JPH11168224A - 半導体受光素子 - Google Patents
半導体受光素子Info
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- JPH11168224A JPH11168224A JP9332587A JP33258797A JPH11168224A JP H11168224 A JPH11168224 A JP H11168224A JP 9332587 A JP9332587 A JP 9332587A JP 33258797 A JP33258797 A JP 33258797A JP H11168224 A JPH11168224 A JP H11168224A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 屈折型光受光素子または導波路型光受光素子
において、ファイバとの光軸方向の光結合を図る際、容
易に高精度で光結合が可能となる光受光素子を提供する
ことにある。 【解決手段】 光受光層１３を含む半導体多層構造より
なる受光部分と端面に表面側から離れるに従い内側に傾
斜した光入射端面１１を設けることにより、該光入射端
面１１で入射光を屈折させて、前記光受光層１３を入射
光が層厚方向に対し斜めに通過する屈折型半導体受光素
子において、該光入射端面側に、傾斜した光入射端面１
１の先端部より有限の長さ基板１５が出っ張っているこ
とを特徴とする。
において、ファイバとの光軸方向の光結合を図る際、容
易に高精度で光結合が可能となる光受光素子を提供する
ことにある。 【解決手段】 光受光層１３を含む半導体多層構造より
なる受光部分と端面に表面側から離れるに従い内側に傾
斜した光入射端面１１を設けることにより、該光入射端
面１１で入射光を屈折させて、前記光受光層１３を入射
光が層厚方向に対し斜めに通過する屈折型半導体受光素
子において、該光入射端面側に、傾斜した光入射端面１
１の先端部より有限の長さ基板１５が出っ張っているこ
とを特徴とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体受光素子に
関するものである。
関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来の屈折型半導体受光素子は、図２に
示すように、光入射傾斜端面の近傍において、傾斜した
光入射端面の先端部とほぼ一致するか、又は、より内側
において劈開などによりチップが規定されている。ま
た、従来の導波路型半導体受光素子は、図３に示すよう
に、劈開による光入射端面によりチップが規定されてい
る。
示すように、光入射傾斜端面の近傍において、傾斜した
光入射端面の先端部とほぼ一致するか、又は、より内側
において劈開などによりチップが規定されている。ま
た、従来の導波路型半導体受光素子は、図３に示すよう
に、劈開による光入射端面によりチップが規定されてい
る。
【０００３】このため、ファイバ等との光軸方向の光学
的結合においては、ファイバ先端が素子の光入射端面と
ぶつからないように細心の注意を払いながら数十ミクロ
ン程度以下の距離まで、高精度に機械的に微動させて合
わせこむ必要が有る。従って、受光素子とファイバを組
み合わせてモジュールを製作するとき、極めて高精度な
位置合わせ技術が必要であり、光軸方向の距離精度によ
って、受光感度の低下や応答速度の低下が発生するとい
う問題が有る。
的結合においては、ファイバ先端が素子の光入射端面と
ぶつからないように細心の注意を払いながら数十ミクロ
ン程度以下の距離まで、高精度に機械的に微動させて合
わせこむ必要が有る。従って、受光素子とファイバを組
み合わせてモジュールを製作するとき、極めて高精度な
位置合わせ技術が必要であり、光軸方向の距離精度によ
って、受光感度の低下や応答速度の低下が発生するとい
う問題が有る。
【０００４】このため、通常は受光素子とファイバの間
にレンズを１ないし２個挿入し、機械的位置合わせ精度
をある程度緩和する方法がとられている。しかしなが
ら、このようなレンズ系の挿入は部品点数の増加や製作
工程の増加となり、モジュールコストが上がってしまう
という問題が有る。
にレンズを１ないし２個挿入し、機械的位置合わせ精度
をある程度緩和する方法がとられている。しかしなが
ら、このようなレンズ系の挿入は部品点数の増加や製作
工程の増加となり、モジュールコストが上がってしまう
という問題が有る。
【０００５】また、レンズ系を挿入しても素子とレンズ
系との間には、合わせ時にやはりある程度の距離ばらつ
きが発生するため、ミスアライメントトレランスの小さ
い素子においては、受光感度のばらつきの一要因となっ
てしまうという問題が有る。
系との間には、合わせ時にやはりある程度の距離ばらつ
きが発生するため、ミスアライメントトレランスの小さ
い素子においては、受光感度のばらつきの一要因となっ
てしまうという問題が有る。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、屈折
型光受光素子又は導波路型光受光素子において、ファイ
バとの光軸方向の光結合を図る際、容易に高精度で光結
合が可能となる光受光素子を提供することにある。
型光受光素子又は導波路型光受光素子において、ファイ
バとの光軸方向の光結合を図る際、容易に高精度で光結
合が可能となる光受光素子を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明の請求項１に係る半導体受光素子は、図１に示すよう
に、光受光層を含む半導体多層構造よりなる受光部分と
端面に表面側から離れるに従い内側に傾斜した光入射端
面を設けることにより、該光入射端面で入射光を屈折さ
せて、前記光受光層を入射光が層厚方向に対し斜めに通
過するようにした屈折型半導体受光素子において、該光
入射端面側に、傾斜した光入射端面の先端部より有限の
長さ基板部分が出っ張っていることを特徴とする。
明の請求項１に係る半導体受光素子は、図１に示すよう
に、光受光層を含む半導体多層構造よりなる受光部分と
端面に表面側から離れるに従い内側に傾斜した光入射端
面を設けることにより、該光入射端面で入射光を屈折さ
せて、前記光受光層を入射光が層厚方向に対し斜めに通
過するようにした屈折型半導体受光素子において、該光
入射端面側に、傾斜した光入射端面の先端部より有限の
長さ基板部分が出っ張っていることを特徴とする。
【０００８】該傾斜光入射端面の先端部より有限の長さ
基板部分が出っ張っているため、この部分が、光軸方向
において遠端よりファイバを近づけてきた時にストッパ
ーとして働き、重要な光入射端面にファイバ先端がぶつ
かり破損することがない。従来技術に比較して、ファイ
バ等との光軸方向の光結合が微妙な機械的位置合わせの
必要なく、高精度にできる。
基板部分が出っ張っているため、この部分が、光軸方向
において遠端よりファイバを近づけてきた時にストッパ
ーとして働き、重要な光入射端面にファイバ先端がぶつ
かり破損することがない。従来技術に比較して、ファイ
バ等との光軸方向の光結合が微妙な機械的位置合わせの
必要なく、高精度にできる。
【０００９】上記目的を達成する本発明の請求項２に係
る半導体受光素子は、光受光層を含む半導体多層構造よ
りなる導波路型半導体受光素子において、光入射端面側
に、光入射端面より有限の長さ基板部分が出っ張ってい
ることを特徴とする。光入射端面より有限の長さ基板部
分が出っ張っているため、この部分が、光軸方向におい
て遠端よりファイバを近づけてきた時にストッパーとし
て働き、重要な光入射端面にファイバ先端がぶつかり破
損することがない。このため、ファイバ等との光軸方向
の光結合が、従来技術のような微妙な機械的位置合わせ
の必要なく、高精度にできる。
る半導体受光素子は、光受光層を含む半導体多層構造よ
りなる導波路型半導体受光素子において、光入射端面側
に、光入射端面より有限の長さ基板部分が出っ張ってい
ることを特徴とする。光入射端面より有限の長さ基板部
分が出っ張っているため、この部分が、光軸方向におい
て遠端よりファイバを近づけてきた時にストッパーとし
て働き、重要な光入射端面にファイバ先端がぶつかり破
損することがない。このため、ファイバ等との光軸方向
の光結合が、従来技術のような微妙な機械的位置合わせ
の必要なく、高精度にできる。
【００１０】〔作用〕このように、本素子は、光入射端
面より有限の長さ基板部分が出っ張っているため、この
部分が、光軸方向において遠端よりファイバを近づけて
きた時にストッパーとして作用するため、ファイバを近
づけてくるだけ高精度の位置合わせが可能となる。又、
１チップ上に並列に本素子を配列するモノリシック構成
により多数本のファイバとの光軸方向の光結合を均一に
高精度に行うことが可能となる。
面より有限の長さ基板部分が出っ張っているため、この
部分が、光軸方向において遠端よりファイバを近づけて
きた時にストッパーとして作用するため、ファイバを近
づけてくるだけ高精度の位置合わせが可能となる。又、
１チップ上に並列に本素子を配列するモノリシック構成
により多数本のファイバとの光軸方向の光結合を均一に
高精度に行うことが可能となる。
【００１１】
【発明の実施の形態】〔実施例１〕本発明の第１の実施
例を図１に示す。図中、１１は光入射面、１２は１μｍ
厚ｐ−ＩnＰ層、１３は１μｍ厚ＩnＧaＡs光受光層、１
４は１μｍ厚ｎ−ＩnＰ層、１５はｎ−ＩnＰ基板、１６
はｐ電極、１７はｎ電極、１８はシングルモード光ファ
イバである。素子の受光層面積は３０μｍ×５０μｍで
ある。
例を図１に示す。図中、１１は光入射面、１２は１μｍ
厚ｐ−ＩnＰ層、１３は１μｍ厚ＩnＧaＡs光受光層、１
４は１μｍ厚ｎ−ＩnＰ層、１５はｎ−ＩnＰ基板、１６
はｐ電極、１７はｎ電極、１８はシングルモード光ファ
イバである。素子の受光層面積は３０μｍ×５０μｍで
ある。
【００１２】光入射面は、（００１）表面のウェハをブ
ロムメタノールを用いたウェットエッチングでは（１１
１）Ａ面が図のように逆メサ形状で形成されることを利
用して形成した。もちろん、逆メサ部は他のウェットエ
ッチング液やドライエッチング法を用いて形成してもよ
いし、他の結晶面を利用したり、エッチングマスクの密
着性を利用し角度を制御して形成してもよい。
ロムメタノールを用いたウェットエッチングでは（１１
１）Ａ面が図のように逆メサ形状で形成されることを利
用して形成した。もちろん、逆メサ部は他のウェットエ
ッチング液やドライエッチング法を用いて形成してもよ
いし、他の結晶面を利用したり、エッチングマスクの密
着性を利用し角度を制御して形成してもよい。
【００１３】逆メサ部形成後、傾斜光入射端面の先端よ
り１０μｍ離れた所で基板の劈開を行っている。入射面
に無反射膜を形成し、波長１．３μｍの光をシングルモ
ードファイバにて導入すると、印加逆バイアス１．５Ｖ
で受光感度０．８Ａ／Ｗ以上の大きな値が得られた。
り１０μｍ離れた所で基板の劈開を行っている。入射面
に無反射膜を形成し、波長１．３μｍの光をシングルモ
ードファイバにて導入すると、印加逆バイアス１．５Ｖ
で受光感度０．８Ａ／Ｗ以上の大きな値が得られた。
【００１４】この時、シングルモードファイバは素子に
おおまかに接近させ、水平および垂直方向の位置合わせ
を行い、最後にファイバ端面を素子に図のように突き当
てることにより、容易にファイバの位置合わせができ
た。図のように突き当てても、重要な光入射端面にファ
イバの端面が接触し光入射端面の破損等が起きることは
なく、また、ファイバが素子と接触する部分も光の導波
する部分と関係しないクラッドの外周部分であり光学的
結合になんら影響はない。
おおまかに接近させ、水平および垂直方向の位置合わせ
を行い、最後にファイバ端面を素子に図のように突き当
てることにより、容易にファイバの位置合わせができ
た。図のように突き当てても、重要な光入射端面にファ
イバの端面が接触し光入射端面の破損等が起きることは
なく、また、ファイバが素子と接触する部分も光の導波
する部分と関係しないクラッドの外周部分であり光学的
結合になんら影響はない。
【００１５】また、シングルモードファイバの代わりに
集光レンズが搭載されたファイバ付き微小レンズホルダ
ーを用いても同様に突き当ててこのホルダーと素子を精
度よく光軸方向の位置決めができるため、レンズを用い
てビームサイズを微小化しても、比較的容易に位置決め
が可能となり、焦点のビームサイズと同等程度まで素子
受光部分を微小化できる。従って、微小化による超高速
応答が可能な素子が実現できる。受光面積（１０μｍ×
２０μｍ）の素子で、受光感度を高く保ちながら、３ｄ
Ｂ帯域４０ＧＨｚの高速動作が可能であった。
集光レンズが搭載されたファイバ付き微小レンズホルダ
ーを用いても同様に突き当ててこのホルダーと素子を精
度よく光軸方向の位置決めができるため、レンズを用い
てビームサイズを微小化しても、比較的容易に位置決め
が可能となり、焦点のビームサイズと同等程度まで素子
受光部分を微小化できる。従って、微小化による超高速
応答が可能な素子が実現できる。受光面積（１０μｍ×
２０μｍ）の素子で、受光感度を高く保ちながら、３ｄ
Ｂ帯域４０ＧＨｚの高速動作が可能であった。
【００１６】このように、受光部分とファイバを容易に
結合でき、かつ、ファイバやレンズホルダー等と光入射
端面までの距離を劈開の精度でほぼ正確に決定できるた
め、特性ばらつきの少ないモジュールが容易に製作でき
た。この実施例では、表面側のｐ−ＩnＰ層は結晶成長
によって形成しているが、結晶成長ではアンドープＩn
Ｐ層とし、表面側の主たる部分の半導体の導電形を、Ｚ
nの拡散や、イオン注入法とその後のアニールによって
決定してもよい。
結合でき、かつ、ファイバやレンズホルダー等と光入射
端面までの距離を劈開の精度でほぼ正確に決定できるた
め、特性ばらつきの少ないモジュールが容易に製作でき
た。この実施例では、表面側のｐ−ＩnＰ層は結晶成長
によって形成しているが、結晶成長ではアンドープＩn
Ｐ層とし、表面側の主たる部分の半導体の導電形を、Ｚ
nの拡散や、イオン注入法とその後のアニールによって
決定してもよい。
【００１７】また、半導体受光素子部分は、第１導電形
を有する半導体層上にあって、真性又は第一の導電型の
半導体層、超格子半導体層又は多重量子井戸半導体層よ
り成る光受光層とショットキー電極との間に、前記光受
光層と前記ショットキー電極との間のショットキー障壁
よりも高いショットキー障壁を前記ショットキー電極に
対して有するショットキーバリアハイトの高い半導体層
を介在した多層構造を基板上に構成してなる半導体受光
素子や、前記ショットキーバリアハイトの高い半導体層
は、Ｉn1-x-yＧaxＡlyＡs（０≦ｘ≦１，０≦ｙ≦１）
とその上の薄いＩn1-uＧauＡs1-vＰv（０≦ｕ≦１，０
≦ｖ≦１）よりなることを特徴とする半導体受光素子で
構成してもよい。
を有する半導体層上にあって、真性又は第一の導電型の
半導体層、超格子半導体層又は多重量子井戸半導体層よ
り成る光受光層とショットキー電極との間に、前記光受
光層と前記ショットキー電極との間のショットキー障壁
よりも高いショットキー障壁を前記ショットキー電極に
対して有するショットキーバリアハイトの高い半導体層
を介在した多層構造を基板上に構成してなる半導体受光
素子や、前記ショットキーバリアハイトの高い半導体層
は、Ｉn1-x-yＧaxＡlyＡs（０≦ｘ≦１，０≦ｙ≦１）
とその上の薄いＩn1-uＧauＡs1-vＰv（０≦ｕ≦１，０
≦ｖ≦１）よりなることを特徴とする半導体受光素子で
構成してもよい。
【００１８】また、この実施例では、基板としてｎ−Ｉ
nＰを用いた例であるが、ｐ−ＩnＰを用いても上記のｐ
とｎを逆にして同様に製作可能であり、また、半絶縁性
ＩnＰ基板を用いても電極の引出し方を考慮すれば同様
に製作可能である。また、ここでは、受光層として均一
組成のバルクを用いているが、アバランシェフォトダイ
オードに用いられるＳＡＧＭ(Separate-absorption-gra
ded-multiplication) 構造やＳＡＭ−ＳＬ(Separate ab
sorption and multiplication superlattice) 構造や他
の超格子構造の半導体層等を用いてもよいことは言うま
でもない。また、ＩnＧaＡsＰ／ＩnＰ系以外のＩnＧaＡ
lＡs／ＩnＧaＡsＰやＡlＧaＡs／ＧaＡs系などの材料系
や歪を内在するような材料系でもよいことは言うまでも
ない。
nＰを用いた例であるが、ｐ−ＩnＰを用いても上記のｐ
とｎを逆にして同様に製作可能であり、また、半絶縁性
ＩnＰ基板を用いても電極の引出し方を考慮すれば同様
に製作可能である。また、ここでは、受光層として均一
組成のバルクを用いているが、アバランシェフォトダイ
オードに用いられるＳＡＧＭ(Separate-absorption-gra
ded-multiplication) 構造やＳＡＭ−ＳＬ(Separate ab
sorption and multiplication superlattice) 構造や他
の超格子構造の半導体層等を用いてもよいことは言うま
でもない。また、ＩnＧaＡsＰ／ＩnＰ系以外のＩnＧaＡ
lＡs／ＩnＧaＡsＰやＡlＧaＡs／ＧaＡs系などの材料系
や歪を内在するような材料系でもよいことは言うまでも
ない。
【００１９】〔実施例２〕本発明の第２の実施例を図４
に示す。図中、４１は光入射面、４２は１μｍ厚ｐ−Ｉ
nＰ層、４３は１μｍ厚ＩnＧaＡs光受光層、４４は１μ
ｍ厚ｎ−ＩnＰ層、４５はｎ−ＩnＰ基板、４６はｐ電
極、４７はｎ電極、４８はシングルモード光ファイバ、
４９ははんだバンプ金属、４１０は台座である。素子の
受光層面積は３０μｍ×５０μｍである。
に示す。図中、４１は光入射面、４２は１μｍ厚ｐ−Ｉ
nＰ層、４３は１μｍ厚ＩnＧaＡs光受光層、４４は１μ
ｍ厚ｎ−ＩnＰ層、４５はｎ−ＩnＰ基板、４６はｐ電
極、４７はｎ電極、４８はシングルモード光ファイバ、
４９ははんだバンプ金属、４１０は台座である。素子の
受光層面積は３０μｍ×５０μｍである。
【００２０】光入射面は、（００１）表面のウェハをブ
ロムメタノールを用いたウェットエッチングでは（１１
１）Ａ面が図のように逆メサ形状で形成されることを利
用して形成した。もちろん、逆メサ部は他のウェットエ
ッチング液やドライエッチング法を用いて形成してもよ
いし、他の結晶面を利用したり、エッチングマスクの密
着性を利用し角度を制御して形成してもよい。逆メサ部
形成後、傾斜光入射端面の先端より１０μｍ離れた所で
基板の劈開を行っている。
ロムメタノールを用いたウェットエッチングでは（１１
１）Ａ面が図のように逆メサ形状で形成されることを利
用して形成した。もちろん、逆メサ部は他のウェットエ
ッチング液やドライエッチング法を用いて形成してもよ
いし、他の結晶面を利用したり、エッチングマスクの密
着性を利用し角度を制御して形成してもよい。逆メサ部
形成後、傾斜光入射端面の先端より１０μｍ離れた所で
基板の劈開を行っている。
【００２１】入射面に無反射膜を形成した後、本実施例
では、台座上に、はんだバンプ金属を用いて、素子を図
のような形で搭載している。波長１．３μｍの光をシン
グルモードファイバにて導入すると、印加逆バイアス
１．５Ｖで受光感度０．８Ａ／Ｗ以上の大きな値が得ら
れた。この時、垂直方向の光軸合わせはｐ電極４６とは
んだバンプ金属４９の厚さで高精度に調整できるため、
シングルモードファイバは台座上に沿って、素子におお
まかに接近させ、水平方向のみの位置合わせを行い、最
後にファイバ端面を素子に図のように突き当てることに
より、極めて容易にファイバの位置合わせができた。
では、台座上に、はんだバンプ金属を用いて、素子を図
のような形で搭載している。波長１．３μｍの光をシン
グルモードファイバにて導入すると、印加逆バイアス
１．５Ｖで受光感度０．８Ａ／Ｗ以上の大きな値が得ら
れた。この時、垂直方向の光軸合わせはｐ電極４６とは
んだバンプ金属４９の厚さで高精度に調整できるため、
シングルモードファイバは台座上に沿って、素子におお
まかに接近させ、水平方向のみの位置合わせを行い、最
後にファイバ端面を素子に図のように突き当てることに
より、極めて容易にファイバの位置合わせができた。
【００２２】図のように突き当てても、重要な光入射端
面にファイバの端面が接触し光入射端面の破損等が起き
ることはなく、また、ファイバが素子と接触する部分も
光の導波する部分と関係しないクラッドの外周部分であ
り光学的結合になんら影響はない。また、シングルモー
ドファイバの代わりに集光レンズが搭載されたファイバ
付き微小レンズホルダー等を用いても同様に突き当てて
このホルダーと素子を精度よく光軸方向の位置決めがで
きるため、レンズを用いてビームサイズを微小化して
も、比較的容易に位置決めが可能となり、焦点のビーム
サイズと同等程度まで素子受光部分を微小化できる。
面にファイバの端面が接触し光入射端面の破損等が起き
ることはなく、また、ファイバが素子と接触する部分も
光の導波する部分と関係しないクラッドの外周部分であ
り光学的結合になんら影響はない。また、シングルモー
ドファイバの代わりに集光レンズが搭載されたファイバ
付き微小レンズホルダー等を用いても同様に突き当てて
このホルダーと素子を精度よく光軸方向の位置決めがで
きるため、レンズを用いてビームサイズを微小化して
も、比較的容易に位置決めが可能となり、焦点のビーム
サイズと同等程度まで素子受光部分を微小化できる。
【００２３】なお、この場合、垂直方向の高さ調整は電
極と台座の間に適当なスペーサを挿入することでフレキ
シブルに対応できることはいうまでない。従って、微小
化による超高速応答が可能な素子が実現できる。受光面
積（１０μｍ×２０μｍ）の素子で、受光感度を高く保
ちながら、３ｄＢ帯域４０ＧＨｚの高速動作が可能であ
った。
極と台座の間に適当なスペーサを挿入することでフレキ
シブルに対応できることはいうまでない。従って、微小
化による超高速応答が可能な素子が実現できる。受光面
積（１０μｍ×２０μｍ）の素子で、受光感度を高く保
ちながら、３ｄＢ帯域４０ＧＨｚの高速動作が可能であ
った。
【００２４】このように、受光部分とファイバを容易に
結合でき、かつ、ファイバやレンズホルダー等と光入射
端面までの距離を劈開の精度でほぼ正確に決定できるた
め、特性ばらつきの少ないモジュールが容易に製作でき
た。この実施例では、ｐ電極は、直接台座と接触する構
造となっているが、別の部分にｐ電極から引き出した電
極パッドを設け、この部分が台座と接触するようにして
電気接続及び高さ調整を行ってもよいことは言うまでも
ない。
結合でき、かつ、ファイバやレンズホルダー等と光入射
端面までの距離を劈開の精度でほぼ正確に決定できるた
め、特性ばらつきの少ないモジュールが容易に製作でき
た。この実施例では、ｐ電極は、直接台座と接触する構
造となっているが、別の部分にｐ電極から引き出した電
極パッドを設け、この部分が台座と接触するようにして
電気接続及び高さ調整を行ってもよいことは言うまでも
ない。
【００２５】この実施例では、表面側のｐ−ＩnＰ層は
結晶成長によって形成しているが、結晶成長ではアンド
ープＩnＰ層とし、表面側の主たる部分の半導体の導電
形を、Ｚnの拡散や、イオン注入法とその後のアニール
によって決定してもよい。また、半導体受光素子部分
は、第１導電形を有する半導体層上にあって、真性又は
第一の導電型の半導体層、超格子半導体層又は多重量子
井戸半導体層より成る光受光層とショットキー電極との
間に、前記光受光層と前記ショットキー電極との間のシ
ョットキー障壁よりも高いショットキー障壁を前記ショ
ットキー電極に対して有するショットキーバリアハイト
の高い半導体層を介在した多層構造を基板上に構成して
なる半導体受光素子や、前記ショットキーバリアハイト
の高い半導体層は、Ｉn1-x-yＧaxＡlyＡs（０≦ｘ≦
１，０≦ｙ≦１）とその上の薄いＩn1-uＧauＡs1-vＰv
（０≦ｕ≦１，０≦ｖ≦１）よりなることを特徴とする
半導体受光素子で構成してもよい。
結晶成長によって形成しているが、結晶成長ではアンド
ープＩnＰ層とし、表面側の主たる部分の半導体の導電
形を、Ｚnの拡散や、イオン注入法とその後のアニール
によって決定してもよい。また、半導体受光素子部分
は、第１導電形を有する半導体層上にあって、真性又は
第一の導電型の半導体層、超格子半導体層又は多重量子
井戸半導体層より成る光受光層とショットキー電極との
間に、前記光受光層と前記ショットキー電極との間のシ
ョットキー障壁よりも高いショットキー障壁を前記ショ
ットキー電極に対して有するショットキーバリアハイト
の高い半導体層を介在した多層構造を基板上に構成して
なる半導体受光素子や、前記ショットキーバリアハイト
の高い半導体層は、Ｉn1-x-yＧaxＡlyＡs（０≦ｘ≦
１，０≦ｙ≦１）とその上の薄いＩn1-uＧauＡs1-vＰv
（０≦ｕ≦１，０≦ｖ≦１）よりなることを特徴とする
半導体受光素子で構成してもよい。
【００２６】また、この実施例では、基板としてｎ−Ｉ
nＰを用いた例であるが、ｐ−ＩnＰを用いても上記のｐ
とｎを逆にして同様に製作可能であり、また、半絶縁性
ＩnＰ基板を用いても電極の引出し方を考慮すれば同様
に製作可能である。また、ここでは、受光層として均一
組成のバルクを用いているが、アバランシェフォトダイ
オードに用いられるＳＡＧＭ(Separate-absorption-gra
ded-multiplication) 構造やＳＡＭ−ＳＬ(Separate ab
sorption and multiplication superlattice) 構造や他
の超格子構造の半導体層等を用いてもよいことは言うま
でもない。また、ＩnＧaＡsＰ／ＩnＰ系以外のＩnＧaＡ
lＡs／ＩnＧaＡsＰやＡlＧaＡs／ＧaＡs系などの材料系
や歪を内在するような材料系でもよいことは言うまでも
ない。
nＰを用いた例であるが、ｐ−ＩnＰを用いても上記のｐ
とｎを逆にして同様に製作可能であり、また、半絶縁性
ＩnＰ基板を用いても電極の引出し方を考慮すれば同様
に製作可能である。また、ここでは、受光層として均一
組成のバルクを用いているが、アバランシェフォトダイ
オードに用いられるＳＡＧＭ(Separate-absorption-gra
ded-multiplication) 構造やＳＡＭ−ＳＬ(Separate ab
sorption and multiplication superlattice) 構造や他
の超格子構造の半導体層等を用いてもよいことは言うま
でもない。また、ＩnＧaＡsＰ／ＩnＰ系以外のＩnＧaＡ
lＡs／ＩnＧaＡsＰやＡlＧaＡs／ＧaＡs系などの材料系
や歪を内在するような材料系でもよいことは言うまでも
ない。
【００２７】〔実施例３〕本発明の第３の実施例を図５
に示す。図中、５１は光入射端面、５２は１μｍ厚ｐ−
ＩnＰ層、５３は２μｍ厚１．２μｍ組成ｐ−ＩnＧaＡs
Ｐ光ガイド層、５４は３μｍ厚１．４μｍ組成ＩnＧaＡ
sＰ光受光層、５５は２μｍ厚１．２μｍ組成ｎ−ＩnＧ
aＡsＰ光ガイド層、５６は１μｍ厚ｎ−ＩnＰ層、５７
はｎ−ＩnＰ基板、５８はｐ電極、５９はｎ電極、５１
０はシングルモード光ファイバである。素子の受光層面
積は３０μｍ×１００μｍである。
に示す。図中、５１は光入射端面、５２は１μｍ厚ｐ−
ＩnＰ層、５３は２μｍ厚１．２μｍ組成ｐ−ＩnＧaＡs
Ｐ光ガイド層、５４は３μｍ厚１．４μｍ組成ＩnＧaＡ
sＰ光受光層、５５は２μｍ厚１．２μｍ組成ｎ−ＩnＧ
aＡsＰ光ガイド層、５６は１μｍ厚ｎ−ＩnＰ層、５７
はｎ−ＩnＰ基板、５８はｐ電極、５９はｎ電極、５１
０はシングルモード光ファイバである。素子の受光層面
積は３０μｍ×１００μｍである。
【００２８】光入射端面をドライエッチングで形成後、
光入射端面より１０μｍ離れた所で基板の劈開を行って
いる。入射面に無反射膜を形成し、波長１．３μｍの光
をシングルモードファイバにて導入すると、印加逆バイ
アス３．０Ｖで受光感度０．８Ａ／Ｗ以上の大きな値が
得られた。
光入射端面より１０μｍ離れた所で基板の劈開を行って
いる。入射面に無反射膜を形成し、波長１．３μｍの光
をシングルモードファイバにて導入すると、印加逆バイ
アス３．０Ｖで受光感度０．８Ａ／Ｗ以上の大きな値が
得られた。
【００２９】この時、シングルモードファイバは素子に
おおまかに接近させ、水平及び垂直方向の位置合わせを
行い、最後にファイバ端面を素子に図のように突き当て
ることにより、容易にファイバの位置合わせができた。
図のように、突き当てても重要な光入射端面にファイバ
の端面が接触し光入射端面の破損等が起きることはな
く、また、ファイバが素子と接触する部分も光の導波す
る部分と関係しないクラッドの外周部分であり光学的結
合になんら影響はない。
おおまかに接近させ、水平及び垂直方向の位置合わせを
行い、最後にファイバ端面を素子に図のように突き当て
ることにより、容易にファイバの位置合わせができた。
図のように、突き当てても重要な光入射端面にファイバ
の端面が接触し光入射端面の破損等が起きることはな
く、また、ファイバが素子と接触する部分も光の導波す
る部分と関係しないクラッドの外周部分であり光学的結
合になんら影響はない。
【００３０】また、シングルモードファイバの代わりに
集光レンズが搭載されたファイバ付き微小レンズホルダ
ーを用いても同様に突き当ててこのホルダーと素子を精
度よく光軸方向の位置決めができるため、レンズを用い
てビームサイズを微小化しても、比較的容易に位置決め
が可能となり、焦点のビームサイズと同等程度まで素子
受光部分を微小化できる。従って、微小化による超高速
応答が可能な素子がファイバと高結合な状態で実現でき
る。
集光レンズが搭載されたファイバ付き微小レンズホルダ
ーを用いても同様に突き当ててこのホルダーと素子を精
度よく光軸方向の位置決めができるため、レンズを用い
てビームサイズを微小化しても、比較的容易に位置決め
が可能となり、焦点のビームサイズと同等程度まで素子
受光部分を微小化できる。従って、微小化による超高速
応答が可能な素子がファイバと高結合な状態で実現でき
る。
【００３１】このように、受光部分とファイバを容易に
結合でき、かつ、ファイバやレンズホルダー等と光入射
端面までの距離を劈開の精度でほぼ正確に決定できるた
め、特性ばらつきの少ないモジュールが容易に製作でき
た。この実施例では、表面側のｐ−ＩnＰ層およびｐ−
ＩnＧaＡsＰ光ガイド層は結晶成長によって形成してい
るが、結晶成長ではアンドープ層とし、表面側の主たる
部分の半導体の導電形を、Ｚnの拡散や、イオン注入法
とその後のアニールによって決定してもよい。
結合でき、かつ、ファイバやレンズホルダー等と光入射
端面までの距離を劈開の精度でほぼ正確に決定できるた
め、特性ばらつきの少ないモジュールが容易に製作でき
た。この実施例では、表面側のｐ−ＩnＰ層およびｐ−
ＩnＧaＡsＰ光ガイド層は結晶成長によって形成してい
るが、結晶成長ではアンドープ層とし、表面側の主たる
部分の半導体の導電形を、Ｚnの拡散や、イオン注入法
とその後のアニールによって決定してもよい。
【００３２】また、この実施例では、基板としてｎ−Ｉ
nＰを用いた例であるが、ｐ−ＩnＰを用いても上記のｐ
とｎを逆にして同様に製作可能であり、また、半絶縁性
ＩnＰ基板を用いても電極の引出し方を考慮すれば同様
に製作可能である。また、ここでは、受光層として均一
組成のバルクを用いているが、アバランシェフォトダイ
オードに用いられるＳＡＧＭ(Separate-absorption-gra
ded-multiplication) 構造やＳＡＭ−ＳＬ(Separate ab
sorption and multiplication superlattice) 構造や他
の超格子構造の半導体層等を用いてもよいことは言うま
でもない。
nＰを用いた例であるが、ｐ−ＩnＰを用いても上記のｐ
とｎを逆にして同様に製作可能であり、また、半絶縁性
ＩnＰ基板を用いても電極の引出し方を考慮すれば同様
に製作可能である。また、ここでは、受光層として均一
組成のバルクを用いているが、アバランシェフォトダイ
オードに用いられるＳＡＧＭ(Separate-absorption-gra
ded-multiplication) 構造やＳＡＭ−ＳＬ(Separate ab
sorption and multiplication superlattice) 構造や他
の超格子構造の半導体層等を用いてもよいことは言うま
でもない。
【００３３】また、ＩnＧaＡsＰ／ＩnＰ系以外のＩnＧa
ＡlＡs／ＩnＧaＡsＰやＡlＧaＡs／ＧaＡs系などの材料
系や歪を内在するような材料系でもよいことは言うまで
もない。また、実施例２の様に、基板側を上にして台座
上にマウントする構成でも、同様に良好な光結合が図れ
ることは言うまでもない。
ＡlＡs／ＩnＧaＡsＰやＡlＧaＡs／ＧaＡs系などの材料
系や歪を内在するような材料系でもよいことは言うまで
もない。また、実施例２の様に、基板側を上にして台座
上にマウントする構成でも、同様に良好な光結合が図れ
ることは言うまでもない。
【００３４】
【発明の効果】以上、実施例に基づいて具体的に説明し
たように、本発明では、光受光層を含む半導体多層構造
よりなる受光部分と端面に表面側から離れるに従い内側
に傾斜した光入射端面を設けることにより、該光入射端
面で入射光を屈折させて、前記光受光層を入射光が層厚
方向に対し斜めに通過するようにした屈折型半導体受光
素子、又は、光受光層を含む半導体多層構造よりなる導
波路型半導体受光素子において、光入射端面より有限の
長さ基板部分が出っ張っているため、この部分が、光軸
方向において遠端よりファイバを近づけてきた時にスト
ッパーとして作用し、ファイバを近づけてくるだけで高
精度の位置合わせが可能となる。
たように、本発明では、光受光層を含む半導体多層構造
よりなる受光部分と端面に表面側から離れるに従い内側
に傾斜した光入射端面を設けることにより、該光入射端
面で入射光を屈折させて、前記光受光層を入射光が層厚
方向に対し斜めに通過するようにした屈折型半導体受光
素子、又は、光受光層を含む半導体多層構造よりなる導
波路型半導体受光素子において、光入射端面より有限の
長さ基板部分が出っ張っているため、この部分が、光軸
方向において遠端よりファイバを近づけてきた時にスト
ッパーとして作用し、ファイバを近づけてくるだけで高
精度の位置合わせが可能となる。
【００３５】また、シングルモードファイバの代わりに
集光レンズが搭載されたファイバ付き微小レンズホルダ
ーを用いても同様に突き当ててこのホルダーと素子を精
度よく光軸方向の位置決めができるため、レンズを用い
てビームサイズを微小化しても、比較的容易に位置決め
が可能となり、焦点のビームサイズと同等程度まで素子
受光部分を微小化できる。従って、微小化による超高速
応答が可能な素子がファイバと高結合な状態で実現でき
る。
集光レンズが搭載されたファイバ付き微小レンズホルダ
ーを用いても同様に突き当ててこのホルダーと素子を精
度よく光軸方向の位置決めができるため、レンズを用い
てビームサイズを微小化しても、比較的容易に位置決め
が可能となり、焦点のビームサイズと同等程度まで素子
受光部分を微小化できる。従って、微小化による超高速
応答が可能な素子がファイバと高結合な状態で実現でき
る。
【００３６】このように、受光部分とファイバを容易に
光学結合出来るため、モジュール化において、部品点数
の低減や製作工程の簡素化が図れ、低コストかつ高速応
答可能なモジュールが製作可能となる。又、１チップ上
に並列に本素子を配列するモノリシック構成により多数
本のファイバとの光軸方向の光結合を均一に高精度に行
うことが可能となり、そのモジュール化も容易に行なう
ことができる。
光学結合出来るため、モジュール化において、部品点数
の低減や製作工程の簡素化が図れ、低コストかつ高速応
答可能なモジュールが製作可能となる。又、１チップ上
に並列に本素子を配列するモノリシック構成により多数
本のファイバとの光軸方向の光結合を均一に高精度に行
うことが可能となり、そのモジュール化も容易に行なう
ことができる。
【図１】本発明の第１の実施例を示す構成図である。
【図２】従来の屈折型半導体光受光素子を示す構成図で
ある。
ある。
【図３】従来の導波路型半導体光受光素子を示す構成図
である。
である。
【図４】本発明の第２の実施例を示す構成図である。
【図５】本発明の第３の実施例を示す構成図である。
１１ 光入射面 １２ １μｍ厚ｐ−ＩnＰ層 １３ １μｍ厚ＩnＧaＡs光受光層 １４ １μｍ厚ｎ−ＩnＰ層 １５ ｎ−ＩnＰ基板 １６ ｐ電極 １７ ｎ電極 １８ シングルモード光ファイバ ２１ 光入射面 ２２ ｐ−ＩnＰ層 ２３ ＩnＧaＡs光受光層 ２４ ｎ−ＩnＰ層 ２５ ｎ−ＩnＰ基板 ２６ ｐ電極 ２７ ｎ電極 ３１ 光入射端面 ３２ １μｍ厚ｐ−ＩnＰ層 ３３ ２μｍ厚１．２μｍ組成ｐ−ＩnＧaＡsＰ光ガイ
ド層 ３４ ３μｍ厚Ｉ．４μｍ組成ＩnＧaＡsＰ光受光層 ３５ ２μｍ厚１．２μｍ組成ｎ−ＩnＧaＡsＰ光ガイ
ド層 ３６ １μｍ厚ｎ−ＩnＰ層 ３７ ｎ−ＩnＰ基板 ３８ ｐ電極 ３９ ｎ電極 ４１ 光入射面 ４２ １μｍ厚ｐ−ＩnＰ層 ４３ １μｍ厚ＩnＧaＡs光受光層 ４４ １μｍ厚ｎ−ＩnＰ層 ４５ ｎ−ＩnＰ基板 ４６ ｐ電極 ４７ ｎ電極 ４８ シングルモード光ファイバ ４９ はんだバンプ金属 ４１０ 台座 ５１ 光入射端面 ５２ １μｍ厚ｐ−ＩnＰ層 ５３ ２μｍ厚１．２μｍ組成ｐ−ＩnＧaＡsＰ光ガイ
ド層 ５４ ３μｍ厚１．４μｍ組成ＩnＧaＡsＰ光受光層 ５５ ２μｍ厚１．２μｍ組成ｎ−ＩnＧaＡsＰ光ガイ
ド層 ５６ １μｍ厚ｎ−ＩnＰ層 ５７ ｎ−ＩnＰ基板 ５８ ｐ電極 ５９ ｎ電極 ５１０ シングルモード光ファイバ
ド層 ３４ ３μｍ厚Ｉ．４μｍ組成ＩnＧaＡsＰ光受光層 ３５ ２μｍ厚１．２μｍ組成ｎ−ＩnＧaＡsＰ光ガイ
ド層 ３６ １μｍ厚ｎ−ＩnＰ層 ３７ ｎ−ＩnＰ基板 ３８ ｐ電極 ３９ ｎ電極 ４１ 光入射面 ４２ １μｍ厚ｐ−ＩnＰ層 ４３ １μｍ厚ＩnＧaＡs光受光層 ４４ １μｍ厚ｎ−ＩnＰ層 ４５ ｎ−ＩnＰ基板 ４６ ｐ電極 ４７ ｎ電極 ４８ シングルモード光ファイバ ４９ はんだバンプ金属 ４１０ 台座 ５１ 光入射端面 ５２ １μｍ厚ｐ−ＩnＰ層 ５３ ２μｍ厚１．２μｍ組成ｐ−ＩnＧaＡsＰ光ガイ
ド層 ５４ ３μｍ厚１．４μｍ組成ＩnＧaＡsＰ光受光層 ５５ ２μｍ厚１．２μｍ組成ｎ−ＩnＧaＡsＰ光ガイ
ド層 ５６ １μｍ厚ｎ−ＩnＰ層 ５７ ｎ−ＩnＰ基板 ５８ ｐ電極 ５９ ｎ電極 ５１０ シングルモード光ファイバ
Claims (2)
- 【請求項１】 光受光層を含む半導体多層構造よりなる
受光部分と端面に表面側から離れるに従い内側に傾斜し
た光入射端面を設けることにより、該光入射端面で入射
光を屈折させて、前記光受光層を入射光が層厚方向に対
し斜めに通過するようにした屈折型半導体受光素子にお
いて、該光入射端面側に、傾斜した光入射端面の先端部
より有限の長さ基板部分が出っ張っていることを特徴と
する半導体受光素子。 - 【請求項２】 光受光層を含む半導体多層構造よりなる
導波路型半導体受光素子において、光入射端面側に、光
入射端面より有限の長さ基板部分が出っ張っていること
を特徴とする半導体受光素子。
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33258797A JP3928901B2 (ja) | 1997-12-03 | 1997-12-03 | 半導体受光素子 |
| US09/184,218 US6353250B1 (en) | 1997-11-07 | 1998-11-02 | Semiconductor photo-detector, semiconductor photo-detection device, and production methods thereof |
| US10/005,705 US6770945B2 (en) | 1997-11-07 | 2001-12-04 | Semiconductor photo-detector, semiconductor photodetection device, and production methods thereof |
| US10/702,577 US6917032B2 (en) | 1997-11-07 | 2003-11-05 | Semiconductor photo-detector, semiconductor photodetection device, and production methods thereof |
| US10/702,637 US7256062B2 (en) | 1997-11-07 | 2003-11-05 | Semiconductor photo-detector, semiconductor photo-detection device, and production methods thereof |
| US11/825,413 US7575949B2 (en) | 1997-11-07 | 2007-07-06 | Semiconductor photo-detector, semiconductor photo-detection device, and production method thereof |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33258797A JP3928901B2 (ja) | 1997-12-03 | 1997-12-03 | 半導体受光素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11168224A true JPH11168224A (ja) | 1999-06-22 |
| JP3928901B2 JP3928901B2 (ja) | 2007-06-13 |
Family
ID=18256612
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP33258797A Expired - Lifetime JP3928901B2 (ja) | 1997-11-07 | 1997-12-03 | 半導体受光素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3928901B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001356248A (ja) * | 2000-06-15 | 2001-12-26 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 光モジュール |
| JP2003264298A (ja) * | 2002-03-07 | 2003-09-19 | Rohm Co Ltd | 光半導体装置およびその製造方法 |
-
1997
- 1997-12-03 JP JP33258797A patent/JP3928901B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001356248A (ja) * | 2000-06-15 | 2001-12-26 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 光モジュール |
| JP2003264298A (ja) * | 2002-03-07 | 2003-09-19 | Rohm Co Ltd | 光半導体装置およびその製造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3928901B2 (ja) | 2007-06-13 |
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