JP2650389B2 - 受光素子とその製造方法 - Google Patents
受光素子とその製造方法Info
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- JP2650389B2 JP2650389B2 JP1005243A JP524389A JP2650389B2 JP 2650389 B2 JP2650389 B2 JP 2650389B2 JP 1005243 A JP1005243 A JP 1005243A JP 524389 A JP524389 A JP 524389A JP 2650389 B2 JP2650389 B2 JP 2650389B2
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Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は集光レンズを内蔵した受光素子の構造及びそ
の製造方法に関するものであり、光信号を凹型の集光レ
ンズにより集光することによりファイバーとの結合が容
易でかつ受光領域を小さくでき高速動作の可能な受光素
子として応用できる。
の製造方法に関するものであり、光信号を凹型の集光レ
ンズにより集光することによりファイバーとの結合が容
易でかつ受光領域を小さくでき高速動作の可能な受光素
子として応用できる。
従来の技術 受光素子と集光レンズを同一チップ内に集積化してい
る受光装置は、例えば基板裏面にイオンビームエッチン
グ法によりマイクロレンズを作成するものとして第４図
に示すものがある。（熊井次男他 昭和62年秋期応物予
稿 18a−ZK−６）n+−InP基板11上にn-−InP層12、ｉ
−InGaAs層13、およびｉ−InGaAs層13上の一部にp+−In
P層15が積層されており、受光領域16となっている。ま
たｉ−InGaAs層13上の一部には、ｎ−InP層14も積層さ
れており、ｎ−InP層14上にはｎ側電極17としてAuGe
が、p+−InP層15上にはｐ側電極18としてAuZnが蒸着さ
れている。基板11裏面にイオンビームエチング法により
マイクロレンズ18が形成されている。すなわち、光ファ
イバーから出射した光は、マイクロレンズ18により集光
され、受光領域内で焦点を結ぶ。その結果光信号に対応
した電気信号をｎ側電極17と、ｐ側電極18より得ること
ができる。
る受光装置は、例えば基板裏面にイオンビームエッチン
グ法によりマイクロレンズを作成するものとして第４図
に示すものがある。（熊井次男他 昭和62年秋期応物予
稿 18a−ZK−６）n+−InP基板11上にn-−InP層12、ｉ
−InGaAs層13、およびｉ−InGaAs層13上の一部にp+−In
P層15が積層されており、受光領域16となっている。ま
たｉ−InGaAs層13上の一部には、ｎ−InP層14も積層さ
れており、ｎ−InP層14上にはｎ側電極17としてAuGe
が、p+−InP層15上にはｐ側電極18としてAuZnが蒸着さ
れている。基板11裏面にイオンビームエチング法により
マイクロレンズ18が形成されている。すなわち、光ファ
イバーから出射した光は、マイクロレンズ18により集光
され、受光領域内で焦点を結ぶ。その結果光信号に対応
した電気信号をｎ側電極17と、ｐ側電極18より得ること
ができる。
また、屈折率を順次変化させることで集光効果を持つ
ものとして内付CVD法をはじめ外付CVD法、VAD法などに
より作成した分布屈折率型光ファイバーが知られてい
る。ここでは特に光CVD法と同様に、囲まれた空間にガ
スを流すことで絶縁膜の堆積を行なうものとして内付CV
D法を第５図に示す。（内田長志他 光デバイス技術入
門 p.39）内付CVD法とは高純度の石英菅21中に光ファ
イバーの主材料であるSiのハロゲン化物SiCl422,ドープ
剤のハロゲン化物GeCl423,その他24（POCl3,BCl3）など
をガス状にして送り込み、石英管21を回転させながら外
部から約1500℃にバーナー25などによって加熱して化学
反応を起こさせ、原材料の石英管への送出量制御によっ
て屈折率の異なる石英ガラスを管内に堆積させた後、そ
の石英管を押しつぶすことで半径方向に屈折率の異なる
光ファイバーを得る方法である。このようにして得られ
た分布屈折率形の光ファイバー、またはこの光ファイバ
ーを短く切り出した分布屈折率形のレンズ単体として集
光効果を示すものがある。
ものとして内付CVD法をはじめ外付CVD法、VAD法などに
より作成した分布屈折率型光ファイバーが知られてい
る。ここでは特に光CVD法と同様に、囲まれた空間にガ
スを流すことで絶縁膜の堆積を行なうものとして内付CV
D法を第５図に示す。（内田長志他 光デバイス技術入
門 p.39）内付CVD法とは高純度の石英菅21中に光ファ
イバーの主材料であるSiのハロゲン化物SiCl422,ドープ
剤のハロゲン化物GeCl423,その他24（POCl3,BCl3）など
をガス状にして送り込み、石英管21を回転させながら外
部から約1500℃にバーナー25などによって加熱して化学
反応を起こさせ、原材料の石英管への送出量制御によっ
て屈折率の異なる石英ガラスを管内に堆積させた後、そ
の石英管を押しつぶすことで半径方向に屈折率の異なる
光ファイバーを得る方法である。このようにして得られ
た分布屈折率形の光ファイバー、またはこの光ファイバ
ーを短く切り出した分布屈折率形のレンズ単体として集
光効果を示すものがある。
発明が解決しようとする課題 集光レンズを集積化した受光素子はすでに報告されて
いる。しかしながら、第４図に示す受光素子は、集光レ
ンズとして凸レンズを用いているために集光レンズと光
フィアバーが接した場合光ファイバーのコア部を傷つけ
る可能性がある。このように凸レンズを用いているため
光ファイバーとの光軸合わせなど実装が難しいという問
題がある。本発明は、このような従来の問題を解決する
ものである。すまわち光ファイバーからの光が集光レン
ズのいずれの位置に入射した場合でも受光領域内に集光
可能なものであり、かつ集光レンズを凹型としたため、
絶縁膜表面は平面になっており光ファイバーを密着する
ことができる。また終端を球状に加工した光ファイバー
を用いた場合その先端の一部を凹部に挿入することも可
能であり光軸合わせが非常に容易になる。
いる。しかしながら、第４図に示す受光素子は、集光レ
ンズとして凸レンズを用いているために集光レンズと光
フィアバーが接した場合光ファイバーのコア部を傷つけ
る可能性がある。このように凸レンズを用いているため
光ファイバーとの光軸合わせなど実装が難しいという問
題がある。本発明は、このような従来の問題を解決する
ものである。すまわち光ファイバーからの光が集光レン
ズのいずれの位置に入射した場合でも受光領域内に集光
可能なものであり、かつ集光レンズを凹型としたため、
絶縁膜表面は平面になっており光ファイバーを密着する
ことができる。また終端を球状に加工した光ファイバー
を用いた場合その先端の一部を凹部に挿入することも可
能であり光軸合わせが非常に容易になる。
また、分布屈折率型の集光効果を示すレンズとして
は、光ファイバーを初めとして従来より多くの報告があ
る。しかしながら、第５図に示したような分布屈折率型
光ファイバーは、1000℃以上にガスを加熱することで石
英ガラス上に屈折率が順次変化した絶縁膜を堆積するも
のであり、化合物基板の特に凹部の垂直面に対しても水
平面と同様な膜厚の絶縁膜を堆積することは、不可能で
あるという問題点があった。また、第５図に示した分布
屈折率型光ファイバーを切断するなどして分布屈折率型
集光レンズを作成することは可能であるがこれを化合物
半導体基板の的確な位置に実装することは非常な困難を
伴う。本発明は、このような従来の問題を解決するもの
であり、凹部を有する化合物半導体基板上に、例えば基
板に対して垂直面と水平面に同じ厚みの絶縁膜を堆積す
ることの可能な光CVD法を用いて絶縁膜いを積層するこ
とで、容易に分布屈折率型の集光レンズを作成すること
ができる。
は、光ファイバーを初めとして従来より多くの報告があ
る。しかしながら、第５図に示したような分布屈折率型
光ファイバーは、1000℃以上にガスを加熱することで石
英ガラス上に屈折率が順次変化した絶縁膜を堆積するも
のであり、化合物基板の特に凹部の垂直面に対しても水
平面と同様な膜厚の絶縁膜を堆積することは、不可能で
あるという問題点があった。また、第５図に示した分布
屈折率型光ファイバーを切断するなどして分布屈折率型
集光レンズを作成することは可能であるがこれを化合物
半導体基板の的確な位置に実装することは非常な困難を
伴う。本発明は、このような従来の問題を解決するもの
であり、凹部を有する化合物半導体基板上に、例えば基
板に対して垂直面と水平面に同じ厚みの絶縁膜を堆積す
ることの可能な光CVD法を用いて絶縁膜いを積層するこ
とで、容易に分布屈折率型の集光レンズを作成すること
ができる。
課題を解決するための手段 本発明は上記問題点を解決するために、化合物半導体
基板と、前記基板上に積層された光吸収層と、前記光吸
収層の一部領域に形成され前記光吸収層と伝導型の異な
る受光領域と、前記基板裏面に形成された凹部と、前記
凹部に屈折率の順次変化した絶縁膜を積層することで形
成した集光レンズを含み、前記集光レンズにより光信号
が前記受光領域に集光されることを特徴とした受光素子
を提供するものであり、また、化合物半導体基板上に光
吸収層をエピタキシャル成長する工程と、前記光吸収層
の一部領域に前記光吸収層と伝導型の異なる受光領域を
形成する工程と前記基板裏面を円筒形にエッチングする
工程と前記凹部に屈折率を順次変化させて絶縁膜を堆積
する工程を含むことを特徴とした受光素子の製造方法を
提案しようとするものである。
基板と、前記基板上に積層された光吸収層と、前記光吸
収層の一部領域に形成され前記光吸収層と伝導型の異な
る受光領域と、前記基板裏面に形成された凹部と、前記
凹部に屈折率の順次変化した絶縁膜を積層することで形
成した集光レンズを含み、前記集光レンズにより光信号
が前記受光領域に集光されることを特徴とした受光素子
を提供するものであり、また、化合物半導体基板上に光
吸収層をエピタキシャル成長する工程と、前記光吸収層
の一部領域に前記光吸収層と伝導型の異なる受光領域を
形成する工程と前記基板裏面を円筒形にエッチングする
工程と前記凹部に屈折率を順次変化させて絶縁膜を堆積
する工程を含むことを特徴とした受光素子の製造方法を
提案しようとするものである。
作用 本発明の受光素子は、基板裏面に集光レンズを内蔵し
たもので、従来より被く提案されている集光を目的とし
たマイクロレンズと受光素子をディスクリートに集積化
するものに対して光軸の調整が不用である点で大量生産
に適した構造となっている。
たもので、従来より被く提案されている集光を目的とし
たマイクロレンズと受光素子をディスクリートに集積化
するものに対して光軸の調整が不用である点で大量生産
に適した構造となっている。
この集光レンズの作成方法としては、例えば、レンズ
の中心部ほど屈折率が高くなるように、凹部側面に最初
に例えばSiO2膜を堆積しSi3N4XO6(1-X)のＸを順次増加
させて中心部に於いてはSi3N4膜とする。屈折率と組成
Ｘの関係が直線関係を満たしているとして、屈折率が絶
縁膜の厚みに対して２乗分布をとるように組成を変化さ
せることで分布屈折率型の集光レンズを得ることができ
る。Si3N4XO6(1-X)の組成Ｘの制御は、ドーピングガス
であるSiH4,N2O,NH3のうちN2OとNH3の流量比を変えるこ
とで容易に可能となる。
の中心部ほど屈折率が高くなるように、凹部側面に最初
に例えばSiO2膜を堆積しSi3N4XO6(1-X)のＸを順次増加
させて中心部に於いてはSi3N4膜とする。屈折率と組成
Ｘの関係が直線関係を満たしているとして、屈折率が絶
縁膜の厚みに対して２乗分布をとるように組成を変化さ
せることで分布屈折率型の集光レンズを得ることができ
る。Si3N4XO6(1-X)の組成Ｘの制御は、ドーピングガス
であるSiH4,N2O,NH3のうちN2OとNH3の流量比を変えるこ
とで容易に可能となる。
絶縁膜の堆積方法としては、凹部の垂直面と水平面に
対して等しい膜厚の絶縁膜を堆積するために例えば光CV
D法を用いると良い。加えて光CVD法では、基板を約200
℃に加熱する程度で絶縁膜の堆積が可能となり絶縁膜を
厚く積層することによるクラックの発生の危険性が少な
い。
対して等しい膜厚の絶縁膜を堆積するために例えば光CV
D法を用いると良い。加えて光CVD法では、基板を約200
℃に加熱する程度で絶縁膜の堆積が可能となり絶縁膜を
厚く積層することによるクラックの発生の危険性が少な
い。
実施例 まず、絶縁膜の構造としては、第３図（ａ）に斜線で
示したように受光領域直上部には集光レンズを作成せず
基板と平行に絶縁膜を堆積する。これは平行光線が入射
するとして受光領域の範囲以内に入射する光まで集光す
る必要がないためである。従って集光レンズは受光領域
直上部を取り囲むように形成される。第３図（ａ）中に
矢印で光路を示している。いま、説明を簡単にするため
に第３図（ｂ）に示したように左右のレンズ領域を結合
して考える。ここで、集光レンズの屈折率が２乗分布を
とるようにすると、集光レンズは分布屈折率型光ファイ
バーの一部とみなされる。分布屈折率型光ファイバー中
の光の軌跡はcos関数で示され、第３図（ｂ）に点線で
示したようになる。ここで、光の軌跡が一点に収束しな
いのは、光ファイバーの先端を集光レンズと同様に円錐
形としたためである。集光レンズを通過した光は基板表
面で回折したのち直進して第３図（ｂ）に示した矢印の
実線となる。ここで第３図（ｂ）において凹部に積層す
る絶縁膜を凹部の周辺から中心部に向けてSi3N4XO
6(1-X)の組成Ｘを０から１へと変化させる。集光レンズ
の外径と内径との差を2a＝20μｍとし、レンズの厚みを
ａ＝10μｍとしたときレンズの最も外周部を通過する光
は、L1＝44.8μｍのところで集光することになる。
示したように受光領域直上部には集光レンズを作成せず
基板と平行に絶縁膜を堆積する。これは平行光線が入射
するとして受光領域の範囲以内に入射する光まで集光す
る必要がないためである。従って集光レンズは受光領域
直上部を取り囲むように形成される。第３図（ａ）中に
矢印で光路を示している。いま、説明を簡単にするため
に第３図（ｂ）に示したように左右のレンズ領域を結合
して考える。ここで、集光レンズの屈折率が２乗分布を
とるようにすると、集光レンズは分布屈折率型光ファイ
バーの一部とみなされる。分布屈折率型光ファイバー中
の光の軌跡はcos関数で示され、第３図（ｂ）に点線で
示したようになる。ここで、光の軌跡が一点に収束しな
いのは、光ファイバーの先端を集光レンズと同様に円錐
形としたためである。集光レンズを通過した光は基板表
面で回折したのち直進して第３図（ｂ）に示した矢印の
実線となる。ここで第３図（ｂ）において凹部に積層す
る絶縁膜を凹部の周辺から中心部に向けてSi3N4XO
6(1-X)の組成Ｘを０から１へと変化させる。集光レンズ
の外径と内径との差を2a＝20μｍとし、レンズの厚みを
ａ＝10μｍとしたときレンズの最も外周部を通過する光
は、L1＝44.8μｍのところで集光することになる。
光が屈折率が二乗分布をとるレンズの最外周部に入射
した場合の計算方法を以下に示す。
した場合の計算方法を以下に示す。
A:第３図（ａ）において光がＢ′BCC′の範囲を進む場
合の光の軌跡は ｙ＝ａ・cos（gx） ｇ＝２△/a △＝（nSi3N4−nSiO2）/nSi3N4 となる。ところで、光が直線ABに到達する場所はｘ＝ｙ
より ａ＝10μｍ、nSi3N4＝2.0、nSiO2＝1.45 とすると x0＝8.20μm,y0＝8.20μm, dy/dx＝−0.424となる。
合の光の軌跡は ｙ＝ａ・cos（gx） ｇ＝２△/a △＝（nSi3N4−nSiO2）/nSi3N4 となる。ところで、光が直線ABに到達する場所はｘ＝ｙ
より ａ＝10μｍ、nSi3N4＝2.0、nSiO2＝1.45 とすると x0＝8.20μm,y0＝8.20μm, dy/dx＝−0.424となる。
B:第３図において光がABBCの範囲を進む場合、光の通過
する距離が短いとして光の軌跡は次式に近似される。
する距離が短いとして光の軌跡は次式に近似される。
いま、ｘ＝ａ−x0とすると y1＝7.43μm,dy/dx＝0.430 θ１＝0.406radとなる。
C:直線ACにおいてSiO2とInPの屈折率差により次式で示
す屈折を生ずる。
す屈折を生ずる。
その結果 θ２＝0.164rad dy/dx＝tanθ２＝0.166 その後、光は直進するとして L1＝y1/（dy/dx）＝44.8μｍ L2＝（y1＋15μｍ）／（dy/dx）＝135μｍ となる。
受光領域と集光レンズとの距離は受光領域の大きさを
15μｍとすると第３図（ａ）中に示したように基板裏面
からL1＝44.8μｍとL2＝135μｍの間にある必要があ
る。この場合光ファイバーの位置が、集光レンズのどの
位置にあって光は受光領域に集光することができる。
15μｍとすると第３図（ａ）中に示したように基板裏面
からL1＝44.8μｍとL2＝135μｍの間にある必要があ
る。この場合光ファイバーの位置が、集光レンズのどの
位置にあって光は受光領域に集光することができる。
以上述べてきたように、本発明の集光レンズ付き受光
素子を用いて、受光領域を15μｍφとしレンズの外径と
内径の差を20μｍとすれば、従来の受光素子において35
μｍφの受光径をもち15μｍφの受光径を持つ受光素子
と同様な動作速度を得ることができる。また、光ファイ
バーとの結合において15μｍφの受光径を持つ受光素子
に対して35μｍの合わせ余裕をうることができる。
素子を用いて、受光領域を15μｍφとしレンズの外径と
内径の差を20μｍとすれば、従来の受光素子において35
μｍφの受光径をもち15μｍφの受光径を持つ受光素子
と同様な動作速度を得ることができる。また、光ファイ
バーとの結合において15μｍφの受光径を持つ受光素子
に対して35μｍの合わせ余裕をうることができる。
第１図は本発明による受光素子の一実施例を示す断面
図である。ｎ−InP基板１上にn-−InGaAs光吸収層２と
ｎ−InP光透過層３が積層されており、Znの気相拡散等
によって形成されたＰ型受光領域４とともにPINホトダ
イオードを構成している。PINホトダイオードには、リ
ング状のｐ側電極６およびｎ側電極５が蒸着されてい
る。ｐ型電極６として例えばCr/Pt/Auを用いｎ側電極５
としては例えばAu−Suを用いる。基板１の裏面に凹部７
を形成しておりその下に絶縁膜８を屈折率を変えながら
堆積している。
図である。ｎ−InP基板１上にn-−InGaAs光吸収層２と
ｎ−InP光透過層３が積層されており、Znの気相拡散等
によって形成されたＰ型受光領域４とともにPINホトダ
イオードを構成している。PINホトダイオードには、リ
ング状のｐ側電極６およびｎ側電極５が蒸着されてい
る。ｐ型電極６として例えばCr/Pt/Auを用いｎ側電極５
としては例えばAu−Suを用いる。基板１の裏面に凹部７
を形成しておりその下に絶縁膜８を屈折率を変えながら
堆積している。
第２図は本発明による受光素子の製造方法の一実施例
について示す断面図である。ｎ−InP基板１（キャリア
濃度５×1018cm-1、基板厚さ300μｍ）上にn-−InGaAs
光吸収層２（キャリア濃度１×1015、膜厚３μｍ）、ｎ
−InP光透過層３（キャリア濃度１×1017、膜厚１μ
ｍ）をエピタキシャル成長させる。（第２図ａ）。次に
光透過層と光吸収層にZnを500℃にて６分間拡散を行
い、直径15μｍ深さ２μｍのｐ型拡散領域を形成し受光
領域４とする。（第２図ｂ）。光透過層３上にリフトオ
フによりAu−Su ｎ側電極５を形成したのち、受光領域
４上にCr/Pt/Au ｐ側電極６をリフトオフにより形成し
シアター処理を行なう（第２図ｃ）。次に基板１裏面に
Ar−Br系のリアクティブイオンエチングにより垂直性良
く高速エッチングを行なう。エッチングにより形成され
た凹部７は直径35μｍφ、深さ10μｍとする（第３図
ｄ）。最後に集光レンズを作成するために絶縁膜８を堆
積する。堆積中の基板温度は200℃とし、2000ごとに10
μｍ積層するまでのSi3N4XO6(1-X)の組成Ｘを屈折率が
２乗分布をとるように０から0.20まで変化させる。絶縁
膜８の凹部の内径は15μｍである（第２図ｅ）。
について示す断面図である。ｎ−InP基板１（キャリア
濃度５×1018cm-1、基板厚さ300μｍ）上にn-−InGaAs
光吸収層２（キャリア濃度１×1015、膜厚３μｍ）、ｎ
−InP光透過層３（キャリア濃度１×1017、膜厚１μ
ｍ）をエピタキシャル成長させる。（第２図ａ）。次に
光透過層と光吸収層にZnを500℃にて６分間拡散を行
い、直径15μｍ深さ２μｍのｐ型拡散領域を形成し受光
領域４とする。（第２図ｂ）。光透過層３上にリフトオ
フによりAu−Su ｎ側電極５を形成したのち、受光領域
４上にCr/Pt/Au ｐ側電極６をリフトオフにより形成し
シアター処理を行なう（第２図ｃ）。次に基板１裏面に
Ar−Br系のリアクティブイオンエチングにより垂直性良
く高速エッチングを行なう。エッチングにより形成され
た凹部７は直径35μｍφ、深さ10μｍとする（第３図
ｄ）。最後に集光レンズを作成するために絶縁膜８を堆
積する。堆積中の基板温度は200℃とし、2000ごとに10
μｍ積層するまでのSi3N4XO6(1-X)の組成Ｘを屈折率が
２乗分布をとるように０から0.20まで変化させる。絶縁
膜８の凹部の内径は15μｍである（第２図ｅ）。
本実施例に示した受光素子はSi3N4XO6(1-X)の組成Ｘ
を０から0.20までとした。その結果受光領域の位置はL1
＝155μｍ、L2＝507μｍの間となり基板の厚さすなわち
受光領域と集光レンズの距離をその中間であるＬ＝300
μｍとした。これはSiO2を積層した後には残留O2により
純粋なSi3N4の積層が難しいためであるが組成Ｘを20％
程度変化させるだけで十分な効果を得ることができる。
を０から0.20までとした。その結果受光領域の位置はL1
＝155μｍ、L2＝507μｍの間となり基板の厚さすなわち
受光領域と集光レンズの距離をその中間であるＬ＝300
μｍとした。これはSiO2を積層した後には残留O2により
純粋なSi3N4の積層が難しいためであるが組成Ｘを20％
程度変化させるだけで十分な効果を得ることができる。
本実施例に示した集光レンズ付き受光素子を用いるこ
とで35μｍφの受光径をもち15μｍφの受光径を持つ受
光素子と同様な動作速度を得ることができる。また、光
ファイバーとの結合において15μｍφの受光径をもつ受
光素子に対して35μｍの合わせ余裕をうることができ
る。さらに球状に終端された光ファイバーを用いた場合
その一部を凹部に挿入することで光ファイバーの位置決
めを容易にすることができる。
とで35μｍφの受光径をもち15μｍφの受光径を持つ受
光素子と同様な動作速度を得ることができる。また、光
ファイバーとの結合において15μｍφの受光径をもつ受
光素子に対して35μｍの合わせ余裕をうることができ
る。さらに球状に終端された光ファイバーを用いた場合
その一部を凹部に挿入することで光ファイバーの位置決
めを容易にすることができる。
本発明による受光素子の実施例において集光レンズを
基板裏面に形成したが基板表面に形成してもよい。この
場合ｐ側電極は受光領域を覆い隠さないような構造にす
るか、透明電極として例えばITOを用いることで、電極
による光の遮断領域をなくす必要がある。さらに本受光
素子の製造上の利点としては、全体がプレーナ構造にな
っているという点があげられるが、OEICとして他の電気
素子と集積化して光集積回路を構成しようとすると電気
的分離の問題が生じてくるため例えばInP基板を半絶縁
性として受光素子をメサ構造とするか、素子間に誘電帯
を埋め込み誘電分離を行ってもよい。
基板裏面に形成したが基板表面に形成してもよい。この
場合ｐ側電極は受光領域を覆い隠さないような構造にす
るか、透明電極として例えばITOを用いることで、電極
による光の遮断領域をなくす必要がある。さらに本受光
素子の製造上の利点としては、全体がプレーナ構造にな
っているという点があげられるが、OEICとして他の電気
素子と集積化して光集積回路を構成しようとすると電気
的分離の問題が生じてくるため例えばInP基板を半絶縁
性として受光素子をメサ構造とするか、素子間に誘電帯
を埋め込み誘電分離を行ってもよい。
ところで本実施例においては絶縁膜の凹部の内径を15
μｍとしたが、凹部の内径をさらに大きくすることで凹
部内に光ファイバーを挿入して位置決めをさらに容易に
することができる。また絶縁膜としてSi3N4膜とSiO2膜
及びその中間組成をもつ膜を用いたが、それ以外の絶縁
膜または絶縁膜以外でも屈折率差を変化させながら堆積
できるものならば有機質膜などでもよい。絶縁膜の堆積
法において光CVD法を用いたが、これ以外を堆積法を用
いてもよい。
μｍとしたが、凹部の内径をさらに大きくすることで凹
部内に光ファイバーを挿入して位置決めをさらに容易に
することができる。また絶縁膜としてSi3N4膜とSiO2膜
及びその中間組成をもつ膜を用いたが、それ以外の絶縁
膜または絶縁膜以外でも屈折率差を変化させながら堆積
できるものならば有機質膜などでもよい。絶縁膜の堆積
法において光CVD法を用いたが、これ以外を堆積法を用
いてもよい。
また、実施例では受光領域をZnの気相拡散により形成
しているが、例えばイオンインプランテーション法によ
り受光領域を形成することが可能であるし、エッチング
により受光領域を分離することも可能である。なお、以
上の実施例の説明においては半導体材料をInP系として
きたが、他の半導体材料を用いてもよい。また、PINホ
トダイオードを例えばアバランシェホトダイオード、MS
Mホトダイオードなどとすることも可能である。
しているが、例えばイオンインプランテーション法によ
り受光領域を形成することが可能であるし、エッチング
により受光領域を分離することも可能である。なお、以
上の実施例の説明においては半導体材料をInP系として
きたが、他の半導体材料を用いてもよい。また、PINホ
トダイオードを例えばアバランシェホトダイオード、MS
Mホトダイオードなどとすることも可能である。
発明の効果 以上述べてきたように、本発明によれば受光素子に絶
縁膜を堆積することで高速動作、広受光面積の受光素子
を得ることができかつ製造も容易で大量生産に適してい
る。プレーナー構造であるため実装も容易である。ま
た、受光素子の動作速度を大きくするために受光領域の
小型化が進み光ファイバーとの結合が難しくなってきて
いるが本発明の受光素子を用いることで光ファイバーと
の大きな合わせ余裕をもつ受光素子を得ることができ
る。
縁膜を堆積することで高速動作、広受光面積の受光素子
を得ることができかつ製造も容易で大量生産に適してい
る。プレーナー構造であるため実装も容易である。ま
た、受光素子の動作速度を大きくするために受光領域の
小型化が進み光ファイバーとの結合が難しくなってきて
いるが本発明の受光素子を用いることで光ファイバーと
の大きな合わせ余裕をもつ受光素子を得ることができ
る。
第１図は本発明の一実施例の受光素子の構造の断面図、
第２図は本発明の一実施例の受光素子の製造方法の断面
図、第３図は本発明の動作を示す原理図、第４図は従来
の受光素子の断面図、第５図は光ファイバーの作成方法
の説明図である。 １……InP基板、２……光吸収層、３……光透過層、４
……受光領域、５……ｎ側電極、６……ｐ側電極、７…
…凹部、８……絶縁膜。
第２図は本発明の一実施例の受光素子の製造方法の断面
図、第３図は本発明の動作を示す原理図、第４図は従来
の受光素子の断面図、第５図は光ファイバーの作成方法
の説明図である。 １……InP基板、２……光吸収層、３……光透過層、４
……受光領域、５……ｎ側電極、６……ｐ側電極、７…
…凹部、８……絶縁膜。
Claims (2)
- 【請求項１】化合物半導体基板と、前記基板上に積層さ
れた光吸収層と、前記光吸収層の一部領域内に形成され
前記光吸収層と伝導型の異なる受光領域と、前記基板裏
面に形成された凹部と、前記凹部に屈折率の順次変化し
た絶縁膜を積層することで形成した集光レンズを含み、
前記集光レンズにより光信号が前記受光領域に集光され
ることを特徴とした受光素子。 - 【請求項２】化合物半導体基板上に光吸収層をエピタキ
シャル成長する工程と、前記光吸収層の一部領域に前記
光吸収層と伝導型の異なる受光領域を形成する工程と前
記基板裏面を凹型にエッチングする工程と前記凹型部に
屈折率を順次変化させて絶縁膜を堆積する工程を含むこ
とを特徴とした受光素子の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1005243A JP2650389B2 (ja) | 1989-01-12 | 1989-01-12 | 受光素子とその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1005243A JP2650389B2 (ja) | 1989-01-12 | 1989-01-12 | 受光素子とその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02185070A JPH02185070A (ja) | 1990-07-19 |
| JP2650389B2 true JP2650389B2 (ja) | 1997-09-03 |
Family
ID=11605762
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1005243A Expired - Fee Related JP2650389B2 (ja) | 1989-01-12 | 1989-01-12 | 受光素子とその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2650389B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4165244B2 (ja) | 2003-02-06 | 2008-10-15 | セイコーエプソン株式会社 | 受光素子の製造方法 |
| JP4220818B2 (ja) | 2003-03-27 | 2009-02-04 | 浜松ホトニクス株式会社 | ホトダイオードアレイおよびその製造方法並びに放射線検出器 |
| JP2005045073A (ja) * | 2003-07-23 | 2005-02-17 | Hamamatsu Photonics Kk | 裏面入射型光検出素子 |
| JP4499386B2 (ja) * | 2003-07-29 | 2010-07-07 | 浜松ホトニクス株式会社 | 裏面入射型光検出素子の製造方法 |
| JP4499385B2 (ja) * | 2003-07-29 | 2010-07-07 | 浜松ホトニクス株式会社 | 裏面入射型光検出素子及び裏面入射型光検出素子の製造方法 |
-
1989
- 1989-01-12 JP JP1005243A patent/JP2650389B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02185070A (ja) | 1990-07-19 |
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