment, the n-side electrode 34 is formed on the carrier blocking layer 28, but may be formed on the filter layer 27. The filter layer 27 has a smaller forbidden band width than the carrier blocking layer 28, and the contact resistance may be reduced by forming an n-side electrode thereon.
The pad 40 may be formed on the second mesa 30 including only the filter layer 27, or may be formed on the semiconductor substrate 25. However, in any case, it is desirable to interpose the insulating film 39. This is because even a semi-insulating substrate has some conductivity, and if the pad 40 is formed directly on the semiconductor layer, a leak current is generated between the pad 40 and the n-side electrode.
【００９９】（第７の実施形態）第７の実施形態では、
本発明の第１の実施形態に係る受光素子を光学部材と電
気的あるいは光学的に実装した受光素子実装体につい
て、図９を参照しながら説明する。尚、図９は、本発明
の第７の実施形態に係る受光素子実装体の断面図であ
る。(Seventh Embodiment) In the seventh embodiment,
A light receiving element mounting body in which the light receiving element according to the first embodiment of the present invention is electrically or optically mounted on an optical member will be described with reference to FIG. FIG. 9 is a cross-sectional view of a light receiving element mounted body according to the seventh embodiment of the present invention.
【０１００】石英ガラスあるいはＳｉ、ＧａＡｓ等の半
導体よりなる実装基板４５にはガイド溝４６が形成され
ており、ガイド溝４６に光ファイバ４７が載置されてい
る。ガイド溝４６は、樹脂（図示せず）によって埋め込
まれる。A guide groove 46 is formed on a mounting substrate 45 made of quartz glass or a semiconductor such as Si or GaAs, and an optical fiber 47 is placed in the guide groove 46. The guide groove 46 is filled with a resin (not shown).
【０１０１】光ファイバ４７を斜めに切断するように実
装基板４５にスリット４８が形成され、このスリット４
８に反射板４９が挿入されている。また、実装基板４５
の表面には、ガイド溝４６を跨いで受光素子５０がフリ
ップチップボンディングされている。受光素子５０は、
受光素子５０の光入射部５１を実装基板４５に向けてボ
ンディングされている。A slit 48 is formed in the mounting substrate 45 so as to cut the optical fiber 47 obliquely.
8, a reflection plate 49 is inserted. Also, the mounting board 45
A light receiving element 50 is flip-chip bonded across the guide groove 46 on the surface of the substrate. The light receiving element 50
The light incident part 51 of the light receiving element 50 is bonded to the mounting substrate 45.
【０１０２】光ファイバ４７を紙面右方向から伝搬して
きた入射光５２は、反射板４９によって反射されて、受
光素子５０の光入射部５１に入射する。受光素子５０に
入射した入射光５２は、第１の実施の形態で説明したよ
うに、半導体基板の第２主面で反射されて光吸収層に入
射する。従って、入射光５２は半導体基板に入射する前
と光吸収層に入射する前の２回、フィルタ層を透過す
る。すなわち、入射光５２が透過するフィルタ層の厚さ
を実質的に２倍の厚さとすることができる。The incident light 52 propagating through the optical fiber 47 from the right side of the drawing sheet is reflected by the reflection plate 49 and enters the light incident portion 51 of the light receiving element 50. As described in the first embodiment, the incident light 52 incident on the light receiving element 50 is reflected by the second main surface of the semiconductor substrate and is incident on the light absorbing layer. Therefore, the incident light 52 passes through the filter layer twice before entering the semiconductor substrate and before entering the light absorbing layer. That is, the thickness of the filter layer through which the incident light 52 passes can be substantially doubled.
【０１０３】第７の実施形態に係る受光素子実装体で
は、受光素子５０を実装基板４５にフリップチップボン
ディングしているので、ワイヤボンディングした場合と
比較してワイヤに伴う寄生容量が低減され、高速動作が
可能になる。特に、実装基板をガラス等の誘電体あるい
は半絶縁性の半導体基板とすると、寄生容量低減の効果
が大きくなる。また、光入射部に斜め入射する受光素子
を用いることにより、実装基板４５側からの入射光５２
を直接受光素子５０の光入射部５１に入射して光学結合
するので、受光素子５０を実装基板４５にボンディング
した時点で光学結合も完了し、これにより、光学結合の
ための実装工程が不要になる。In the light receiving element mounted body according to the seventh embodiment, since the light receiving element 50 is flip-chip bonded to the mounting substrate 45, the parasitic capacitance associated with the wire is reduced as compared with the case where the wire bonding is performed, and the speed is increased. Operation becomes possible. In particular, when the mounting substrate is a dielectric material such as glass or a semi-insulating semiconductor substrate, the effect of reducing the parasitic capacitance is increased. Further, by using a light receiving element obliquely incident on the light incident portion, the incident light 52 from the mounting substrate 45 side can be used.
Is directly incident on the light incident portion 51 of the light receiving element 50 and optically coupled, so that the optical coupling is completed when the light receiving element 50 is bonded to the mounting substrate 45, thereby eliminating a mounting process for optical coupling. Become.
【０１０４】さらに、図示していないが、光ファイバ４
７の出射側（図９における光ファイバ４７の左端側）に
半導体レーザを置き、反射板４９をハーフミラーとすれ
ば、容易に受光発光モジュールとすることができる。Although not shown, the optical fiber 4
If a semiconductor laser is placed on the emission side of 7 (the left end side of the optical fiber 47 in FIG. 9) and the reflecting plate 49 is a half mirror, a light receiving and emitting module can be easily formed.
【０１０５】なお、受光素子５０は、第２〜第６の実施
形態に係る受光素子としてもよいが、図９に示すように
光入射部５１に斜め入射する場合は、第３、第５及び第
６の実施形態に係る受光素子が好ましく、光入射部５１
に垂直に入射する場合、すなわち反射板４９を入射光５
２の進行方向に対して４５度の角度となるように設けた
場合は、第２及び第４の実施形態に係る受光素子が好ま
しい。The light receiving element 50 may be the light receiving element according to the second to sixth embodiments. However, when the light is incident obliquely on the light incident part 51 as shown in FIG. The light receiving element according to the sixth embodiment is preferable.
, That is, the reflection plate 49 passes the incident light 5
In the case where the light receiving element is provided at an angle of 45 degrees with respect to the traveling direction 2, the light receiving elements according to the second and fourth embodiments are preferable.
【０１０６】[0106]
【発明の効果】本発明の受光素子によれば、光入射部か
ら入射した入射光が第１主面若しくは第２主面で反射さ
れて光吸収層に入射するまでに、その入射光は半導体基
板と光吸収層との間に形成されたフィルタ層を２回以上
透過するので、入射光がフィルタ層を１回透過する構造
の受光素子に対して、フィルタ層の厚さを実質的に２倍
以上とすることができる。その結果、長波長（１．５５
μｍ）側の信号光と短波長（１．３μｍ）側の信号光の
感度比として例えば２０ｄＢ以上を得ることができる。According to the light receiving element of the present invention, the incident light from the light incident portion is reflected by the first principal surface or the second principal surface and is incident on the light absorbing layer until the incident light enters the light absorbing layer. Since the light is transmitted twice or more through the filter layer formed between the substrate and the light absorbing layer, the thickness of the filter layer is substantially reduced by 2 to the light receiving element having a structure in which the incident light is transmitted once through the filter layer. It can be more than double. As a result, the long wavelength (1.55
For example, a sensitivity ratio of 20 dB or more can be obtained as the sensitivity ratio between the signal light on the μm side and the signal light on the short wavelength (1.3 μm) side.
【０１０７】一方、本発明の受光素子実装体によれば、
受光素子を実装基板に容易にフリップチップボンディン
グできるので、ワイヤボンディングした場合と比較して
実装に伴う寄生容量が低減され、高速動作が可能になる
上に、ボンディングした時点で光学結合も完了するので
光学結合のための実装工程が不要になる。On the other hand, according to the light receiving element mounted body of the present invention,
Since the light-receiving element can be easily flip-chip bonded to the mounting board, the parasitic capacitance associated with mounting is reduced compared to the case of wire bonding, high-speed operation is possible, and optical coupling is completed at the time of bonding. A mounting process for optical coupling is not required.
【図１】（ａ）本発明の第１の実施形態に係る受光素子
の平面図 （ｂ）（ａ）におけるＸ−Ｘ線に沿う断面図 （ｃ）（ａ）におけるＹ−Ｙ線に沿う断面図FIG. 1 (a) is a plan view of a light receiving element according to a first embodiment of the present invention. FIG. 1 (b) is a cross-sectional view taken along line XX in FIG. 1 (a). Sectional view
【図２】波長とＩｎＧａＡｓＰの吸収との関係を示すグ
ラフである。FIG. 2 is a graph showing a relationship between wavelength and absorption of InGaAsP.
【図３】各層のバンドギャップを示すグラフである。FIG. 3 is a graph showing a band gap of each layer.
【図４】（ａ）本発明の第２の実施形態に係る受光素子
の平面図 （ｂ）（ａ）におけるＸ−Ｘ線に沿う断面図 （ｃ）（ａ）におけるＹ−Ｙ線に沿う断面図 （ｄ）本実施形態の受光素子の裏面の一部を示す裏面図4A is a plan view of a light receiving element according to a second embodiment of the present invention. FIG. 4B is a cross-sectional view taken along line XX in FIG. Sectional view (d) Back view showing a part of the back face of the light receiving element of the present embodiment
【図５】（ａ）本発明の第３の実施形態に係る受光素子
の平面図 （ｂ）（ａ）におけるＸ−Ｘ線に沿う断面図 （ｃ）（ａ）におけるＹ−Ｙ線に沿う断面図5 (a) is a plan view of a light receiving element according to a third embodiment of the present invention. FIG. 5 (b) is a cross-sectional view taken along line XX in FIG. 5 (a). Sectional view
【図６】（ａ）本発明の第４の実施形態に係る受光素子
の平面図 （ｂ）（ａ）におけるＸ−Ｘ線に沿う断面図 （ｃ）（ａ）におけるＹ−Ｙ線に沿う断面図6A is a plan view of a light receiving element according to a fourth embodiment of the present invention. FIG. 6B is a cross-sectional view taken along line XX in FIG. 6A. FIG. 6C is a sectional view taken along line YY in FIG. Sectional view
【図７】（ａ）本発明の第５の実施形態に係る受光素子
の平面図 （ｂ）（ａ）におけるＸ−Ｘ線に沿う断面図 （ｃ）（ａ）におけるＹ−Ｙ線に沿う断面図 （ｄ）本実施形態の受光素子の裏面の一部を示す裏面図FIG. 7A is a plan view of a light receiving element according to a fifth embodiment of the present invention. FIG. 7B is a cross-sectional view taken along line XX in FIG. Sectional view (d) Back view showing a part of the back face of the light receiving element of the present embodiment
【図８】（ａ）本発明の第６の実施形態に係る受光素子
の平面図 （ｂ）（ａ）におけるＸ−Ｘ線に沿う断面図 （ｃ）（ａ）におけるＹ−Ｙ線に沿う断面図8A is a plan view of a light receiving element according to a sixth embodiment of the present invention. FIG. 8B is a cross-sectional view taken along line XX in FIG. Sectional view
【図９】本発明の第７の実施形態に係る受光素子実装体
の断面図FIG. 9 is a sectional view of a light receiving element mounted body according to a seventh embodiment of the present invention.
【図１０】従来の長波長パスバンド特性のｐｉｎフォト
ダイオードの断面図FIG. 10 is a cross-sectional view of a conventional pin photodiode having a long wavelength passband characteristic.
１、２５ 半導体基板 ２、２６ 第１主面 ３、２１、２７ フィルタ層 ４、２８ キャリア阻止層（バッファ層） ５、３１ 光吸収層 ６、３２ ワイドバンドギャップ層（窓層） ７、３３ 拡散領域 ８、３４ ｎ側電極 ９、３５ ｐ側電極 １０、２３、３６、５１ 光入射部 １１、３７ 反射防止膜 １２、３８ スクライブレーン １３、３９ 絶縁膜 １４、４０ パッド（パッド電極） １５、４１ 配線 １６、４２ 第２主面 １７、２０、２４、４３ 反射膜 １８、４４、５２ 入射光 １９、２２ 傾斜部 ２９ 第１メサ ３０ 第２メサ ４５ 実装基板 ４６ ガイド溝 ４７ 光ファイバ ４８ スリット ４９ 反射板 ５０ 受光素子 1, 25 Semiconductor substrate 2, 26 First main surface 3, 21, 27 Filter layer 4, 28 Carrier blocking layer (buffer layer) 5, 31 Light absorption layer 6, 32 Wide band gap layer (window layer) 7, 33 Diffusion Regions 8, 34 n-side electrode 9, 35 p-side electrode 10, 23, 36, 51 light incident portion 11, 37 antireflection film 12, 38 scribe lane 13, 39 insulating film 14, 40 pad (pad electrode) 15, 41 Wiring 16, 42 Second main surface 17, 20, 24, 43 Reflective film 18, 44, 52 Incident light 19, 22 Inclined portion 29 First mesa 30 Second mesa 45 Mounting board 46 Guide groove 47 Optical fiber 48 Slit 49 Reflection Plate 50 Light receiving element
Claims (16)
と、 前記フィルタ層上に島状に形成された光吸収層と、 前記フィルタ層上の前記光吸収層が形成されていない部
分に形成された光入射部とを有し、 前記フィルタ層の吸収端波長は、前記半導体基板の吸収
端波長よりも長く、前記光吸収層の吸収端波長よりも短
いことを特徴とする受光素子。A semiconductor substrate; a filter layer formed on a first main surface of the semiconductor substrate; a light absorption layer formed in an island shape on the filter layer; and the light absorption on the filter layer A light incident portion formed in a portion where the layer is not formed, wherein the absorption edge wavelength of the filter layer is longer than the absorption edge wavelength of the semiconductor substrate and shorter than the absorption edge wavelength of the light absorption layer. A light receiving element characterized by the above-mentioned.
成されていることを特徴とする請求項１に記載の受光素
子。2. The light receiving device according to claim 1, wherein a reflection film is formed on a second main surface of the semiconductor substrate.
形成された、前記フィルタ層よりも禁制帯幅の大きい材
料よりなるキャリア阻止層と、 前記光吸収層の上に形成され、不純物拡散領域を有する
ワイドバンドキャップ層とを有することを特徴とする請
求項１に記載の受光素子。3. A carrier blocking layer formed between the filter layer and the light absorbing layer, the carrier blocking layer being made of a material having a larger bandgap than the filter layer, and an impurity formed on the light absorbing layer. The light receiving element according to claim 1, further comprising a wide band cap layer having a diffusion region.
記キャリア阻止層が第１導電型であり、 前記不純物拡散領域が第２導電型であり、 前記半導体基板、前記フィルタ層および前記キャリア阻
止層の少なくとも１つの上に形成された第１電極と、 前記不純物拡散領域上に形成された第２電極と、 前記半導体基板、前記フィルタ層および前記キャリア阻
止層の少なくとも一つの上に、絶縁膜を介して形成され
たパッド部と、 前記第２電極と前記パッド部とを電気接続する配線とを
有することを特徴とする請求項３に記載の受光素子。4. The semiconductor substrate, the filter layer, and the carrier blocking layer are of a first conductivity type, the impurity diffusion region is of a second conductivity type, and the semiconductor substrate, the filter layer, and the carrier blocking layer are of a first conductivity type. A first electrode formed on at least one of them, a second electrode formed on the impurity diffusion region, and at least one of the semiconductor substrate, the filter layer and the carrier blocking layer via an insulating film The light receiving element according to claim 3, further comprising: a pad portion formed by the step (c), and a wiring for electrically connecting the second electrode and the pad portion.
して、前記入射光を前記光吸収層に入射させる傾斜部
が、前記半導体基板の第２主面に形成されていることを
特徴とする請求項１に記載の受光素子。5. An inclined portion for reflecting incident light incident on the semiconductor substrate and causing the incident light to enter the light absorbing layer is formed on a second main surface of the semiconductor substrate. The light receiving element according to claim 1.
と、 前記半導体基板の第１主面上に島状に形成された光吸収
層と、 前記第１主面上の前記光吸収層が形成されていない部分
に形成された光入射部とを有し、 前記フィルタ層の吸収端波長は、前記半導体基板の吸収
端波長よりも長く、前記光吸収層の吸収端波長よりも短
いことを特徴とする受光素子。6. A semiconductor substrate; a filter layer formed on a second main surface of the semiconductor substrate; a light absorbing layer formed in an island shape on a first main surface of the semiconductor substrate; A light incident portion formed on a portion of the main surface where the light absorption layer is not formed, wherein an absorption edge wavelength of the filter layer is longer than an absorption edge wavelength of the semiconductor substrate; A light receiving element having a wavelength shorter than the absorption edge wavelength.
有するワイドバンドギャップ層が形成されていることを
特徴とする請求項６に記載の受光素子。7. The light receiving element according to claim 6, wherein a wide band gap layer having an impurity diffusion region is formed on the light absorbing layer.
しており、光入射部が前記傾斜部にあることを特徴とす
る請求項７に記載の受光素子。8. The light-receiving element according to claim 7, wherein the first main surface of the semiconductor substrate has an inclined portion, and the light incident portion is on the inclined portion.
吸収層に入射するまでに前記フィルタ層を少なくとも２
回透過することを特徴とする請求項１ないし請求項８の
いずれかに記載の受光素子。9. At least two filter layers are formed before light incident from the light incident part enters the light absorbing layer.
9. The light receiving element according to claim 1, wherein the light is transmitted once.
されたフィルタ層と、 前記半導体基板の前記第１主面側に島状に形成された光
吸収層と、 前記半導体基板の前記第１主面側に形成された反射膜
と、 前記半導体基板の前記第２主面側に形成された光入射部
とを有し、 前記フィルタ層の吸収端波長は、前記半導体基板の吸収
端波長よりも長く、前記光吸収層の吸収端波長よりも短
いことを特徴とする受光素子。10. A semiconductor substrate, a filter layer formed on a first main surface side or a second main surface side of the semiconductor substrate, and light formed in an island shape on the first main surface side of the semiconductor substrate. An absorption layer, a reflection film formed on the first main surface side of the semiconductor substrate, and a light incident portion formed on the second main surface side of the semiconductor substrate; and an absorption end of the filter layer. A light receiving element, wherein a wavelength is longer than an absorption edge wavelength of the semiconductor substrate and shorter than an absorption edge wavelength of the light absorption layer.
光吸収層に入射するまでに前記フィルタ層を少なくとも
３回透過することを特徴とする請求項１０に記載の受光
素子。11. The light-receiving element according to claim 10, wherein the light incident from the light incident portion passes through the filter layer at least three times before entering the light absorbing layer.
層が単数もしくは複数の島状に形成されており、 前記半導体基板が半絶縁性であり、 前記フィルタ層及び前記キャリア阻止層が第１導電型で
あり、 前記不純物拡散領域が第２導電型であり、 前記光吸収層を有する島における前記フィルタ層もしく
は前記キャリア阻止層の上に形成された第１電極と、 前記不純物拡散領域上に形成された第２電極と、 前記半導体基板上、あるいは前記第１電極が形成された
島以外の島をなす前記フィルタ層もしくは前記キャリア
阻止層上に形成されたパッド部と、 前記第２電極と前記パッド部とを電気接続する配線とを
有することを特徴とする請求項３に記載の受光素子。12. The filter layer and the carrier blocking layer are formed in one or a plurality of islands, the semiconductor substrate is semi-insulating, and the filter layer and the carrier blocking layer are of a first conductivity type. A first electrode formed on the filter layer or the carrier blocking layer in an island having the light absorbing layer; and a first electrode formed on the impurity diffusion region. A second electrode; a pad portion formed on the semiconductor substrate or on the filter layer or the carrier blocking layer forming an island other than the island on which the first electrode is formed; and the second electrode and the pad portion The light receiving element according to claim 3, further comprising: a wiring for electrically connecting the light receiving element to the light receiving element.
たフィルタ層を有する受光素子であって、 前記半導体基板の第１主面側から入射した光が、前記半
導体基板の第２主面で反射して前記光吸収層に吸収され
るまでに前記フィルタ層を少なくとも２回以上透過する
ことを特徴とする受光素子。13. A light receiving element having a filter layer formed between a semiconductor substrate and a light absorbing layer, wherein light incident from a first main surface side of the semiconductor substrate is applied to a second main surface of the semiconductor substrate. A light-receiving element that passes through the filter layer at least twice before being reflected by the light absorption layer and absorbed by the light absorption layer.
半導体基板の吸収端波長よりも長く前記光吸収層の吸収
端波長よりも短いことを特徴とする請求項１３に記載の
受光素子。14. The light receiving element according to claim 13, wherein an absorption edge wavelength of said filter layer is longer than an absorption edge wavelength of said semiconductor substrate and shorter than an absorption edge wavelength of said light absorption layer.
れた光導波路と、前記光導波路を伝搬する入射光の進路
を前記実装基板の表面方向に偏向させる偏向素子と、前
記実装基板に配置された受光素子とを有する受光素子実
装体であって、前記受光素子は、 半導体基板と、 前記半導体基板の第１主面側および第２主面側の少なく
とも一方の側に形成されたフィルタ層と、 前記半導体基板の前記第１主面側に島状に形成された光
吸収層と、 前記半導体基板の前記第１主面側に形成された光入射部
とを有し、 前記受光素子は前記光入射部が形成された第１主面側を
実装基板に向けて配置されていることを特徴とする受光
素子実装体。15. A mounting substrate, an optical waveguide formed in the mounting substrate, a deflecting element for deflecting a path of incident light propagating through the optical waveguide toward a surface of the mounting substrate, and disposed on the mounting substrate. A light receiving element mounting body, comprising: a semiconductor substrate; and a filter layer formed on at least one of a first main surface side and a second main surface side of the semiconductor substrate. And a light absorbing layer formed in an island shape on the first main surface side of the semiconductor substrate; and a light incident portion formed on the first main surface side of the semiconductor substrate. A light-receiving element mounting body, wherein the first main surface side on which the light incident portion is formed is arranged facing a mounting substrate.
成された溝に埋め込まれた光ファイバであり、 前記偏向素子が、前記光ファイバを切断するように前記
実装基板上に形成されたスリットに挿入された反射板で
あり、 前記受光素子が、前記溝を跨いで前記実装基板に配置さ
れていることを特徴とする請求項１５記載の受光素子実
装体。16. The optical waveguide, wherein the optical waveguide is an optical fiber embedded in a groove formed on the mounting substrate, and wherein the deflecting element is formed on the mounting substrate so as to cut the optical fiber. The light-receiving element mounting body according to claim 15, wherein the light-receiving element is disposed on the mounting substrate across the groove.
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Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004304187A (en) * | 2003-03-28 | 2004-10-28 | Samsung Electronics Co Ltd | Light-receiving element and manufacturing method therefor |
| JP2005167043A (en) * | 2003-12-04 | 2005-06-23 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | Light receiving device |
| JP2005164286A (en) * | 2003-11-28 | 2005-06-23 | Hamamatsu Photonics Kk | Photodetector and spectroscope using the same |
| US7907801B2 (en) | 2007-01-17 | 2011-03-15 | Ibiden Co., Ltd. | Optical element, package substrate and device for optical communication |
| JP2012129390A (en) * | 2010-12-16 | 2012-07-05 | Opnext Japan Inc | Semiconductor light-emitting element, and method of manufacturing the same |
| JP2015138145A (en) * | 2014-01-22 | 2015-07-30 | 住友大阪セメント株式会社 | Optical modulator |
| WO2021074967A1 (en) * | 2019-10-15 | 2021-04-22 | 日本電信電話株式会社 | Light-receiving element |
-
2002
- 2002-03-06 JP JP2002060335A patent/JP2002344002A/en active Pending
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004304187A (en) * | 2003-03-28 | 2004-10-28 | Samsung Electronics Co Ltd | Light-receiving element and manufacturing method therefor |
| JP2005164286A (en) * | 2003-11-28 | 2005-06-23 | Hamamatsu Photonics Kk | Photodetector and spectroscope using the same |
| JP4627402B2 (en) * | 2003-11-28 | 2011-02-09 | 浜松ホトニクス株式会社 | Spectrometer using photodetector |
| US8125636B2 (en) | 2003-11-28 | 2012-02-28 | Hamamatsu Photonics K.K. | Photodetector and spectrometer using the same |
| JP2005167043A (en) * | 2003-12-04 | 2005-06-23 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | Light receiving device |
| US7907801B2 (en) | 2007-01-17 | 2011-03-15 | Ibiden Co., Ltd. | Optical element, package substrate and device for optical communication |
| JP2012129390A (en) * | 2010-12-16 | 2012-07-05 | Opnext Japan Inc | Semiconductor light-emitting element, and method of manufacturing the same |
| JP2015138145A (en) * | 2014-01-22 | 2015-07-30 | 住友大阪セメント株式会社 | Optical modulator |
| WO2021074967A1 (en) * | 2019-10-15 | 2021-04-22 | 日本電信電話株式会社 | Light-receiving element |
| JPWO2021074967A1 (en) * | 2019-10-15 | 2021-04-22 | ||
| JP7280532B2 (en) | 2019-10-15 | 2023-05-24 | 日本電信電話株式会社 | Light receiving element |
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