JP2001007353A - Optical transmitter-receiver module and manufacture thereof - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】この発明は、1つの光伝送路
を用いて双方向伝送するための光送受信モジュールおよ
びその製造方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical transmitting / receiving module for bidirectional transmission using one optical transmission line and a method of manufacturing the same.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来、光送受信モジュールとしては、図
54に示すように、1線の光ファイバを用いて双方向伝
送するものがある。上記光送受信モジュール128は、
送信光を発生する半導体レーザ1と、受信光を検知する
受信用フォトダイオード2aと、半導体レーザ1の発光
量をモニタするモニタ用フォトダイオード2bと、送受
信光伝送用の光ファイバ5に送信光を結合させるカップ
リングレンズ7と、上記半導体レーザ1からの送信光を
光ファイバ5に導くと共に、光ファイバ5からの受信光
を受信用フォトダイオード2aに導くハーフミラー3aと
で構成されている。上記構成の光送受信モジュール12
8では、ハーフミラー3a等の光学素子を設ける必要が
あり、小型化および低コスト化の面で不利である。2. Description of the Related Art Conventionally, as shown in FIG. 54, there is an optical transmission / reception module which performs bidirectional transmission using a single optical fiber. The optical transmission / reception module 128 includes:
The transmitting light is transmitted to the semiconductor laser 1 for generating the transmitting light, the receiving photodiode 2a for detecting the receiving light, the monitoring photodiode 2b for monitoring the light emission amount of the semiconductor laser 1, and the optical fiber 5 for transmitting and receiving light. It comprises a coupling lens 7 to be coupled, and a half mirror 3a for guiding the transmission light from the semiconductor laser 1 to the optical fiber 5 and guiding the reception light from the optical fiber 5 to the receiving photodiode 2a. Optical transmitting / receiving module 12 having the above configuration
In 8, the optical element such as the half mirror 3a must be provided, which is disadvantageous in terms of miniaturization and cost reduction.
【0003】そこで、小型化,低コスト化のために部品
点数を減らした光送受信モジュールが提案されている
(特開平7−191237号公報参照)。この光送受信モ
ジュールは、ハーフミラーの機能を受光素子の表面を送
信光反射面とすることにより、部品点数の削減および小
型化を達成している。上記光送受信モジュール129
は、図55に示すように、サブマウント14に固定され
た送信光を出射する半導体レーザ1と、受信光検知およ
び送信光モニタ兼用のフォトダイオード2と、送受信光
伝送用の光ファイバ5に送信光を結合させるカップリン
グレンズ7とで構成されている。上記フォトダイオード
2の表面側に、送信光を反射させる反射膜41を設けて
おり、その反射膜41は、送信光の50%が反射するよ
うに設定されている。Therefore, an optical transceiver module with a reduced number of components has been proposed for miniaturization and cost reduction.
(See JP-A-7-191237). In this optical transmission / reception module, the function of a half mirror is achieved by using the surface of the light receiving element as a transmission light reflecting surface, thereby achieving a reduction in the number of components and a reduction in size. The optical transmission / reception module 129
55, as shown in FIG. 55, the semiconductor laser 1 for emitting transmission light fixed to the sub-mount 14, the photodiode 2 for detecting and monitoring the transmission light, and transmitting to the optical fiber 5 for transmitting and receiving light. And a coupling lens 7 for coupling light. A reflection film 41 for reflecting transmission light is provided on the surface side of the photodiode 2, and the reflection film 41 is set so as to reflect 50% of the transmission light.
【0004】次に、上記構成の光送受信モジュール12
9において、半導体レーザ1から出射された送信光の一
部は、フォトダイオード2の反射膜41により反射し
て、カップリングレンズ7により集光された後、光ファ
イバ5に結合される。また、上記光ファイバ5により伝
送された受信光は、カップリングレンズ7を介してフォ
トダイオード2に導かれ、反射膜41を透過した受信光
の一部は、フォトダイオード2に入射し、フォトダイオ
ード2で光電変換されて、信号電流として出力される。
また、上記反射膜41で反射されずに透過した送信光の
一部は、フォトダイオード2に入射し、フォトダイオー
ド2に光電変換されて、送信光モニタ電流として出力さ
れる。Next, the optical transmission / reception module 12 having the above configuration is described.
At 9, part of the transmission light emitted from the semiconductor laser 1 is reflected by the reflection film 41 of the photodiode 2, collected by the coupling lens 7, and then coupled to the optical fiber 5. The received light transmitted by the optical fiber 5 is guided to the photodiode 2 via the coupling lens 7, and a part of the received light transmitted through the reflection film 41 is incident on the photodiode 2, 2, and is output as a signal current.
Further, a part of the transmission light transmitted without being reflected by the reflection film 41 enters the photodiode 2, is photoelectrically converted by the photodiode 2, and is output as a transmission light monitor current.
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】ところで、図54に示
す光送受信モジュール128では、ハーフミラー3a等
の光学素子部品が必要であり、ハーフミラー3aを半導
体レーザ1や受信用フォトダイオード2a等の他の部品
に対して高精度で実装する必要があると共に、ハーフミ
ラー3aを受発光素子レベルまで小型化することが難し
いことから、光送受信モジュールの小型化および低価格
化が困難であるという問題点がある。By the way, the optical transmitting / receiving module 128 shown in FIG. 54 requires optical element parts such as the half mirror 3a, and the half mirror 3a can be replaced with other components such as the semiconductor laser 1 and the receiving photodiode 2a. And it is difficult to reduce the size of the half mirror 3a down to the level of the light emitting and receiving elements, making it difficult to reduce the size and cost of the optical transceiver module. There is.
【0006】また、図55に示す光送受信モジュール1
29では、1線双方向の光送受信モジュールにおいて一
般的に適用されているピンポン伝送の場合に次のような
問題がある。[0006] Further, the optical transceiver module 1 shown in FIG.
29 has the following problem in the case of ping-pong transmission which is generally applied to a one-wire bidirectional optical transceiver module.
【0007】図56はフォトダイオード2表面に入射さ
れる送信光および受信光の光強度分布を示している。図
56において、縦軸は入射光強度を表し、横軸はフォト
ダイオード2表面上の位置を表しており、63はフォト
ダイオード2に入射する受信光の光強度分布を示し、6
4は送信光の光強度分布を示している。図55に示す半
導体レーザ1から出射される送信光は、直接フォトダイ
オード2に入射するのに対して、光ファイバ5により伝
送されてくる受信光は、通信相手側の光送受信モジュー
ル内で半導体レーザから光ファイバに結合するまでに損
失があることから、入射受信光強度63に対して入射送
信光強度64が大きなものとなっている。FIG. 56 shows a light intensity distribution of transmission light and reception light incident on the surface of the photodiode 2. 56, the vertical axis represents the incident light intensity, the horizontal axis represents the position on the surface of the photodiode 2, 63 represents the light intensity distribution of the received light incident on the photodiode 2, and 6
Reference numeral 4 denotes the light intensity distribution of the transmission light. The transmission light emitted from the semiconductor laser 1 shown in FIG. 55 is directly incident on the photodiode 2, while the reception light transmitted by the optical fiber 5 is transmitted to the semiconductor laser 1 in the optical transceiver module on the communication partner side. Since there is a loss before the light is coupled to the optical fiber, the incident transmitted light intensity 64 is larger than the incident received light intensity 63.
【0008】また、図57は送受信を時分割で行うピン
ポン伝送における雑音発生について説明する図である。
図57において、縦軸はフォトダイオード2(図55に
示す)に発生する光電流を表し、横軸は時間を表してい
る。図57において、「S」は送信に対応し、「R」は
受信に対応し、「G」は送信信号と受信信号を時間的に
分離するガードタイムに対応している。また、65は受
信光による受信光モニタ電流を示し、66は送信光によ
る送信電流を示している。上記受信光モニタ電流65,
送信電流66の光電流強度は、図56における入射光強
度比に依存して、送信光による送信電流強度が大きく、
その光電流の立ち下がり部分であるテールカレント67
も大きくなっており、受信電流に雑音として重畳される
ことになる。また、光強度の大きい送信光が受信用受光
領域に入射し、送信電流が大きいことから、空間電荷効
果が発生し、テールカレント67が大きくなっており、
そのことからも雑音が大きくなる。FIG. 57 is a diagram for explaining noise generation in ping-pong transmission in which transmission and reception are performed in a time-division manner.
In FIG. 57, the vertical axis represents a photocurrent generated in the photodiode 2 (shown in FIG. 55), and the horizontal axis represents time. In FIG. 57, “S” corresponds to transmission, “R” corresponds to reception, and “G” corresponds to a guard time for temporally separating a transmission signal and a reception signal. Reference numeral 65 denotes a reception light monitor current by the reception light, and reference numeral 66 denotes a transmission current by the transmission light. The received light monitor current 65,
The photocurrent intensity of the transmission current 66 depends on the incident light intensity ratio in FIG.
Tail current 67, which is the falling part of the photocurrent
Is also large, and is superimposed as noise on the reception current. In addition, since the transmission light having a large light intensity enters the light receiving region for reception and the transmission current is large, a space charge effect occurs, and the tail current 67 is increased.
This also increases the noise.
【0009】このように、光送受信モジュールの小型化
および低価格化のために、送受信光を反射および透過さ
せるハーフミラーの役割を果たす光分岐面を受信用フォ
トダイオード表面に設けた場合、受信用受光領域に光強
度の大きい送信光が入射するため、受信時の雑音が大き
くなるという問題がある。As described above, in order to reduce the size and cost of the optical transmitting and receiving module, when the light splitting surface serving as a half mirror for reflecting and transmitting the transmitting and receiving light is provided on the surface of the receiving photodiode, Since transmission light having a high light intensity enters the light receiving region, there is a problem that noise at the time of reception increases.
【0010】そこで、この発明の目的は、小型化,低価
格化できると共に、低雑音化により性能を向上できる光
送受信モジュールおよびその製造方法を提供することに
ある。SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide an optical transmitting / receiving module which can be reduced in size and cost, and whose performance can be improved by reducing noise, and a method of manufacturing the same.
【0011】[0011]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、この発明の光送受信モジュールは、光伝送路を用い
て光を双方向に伝送するための光送受信モジュールにお
いて、入射した光を反射光と屈折光に分岐する光分岐面
および受信用受光領域を有するフォトダイオードと、上
記フォトダイオードの上記光分岐面に所定の入射角で入
射するように送信光を出射し、かつ、上記光分岐面で反
射した上記送信光の反射光が上記光伝送路に結合する半
導体レーザとを備え、上記光伝送路からの受信光が上記
送信光の反射光と逆方向に上記フォトダイオードの上記
光分岐面に入射し、上記光分岐面から上記フォトダイオ
ード側に屈折した上記受信光側の屈折光が上記フォトダ
イオード内を透過して上記フォトダイオードの上記受信
用受光領域に入射する一方、上記半導体レーザから出射
された上記送信光が上記フォトダイオードの上記光分岐
面に入射し、上記光分岐面から上記フォトダイオード側
に屈折して上記フォトダイオード内を透過する上記送信
光側の屈折光の光強度分布のピークが上記フォトダイオ
ードの上記受信用受光領域に位置しないようにしたこと
を特徴としている。To achieve the above object, an optical transmitting / receiving module according to the present invention is an optical transmitting / receiving module for transmitting light bidirectionally using an optical transmission line. A photodiode having a light splitting surface and a light receiving area for reception that splits light into refracted light; and a light emitting surface that emits transmission light so as to enter the light splitting surface of the photodiode at a predetermined incident angle, and the light splitting surface. A semiconductor laser in which reflected light of the transmission light reflected by the light transmission path is coupled to the optical transmission path, and wherein the light received from the optical transmission path is opposite to the reflected light of the transmission light in the light branch plane of the photodiode. And the refracted light on the reception light side refracted from the light splitting surface to the photodiode side passes through the photodiode and enters the reception light receiving area of the photodiode. On the other hand, the transmission light emitted from the semiconductor laser is incident on the light branch surface of the photodiode, and is refracted from the light branch surface toward the photodiode and transmitted through the photodiode on the transmission light side. It is characterized in that the peak of the light intensity distribution of the refracted light is not located in the receiving light receiving area of the photodiode.
【0012】上記光送受信モジュールによれば、上記光
分岐面は、上記フォトダイオードの半導体部分(素子基
板または半導体層)に形成されるため、ハーフミラー等
の光分岐用光学素子を設ける必要がなく、部品点数を削
減できると共に、光分岐面の高精度な位置調整が不要と
なり、さらに半導体レーザやフォトダイオードのレベル
の大きさで光分岐面を形成できるので、小型化,低価格
化できる。また、上記光分岐面は、上記フォトダイオー
ドの半導体部分(素子基板または半導体層)に形成するた
め、フォトリソプロセスを利用して作成でき、受信用受
光領域と光分岐面との位置関係を高精度で設定できる。
さらに、上記光分岐面からフォトダイオード内に屈折し
た送信光の光強度分布のピークが、受信用受光領域に位
置しないように設計されているため、受信用受光領域で
検出される不要な送信光による送信電流を十分小さくで
き、受信電流に重畳される送信電流に起因する雑音を小
さくできる。またさらに、送受信を時分割で交互に行う
ピンポン伝送において、送信から受信に切り替わったと
きに、受信用受光領域で検出される送信電流のテールカ
レントを小さくできるため、受信電流への雑音を小さく
できる。According to the optical transmission / reception module, since the light splitting surface is formed on the semiconductor portion (element substrate or semiconductor layer) of the photodiode, it is not necessary to provide an optical splitting optical element such as a half mirror. In addition, the number of components can be reduced, and highly accurate position adjustment of the light branching surface is not required. Further, since the light branching surface can be formed at the level of a semiconductor laser or a photodiode, the size and cost can be reduced. In addition, since the light splitting surface is formed on the semiconductor portion (element substrate or semiconductor layer) of the photodiode, the light splitting surface can be created by using a photolithography process, and the positional relationship between the light receiving area for reception and the light splitting surface can be accurately determined. Can be set with.
Furthermore, since the peak of the light intensity distribution of the transmission light refracted into the photodiode from the light splitting surface is designed so as not to be located in the reception light receiving area, unnecessary transmission light detected in the reception light receiving area is used. , The transmission current caused by the transmission current superimposed on the reception current can be reduced. Furthermore, in ping-pong transmission in which transmission and reception are alternately performed in a time-division manner, when switching from transmission to reception, the tail current of the transmission current detected in the reception light receiving region can be reduced, so that noise to the reception current can be reduced. .
【0013】また、一実施形態の光送受信モジュール
は、上記光伝送路が光ファイバであることを特徴として
いる。In one embodiment of the present invention, the optical transmission line is an optical fiber.
【0014】上記実施形態によれば、公衆通信をはじめ
とする多くの光通信の光伝送路として使用されている光
ファイバを用いることによって、この光送受信モジュー
ルと通信線との接続等の取り扱い上の利便性がよい。According to the above embodiment, by using an optical fiber used as an optical transmission line for many optical communications including public communications, the handling of the connection between the optical transceiver module and the communication line and the like can be improved. Is convenient.
【0015】また、一実施形態の光送受信モジュール
は、上記フォトダイオードは、上記光分岐面で屈折した
上記送信光側の屈折光が入射するようにモニタ用光受光
領域を有することを特徴としている。In one embodiment of the present invention, the photodiode has a monitor light receiving area such that the refracted light on the transmission light side refracted on the light branch surface enters. .
【0016】上記実施形態の光送受信モジュールによれ
ば、上記フォトダイオードに、送信光の発光量をモニタ
するモニタ用受光領域を設けることによって、1つのフ
ォトダイオードに受信光検出機能と送信光モニタ機能を
兼用させて、さらに小型化,低価格化できる。According to the optical transmitting / receiving module of the above embodiment, the photodiode is provided with a monitoring light receiving area for monitoring the light emission amount of the transmitting light, so that one photodiode has a receiving light detecting function and a transmitting light monitoring function. Can be used to further reduce the size and cost.
【0017】また、一実施形態の光送受信モジュール
は、上記光分岐面を上記フォトダイオードの素子基板に
形成したことを特徴としている。In one embodiment, the optical transmission / reception module is characterized in that the light branch surface is formed on an element substrate of the photodiode.
【0018】上記実施形態の光送受信モジュールによれ
ば、上記素子基板に送受信光の透過性が良好な半導体を
用いることによって、フォトダイオード内を透過する送
受信光の減衰を抑えることができる。また、上記実施形
態の光送受信モジュールによれば、上記光分岐面が、上
記フォトダイオードの半導体部分に形成されるため、ハ
ーフミラー等の光分岐用光学素子を設ける必要がなく、
部品点数を削減できると共に、フォトダイオード作製の
ウエハプロセス時に光分岐面を作製できるため、一括作
製や受光領域との位置合わせを高精度に行える。また、
光分岐面がフォトダイオードと一体であるため、モジュ
ール組み立て時の位置合わせが不要であり、小型化,低
価格化できる。According to the optical transmitting / receiving module of the embodiment, the semiconductor substrate having good transmission / reception light transmission is used for the element substrate, so that attenuation of transmission / reception light transmitted through the photodiode can be suppressed. According to the optical transmitting and receiving module of the embodiment, since the light branch surface is formed in the semiconductor portion of the photodiode, it is not necessary to provide a light branching optical element such as a half mirror.
Since the number of components can be reduced and the light branch surface can be manufactured during the wafer process for manufacturing the photodiode, batch manufacturing and alignment with the light receiving region can be performed with high accuracy. Also,
Since the light splitting surface is integrated with the photodiode, no alignment is required when assembling the module, and the size and cost can be reduced.
【0019】また、一実施形態の光送受信モジュール
は、上記フォトダイオードのエピタキシャル成長法によ
り形成された半導体層に上記光分岐面を形成したことを
特徴としている。In one embodiment, the optical transmission / reception module is characterized in that the light splitting surface is formed in a semiconductor layer formed by the epitaxial growth method of the photodiode.
【0020】また、上記実施形態の光送受信モジュール
によれば、上記光分岐面が、上記フォトダイオードの半
導体部分に形成されるため、ハーフミラー等の光分岐用
光学素子を設ける必要がなく、部品点数を削減できると
共に、フォトダイオード作製のウエハプロセス時に光分
岐面を作製できるため、一括作製や受光領域との位置合
わせを高精度に行える。また、光分岐面がフォトダイオ
ードと一体であるため、モジュール組み立て時の位置合
わせが不要であり、小型化,低価格化できる。Further, according to the optical transmitting and receiving module of the embodiment, since the light branch surface is formed in the semiconductor portion of the photodiode, it is not necessary to provide a light branching optical element such as a half mirror. Since the number of points can be reduced and the light splitting surface can be manufactured during the wafer process of manufacturing the photodiode, batch manufacturing and alignment with the light receiving region can be performed with high accuracy. In addition, since the light splitting surface is integrated with the photodiode, there is no need for alignment at the time of assembling the module, and the size and cost can be reduced.
【0021】また、一実施形態の光送受信モジュール
は、上記フォトダイオードは、素子基板である第1の半
導体基板上にエピタキシャル成長法により形成された半
導体層に第2の半導体基板が張り合わされ、上記第2の
半導体基板には、上記光分岐面が形成されていることを
特徴としている。In one embodiment of the optical transceiver module, the photodiode has a structure in which a second semiconductor substrate is bonded to a semiconductor layer formed on a first semiconductor substrate as an element substrate by an epitaxial growth method. The semiconductor substrate of the second aspect is characterized in that the above-mentioned light splitting surface is formed.
【0022】上記実施形態の光送受信モジュールによれ
ば、上記フォトダイオードの受光領域を有する半導体層
と上記光分岐面を有する第2の半導体基板とを貼り合わ
せにより一体化するので、フォトダイオードを構成する
半導体(第1の半導体基板)とは異種の半導体(第2の半
導体基板)を光分岐面として使用できる。上記送受信光
に対して透明な半導体を光分岐面を有する第2の半導体
基板に使用しやすくなる。According to the optical transceiver module of the above embodiment, the semiconductor layer having the light receiving region of the photodiode is integrated with the second semiconductor substrate having the light branch surface by bonding, so that the photodiode is constituted. A semiconductor (second semiconductor substrate) different from the semiconductor (first semiconductor substrate) to be used can be used as the light branch surface. It becomes easy to use a semiconductor transparent to the transmission / reception light for the second semiconductor substrate having an optical branch surface.
【0023】また、一実施形態の光送受信モジュール
は、上記半導体層,第2の半導体基板は、陽極接合によ
り張り合わされたSi/Siか、または、SiO2膜を介し
て陽極接合により張り合わされた化合物半導体/Siで
あることを特徴としている。In one embodiment of the optical transceiver module, the semiconductor layer and the second semiconductor substrate are bonded together by anodic bonding, or Si / Si bonded together by anodic bonding, or by anodic bonding via a SiO 2 film. It is characterized by being compound semiconductor / Si.
【0024】上記実施形態の光送受信モジュールによれ
ば、上記半導体層,第2の半導体基板を精度よく容易に
貼り合わせることができる。According to the optical transceiver module of the embodiment, the semiconductor layer and the second semiconductor substrate can be easily and accurately bonded.
【0025】また、一実施形態の光送受信モジュール
は、上記半導体層,第2の半導体基板は、原子再配列を
利用した直接接合により張り合わされ、直接接合した半
導体界面は、InP/GaAs,InP/Si,InP/InP,
GaAs/GaAsおよびGaAs/Siのうちのいずれか1
つであることを特徴としている。In one embodiment of the present invention, the semiconductor layer and the second semiconductor substrate are bonded by direct bonding utilizing atomic rearrangement, and the directly bonded semiconductor interfaces are formed of InP / GaAs, InP / InP. Si, InP / InP,
Any one of GaAs / GaAs and GaAs / Si
It is characterized by one.
【0026】上記実施形態の光送受信モジュールによれ
ば、上記半導体層,第2の半導体基板の原子再配列を利
用した直接接合による張り合わせは、基板間に圧力を加
えることにより熱処理の低温化が可能となるとともに、
上記第1,第2の半導体基板を精度よく容易に貼り合わ
せることができる。According to the optical transceiver module of the above embodiment, the bonding by direct bonding utilizing the atomic rearrangement of the semiconductor layer and the second semiconductor substrate can reduce the temperature of the heat treatment by applying pressure between the substrates. And
The first and second semiconductor substrates can be easily and accurately bonded to each other.
【0027】また、一実施形態の光送受信モジュール
は、上記光分岐面が{111}A面であることを特徴と
している。In one embodiment, the optical transmission / reception module is characterized in that the light branch surface is a {111} A surface.
【0028】上記実施形態の光送受信モジュールによれ
ば、上記光分岐面の形成に半導体のエッチング速度の面
方位依存性を利用することにより、光分岐面はエッチン
グ速度の遅い面方位(111)A面となり、角度精度およ
び鏡面性の高い光分岐面を得ることができる。According to the optical transmitting and receiving module of the above-described embodiment, by utilizing the plane orientation dependence of the etching rate of the semiconductor for forming the light branching plane, the light branching plane has a (111) A plane orientation having a low etching rate. And a light splitting surface having high angular accuracy and high specularity can be obtained.
【0029】また、一実施形態の光送受信モジュール
は、上記光分岐面が上記フォトダイオードの素子基板の
裏面であるしたことを特徴としている。In one embodiment, the optical transmission / reception module is characterized in that the light branch surface is a back surface of an element substrate of the photodiode.
【0030】上記実施形態の光送受信モジュールによれ
ば、上記フォトダイオードの素子基板の裏面を、ウエハ
状態において研磨等により容易に鏡面化でき、良好な光
分岐面を得ることができる。According to the optical transceiver module of the above embodiment, the back surface of the photodiode element substrate can be easily mirror-finished by polishing or the like in a wafer state, and a good light branch surface can be obtained.
【0031】また、一実施形態の光送受信モジュール
は、上記フォトダイオードの素子基板の上記半導体レー
ザ側に形成された面取り部を有することを特徴としてい
る。In one embodiment, the optical transceiver module has a chamfer formed on the semiconductor laser side of the element substrate of the photodiode.
【0032】上記実施形態の光送受信モジュールによれ
ば、上記フォトダイオードの素子基板の上記半導体レー
ザ側に面取り部を設けることにより、上記半導体レーザ
の出射端面と上記フォトダイオードの上記光分岐面とを
近接して配設することが可能となり、送受信モジュール
の小型化や、光通信路に結合させる送信光の光強度を高
めることができる。According to the optical transceiver module of the above embodiment, the chamfered portion is provided on the element substrate of the photodiode on the side of the semiconductor laser, so that the emission end face of the semiconductor laser and the light branch surface of the photodiode are separated. It is possible to dispose them close to each other, so that the size of the transmission / reception module can be reduced and the light intensity of the transmission light coupled to the optical communication path can be increased.
【0033】また、一実施形態の光送受信モジュール
は、上記光分岐面が、上記フォトダイオードに形成され
たへき開面であることを特徴としている。In one embodiment, the optical transmission / reception module is characterized in that the light branch surface is a cleavage surface formed in the photodiode.
【0034】上記実施形態の光送受信モジュールによれ
ば、上記フォトダイオードに形成された上記へき開面を
光分岐面とすることにより、非常に鏡面性の高い光分岐
面が得られる。According to the optical transmitting and receiving module of the above embodiment, the light splitting surface formed on the photodiode is a light splitting surface, so that a light splitting surface with a very high specularity can be obtained.
【0035】また、一実施形態の光送受信モジュール
は、上記フォトダイオードの素子基板の上記へき開面に
対向する部分に形成された斜面に、金属膜または絶縁膜
の少なくとも一方からなる反射膜を形成することにより
反射面を設け、上記光分岐面から上記フォトダイオード
側に屈折した上記受信光側の屈折光が上記反射面で反射
された後、上記フォトダイオードの上記受信用受光領域
に導かれることを特徴としている。In one embodiment, a reflection film made of at least one of a metal film and an insulation film is formed on a slope formed on a portion of the element substrate of the photodiode opposite to the cleavage surface. By providing a reflecting surface, the refracted light on the receiving light side refracted from the light splitting surface toward the photodiode is reflected by the reflecting surface, and then guided to the receiving light receiving area of the photodiode. Features.
【0036】上記実施形態の光送受信モジュールによれ
ば、上記へき開面からなる光分岐面からフォトダイオー
ド側に屈折してフォトダイオード内を透過した受信光を
上記反射面で反射させた後、受信用受光領域に導くこと
により、同一平面上に上記半導体レーザとフォトダイオ
ードを配設することが可能となる。According to the optical transmitting and receiving module of the above embodiment, the received light that is refracted from the light splitting surface formed of the cleavage surface to the photodiode side and transmitted through the photodiode is reflected by the reflecting surface, and then received. By guiding to the light receiving region, the semiconductor laser and the photodiode can be arranged on the same plane.
【0037】また、一実施形態の光送受信モジュール
は、上記フォトダイオードの上記反射面が、上記受信光
側の屈折光を上記フォトダイオードの上記受信用受光領
域に集光させる曲面形状であることを特徴としている。In one embodiment of the present invention, the reflecting surface of the photodiode has a curved surface shape for converging the refracted light on the receiving light side to the receiving light receiving area of the photodiode. Features.
【0038】上記実施形態の光送受信モジュールによれ
ば、上記送受信光の屈折光が曲面形状の上記反射面で集
光されて、上記受信用受光領域に導かれるので、受光領
域面積を小さくでき、フォトダイオードの応答速度を速
くできる。また、上記受信用受光領域に導かれる受信光
の光ビームが細くなり、送受信光の分離が容易にでき
る。According to the optical transmitting and receiving module of the above embodiment, the refracted light of the transmitting and receiving light is condensed on the curved reflecting surface and guided to the receiving light receiving region. The response speed of the photodiode can be increased. Further, the light beam of the reception light guided to the reception light receiving area becomes narrow, and the separation of the transmission and reception light can be easily performed.
【0039】また、一実施形態の光送受信モジュール
は、上記光分岐面が、上記フォトダイオードの素子基板
の表面側または裏面側に選択成長させた半導体層の{1
11}A面または{111}B面のいずれか一方の斜面
であることを特徴としている。In one embodiment, the optical transmission / reception module has a structure in which the light branch surface is a semiconductor layer selectively grown on the front surface or the back surface of the element substrate of the photodiode.
It is characterized in that it is one of the slopes of the 11} A plane and the {111} B plane.
【0040】上記実施形態の光送受信モジュールによれ
ば、上記光分岐面を選択成長による{111}A面また
は{111}B面で形成することができ、鏡面性および
面精度の高くかつ小型化が容易な光分岐面が得られる。According to the optical transmitting and receiving module of the above embodiment, the optical branching surface can be formed by the {111} A surface or the {111} B surface by selective growth, so that high specularity and surface accuracy and miniaturization can be achieved. Is obtained.
【0041】また、一実施形態の光送受信モジュール
は、上記光分岐面上に成膜され、入射光に対する反射率
を制御することにより上記光分岐面における上記送信光
側の反射光と屈折光との比率および上記光分岐面におけ
る上記受信光側の反射光と屈折光との比率を制御可能な
反射膜を備えたことを特徴としている。In one embodiment, the optical transmitting / receiving module is formed on the light splitting surface, and controls the reflectance to the incident light so that the reflected light and the refracted light on the light splitting surface on the transmission light side can be formed. And a reflection film capable of controlling the ratio of the reflected light and the refracted light on the receiving light side on the light splitting surface.
【0042】上記実施形態の光送受信モジュールによれ
ば、上記光分岐面に任意の反射率の反射膜を成膜し、上
記反射率を制御することにより、上記光分岐面における
上記送信光側の反射光と屈折光との比率および上記光分
岐面における上記受信光側の反射光と屈折光との比率を
制御する。そうすることによって、アンプ等により光電
流を増幅することができる受信光に対して、増幅するこ
とが困難な送信光の反射光の比率を高めることができ
る。According to the optical transmitting and receiving module of the above embodiment, a reflective film having an arbitrary reflectance is formed on the light branch surface, and the reflectance is controlled, whereby the transmission light side on the light branch surface is formed. The ratio between the reflected light and the refracted light and the ratio between the reflected light and the refracted light on the reception light side at the light branch surface are controlled. By doing so, it is possible to increase the ratio of the reflected light of the transmission light, which is difficult to amplify, to the reception light, whose photocurrent can be amplified by an amplifier or the like.
【0043】また、一実施形態の光送受信モジュール
は、上記反射膜が、上記光分岐面上に上記送信光の波長
λのl/(2n)(ただし、nは送信光の波長λにおける
屈折率)の厚さに成膜されていることを特徴としてい
る。In one embodiment of the present invention, the reflection film is formed such that the reflection film is formed on the light branch surface at 1 / (2n) of the wavelength λ of the transmission light (where n is the refractive index at the wavelength λ of the transmission light). ).
【0044】上記実施形態の光送受信モジュールによれ
ば、上記反射膜の膜厚を上記送受信光の波長λの1/
(2n)とすることによって、送受信光の反射率を最大と
する。したがって、成膜が容易な単層膜のコーティング
によって、高い反射率の反射膜が得られるので、低価格
化できる。According to the optical transmitting and receiving module of the above embodiment, the thickness of the reflection film is set to be 1/1 / the wavelength λ of the transmitted and received light.
By setting (2n), the reflectance of transmitted and received light is maximized. Therefore, a high-reflectance reflective film can be obtained by coating a single-layer film that is easy to form, so that the cost can be reduced.
【0045】また、一実施形態の光送受信モジュール
は、上記フォトダイオードが、素子基板の表面側および
裏面側に光吸収層を含む半導体層を成長させて形成さ
れ、少なくとも1つは上記受信用受光領域である複数の
受光領域を有することを特徴としている。In one embodiment of the present invention, the photodiode is formed by growing a semiconductor layer including a light absorbing layer on the front side and the back side of the element substrate, and at least one of the photodiodes is used for receiving. It is characterized by having a plurality of light receiving regions as regions.
【0046】上記実施形態の光送受信モジュールによれ
ば、上記フォトダイオードの表面側および裏面側の両面
に光吸収層を含む半導体層を成長させて、両半導体層に
受信用受光領域を含む受光領域を配設したことにより、
半導体レーザのモニタ用フォトダイオードを受信光用の
フォトダイオードと別々に設ける必要がなく、送信光と
受信光が反対側の半導体層に吸収されるため、互いの光
電流による雑音が低減できる。また、上記光分岐面、受
信用受光領域、モニタ用受光領域の配置に自由度を持た
せることができる。According to the optical transceiver module of the above embodiment, the semiconductor layer including the light absorbing layer is grown on both the front surface and the rear surface of the photodiode, and the light receiving region including the light receiving region for reception is formed in both semiconductor layers. By arranging
It is not necessary to provide a photodiode for monitoring the semiconductor laser separately from the photodiode for receiving light, and the transmission light and the receiving light are absorbed by the opposite semiconductor layers, so that noise due to the mutual photocurrent can be reduced. Further, the arrangement of the light splitting surface, the light receiving area for reception, and the light receiving area for monitoring can be made flexible.
【0047】また、一実施形態の光送受信モジュール
は、上記フォトダイオードが、上記フォトダイオード表
面の上記光分岐面以外の領域の少なくとも一部に形成さ
れ、上記フォトダイオード内の送受信光の迷光を吸収す
る迷光吸収層を有することを特徴としている。In one embodiment, the photodiode is formed in at least a part of a region other than the light splitting surface on the surface of the photodiode, and absorbs stray light of transmission / reception light in the photodiode. It is characterized by having a stray light absorbing layer.
【0048】上記実施形態の光送受信モジュールによれ
ば、上記フォトダイオード内で反射を繰り返し、雑音の
原因となる迷光を防止するために、上記光分岐面表面以
外の少なくとも一部に形成された上記迷光吸収層により
迷光を吸収することによって、さらに低雑音化できる。According to the optical transmitting and receiving module of the above-described embodiment, in order to repeat reflection in the photodiode and prevent stray light which causes noise, the above-mentioned optical transmitting and receiving module formed on at least a part other than the surface of the light splitting surface is used. The noise can be further reduced by absorbing the stray light by the stray light absorbing layer.
【0049】また、一実施形態の光送受信モジュール
は、上記フォトダイオードは、上記フォトダイオード表
面の上記光分岐面以外の領域の少なくとも一部に形成さ
れ、上記フォトダイオード内の送受信光の迷光を上記フ
ォトダイオード外に出す反射防止膜を有することを特徴
としている。In one embodiment of the present invention, the photodiode is formed in at least a part of a region other than the light splitting surface on the surface of the photodiode, and the stray light of the transmission / reception light in the photodiode is reduced by the photodiode. It is characterized by having an anti-reflection film that goes out of the photodiode.
【0050】上記実施形態の光送受信モジュールによれ
ば、上記フォトダイオード内で反射を繰り返し、雑音の
原因となる迷光を防止するために、上記光分岐面表面以
外の少なくとも一部に形成された上記反射防止膜により
迷光を上記フォトダイオード外に出しやすくすることに
よって、さらに低雑音化できる。According to the optical transmitting / receiving module of the above embodiment, in order to repeat reflection in the photodiode and prevent stray light which causes noise, the optical transmitting / receiving module is formed on at least a part other than the light branch surface. The noise can be further reduced by facilitating stray light out of the photodiode by the antireflection film.
【0051】また、一実施形態の光送受信モジュール
は、上記フォトダイオードの上記受信用受光領域の周囲
に、拡散電流防止領域または光吸収層を除く凹部を設け
たことを特徴としている。In one embodiment of the present invention, the light transmitting / receiving module is characterized in that a concave current excluding a diffusion current preventing region or a light absorbing layer is provided around the receiving light receiving region of the photodiode.
【0052】上記実施形態の光送受信モジュールによれ
ば、拡散電流防止領域または光吸収層を取り除く凹部を
設けることによって、受光領域外への光入射により発生
する拡散電流(テールカレントの原因)が、送受信電流と
して検知されるのを防ぐことができ、さらに低雑音化で
きる。According to the optical transceiver module of the above embodiment, by providing the diffusion current preventing region or the concave portion for removing the light absorbing layer, the diffusion current (the cause of the tail current) generated by light incident outside the light receiving region is reduced. Detection as a transmission / reception current can be prevented, and noise can be further reduced.
【0053】また、一実施形態の光送受信モジュール
は、上記半導体レーザは、面発光レーザであることを特
徴としている。In one embodiment, the semiconductor laser is a surface emitting laser.
【0054】上記実施形態の光送受信モジュールによれ
ば、上記半導体レーザとして、面発光レーザを使用する
ことによって、半導体レーザと光分岐面のさらなる近設
を可能にする。According to the optical transmitting and receiving module of the above embodiment, by using a surface emitting laser as the semiconductor laser, the semiconductor laser and the optical branch surface can be further arranged.
【0055】また、一実施形態の光送受信モジュール
は、上記半導体レーザからの送信光を、カップリングレ
ンズを介することなく、上記光伝送路に導いていること
を特徴としている。In one embodiment, the optical transmission / reception module guides transmission light from the semiconductor laser to the optical transmission line without passing through a coupling lens.
【0056】上記実施形態の光送受信モジュールによれ
ば、カップリングレンズ部品を削減し、より小型化,低
価格化できる。According to the optical transceiver module of the above embodiment, the number of coupling lens components can be reduced, and the size and price can be further reduced.
【0057】また、一実施形態の光送受信モジュール
は、上記フォトダイオードの素子基板の上記光分岐面が
形成された半導体領域が、スーパープリズム効果を有す
るフォトニック結晶であることを特徴としている。In one embodiment of the present invention, the semiconductor region of the element substrate of the photodiode on which the light branch surface is formed is a photonic crystal having a super prism effect.
【0058】上記実施形態の光送受信モジュールによれ
ば、スーパープリズム効果を有するフォトニック結晶で
光分岐面を形成しているため、フォトダイオード内に入
射する受信光,送信光の屈折角を大きくして、受信光,送
信光をさらに分離することができ、低雑音化できる。ま
た、上記光分岐面から入射された受信光は、波長により
進行方法が制御できるため、受信光の所望の波長成分だ
けを、受信用受光領域に導くことができる。また、波長
多重の受信光を波長毎に異なる受信用受光領域に導くこ
とができる。According to the optical transceiver module of the above embodiment, since the light branch surface is formed by the photonic crystal having the super prism effect, the refraction angles of the received light and the transmitted light incident on the photodiode are increased. Thus, the reception light and the transmission light can be further separated, and the noise can be reduced. In addition, since the traveling method of the received light incident from the light splitting surface can be controlled by the wavelength, only a desired wavelength component of the received light can be guided to the receiving light receiving region. Further, it is possible to guide the wavelength-multiplexed received light to a different light-receiving area for reception for each wavelength.
【0059】また、この発明の光送受信モジュールの製
造方法は、上記フォトダイオードの素子基板上にエピタ
キシャル成長法により形成された半導体層に上記光分岐
面を形成することを特徴としている。Further, a method of manufacturing an optical transceiver module according to the present invention is characterized in that the light splitting surface is formed on a semiconductor layer formed on the element substrate of the photodiode by an epitaxial growth method.
【0060】上記光送受信モジュールの製造方法によれ
ば、上記光分岐面が、上記フォトダイオードの半導体部
分に形成されるため、ハーフミラー等の光分岐用光学素
子を設ける必要がなく、部品点数を削減できると共に、
フォトダイオード作製のウエハプロセス時に光分岐面を
作製できるため、一括作製や受光領域との位置合わせを
高精度に行える。また、光分岐面がフォトダイオードと
一体であるため、モジュール組み立て時の位置合わせが
不要であり、小型化,低価格化できる。According to the method of manufacturing the optical transmission / reception module, since the light splitting surface is formed in the semiconductor portion of the photodiode, it is not necessary to provide an optical splitting optical element such as a half mirror, and the number of components is reduced. Can be reduced,
Since the light splitting surface can be manufactured during the wafer process for manufacturing the photodiode, batch manufacturing and alignment with the light receiving region can be performed with high accuracy. In addition, since the light splitting surface is integrated with the photodiode, there is no need for alignment at the time of assembling the module, and the size and cost can be reduced.
【0061】また、この発明の光送受信モジュールの製
造方法は、上記半導体層と上記第2の半導体基板とを陽
極接合により張り合わせることを特徴としている。Further, a method of manufacturing an optical transceiver module according to the present invention is characterized in that the semiconductor layer and the second semiconductor substrate are bonded to each other by anodic bonding.
【0062】上記光送受信モジュールの製造方法によれ
ば、上記半導体層,第2の半導体基板を精度よく容易に
貼り合わせることができる。According to the method of manufacturing the optical transceiver module, the semiconductor layer and the second semiconductor substrate can be easily and accurately bonded.
【0063】また、この発明の光送受信モジュールの製
造方法は、上記光送受信モジュールを製造するときの光
送受信モジュールの製造方法であって、上記半導体層と
上記第2の半導体基板とを原子再配列を利用した直接接
合により張り合わせることを特徴としている。The method for manufacturing an optical transceiver module according to the present invention is a method for manufacturing an optical transceiver module for manufacturing the optical transceiver module, wherein the semiconductor layer and the second semiconductor substrate are atomically rearranged. It is characterized in that it is bonded by direct joining using.
【0064】上記光送受信モジュールの製造方法によれ
ば、上記半導体層,第2の半導体基板の原子再配列を利
用した直接接合による張り合わせは、基板間に圧力を加
えることにより熱処理の低温化が可能となるとともに、
上記半導体層,第2の半導体基板を精度よく容易に貼り
合わせることができる。According to the method of manufacturing the optical transceiver module, the bonding of the semiconductor layer and the second semiconductor substrate by the direct bonding utilizing the atomic rearrangement can reduce the temperature of the heat treatment by applying pressure between the substrates. And
The semiconductor layer and the second semiconductor substrate can be easily and accurately bonded to each other.
【0065】また、この発明の光送受信モジュールの製
造方法は、上記半導体層と上記第2の半導体基板とを張
り合わせる前に、上記第2の半導体基板に上記光分岐面
を形成することを特徴としている。Further, the method of manufacturing an optical transceiver module according to the present invention is characterized in that the optical branch surface is formed on the second semiconductor substrate before the semiconductor layer and the second semiconductor substrate are bonded to each other. And
【0066】上記光送受信モジュールの製造方法によれ
ば、予め上記光分岐面が形成された上記第2の半導体基
板を上記半導体層を有するフォトダイオードウエハに精
度よく貼り合わせることができ、第2の半導体基板に自
由度の高い加工を行うことができ、加工時にフォトダイ
オードにダメージを与えることがない。According to the method of manufacturing the optical transceiver module, the second semiconductor substrate on which the light branch surface has been formed in advance can be accurately bonded to the photodiode wafer having the semiconductor layer. The semiconductor substrate can be processed with a high degree of freedom, and the photodiode is not damaged during the processing.
【0067】また、この発明の光送受信モジュールの製
造方法は、上記光送受信モジュールを製造するときの光
送受信モジュールの製造方法であって、上記フォトダイ
オードにエッチングにより上記光分岐面となる斜面を形
成することを特徴としている。The method for manufacturing an optical transceiver module according to the present invention is a method for manufacturing an optical transceiver module for manufacturing the optical transceiver module, wherein the inclined surface serving as the optical branch surface is formed by etching the photodiode. It is characterized by doing.
【0068】上記光送受信モジュールの製造方法によれ
ば、上記フォトダイオードにエッチングにより斜面を形
成し、その斜面を光分岐面とすることによって、ウエハ
プロセスで光分岐面を形成することができ、光分岐面を
容易に作製できる。According to the method of manufacturing the optical transceiver module, a slope is formed in the photodiode by etching, and the slope is used as a light branch surface, so that a light branch surface can be formed by a wafer process. A branch surface can be easily manufactured.
【0069】また、一実施形態の光送受信モジュールの
製造方法は、上記フォトダイオードにエッチングにより
上記光分岐面となる斜面を形成するとき、上記光分岐面
となる斜面を{111}A面に形成することを特徴とし
ている。In one embodiment of the present invention, in the method of manufacturing an optical transmitting / receiving module, when the inclined surface serving as the light splitting surface is formed on the photodiode by etching, the inclined surface serving as the light splitting surface is formed on the {111} A surface. It is characterized by doing.
【0070】上記実施形態の光送受信モジュールの製造
方法によれば、上記光分岐面の形成に半導体のエッチン
グ速度の面方位依存性を利用することにより、光分岐面
はエッチング速度の遅い面方位(111)A面となり、角
度精度および鏡面性の高い光分岐面を得ることができ
る。According to the method of manufacturing the optical transmitting and receiving module of the above embodiment, the light branching surface is formed by utilizing the plane direction dependency of the etching rate of the semiconductor for forming the light branching plane. 111) A plane, so that a light splitting surface with high angular accuracy and high mirror surface can be obtained.
【0071】また、一実施形態の光送受信モジュールの
製造方法は、上記フォトダイオードにエッチングにより
上記光分岐面となる斜面を形成するとき、上記フォトダ
イオードの素子基板に(100)9.7°オフのオフ基
板を用い、上記素子基板平面に対して45°の角度を有
する上記光分岐面となる斜面を形成することを特徴とし
ている。In one embodiment of the present invention, the method for manufacturing the optical transceiver module includes the step of forming (100) 9.7 ° off (100) on the element substrate of the photodiode when forming the inclined surface serving as the light branch surface by etching the photodiode. The off-substrate described above is used to form an inclined surface serving as the light splitting surface having an angle of 45 ° with respect to the element substrate plane.
【0072】上記実施形態の光送受信モジュールの製造
方法によれば、上記光分岐面を形成する半導体に(10
0)9.7°オフのオフ基板を使用することにより、エッ
チングにより形成される光分岐面の角度を上記素子基板
平面に対して45°とし、上記半導体レーザと上記フォ
トダイオードを同一平面上の支持基板に配設した場合
に、上記送信光側の反射光は上記支持基板平面の法線方
向に出射され、光送受信モジュールの設計および製作が
容易にできる。According to the method of manufacturing the optical transceiver module of the above embodiment, the semiconductor forming the optical branch surface is formed by (10
0) By using an off substrate of 9.7 ° off, the angle of the light branch surface formed by etching is set to 45 ° with respect to the element substrate plane, and the semiconductor laser and the photodiode are coplanar. When disposed on the support substrate, the reflected light on the transmission light side is emitted in the direction normal to the plane of the support substrate, thereby facilitating the design and manufacture of the optical transceiver module.
【0073】また、一実施形態の光送受信モジュールの
製造方法は、上記フォトダイオードにエッチングにより
上記光分岐面となる斜面を形成するとき、ドライエッチ
ングを用いることを特徴としている。In one embodiment of the present invention, a method of manufacturing an optical transceiver module is characterized in that dry etching is used when forming the inclined surface serving as the light branch surface in the photodiode by etching.
【0074】上記実施形態の光送受信モジュールの製造
方法によれば、任意の方向の斜面作製が可能なドライエ
ッチングを採用することによって、上記光分岐面の角度
を基板平面に対して45°に容易にすることができる。According to the method of manufacturing the optical transceiver module of the above embodiment, the angle of the light splitting surface can be easily set to 45 ° with respect to the substrate plane by adopting dry etching which can form a slope in an arbitrary direction. Can be
【0075】また、この発明の光送受信モジュールの製
造方法は、上記フォトダイオードの上記光分岐面を、研
磨により上記フォトダイオードの素子基板平面に対して
45°の角度に形成することを特徴としている。In the method for manufacturing an optical transceiver module according to the present invention, the light branch surface of the photodiode is formed at an angle of 45 ° with respect to the element substrate plane of the photodiode by polishing. .
【0076】上記光送受信モジュールの製造方法によれ
ば、フォトダイオードウエハに対して、フォトリソプロ
セス、機械加工、研磨等の一括処理により光分岐面が作
製可能であり、研磨することにより鏡面性の高い斜面を
形成することができると共に、光分岐面の角度を精度よ
く作製することが可能である。According to the method of manufacturing the optical transceiver module, a light splitting surface can be formed on the photodiode wafer by batch processing such as photolithography, machining, polishing, and the like. An inclined surface can be formed, and the angle of the light splitting surface can be accurately manufactured.
【0077】[0077]
【発明の実施の形態】以下、この発明の光送受信モジュ
ールおよびその製造方法を図示の実施の形態により詳細
に説明する。なお、図1乃至図53はこの発明の実施形
態に関する図であり、各実施形態において共通する部分
については、同一の参照番号を付して重複する説明を省
略する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, an optical transceiver module and a method of manufacturing the same according to the present invention will be described in detail with reference to the illustrated embodiments. FIGS. 1 to 53 are diagrams relating to the embodiment of the present invention, and the same reference numerals are given to portions common to the embodiments, and redundant description will be omitted.
【0078】(第1実施形態)図1はこの発明の第1実
施形態の光送受信モジュールの構成を示す斜視図であ
る。図1に示すように、この光送受信モジュール101
は、送信光60(図2に示す)を出射する半導体レーザ1
と、受信光(屈折光)61a(図2に示す)を受光するフォ
トダイオード2と、上記フォトダイオード2に形成され
た光分岐面3と、送受信光を伝送するための光伝送路4
に送信光を結合させるカップリングレンズ7と、上記半
導体レーザlを搭載するためのサブマウント14と、上
記フォトダイオード2および半導体レーザ1付サブマウ
ント14を実装する支持基板13とで構成されている。
なお、18はボンディングワイヤ、19は上記支持基板
13上に設けられ、上記ボンディングワイヤ18の一端
が接続された配線パターン、62は送受信光光束であ
る。(First Embodiment) FIG. 1 is a perspective view showing a configuration of an optical transceiver module according to a first embodiment of the present invention. As shown in FIG.
Is a semiconductor laser 1 that emits transmission light 60 (shown in FIG. 2).
2, a photodiode 2 for receiving a received light (refracted light) 61a (shown in FIG. 2), an optical branch surface 3 formed on the photodiode 2, and an optical transmission line 4 for transmitting transmitted / received light.
A coupling lens 7 for coupling the transmission light to the optical disc, a submount 14 for mounting the semiconductor laser 1, and a support substrate 13 for mounting the photodiode 2 and the submount 14 with the semiconductor laser 1. .
Reference numeral 18 denotes a bonding wire, 19 denotes a wiring pattern provided on the support substrate 13 and one end of the bonding wire 18 is connected, and 62 denotes a transmitted / received light beam.
【0079】上記光送受信モジュール101において、
フォトダイオード2を構成する半導体に、送受信光の光
経路に対して斜めになるように光分岐面3を形成してい
る(図1では、支持基板13の表平面に対して45°の
角度を有する斜面を示している)。In the optical transmitting / receiving module 101,
A light branching surface 3 is formed on a semiconductor constituting the photodiode 2 so as to be oblique to an optical path of transmission / reception light (in FIG. 1, an angle of 45 ° with respect to a front surface of the support substrate 13 is set). Is shown).
【0080】また、図2は上記光送受信モジュール10
1の断面図を示しており、図2に示すように、半導体レ
ーザ1から出射される送信光60が光分岐面3に入射す
るように、半導体レーザ1をサブマウント14上に固定
すると共に、フォトダイオード2を支持基板13上に固
定している。また、光分岐面3で反射した送信光(反射
光)60bをカップリングレンズ7で集光して、光伝送路
4に結合させる位置に、支持基板13,カップリングレ
ンズ7および光伝送路4を図示しないモジュール本体に
夫々固定している。また、上記フォトダイオード2の受
信光(屈折光)61aが入射する位置に、受信用受光領域
8を配設している。FIG. 2 shows the optical transmission / reception module 10.
FIG. 2 is a cross-sectional view of the semiconductor laser 1. As shown in FIG. 2, the semiconductor laser 1 is fixed on the sub-mount 14 so that transmission light 60 emitted from the semiconductor laser 1 is incident on the light splitting surface 3. The photodiode 2 is fixed on a support substrate 13. The transmission light (reflected light) 60 b reflected by the light branch surface 3 is condensed by the coupling lens 7 and is coupled to the optical transmission path 4 at the position where the support substrate 13, the coupling lens 7 and the optical transmission path 4 are coupled. Are fixed to a module body (not shown). Further, a receiving light receiving area 8 is provided at a position where the receiving light (refracted light) 61a of the photodiode 2 is incident.
【0081】上記フォトダイオード2の素子基板である
第1の半導体基板10側、および、光吸収層を含む半導
体層12側の両主面に、n型,p型の電極またはメタル
バンプ(図示せず)を備え、その電極またはメタルバンプ
を支持基板13上の配線パターンにワイヤボンドまたは
ロウ材により電気的に接続し、フォトダイオード2の光
電流信号を検出している。また、上記半導体レーザ1に
おいても同様に電気的に接続し、発振駆動させている。An n-type or p-type electrode or a metal bump (not shown) is formed on both the main surfaces of the first semiconductor substrate 10 as the element substrate of the photodiode 2 and the semiconductor layer 12 including the light absorbing layer. The electrode or the metal bump is electrically connected to the wiring pattern on the support substrate 13 by wire bonding or brazing material, and the photocurrent signal of the photodiode 2 is detected. The semiconductor laser 1 is also electrically connected and driven to oscillate similarly.
【0082】また、図3は上記光送受信モジュール10
1の送信光および受信光の反射,屈折の様子を説明する
図を示している。なお、図3では、上記フォトダイオー
ドとしてInP系フォトダイオードを用いた場合を示し
ている。FIG. 3 shows the optical transceiver module 10.
FIG. 2 is a diagram illustrating a state of reflection and refraction of transmission light and reception light of No. 1; FIG. 3 shows a case where an InP photodiode is used as the photodiode.
【0083】図3に示すように、フォトダイオード2
は、素子基板としてn型InP基板31上(図3では下
側)に、n+型InPバッファ層32と、ノンドープInG
aAs光吸収層33と、n-型InP窓層34とを順次エピ
タキシャル成長させた後、p型拡散領域35を選択的に
設け、受信用受光領域8を作製した構造をしている(図
3ではn型InP基板31の上下が逆の状態を示す)。そ
して、上記n型InP基板31の裏面(図3では上側)に
n型電極36を形成し、n型電極36とボンディングワ
イヤ(図示せず)とを電気的に接続すると共に、p型拡散
領域35上にp型電極37およびメタルバンプ38を形
成して、p型電極37と支持基板13の配線パターン1
9とを電気的に接続している。なお、図3において、図
の簡略化のためにメタルバンプ38は、p型電極37と
電気的に接続するものしか示していないが、実際には絶
縁膜40上にも電気的に接続しない複数のメタルバンプ
を設けて、フォトダイオード2を支持基板13上に確実
に実装している。そして、上記n型InP基板31の裏
面側の一方のコーナー部に、光分岐面3とする斜面を形
成する。As shown in FIG.
Is an n + -type InP buffer layer 32 and a non-doped InG substrate on an n-type InP substrate 31 (the lower side in FIG. 3) as an element substrate.
After the aAs light absorbing layer 33 and the n − -type InP window layer 34 are sequentially epitaxially grown, a p-type diffusion region 35 is selectively provided to form the receiving light-receiving region 8 (FIG. 3). This shows a state in which the n-type InP substrate 31 is upside down. Then, an n-type electrode 36 is formed on the back surface (the upper side in FIG. 3) of the n-type InP substrate 31 to electrically connect the n-type electrode 36 to a bonding wire (not shown) and to form a p-type diffusion region. A p-type electrode 37 and a metal bump 38 are formed on the P-type electrode 35 and the wiring pattern 1 between the p-type electrode 37 and the support substrate 13.
9 is electrically connected. In FIG. 3, for simplification of the drawing, only the metal bump 38 electrically connected to the p-type electrode 37 is shown, but a plurality of metal bumps which are not electrically connected to the insulating film 40 are actually shown. And the photodiode 2 is securely mounted on the support substrate 13. Then, an inclined surface serving as the light splitting surface 3 is formed at one corner on the back surface side of the n-type InP substrate 31.
【0084】上記光送受信モジュール101において、
加入者系で用いられている1.3μm光および1.55μ
m光の光分岐面3への入射を考えた場合、InPは1.3
〜1.6μm光が95%以上透過することから、屈折光
は、n型InP基板31内を透過し、ノンドープInGa
As光吸収層33に到達し、受信用受光領域8で吸収さ
れて、光電流に変換される。In the optical transmitting / receiving module 101,
1.3 μm light and 1.55 μm used in subscriber systems
In consideration of the incidence of m light on the light splitting surface 3, InP is 1.3.
Since the light of about 1.6 μm is transmitted by 95% or more, the refracted light is transmitted through the n-type InP substrate 31 and is not doped with InGa.
The light reaches the As light absorbing layer 33, is absorbed in the light receiving area 8 for reception, and is converted into a photocurrent.
【0085】また、上記光分岐面3に入射された送信光
60の一部は、送信光(反射光)60bとなってカップリ
ングレンズ7で集光された後、光伝送路4に結合する。
また、上記送信光60のもう一部は、送信光(屈折光)6
0aとなってフォトダイオード2内を透過する。また、
上記光分岐面3に入射された受信光61の一部は、受信
光(屈折光)61aとなってフォトダイオード2内を透過
し、受信用受光領域8で吸収されて、受信信号として検
出される。このとき、送信光60と受信光61は、光分
岐面3の法線に対して対称に光分岐面3に入射し、入射
角θ1は同じになっており、両者の屈折光60a,61a
も光分岐面3の法線に対して対称となり、屈折角θ2も
同じ値となる。ここで、θ1=45°であり、光分岐面
3の入射部分からノンドープInGaAs光吸収層33ま
での距離Lの場合に、光吸収層33に到達する送信光6
0aと受信光61aの光強度分布のピークの間隔dは、 d=L{tan(45°+θ2)−tan(45°−θ2)} で表すことができ、また、スネルの法則より(空気の屈
折率n1=1.0、InPの屈折率n2=3.2)、 θ2=sin-1{(n1・sinθ1)/n2} =sin-1{(1.0×sin45゜)/3.2} ≒12.8° であることから、d=0.958Lとなる。したがっ
て、 (1) L=150μmの場合、送受信光の光強度ピーク
の間隔d=144μm (2) L=300μmの場合、送受信光の光強度ピーク
の間隔d=287μm となる。受光領域径100μmφ、L=150μmの場
合においても、受信用受光領域の中心に、受信光(屈折
光)61aを入射させた状態で、送信光(屈折光)60aの
光強度分布のピークを、受信用受光領域8に入射させな
いようにできる。A part of the transmission light 60 incident on the light splitting surface 3 becomes transmission light (reflected light) 60 b and is condensed by the coupling lens 7, and then coupled to the optical transmission path 4. .
The other part of the transmission light 60 is transmitted light (refracted light) 6.
0a is transmitted through the photodiode 2. Also,
A part of the received light 61 incident on the light splitting surface 3 becomes a received light (refracted light) 61a, passes through the photodiode 2, is absorbed by the receiving light receiving area 8, and is detected as a received signal. You. At this time, the transmission light 60 and the reception light 61 enter the light branch surface 3 symmetrically with respect to the normal line of the light branch surface 3, and the incident angle θ1 is the same.
Are also symmetric with respect to the normal line of the light splitting surface 3, and the refraction angle θ 2 has the same value. Here, when θ 1 = 45 ° and the distance L from the incident portion of the light branch surface 3 to the non-doped InGaAs light absorption layer 33, the transmission light 6 reaching the light absorption layer 33
The interval d between 0a and the peak of the light intensity distribution of the received light 61a can be expressed by d = L {tan (45 ° + θ 2 ) −tan (45 ° −θ 2 )}, and according to Snell's law, The refractive index of air n 1 = 1.0, the refractive index of InP n 2 = 3.2), θ 2 = sin -1 {(n 1 · sin θ 1 ) / n 2 = = sin -1 {(1.0 × sin45 °) /3.2°} 12.8 °, so that d = 0.958L. Therefore, (1) When L = 150 μm, the interval d between the light intensity peaks of the transmitted and received light is 144 μm. (2) When L = 300 μm, the interval d between the light intensity peaks of the transmitted and received light is 287 μm. Even in the case of a light receiving area diameter of 100 μmφ and L = 150 μm, the peak of the light intensity distribution of the transmission light (refracted light) 60 a is set in a state where the reception light (refracted light) 61 a is incident on the center of the reception light receiving area. The light can be prevented from being incident on the light receiving area 8 for reception.
【0086】また、図4は上記光送受信モジュール10
1においてフォトダイオード2の光吸収層33(図3に
示す)に入射される送信光および受信光の光強度分布を
示している。また、図5は送受信を時分割で行う場合に
おける受信用受光領域で変換された受信光による光電流
65の時間変化と、送信光による光電流66の時間変化
を示している。FIG. 4 shows the optical transceiver module 10.
1 shows a light intensity distribution of transmission light and reception light incident on the light absorption layer 33 (shown in FIG. 3) of the photodiode 2. FIG. 5 shows a time change of the photocurrent 65 due to the reception light converted in the reception light receiving area and a time change of the photocurrent 66 due to the transmission light when the transmission and reception are performed in a time division manner.
【0087】図4に示すように、送信光による光強度分
布64のピークは、受信光による光強度63のピークか
ら、距離dだけ離れており、受信用受光領域には、送信
光の光強度ピークの光が入射しない。したがって、図5
に示すように、受信用受光領域で発生する光電流は、送
信「S」の時に発生する送信光による光電流66が小さ
く、テールカレント68も小さくなる。このため、ガー
ドタイム「G」後の受信「R」のときに、受信光による
光電流65に重畳する雑音を低減できる。As shown in FIG. 4, the peak of the light intensity distribution 64 due to the transmitted light is separated from the peak of the light intensity 63 due to the received light by a distance d, and the light receiving area for reception has the light intensity of the transmitted light. No peak light is incident. Therefore, FIG.
As shown in (2), in the photocurrent generated in the light receiving area for reception, the photocurrent 66 due to the transmission light generated at the time of transmission “S” is small, and the tail current 68 is also small. Therefore, at the time of reception “R” after the guard time “G”, noise superimposed on the photocurrent 65 due to the received light can be reduced.
【0088】(第2実施形態)図6はこの発明の第2実
施形態の光送受信モジュールの構成を示す断面図であ
る。(Second Embodiment) FIG. 6 is a sectional view showing the configuration of an optical transceiver module according to a second embodiment of the present invention.
【0089】図6に示すように、この第2実施形態の光
送受信モジュール102は、送信光60を出射する半導
体レーザ1と、受信光(屈折光)61aを受光するフォト
ダイオード2と、上記フォトダイオード2に形成された
光分岐面3と、送受信光伝送用の光ファイバ5に送信光
を結合させるカップリングレンズ7と、上記半導体レー
ザ1を搭載するためのサブマウント14と、上記フォト
ダイオード2および半導体レーザ1が搭載されたサブマ
ウント14を実装する支持基板13とで構成されてい
る。As shown in FIG. 6, an optical transceiver module 102 according to the second embodiment includes a semiconductor laser 1 for emitting a transmission light 60, a photodiode 2 for receiving a reception light (refracted light) 61a, A light splitting surface 3 formed on the diode 2, a coupling lens 7 for coupling transmission light to an optical fiber 5 for transmitting and receiving light, a submount 14 for mounting the semiconductor laser 1, and a photodiode 2 And a support substrate 13 on which a submount 14 on which the semiconductor laser 1 is mounted is mounted.
【0090】上記構成の光送受信モジュール102に接
続する光伝送路として、加入者系を含む通信線として敷
設が進む光ファイバ5を用いることは、光送受信モジュ
ール102と通信線の接続等の取り扱い上便利である。The use of the optical fiber 5 which is laid as a communication line including a subscriber system as an optical transmission line connected to the optical transmission / reception module 102 having the above-mentioned structure is difficult in handling the connection between the optical transmission / reception module 102 and the communication line. It is convenient.
【0091】(第3実施形態)図7はこの発明の第3実
施形態の光送受信モジュールの構成を示す斜視図を示し
ている。(Third Embodiment) FIG. 7 is a perspective view showing a configuration of an optical transceiver module according to a third embodiment of the present invention.
【0092】図7に示すように、この第3実施形態の光
送受信モジュール103は、送信光60(図8に示す)を
出射する半導体レーザ1と、受信光(屈折光)61a(図8
に示す)を受光するフォトダイオード2と、上記フォト
ダイオード2に形成された光分岐面3と、送受信光伝送
用の光ファイバ5に送信光を結合させるカップリングレ
ンズ7と、上記半導体レーザ1が搭載されたサブマウン
ト14と、上記フォトダイオード2および半導体レーザ
1付サブマウント14を実装する支持基板13とで構成
されている。As shown in FIG. 7, the optical transceiver module 103 of the third embodiment includes a semiconductor laser 1 for emitting a transmission light 60 (shown in FIG. 8) and a reception light (refracted light) 61a (FIG. 8).
), A light splitting surface 3 formed on the photodiode 2, a coupling lens 7 for coupling transmission light to an optical fiber 5 for transmitting and receiving light, and the semiconductor laser 1. It comprises a mounted submount 14 and a support substrate 13 on which the photodiode 2 and the submount 14 with the semiconductor laser 1 are mounted.
【0093】また、図8は上記光送受信モジュールの断
面図を示しており、図8に示すように、半導体レーザ1
から出射される送信光60が光分岐面に入射するよう
に、半導体レーザ1をサブマウント14上に固定すると
共に、フォトダイオード2を支持基板13上に固定して
いる。また、上記光分岐面3で反射する送信光(反射光)
60bをカップリングレンズ7で集光して、光伝送路に
結合させる位置に、支持基板13,カップリングレンズ
7および光ファイバ5を図示しないモジュール本体に夫
々固定している。また、上記受信用受光領域8は、受信
光(屈折光)61aが入射する位置に配設されており、送
信光(屈折光)60aが入射する位置に、モニタ用受光領
域9を配設している。FIG. 8 is a sectional view of the optical transceiver module. As shown in FIG.
The semiconductor laser 1 is fixed on the submount 14, and the photodiode 2 is fixed on the support substrate 13 so that the transmission light 60 emitted from the sub-mount 14 is incident on the light branch surface. Further, transmission light (reflected light) reflected on the light branch surface 3
The support substrate 13, the coupling lens 7 and the optical fiber 5 are fixed to a module main body (not shown) at a position where the light 60b is condensed by the coupling lens 7 and coupled to the optical transmission path. The receiving light receiving region 8 is provided at a position where the receiving light (refracted light) 61a is incident, and the monitoring light receiving region 9 is provided at a position where the transmitting light (refracted light) 60a is incident. ing.
【0094】図9は上記光送受信モジュールの送信光お
よび受信光の反射,屈折の様子を説明する図を示してい
る。なお、図9では、フォトダイオードとしてInP系
フォトダイオードを用いた場合を示している。FIG. 9 is a diagram for explaining the state of reflection and refraction of the transmission light and the reception light of the optical transceiver module. FIG. 9 shows a case where an InP-based photodiode is used as the photodiode.
【0095】以下、図9に示す光送受信モジュール10
3の動作を以下に説明する。The optical transmission / reception module 10 shown in FIG.
Operation 3 will be described below.
【0096】図9に示すように、上記フォトダイオード
2は、素子基板としてn型InP基板31上(図9では下
側)に、n+型InPバッファ層32、ノンドープInGa
As光吸収層33、n-型InP窓層34を順次エピタキ
シャル成長させた後、p型拡散領域35を選択的に設
け、受信用受光領域8およびモニタ用受光領域9を作製
した構造をしている(図9では素子基板の上下が逆の状
態を示す)。上記n型InP基板31の裏面(図9では上
側)にn型電極36を形成し、n型電極36とボンディ
ングワイヤ(図示せず)とを電気的に接続すると共に、p
型拡散領域35上にp型電極37およびメタルバンプ3
8を形成し、p型電極37と支持基板13の配線パター
ン19(図7に示す)とを電気的に接続する。上記n型I
nP基板31の裏面側の一方のコーナー部に、光分岐面
3とする斜面を形成している。As shown in FIG. 9, the photodiode 2 has an n + -type InP buffer layer 32 and a non-doped InGa substrate on an n-type InP substrate 31 (the lower side in FIG. 9) as an element substrate.
After the As light absorbing layer 33 and the n − -type InP window layer 34 are sequentially epitaxially grown, a p-type diffusion region 35 is selectively provided to form the receiving light receiving region 8 and the monitoring light receiving region 9. (In FIG. 9, the element substrate is shown upside down.) An n-type electrode 36 is formed on the back surface (upper side in FIG. 9) of the n-type InP substrate 31 to electrically connect the n-type electrode 36 to a bonding wire (not shown),
P-type electrode 37 and metal bump 3
8 are formed, and the p-type electrode 37 and the wiring pattern 19 (shown in FIG. 7) of the support substrate 13 are electrically connected. The above n-type I
At one corner on the back side of the nP substrate 31, a slope as the light branching surface 3 is formed.
【0097】上記構成の光送受信モジュール103にお
いて、光分岐面3に入射して屈折した受信光(屈折光)6
1aおよび送信光(屈折光)60aは、n型InP基板31
内を透過し、ノンドープInGaAs光吸収層33に到達
し、受信光(屈折光)61aは受信用受光領域8で吸収さ
れて、光電流に変換され、送信光(屈折光)60aはモニ
タ用受光領域9で吸収されて、光電流に変換される。In the optical transmission / reception module 103 having the above-described configuration, the received light (refracted light) 6 incident on the light branch surface 3 and refracted.
1a and the transmitted light (refracted light) 60a are
After passing through the inside, the light reaches the non-doped InGaAs light absorbing layer 33, the received light (refracted light) 61a is absorbed by the receiving light receiving region 8, converted into a photocurrent, and the transmitted light (refracted light) 60a is received for monitoring. It is absorbed in the region 9 and converted into a photocurrent.
【0098】上記光送受信モジュール103では、一つ
のフォトダイオード2内の別個の受信用受光領域8,9
で、受信光(屈折光)61aと送信光(屈折光)60aを光電
流に変換することができるため、互いの光電流が雑音と
なるのを抑制することができる。また、フォトダイオー
ド1個で受信電流,モニタ電流を検出することができ、
小型化および低価格化することができる。In the optical transmitting / receiving module 103, the separate receiving light receiving areas 8, 9 in one photodiode 2
Thus, the received light (refracted light) 61a and the transmitted light (refracted light) 60a can be converted into a photocurrent, so that the mutual photocurrent can be suppressed from becoming noise. Also, the reception current and monitor current can be detected with one photodiode,
The size and the price can be reduced.
【0099】(第4実施形態)図10はこの発明の第4
実施形態の光送受信モジュールの構成を示す断面図を示
している。図10に示すように、この光送受信モジュー
ルl04は、送信光60を出射する半導体レーザ1と、
受信光(屈折光)61aを受光するフォトダイオード2
と、上記フォトダイオード2に形成された光分岐面3
と、送受信光伝送用の光ファイバ5に送信光を結合させ
るカップリングレンズ7と、上記半導体レーザ1を搭載
するためのサブマウント14と、上記フォトダイオード
2および半導体レーザ1付サブマウント14を実装する
支持基板13とで構成されている。(Fourth Embodiment) FIG. 10 shows a fourth embodiment of the present invention.
1 is a cross-sectional view illustrating a configuration of an optical transceiver module according to an embodiment. As shown in FIG. 10, the optical transceiver module 104 includes a semiconductor laser 1 that emits a transmission light 60,
Photodiode 2 receiving received light (refracted light) 61a
And a light splitting surface 3 formed on the photodiode 2
And a coupling lens 7 for coupling transmission light to an optical fiber 5 for transmitting and receiving light, a submount 14 for mounting the semiconductor laser 1, and a submount 14 with the photodiode 2 and the semiconductor laser 1. And a supporting substrate 13.
【0100】上記フォトダイオード2の素子基板である
第1の半導体基板10側、および、光吸収層を含む半導
体層12側の両主面に、n型,p型の電極を備え、支持
基板13上の配線パターンにワイヤボンドまたはロウ材
での実装により電気的に接続し、フォトダイオード2の
光電流信号を検出している。また、半導体レーザ1にお
いても同様に配線パターンに電気的に接続し、発振駆動
させている。An n-type electrode and a p-type electrode are provided on both main surfaces on the first semiconductor substrate 10 side, which is the element substrate of the photodiode 2, and on the semiconductor layer 12 side including the light absorbing layer. It is electrically connected to the upper wiring pattern by wire bonding or mounting with a brazing material, and a photocurrent signal of the photodiode 2 is detected. Similarly, the semiconductor laser 1 is electrically connected to the wiring pattern and driven to oscillate.
【0101】また、図11はこの発明の光送受信モジュ
ールの送信光および受信光の反射,屈折の様子を説明す
る図を示している。なお、図11では、フォトダイオー
ドとしてInP系フォトダイオードを用いた場合を示し
ている。FIG. 11 is a diagram for explaining the state of reflection and refraction of transmission light and reception light of the optical transceiver module of the present invention. Note that FIG. 11 illustrates a case where an InP-based photodiode is used as the photodiode.
【0102】図11に示すように、フォトダイオード2
は、素子基板としてn型InP基板31上に、n+型In
Pバッファ層32、ノンドープInGaAs光吸収層3
3、n-型InP窓層34を順次エピタキシャル成長させ
た後、p型拡散領域35を選択的に設け、受信用受光領
域8およびモニタ用受光領域9を作製した構造をしてい
る。上記n型InP基板31の裏面にn型電極36を形
成し、n型電極36と支持基板13とを電気的に接続す
ると共に、p型拡散領域35上にp型電極37を形成
し、p型電極37とボンディングワイヤ(図示せず)とを
電気的に接続する。そして、上記n-型InP窓層34
に、光分岐面3とする斜面を形成している。As shown in FIG. 11, the photodiode 2
Represents an n + -type InP substrate 31 on an n-type InP substrate 31 as an element substrate.
P buffer layer 32, non-doped InGaAs light absorbing layer 3
3. After the n − -type InP window layer 34 is sequentially grown epitaxially, a p-type diffusion region 35 is selectively provided, and the light receiving region 8 for reception and the light receiving region 9 for monitoring are formed. An n-type electrode 36 is formed on the back surface of the n-type InP substrate 31, the n-type electrode 36 is electrically connected to the support substrate 13, and a p-type electrode 37 is formed on the p-type diffusion region 35. The mold electrode 37 is electrically connected to a bonding wire (not shown). Then, the n -- type InP window layer 34 is formed.
In addition, an inclined surface is formed as the light splitting surface 3.
【0103】上記光送受信モジュール104において、
受信光(屈折光)61aおよび送信光(屈折光)60aは、n
-型InP窓層34を透過し、ノンドープInGaAs光吸
収層33に到達し、受信光(屈折光)61aは、受信用受
光領域8で吸収されて、受信電流に変換され、送信光
(屈折光)60aは、モニタ用受光領域9で吸収されて、
モニタ電流に変換される。In the optical transmitting / receiving module 104,
The reception light (refracted light) 61a and the transmission light (refracted light) 60a are n
After passing through the -type InP window layer 34 and reaching the non-doped InGaAs light absorption layer 33, the reception light (refracted light) 61a is absorbed by the reception light receiving region 8, converted into a reception current, and transmitted.
(Refracted light) 60a is absorbed by the monitor light receiving region 9 and
Converted to monitor current.
【0104】上記光送受信モジュール104では、上記
光分岐面が、上記フォトダイオードの半導体部分に形成
されるため、ハーフミラー等の光分岐用光学素子を設け
る必要がなく、部品点数を削減できると共に、フォトダ
イオード作製のウエハプロセス時に光分岐面を作製でき
るため、一括作製や受光領域との位置合わせを高精度に
行える。また、光分岐面がフォトダイオードと一体であ
るため、モジュール組み立て時の位置合わせが不要であ
り、小型化,低価格化できる。In the light transmitting / receiving module 104, since the light splitting surface is formed in the semiconductor portion of the photodiode, it is not necessary to provide a light splitting optical element such as a half mirror, and the number of parts can be reduced. Since the light splitting surface can be manufactured during the wafer process for manufacturing the photodiode, batch manufacturing and alignment with the light receiving region can be performed with high accuracy. In addition, since the light splitting surface is integrated with the photodiode, there is no need for alignment at the time of assembling the module, and the size and cost can be reduced.
【0105】(第5実施形態)図12はこの発明の第5
実施形態の光送受信モジュールの構成を示す斜視図であ
る。図12に示すように、この光送受信モジュール10
5は、送信光60(図13に示す)を出射する半導体レー
ザ1と、受信光(屈折光)61a(図13に示す)を受光す
るフォトダイオード2と、上記フォトダイオード2に形
成された光分岐面3と、送受信光を伝送するための光フ
ァイバ5に送信光を結合させるカップリングレンズ7
と、上記半導体レーザlを搭載するためのサブマウント
14と、上記フォトダイオード2および半導体レーザ1
付サブマウント14を実装する支持基板13とで構成さ
れている。なお、18はボンディングワイヤ、19は上
記支持基板13上に設けられ、上記ボンディングワイヤ
18の一端が接続された配線パターン、62は送受信光
光束である。(Fifth Embodiment) FIG. 12 shows a fifth embodiment of the present invention.
It is a perspective view showing the composition of the optical transceiver module of an embodiment. As shown in FIG.
Reference numeral 5 denotes a semiconductor laser 1 for emitting a transmission light 60 (shown in FIG. 13), a photodiode 2 for receiving a reception light (refracted light) 61a (shown in FIG. 13), and a light formed on the photodiode 2 Coupling lens 7 for coupling transmission light to branch surface 3 and optical fiber 5 for transmitting transmission / reception light
And a submount 14 for mounting the semiconductor laser 1, the photodiode 2 and the semiconductor laser 1
And a support substrate 13 on which the attached submount 14 is mounted. Reference numeral 18 denotes a bonding wire, 19 denotes a wiring pattern provided on the support substrate 13 and one end of the bonding wire 18 is connected, and 62 denotes a transmitted / received light beam.
【0106】また、図13は上記光送受信モジュールの
構成を示す断面図を示しており、図13に示すように、
半導体レーザ1から出射される送信光60が光分岐面に
入射するように、半導体レーザ1をサブマウント14上
に固定すると共に、フォトダイオード2を支持基板13
上に固定している。また、上記光分岐面3で反射する送
信光(反射光)60bをカップリングレンズ7で集光し
て、光伝送路に結合させる位置に、支持基板13,カッ
プリングレンズ7および光ファイバ5を図示しないモジ
ュール本体に夫々固定している。また、上記受信用受光
領域8は、受信光(屈折光)61aが入射する位置に配設
されており、送信光(屈折光)60aが入射する位置に、
モニタ用受光領域9を配設している。FIG. 13 is a cross-sectional view showing the structure of the optical transceiver module. As shown in FIG.
The semiconductor laser 1 is fixed on the submount 14 so that the transmission light 60 emitted from the semiconductor laser 1 is incident on the light branch surface, and the photodiode 2 is mounted on the support substrate 13.
It is fixed on top. Further, the support substrate 13, the coupling lens 7, and the optical fiber 5 are placed at a position where the transmission light (reflected light) 60b reflected by the light branch surface 3 is condensed by the coupling lens 7 and coupled to the optical transmission path. Each is fixed to a module body (not shown). The receiving light-receiving region 8 is provided at a position where the receiving light (refracted light) 61a is incident, and at a position where the transmitting light (refracted light) 60a is incident.
A monitoring light receiving area 9 is provided.
【0107】また、図14は上記光送受信モジュールの
送信光および受信光の反射,屈折の様子を説明する図を
示している。FIG. 14 is a diagram for explaining the state of reflection and refraction of transmission light and reception light of the optical transceiver module.
【0108】図14に示すように、フォトダイオード2
は、素子基板である第1の半導体基板としてのn型In
P基板31上に、n+型InPバッファ層32、ノンドー
プInGaAs光吸収層33、n-型InP窓層34を順次
エピタキシャル成長させた後、p型拡散領域35を選択
的に設け、受信用受光領域8およびモニタ用受光領域9
を作製し、p型拡散領域35上にp型電極37,絶縁膜
40を形成し、SiOx膜42を介して光分岐面3が形成
された第2の半導体基板としてのSi基板11aを張り合
わせた構造をしている。上記n型InP基板31の裏面
にn型電極36を形成し、n型電極36と支持基板13
とを電気的に接続している。As shown in FIG. 14, the photodiode 2
Denotes an n-type In as a first semiconductor substrate which is an element substrate
After an n + -type InP buffer layer 32, a non-doped InGaAs light absorbing layer 33 and an n − -type InP window layer 34 are sequentially epitaxially grown on a P substrate 31, a p-type diffusion region 35 is selectively provided, and a light receiving region for reception is provided. 8 and monitor light receiving area 9
Was formed, a p-type electrode 37 and an insulating film 40 were formed on the p-type diffusion region 35, and a Si substrate 11a as a second semiconductor substrate on which the light branch surface 3 was formed was bonded via a SiOx film 42. Has a structure. An n-type electrode 36 is formed on the back surface of the n-type InP substrate 31, and the n-type electrode 36 and the support substrate 13 are formed.
And are electrically connected.
【0109】上記光送受信モジュール105において、
受信光(屈折光)61aおよび送信光(屈折光)60aは、S
i基板11aおよびn-型InP窓層34を透過し、ノンド
ープInGaAs光吸収層33に到達し、受信光(屈折光)
61aは、受信用受光領域8で吸収されて、受信電流に
変換され、送信光(屈折光)60aは、モニタ用受光領域
9で吸収されて、モニタ電流に変換される。In the optical transmitting / receiving module 105,
The reception light (refracted light) 61a and the transmission light (refracted light) 60a are S
The light passes through the i-substrate 11a and the n − -type InP window layer 34, reaches the non-doped InGaAs light absorption layer 33, and receives the received light (refracted light).
The light 61a is absorbed by the light receiving area 8 for reception and converted into a reception current, and the transmission light (refracted light) 60a is absorbed by the light reception area 9 for monitoring and converted into a monitor current.
【0110】また、図15は光分岐面3を形成する第2
の半導体基板を貼り合わせたフォトダイオード2の上面
図を示しており、受信用受光領域8a,モニタ用受光領域
9aに配線パターン37aを介してp型電極37を夫々接
続している。上記p型電極37とボンディングワイヤ
(図示せず)とを電気的に接続する。FIG. 15 shows a second example of the light branching surface 3.
The top view of the photodiode 2 in which the semiconductor substrate is bonded is shown, and the p-type electrode 37 is connected to the receiving light receiving area 8a and the monitoring light receiving area 9a via a wiring pattern 37a. The p-type electrode 37 and a bonding wire
(Not shown).
【0111】図16は光分岐面となる加工を予め行った
第2の半導体基板をフォトダイオードウエハに陽極接合
で貼り合わせる製造方法を説明する工程図である。FIG. 16 is a process chart for explaining a manufacturing method of bonding a second semiconductor substrate, which has been processed in advance to become a light branch surface, to a photodiode wafer by anodic bonding.
【0112】以下、図16の工程図により、光送受信モ
ジュール105の主要部分である光分岐面3が形成され
たフォトダイオード2の作製方法について説明する。Hereinafter, a method of manufacturing the photodiode 2 having the light branching surface 3 which is a main part of the optical transceiver module 105 will be described with reference to the process chart of FIG.
【0113】図16(a)に示すように、フォトダイオー
ドウエハは、第1の半導体基板10上に成長させた半導
体層12にp型拡散領域35を選択的に設け、第1の半
導体基板10裏面にn型電極36を形成すると共に、半
導体層12側のp型拡散領域35の一部領域上にp型電
極37を形成し、半導体層12側のp型電極37を除く
領域上に絶縁膜40を形成することにより構成されてい
る。上記フォトダイオード2(図14に示す)としてIn
P系フォトダイオードを用いた場合、素子基板である第
1の半導体基板10はn型InP基板31であり、その
上の半導体層12は、n+型InPバッファ層32,ノン
ドープInGaAs光吸収層33およびn-型InP窓層3
4を順次エピタキシャル成長させたものである。As shown in FIG. 16A, in the photodiode wafer, a p-type diffusion region 35 is selectively provided in the semiconductor layer 12 grown on the first semiconductor substrate 10, and the first semiconductor substrate 10 An n-type electrode 36 is formed on the back surface, and a p-type electrode 37 is formed on a part of the p-type diffusion region 35 on the semiconductor layer 12 side, and is insulated on a region excluding the p-type electrode 37 on the semiconductor layer 12 side. It is configured by forming a film 40. As the photodiode 2 (shown in FIG. 14), In
When a P-type photodiode is used, the first semiconductor substrate 10, which is an element substrate, is an n-type InP substrate 31, and the semiconductor layer 12 thereon is composed of an n + -type InP buffer layer 32, a non-doped InGaAs light absorption layer 33. And n - type InP window layer 3
No. 4 was sequentially epitaxially grown.
【0114】次に、図16(b)に示すように、スパッタ
蒸着やCVD法によりp型電極37上および絶縁膜40
上にSiO2膜42を成膜する。Next, as shown in FIG. 16B, the upper surface of the p-type electrode 37 and the insulating film 40 are formed by sputtering evaporation or CVD.
An SiO 2 film 42 is formed thereon.
【0115】次に、図16(c)に示すように、SiO2膜
42にフォトリソ工程により開口部42aを設け、p型
電極37の一部を露出させ、フォトダイオード2(図1
4に示す)の実装時にワイヤボンド等で電気的な接続が
取れるようにしている。この露出部分の様子は、図15
の上面図に示している。Next, as shown in FIG. 16C, an opening 42a is formed in the SiO 2 film 42 by a photolithography process to expose a part of the p-type electrode 37, and the photodiode 2 (FIG.
4) so that electrical connection can be made by wire bonding or the like. The state of this exposed part is shown in FIG.
Is shown in the top view.
【0116】次に、図16(d)に示すように、光分岐面
3となるV溝43が形成された第2の半導体基板として
のSi基板11aをSiO2膜42を介して、フォトダイオ
ードウエハに陽極接合により貼り合わせる。Next, as shown in FIG. 16D, the Si substrate 11a as the second semiconductor substrate having the V-groove 43 serving as the light branch surface 3 is formed on the photodiode via the SiO 2 film. It is bonded to the wafer by anodic bonding.
【0117】次に、図16(e)に示すように、個々の光
分岐面3が形成されたフォトダイオード2に分割する。Next, as shown in FIG. 16E, the light is divided into the photodiodes 2 each having the light splitting surface 3 formed thereon.
【0118】上記陽極接合では、接合温度を400℃以
下にすることもできるため、フォトダイオード上に電極
配線を形成した後に、光分岐面となるV溝が形成された
第2の半導体基板を貼り合わせることができる。In the above-described anodic bonding, the bonding temperature can be set to 400 ° C. or lower. Therefore, after the electrode wiring is formed on the photodiode, the second semiconductor substrate having the V-groove serving as a light branch surface is bonded. Can be matched.
【0119】また、上記フォトダイオード2をエピタキ
シャル成長により作製するときの素子基板や半導体層で
は、使用できる半導体の種類に制限があるが、異種の第
2の半導体を貼り合わせて一体化されたフォトダイオー
ドとに光分岐面を形成できることから、送受信光に対し
て透明な半導体を光分岐面として使用しやすくなる。ま
た、第2の半導体基板に予め光分岐面等の加工を施した
後、フォトダイオードウエハに精度よく貼り合わせるこ
とができるため、第2の半導体基板に自由度の高い加工
を行うことができ、加工時にフォトダイオードにダメー
ジを与えることもないといった利点がある。In the element substrate and the semiconductor layer when the photodiode 2 is manufactured by epitaxial growth, there are restrictions on the types of semiconductors that can be used, but a photodiode in which different kinds of second semiconductors are bonded and integrated is used. Since a light splitting surface can be formed at the same time, a semiconductor transparent to transmitted and received light can be easily used as the light splitting surface. In addition, after the second semiconductor substrate is subjected to processing such as an optical branch surface in advance, the second semiconductor substrate can be accurately bonded to the photodiode wafer, so that the second semiconductor substrate can be processed with a high degree of freedom. There is an advantage that the photodiode is not damaged during processing.
【0120】なお、上記第5実施形態では、半導体層1
2が形成された第1の半導体基板としてのn型InP基
板と、第2の半導体基板としてのSi基板11aとをSi
O2膜42を介して陽極接合により張り合わせたが、陽
極接合により張り合わされる第1,第2の半導体基板は
これに限らず、第1の半導体基板として他の化合物半導
体を用いてもよい。また、第1,第2の半導体基板とし
てSi/Siを陽極接合により張り合わてもよい。In the fifth embodiment, the semiconductor layer 1
An n-type InP substrate as the first semiconductor substrate on which the second semiconductor substrate 2 is formed and an Si substrate 11a as the second semiconductor substrate
Although bonding is performed by anodic bonding via the O 2 film 42, the first and second semiconductor substrates bonded by anodic bonding are not limited thereto, and another compound semiconductor may be used as the first semiconductor substrate. Further, Si / Si as the first and second semiconductor substrates may be bonded by anodic bonding.
【0121】(第6実施形態)図17はこの発明の第6
実施形態の光送受信モジュールの送信光および受信光の
反射,屈折の様子を説明する図を示している。この光送
受信モジュール106はフォトダイオードを除いて第5
実施形態の光送受信モジュール105と同一の構成をし
ている。(Sixth Embodiment) FIG. 17 shows a sixth embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a diagram illustrating a state of reflection and refraction of transmission light and reception light of the optical transceiver module of the embodiment. This optical transceiver module 106 is the fifth
It has the same configuration as the optical transceiver module 105 of the embodiment.
【0122】図17に示すように、フォトダイオード2
は、素子基板である第1の半導体基板としてのn型In
P基板31上に、n+型InPバッファ層32,ノンドー
プInGaAs光吸収層33およびn-型InP窓層34を
順次エピタキシャル成長させた後、所定の間隔をあけて
2つp型拡散領域35を選択的に設けて、受信用受光領
域8およびモニタ用受光領域9を作製し、p型拡散領域
35上およびn-型InP窓層34上に、光分岐面3が形
成された第2の半導体基板としてのSi基板11aを張り
合わせた構造をしている。上記n型InP基板31の裏
面にn型電極36を形成し、上記n型電極36と支持基
板13とを電気的に接続している。上記2つのp型拡散
領域35上のSi基板11aにp型拡散領域44を夫々設
け、p型拡散領域44上にp型電極37を形成し、p型
電極37とボンディングワイヤ(図示せず)とを電気的に
接続する。As shown in FIG. 17, the photodiode 2
Denotes an n-type In as a first semiconductor substrate which is an element substrate
After epitaxially growing an n + -type InP buffer layer 32, a non-doped InGaAs light absorbing layer 33 and an n − -type InP window layer 34 on a P substrate 31, two p-type diffusion regions 35 are selected at a predetermined interval. And a light receiving region 8 for monitoring and a light receiving region 9 for monitoring are produced, and the second semiconductor substrate having the light branch surface 3 formed on the p-type diffusion region 35 and the n − -type InP window layer 34 And a Si substrate 11a as a substrate. An n-type electrode 36 is formed on the back surface of the n-type InP substrate 31, and the n-type electrode 36 and the support substrate 13 are electrically connected. A p-type diffusion region 44 is provided on the Si substrate 11a on the two p-type diffusion regions 35, a p-type electrode 37 is formed on the p-type diffusion region 44, and the p-type electrode 37 and a bonding wire (not shown). And are electrically connected.
【0123】上記光送受信モジュール106において、
受信光(屈折光)61aおよび送信光(屈折光)60aは、S
i基板11a内を透過し、ノンドープInGaAs光吸収層
33に到達し、受信光(屈折光)61aは、受信用受光領
域8で吸収されて、受信電流に変換され、送信光(屈折
光)60aは、モニタ用受光領域9で吸収されて、モニタ
電流に変換される。In the optical transmitting / receiving module 106,
The reception light (refracted light) 61a and the transmission light (refracted light) 60a are S
The light transmitted through the i-substrate 11a, reaches the non-doped InGaAs light absorbing layer 33, and the received light (refracted light) 61a is absorbed by the light receiving region 8 for reception, converted into a reception current, and transmitted (refracted light) 60a. Is absorbed by the monitor light receiving region 9 and is converted into a monitor current.
【0124】また、図18は第2の半導体基板をフォト
ダイオードウエハに原子再配列により貼り合わせ、第2
の半導体基板に光分岐面を形成する製造方法を説明する
工程図である。以下、図18の工程図により、光送受信
モジュール106の主要部分である光分岐面3が形成さ
れたフォトダイオード2の作製方法について説明する。FIG. 18 shows a second semiconductor substrate bonded to a photodiode wafer by atomic rearrangement.
FIG. 6 is a process chart for explaining a manufacturing method for forming an optical branch surface on the semiconductor substrate of FIG. Hereinafter, a method of manufacturing the photodiode 2 having the light branch surface 3 as a main part of the optical transceiver module 106 will be described with reference to the process chart of FIG.
【0125】図18(a)に示すように、フォトダイオー
ドウエハは、第1の半導体基板10上に成長させた半導
体層12にp型拡散領域35を選択的に設けたものであ
り、フォトダイオード2としてInP系フォトダイオー
ドを用いた場合、素子基板である第1の半導体基板10
は、図17に示すように、n型InP基板31であり、
その上の半導体層12は、n+型InPバッファ層32,
ノンドープInGaAs光吸収層33およびn-型InP窓
層34を順次エピタキシャル成長させたものである。As shown in FIG. 18A, the photodiode wafer is obtained by selectively providing a p-type diffusion region 35 in a semiconductor layer 12 grown on a first semiconductor substrate 10. When an InP-based photodiode is used as 2, the first semiconductor substrate 10 as an element substrate is used.
Is an n-type InP substrate 31, as shown in FIG.
The semiconductor layer 12 thereon includes an n + -type InP buffer layer 32,
The non-doped InGaAs light absorbing layer 33 and the n − -type InP window layer 34 are sequentially grown by epitaxial growth.
【0126】次に、図18(b)に示すように、上記半導
体層12表面上に、第2の半導体基板として、p型拡散
領域を選択的に設けたSi基板11aを貼り合わせる。こ
こでは、原子再配列を利用した直接接合で貼り合わせて
いる。直接接合のための熱処理温度は450〜700℃
で行われており、熱処理前に基板間に圧力を加えること
で熱処理の低温化が可能であり、450℃での処理によ
り貼り合わせることができる(Jpn.J.Appl.
Phys.33,4878,1994)。Next, as shown in FIG. 18B, on the surface of the semiconductor layer 12, a Si substrate 11a having a p-type diffusion region selectively provided thereon is bonded as a second semiconductor substrate. Here, they are bonded by direct bonding utilizing atomic rearrangement. Heat treatment temperature for direct bonding is 450-700 ° C
By applying pressure between the substrates before the heat treatment, the temperature of the heat treatment can be lowered, and bonding can be performed by treatment at 450 ° C. (Jpn. J. Appl.
Phys. 33, 4878, 1994).
【0127】上記貼り合わせのときに受光領域を形成す
るp型拡散領域35とSi基板11aに形成したp型拡散
領域40の位置合わせを行い、Si基板11a表面のp型
電極37を介して受光領域からの光電流信号が得られる
ようにする。At the time of the bonding, the p-type diffusion region 35 forming the light-receiving region and the p-type diffusion region 40 formed on the Si substrate 11a are aligned, and the light is received via the p-type electrode 37 on the surface of the Si substrate 11a. A photocurrent signal from a region is obtained.
【0128】次に、図18(c)に示すように、Si基板1
1aに、光分岐面を作製するためのV溝43を形成す
る。上記V溝43の形成方法としては、フォトリソ工程
によりエッチングマスク45にストライプ状の開口部4
5aを設け、Si基板11aをKOH系エッチャントによ
りエッチングすることにより作製することができる。Next, as shown in FIG. 18C, the Si substrate 1
A V-groove 43 for forming a light splitting surface is formed in 1a. As a method for forming the V-shaped groove 43, a stripe-shaped opening 4 is formed in the etching mask 45 by a photolithography process.
5a, and can be manufactured by etching the Si substrate 11a with a KOH-based etchant.
【0129】次に、図18(d)に示すように、エッチン
グマスク45除去後、n型InP基板である第1の半導
体基板10の裏面にn型電極36を形成すると共に、S
i基板11aのp型拡散領域44上にp型電極37を形成
している。Next, as shown in FIG. 18D, after removing the etching mask 45, an n-type electrode 36 is formed on the back surface of the first semiconductor substrate 10, which is an n-type InP substrate, and the S-type electrode 36 is formed.
The p-type electrode 37 is formed on the p-type diffusion region 44 of the i-substrate 11a.
【0130】次に、図18(e)に示すように、光分岐面
3が形成された複数のフォトダイオード2に分割する。Next, as shown in FIG. 18E, the light is divided into a plurality of photodiodes 2 each having a light splitting surface 3 formed thereon.
【0131】上記フォトダイオード2をエピタキシャル
成長により作製するときの素子基板や半導体層では、使
用できる半導体の種類に制限があるが、異種の第2の半
導体を貼り合わせて一体化されたフォトダイオードに光
分岐面を形成できることから、送受信光に対して透明な
半導体を光分岐面として使用しやすくなる利点がある。In the element substrate and the semiconductor layer when the photodiode 2 is manufactured by epitaxial growth, there are restrictions on the types of semiconductors that can be used. However, light is applied to a photodiode integrated by bonding different kinds of second semiconductors. Since the branch surface can be formed, there is an advantage that a semiconductor transparent to transmission / reception light can be easily used as the light branch surface.
【0132】なお、上記第6実施形態では、半導体層1
2が形成された第1の半導体基板としてのn型InP基
板31と、第2の半導体基板としてのSi基板11aとを
原子再配列を利用した直接接合により張り合わせたが、
直接接合により張り合わされる第1,第2の半導体基板
はこれに限らず、第1,第2の半導体基板としてInP/
GaAs,InP/InP,GaAs/GaAsおよびGaAs/S
iを直接接合により張り合わてもよい。In the sixth embodiment, the semiconductor layer 1
Although the n-type InP substrate 31 as the first semiconductor substrate on which the substrate 2 is formed and the Si substrate 11a as the second semiconductor substrate are bonded by direct bonding utilizing atomic rearrangement,
The first and second semiconductor substrates bonded by direct bonding are not limited to this, and the first and second semiconductor substrates may be InP / second semiconductor substrates.
GaAs, InP / InP, GaAs / GaAs and GaAs / S
i may be bonded by direct bonding.
【0133】(第7実施形態)図19はこの発明の第7
実施形態の光送受信モジュールの構成を示す断面図であ
る。図19に示すように、この光送受信モジュール10
7は、送信光60を出射する半導体レーザ1と、受信光
(屈折光)61aを受光するフォトダイオード2と、上記
フォトダイオード2に形成された光分岐面3と、送受信
光伝送用の光ファイバ5に送信光を結合させるカップリ
ングレンズ7と、上記半導体レーザ1を搭載するための
サブマウント14と、上記フォトダイオード2および半
導体レーザ1付サブマウント14を実装する支持基板1
3aとで構成されている。(Seventh Embodiment) FIG. 19 shows a seventh embodiment of the present invention.
It is a sectional view showing the composition of the optical transceiver module of an embodiment. As shown in FIG.
Reference numeral 7 denotes the semiconductor laser 1 which emits the transmission light 60, and the reception light
A photodiode 2 for receiving (refracted light) 61a, a light splitting surface 3 formed on the photodiode 2, a coupling lens 7 for coupling transmission light to an optical fiber 5 for transmitting and receiving light, and the semiconductor laser And a support substrate 1 on which the photodiode 2 and the submount 14 with the semiconductor laser 1 are mounted.
3a.
【0134】上記フォトダイオード2に形成された光分
岐面3は{111}A面であり、第1の半導体基板10
平面に対して傾斜角が54.7°となるため、送受信光
の光経路上で光分岐面3を45°で設置するために、支
持基板13aは、半導体レーザ1を搭載する平面に対し
てフォトダイオード2の搭載する面に、9.7゜の傾斜
を持たせている。上記光分岐面3を光経路上45°で設
置することにより、半導体レーザ1の実装面に対する法
線方向にカップリングレンズ7や光ファイバ5を配置す
ることができ、各構成部品の配置や位置合わせが容易で
ある。The light branch surface 3 formed on the photodiode 2 is a {111} A surface, and the first semiconductor substrate 10
Since the inclination angle with respect to the plane is 54.7 °, the support substrate 13a is mounted on the plane on which the semiconductor laser 1 is mounted in order to set the light branching surface 3 at 45 ° on the optical path of the transmission / reception light. The surface on which the photodiode 2 is mounted has an inclination of 9.7 °. By setting the light splitting surface 3 at 45 ° on the optical path, the coupling lens 7 and the optical fiber 5 can be arranged in the normal direction to the mounting surface of the semiconductor laser 1, and the arrangement and position of each component Easy to match.
【0135】図20は上記光送受信モジュール107の
送信光および受信光の反射,屈折の様子を説明する図を
示している。なお、図20では、フォトダイオードとし
てInP系フォトダイオードを用いた場合を示してい
る。FIG. 20 is a diagram for explaining the state of reflection and refraction of the transmission light and the reception light of the optical transmission / reception module 107. FIG. 20 shows a case where an InP photodiode is used as the photodiode.
【0136】図20に示すように、上記フォトダイオー
ド2は、素子基板としてn型InP基板31上(図20で
は下側)に、n+型InPバッファ層32,ノンドープIn
GaAs光吸収層33およびn-型InP窓層34を順次エ
ピタキシャル成長させた後、p型拡散領域35を選択的
に設け、受信用受光領域8およびモニタ用受光領域9を
作製した構造をしている(図20では素子基板の上下が
逆の状態を示す)。上記n型InP基板31の裏面(図2
0では上川)にn型電極36を形成し、n型電極36と
ボンディングワイヤ(図示せず)とを電気的に接続すると
共に、p型拡散領域35上にp型電極37およびメタル
バンプ38を形成し、p型電極37と支持基板13の配
線パターン19とを電気的に接続している。上記n型I
nP基板31にエッチングにより{111}A面の斜面
を形成し、光分岐面3としている。As shown in FIG. 20, the photodiode 2 has an n + -type InP buffer layer 32 and a non-doped InP buffer layer 32 on an n-type InP substrate 31 (the lower side in FIG. 20) as an element substrate.
After the GaAs light absorbing layer 33 and the n − -type InP window layer 34 are sequentially epitaxially grown, a p-type diffusion region 35 is selectively provided to form the light receiving region 8 for reception and the light receiving region 9 for monitoring. (In FIG. 20, the element substrate is shown upside down.) The back surface of the n-type InP substrate 31 (FIG. 2)
(0, Kamikawa), an n-type electrode 36 is formed, the n-type electrode 36 is electrically connected to a bonding wire (not shown), and a p-type electrode 37 and a metal bump 38 are formed on the p-type diffusion region 35. The p-type electrode 37 is electrically connected to the wiring pattern 19 of the support substrate 13. The above n-type I
An inclined surface of {111} A surface is formed on the nP substrate 31 by etching to form a light splitting surface 3.
【0137】上記光送受信モジュール107において、
屈折光はn型InP基板31内を透過し、ノンドープIn
GaAs光吸収層33に到達し、受信光(屈折光)51a
は、受信用受光領域8で吸収されて、光電流に変換さ
れ、送信光(屈折光)50aは、モニタ用受光領域9で吸
収されて、光電流に変換される。In the optical transmitting / receiving module 107,
The refracted light passes through the n-type InP substrate 31 and is undoped.
The light reaches the GaAs light absorbing layer 33 and is received (refracted light) 51a.
Is absorbed by the receiving light-receiving region 8 and converted into a photocurrent, and the transmission light (refracted light) 50a is absorbed by the monitoring light-receiving region 9 and converted into a photocurrent.
【0138】上記光分岐面3となる斜面の作製方法は、
ウエハ状態でフォトダイオードに、レジストまたはSi
Ox,SiNx等をエッチングマスクとして、ケミカル
エッチングにより複数のV溝を形成した後、素子に分割
することにより、斜面を形成し、光分岐面3とする。The method of forming the slope to be the light splitting surface 3 is as follows.
Resist or Si on the photodiode in wafer state
After a plurality of V-grooves are formed by chemical etching using Ox, SiNx or the like as an etching mask, an inclined surface is formed by dividing the device into elements, thereby forming a light splitting surface 3.
【0139】また、図21はエッチングにより光分岐面
3を作製し、光分岐面3となる斜面を{111}A面と
する作製工程図を示している。以下、図21の工程図に
より、光送受信モジュールの主要部分である光分岐面が
形成されたフォトダイオードの作製方法について説明す
る。FIG. 21 shows a manufacturing process diagram in which the light branch surface 3 is formed by etching, and the inclined surface which becomes the light branch surface 3 is a {111} A plane. Hereinafter, a method of manufacturing a photodiode having a light branch surface, which is a main part of the optical transceiver module, will be described with reference to the process chart of FIG.
【0140】まず、図21(a)に示すように、面方位(1
00)面の第1の半導体基板10上(図21では下側)に
光吸収層を含む半導体層12をエピタキシャル成長さ
せ、選択的にp型拡散領域35を設け、半導体層12表
面上に絶縁膜40を成膜する(図21(a)では第1の半導
体基板10上下が逆の状態を示す)。ここでは、InP系
フォトダイオードの例を示すため、第1の半導体基板と
してはn型InP基板の場合を示している。First, as shown in FIG.
The semiconductor layer 12 including the light absorbing layer is epitaxially grown on the first semiconductor substrate 10 on the (00) plane (the lower side in FIG. 21), a p-type diffusion region 35 is selectively provided, and an insulating film is formed on the surface of the semiconductor layer 12. A film 40 is formed (in FIG. 21A, the first semiconductor substrate 10 is shown upside down). Here, to show an example of an InP-based photodiode, an n-type InP substrate is shown as the first semiconductor substrate.
【0141】次に、図21(b)に示すように、第1の半
導体基板10表面(フォトダイオードウエハ裏面側)であ
る(1−00)面にプラズマCVD法によるSiNx膜を
成膜することによりエッチングマスク45を形成する。
なお、結晶方向の「1−」はミラー指数でいうマイナス
1を表している。Next, as shown in FIG. 21B, a SiNx film is formed on the (1-00) plane, which is the surface of the first semiconductor substrate 10 (the back side of the photodiode wafer), by the plasma CVD method. To form an etching mask 45.
Note that "1-" in the crystal direction represents minus 1 in Miller index.
【0142】次に、図21(c)に示すように、フォトリ
ソ工程、電極のリフトオフ工程により絶縁膜40に開口
部を設け、その開口部にp型電極37を設けることによ
り電気的な接続が取れるようにする。Next, as shown in FIG. 21C, an opening is provided in the insulating film 40 by a photolithography step and an electrode lift-off step, and a p-type electrode 37 is provided in the opening to establish electrical connection. To get it.
【0143】次に、図21(d)に示すように、エッチン
グマスク45上にレジスト46を塗布した後、フォトリ
ソ工程、バッファードフッ酸エッチング工程によりエッ
チングマスク45に、<011−>方向のストライプ状
の開口部45aを設け、第1の半導体基板10のエッチ
ングを行う。ここでは、エッチャントとしてHBr:H2
O2を使用し、エッチング速度の面方位依存性により、
エッチング速度の遅い{111}A面を斜面(傾斜角5
4.7゜)とするV溝43を形成する。Next, as shown in FIG. 21D, after a resist 46 is applied on the etching mask 45, a stripe in the <011-> direction is formed on the etching mask 45 by a photolithography process and a buffered hydrofluoric acid etching process. The first semiconductor substrate 10 is etched by providing an opening 45a in a shape of a circle. Here, HBr: H 2 is used as an etchant.
Using O 2 , depending on the plane orientation dependence of the etching rate,
The {111} A plane with a slow etching rate is
A V-groove 43 is formed as shown in FIG.
【0144】次に、図21(e)に示すように、第1の半
導体基板10の裏面にV溝43を除く領域にn型電極3
6を選択的に形成する。Next, as shown in FIG. 21 (e), the n-type electrode 3 is formed on the back surface of the first semiconductor substrate 10 in a region excluding the V groove 43.
6 is selectively formed.
【0145】次に、図21(f)に示すように、上記フォ
トダイオードウエハを分割することにより、{111}
A面斜面を光分岐面3とする光送受信モジュール107
の主要部分である光分岐面3が形成された複数のフォト
ダイオード2を作製する。Next, as shown in FIG. 21F, by dividing the photodiode wafer, {111}
Optical transmission / reception module 107 having A-side slope as light splitting surface 3
A plurality of photodiodes 2 having a light splitting surface 3 as a main part of are formed.
【0146】上記光送受信モジュール107では、フォ
トダイオードウエハに対して、フォトリソ工程、エッチ
ング工程の一括処理により光分岐面を作製できる。ま
た、光分岐面は{111}A面の結晶面であるので、鏡
面性が高く、角度精度の高い光分岐面を作製できる。In the light transmitting / receiving module 107, an optical branch surface can be formed on the photodiode wafer by performing a batch process of a photolithography process and an etching process. In addition, since the light splitting surface is a {111} A crystal plane, a light splitting surface having high specularity and high angular accuracy can be manufactured.
【0147】(第8実施形態)図22はこの発明の第8
実施形態の光送受信モジュールの構成を示す断面図を示
しており、図22に示すように、半導体レーザ1から出
射される送信光60が光分岐面3に入射するように、半
導体レーザ1をサブマウント14上に固定すると共に、
フォトダイオード2を支持基板13上に固定している。
また、上記光分岐面3で反射する送信光(反射光)60b
をカップリングレンズ7で集光して、光伝送路としての
光ファイバ5に結合させる位置に、支持基板13,カッ
プリングレンズ7および光ファイバ5を図示しないモジ
ュール本体に夫々固定している。また、上記受信光(屈
折光)61aが入射する位置に受信用受光領域8を配設す
ると共に、送信光(屈折光)60aが入射する位置にモニ
タ用受光領域9を配設している。(Eighth Embodiment) FIG. 22 shows an eighth embodiment of the present invention.
FIG. 23 is a cross-sectional view illustrating a configuration of the optical transceiver module according to the embodiment. As shown in FIG. 22, the semiconductor laser 1 is sub-mounted so that transmission light 60 emitted from the semiconductor laser 1 is incident on the light splitting surface 3. While fixed on the mount 14,
The photodiode 2 is fixed on a support substrate 13.
Further, the transmission light (reflected light) 60b reflected by the light branch surface 3
Is condensed by a coupling lens 7 and is fixed to a module main body (not shown) at a position where it is coupled to the optical fiber 5 as an optical transmission path. In addition, the receiving light receiving region 8 is provided at a position where the receiving light (refracted light) 61a is incident, and the monitoring light receiving region 9 is provided at a position where the transmitting light (refracted light) 60a is incident.
【0148】図22は、素子基板平面に対して45°の
角度の光分岐面3が形成されたフォトダイオード2の場
合、半導体レーザ1とフォトダイオード2を支持基板1
3の同一平面上に実装することで、送受信光の経路上に
45°の光分岐面3を設置できることを示している。FIG. 22 shows a case where the semiconductor laser 1 and the photodiode 2 are mounted on the support substrate 1 in the case of the photodiode 2 having the light branch surface 3 formed at an angle of 45 ° with respect to the element substrate plane.
3 shows that a 45-degree light splitting surface 3 can be installed on the path of transmission / reception light by mounting on the same plane.
【0149】また、図23は上記光送受信モジュール1
08の送信光および受信光の反射,屈折の様子を説明す
る図を示している。なお、図23では、フォトダイオー
ドとしてInP系フォトダイオードを用いた場合を示し
ている。以下、図23に示す光送受信モジュール108
の動作を説明する。FIG. 23 shows the optical transmission / reception module 1
08 is a diagram for explaining the state of reflection and refraction of transmission light and reception light 08. Note that FIG. 23 illustrates a case where an InP-based photodiode is used as the photodiode. Hereinafter, the optical transceiver module 108 shown in FIG.
Will be described.
【0150】図23に示すように、上記フォトダイオー
ド2は、素子基板としてn型InP基板31a上(図23
では下側)に、n+型InPバッファ層32,ノンドープI
nGaAs光吸収層33およびn-型InP窓層34を順次
エピタキシャル成長させた後、p型拡散領域35を選択
的に設けて、受信用受光領域8およびモニタ用受光領域
9を作製した構造をしている(図23ではn型InP基板
31aの上下が逆の状態を示す)。上記n型InP基板3
1aの裏面(図23では上側)にn型電極36を形成し、
n型電極36とボンディングワイヤ(図示せず)とを電気
的に接続すると共に、p型拡散領域35上にp型電極3
7およびメタルバンプ38を形成し、p型電極37と支
持基板13の配線パターン19とを電気的に接続する。
上記n型InP基板31aの裏面側の一方の角部に、光分
岐面3とする斜面を形成している。屈折光は、n型In
P基板31a内を透過し、ノンドープInGaAs光吸収層
33に到達し、受信光(屈折光)61aは光吸収層33の
受信用受光領域で吸収されて、光電流に変換され、送信
光(屈折光)60aは光吸収層33のモニタ用受光領域で
吸収されて、光電流に変換される。As shown in FIG. 23, the photodiode 2 is provided on an n-type InP substrate 31a as an element substrate (FIG. 23).
In the lower part), the n + -type InP buffer layer 32 and the non-doped I
After the nGaAs light absorbing layer 33 and the n − -type InP window layer 34 are sequentially epitaxially grown, a p-type diffusion region 35 is selectively provided to form the light receiving region 8 for reception and the light receiving region 9 for monitoring. (FIG. 23 shows a state in which the n-type InP substrate 31a is upside down.) The n-type InP substrate 3
An n-type electrode 36 is formed on the back surface of 1a (the upper side in FIG. 23),
The n-type electrode 36 is electrically connected to a bonding wire (not shown), and the p-type electrode 3
7 and metal bumps 38 are formed, and the p-type electrode 37 and the wiring pattern 19 of the support substrate 13 are electrically connected.
At one corner on the back surface side of the n-type InP substrate 31a, a slope serving as the light branching surface 3 is formed. Refracted light is n-type In
The light transmitted through the P substrate 31a reaches the non-doped InGaAs light absorbing layer 33, and the received light (refracted light) 61a is absorbed by the receiving light receiving region of the light absorbing layer 33, converted into a photocurrent, and transmitted light (refracted light). The light 60a is absorbed by the monitor light receiving region of the light absorbing layer 33 and is converted into a photocurrent.
【0151】図24は、(100)9.7°オフのオフ基
板を使用したフォトダイオードウエハに異方性エッチン
グすることにより、45°の光分岐面が形成されたフォ
トダイオードを作製する工程図を示している。以下、図
24の工程図により、光送受信モジュール108の主要
部分である光分岐面3が形成されたフォトダイオード2
の作製方法について説明する。FIG. 24 is a process chart for fabricating a photodiode having a 45 ° light branch surface by anisotropically etching a photodiode wafer using a (100) 9.7 ° off substrate. Is shown. Hereinafter, according to the process diagram of FIG. 24, the photodiode 2 having the light branching surface 3 which is a main part of the optical transceiver module 108 is formed.
The method for fabricating will be described.
【0152】図24(a)に示すように、 (100)9.7
゜オフのオフ基板を第1の半導体基板10上(図24で
は下側)に光吸収層を含む半導体層12をエピタキシャ
ル成長させ、選択的にp型拡散領域35を設け、半導体
層12表面上に絶縁膜40を成膜する(図21(a)では第
1の半導体基板10の上下が逆の状態を示す)。As shown in FIG. 24A, (100) 9.7
The semiconductor substrate 12 including the light absorbing layer is epitaxially grown on the first semiconductor substrate 10 (the lower side in FIG. 24) by selectively turning off the off substrate, and the p-type diffusion region 35 is selectively provided on the surface of the semiconductor layer 12. An insulating film 40 is formed (FIG. 21A shows a state where the first semiconductor substrate 10 is upside down).
【0153】次に、図24(b)〜(f)に示すように、図2
1と同様に異方性エッチングにより{111}A面から
なるV溝43aを形成する。このときV溝43aの両斜面
は、第1の半導体基板10平面に対して夫々45°と6
4.4゜であり、素子に分割後、45°斜面側を光分岐
面3とする。Next, as shown in FIGS. 24 (b) to (f), FIG.
A V-shaped groove 43a of {111} A plane is formed by anisotropic etching in the same manner as in 1. At this time, both slopes of the V-shaped groove 43a are at 45 ° and 6 ° with respect to the plane of the first semiconductor substrate 10, respectively.
It is 4.4 °, and after being divided into elements, the 45 ° inclined surface side is defined as a light splitting surface 3.
【0154】上記45°光分岐面3が形成されたフォト
ダイオード2を使用した光送受信モジュール108で
は、半導体レーザ1およびフォトダイオード2を支持基
板13の同一平面上に実装することにより、送受信光の
経路上に45°の光分岐面を形成することができる。し
たがって、光送受信モジュール組み立て時の光デバイス
の実装を容易にすることができると共に、半導体レーザ
1の実装面に対する法線方向にカップリングレンズ7や
光ファイバ5を配置することができ、各構成部品の配置
や位置合わせが容易である。In the light transmitting / receiving module 108 using the photodiode 2 having the 45 ° light splitting surface 3 formed thereon, the semiconductor laser 1 and the photodiode 2 are mounted on the same plane of the supporting substrate 13 so as to transmit and receive the light. A 45 ° light splitting surface can be formed on the path. Therefore, the mounting of the optical device at the time of assembling the optical transceiver module can be facilitated, and the coupling lens 7 and the optical fiber 5 can be arranged in the normal direction to the mounting surface of the semiconductor laser 1. Arrangement and positioning are easy.
【0155】(第9実施形態)図25はこの発明の第9
実施形態の光送受信モジュールのドライエッチングによ
る光分岐面の製造方法を説明する工程図である。この第
9実施形態では、フォトダイオードに45°光分岐面を
形成する製造方法について、簡略化のためにフォトダイ
オードウエハの素子基板である第1の半導体基板の加工
方法のみを説明する。(Ninth Embodiment) FIG. 25 shows a ninth embodiment of the present invention.
It is a flowchart explaining the manufacturing method of the optical branch surface by dry etching of the optical transceiver module of an embodiment. In the ninth embodiment, only a method of processing a first semiconductor substrate, which is an element substrate of a photodiode wafer, will be described for the sake of simplification of a manufacturing method for forming a 45 ° light splitting surface on a photodiode.
【0156】まず、図25(a)に示すように、第1の半
導体基板10上に開口部45aを設けたエッチングマス
ク45を形成する。First, as shown in FIG. 25A, an etching mask 45 having an opening 45a is formed on a first semiconductor substrate 10.
【0157】次に、図25(b)に示すように、RIBE
(Reactive Ion Beam Etchin
g)等のドライエッチングにより、45°斜め方向より
エッチングを行い、45゜斜面を形成する。Next, as shown in FIG.
(Reactive Ion Beam Etchin
g) Etching is performed from a 45 ° oblique direction by dry etching to form a 45 ° slope.
【0158】そして、図25(c)に示すように、エッチ
ングマスク45を除去して素子に分割した後、第1の半
導体基板10平面に対して45゜の角度の斜面を光分岐
面3とする。Then, as shown in FIG. 25 (c), after the etching mask 45 is removed and the device is divided, the inclined surface at an angle of 45 ° with respect to the plane of the first semiconductor substrate 10 is formed as the light splitting surface 3. I do.
【0159】上記光送受信モジュールの製造方法では、
フォトダイオードウエハに対して、フォトリソプロセス
やドライエッチング等の一括処理により光分岐面が作製
可能である。また、光分岐面の角度を精度よく作製する
ことが可能である。さらに、光分岐面を45°で作製で
きるので、支持基板の同一平面上で半導体レーザおよび
フォトダイオードの実装を行うことができる。In the method for manufacturing the optical transceiver module,
An optical branch surface can be formed on the photodiode wafer by batch processing such as a photolithography process and dry etching. Further, the angle of the light branch surface can be manufactured with high accuracy. Further, since the light branch surface can be formed at 45 °, the semiconductor laser and the photodiode can be mounted on the same plane of the support substrate.
【0160】(第10実施形態)図26はこの発明の第
10実施形態の光送受信モジュールの光分岐面の製造方
法を説明する工程図を示している。この第10実施形態
では、フォトダイオードに異方位性エッチングによりV
溝を形成した後に研磨により45゜光分岐面を形成する
製造方法について、簡略化のためにフォトダイオードウ
エハの素子基板である第1の半導体基板の加工方法のみ
を説明する。(Tenth Embodiment) FIG. 26 is a process chart illustrating a method of manufacturing an optical branch surface of an optical transceiver module according to a tenth embodiment of the present invention. In the tenth embodiment, the photodiode has V
For the sake of simplicity, only a method for processing a first semiconductor substrate, which is an element substrate of a photodiode wafer, will be described for a manufacturing method for forming a 45 ° light branch surface by polishing after forming a groove.
【0161】まず、図26(a)に示すように、第1の半
導体基板10上に開口部45aを設けたエッチングマス
ク45を形成する。First, as shown in FIG. 26A, an etching mask 45 having an opening 45a is formed on the first semiconductor substrate 10.
【0162】次に、図26(b)に示すように、第1の半
導体基板10に異方性エッチングにより、{111}A
面の54.7゜斜面を有するV溝43を形成する。Next, as shown in FIG. 26B, the first semiconductor substrate 10 is subjected to {111} A
A V-shaped groove 43 having a slope of 54.7 ° is formed.
【0163】次に、図26(c)に示すように、エッチン
グマスク45を除去した後、微少な機械的作用を複合化
させたメカノケミカルポリシングにより、V溝43の斜
面の研磨を行う。この場合、V溝43の底部よりも、ポ
リシャ21による加工液23中のポリシ剤22の動きが
V溝43の肩部で大きく、このV溝43の肩部で研磨が
進行するため、V溝43の斜面の傾きは徐々に小さくな
っていく。そうして、V溝43の斜面の角度が45°に
なった時点で研磨を終了し、素子に分割後、45°斜面
を光分岐面3とする。Next, as shown in FIG. 26 (c), after removing the etching mask 45, the slope of the V-shaped groove 43 is polished by mechanochemical polishing in which a minute mechanical action is combined. In this case, the movement of the policy material 22 in the working fluid 23 by the polisher 21 is greater at the shoulder of the V-groove 43 than at the bottom of the V-groove 43, and polishing proceeds at the shoulder of the V-groove 43. The slope of the slope of 43 gradually decreases. Then, when the angle of the slope of the V-shaped groove 43 becomes 45 °, the polishing is finished, and after dividing into elements, the 45 ° slope is defined as the light branch surface 3.
【0164】また、図27はブレードにより45°の斜
面を有するV溝の形成後、研磨により45゜光分岐面を
形成する製造方法を説明する工程図を示している。FIG. 27 is a process chart for explaining a manufacturing method for forming a 45 ° light splitting surface by polishing after forming a V-groove having a 45 ° inclined surface with a blade.
【0165】まず、図27(a)〜(c)に示すように、第1
の半導体基板に45°以上の斜面を持つV溝43bを、
ダイヤモンドカッター等のブレード24の機械加工によ
り作製する。First, as shown in FIGS. 27 (a) to 27 (c), the first
V groove 43b having a slope of 45 ° or more in the semiconductor substrate of
It is produced by machining a blade 24 such as a diamond cutter.
【0166】次に、図27(d)に示すように、メカノケミ
カルポリシングによりV溝43bの斜面の研磨を行う。
すなわち、加工液23中のポリシ剤22をポリシャ21
により動かして、V溝43bの斜面を研磨して鏡面化す
るのである。Next, as shown in FIG. 27D, the slope of the V-shaped groove 43b is polished by mechanochemical polishing.
That is, the policy agent 22 in the working fluid 23 is
Then, the slope of the V-shaped groove 43b is polished and mirror-finished.
【0167】そして、図27(e)に示すように、上記研磨
により、V溝43bの斜面に機械加工で発生した皮膜の
除去や表面粗さの鏡面化を行うことができ、鏡面性の高
い45゜斜面を作製する。その後、素子に分割して、4
5°斜面を光分岐面3とする。Then, as shown in FIG. 27 (e), by the above-mentioned polishing, it is possible to remove a film generated by machining on the slope of the V-shaped groove 43b and to mirror-finish the surface roughness, thereby achieving high specularity. Make a 45 ° slope. Then, it is divided into elements and 4
The 5 ° slope is defined as the light splitting surface 3.
【0168】上記光送受信モジュールの製造方法では、
フォトダイオードウエハに対して、フォトリソプロセ
ス、機械加工、研磨等の一括処理により光分岐面が作製
可能であり、研磨することにより鏡面性の高い斜面を形
成することができる。また、光分岐面の角度を精度よく
作製することが可能である。さらに、光分岐面を45°
で作製できるので、支持基板の同一平面上で半導体レー
ザおよびフォトダイオードの実装を行うことができる。In the method for manufacturing the optical transceiver module,
An optical branch surface can be formed on the photodiode wafer by batch processing such as photolithography, machining, polishing, and the like, and a highly mirror-finished slope can be formed by polishing. Further, the angle of the light branch surface can be manufactured with high accuracy. Furthermore, the light splitting surface is set at 45 °
Therefore, the semiconductor laser and the photodiode can be mounted on the same plane of the supporting substrate.
【0169】(第11実施形態)図28はこの発明の第
11実施形態の光送受信モジュールの構成を示す断面図
である。図28に示すように、この光送受信モジュール
111は、送信光60を出射する半導体レーザ1と、受
信光(屈折光)61aを受光するフォトダイオード2と、
上記フォトダイオード2の裏面を利用した光分岐面3
と、送受信光伝送用の光ファイバ5に送信光を結合させ
るカップリングレンズ7と、上記半導体レーザ1を搭載
するためのサブマウント14と、上記フォトダイオード
2および半導体レーザ1付サブマウント14を実装する
支持基板13bとで構成されている。上記光送受信モジ
ュール111では、送受信光の光経路上で光分岐面3を
45゜で設置するために、支持基板13bは半導体レー
ザ1を搭載する平面に対してフォトダイオード2を搭載
する平面に、45゜の傾斜を持たせている。また、上記
フォトダイオード2の光分岐面3を、フォトダイオード
2の裏面すなわち第1の半導体基板10の表面を研磨や
エッチングにより鏡面化することにより形成している。(Eleventh Embodiment) FIG. 28 is a sectional view showing a configuration of an optical transceiver module according to an eleventh embodiment of the present invention. As shown in FIG. 28, the optical transceiver module 111 includes a semiconductor laser 1 that emits a transmission light 60, a photodiode 2 that receives a reception light (refracted light) 61a,
Light splitting surface 3 using the back surface of photodiode 2
And a coupling lens 7 for coupling transmission light to an optical fiber 5 for transmitting and receiving light, a submount 14 for mounting the semiconductor laser 1, and a submount 14 with the photodiode 2 and the semiconductor laser 1. And a supporting substrate 13b. In the optical transmission / reception module 111, the support substrate 13b is disposed on a plane on which the photodiode 2 is mounted with respect to a plane on which the semiconductor laser 1 is mounted in order to set the light branch surface 3 at 45 ° on the optical path of the transmission / reception light. It has a 45 ° inclination. In addition, the light branch surface 3 of the photodiode 2 is formed by mirror-polishing the back surface of the photodiode 2, that is, the surface of the first semiconductor substrate 10 by polishing or etching.
【0170】また、図29は上記光送受信モジュール1
11の送信光および受信光の反射,屈折の様子を説明す
る図を示している。なお、図29では、フォトダイオー
ドとしてInP系フォトダイオードを用いた場合を示し
ている。FIG. 29 shows the optical transmission / reception module 1
11 is a diagram illustrating a state of reflection and refraction of transmission light and reception light of No. 11. FIG. FIG. 29 shows a case where an InP-based photodiode is used as the photodiode.
【0171】図29に示すように、フォトダイオード2
は、素子基板としてn型InP基板31上(図29では左
下側)に、n+型InPバッファ層32,ノンドープInGa
As光吸収層33およびn-型InP窓層34を順次エピ
タキシャル成長させた後、p型拡散領域35を選択的に
設け、受信用受光領域8およびモニタ用受光領域9を作
製した構造をしている(図29では素子基板の上下が逆
の状態を示す)。上記n型InP基板31の裏面(図29
では右上側)にn型電極36を形成し、n型電極36と
ボンディングワイヤ(図示せず)とを接続すると共に、p
型拡散領域35上にp型電極37およびメタルバンプ3
8を形成し、p型電極37と支持基板13の配線パター
ン19とを電気的に接続している。As shown in FIG. 29, the photodiode 2
Represents an n + -type InP buffer layer 32 and a non-doped InGa on an n-type InP substrate 31 (the lower left side in FIG.
After the As light absorbing layer 33 and the n − -type InP window layer 34 are sequentially epitaxially grown, a p-type diffusion region 35 is selectively provided to form the light receiving region 8 for reception and the light receiving region 9 for monitoring. (In FIG. 29, the element substrate is shown upside down.) The back surface of the n-type InP substrate 31 (FIG. 29)
The upper right side is formed with an n-type electrode 36, and the n-type electrode 36 is connected to a bonding wire (not shown).
P-type electrode 37 and metal bump 3
8 are formed, and the p-type electrode 37 and the wiring pattern 19 of the support substrate 13 are electrically connected.
【0172】上記光送受信モジュール111において、
光分岐面3に入射した受信光(屈折光)61aおよび送信
光(屈折光)60aは、n型InP基板31内を透過し、ノ
ンドープInGaAs光吸収層33に到達し、受信光(屈折
光)61aは、受信用受光領域8で吸収されて、光電流に
変換され、送信光(屈折光)60aは、モニタ用受光領域
9で吸収されて、光電流に変換される。In the optical transmitting / receiving module 111,
The received light (refracted light) 61a and the transmitted light (refracted light) 60a that have entered the light splitting surface 3 pass through the n-type InP substrate 31, reach the non-doped InGaAs light absorption layer 33, and receive the received light (refracted light). The light 61a is absorbed by the receiving light-receiving region 8 and converted into a photocurrent, and the transmission light (refracted light) 60a is absorbed by the monitoring light-receiving region 9 and converted into a photocurrent.
【0173】上記光送受信モジュール111では、送受
信光(屈折光)を分離して別個の受光領域で光電流に変換
できるため、互いの光電流が雑音となることを抑制する
ことができる。In the optical transmission / reception module 111, transmission / reception light (refracted light) can be separated and converted into a photocurrent in a separate light receiving region, so that it is possible to suppress mutual photocurrent from becoming noise.
【0174】また、フォトダイオード2の裏面側を鏡面
化することは、ウエハ状態において研磨等により容易に
でき、良好な光分岐面が得られる。Mirroring the back surface of the photodiode 2 can be easily performed by polishing or the like in a wafer state, and a good light branch surface can be obtained.
【0175】(第12実施形態)図30はこの発明の第
12実施形態の光送受信モジュールの構成を示す断面図
である。図30に示すように、この光送受信モジュール
112は、一部を除いて第11実施形態の光送受信モジ
ュール111と同様の構成をしており、フォトダイオー
ド2に面取り部15を形成した点とフォトダイオード2
の配置のみが第11実施形態と相違する。(Twelfth Embodiment) FIG. 30 is a sectional view showing the structure of an optical transceiver module according to a twelfth embodiment of the present invention. As shown in FIG. 30, the optical transceiver module 112 has the same configuration as that of the optical transceiver module 111 of the eleventh embodiment except for a part. Diode 2
Only the arrangement is different from the eleventh embodiment.
【0176】上記フォトダイオード2の面取り部15を
形成することにより、上記フォトダイオード2を、半導
体レーザ1の出射端にさらに近接して配置することがで
きるようになり、光送受信モジュールの小型化や光ファ
イバ5に結合させる送信光(反射光)60bの光強度を高
めることができる。The formation of the chamfered portion 15 of the photodiode 2 allows the photodiode 2 to be disposed closer to the emission end of the semiconductor laser 1, thereby reducing the size of the optical transceiver module. The light intensity of the transmission light (reflected light) 60b to be coupled to the optical fiber 5 can be increased.
【0177】なお、上記光送受信モジュール112で
は、面取り部15をケミカルエッチングによるV溝形成
等により作製できる。In the light transmitting / receiving module 112, the chamfered portion 15 can be manufactured by forming a V-groove by chemical etching or the like.
【0178】(第13実施形態)図31はこの発明の第
13実施形態の光送受信モジュールの構成を示す断面図
である。図31に示すように、この光送受信モジュール
113は、送信光60を出射する半導体レーザ1と、受
信光(屈折光)61aを受光するフォトダイオード2と、
上記フォトダイオード2のへき開面端面25を利用した
光分岐面3と、送受信光伝送用の光ファイバ5に送信光
を結合させるカップリングレンズ7と、上記フォトダイ
オード2および半導体レーザ1付サブマウント14を実
装する支持基板13cとで構成されている。上記送受信
光の光経路上で光分岐面3を45°で設置するために、
支持基板13cは、半導体レーザ1を搭載する平面に対
してフォトダイオード2を搭載する面に、45°の傾斜
を持たせている。(Thirteenth Embodiment) FIG. 31 is a sectional view showing a configuration of an optical transceiver module according to a thirteenth embodiment of the present invention. As shown in FIG. 31, the optical transceiver module 113 includes a semiconductor laser 1 that emits a transmission light 60, a photodiode 2 that receives a reception light (refracted light) 61a,
A light splitting surface 3 using a cleavage end face 25 of the photodiode 2; a coupling lens 7 for coupling transmission light to an optical fiber 5 for transmitting and receiving light; and a submount 14 with the photodiode 2 and the semiconductor laser 1 And a supporting substrate 13c on which the substrate is mounted. In order to set the light splitting surface 3 at 45 ° on the optical path of the transmission / reception light,
The support substrate 13c has a 45 ° inclination with respect to the plane on which the photodiode 2 is mounted with respect to the plane on which the semiconductor laser 1 is mounted.
【0179】上記フォトダイオード2の光分岐面3は、
フォトダイオード2のチップ端面を利用したものであ
り、このチップ端面は、ウエハをチップ(bar)に分割
するときのへき開で形成されるへき開面25である。The light branch surface 3 of the photodiode 2 is
The chip end surface of the photodiode 2 is used, and the chip end surface is a cleavage surface 25 formed by cleavage when the wafer is divided into chips (bar).
【0180】また、図32は上記光送受信モジュール1
13の第13実施形態の送信光および受信光の反射,屈
折の様子を説明する図を示している。FIG. 32 shows the optical transmission / reception module 1
FIG. 33 is a diagram for explaining the state of reflection and refraction of transmission light and reception light of the thirteenth embodiment.
【0181】上記光送受信モジュール113において、
光分岐面3に入射して屈折した送信光(屈折光)60aお
よび受信光(屈折光)61aは、n型InP基板31内を透
過し、ノンドープInGaAs光吸収層33に到達し、受
信光(屈折光)61aは、受信用受光領域8で吸収され
て、光電流に変換され、送信光(屈折光)60aは、反対
側のn型InP基板31表面側ヘ向かう。In the optical transmitting / receiving module 113,
The transmission light (refraction light) 60a and the reception light (refraction light) 61a that have entered the light branch surface 3 and refracted pass through the n-type InP substrate 31, reach the non-doped InGaAs light absorption layer 33, and receive the reception light (refraction light). The refracted light 61a is absorbed by the receiving light-receiving region 8 and converted into a photocurrent, and the transmitted light (refracted light) 60a is directed toward the opposite surface of the n-type InP substrate 31.
【0182】このように、送受信光(屈折光)を分離し
て、受信光(屈折光)61aを受信用受光領域8で光電流
に変換できるため、送信光(屈折光)60aによる雑音を
抑制することができる。As described above, since the transmitted / received light (refracted light) can be separated and the received light (refracted light) 61a can be converted into a photocurrent in the receiving light receiving area 8, noise due to the transmitted light (refracted light) 60a is suppressed. can do.
【0183】上記光送受信モジュール113では、光分
岐面3をへき開で形成することにより、非常に鏡面性の
優れた光分岐面を作製することができる。また、チップ
分割時のへき開により光分岐面3が作製でき、光分岐面
作製のために、特別な加工を追加する必要がない。In the optical transmission / reception module 113, by forming the light branch surface 3 by cleavage, it is possible to manufacture a light branch surface having extremely excellent mirror finish. Also, the light splitting surface 3 can be manufactured by cleavage at the time of chip division, and there is no need to add special processing for manufacturing the light splitting surface.
【0184】(第14実施形態)図33はこの発明の第
14実施形態の光送受信モジュールの構成を示す斜視図
であり、図34は上記光送受信モジュールの上面図であ
る。図33および図34に示すように、この光送受信モ
ジュール114は、送信光60を出射する半導体レーザ
1と、受信光(屈折光)61aを受光するフォトダイオー
ド2と、上記フォトダイオード2のへき開面端面を利用
した光分岐面3と、受信光(屈折光)61aを受信用受光
領域8に導くための反射面16と、送受信光伝送用の光
ファイバ5に送信光を結合させるカップリングレンズ7
と、上記フォトダイオード2および半導体レーザ1を同
一平面上に実装する支持基板13とで構成されている。
上記反射面16は、フォトダイオード2の素子基板であ
る第1の半導体基板を異方性エッチングにより斜面を形
成し、反射率を高めるために上記斜面に金属膜を成膜す
ることにより作製する。上記フォトダイオード2は、光
分岐面3が半導体レーザ1の出射光に対して45゜の傾
きを有するように実装されている。(Fourteenth Embodiment) FIG. 33 is a perspective view showing a configuration of an optical transceiver module according to a fourteenth embodiment of the present invention, and FIG. 34 is a top view of the optical transceiver module. As shown in FIGS. 33 and 34, the optical transceiver module 114 includes a semiconductor laser 1 that emits a transmission light 60, a photodiode 2 that receives a reception light (refracted light) 61a, and a cleavage surface of the photodiode 2. The light splitting surface 3 using the end surface, the reflecting surface 16 for guiding the receiving light (refracted light) 61a to the receiving light receiving region 8, and the coupling lens 7 for coupling the transmitting light to the optical fiber 5 for transmitting and receiving light.
And a support substrate 13 on which the photodiode 2 and the semiconductor laser 1 are mounted on the same plane.
The reflection surface 16 is formed by forming a slope on a first semiconductor substrate, which is an element substrate of the photodiode 2, by anisotropic etching, and forming a metal film on the slope to increase the reflectance. The photodiode 2 is mounted so that the light branch surface 3 has a 45 ° inclination with respect to the emitted light of the semiconductor laser 1.
【0185】上記光分岐面3は、フォトダイオード2の
チップ端面を利用したものであり、このチップ端面は、
ウエハをチップ(bar)に分割するときのへき開で形成
されたへき開面25である。The light branch surface 3 utilizes the chip end surface of the photodiode 2, and this chip end surface is
A cleavage surface 25 formed by cleavage when the wafer is divided into chips (bar).
【0186】また、図35は上記光送受信モジュール1
14の送信光および受信光の反射,屈折の様子を説明す
る図を示している。FIG. 35 shows the optical transmission / reception module 1
14 is a diagram for explaining the state of reflection and refraction of the 14 transmission light and the reception light.
【0187】上記光送受信モジュール114において、
光分岐面3に入射して屈折した受信光(屈折光)61aお
よび送信光(屈折光)60aは、n型InP基板31内を透
過し、反射面16で反射した後、ノンドープInGaAs
光吸収層33に到達し、受信光(屈折光)61aは、受信
用受光領域8で吸収されて、光電流に変換される。一
方、図34に示すように、送信光(屈折光)60aは、受
信光(屈折光)61aとは分離していく方向に進むため、
受信光(屈折光)61aの光電流への送信光60aによる雑
音を抑制することができる。In the optical transmitting / receiving module 114,
The reception light (refraction light) 61a and the transmission light (refraction light) 60a that have entered the light branch surface 3 and have been refracted pass through the n-type InP substrate 31 and are reflected by the reflection surface 16 before being non-doped InGaAs.
The light (refracted light) 61a that reaches the light absorbing layer 33 is absorbed by the light receiving area 8 for reception and converted into a photocurrent. On the other hand, as shown in FIG. 34, the transmitted light (refracted light) 60a travels in a direction in which it is separated from the received light (refracted light) 61a.
Noise due to the transmission light 60a to the photocurrent of the reception light (refracted light) 61a can be suppressed.
【0188】上記光送受信モジュール114では、光分
岐面をへき開で形成することにより、非常に鏡面性の優
れた光分岐面が作製することができる。また、上記支持
基板13の同一平面上で半導体レーザ1およびフォトダ
イオード2の実装を行うことができ、光送受信モジュー
ルの組み立てが容易になる。In the optical transmission / reception module 114, the light splitting surface is formed by cleavage, so that a light splitting surface with extremely excellent mirror finish can be manufactured. Further, the semiconductor laser 1 and the photodiode 2 can be mounted on the same plane of the support substrate 13, and the assembly of the optical transceiver module is facilitated.
【0189】(第15実施形態)図36はこの発明の第
15実施形態の光送受信モジュールの送信光および受信
光の反射,屈折の様子を説明する図である。この光送受
信モジュール115は、反射面を除いて第14実施形態
の光送受信モジュール114と同一の構成をしている。
図36に示すように、上記光送受信モジュール115
は、第14実施形態における平面状の反射面16を、集
光機能を有する曲面状の反射面17としたものである。(Fifteenth Embodiment) FIG. 36 is a diagram for explaining the state of reflection and refraction of transmission light and reception light of an optical transceiver module according to a fifteenth embodiment of the present invention. This optical transceiver module 115 has the same configuration as the optical transceiver module 114 of the fourteenth embodiment except for the reflection surface.
As shown in FIG.
Is a modification of the fourteenth embodiment, in which the planar reflecting surface 16 in the fourteenth embodiment is replaced by a curved reflecting surface 17 having a condensing function.
【0190】上記光送受信モジュール115において、
送受信光(屈折光)は、集光機能を有する反射面17で反
射集光され、鋭い光ビームとなって、受信用受光領域8
に導かれる。このため、受光領域面積を小さくすること
ができるため、フォトダイオード2の応答速度を速くす
ることができる。また、上記受信用受光領域8に導かれ
る送受信光の光ビームが小さくなることから、送受信光
の分離も容易になる。In the optical transmitting / receiving module 115,
The transmission / reception light (refracted light) is reflected and condensed on the reflection surface 17 having a light condensing function, and becomes a sharp light beam.
It is led to. Therefore, the area of the light receiving region can be reduced, and the response speed of the photodiode 2 can be increased. Further, since the light beam of the transmitted / received light guided to the receiving light receiving area 8 becomes smaller, separation of the transmitted / received light becomes easier.
【0191】(第16実施形態)図37,図38はこの
発明の第16実施形態の光送受信モジュールの構成を示
す断面図である。(Sixteenth Embodiment) FIGS. 37 and 38 are sectional views showing the structure of an optical transceiver module according to a sixteenth embodiment of the present invention.
【0192】図37に示すように、フォトダイオード2
の裏面側の素子基板である第1の半導体基板10に、S
iNx膜等を成膜して、選択成長マスク47をパターン
形成する。次に、送受信光の波長に対して透明な半導体
層48を選択的気相成長法により成長する。このとき、
選択成長マスク47上では、原料原子が再蒸発するか、
表面拡散長が長くなるかの条件で成長を行うことによ
り、選択成長マスク47の開口部に断面が三角形状の半
導体層48が形成される。上記選択成長マスクが<01
1>方向のストライプパターンの場合、半導体層48の
三角形状の斜面は{111}A面で形成される。As shown in FIG. 37, the photodiode 2
The first semiconductor substrate 10, which is the element substrate on the back side of
An iNx film or the like is formed, and the selective growth mask 47 is patterned. Next, a semiconductor layer 48 transparent to the wavelength of the transmitted / received light is grown by a selective vapor deposition method. At this time,
On the selective growth mask 47, the source atoms re-evaporate,
The semiconductor layer 48 having a triangular cross section is formed at the opening of the selective growth mask 47 by performing the growth under the condition that the surface diffusion length becomes long. The selective growth mask is <01
In the case of the stripe pattern in the 1> direction, the triangular slope of the semiconductor layer 48 is formed by the {111} A plane.
【0193】一方、図38に示すように、選択成長マス
クが<01−1>方向のストライプパターンの場合、半
導体層48の三角形状の斜面は{111}B面で形成さ
れる。On the other hand, as shown in FIG. 38, when the selective growth mask is a stripe pattern in the <01-1> direction, the triangular slope of the semiconductor layer 48 is formed by the {111} B plane.
【0194】このように、上記フォトダイオード2の光
分岐面3を、半導体層48の斜面である{111}A面
(図37に示す)または{111}B面(図38に示す)で
形成することができる。As described above, the light splitting surface 3 of the photodiode 2 is replaced with the {111} A surface which is the slope of the semiconductor layer 48.
(Shown in FIG. 37) or {111} B plane (shown in FIG. 38).
【0195】また、上記光送受信モジュール116で
は、光分岐面3を選択成長による{111}A面または
{111}B面で形成することにより、鏡面性および面
精度の高い光分岐面を形成することができる。また、光
分岐面の小型化が容易である。Further, in the optical transmitting / receiving module 116, the light branching surface 3 is formed by the {111} A surface or the {111} B surface by selective growth, thereby forming an optical branching surface with high mirror surface and high surface accuracy. be able to. Further, the size of the light branch surface can be easily reduced.
【0196】(第17実施形態)図39,図40はこの
発明の第17実施形態の光送受信モジュールの構成を示
している。(Seventeenth Embodiment) FIGS. 39 and 40 show a configuration of an optical transceiver module according to a seventeenth embodiment of the present invention.
【0197】図39に示すように、フォトダイオード2
の表面側の半導体層12上に、SiNx膜等を成膜し
て、選択成長マスク47をパターン形成する。次に、送
受信光の波長に対して透明な半導体層48を選択的気相
成長法により成長する。このとき、上記第17実施形態
と同様に、半導体層48の斜面である{111}A面
(図39に示す)または{111}B面(図40に示す)
で、光分岐面3を形成する。As shown in FIG. 39, the photodiode 2
A SiNx film or the like is formed on the semiconductor layer 12 on the front surface side of the substrate, and a selective growth mask 47 is formed by patterning. Next, a semiconductor layer 48 transparent to the wavelength of the transmitted / received light is grown by a selective vapor deposition method. At this time, similarly to the seventeenth embodiment, the {111} A plane which is the slope of the semiconductor layer 48 is used.
(Shown in FIG. 39) or {111} B plane (shown in FIG. 40)
Thus, the light splitting surface 3 is formed.
【0198】一方、図40に示すように、選択成長マス
クが<01−1>方向のストライプパターンの場合、半
導体層48の三角形状の斜面は{111}B面で形成さ
れる。On the other hand, as shown in FIG. 40, when the selective growth mask is a stripe pattern in the <01-1> direction, the triangular slope of the semiconductor layer 48 is formed by the {111} B plane.
【0199】また、上記光送受信モジュール116で
は、光分岐面3を選択成長による{111}A面または
{111}B面で形成することにより、鏡面性および面
精度の高い光分岐面を形成することができる。また、光
分岐面の小型化が容易である。In the optical transmitting / receiving module 116, the light branching surface 3 is formed by the {111} A surface or the {111} B surface by selective growth, thereby forming an optical branching surface having high mirror surface and high surface accuracy. be able to. Further, the size of the light branch surface can be easily reduced.
【0200】(第18実施形態)図41はこの発明の第
18実施形態の光送受信モジュールの構成を示す断面図
である。なお、この光送受信モジュール118は、反射
率制御薄膜26を除いて第2実施形態の光送受信モジュ
ール102と同一構成をしている。(Eighteenth Embodiment) FIG. 41 is a sectional view showing the structure of an optical transceiver module according to an eighteenth embodiment of the present invention. The optical transceiver module 118 has the same configuration as the optical transceiver module 102 of the second embodiment except for the reflectance control thin film 26.
【0201】図41に示すように、光分岐面3上に反射
率制御薄膜26を成膜することにより、フォトダイオー
ド2に形成された光分岐面3での送信光(反射光)60b
と送信光(屈折光)60aとの比率および受信光(反射光)
61bと受信光(屈折光)61aとの比率を制御する。As shown in FIG. 41, by forming the reflectance control thin film 26 on the light branch surface 3, the transmission light (reflected light) 60b at the light branch surface 3 formed on the photodiode 2 is formed.
And the ratio of transmitted light (refracted light) 60a and received light (reflected light)
The ratio between the received light 61b and the received light (refracted light) 61a is controlled.
【0202】上記光送受信モジュール118では、反射
率制御薄膜26の反射率を高めることによって、光ファ
イバ5に結合する送信光(反射光)60bの光強度を高め
ることができる。In the optical transmission / reception module 118, the light intensity of the transmission light (reflected light) 60b coupled to the optical fiber 5 can be increased by increasing the reflectance of the reflectance control thin film 26.
【0203】(第19実施形態)図42はこの発明の第
19実施形態の光送受信モジュールの構成を示す断面図
である。なお、この光送受信モジュール119は、λ/
2コート膜27を除いて第2実施形態の光送受信モジュ
ール102と同一構成をしている。(Nineteenth Embodiment) FIG. 42 is a sectional view showing the configuration of an optical transceiver module according to a nineteenth embodiment of the present invention. Note that this optical transceiver module 119 has a λ /
Except for the two-coat film 27, it has the same configuration as the optical transceiver module 102 of the second embodiment.
【0204】図42に示すように、光分岐面3上にλ/
2コート膜27を成膜することにより、フォトダイオー
ド2に形成された光分岐面3での送信光(反射光)60b
の入射送信光60に対する比率を、成膜が容易な単層膜
において最大にできる。また、アンプによる増幅が一般
的な受信信号に対して、光ファイバ5に結合させる送信
光(反射光)60bを増幅することは困難であることか
ら、送信光(反射光)60bの光強度を上げることが必要
となる。As shown in FIG. 42, λ /
By forming the two-coat film 27, the transmission light (reflected light) 60b on the light branch surface 3 formed on the photodiode 2
Can be maximized in a single-layer film that is easy to form. Further, since it is difficult to amplify the transmission light (reflected light) 60b to be coupled to the optical fiber 5 with respect to a general reception signal which is amplified by an amplifier, the light intensity of the transmission light (reflected light) 60b is reduced. Need to be raised.
【0205】このような場合に成膜が容易な単層膜で高
い反射率が得られるλ/2コート膜27の採用は、光送
受信モジュール119を低価格化することができる。In such a case, the use of the λ / 2 coat film 27 which can obtain a high reflectance with a single-layer film which can be easily formed can reduce the price of the optical transceiver module 119.
【0206】(第20実施形態)図43はこの発明の第
20実施形態の光送受信モジュールの構成を示す断面図
を示している。この光送受信モジュール120は、フォ
トダイオード2を除いて第13実施形態の光送受信モジ
ュール113と同一の構成をしている。(Twentieth Embodiment) FIG. 43 is a sectional view showing a configuration of an optical transceiver module according to a twentieth embodiment of the present invention. This optical transceiver module 120 has the same configuration as the optical transceiver module 113 of the thirteenth embodiment except for the photodiode 2.
【0207】図43に示すように、フォトダイオードウ
エハの素子基板である第1の半導体基板10の両面に光
吸収層を含む半導体層12,12をエピタキシャル成長
により夫々形成し、図中左下側の半導体層12に受信用
受光領域8を形成すると共に、図中右上側の半導体層1
2にモニタ用受光領域9を形成している。As shown in FIG. 43, semiconductor layers 12, 12 each including a light absorbing layer are formed on both surfaces of a first semiconductor substrate 10, which is an element substrate of a photodiode wafer, by epitaxial growth. The light receiving region 8 for reception is formed in the layer 12 and the semiconductor layer 1 on the upper right side in FIG.
2, a monitor light receiving area 9 is formed.
【0208】図44は上記光送受信モジュールの送信光
および受信光の反射,屈折の様子を説明する図である。FIG. 44 is a diagram for explaining the state of reflection and refraction of the transmission light and the reception light of the optical transceiver module.
【0209】上記光送受信モジュール120において、
光分岐面3に入射して屈折した送信光(屈折光)60aお
よび受信光(屈折光)61aは、n型InP基板31内を透
過し、ノンドープInGaAs光吸収層33に到達し、受
信光(屈折光)61aは、受信用受光領域8で吸収され
て、光電流に変換され、送信光(屈折光)60aは、反対
側のn型InP基板31表面側のモニタ用受光領域9で
吸収されて、光電流に変換される。このように、第13
実施形態の光送受信モジュール113に上記フォトダイ
オード2を用いることにより受信用受光領域8による受
信光(屈折光)61a検出と共に、反対側に設置したモニ
タ用受光領域9により送信光(屈折光)60aの検出が行
える。In the optical transmitting / receiving module 120,
The transmission light (refraction light) 60a and the reception light (refraction light) 61a that have entered the light branch surface 3 and refracted pass through the n-type InP substrate 31, reach the non-doped InGaAs light absorption layer 33, and receive the reception light (refraction light). The refracted light 61a is absorbed by the receiving light-receiving region 8 and converted into a photocurrent, and the transmitted light (refracted light) 60a is absorbed by the monitoring light-receiving region 9 on the surface of the n-type InP substrate 31 on the opposite side. And converted to photocurrent. Thus, the thirteenth
By using the photodiode 2 in the optical transmitting / receiving module 113 of the embodiment, the receiving light (refracted light) 61a is detected by the receiving light receiving area 8, and the transmitting light (refracted light) 60a is detected by the monitoring light receiving area 9 installed on the opposite side. Can be detected.
【0210】上記光送受信モジュール120では、半導
体レーザ1のモ二タ用フォトダイオードを別個に設ける
必要がなく、送信光と受信光は反対側同士の半導体層1
2で吸収されるため、互いの光電流による雑音が発生し
ない利点がある。In the optical transmission / reception module 120, it is not necessary to separately provide a photodiode for the monitor of the semiconductor laser 1, and the transmission light and the reception light are transmitted to the semiconductor layers 1 on the opposite sides.
2, there is an advantage that noise due to mutual photocurrent does not occur.
【0211】(第21実施形態)図45はこの発明の第
21実施形態の光送受信モジュールの構成を示す断面図
である。(Twenty-First Embodiment) FIG. 45 is a sectional view showing the structure of an optical transceiver module according to a twenty-first embodiment of the present invention.
【0212】図45に示すように、半導体レーザ1から
出射される送信光60が光分岐面3に入射するように、
半導体レーザ1をサブマウント14上に固定すると共
に、フォトダイオード2を支持基板13上に固定してい
る。また、光分岐面3で反射した送信光(反射光)60b
をカップリングレンズ7で集光して、光ファイバ5に結
合させる位置に、支持基板13,カップリングレンズ7
および光ファイバ5を図示しないモジュール本体に夫々
固定している。また、上記フォトダイオード2の受信光
(屈折光)61aが入射する位置に、受信用受光領域8を
配設している。そして、上記フォトダイオード2の第1
の半導体基板10上の光分岐面3以外の部分に迷光吸収
層28を形成している。As shown in FIG. 45, the transmission light 60 emitted from the semiconductor laser 1 is
The semiconductor laser 1 is fixed on a submount 14 and the photodiode 2 is fixed on a support substrate 13. Further, the transmission light (reflected light) 60 b reflected on the light branch surface 3.
The support substrate 13 and the coupling lens 7 are condensed by the coupling lens 7 and are coupled to the optical fiber 5.
The optical fiber 5 is fixed to a module body (not shown). Also, the light received by the photodiode 2
At the position where (refracted light) 61a is incident, the light receiving area 8 for reception is arranged. Then, the first of the photodiodes 2
A stray light absorbing layer 28 is formed on a portion of the semiconductor substrate 10 other than the light branch surface 3.
【0213】図45に示す迷光68a,68b,68cのよ
うに、フォトダイオード2内に入った光(送信光60a
等)がフォトダイオード2内で反射を繰り返した場合、
このような迷光が受信用受光領域8に入射することによ
り雑音が発生する恐れがある。上記光送受信モジュール
121では、迷光吸収層28によりフォトダイオード2
内の迷光を吸収して、迷光による雑音発生を抑制する。As shown in FIG. 45, light entering the photodiode 2 (transmission light 60a
) Repeats reflection in the photodiode 2,
When such stray light enters the light receiving area 8 for reception, noise may be generated. In the optical transmitting / receiving module 121, the photodiode 2
Absorbs stray light inside and suppresses noise generation due to stray light.
【0214】上記光送受信モジュール121では、1.
3μm光を検知するInP系フォトダイオードの場合、
迷光吸収層28としてGe膜やInGaAsエピタキシャ
ル成長膜を使用することができる。In the optical transmission / reception module 121, 1.
In the case of an InP photodiode that detects 3 μm light,
As the stray light absorbing layer 28, a Ge film or an InGaAs epitaxially grown film can be used.
【0215】(第22実施形態)図46はこの発明の第
22実施形態の光送受信モジュールの構成を示す断面図
である。なお、この光送受信モジュール123は、フォ
トダイオード2を除いて第21実施形態の光送受信モジ
ュール121と同一の構成をしている。(Twenty-second Embodiment) FIG. 46 is a sectional view showing the structure of an optical transceiver module according to a twenty-second embodiment of the present invention. The optical transceiver module 123 has the same configuration as the optical transceiver module 121 of the twenty-first embodiment except for the photodiode 2.
【0216】図46に示すように、半導体レーザ1から
出射される送信光60が光分岐面3に入射するように、
半導体レーザ1をサブマウント14上に固定すると共
に、フォトダイオード2を支持基板13上に固定してい
る。また、光分岐面3で反射した送信光(反射光)60b
をカップリングレンズ7で集光して、光ファイバ5に結
合させる位置に、支持基板13,カップリングレンズ7
および光ファイバ5を図示しないモジュール本体に夫々
固定している。また、上記フォトダイオード2の受信光
(屈折光)61aが入射する位置に、受信用受光領域8を
配設している。そして、上記フォトダイオード2の第1
の半導体基板10上の光分岐面3に対向する端面にAR
(反射防止)コート膜29を形成している。As shown in FIG. 46, the transmission light 60 emitted from the semiconductor laser 1 is
The semiconductor laser 1 is fixed on a submount 14 and the photodiode 2 is fixed on a support substrate 13. Further, the transmission light (reflected light) 60 b reflected on the light branch surface 3.
The support substrate 13 and the coupling lens 7 are condensed by the coupling lens 7 and are coupled to the optical fiber 5.
The optical fiber 5 is fixed to a module body (not shown). Also, the light received by the photodiode 2
At the position where (refracted light) 61a is incident, the light receiving area 8 for reception is arranged. Then, the first of the photodiodes 2
The end face of the semiconductor substrate 10 opposite to the light splitting surface 3 has an AR
(Anti-reflection) coat film 29 is formed.
【0217】図46に示す迷光68a,68bのように、
フォトダイオード2内に入った光(送信光60a等)がフ
ォトダイオード2内で反射を繰り返した場合、このよう
な迷光が受信用受光領域8に入射することにより雑音が
発生する恐れがある。上記光送受信モジュール123で
は、フォトダイオード2の端面部に形成されたARコー
ト膜29により、迷光68dのようにフォトダイオード
2外部に出射し、迷光による雑音発生を抑制することが
できる。As in the case of stray light 68a, 68b shown in FIG.
When light (such as the transmission light 60 a) entering the photodiode 2 is repeatedly reflected in the photodiode 2, noise may be generated due to such stray light entering the light receiving area 8 for reception. In the light transmitting / receiving module 123, the AR coat film 29 formed on the end face of the photodiode 2 allows the light to be emitted to the outside of the photodiode 2 as stray light 68d, thereby suppressing generation of noise due to stray light.
【0218】(第23実施形態)図47はこの発明の第
23実施形態の光送受信モジュールの構成を示す断面図
である。なお、この光送受信モジュール123は、フォ
トダイオード2を除いて第21実施形態の光送受信モジ
ュール121と同一の構成をしている。(Twenty-third Embodiment) FIG. 47 is a sectional view showing the structure of an optical transceiver module according to a twenty-third embodiment of the present invention. The optical transceiver module 123 has the same configuration as the optical transceiver module 121 of the twenty-first embodiment except for the photodiode 2.
【0219】図47に示すように、半導体レーザ1から
出射される送信光60が光分岐面3に入射するように、
半導体レーザ1をサブマウント14上に固定すると共
に、フォトダイオード2を支持基板13上に固定してい
る。また、光分岐面3で反射した送信光(反射光)60b
をカップリングレンズ7で集光して、光ファイバ5に結
合させる位置に、支持基板13,カップリングレンズ7
および光ファイバ5を図示しないモジュール本体に夫々
固定している。また、上記フォトダイオード2の受信光
(屈折光)61aが入射する位置に、受信用受光領域8を
配設している。そして、上記フォトダイオード2の第1
の半導体基板10の光分岐面3を除く表面および斜面に
ARコート膜29を形成している。As shown in FIG. 47, the transmission light 60 emitted from the semiconductor laser 1 is
The semiconductor laser 1 is fixed on a submount 14 and the photodiode 2 is fixed on a support substrate 13. Further, the transmission light (reflected light) 60 b reflected on the light branch surface 3.
Is condensed by the coupling lens 7 and is coupled to the optical fiber 5 by the support substrate 13 and the coupling lens 7.
The optical fiber 5 is fixed to a module body (not shown). Also, the light received by the photodiode 2
At the position where (refracted light) 61a is incident, the light receiving area 8 for reception is arranged. Then, the first of the photodiodes 2
An AR coat film 29 is formed on the surface of the semiconductor substrate 10 excluding the light branch surface 3 and on the slope.
【0220】図47に示す迷光68a,68bのように、
フォトダイオード2内に入った光(送信光60a等)がフ
ォトダイオード2内で反射を繰り返した場合、このよう
な迷光が受信用受光領域8に入射することにより雑音が
発生する恐れがある。上記光送受信モジュール123で
は、フォトダイオード2の表面および斜面に形成された
ARコート膜29により、迷光68dのようにフォトダ
イオード2外部に出射し、迷光による雑音発生を抑制す
ることができる。As in the case of stray light 68a, 68b shown in FIG.
When light (such as the transmission light 60 a) entering the photodiode 2 is repeatedly reflected in the photodiode 2, noise may be generated due to such stray light entering the light receiving area 8 for reception. In the optical transmission / reception module 123, the AR coat film 29 formed on the surface and the slope of the photodiode 2 allows the light to be emitted to the outside of the photodiode 2 as stray light 68d, thereby suppressing generation of noise due to the stray light.
【0221】(第24実施形態)図48はこの発明の第
24実施形態の光送受信モジュールの構成を示す断面図
を示している。なお、この光送受信モジュール124
は、フォトダイオード2を除き第2実施形態の光送受信
モジュール102と同一の構成をしている。(Twenty-fourth Embodiment) FIG. 48 is a sectional view showing the structure of an optical transceiver module according to a twenty-fourth embodiment of the present invention. Note that this optical transmitting / receiving module 124
Has the same configuration as the optical transceiver module 102 of the second embodiment except for the photodiode 2.
【0222】図48に示すように、上記光送受信モジュ
ール124の主要部分である光分岐面3が形成されたフ
ォトダイオード2は、受信用受光領域8の周りに拡散電
流防止領域50を設けている。As shown in FIG. 48, in the photodiode 2 having the light branching surface 3 which is a main part of the optical transceiver module 124, a diffusion current preventing region 50 is provided around the light receiving region 8 for reception. .
【0223】また、図49は上記光送受信モジュール1
24の第24実施形態の送信光および受信光の反射,屈
折の様子を説明する図を示している。なお、図49で
は、上記フォトダイオードとしてInP系フォトダイオ
ードを用いた場合を示している。FIG. 49 shows the optical transmission / reception module 1
FIG. 37 is a diagram for explaining the state of reflection and refraction of transmission light and reception light of the twenty-fourth embodiment of the present invention. FIG. 49 shows a case where an InP photodiode is used as the photodiode.
【0224】図49に示すように、フォトダイオード2
は、素子基板としてn型InP基板31上(図49では下
側)に、n+型InPバッファ層32,ノンドープInGaA
s光吸収層33およびn-型InP窓層34を順次エピタ
キシャル成長させた後、p型拡散領域35を選択的に設
け、受信用受光領域8(光吸収層内空乏層)を作製し、p
型拡散領域35の周りにp型拡散領域51を選択的に設
け、そのp型拡散領域51の周囲に拡散電流防止領域5
0を形成した構造をしている(図49ではn型InP基板
31の上下が逆の状態を示す)。上記拡散電流防止領域
50は、p型拡散領域51自体とp型拡散領域51によ
る空乏層により形成されている。n型InP基板31の
裏面(図49では上側)にn型電極36を、p型拡散領域
35上にp型電極37およびメタルバンプ38を備え、
電気的な接続が取れるようにしている。[0224] As shown in FIG.
Represents an n + -type InP buffer layer 32 and a non-doped InGaA on an n-type InP substrate 31 (the lower side in FIG. 49) as an element substrate.
After the s light absorbing layer 33 and the n − -type InP window layer 34 are sequentially epitaxially grown, a p-type diffusion region 35 is selectively provided to form the light receiving region 8 for reception (a depletion layer in the light absorbing layer).
A p-type diffusion region 51 is selectively provided around the p-type diffusion region 35, and a diffusion current prevention region 5 is provided around the p-type diffusion region 51.
0 (FIG. 49 shows the n-type InP substrate 31 upside down). The diffusion current preventing region 50 is formed by the p-type diffusion region 51 itself and a depletion layer formed by the p-type diffusion region 51. An n-type electrode 36 is provided on the back surface (the upper side in FIG. 49) of the n-type InP substrate 31, and a p-type electrode 37 and a metal bump 38 are provided on the p-type diffusion region 35.
Make electrical connections.
【0225】上記受信用受光領域8では、受信光(屈折
光)61a等の光が吸収されることにより、電子,正孔ペ
アが生成されて、光電流として検出される。また、空乏
層で形成される受信用受光領域8で発生した電子,正孔
ペアは、ドリフト電流として光電流に寄与するため、高
速であるのに対して、受信用受光領域8から離れた光吸
収層33で吸収された送信光(屈折光)60cにより生成
される電子,正孔ペアは、拡散電流成分として光電流に
寄与する。特に、拡散速度の遅い正孔の拡散電流成分5
2が受信用受光領域8に到達して検出された場合、光電
流の応答速度が遅くなる。このような遅い拡散電流成分
52を光電流として検出しないために、拡散電流防止領
域50が、受信用受光領域8の周りに形成されたフォト
ダイオード2を採用することによって、光送受信モジュ
ール124の応答速度を早くすることができる。In the light receiving area 8 for reception, the light such as the received light (refracted light) 61a is absorbed, so that an electron-hole pair is generated and detected as a photocurrent. The electron and hole pairs generated in the receiving light-receiving region 8 formed by the depletion layer contribute to the photocurrent as a drift current, and thus have a high speed. The electron-hole pairs generated by the transmission light (refracted light) 60c absorbed by the absorption layer 33 contribute to the photocurrent as a diffusion current component. In particular, the diffusion current component 5 of holes with a slow diffusion rate
When 2 reaches the light receiving area 8 for reception and is detected, the response speed of the photocurrent becomes slow. In order to prevent such a slow diffusion current component 52 from being detected as a photocurrent, the diffusion current prevention region 50 employs the photodiode 2 formed around the light receiving region 8 for reception. Speed can be increased.
【0226】上記光送受信モジュール124では、受信
用受光領域8の周囲に拡散電流防止領域を設けることに
より、拡散電流成分の低減を行っているが、受信用受光
領域8の周りの光吸収層33を除く凹部を設け、拡散電
流成分52の受信用受光領域8への拡散を防止すること
により、応答速度の高速化を行ってもよい。In the optical transmission / reception module 124, the diffusion current component is reduced by providing the diffusion current prevention region around the reception light receiving region 8, but the light absorption layer 33 around the reception light reception region 8 is reduced. The response speed may be increased by providing a concave portion other than the above to prevent the diffusion current component 52 from diffusing into the light receiving region 8 for reception.
【0227】(第25実施形態)図50はこの発明の第
25実施形態の光送受信モジュールの構成を示す断面図
であり、図51は上記光送受信モジュールの上面図であ
る。上面図におけるフォトダイオード2は実装位置を示
すための外形のみを示している。(Twenty-Fifth Embodiment) FIG. 50 is a sectional view showing the structure of an optical transceiver module according to a twenty-fifth embodiment of the present invention, and FIG. 51 is a top view of the optical transceiver module. The photodiode 2 in the top view shows only the outer shape for indicating the mounting position.
【0228】図50に示すように、この光送受信モジュ
ール125は、カップリングレンズ7および光ファイバ
5を支持基板14a上に配置している。図の簡略化のた
めに光ファイバ5やカップリングレンズ7は支持基板1
4a上に乗るように示されているが、支持基板14aにV
溝を形成し、そのV溝斜面でカップリングレンズ7や光
ファイバ9の位置決めおよび固定を行ってもよい。As shown in FIG. 50, in this optical transmitting / receiving module 125, the coupling lens 7 and the optical fiber 5 are arranged on the support substrate 14a. For simplification of the drawing, the optical fiber 5 and the coupling lens 7 are
4a, the support substrate 14a has V
A groove may be formed, and the coupling lens 7 and the optical fiber 9 may be positioned and fixed on the slope of the V-groove.
【0229】また、上記光送受信モジュール125で
は、半導体レーザとして面発光レーザ1aを使用するこ
とにより、面発光レーザ1aと光分岐面3を近接させて
設置することが容易である。また、フォトダイオード
2,面発光レーザ1,カップリングレンズ7および光ファ
イバ5を同一方向に沿って支持基板上に実装することが
でき、光送受信モジュール125の量産性を高めること
ができる。In the light transmitting / receiving module 125, since the surface emitting laser 1a is used as the semiconductor laser, the surface emitting laser 1a and the light splitting surface 3 can be easily installed close to each other. Further, the photodiode 2, the surface emitting laser 1, the coupling lens 7, and the optical fiber 5 can be mounted on the support substrate along the same direction, and the mass productivity of the optical transceiver module 125 can be improved.
【0230】(第26実施形態)図52はこの発明の第
26実施形態の光送受信モジュールの構成を示す断面図
である。(Twenty-Sixth Embodiment) FIG. 52 is a sectional view showing the structure of an optical transceiver module according to a twenty-sixth embodiment of the present invention.
【0231】図52に示すように、面発光レーザ(半導
体レーザ)1aから出射される送信光60が光分岐面3に
入射するように、フォトダイオード2をサブマウント1
4a上に固定すると共に、半導体レーザ1aをサブマウン
ト14aの凹部70上に、かつ、光分岐面3で反射した
送信光(反射光)60bを光ファイバ5に入射させる位置
に固定している。また、上記フォトダイオード2の受信
光(屈折光)61aが入射する位置に受信用受光領域8を
配設すると共に、フォトダイオード2の送信光(屈折光)
60aが入射する位置にモニタ用受光領域9を配設して
いる。As shown in FIG. 52, the photodiode 2 is mounted on the submount 1 so that the transmission light 60 emitted from the surface emitting laser (semiconductor laser) 1a is incident on the light splitting surface 3.
4A, the semiconductor laser 1a is fixed on the concave portion 70 of the submount 14a and at a position where the transmission light (reflected light) 60b reflected on the light branch surface 3 is incident on the optical fiber 5. In addition, the receiving light receiving region 8 is disposed at a position where the receiving light (refracted light) 61a of the photodiode 2 is incident, and the transmitting light (refracted light) of the photodiode 2 is provided.
The monitor light receiving region 9 is disposed at a position where the light 60a enters.
【0232】このように、上記面発光レーザ1aの発光
面,フォトダイオード2の光分岐面3および光ファイバ
5の端面を近接させることにより、送信光および受信光
があまり広がらないうちにフォトダイオード2への入射
や光ファイバ5への入射を行い、光送受信モジュールと
して必要な光強度が結合するようにする。このことによ
りレンズ不要の光送受信モジュール126を形成してい
る。As described above, the light emitting surface of the surface emitting laser 1a, the light splitting surface 3 of the photodiode 2 and the end surface of the optical fiber 5 are brought close to each other, so that the transmission light and the reception light do not spread so much. To the optical fiber 5 or the optical fiber 5 so that the light intensity required for the optical transceiver module is coupled. This forms the optical transceiver module 126 that does not require a lens.
【0233】上記各光部品を近接させる以外に、光ファ
イバがマルチモードファイバ等の光結合損失の小さい場
合や、半導体レーザの光強度が十分に強い場合等は、カ
ップリングレンズを除いた光送受信モジュール作製が可
能である。In addition to bringing the above optical components close to each other, when the optical fiber has a small optical coupling loss such as a multimode fiber, or when the light intensity of the semiconductor laser is sufficiently strong, the optical transmission / reception without the coupling lens is performed. Module fabrication is possible.
【0234】上記光送受信モジュール126では、レン
ズを除去することにより部品点数の削減による低価格化
や、光部品の位置合わせの簡略化ができる。In the optical transmission / reception module 126, by removing the lens, the number of components can be reduced to reduce the cost and simplify the alignment of the optical components.
【0235】(第27実施形態)図53はこの発明の第
27実施形態の光送受信モジュールの構成を示す断面図
である。(Twenty-Seventh Embodiment) FIG. 53 is a sectional view showing the structure of an optical transceiver module according to a twenty-seventh embodiment of the present invention.
【0236】図53に示すように、この光送受信モジュ
ール127は、送信光60を出射する半導体レーザ1
と、受信光(屈折光)61aを受光するフォトダイオード
2と、上記フォトダイオード2の裏面を利用した光分岐
面3と、送受信光伝送用の光ファイバ5に送信光を結合
させるカップリングレンズ7と、上記半導体レーザ1を
搭載するためのサブマウント14と、上記フォトダイオ
ード2および半導体レーザ1付サブマウント14を実装
する支持基板13bとで構成されている。送受信光の光
経路上で光分岐面3を45゜で設置するために、支持基
板13bは、半導体レーザ1を搭載する平面に対してフ
ォトダイオード2を搭載する平面に、45゜の傾斜を持
たせている。また、上記フォトダイオード2の光分岐面
3を形成する半導体部分に、スーパープリズム効果を有
するフォトニック結晶53を形成している。As shown in FIG. 53, this optical transmission / reception module 127 includes a semiconductor laser 1 for emitting transmission light 60.
A photodiode 2 for receiving the received light (refracted light) 61a; an optical branch surface 3 using the back surface of the photodiode 2; and a coupling lens 7 for coupling the transmitted light to the optical fiber 5 for transmitting and receiving light. And a sub-mount 14 for mounting the semiconductor laser 1 and a support substrate 13b on which the photodiode 2 and the sub-mount 14 with the semiconductor laser 1 are mounted. The support substrate 13b has a 45 ° inclination with respect to the plane on which the photodiode 2 is mounted with respect to the plane on which the semiconductor laser 1 is mounted in order to set the light branch surface 3 at 45 ° on the optical path of the transmission / reception light. I'm making it. Further, a photonic crystal 53 having a super prism effect is formed on a semiconductor portion forming the light branch surface 3 of the photodiode 2.
【0237】上記構成の光送受信モジュール127で
は、フォトダイオード2の光分岐面3側の半導体部分に
形成されたフォトニック結晶53に入射する受信光(屈
折光)61aおよび送信光(屈折光)60aは、スーパープ
リズム効果により、大きい屈折角に制御することができ
るため、光分岐面3から受信用受光領域8やモニタ用受
光領域9までの光路長が短い場合でも、送信光の光強度
ピークと受信光の光強度ピークを分離することができ、
互いの光による雑音発生を回避することができる。In the light transmitting / receiving module 127 having the above-described configuration, the received light (refracted light) 61a and the transmitted light (refracted light) 60a incident on the photonic crystal 53 formed on the semiconductor portion of the photodiode 2 on the light branch surface 3 side. Can be controlled to a large refraction angle by the super prism effect. Therefore, even when the optical path length from the light branch surface 3 to the light receiving area 8 for reception or the light receiving area 9 for monitoring is short, the light intensity peak of the transmission light is The light intensity peak of the received light can be separated,
Noise generation due to mutual light can be avoided.
【0238】なお、上記フォトニック結晶の例として
は、特開平10−335758号公報で示されており、
その構造は、シリコン基板に二酸化ケイ素バッファ層を
成長させ、アモルファスシリコンと二酸化ケイ素の3次
元周期構造により形成されている。図53で示されてい
る光分岐面付きフォトダイオードの製造方法としては、
フォトダイオードの素子基板である第1の半導体基板1
0とフォトニック結晶のシリコン基板をSiO2膜を介し
て陽極接合することにより作製することができる。An example of the photonic crystal is disclosed in JP-A-10-335758.
The structure is formed by growing a silicon dioxide buffer layer on a silicon substrate and forming a three-dimensional periodic structure of amorphous silicon and silicon dioxide. As a method for manufacturing the photodiode with a light branch surface shown in FIG.
First semiconductor substrate 1 which is an element substrate of a photodiode
It can be manufactured by anodically bonding a silicon substrate of 0 and a photonic crystal via an SiO 2 film.
【0239】このように、上記光送受信モジュール12
7によれば、スーパープリズム効果を有するフォトニッ
ク結晶53で光分岐面3を形成しているため、フォトダ
イオード2内に入射する受信光,送信光をさらに分離す
ることができ、低雑音化できる。また、上記光分岐面3
から入射される受信光は、波長により進行方法が制御で
きるため、受信光の所望の波長成分だけを、受信用受光
領域に導くことができる。さらに、上記フォトダイオー
ドに複数の受信用受光領域を設けて、波長多重の受信光
を波長毎に各受信用受光領域に導くこともできる。As described above, the optical transmission / reception module 12
According to 7, since the light splitting surface 3 is formed by the photonic crystal 53 having the super prism effect, the reception light and the transmission light entering the photodiode 2 can be further separated, and the noise can be reduced. . Further, the light splitting surface 3
Since the traveling method of the received light incident from the light source can be controlled by the wavelength, only the desired wavelength component of the received light can be guided to the light receiving area for reception. Further, a plurality of receiving light receiving regions may be provided in the photodiode, and wavelength-multiplexed received light may be guided to each receiving light receiving region for each wavelength.
【0240】[0240]
【発明の効果】以上より明らかなように、この発明の光
送受信モジュールによれば、フォトダイオードの半導体
部分(素子基板または半導体層)に光分岐面を形成するこ
とによって、ハーフミラー等の光学部品の部品点数を減
らすことができる。また、上記光分岐面を半導体部分に
形成するため、小型化やフォトリソプロセスによる一括
プロセスで作製でき、量産化することができる。また、
フォトダイオードに形成された光分岐面に入射する送信
光と受信光の入射方向の違いと、光分岐面からフォトダ
イオードの受光領域までの光路長とによって、受光領域
において送信光と受信光を分離することができ、受信光
電流に対する送信光による雑音を抑制することができ
る。さらに、上記フォトダイオードに鏡面性および面精
度の高い光分岐面を形成することができ、性能を向上す
ることができる。As is clear from the above, according to the optical transceiver module of the present invention, by forming an optical branch surface on the semiconductor portion (element substrate or semiconductor layer) of the photodiode, an optical component such as a half mirror can be obtained. Parts can be reduced. Further, since the light splitting surface is formed in the semiconductor portion, it can be manufactured by a batch process such as miniaturization and a photolithography process, and can be mass-produced. Also,
Transmit light and receive light are separated in the light receiving area by the difference in the incident direction of the transmitted light and the received light entering the light splitting surface formed on the photodiode and the optical path length from the light splitting surface to the light receiving area of the photodiode. And noise due to the transmission light with respect to the reception light current can be suppressed. Further, a light splitting surface with high mirror surface and high surface precision can be formed on the photodiode, and the performance can be improved.
【0241】また、この発明の光送受信モジュールの製
造方法によれば、小型化,低価格化できると共に、低雑
音化により性能を向上できる光送受信モジュールを提供
することができる。Further, according to the method for manufacturing an optical transmitting / receiving module of the present invention, it is possible to provide an optical transmitting / receiving module that can be reduced in size and cost, and that can improve performance by reducing noise.
【図1】 図1はこの発明の第1実施形態の光送受信モ
ジュールの構成を示す斜視図である。FIG. 1 is a perspective view showing a configuration of an optical transceiver module according to a first embodiment of the present invention.
【図2】 図2は上記光送受信モジュールの断面図であ
る。FIG. 2 is a sectional view of the optical transceiver module.
【図3】 図3は上記光送受信モジュールの送信光およ
び受信光の反射,屈折の様子を説明する図である。FIG. 3 is a diagram illustrating a state of reflection and refraction of transmission light and reception light of the optical transceiver module.
【図4】 図4は上記光送受信モジュールのフォトダイ
オードの光吸収層における送受信光の入射位置と入射光
強度との関係を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing a relationship between incident positions of transmitted and received light and incident light intensity in a light absorption layer of a photodiode of the optical transmitting and receiving module.
【図5】 図5は上記光送受信モジュールの送受信を時
分割で行う場合の雑音発生を説明する図である。FIG. 5 is a diagram illustrating noise generation when transmission and reception of the optical transmission and reception module are performed in a time division manner.
【図6】 図6はこの発明の第2実施形態の光送受信モ
ジュールの構成を示す断面図である。FIG. 6 is a sectional view showing a configuration of an optical transceiver module according to a second embodiment of the present invention.
【図7】 図7はこの発明の第3実施形態の光送受信モ
ジュールの構成を示す斜視図である。FIG. 7 is a perspective view showing a configuration of an optical transceiver module according to a third embodiment of the present invention.
【図8】 図8は上記光送受信モジュールの断面図であ
る。FIG. 8 is a sectional view of the optical transceiver module.
【図9】 図9は上記光送受信モジュールの送信光およ
び受信光の反射,屈折の様子を説明する図である。FIG. 9 is a diagram for explaining reflection and refraction of transmission light and reception light of the optical transceiver module.
【図10】 図10はこの発明の第4実施形態の光送受
信モジュールの構成を示す断面図である。FIG. 10 is a sectional view showing a configuration of an optical transceiver module according to a fourth embodiment of the present invention.
【図11】 図11は上記光送受信モジュールの送信光
および受信光の反射,屈折の様子を説明する図である。FIG. 11 is a diagram illustrating the reflection and refraction of transmission light and reception light of the optical transceiver module.
【図12】 図12はこの発明の第5実施形態の光送受
信モジュールの構成を示す斜視図である。FIG. 12 is a perspective view showing a configuration of an optical transceiver module according to a fifth embodiment of the present invention.
【図13】 図13は上記光送受信モジュールの断面図
である。FIG. 13 is a sectional view of the optical transceiver module.
【図14】 図14は上記光送受信モジュールの送信光
および受信光の反射,屈折の様子を説明する図である。FIG. 14 is a diagram illustrating a state of reflection and refraction of transmission light and reception light of the optical transceiver module.
【図15】 図15は光分岐面を形成する第2の半導体
基板を貼り合わせた構造を示すフォトダイオードの上面
図である。FIG. 15 is a top view of a photodiode showing a structure in which a second semiconductor substrate forming a light branch surface is bonded.
【図16】 図16(a)〜(e)は(e)は光分岐面となる加
工を予め行った第2の半導体基板をフォトダイオードに
陽極接合で貼り合わせる製造方法を説明する工程図であ
る。FIGS. 16A to 16E are process diagrams illustrating a manufacturing method of bonding a second semiconductor substrate, which has been processed in advance to become a light branch surface, to a photodiode by anodic bonding. is there.
【図17】 図17はこの発明の第6実施形態の光送受
信モジュールの送信光および受信光の反射,屈折の様子
を説明する図である。FIG. 17 is a diagram illustrating a state of reflection and refraction of transmission light and reception light of the optical transceiver module according to the sixth embodiment of the present invention.
【図18】 図18(a)〜(e)は上記光送受信モジュール
の第2の半導体基板をフォトダイオードウエハに原子再
配列により貼り合わせ、第2の半導体基板に光分岐面を
形成する製造方法を説明する工程図である。FIGS. 18 (a) to (e) show a manufacturing method of bonding the second semiconductor substrate of the optical transceiver module to a photodiode wafer by atomic rearrangement and forming an optical branch surface on the second semiconductor substrate. FIG.
【図19】 図19はこの発明の第7実施形態の光送受
信モジュールの構成を示す断面図である。FIG. 19 is a sectional view showing a configuration of an optical transceiver module according to a seventh embodiment of the present invention.
【図20】 図20は上記光送受信モジュールの送信光
および受信光の反射,屈折の様子を説明する図である。FIG. 20 is a diagram for explaining reflection and refraction of transmission light and reception light of the optical transceiver module.
【図21】 図21はエッチングにより光分岐面を作製
し、上記斜面が{111}A面とする製造方法を説明す
る工程図である。FIG. 21 is a process chart illustrating a manufacturing method in which a light branch surface is formed by etching and the slope is a {111} A surface.
【図22】 図22はこの発明の第8実施形態の光送受
信モジュールの構成を示す断面図である。FIG. 22 is a sectional view showing a configuration of an optical transceiver module according to an eighth embodiment of the present invention.
【図23】 図23は上記光送受信モジュールの送信光
および受信光の反射,屈折の様子を説明する図である。FIG. 23 is a diagram for explaining reflection and refraction of transmission light and reception light of the optical transceiver module.
【図24】 図24は(100)9.7°オフのオフ基板
を使用したフォトダイオードウエハに異方性エッチング
することにより、45°の光分岐面が形成されたフォト
ダイオード作製を説明する工程図である。FIG. 24 is a process for explaining the fabrication of a photodiode in which a 45 ° light branch surface is formed by anisotropically etching a photodiode wafer using a (100) 9.7 ° off substrate. FIG.
【図25】 図25(a)〜(c)はこの発明の第9実施形態
の光送受信モジュールの光分岐面の製造方法を説明する
工程図である。FIGS. 25A to 25C are process diagrams illustrating a method for manufacturing an optical branch surface of an optical transceiver module according to a ninth embodiment of the present invention.
【図26】 図26(a)〜(d)はこの発明の第10実施形
態の光送受信モジュールの光分岐面の製造方法を説明す
る工程図である。FIGS. 26A to 26D are process diagrams illustrating a method for manufacturing an optical branch surface of an optical transceiver module according to a tenth embodiment of the present invention.
【図27】 図27は(a)〜(e)は上記光送受信モジュー
ルのブレードによる機械加工と研磨による45°光分岐
面の作製工程を説明する工程図である。FIGS. 27 (a) to 27 (e) are process diagrams illustrating a process of forming a 45 ° light branch surface by machining and polishing of the optical transceiver module using blades.
【図28】 図28はこの発明の第11実施形態の光送
受信モジュールの構成を示す断面図である。FIG. 28 is a sectional view showing a configuration of an optical transceiver module according to an eleventh embodiment of the present invention.
【図29】 図29は上記光送受信モジュールの送信光
および受信光の反射,屈折の様子を説明する図である。FIG. 29 is a diagram for explaining reflection and refraction of transmission light and reception light of the optical transceiver module.
【図30】 図30はこの発明の第12実施形態の光送
受信モジュールの構成を示す断面図である。FIG. 30 is a sectional view showing a configuration of an optical transceiver module according to a twelfth embodiment of the present invention.
【図31】 図31はこの発明の第13実施形態の光送
受信モジュールの構成を示す断面図である。FIG. 31 is a sectional view showing a configuration of an optical transceiver module according to a thirteenth embodiment of the present invention.
【図32】 図32は上記光送受信モジュールの送信光
および受信光の反射,屈折の様子を説明する図である。FIG. 32 is a diagram for explaining the state of reflection and refraction of transmission light and reception light of the optical transceiver module.
【図33】 図33はこの発明の第14実施形態の光送
受信モジュールの構成を示す斜視図である。FIG. 33 is a perspective view showing a configuration of an optical transceiver module according to a fourteenth embodiment of the present invention.
【図34】 図34は上記光送受信モジュールの断面図
である。FIG. 34 is a sectional view of the optical transceiver module.
【図35】 図35は上記光送受信モジュールの送信光
および受信光の反射,屈折の様子を説明する図である。FIG. 35 is a diagram for explaining the state of reflection and refraction of transmission light and reception light of the optical transceiver module.
【図36】 図36はこの発明の第15実施形態の光送
受信モジュールの送信光および受信光の反射,屈折の様
子を説明する図である。FIG. 36 is a diagram for explaining reflection and refraction of transmission light and reception light of the optical transceiver module according to the fifteenth embodiment of the present invention.
【図37】 図37はこの発明の第16実施形態の光送
受信モジュールの構成を示す図である。FIG. 37 is a diagram showing a configuration of an optical transceiver module according to a sixteenth embodiment of the present invention.
【図38】 図38は上記光送受信モジュールの構成を
示す断面図である。FIG. 38 is a sectional view showing a configuration of the optical transceiver module.
【図39】 図39はこの発明の第17実施形態の光送
受信モジュールの構成を示す図である。FIG. 39 is a diagram showing a configuration of an optical transceiver module according to a seventeenth embodiment of the present invention.
【図40】 図40は上記光送受信モジュールの構成を
示す断面図である。FIG. 40 is a sectional view showing the configuration of the optical transceiver module.
【図41】 図41はこの発明の第18実施形態の光送
受信モジュールの構成を示す断面図である。FIG. 41 is a sectional view showing a configuration of an optical transceiver module according to an eighteenth embodiment of the present invention.
【図42】 図42はこの発明の第19実施形態の光送
受信モジュールの構成を示す断面図である。FIG. 42 is a sectional view showing a configuration of an optical transceiver module according to a nineteenth embodiment of the present invention.
【図43】 図43はこの発明の第20実施形態の光送
受信モジュールの構成を示す断面図である。FIG. 43 is a sectional view showing a configuration of an optical transceiver module according to a twentieth embodiment of the present invention.
【図44】 図44は上記光送受信モジュールの送信光
および受信光の反射,屈折の様子を説明する図である。FIG. 44 is a diagram for explaining the state of reflection and refraction of transmission light and reception light of the optical transceiver module.
【図45】 図45はこの発明の第21実施形態の光送
受信モジュールの構成を示す断面図である。FIG. 45 is a sectional view showing a configuration of an optical transceiver module according to a twenty-first embodiment of the present invention.
【図46】 図46はこの発明の第22実施形態の光送
受信モジュールの構成を示す断面図である。FIG. 46 is a sectional view showing a configuration of an optical transceiver module according to a twenty-second embodiment of the present invention.
【図47】 図47はこの発明の第23実施形態の光送
受信モジュールの構成を示す断面図である。FIG. 47 is a sectional view showing a configuration of an optical transceiver module according to a twenty-third embodiment of the present invention.
【図48】 図48はこの発明の第24実施形態の光送
受信モジュールの構成を示す断面図である。FIG. 48 is a sectional view showing a configuration of an optical transceiver module according to a twenty-fourth embodiment of the present invention.
【図49】 図49は上記光送受信モジュールの送信光
および受信光の反射,屈折の様子を説明する図である。FIG. 49 is a diagram for explaining the state of reflection and refraction of transmission light and reception light of the optical transceiver module.
【図50】 図50はこの発明の第25実施形態の光送
受信モジュールの構成を示す断面図である。FIG. 50 is a sectional view showing a configuration of an optical transceiver module according to a twenty-fifth embodiment of the present invention.
【図51】 図51は上記光送受信モジュールの構成を
示す上面図である。FIG. 51 is a top view showing the configuration of the optical transceiver module.
【図52】 図52はこの発明の第26実施形態の光送
受信モジュールの構成を示す断面図である。FIG. 52 is a cross-sectional view showing a configuration of an optical transceiver module according to a twenty-sixth embodiment of the present invention.
【図53】 図53はこの発明の第27実施形態の光送
受信モジュールの構成を示す断面図である。FIG. 53 is a cross-sectional view showing a configuration of an optical transceiver module according to a twenty-seventh embodiment of the present invention.
【図54】 図54は従来の光送受信モジュールの基本
構成を示す概略図である。FIG. 54 is a schematic diagram showing a basic configuration of a conventional optical transceiver module.
【図55】 図55は従来の他の光送受信モジュールの
構成を示す断面図である。FIG. 55 is a cross-sectional view showing the configuration of another conventional optical transceiver module.
【図56】 図56は上記光送受信モジュールのフォト
ダイオードの光吸収層における送受信光の入射位置と入
射光強度との関係を説明する図である。FIG. 56 is a view for explaining the relationship between the incident position of transmitted / received light and the incident light intensity in the light absorption layer of the photodiode of the optical transmission / reception module.
【図57】 図57は上記光送受信モジュールの送受信
を時分割で行う場合の雑音発生を説明する図である。FIG. 57 is a diagram illustrating noise generation when transmission and reception of the optical transmission and reception module are performed in a time-division manner.
1…半導体レーザ、 1a…面発光半導体レーザ、 2…フォトダイオード、 2a…受信用フォトダイオード、 2b…モニタ用フォトダイオード、 3…光分岐面、 3a…ハーフミラー、 4…光伝送路、 5…光ファイバ、 6…光導波路、 7…カップリングレンズ、 8…受信用受光領域、 9…モニタ用受光領域、 10,10a…第1の半導体基板(フォトダイオード素子
基板)、 11…第2の半導体基板、 12…半導体層、 13,13a,13b,13c…支持基板、 14,14a…サブマウント、 15…面取り部、 16…反射面、 17…反射面(球面加工)、 18…ボンディングワイヤ、 19…配線パターン、 20…RIBE、 21…ポリシャ、 22…砥粒、 23…加工液、 24…ブレード、 25…ヘき開面、 26…反射率制御薄膜、 27…λ/2コート膜、 28…迷光吸収層、 29…ARコート膜、 30…活性層、 31,31a…n型InP基板、 32…n+型InPバッファ層、 33…ノンドープInGaAs光吸収層、 34…n-型InP窓層、 35…p型拡散領域、 36…n型電極、 37,37a…p型電極、 38…メタルバンプ、 39…ロウ材、 40…絶縁膜、 41…反射膜、 42…SiOx膜、 43,43a,43b…V溝、 44…p型拡散領域、 45…エッチングマスク、 46…レジスト、 47…選択成長マスク、 48…半導体層、 49…光吸収層、 50…拡散電流防止領域、 51…p型拡散領域、 52…拡散電流成分、 53…フォトニック結晶、 60…送信光、 60a…送信光(屈折光)、 60b…送信光(反射光)、 60c…送信光(屈折光)、 61…受信光、 61a…受信光(屈折光)、 62…送受信光光束、 63…入射受信光の光強度分布、 64…入射送信光の光強度分布、 65…受信光による光電流、 66…送信光による光電流、 67…送信光によるテールカレント、 68a,68b,68c,68d…迷光、 101〜129…光送受信モジュール。DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Semiconductor laser, 1a ... Surface emitting semiconductor laser, 2 ... Photodiode, 2a ... Receiving photodiode, 2b ... Monitor photodiode, 3 ... Light branch surface, 3a ... Half mirror, 4 ... Optical transmission line, 5 ... Optical fiber, 6: optical waveguide, 7: coupling lens, 8: light receiving area for reception, 9: light receiving area for monitoring, 10, 10a: first semiconductor substrate (photodiode element substrate), 11: second semiconductor Substrate, 12: semiconductor layer, 13, 13a, 13b, 13c: support substrate, 14, 14a: submount, 15: chamfered part, 16: reflective surface, 17: reflective surface (spherical processing), 18: bonding wire, 19 ... Wiring pattern, 20 ... RIBE, 21 ... Polisher, 22 ... Abrasive grain, 23 ... Working fluid, 24 ... Blade, 25 ... Cleaved surface, 26 ... Reflectance control thin film, 27 ... λ / 2 coat Film, 28 ... stray light absorbing layer, 29 ... AR coat film, 30 ... active layer, 31, 31a ... n-type InP substrate, 32 ... n + -type InP buffer layer, 33 ... undoped InGaAs light-absorbing layer, 34 ... n - -type InP window layer, 35: p-type diffusion region, 36: n-type electrode, 37, 37a: p-type electrode, 38: metal bump, 39: brazing material, 40: insulating film, 41: reflective film, 42: SiOx film, 43, 43a, 43b V-groove, 44 p-type diffusion region, 45 etching mask, 46 resist, 47 selective growth mask, 48 semiconductor layer, 49 light absorption layer, 50 diffusion current prevention region, 51 ... p-type diffusion region, 52 ... diffusion current component, 53 ... photonic crystal, 60 ... transmission light, 60a ... transmission light (reflection light), 60b ... transmission light (reflection light), 60c ... transmission light (reflection light), 61: Received light, 61a: Received light (refracted light), 6 ... light flux of transmission / reception light, 63: light intensity distribution of incident reception light, 64: light intensity distribution of incident transmission light, 65: photocurrent by reception light, 66: photocurrent by transmission light, 67: tail current by transmission light, 68a , 68b, 68c, 68d: stray light, 101 to 129: optical transceiver module.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H04B 10/02 Fターム(参考) 2H037 AA01 BA02 BA11 BA35 CA38 DA03 5F073 AB16 BA01 FA02 FA07 FA30 5F088 AB02 AB07 BA15 BB01 CB01 CB14 CB20 DA17 DA20 EA01 EA09 EA20 HA09 JA14 5F089 AA01 AC05 AC06 AC17 CA20 EA01 EA10 GA10 5K002 AA05 AA07 BA02 BA04 BA07 BA13 BA21 CA02 EA05 FA01──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) H04B 10/02 F term (Reference) 2H037 AA01 BA02 BA11 BA35 CA38 DA03 5F073 AB16 BA01 FA02 FA07 FA30 5F088 AB02 AB07 BA15 BB01 CB01 CB14 CB20 DA17 DA20 EA01 EA09 EA20 HA09 JA14 5F089 AA01 AC05 AC06 AC17 CA20 EA01 EA10 GA10 5K002 AA05 AA07 BA02 BA04 BA07 BA13 BA21 CA02 EA05 FA01
Claims (33)
ための光送受信モジュールにおいて、 入射した光を反射光と屈折光に分岐する光分岐面および
受信用受光領域を有するフォトダイオードと、 上記フォトダイオードの上記光分岐面に所定の入射角で
入射するように送信光を出射し、かつ、上記光分岐面で
反射した上記送信光の反射光が上記光伝送路に結合する
半導体レーザとを備え、 上記光伝送路からの受信光が上記送信光の反射光と逆方
向に上記フォトダイオードの上記光分岐面に入射し、上
記光分岐面から上記フォトダイオード側に屈折した上記
受信光側の屈折光が上記フォトダイオード内を透過して
上記フォトダイオードの上記受信用受光領域に入射する
一方、 上記半導体レーザから出射された上記送信光が上記フォ
トダイオードの上記光分岐面に入射し、上記光分岐面か
ら上記フォトダイオード側に屈折して上記フォトダイオ
ード内を透過する上記送信光側の屈折光の光強度分布の
ピークが上記フォトダイオードの上記受信用受光領域に
位置しないようにしたことを特徴とする光送受信モジュ
ール。An optical transmitting and receiving module for transmitting light bidirectionally using an optical transmission line, comprising: a photodiode having a light splitting surface for splitting incident light into reflected light and refracted light; A semiconductor laser that emits transmission light so as to be incident on the light splitting surface of the photodiode at a predetermined incident angle, and that the reflected light of the transmission light reflected on the light splitting surface is coupled to the optical transmission path. Wherein the reception light from the optical transmission path is incident on the light branch surface of the photodiode in a direction opposite to the reflected light of the transmission light, and the reception light refracted from the light branch surface toward the photodiode. The refracted light on the side passes through the photodiode and enters the receiving light receiving area of the photodiode, while the transmission light emitted from the semiconductor laser emits the photodiode. Is incident on the light splitting surface, and the peak of the light intensity distribution of the refracted light on the transmission light side which is refracted from the light splitting surface to the photodiode side and transmitted through the photodiode has a peak for the reception of the photodiode. An optical transmission / reception module, which is not located in a light receiving area.
おいて、 上記光伝送路が光ファイバであることを特徴とする光送
受信モジュール。2. The optical transceiver module according to claim 1, wherein said optical transmission line is an optical fiber.
光送受信モジュールにおいて、 上記フォトダイオードは、上記光分岐面で屈折した上記
送信光側の屈折光が入射するようにモニタ用光受光領域
を有することを特徴とする光送受信モジュール。3. The optical transmission / reception module according to claim 1, wherein the photodiode is a monitor light such that refracted light on the transmission light side refracted on the light branch surface is incident. An optical transceiver module having a light receiving area.
光送受信モジュールにおいて、 上記光分岐面を上記フォトダイオードの素子基板に形成
したことを特徴とする光送受信モジュール。4. The optical transmitting / receiving module according to claim 1, wherein the light splitting surface is formed on an element substrate of the photodiode.
光送受信モジュールにおいて、 上記フォトダイオードのエピタキシャル成長法により形
成された半導体層に上記光分岐面を形成したことを特徴
とする光送受信モジュール。5. The optical transmission / reception module according to claim 1, wherein the light splitting surface is formed in a semiconductor layer formed by an epitaxial growth method of the photodiode. module.
光送受信モジュールにおいて、 上記フォトダイオードは、素子基板である第1の半導体
基板上にエピタキシャル成長法により形成された半導体
層に第2の半導体基板が張り合わされ、上記第2の半導
体基板には、上記光分岐面が形成されていることを特徴
とする光送受信モジュール。6. The optical transceiver module according to claim 1, wherein the photodiode is formed on a semiconductor layer formed by an epitaxial growth method on a first semiconductor substrate that is an element substrate. An optical transmission / reception module, wherein the semiconductor substrate is bonded, and the optical branch surface is formed on the second semiconductor substrate.
おいて、 上記半導体層,第2の半導体基板は、陽極接合により張
り合わされたSi/Siか、または、SiO2膜を介して陽
極接合により張り合わされた化合物半導体/Siである
ことを特徴とする光送受信モジュール。7. The optical transceiver module according to claim 6, said semiconductor layer, a second semiconductor substrate, or veneered Si / Si by anodic bonding, or Hariawa by anodic bonding via the SiO 2 film An optical transceiver module comprising: a compound semiconductor / Si.
おいて、 上記半導体層,第2の半導体基板は、原子再配列を利用
した直接接合により張り合わされ、直接接合した半導体
界面は、InP/GaAs,InP/Si,InP/InP,Ga
As/GaAsおよびGaAs/Siのうちのいずれか1つで
あることを特徴とする光送受信モジュール。8. The optical transceiver module according to claim 6, wherein the semiconductor layer and the second semiconductor substrate are bonded by direct bonding utilizing atomic rearrangement, and the directly bonded semiconductor interface is formed of InP / GaAs, InP / Si, InP / InP, Ga
An optical transmission / reception module, which is one of As / GaAs and GaAs / Si.
光送受信モジュールにおいて、 上記光分岐面が{111}A面であることを特徴とする
光送受信モジュール。9. The optical transmitting and receiving module according to claim 1, wherein the light splitting surface is a {111} A surface.
の光送受信モジュールにおいて、 上記光分岐面が上記フォトダイオードの素子基板の裏面
であることを特徴とする光送受信モジュール。10. The optical transceiver module according to claim 1, wherein the light branch surface is a back surface of an element substrate of the photodiode.
ルにおいて、 上記フォトダイオードの素子基板の上記半導体レーザ側
に形成された面取り部を有することを特徴とする光送受
信モジュール。11. The optical transceiver module according to claim 10, further comprising a chamfer formed on the semiconductor laser side of an element substrate of the photodiode.
の光送受信モジュールにおいて、 上記光分岐面は、上記フォトダイオードに形成されたへ
き開面であることを特徴とする光送受信モジュール。12. The optical transmitting and receiving module according to claim 1, wherein the light splitting surface is a cleavage surface formed in the photodiode.
ルにおいて、 上記フォトダイオードの素子基板の上記へき開面に対向
する部分に形成された斜面に、金属膜または絶縁膜の少
なくとも一方からなる反射膜を形成することにより反射
面を設け、 上記光分岐面から上記フォトダイオード側に屈折した上
記受信光側の屈折光が上記反射面で反射された後、上記
フォトダイオードの上記受信用受光領域に導かれること
を特徴とする光送受信モジュール。13. The optical transmitting and receiving module according to claim 12, wherein a reflection film made of at least one of a metal film and an insulating film is provided on a slope formed on a portion of the element substrate of the photodiode that faces the cleavage surface. A reflection surface is provided by forming the light, and the refraction light on the reception light side refracted from the light branch surface toward the photodiode is reflected by the reflection surface, and then guided to the reception light receiving area of the photodiode. An optical transmitting and receiving module, comprising:
ルにおいて、 上記フォトダイオードの上記反射面が、上記受信光側の
屈折光を上記フォトダイオードの上記受信用受光領域に
集光させる曲面形状であることを特徴とする光送受信モ
ジュール。14. The optical transmitting and receiving module according to claim 13, wherein the reflection surface of the photodiode has a curved surface shape for converging the refracted light on the reception light side to the reception light receiving area of the photodiode. An optical transmitting and receiving module, comprising:
の光送受信モジュールにおいて、 上記光分岐面が、上記フォトダイオードの素子基板の表
面側または裏面側に選択成長させた半導体層の{11
1}A面または{111}B面のいずれか一方の斜面で
あることを特徴とする光送受信モジュール。15. The optical transmitting and receiving module according to claim 1, wherein the light branch surface is formed of a semiconductor layer selectively grown on a front side or a back side of an element substrate of the photodiode. 11
An optical transmitting / receiving module, wherein the optical transmission / reception module has a slope of any one of the 1A plane and the {111} B plane.
載の光送受信モジュールにおいて、 上記光分岐面上に成膜され、入射光に対する反射率を制
御することにより上記光分岐面における上記送信光側の
反射光と屈折光との比率および上記光分岐面における上
記受信光側の反射光と屈折光との比率を制御可能な反射
膜を備えたことを特徴とする光送受信モジュール。16. The optical transmission / reception module according to claim 1, wherein a film is formed on the light splitting surface, and the transmission on the light splitting surface is controlled by controlling a reflectance with respect to incident light. An optical transmitting and receiving module, comprising: a reflection film capable of controlling a ratio between reflected light and refracted light on the light side and a ratio between reflected light and refracted light on the receiving light side on the light branch surface.
ルにおいて、 上記反射膜は、上記光分岐面上に上記送信光の波長λの
l/(2n)(ただし、 nは送信光の波長λにおける屈折率)の厚さに成膜され
ていることを特徴とする光送受信モジュール。17. The optical transmitting and receiving module according to claim 16, wherein the reflection film is provided on the optical branch surface at 1 / (2n) of the wavelength λ of the transmission light (where n is the wavelength λ of the transmission light). An optical transceiver module, which is formed to a thickness of (refractive index).
載の光送受信モジュールにおいて、 上記フォトダイオードは、素子基板の表面側および裏面
側に光吸収層を含む半導体層を成長させて形成され、少
なくとも1つは上記受信用受光領域である複数の受光領
域を有することを特徴とする光送受信モジュール。18. The optical transceiver module according to claim 1, wherein the photodiode is formed by growing a semiconductor layer including a light absorbing layer on a front surface and a back surface of an element substrate. An optical transmission / reception module, wherein at least one of the plurality of light reception areas is the reception light reception area.
載の光送受信モジュールにおいて、 上記フォトダイオードは、上記フォトダイオード表面の
上記光分岐面以外の領域の少なくとも一部に形成され、
上記フォトダイオード内の送受信光の迷光を吸収する迷
光吸収層を有することを特徴とする光送受信モジュー
ル。19. The optical transceiver module according to claim 1, wherein the photodiode is formed on at least a part of a surface of the photodiode other than the light splitting surface,
An optical transmission / reception module comprising a stray light absorbing layer for absorbing stray light of transmission / reception light in the photodiode.
載の光送受信モジュールにおいて、 上記フォトダイオードは、上記フォトダイオード表面の
上記光分岐面以外の領域の少なくとも一部に形成され、
上記フォトダイオード内の送受信光の迷光を上記フォト
ダイオード外に出す反射防止膜を有することを特徴とす
る光送受信モジュール。20. The optical transceiver module according to claim 1, wherein the photodiode is formed on at least a part of a region other than the light branch surface on the surface of the photodiode,
An optical transmission / reception module, comprising an antireflection film for emitting stray light of transmission / reception light in the photodiode to the outside of the photodiode.
載の光送受信モジュ―ルにおいて、 上記フォトダイオードの上記受信用受光領域の周囲に、
拡散電流防止領域または光吸収層を除く凹部を設けたこ
とを特徴とする光送受信モジュール。21. The optical transmitting and receiving module according to claim 1, wherein the light receiving area of the photodiode is surrounded by the light receiving area for reception.
An optical transmitting and receiving module, wherein a concave portion excluding a diffusion current preventing region or a light absorbing layer is provided.
載の光送受信モジュ一ルにおいて、 上記半導体レーザは、面発光レーザであることを特徴と
する光送受信モジュール。22. The optical transceiver module according to claim 1, wherein the semiconductor laser is a surface emitting laser.
載の光送受信モジュ―ルにおいて、 上記半導体レーザからの送信光を、カップリングレンズ
を介することなく、上記光伝送路に導いていることを特
徴とする光送受信モジュール。23. The optical transmission / reception module according to claim 1, wherein the transmission light from the semiconductor laser is guided to the optical transmission line without passing through a coupling lens. An optical transmitting and receiving module, comprising:
載の光送受信モジュールにおいて、 上記フォトダイオードの上記光分岐面が形成された半導
体領域が、スーパープリズム効果を有するフォトニック
結晶であることを特徴とする光送受信モジュール。24. The optical transceiver module according to claim 1, wherein the semiconductor region of the photodiode on which the light branch surface is formed is a photonic crystal having a super prism effect. An optical transceiver module characterized by the above-mentioned.
の光送受信モジュールを製造するときの光送受信モジュ
ールの製造方法であって、 上記フォトダイオードの素子基板上にエピタキシャル成
長法により形成された半導体層に上記光分岐面を形成す
ることを特徴とする光送受信モジュールの製造方法。25. A method for manufacturing an optical transceiver module according to claim 1, wherein the optical transceiver module is formed on an element substrate of the photodiode by an epitaxial growth method. A method for manufacturing an optical transceiver module, comprising forming the optical branch surface on a semiconductor layer.
を製造するときの光送受信モジュールの製造方法であっ
て、 上記半導体層と上記第2の半導体基板とを陽極接合によ
り張り合わせることを特徴とする光送受信モジュールの
製造方法。26. A method of manufacturing an optical transceiver module according to claim 6, wherein the semiconductor layer and the second semiconductor substrate are bonded by anodic bonding. Manufacturing method of an optical transceiver module.
を製造するときの光送受信モジュールの製造方法であっ
て、 上記半導体層と上記第2の半導体基板とを原子再配列を
利用した直接接合により張り合わせることを特徴とする
光送受信モジュールの製造方法。27. A method of manufacturing an optical transmission / reception module according to claim 6, wherein the semiconductor layer and the second semiconductor substrate are directly bonded by using atomic rearrangement. A method for manufacturing an optical transceiver module, comprising laminating.
を製造するときの光送受信モジュールの製造方法であっ
て、 上記半導体層と上記第2の半導体基板とを張り合わせる
前に、上記第2の半導体基板に上記光分岐面を形成する
ことを特徴とする光送受信モジュールの製造方法。28. A method of manufacturing an optical transmission / reception module according to claim 6, wherein said second transmission / reception module includes a step of bonding said second semiconductor substrate to said second semiconductor substrate. A method for manufacturing an optical transceiver module, comprising forming the optical branch surface on a semiconductor substrate.
の光送受信モジュールを製造するときの光送受信モジュ
ールの製造方法であって、 上記フォトダイオードにエッチングにより上記光分岐面
となる斜面を形成することを特徴とする光送受信モジュ
ールの製造方法。29. A method of manufacturing an optical transmitting / receiving module according to claim 1, wherein the inclined surface serving as the light branch surface is etched by etching the photodiode. A method for manufacturing an optical transceiver module, comprising:
ルの製造方法であって、 上記フォトダイオードにエッチングにより上記光分岐面
となる斜面を形成するとき、上記光分岐面となる斜面を
{111}A面に形成することを特徴とする光送受信モ
ジュールの製造方法30. The method for manufacturing an optical transceiver module according to claim 29, wherein when forming the slope to be the light branch surface by etching in the photodiode, the slope to be the light branch surface is {111}. A method for manufacturing an optical transceiver module, wherein the method is formed on the A-side.
ルの製造方法であって、 上記フォトダイオードにエッチングにより上記光分岐面
となる斜面を形成するとき、上記フォトダイオードの素
子基板に(100)9.7°オフのオフ基板を用い、上
記素子基板平面に対して45°の角度を有する上記光分
岐面となる斜面を形成することを特徴とする光送受信モ
ジュールの製造方法。31. The method for manufacturing an optical transceiver module according to claim 29, wherein (100) 9 is formed on the element substrate of the photodiode when forming the slope serving as the light branch surface by etching the photodiode. A method for manufacturing an optical transmitting and receiving module, comprising using an off-substrate of 0.7 ° off and forming an inclined surface serving as the light splitting surface having an angle of 45 ° with respect to the element substrate plane.
ルの製造方法であって、 上記フォトダイオードにエッチングにより上記光分岐面
となる斜面を形成するとき、ドライエッチングを用いる
ことを特徴とする光送受信モジュールの製造方法。32. The method for manufacturing an optical transmission / reception module according to claim 29, wherein dry etching is used when forming the slope serving as the light branch surface by etching in the photodiode. Module manufacturing method.
の光送受信モジュールを製造するときの光送受信モジュ
ールの製造方法であって、 上記フォトダイオードの上記光分岐面を、研磨により上
記フォトダイオードの素子基板平面に対して45°の角
度に形成することを特徴とする光送受信モジュールの製
造方法。33. A method of manufacturing an optical transceiver module according to claim 1, wherein the optical branch surface of the photodiode is polished by polishing the optical branching surface of the photodiode. A method for manufacturing an optical transmitting / receiving module, wherein the optical transmitting / receiving module is formed at an angle of 45 ° with respect to a plane of an element substrate of a diode.
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP17084599A JP2001007353A (en) | 1999-06-17 | 1999-06-17 | Optical transmitter-receiver module and manufacture thereof |
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1999
- 1999-06-17 JP JP17084599A patent/JP2001007353A/en active Pending
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