JP2013168635A - 半導体受光装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】 複数の裏面入射型受光素子を備える半導体受光装置において、絶縁膜欠損などの不具合の発生を抑制する。
【解決手段】 半導体受光装置は、半導体基板に設けられた２つのレンズと、前記２つのレンズを囲むように形成された凹部領域と、を備え、前記レンズの半径をｒ、前記２つのレンズの中心同士を結ぶ線分をＣ１、前記２つのレンズの中心同士の間隔をＷ、線分Ｃ１の中点の位置をＨ、前記線分Ｃ１に対して直角に前記レンズの中心を通る線をＣ２とした場合に、前記２つのレンズそれぞれにおける前記線Ｃ２に挟まれた領域の外側においては、前記レンズの中心から同心円状に（ｒ＋Ｌ）の位置に前記側壁が設けられてなり、Ｗ＜２（ｒ＋Ｌ）であって、前記位置Ｈから前記線分Ｃ１に直角な前記側壁までの距離は、｛（ｒ＋Ｌ）２-（Ｗ／２）２｝1/2より大きいことを特徴とする。
【選択図】 図８

Description

本発明は、半導体受光装置に関するものである。
裏面入射型の受光素子には、裏面にレンズが形成されている（例えば、特許文献１参照）。複数の受光素子が設けられたチップでは、受光素子と同数のレンズが必要になる。
特開２０１１−９１１３９号公報
複数のレンズを形成した後に、各レンズを覆う絶縁膜が形成される。この際に、絶縁膜欠損などの不具合が生じることがある。
本発明は上記課題に鑑みなされたものであり、複数の裏面入射型受光素子を備える半導体受光装置において、絶縁膜欠損などの不具合の発生を抑制することを目的とする。
本発明に係る半導体受光装置は、半導体基板に設けられた２つのレンズと、前記２つのレンズを囲むように形成された凹部領域と、を備え、前記レンズの半径をｒ、前記２つのレンズの中心同士を結ぶ線分をＣ１、前記２つのレンズの中心同士の間隔をＷ、線分Ｃ１の中点の位置をＨ、前記線分Ｃ１に対して直角に前記レンズの中心を通る線をＣ２とした場合に、前記２つのレンズそれぞれにおける前記線Ｃ２に挟まれた領域の外側においては、前記レンズの中心から同心円状に（ｒ＋Ｌ）の位置に前記側壁が設けられてなり、Ｗ＜２（ｒ＋Ｌ）であって、前記位置Ｈから前記線分Ｃ１に直角な前記側壁までの距離は、｛（ｒ＋Ｌ）２-（Ｗ／２）２｝1/2より大きいことを特徴とする。本発明に係る半導体受光装置においては、絶縁膜欠損などの不具合の発生を抑制することができる。
前記凹部領域の側壁と前記レンズの外周との距離Ｌは、前記凹部領域の側壁が対応するレンズと同心円をなす部分において前記レンズの外周と前記側壁との距離としてもよい。前記２つのレンズは、円状に形成されていてもよい。前記側壁は、前記２つのレンズ間において直線をなしていてもよい。前記凹部領域の側壁は、前記レンズの頂点よりも高く形成されていてもよい。前記レンズは、ＩｎＰとしてもよい。前記側壁は、前記レンズと同じ材料としてもよい。前記２つのレンズは、１列に配置されていてもよい。前記レンズの半径ｒは、２０μｍ〜４０μｍであり、前記レンズと前記側壁との距離Ｌは、３０μｍ以上としてもよい。前記半導体基板の前記レンズおよび前記凹部領域以外の領域において、前記線分Ｃ１および前記線分Ｃ２の延長線上に窪みが設けられていてもよい。前記窪みは、前記延長線に対して線対称な形状を有していてもよい。
本発明に係る半導体受光装置においては、絶縁膜欠損などの不具合の発生を抑制することができる。
（ａ）は比較例１に係る半導体受光装置の裏面側の平面図であり、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。 （ａ）は比較例２に係る半導体受光装置の裏面側の平面図であり、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。 半導体受光装置のレンズを覆うようにレジストを塗布した様子を表す図である。 実施例１に係る半導体受光装置の平面図である。 図４のＣ−Ｃ線断面図である。 受光素子の拡大断面図である。 図５のＤ−Ｄ線断面図である。 （ａ）は半導体受光装置の裏面側の平面図であり、（ｂ）は半導体受光装置の裏面の他の例を示す図である。 ４つの受光素子が１列に配置された場合を示す図である。 （ａ）〜（ｃ）は、半導体装置の裏面の他の例を示す図である。 （ａ）〜（ｈ）はレンズおよび窪みの作製フローである。 半導体受光装置が実装される光受信機を説明するための図である。 光検出部の拡大図である。
実施例の説明の前に、比較例について説明する。
（比較例１）
図１（ａ）は、比較例１に係る半導体受光装置２００の裏面側（光入射側）の平面図である。図１（ｂ）は、図１（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。図１（ａ）および図１（ｂ）に示すように、半導体受光装置２００の裏面には、受光部に対して集光するためのレンズ２０１が形成されている。レンズ２０１の露出面には、絶縁膜２０２が形成されている。
レンズ２０１は、半導体受光装置２００の裏面をミリングなどによって削ることによって形成されている。レンズ２０１の周辺には、凹部領域２０３が形成されている。レンズ２０１の周辺に凹部領域２０３を形成することによって、レンズ２０１の外周と対向するように側壁２０４が形成される。
凹部領域２０３は、レンズ２０１と同心円状をなす。したがって、半導体受光装置２００を裏面側から見た場合、図１（ａ）に示すように、レンズ２０１の外周と凹部領域２０３の側壁２０４とが２重の円をなす。
図２（ａ）は、比較例２に係る半導体受光装置２００ａの裏面側（光入射側）の平面図である。図２（ｂ）は、図２（ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。半導体受光装置２００ａは、上面側に２つの受光部を備える。図２（ａ）および図２（ｂ）に示すように、半導体受光装置２００ａの裏面には、２つの受光部に対応して、レンズ２０１が２つ形成されている。絶縁膜２０２は、これらのレンズ２０１を覆うように形成されている。
図２（ａ）に示すように、２つの受光部が隣接して配置されている場合には、各レンズ２０１を囲む２つの凹部領域２０３の側壁２０４がなす円が、２つのレンズ２０１の間で重複する。すなわち、２つのレンズ２０１を隔てる側壁２０４がなくなる。この場合、各レンズ２０１を囲む２つの凹部領域２０３の側壁２０４が出会う箇所が、２つのレンズ２０１の間側に突出することになる。すなわち、各レンズ２０１を囲む凹部領域２０３の側壁２０４が、２つのレンズ２０１の間側に小さい角度で突出する。
半導体受光装置２００ａにおいてレンズ２０１を形成した後に絶縁膜２０２を形成する工程においては、半導体受光装置２００ａの裏面にレジストが塗布される。この場合、各レンズ２０１を囲む凹部領域２０３の側壁２０４が出会う箇所において、レジストに段差切れが生じることがある。レジストの段差切れとは、レジストが塗布されていない箇所が生じることである。各レンズ２０１を囲む２つの凹部領域２０３の側壁２０４が、２つのレンズ２０１の間側に小さい角度で突出するからである。
図３は、半導体受光装置２００ａにおいて、レンズ２０１が形成された状態を示す図である。この後に、全面に絶縁膜２０２（図示せず）を形成する。この際、図３の破線で囲んだ部分が小さい角度で突出するため、絶縁膜２０２の欠損が生じるおそれがある。このような絶縁膜２０２の欠損は、パーティクルを発生する原因になる。以下、このような絶縁膜２０２の欠損を防止することができる、本発明の実施例について説明する。
図４は、実施例１に係る半導体受光装置１００の表面側からみた平面図である。レンズ１１は裏面側に設けられている。図４に示すように、半導体受光装置１００は、半導体基板１０の上面側（裏面と反対側）に、受光素子２０ａ，２０ｂおよびダミーメサ３０ａ〜３０ｄが設けられた構成を有する。受光素子２０ａ，２０ｂおよびダミーメサ３０ａ〜３０ｄは、互いに独立してメサ状に形成されている。受光素子２０ａと受光素子２０ｂとは、互いに隣接するように配置されている。なお、半導体受光装置１００には、チップ領域とその周辺部にスクライブ領域が形成されている。チップ領域の角には、アライメントマーク８０が形成されている。
受光素子２０ａ，２０ｂは、下部メサ２１上に上部メサ２２および上部電極２３がこの順に配置された構造を有する。例えば、下部メサ２１は、略円柱形状を有している。上部メサ２２は、下部メサ２１よりも小さい径を有する略円柱形状を有し、下部メサ２１の略中央に配置されている。上部メサ２２は、受光領域として機能する。上部電極２３は、上部メサ２２よりも小さい径を有する略円柱形状を有し、上部メサ２２の略中央に配置されている。すなわち、受光素子２０ａ，２０ｂは、下部ほど径が大きく上部ほど径が小さいメサ形状を有する。さらに、受光素子２０ａ，２０ｂは、下部メサ２１の上部メサ２２以外の領域に下部電極２４を備える。実施例１においては、上部電極２３がｐ側電極として機能し、下部電極２４がｎ側電極として機能する。
ダミーメサ３０ａ〜３０ｄは、下部メサ３１上に、上部メサ３２および上部電極３３がこの順に配置された構造を有する。例えば、下部メサ３１は、略円柱形状を有している。上部メサ３２は、下部メサ３１よりも小さい径を有する略円柱形状を有し、下部メサ３１の略中央に配置されている。上部電極３３は、上部メサ３２よりも小さい径を有する略円柱形状を有し、上部メサ３２の略中央に配置されている。すなわち、ダミーメサ３０ａ〜３０ｄは、下部ほど径が大きく上部ほど径が小さいメサ形状を有する。また、ダミーメサ３０ａ〜３０ｄは、受光素子としての機能は有していない。
ダミーメサ３０ａの上部電極３３と受光素子２０ａの下部電極２４とは、ダミーメサ３０ａの表面、半導体基板１０上、および受光素子２０ａの表面を通る引出配線４０ａによって接続されている。受光素子２０ａの上部電極２３とダミーメサ３０ｂの上部電極３３とは、受光素子２０ａの表面、半導体基板１０上、およびダミーメサ３０ｂの表面を通る引出配線４０ｂによって接続されている。
ダミーメサ３０ｃの上部電極３３と受光素子２０ｂの上部電極２３とは、ダミーメサ３０ｃの表面、半導体基板１０上、および受光素子２０ｂの表面を通る引出配線４０ｃによって接続されている。受光素子２０ｂの下部電極２４とダミーメサ３０ｄの上部電極３３とは、受光素子２０ｂの表面、半導体基板１０上、およびダミーメサ３０ｃの表面を通る引出配線４０ｄによって接続されている。
受光素子２０ａ，２０ｂの表面、ダミーメサ３０ａ〜３０ｄの表面、および半導体基板１０の表面は、たとえば窒化シリコン（ＳｉＮ）などからなる絶縁膜によって覆われている。引出配線４０ａ〜４０ｄは、絶縁膜上に配置されている。それにより、各引出配線と受光素子２０ａ，２０ｂ、ダミーメサ３０ａ〜３０ｄおよび半導体基板１０との間が絶縁されている。
図５は、図４のＣ−Ｃ線断面図である。図６は、受光素子２０ａの拡大断面図である。図５および図６に示すように、受光素子２０ａは、半導体基板１０上において、ｎ型半導体層２５、ｉ型半導体層２６、ｐ型半導体層２７、およびコンタクト層２８がこの順に積層された構造を有する。ｎ型半導体層２５は、例えば、ｎ型ＩｎＰからなる。ｉ型半導体層２６は、例えば、ｉ型ＩｎＧａＡｓからなる。ｐ型半導体層２７は、例えば、ｐ型ＩｎＰからなる。ｎ型半導体層２５の厚さは、例えば、１．０μｍである。ｉ型半導体層２６の厚さは、例えば、１．０μｍである。ｐ型半導体層２７の厚さは、例えば、１．０μｍである。
ｐ型半導体層２７は、ｉ型半導体層２６よりも小さい径を有する。ｉ型半導体層２６上かつｐ型半導体層２７の側面には、ｎ型半導体層２９が配置されている。ｎ型半導体層２９は、例えば、ｎ型ＩｎＰからなる。半導体基板１０は、半絶縁性半導体からなり、例えば、２．２〜６．６×１０７Ωｃｍの抵抗率を有する。一例として、半導体基板１０は、半絶縁性のＩｎＰからなる。コンタクト層２８は、例えば、ｐ型ＩｎＧａＡｓからなる。図４の下部メサ２１は、ｎ型半導体層２５を含む。図４の上部メサ２２は、ｎ型半導体層２５の一部、ｉ型半導体層２６、ｐ型半導体層２７、コンタクト層２８、およびｎ型半導体層２９を含む。受光素子２０ｂは、受光素子２０ａと同様の構造を有する。
また、半導体基板１０の裏面において受光素子２０ａ，２０ｂに対応する位置には、レンズ１１が設けられている。このレンズ１１は、半導体基板１０の裏面から入射した光を受光素子２０ａ，２０ｂに対して集光するためのものである。レンズ１１は、半導体基板１０に対してミリング処理などを施すことによって形成することができる。レンズ１１の周辺には、レンズ１１を形成する際に凹部領域１２が形成される。また、凹部領域１２が形成されることによって、レンズ１１の外周と対向する側壁１３が形成される。レンズ１１の頂点は、半導体基板１０の裏面平面をなす位置よりも深い位置に形成されている。このようにすることで、レンズ１１の頂点が半導体基板１０の裏面から突出しないため、レンズ１１の傷付きなどが抑制される。例えば、レンズ１１の高さは、１０μｍとし、凹部領域１２の側壁１３の高さは、２０μｍとする。
ダミーメサ３０ａ，３０ｂは、半導体基板１０上において、ｎ型半導体層３４、ｉ型半導体層３５、およびｎ型半導体層３６がこの順に積層された構造を有する。ｎ型半導体層３４は、例えば、ｎ型ＩｎＰからなる。ｉ型半導体層３５は、例えば、ｉ型ＩｎＧａＡｓからなる。ｎ型半導体層３６は、例えば、ｎ型ＩｎＰからなる。図４の下部メサ３１は、ｎ型半導体層３４を含む。図４の上部メサ３２は、ｎ型半導体層３４の一部、ｉ型半導体層３５、およびｎ型半導体層３６を含む。ダミーメサ３０ｃ，３０ｄは、ダミーメサ３０ａ，３０ｂと同様の構造を有する。
絶縁膜６０は、たとえば窒化シリコン（ＳｉＮ）からなり、受光素子２０ａ，２０ｂの表面、ダミーメサ３０ａ〜３０ｄの表面、半導体基板１０の上面、および半導体基板１０の裏面を覆っている。なお、ｎ型半導体層２９の上面と絶縁膜６０との間には、拡散マスク６２が介在している。拡散マスク６２は、たとえば窒化シリコン（ＳｉＮ）からなり、例えば０．２μｍ程度の厚みを有する。引出配線４０ａ，４０ｂは、半導体基板１０側から、Ｔｉ／Ｐｔ層４１、Ａｕスパッタ層４２、およびＡｕめっき層４３が積層された構成を有し、絶縁膜６０上に配置されている。それにより、引出配線４０ａ，４０ｂと受光素子２０ａ、ダミーメサ３０ａ，３０ｂおよび半導体基板１０との間が絶縁されている。絶縁膜６０の厚さは、例えば、０．２μｍである。引出配線４０ａ，４０ｂの厚さは、例えば、２．０μｍである。引出配線４０ｃ，４０ｄは、引出配線４０ａ，４０ｂと同様の構造を有する。
ただし、絶縁膜６０は、コンタクト層２８上において開口を有する。それにより、受光素子２０ａのコンタクト層２８は、引出配線４０ｂと接触する。同様に、受光素子２０ｂのコンタクト層２８は、引出配線４０ｄと接触する。また、絶縁膜６０は、下部メサ２１の上部メサ２２が設けられていない領域において開口を有する。下部メサ２１の開口には、コンタクト層６１が形成されている。それにより、受光素子２０ａのｎ型半導体層２５は、コンタクト層６１を介して引出配線４０ａと接触する。同様に、受光素子２０ｂのｎ型半導体層２５は、コンタクト層６１を介して引出配線４０ｃと接触する。コンタクト層６１は、例えば、ＡｕＧｅ／Ａｕからなる。また、絶縁膜６０は、ダミーメサ３０ａ〜３０ｃの表面を覆うとともに、受光素子とダミーメサとの間の半導体基板１０上を覆っている。
なお、受光素子２０ａの下部メサ２１上の引出配線４０ａが、受光素子２０ａの下部電極２４として機能する。受光素子２０ａのコンタクト層２８上の引出配線４０ｂが、受光素子２０ａの上部電極２３として機能する。受光素子２０ｂの下部メサ２１上の引出配線４０ｃが、受光素子２０ｂの下部電極２４として機能する。受光素子２０ｂのコンタクト層２８上の引出配線４０ｄが、受光素子２０ｂの上部電極２３として機能する。
図７は、図４のＤ−Ｄ線断面図である。図７に示すように、受光素子２０ａと受光素子２０ｂとが互いに隣接するように配置されている。それにより、受光素子２０ａのレンズ１１および受光素子２０ｂのレンズ１１も互いに隣接するように配置されている。
図８（ａ）は、半導体受光装置１００の裏面側の平面図である。ここで、レンズ１１の半径を半径ｒとする。半径ｒは、例えば２０μｍ〜４０μｍであり、一例として３０μｍである。レンズ１１と凹部領域１２の側壁１３との距離Ｌは、レンズ１１をミリングによって正確に形成するためのクリアランスとなる距離である必要がある。このクリアランスを設けることで、入射角の小さなミリング線がレンズ１１に十分に照射される。なお、側壁１３が傾斜している場合、上記した距離Ｌは、側壁１３の一番内側の位置からレンズ１１の最外周までの距離として定義できる。２つのレンズ１１の間隔は、レンズ１１の半径ｒおよびレンズ１１から側壁１３までの距離Ｌよりも小さい。このため、レンズ１１は、その全周が側壁１３で囲まれることはない。すなわち、レンズ１１同士の間には、側壁１３が設けられていない。
本実施例においては、２つの受光部が隣接して配置されているため、レンズ１１を囲む２つの凹部領域１２の側壁１３がなす円が、２つのレンズ１１の間で重複する。すなわち、２つのレンズ１１を隔てる側壁１３がなくなり、レンズ１１と他のレンズ１１（レンズ１１の中心と他のレンズ１１の中心）を結ぶ線分を線分Ｃ１とすると、線分Ｃ１の長さＷは、２（ｒ＋Ｌ）よりも小さく設定されている。また、線分Ｃ１の中点の位置をＨとする。また、線分Ｃ１に対して直角にレンズ１１の中心を通る線を線Ｃ２とする。レンズ１１と他のレンズ１１のそれぞれの線Ｃ２に挟まれた領域の外側においては、レンズ１１の中心から同心円状に「ｒ＋Ｌ」の位置に側壁１３が設けられている。それにより、距離Ｌは、レンズ１１を囲む凹部領域１２の側壁１３が、他のレンズ１１と反対側においてレンズ１１との間でなす距離のことである。距離Ｌは、例えば３０μｍ以上であり、一例として４０μｍである。
本実施例においては、図８（ａ）に示すように、レンズ１１と他のレンズ１１（レンズ１１の中心と他のレンズ１１の中心）を結ぶ線分Ｃ１に対して中点の位置Ｈから直角に各レンズ１１を囲む凹部領域１２の側壁１３に結ぶ線分の長さをＡとする。この長さＡは｛（ｒ＋Ｌ）２−（Ｗ／２）２｝１／２よりも大きく設定されている。それにより、２つのレンズ１１の間において、凹部領域１２に小さい角度で突出する部分が生じない。これにより、絶縁膜の欠損が抑制できる。
図８（ｂ）は、半導体受光装置１００の裏面の他の例を示す図である。図８（ｂ）に示すように、２つのレンズ１１を囲む凹部領域１２の側壁１３が、２つのレンズ１１の間において直線をなすこともできる。
図９は、４つの受光素子が１列に配置された場合を示す図である。この場合においても、レンズ１１と他のレンズ１１（レンズ１１の中心と他のレンズ１１の中心）を結ぶ線分Ｃ１の長さＷが「ｒ＋Ｌ」よりも小さく設定され、かつ、線分Ｃ１に対して中点の位置Ｈから直角に各レンズ１１を囲む凹部領域１２の側壁１３に結ぶ線分の長さＡが｛（ｒ＋Ｌ）２−（Ｗ／２）２｝１／２よりも大きく設定されていることによって、絶縁膜の欠損が防止できる。
図１０（ａ）〜図１０（ｃ）は、半導体装置１００の裏面の他の例を示す図である。図１０（ａ）は、半導体装置１００の裏面の平面図である。図１０（ｂ）は、図１０（ａ）のＡ−Ａ線またはＢ−Ｂ線の断面図である。図１０（ｃ）は、図１０（ａ）のＣ−Ｃ線断面図である。
図１０（ａ）および図１０（ｃ）に示すように、半導体基板１０の裏面において、レンズ１１の中心と他方のレンズ１１の中心とを結ぶ線分Ｃ１の延長線上の一方に窪み１４ａが設けられ、他方に窪み１４ｂが設けられている。窪み１４ａ，１４ｂは、半導体基板１０の側面（ダイシングライン部）に窪み部分が露出するように設けられている。窪み１４ａ，１４ｂは、線分Ｃ１の延長線に対して線対称な形状を有していることが好ましい。
また、図１０（ａ）および図１０（ｂ）に示すように、線分Ｃ１に対して直角にレンズ１１の中心を通る線Ｃ２の延長線上の一方に窪み１５ａが設けられ、他方に窪み１５ｂが設けられている。また、線分Ｃ１に対して直角に他のレンズ１１の中心を通る線Ｃ２の延長線上の一方に窪み１６ａが設けられ、他方に窪み１６ｂが設けられている。窪み１５ａ，１５ｂ，１６ａ，１６ｂは、半導体基板１０の側面（ダイシングライン部）に窪み部分が露出するように設けられている。窪み１５ａ，１５ｂ，１６ａ，１６ｂは、線分Ｃ２の延長線に対して線対称な形状を有していることが好ましい。窪み１４ａ，１４ｂ，１５ａ，１５ｂ，１６ａ，１６ｂは、半導体基板１０の裏面において、絶縁膜６０が設けられていない領域に設けられていることが好ましい。
窪み１４ａ，１４ｂ，１５ａ，１５ｂ，１６ａ，１６ｂにおいて、底面と側面とのなす角度は、適切に定められるべきである。この角度が垂直に近いときは、結晶カケや、その後のプロセスでレジストカバレッジ不足などの不具合が起こりやすくなる。また角度が浅いときはチップ全体に対する傾斜部が占める面積が大きくなる。以上を勘案して適切な角度が決定されることから、窪み１４ａ，１４ｂ，１５ａ，１５ｂ，１６ａ，１６ｂの角度は等しく定められる。
図１０（ａ）〜図１０（ｃ）の構成では、レンズ１１は、窪み１４ａ，１４ｂを結ぶ線と窪み１５ａ，１５ｂを結ぶ線との交点に位置する。また、他のレンズ１１は、窪み１４ａ，１４ｂを結ぶ線と窪み１６ａ，１６ｂを結ぶ線との交点に位置する。したがって、窪み１４ａ，１４ｂ，１５ａ，１５ｂ，１６ａ，１６ｂの位置関係がわかれば、レンズ１１および他のレンズ１１の位置合わせを行うことができる。
窪み１４ａ，１４ｂが線分Ｃ１の延長線に対して線対称であれば、窪み１４ａの幅方向の中心と窪み１４ｂの幅方向の中心とを結ぶ線が線分Ｃ１と重なる。また、窪み１５ａ，１５ｂ，１６ａ，１６ｂが線分Ｃ２の延長線に対して線対称であれば、窪み１５ａの幅方向の中心と窪み１５ｂの幅方向の中心とを結ぶ線が線分Ｃ２と重なり、窪み１６ａの幅方向の中心と窪み１６ｂの幅方向の中心とを結ぶ線が他の線分Ｃ２と重なる。したがって、窪み１４ａ，１４ｂ，１５ａ，１５ｂ，１６ａ，１６ｂの位置関係からレンズ１１および他のレンズ１１の中心の位置合わせを行うことができる。
なお、凹部領域１２と窪み１４ａ，１４ｂ，１５ａ，１５ｂ，１６ａ，１６ｂとの間の領域は削られていないため、当該領域はレンズ１１および他のレンズ１１よりも高い位置にある。したがって、各窪み側からレンズ１１および他のレンズ１１を見ようとしても見えない。しかしながら、レンズ１１および他のレンズ１１が見えなくても、位置合わせのための目印と窪み１４ａ，１４ｂ，１５ａ，１５ｂ，１６ａ，１６ｂとの位置を合わせることによって、レンズ１１および他のレンズ１１の位置合わせを行うことができる。
図１１（ａ）〜図１１（ｈ）は、レンズおよび窪みの作製フローである。図１１（ａ）に示すように、半導体基板１０を準備する。次に図１１（ｂ）に示すように、フォトリソグラフィ工程を実施することによって、半導体基板１０の裏面に、レンズ１１および他のレンズ１１の位置、および、凹部領域１２と窪み１４ａ，１４ｂ，１５ａ，１５ｂ，１６ａ，１６ｂとの間の領域に、レジスト１０１を形成する。次に、図１１（ｃ）に示すように、レジストキュア工程を実施することによって、レジスト１０１を丸める。
次に、図１１（ｄ）に示すように、さらにフォトリソグラフィ工程を実施することによって、凹部領域１２の位置と窪み１４ａ，１４ｂ，１５ａ，１５ｂ，１６ａ，１６ｂの位置との間の領域上のレジスト１０１上に、さらにレジスト１０２を形成する。次に、図１１（ｅ）に示すように、露出しているレジスト１０１，１０２に対してイオンミリングなどのエッチング工程を実施する。それにより、窪み１４ａ，１４ｂ，１５ａ，１５ｂ，１６ａ，１６ｂが形成され、レンズ１１および他のレンズ１１上のレジスト１０１が除去され、半導体基板１０の裏面にレンズ１１および他のレンズ１１が形成される。一方、凹部領域１２と窪み１４ａ，１４ｂ，１５ａ，１５ｂ，１６ａ，１６ｂとの間の領域上のレジスト１０１は残存する。図１１（ｅ）では、窪み１４ａ，１４ｂが図示されている。
次に、図１１（ｆ）に示すように、残存するレジスト１０１を除去する。次に、図１１（ｇ）に示すように、半導体基板１０の裏面の露出部に絶縁膜６０を成膜する。次に、図１１（ｈ）に示すように、レジスト塗布工程、パターニング工程、およびエッチング工程を実施することによって、窪み１４ａ，１４ｂ，１５ａ，１５ｂ，１６ａ，１６ｂの絶縁膜６０を除去する。それにより、ダイシングライン部が形成される。
次に、半導体受光装置１００の実装について説明する。図１２は、半導体受光装置１００が実装される光受信機３００を説明するための図である。図１２に示すように、光受信機３００には、信号光（Ｓ）を入力するための第１光ファイバ２１０と、局部発振光（ＬＯ）を入力するための第２光ファイバ２１２とが、それぞれ接続されている。これらの光ファイバには、例えば偏波保持型の光ファイバを用いることができる。
第１光ファイバ２１０に接続される光学系には、第１レンズ２２０、ＶＯＡ２２２、第２レンズ２２４、及びＰＢＳ２２６が、それぞれ第１光ファイバ２１０に近い側から順に配置されている。第１レンズ２２０及び第２レンズ２２４は、集光レンズである。ＶＯＡ（可変光アッテネータ（Variable Optical Attenuator））２２２は、光の通過量を変更可能な光減衰器であり、第１レンズ２２０から第２レンズ２２４に至る信号光の光量を調節する。ＰＢＳ（偏光ビームスプリッタ（Polarizing Beam Splitter））２２６は、信号光（Ｓ）をＸ方向の偏波（ＳＸ）とＹ方向の偏波（ＳＹ）とに分光する。分光された信号光は、光ハイブリッド２４０へと入射される。
第２光ファイバ２１２に接続される光学系には、第３レンズ２３０、第４レンズ２３２、及びＢＳ２３４が、それぞれ第２光ファイバ２１２に近い側から順に配置されている。第３レンズ２３０及び第４レンズ２３２を通過した局部発振光（ＬＯ）は、ＢＳ（光分岐器（Beam Splitter））２３４によりＬＯ＿ＸとＬＯ＿Ｙに分岐される。分岐された局部発振光（ＬＯ）は、光ハイブリッド２４０へと入射される。
光ハイブリッド２４０は、入力光を遅延・分光・合成するための光回路であり、例えば石英系平面光波回路（ＰＬＣ：Planar Lightwave Circuit）により構成されている。信号光ＳＸは、光ハイブリッド２４０にて発振光ＬＯ＿Ｘ、ＬＯ＿Ｙと合成された後に、それぞれ同相成分Ｉ（In Phase）及び直交位相成分Ｑ（Quadrature）に分離され、光信号Ｘ−Ｉｐ、Ｘ−Ｉｎ、Ｘ−Ｑｐ、Ｘ−Ｑｎとして出力される。信号光ＳＹは、光ハイブリッド２４０にて発振光ＬＯ＿Ｘ、ＬＯ＿Ｙと合成された後に、それぞれ同相成分Ｉ、直交位相成分Ｑに分離され、光信号Ｙ−Ｉｐ、Ｙ−Ｉｎ、Ｙ−Ｑｐ、Ｙ−Ｑｎとして出力される。なお、上記光信号の添字のｐ及びｎは、それぞれ正及び負の成分であることを示す。例えばＸ−Ｉｐは、信号光ＳＸのＩ成分の正成分の出力信号光であることを示す。
第１レンズ２２０及び第２レンズ２２４に対し、光ハイブリッド２４０を挟んだ反対側には、フォトダイオード（ＰＤ：Photodiode）及びトランスインピーダンスアンプ（ＴＩＡ：Trans impedance Amplifier）を含む光検出部２４２ａ〜２４２ｄが設けられている。また、光ハイブリッド２４０の周辺には、配線基板２４４、２４６が設けられている。
図１３は、光検出部２４２ａ〜２４２ｄの拡大図である。図１３に示すように、光検出部２４２ａ〜２４２ｄは、ＴＩＡ５０と半導体受光装置１００とを備える。光ハイブリッド２４０が半導体受光装置１００の裏面と対向する箇所に、目印として窪み２４０ａが設けられている。この窪み２４０ａを目印とし、半導体受光装置１００の窪み１４ａ，１４ｂ，１５ａ，１５ｂ，１６ａ，１６ｂの位置を合わせることによって、光ハイブリッド２４０の導波路と半導体受光装置１００の受光素子２０との位置を合わせることができる。なお、光ハイブリッド２４０と受光素子２０との間にレンズ１１を配置することによって、アクティブアライメントが可能となる。
以上、本発明の実施例について詳述したが、本発明は係る特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
１０ 半導体基板
１１ レンズ
１２ 凹部領域
１３ 側壁
１４ 窪み
２０ａ，２０ｂ 受光素子
２１ 下部メサ
２２ 上部メサ
２３ 上部電極
２４ 下部電極
２５ ｎ型半導体層
２６ ｉ型半導体層
２７ ｐ型半導体層
２８ コンタクト層
２９ ｎ型半導体層
３０ａ〜３０ｄ ダミーメサ
３１ 下部メサ
３２ 上部メサ
３３ 上部電極
３４ ｎ型半導体層
３５ ｉ型半導体層
３６ ｎ型半導体層
４０ａ〜４０ｄ 引出配線
６０ 絶縁膜
１００ 半導体受光装置

Claims (11)

  1. 半導体基板に設けられた２つのレンズと、
    前記２つのレンズを囲むように形成された凹部領域と、を備え、
    前記レンズの半径をｒ、前記２つのレンズの中心同士を結ぶ線分をＣ１、前記２つのレンズの中心同士の間隔をＷ、線分Ｃ１の中点の位置をＨ、前記線分Ｃ１に対して直角に前記レンズの中心を通る線をＣ２とした場合に、
    前記２つのレンズそれぞれにおける前記線Ｃ２に挟まれた領域の外側においては、前記レンズの中心から同心円状に（ｒ＋Ｌ）の位置に前記側壁が設けられてなり、
    Ｗ＜２（ｒ＋Ｌ）であって、
    前記位置Ｈから前記線分Ｃ１に直角な前記側壁までの距離は、｛（ｒ＋Ｌ）２-（Ｗ／２）２｝1/2より大きいことを特徴とする半導体受光装置。
  2. 前記凹部領域の側壁と前記レンズの外周との距離Ｌは、前記凹部領域の側壁が対応するレンズと同心円をなす部分において前記レンズの外周と前記側壁との距離であることを特徴とする請求項１記載の半導体受光装置。
  3. 前記２つのレンズは、円状に形成されてなることを特徴とする請求項１または２記載の半導体受光装置。
  4. 前記側壁は、前記２つのレンズ間において直線をなすことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の半導体受光装置。
  5. 前記凹部領域の側壁は、前記レンズの頂点よりも高く形成されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の半導体受光装置。
  6. 前記レンズは、ＩｎＰからなることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の半導体受光装置。
  7. 前記側壁は、前記レンズと同じ材料からなることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の半導体受光装置。
  8. 前記２つのレンズは、１列に配置されていることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の半導体受光装置。
  9. 前記レンズの半径ｒは、２０μｍ〜４０μｍであり、
    前記レンズと前記側壁との距離Ｌは、３０μｍ以上であることを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の半導体受光装置。
  10. 前記半導体基板の前記レンズおよび前記凹部領域以外の領域において、前記線分Ｃ１および前記線分Ｃ２の延長線上に窪みが設けられていることを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載の半導体受光装置。
  11. 前記窪みは、前記延長線に対して線対称な形状を有することを特徴とする請求項１０記載の半導体受光装置。
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