JP2002100796A - 受光素子アレイ - Google Patents

受光素子アレイ

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JP2002100796A JP2001119872A JP2001119872A JP2002100796A JP 2002100796 A JP2002100796 A JP 2002100796A JP 2001119872 A JP2001119872 A JP 2001119872A JP 2001119872 A JP2001119872 A JP 2001119872A JP 2002100796 A JP2002100796 A JP 2002100796A
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Nobuyuki Komaba
信幸 駒場
Takashi Tagami
高志 田上
Yasutomo Arima
靖智 有馬
Yukihisa Kusuda
幸久 楠田
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 クロストークおよび迷光による受光素子の特
性の劣化を防止できる受光素子アレイを提供する。 【解決手段】 n−InP基板20上に、n−InP層
22,i−InGaAs層24,n−InP層26が積
層され、n−InP層26内にZnが拡散されてp型拡
散領域28が形成され、pinフォトダイオードが作ら
れている。この構造上に、絶縁膜30が、無反射条件と
なるような膜厚に成膜される。この絶縁膜30上に、受
光素子間を覆うように遮光層32が設けられる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、受光素子アレイ、
特に、受光部以外への光の入射を阻止することができ、
さらには、受光素子間のクロストークを低減できる受光
素子アレイに関する。
【0002】
【従来の技術】波長多重された光を分波して光のスペク
トルをモニタする光分波モジュールにおいて使用される
市販の受光素子アレイを図1に示す。受光素子アレイ
は、受光素子10が直線状に配列されて構成されてお
り、各受光素子の電極は、交互に列両側のボンディング
パッド12に接続されている。
【0003】従来の受光素子アレイを構成する受光素子
は、拡散によりpn接合(この領域が受光部になる)を
形成したpin構造のフォトダイオードである。図2
に、図1の受光素子アレイのA−A′線の部分拡大断面
図を示す。n−InP基板20上に、n−InP層(バ
ッファ層)22,アンドープ(i−)InGaAs層
(光吸収層)24,n−InP層(窓層)26が積層さ
れ、n−InP層26内にZnが拡散されて(拡散は等
方的であるため、拡散深さ以上に横方向にも拡散され
る)、p型拡散領域28が形成され、pinフォトダイ
オードが作られる。
【0004】このような受光素子アレイを用いた光分波
モジュールでは、分波された光を対応する受光素子の受
光部に入射させることが要求される。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来の拡散型
の受光素子の光吸収層は、素子間が分離されていないた
め、光吸収により発生したキャリアの横方向拡散によ
り、キャリアは隣の受光素子への移動が可能である。こ
れが、隣の受光素子へのクロストークとなり、受光素子
アレイの特性が劣化する。
【0006】例えば、図3に示すように、受光素子の拡
散領域28の周縁部に光が入射すると、拡散領域の下の
空乏層25内にキャリア27が発生する。このキャリア
は、矢印29で示すように、拡散領域直下の空乏層領域
から外側へ拡散することができ、このキャリアが隣りの
受光素子の空乏層領域に達するとクロストークとなる。
【0007】また、空乏層25内は比較的大きな電界が
存在するため、この中で発生したキャリアは電界に沿っ
て移動する。ところが、図3のように空乏層25が光吸
収層24の一部にしか伸びていないと、空乏層の外では
電界が小さいためキャリアは横方向に拡散しやすくな
り、これもクロストークの原因となる。
【0008】なお、空乏層25を長くし、バッファ層2
2に届くようにするためには、大きな逆バイアス電圧を
かければよいが、光吸収層24のキャリア濃度がもとも
と高いと空乏層は伸びにくくなる。
【0009】また、入射光が受光部より拡がっていた
り、あるいは入射光が受光部よりはみ出していると、光
は受光素子間に入射する。このような光(受光部外に入
射する光を、以下、迷光という)は、受光素子間の空乏
化されていない光吸収層でキャリアを発生させ、このキ
ャリアが横方向拡散し、隣接する受光素子に移動する
と、分波光を正確に検出できないので、受光素子アレイ
の特性が劣化する。
【0010】本発明の目的は、クロストークおよび迷光
による受光素子の特性の劣化を防止することにある。
【0011】
【課題を解決するための手段】本発明の拡散型受光素子
においては、受光部以外の、特に受光素子間の領域に遮
光層を設けることにより、受光素子間に迷光が入射しな
いようにする。
【0012】また本発明の拡散型受光素子においては、
受光素子間をエッチングにより除去して分離溝を設けメ
サ型構造にすることにより、受光素子を電気的に分離す
れば、クロストークを減少できる。このようなメサ構造
は、pn接合を拡散ではなく結晶成長により作製する場
合においても実現できる。
【0013】メサ構造の受光素子アレイでは、例えば入
射光が基板垂直方向からずれ斜方入射すると、隣りの受
光素子に入射すべき光が迷光となって受光部以外、例え
ばメサ構造の側壁に入射し、空乏層内、あるいは空乏化
されていない光吸収層内でキャリアを発生し、その結
果、受光素子の特性が劣化する恐れがある。これを防止
するには、分離溝を含め、受光部外に遮光層を設ける。
【0014】
【発明の実施の形態】図4は、図2に示した種類の拡散
型受光素子の受光素子間に遮光層を設けた受光素子アレ
イの平面図を示す。図5は、図4のA−A′線の部分拡
大断面図である。図4および図5において、図1および
図2と同じ構成要素には、同一の参照番号を付して示し
ている。
【0015】この受光素子アレイでは、図1および図2
で示した従来の構造上に、例えばSiN膜よりなる絶縁
膜30を、無反射条件となるような膜厚に成膜する。こ
の絶縁膜30上に、受光素子間を覆うように遮光層32
を設ける。なお、ボンディングパッド12上の絶縁膜3
0には開口33が開けられて、ボンディングパッドにワ
イヤがボンディングできるようになっている。
【0016】このような構造の拡散型受光素子アレイに
よれば、光が受光部より拡がったり、あるいは光が受光
部よりはみ出しても、遮光層32があるので受光素子間
に光が入射することはない。したがって、受光素子間の
空乏化していない光吸収層24にキャリアが発生するこ
とがないので、キャリアの横方向拡散による特性の劣化
はない。
【0017】遮光膜の効果を確認するために、2種類の
サンプルを作製し、比較実験を行った。図6は作製され
た従来の受光素子アレイの平面図、図7は作製された本
発明の受光素子アレイの平面図を示す。共に、n−In
P基板上に、順次n−InP、アンドープInGaA
s、およびn−InPをMOVPE法により成長した基
板を用いた。プラズマCVDによるSiN膜を拡散用の
パッシベーション膜として用い、開口部より亜鉛を拡散
して拡散領域28を形成した。この拡散領域が受光領域
になる。受光領域は、短辺が30μmで長辺が100μ
mであり、50μmの周期で配列させた。各受光素子に
は、拡散領域28と電気的に接触するボンディングパッ
ド12が両サイドに交互に設けられており、このボンデ
ィングパッド12には図示しないワイヤがボンディング
される。
【0018】さらに図7に示す本受光素子アレイでは、
リフトオフ法を用いて受光素子間に20μm×100μ
m(幅×長さ)のTi/Au層からなる遮光膜32を設
けた。この遮光膜(金属膜)は、抵抗加熱を用いた蒸着
法により成膜した。この際、Ti膜はSiN膜に対する
付着力向上を目的として導入しており、膜厚は50nm
〜1μm、好ましくは約50nmである。Ti膜上のA
u膜は遮光を目的とするものであり、膜厚は約0.2μ
mに設定した。なお、Ti/Au層の膜厚の望ましい範
囲は、合計で0.2μm〜10μmである。
【0019】作製したこれら受光素子アレイのサンプル
を、図8に示す光学系を用いて評価した。シングルモー
ドファイバ54から出射した1.55μm帯(光通信で
用いられる波長帯)の光は、焦点距離が約50mmのコ
リメータレンズ52により平行光とされ、回折格子53
に入射する。この際の回折格子の格子定数は約1.1μ
mとした。回折格子により回折され各波長に分光された
光は、コリメータレンズ52により受光素子アレイ51
の各受光素子50に焦点を結ぶ。シングルモードファイ
バ54に入射する光を単一波長とし、測定対象となる1
つの受光素子からの出力が最大になるように、回折格子
53の角度をコリメータレンズ52の光軸に対して変化
させ、また、受光素子アレイ51の位置を調節した。こ
の際、コリメータレンズ52の軸外収差を小さくするた
め、シングルモードファイバ54と受光素子アレイ51
との距離を約2.5mmとした。
【0020】図7の本発明による受光素子アレイを用い
たときの分波特性を図9に、比較例として、図6の従来
の受光素子アレイを使用したときの分波特性を図10
に、それぞれ示す。図9および図10において、縦軸は
相対感度(dB)を、横軸は波長(nm)を示してい
る。
【0021】これら分波特性からわかるように、従来技
術で作製した受光素子アレイが約−15dBのクロスト
ークであるのに対し、本発明の受光素子を用いることで
−18dB以下にまで低減しており、3dB以上の改善
が得られた。なお、クロストークは、ある一つの分光さ
れた光の分光特性曲線のピークから引いた垂線が、隣の
光の分光特性曲線と交わる位置での相対感度で決まる。
【0022】図7の実施例では遮光膜と受光素子とは重
ならないように、あるいは、間隔が開かないように遮光
膜と受光素子の幅を設定したが、これは必須ではなく、
遮光膜の幅を20μmから40μmに増加した場合、あ
るいは、20μmから10μmに減少させた場合におい
ても同等の効果が得られた。
【0023】図7の本実施例では50μmの周期で配列
された受光素子アレイを用いたが、25μm周期の受光
素子アレイを用いても同様の効果が得られた。この際の
受光素子の幅は12μm、遮光膜の幅は13μmとし
た。
【0024】また、図7の実施例では、遮光膜32の幅
(20μm)は受光素子の受光領域の幅(30μm)と
ほぼ同じに設定したが、これには限定されず、受光領域
上に開口部があれば遮光膜が受光領域上に重なってもか
まわない。図7の実施例では、遮光膜の材料としてTi
/Auの2層構造の金属膜を用いたが、これに限ること
なくAuなどの単層膜、Ti/Pt/Auの3層構造
や、3層以上の構造であってもよい。金属材料および膜
厚も図7の実施例で示したものに限らない。また、遮光
膜として金属膜の代わりにアーク蒸着法により形成した
厚さ0.2〜10μmのカーボン膜を用いた場合でも、
上記実施例と同等の効果が得られた。
【0025】図11は、図1および図2の拡散型受光素
子において、エッチングにより分離溝を設けて受光素子
間を電気的に分離したメサ型構造の受光素子アレイを示
す。図1および図2と同じ構成要素には、同一の参照番
号を付して示している。
【0026】拡散領域28の間に分離溝をエッチングに
より形成した後、全表面に絶縁膜34を、無反射条件と
なるような膜厚に成膜する。この絶縁膜34上であっ
て、受光部以外の領域に遮光層36を設ける。すなわ
ち、遮光層は、分離溝の底部および側壁と、拡散領域2
8を除いた上面とに設けられる。
【0027】図示しないが、本実施例の受光素子アレイ
の平面形状は、図4に示した形状と同じである。
【0028】このようなメサ構造の受光素子アレイによ
れば、基板に対し斜め方向に入射した光が、遮光層36
に遮られ、受光部以外に入射することがないので、本来
ならば隣りの受光素子に入射すべき光による影響を受け
ることがない。
【0029】また、この実施例においては、拡散領域の
外側をエッチングにより除去しているが、拡散領域各部
で拡散フロントが平坦である部分以外を除去することに
より、窓層と光吸収層との境界での拡散形状の影響を低
減できる。
【0030】図12は、pn接合を拡散ではなく、結晶
成長により形成し、かつ、エッチングにより分離溝を設
け受光素子をメサ型構造とした受光素子アレイを示す。
【0031】n−InP基板40上に、n−InP層4
2,i−InGaAs層(光吸収層)44,p−InP
層(窓層)46が結晶成長により積層され、InGaA
s層44とInP層46とをエッチングして分離溝を形
成し素子間を分離する。そして、絶縁膜48を無反射条
件となるような膜厚に成膜する。成膜された絶縁膜48
上であって、受光部以外の領域に遮光層50を形成す
る。
【0032】図示しないが、本実施例の受光素子アレイ
の平面形状は、図4に示した形状と同じである。
【0033】このような受光素子アレイによれば、図1
1の受光素子アレイと同様に、斜め入射した光を遮光で
きるので、特性の劣化を防止することができる。
【0034】以上の各実施例における遮光層は、絶縁膜
上に設けられているので、遮光層の材料としては、Al
のような金属膜を用いるのが、成膜,パターニングとも
に容易であるので、好適である。また、特に、絶縁膜に
SiN膜を用いた場合には、図7の例で説明したよう
に、遮光層の材料として、Auなどの単層膜、Ti/A
uの2層構造のもの、Ti/Pt/Auの3層構造のも
のを用いることができる。
【0035】以上の各実施例においては、遮光層は受光
素子間にのみ形成した例を示しているが、配線電極等を
含めて遮光することにより、迷光の低減が可能になりデ
バイス特性が向上する。
【0036】
【発明の効果】本発明の受光素子アレイによれば、遮光
層を設けて、迷光が受光部以外に入射しないようにして
いるので、受光素子アレイの特性の劣化を防止できる。
【0037】また、分離溝の形成により受光素子間が電
気的に分離独立しているため、光により発生したキャリ
アの横方向拡散による、隣接素子への移動がない。した
がって、隣接素子へ流れる電流が発生しないためクロス
トークが減少する。
【図面の簡単な説明】
【図1】従来の拡散型受光素子アレイを示す平面図であ
る。
【図2】図1の受光素子アレイ部分のA−A′線の拡大
断面図である。
【図3】図2の受光素子アレイにおいて、空乏層の影響
を説明するための図である。
【図4】本発明の実施例である拡散型受光素子アレイを
示す断面図である。
【図5】図4の受光素子アレイ部分のA−A′線の拡大
断面図である。
【図6】遮光層の効果を確かめるために、作製した従来
の受光素子アレイを示す平面図である。
【図7】遮光層の効果を確かめるために、作製した本発
明の受光素子アレイを示す平面図である。
【図8】受光素子アレイの分波特性を評価するための光
学系を示す図である。
【図9】図7に示す本発明の受光素子アレイの測定され
た分波特性を示すグラフである。
【図10】図6に示す従来の受光素子アレイの測定され
た分波特性を示すグラフである。
【図11】本発明の実施例である、受光素子間を分離エ
ッチングした拡散型受光素子アレイを示す断面図であ
る。
【図12】本発明の実施例である、p−InP層を結晶
成長により形成したメサ型受光素子アレイの断面図であ
る。
【符号の説明】
10,50 受光素子 12 ボンディングパッド 20,40 n−InP基板 22,26,42 n−InP層 24,44 i−InGaAs層 25 空乏層 27 キャリア 28 拡散領域 30,34,48 絶縁膜 32,36 遮光層 46 p−InP層 51 受光素子アレイ 52 コリメータレンズ 53 回折格子 54 シングルモードファイバ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 有馬 靖智 大阪府大阪市中央区北浜4丁目7番28号 日本板硝子株式会社内 (72)発明者 楠田 幸久 大阪府大阪市中央区北浜4丁目7番28号 日本板硝子株式会社内 Fターム(参考) 5F049 MA04 MB07 NA04 NB01 PA04 PA09 PA14 QA02 RA04 SZ03 SZ10 SZ12 TA06 TA12 TA14 WA01

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】受光素子を多数配列した受光素子アレイに
    おいて、 受光素子間に遮光層が設けられていることを特徴とする
    受光素子アレイ。
  2. 【請求項2】前記受光素子は、メサ型構造であることを
    特徴とする請求項1記載の受光素子アレイ。
  3. 【請求項3】前記受光素子は、pinフォトダイオード
    よりなることを特徴とする請求項1または2記載の受光
    素子アレイ。
  4. 【請求項4】受光素子を多数配列した受光素子アレイに
    おいて、 前記受光素子は、p型層またはn型層が拡散により形成
    されたpinフォトダイオードよりなり、 前記受光素子間に遮光層が設けられていることを特徴と
    する受光素子アレイ。
  5. 【請求項5】受光素子を多数配列した受光素子アレイに
    おいて、 前記受光素子は、p型層またはn型層が拡散により形成
    されたpinフォトダイオードよりなり、 前記受光素子間は分離溝により分離されて、受光素子は
    メサ型構造をなし、 前記受光素子間に遮光層が設けられていることを特徴と
    する受光素子アレイ。
  6. 【請求項6】受光素子を多数配列した受光素子アレイに
    おいて、 前記受光素子は、p型層またはn型層が結晶成長により
    形成されたpinフォトダイオードよりなり、 前記受光素子間は分離溝により分離されて、受光素子は
    メサ型構造をなし、 前記受光素子間に遮光層が設けられていることを特徴と
    する受光素子アレイ。
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Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011009702A (ja) * 2009-05-28 2011-01-13 Kyocera Corp 電子装置、画像形成装置、および画像入力装置
JP4769911B1 (ja) * 2010-10-29 2011-09-07 日本ユニサンティスエレクトロニクス株式会社 固体撮像装置
JP4769910B1 (ja) * 2011-02-18 2011-09-07 日本ユニサンティスエレクトロニクス株式会社 固体撮像装置
US8558339B1 (en) 2013-03-01 2013-10-15 Mitsubishi Electric Corporation Photo diode array
US8610170B2 (en) 2010-01-25 2013-12-17 Irspec Corporation Compound semiconductor light-receiving element array
JP2016050833A (ja) * 2014-08-29 2016-04-11 旭化成エレクトロニクス株式会社 赤外線センサ装置
US9899549B2 (en) 2016-06-14 2018-02-20 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Infrared-ray sensing device

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011009702A (ja) * 2009-05-28 2011-01-13 Kyocera Corp 電子装置、画像形成装置、および画像入力装置
US8610170B2 (en) 2010-01-25 2013-12-17 Irspec Corporation Compound semiconductor light-receiving element array
JP4769911B1 (ja) * 2010-10-29 2011-09-07 日本ユニサンティスエレクトロニクス株式会社 固体撮像装置
WO2012056586A1 (ja) * 2010-10-29 2012-05-03 日本ユニサンティスエレクトロニクス株式会社 固体撮像装置
WO2012056782A1 (ja) * 2010-10-29 2012-05-03 ユニサンティス エレクトロニクス シンガポール プライベート リミテッド 固体撮像装置
JP4769910B1 (ja) * 2011-02-18 2011-09-07 日本ユニサンティスエレクトロニクス株式会社 固体撮像装置
US8558339B1 (en) 2013-03-01 2013-10-15 Mitsubishi Electric Corporation Photo diode array
JP2016050833A (ja) * 2014-08-29 2016-04-11 旭化成エレクトロニクス株式会社 赤外線センサ装置
US9899549B2 (en) 2016-06-14 2018-02-20 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Infrared-ray sensing device

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