JP2002344002A - Light-receiving element and mounting body thereof - Google Patents
Light-receiving element and mounting body thereofInfo
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、受光素子及び受光
素子実装体に関する。特に、波長の異なる複数の信号光
が入射した際に、波長の長い(長波長側の)信号光を選
択的に受光する受光素子に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a light receiving element and a light receiving element mounting body. In particular, the present invention relates to a light receiving element that selectively receives signal light having a long wavelength (longer wavelength side) when a plurality of signal lights having different wavelengths are incident.
【0002】[0002]
【従来の技術】現在、光ファイバ通信用の受光素子とし
て、化合物半導体を材料とするpinフォトダイオード
が広く用いられている。2. Description of the Related Art At present, a pin photodiode made of a compound semiconductor is widely used as a light receiving element for optical fiber communication.
【0003】このpinフォトダイオードでは、受光感
度を高めるために窓構造が採用されている。これは、半
導体基板上に禁制帯幅が小さい(吸収端波長が長い)光
吸収層、その光吸収層の上に禁制帯幅が大きい(吸収端
波長が短い)フィルタ層(窓層)が形成された構造を有
しており、この構造により、光吸収層及びフィルタ層に
おける吸収端波長の光を効率的に受光できるようになっ
ている。[0003] In this pin photodiode, a window structure is employed in order to increase the light receiving sensitivity. This is because a light absorption layer having a small forbidden band width (long absorption edge wavelength) is formed on a semiconductor substrate, and a filter layer (window layer) having a large forbidden band width (short absorption end wavelength) is formed on the light absorption layer. With this structure, light having an absorption edge wavelength in the light absorption layer and the filter layer can be efficiently received.
【0004】一般的なpinフォトダイオードとして
は、InGaAs/InPを材料とするものがあり、光
吸収層の材料としてInGaAs、フィルタ層の材料と
してInPが用いられている。この場合、InPの吸収
端波長である0.9μmからInGaAsの吸収端波長
である1.65μmまでの範囲の波長の信号光を高感度
で受光することができる。このpinフォトダイオード
の構造は、例えば特開平1−238070号公報に開示
されている。[0004] As a general pin photodiode, there is one made of InGaAs / InP, and InGaAs is used as a material of a light absorbing layer and InP is used as a material of a filter layer. In this case, signal light having a wavelength in a range from the absorption edge wavelength of InP of 0.9 μm to the absorption edge wavelength of InGaAs of 1.65 μm can be received with high sensitivity. The structure of this pin photodiode is disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 1-238070.
【0005】以下、従来のpinフォトダイオードにつ
いて図10を参照しながら説明する。尚、図10は、従
来のpinフォトダイオードの断面図である。Hereinafter, a conventional pin photodiode will be described with reference to FIG. FIG. 10 is a sectional view of a conventional pin photodiode.
【0006】図10に示すように、n+−InPの基板
101上にn-−InPのキャリア阻止層(バッファ
層)102、n-−InGaAsの光吸収層103、n-
−AlAsSbのキャリア阻止層104、及びn-−I
nPのフィルタ層105が順次積層されている。ここ
で、AlAsSbの禁制帯幅は、InPの禁制帯幅より
も大きく、その吸収端波長は0.67μmである。[0006] As shown in FIG. 10, n on the substrate 101 of n + -InP - carrier blocking layer -InP (buffer layer) 102, n - -InGaAs optical absorption layer 103, n -
-AlAsSb carrier blocking layer 104 and n -- I
The nP filter layers 105 are sequentially laminated. Here, the forbidden band width of AlAsSb is larger than the forbidden band width of InP, and its absorption edge wavelength is 0.67 μm.
【0007】フィルタ層105及びキャリア阻止層10
4には、Znが拡散されてなるp+の拡散領域106が
形成されており、その上には表面保護膜107が形成さ
れている。また、拡散領域106上には、リング状のア
ノード電極108が形成されており、そして、基板10
1の裏面には、カソード電極109が形成されている。[0007] Filter layer 105 and carrier blocking layer 10
4, a p + diffusion region 106 in which Zn is diffused is formed, and a surface protective film 107 is formed thereon. Further, a ring-shaped anode electrode 108 is formed on the diffusion region 106, and
The cathode electrode 109 is formed on the back surface of the substrate 1.
【0008】なお、図10に示したpinフォトダイオ
ードは、キャリア阻止層104が形成されているので、
キャリア阻止層104が形成されていないpinフォト
ダイオードと比較して、0.9μm以下の波長の信号光
に対する感度を良くすることができる。In the pin photodiode shown in FIG. 10, since the carrier blocking layer 104 is formed,
The sensitivity to signal light having a wavelength of 0.9 μm or less can be improved as compared with a pin photodiode in which the carrier blocking layer 104 is not formed.
【0009】その理由を述べると、波長0.9μm以下
の信号光は、フィルタ層105で吸収されて電子−正孔
対を発生するのであるが、キャリア阻止層104が形成
されていないpinフォトダイオードの場合、フィルタ
層105で発生した電子の一部が光吸収層103に流入
して光電流となるのに対し、キャリア阻止層104があ
ると、フィルタ層105とキャリア阻止層104との界
面のヘテロ障壁で電子がくい止められて光電流とならな
いためである。The reason is as follows. Signal light having a wavelength of 0.9 μm or less is absorbed by the filter layer 105 to generate electron-hole pairs, but the pin photodiode without the carrier blocking layer 104 is formed. In the case of the above, a part of the electrons generated in the filter layer 105 flows into the light absorption layer 103 to generate a photocurrent, whereas when the carrier blocking layer 104 is provided, the interface between the filter layer 105 and the carrier blocking layer 104 This is because electrons are blocked by the hetero barrier and do not become photocurrent.
【0010】また、より狭い波長範囲の光のみに感度を
有するパスバンド型のpinフォトダイオードも開発さ
れている。例えば、波長が1.3μmの信号光と波長が
1.55μmの信号光によって波長多重通信を行う際に
は、それぞれの波長のみに感度を有するパスバンド型の
pinフォトダイオードが有用である。[0010] Also, a pass band type PIN photodiode having sensitivity to light in a narrower wavelength range has been developed. For example, when performing wavelength division multiplexing communication using signal light having a wavelength of 1.3 μm and signal light having a wavelength of 1.55 μm, a passband type pin photodiode having sensitivity only to each wavelength is useful.
【0011】ここで、波長が1.3μmの信号光に対し
ては十分な感度があるものの、波長が1.55μmの信
号光に対してはほとんど感度がないという短波長パスバ
ンド特性を有するpinフォトダイオードは、InGa
Asで構成される上記pinフォトダイオードの光吸収
層の材料を吸収端波長が1.4μmのInGaAsPと
することによって容易に実現することができる。Here, a pin having a short wavelength passband characteristic that has sufficient sensitivity to signal light having a wavelength of 1.3 μm but has little sensitivity to signal light having a wavelength of 1.55 μm. The photodiode is InGa
It can be easily realized by using InGaAsP having an absorption edge wavelength of 1.4 μm as the material of the light absorption layer of the above-mentioned pin photodiode composed of As.
【0012】一方、波長が1.55μmの信号光に対し
ては十分な感度があるが、波長が1.3μmの信号光に
対してはほとんど感度がないという長波長パスバンド特
性を得るには、キャリア阻止層104の材料をInP、
フィルタ層105の材料を吸収端波長が1.4μmのI
nGaAsPとすることで実現可能である。尚、キャリ
ア阻止層104の禁制帯幅はフィルタ層105の禁制帯
幅よりも大きいという関係は維持する。On the other hand, in order to obtain a long-wavelength passband characteristic that the signal light having a wavelength of 1.55 μm has sufficient sensitivity but the signal light having a wavelength of 1.3 μm has almost no sensitivity. , The material of the carrier blocking layer 104 is InP,
The material of the filter layer 105 is made of I having an absorption edge wavelength of 1.4 μm.
This can be realized by using nGaAsP. The relationship that the forbidden bandwidth of the carrier blocking layer 104 is larger than the forbidden bandwidth of the filter layer 105 is maintained.
【0013】[0013]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
パスバンド特性を有するpinフォトダイオードでは、
長波長側の信号光と短波長側の信号光に対する感度差を
大きくするためにはフィルタ層105を厚くする必要が
ある。However, in a conventional pin photodiode having passband characteristics,
To increase the difference in sensitivity between the signal light on the long wavelength side and the signal light on the short wavelength side, it is necessary to increase the thickness of the filter layer 105.
【0014】ここで、長波長パスバンド特性のpinフ
ォトダイオードを実現するためには、フィルタ層105
の材料をInGaAsPとする必要があることは前述の
通りだが、InGaAsPを厚くエピタキシャル成長す
るとInGaAsPの組成が変動を生じやすいという問
題がある。Here, in order to realize a pin photodiode having a long wavelength pass band characteristic, the filter layer 105 is required.
As described above, it is necessary to use InGaAsP as a material, but when InGaAsP is grown epitaxially thick, there is a problem that the composition of InGaAsP tends to fluctuate.
【0015】一方、フィルタ層105に島状にZn等の
不純物を拡散して拡散領域を形成するプレーナ型のpi
nフォトダイオードでは、キャリア阻止層104の厚さ
は1〜2μmであり、通常この深さまで不純物拡散を行
うことになる。On the other hand, planar type pi in which impurities such as Zn are diffused into the filter layer 105 in an island shape to form a diffusion region.
In an n-photodiode, the thickness of the carrier blocking layer 104 is 1 to 2 μm, and the impurity diffusion is usually performed to this depth.
【0016】つまり、従来のpinフォトダイオードに
おいて、フィルタ層105の材料をInGaAsPと
し、そのフィルタ層105を厚くエピタキシャル成長で
きたとしても、不純物拡散を深く制御良く行うことは困
難であるという課題があった。尚、キャリア阻止層10
4及びフィルタ層105をあらかじめp型にドーピング
しておいて、エッチングによって素子を分離するメサ型
のpinフォトダイオードとすれば島状の部分的な不純
物拡散の必要はなくなるが、特にInGaAs/InP
系ではメサ型のpinフォトダイオードは暗電流が大き
く、不純物拡散で作製したプレーナ型のものと比較する
と信頼性が低い。That is, in the conventional pin photodiode, even if the material of the filter layer 105 is InGaAsP and the filter layer 105 can be grown epitaxially thick, there is a problem that it is difficult to perform impurity diffusion deeply and with good control. . The carrier blocking layer 10
4 and the filter layer 105 are doped with p-type in advance, and if a mesa-type pin photodiode is used to separate elements by etching, there is no need for island-like partial impurity diffusion, but in particular, InGaAs / InP
In the system, a mesa-type pin photodiode has a large dark current, and its reliability is lower than that of a planar-type photodiode manufactured by impurity diffusion.
【0017】本発明は、上記課題を解決するためになさ
れたものであり、薄いフィルタ層としても高い感度比が
得られ、受光部における不純物拡散の深さは従来のpi
nフォトダイオードと同等である長波長パスバンド特性
の受光素子を提供することを主な目的とする。The present invention has been made to solve the above-mentioned problem, and a high sensitivity ratio can be obtained even with a thin filter layer.
A main object of the present invention is to provide a light receiving element having a long wavelength pass band characteristic equivalent to that of an n photodiode.
【0018】[0018]
【課題を解決するための手段】本発明に係る第1の受光
素子は、半導体基板と、前記半導体基板の第1主面上に
形成されたフィルタ層と、前記フィルタ層上に島状に形
成された光吸収層と、前記フィルタ層上の前記光吸収層
が形成されていない部分に形成された光入射部とを有
し、前記フィルタ層の吸収端波長は、前記半導体基板の
吸収端波長よりも長く、前記光吸収層の吸収端波長より
も短いことを特徴とする。A first light receiving element according to the present invention comprises a semiconductor substrate, a filter layer formed on a first main surface of the semiconductor substrate, and an island formed on the filter layer. And a light incident portion formed on a portion of the filter layer where the light absorption layer is not formed, wherein the absorption edge wavelength of the filter layer is the absorption edge wavelength of the semiconductor substrate. Longer than the absorption edge wavelength of the light absorption layer.
【0019】第1の受光素子によると、半導体基板の第
1主面側に形成された光入射部から斜めに入射した入射
光が第2主面で反射されて光吸収層に入射するまでに、
その入射光は半導体基板と光吸収層との間に形成された
フィルタ層を2回透過する。すなわち、入射光がフィル
タ層を1回透過する構造の受光素子に対して、フィルタ
層の厚さを実質的に2倍とすることができる。According to the first light receiving element, the incident light obliquely incident from the light incident portion formed on the first main surface side of the semiconductor substrate is reflected by the second main surface and incident on the light absorbing layer. ,
The incident light transmits twice through the filter layer formed between the semiconductor substrate and the light absorbing layer. That is, the thickness of the filter layer can be substantially doubled with respect to the light receiving element having a structure in which the incident light passes through the filter layer once.
【0020】さらに、第1の受光素子は、前記半導体基
板の第2主面に反射膜が形成されていることが好まし
い。Further, the first light receiving element preferably has a reflection film formed on the second main surface of the semiconductor substrate.
【0021】さらに、第1の受光素子は、前記フィルタ
層と前記光吸収層との間に形成された、前記フィルタ層
よりも禁制帯幅の大きい材料よりなるキャリア阻止層
と、前記光吸収層の上に形成された不純物拡散領域を有
するワイドバンドギャップ層とを有することが好まし
い。Further, the first light receiving element includes a carrier blocking layer formed between the filter layer and the light absorbing layer and made of a material having a larger bandgap than the filter layer; And a wide band gap layer having an impurity diffusion region formed thereon.
【0022】この構成により、フィルタ層は光吸収層と
半導体基板の間にあるので、光吸収層の上にワイドバン
ドギャップ層を積層して受光部を不純物拡散によって形
成したプレーナ型pinフォトダイオードとすることも
容易であり、フィルタ層の厚さを実質的に2倍とするこ
とができるので、不純物拡散の深さは従来のpinフォ
トダイオードと同等とすることができる。また、フィル
タ層と光吸収層の間にフィルタ層よりも禁制帯幅の大き
い材料よりなるキャリア阻止層を挿入すれば、フィルタ
層で生成されたキャリアが光吸収層に流入するのを防ぐ
ことができる。According to this structure, since the filter layer is between the light absorbing layer and the semiconductor substrate, a wide band gap layer is stacked on the light absorbing layer, and the light receiving portion is formed by impurity diffusion. Since the thickness of the filter layer can be substantially doubled, the depth of impurity diffusion can be made equal to that of a conventional pin photodiode. Further, if a carrier blocking layer made of a material having a larger forbidden band width than the filter layer is inserted between the filter layer and the light absorption layer, it is possible to prevent carriers generated in the filter layer from flowing into the light absorption layer. it can.
【0023】さらに、第1の受光素子は、前記半導体基
板、前記フィルタ層及び前記キャリア阻止層が第1導電
型であり、前記不純物拡散領域が第2導電型であり、前
記半導体基板、前記フィルタ層および前記キャリア阻止
層の少なくとも1つの上に形成された第1電極と、前記
不純物拡散領域上に形成された第2電極と、前記半導体
基板、前記フィルタ層および前記キャリア阻止層の少な
くとも1つの上に絶縁膜を介して形成されたパッド部
と、前記第2電極と前記パッド部とを電気接続する配線
とを有することが好ましい。Further, in the first light receiving element, the semiconductor substrate, the filter layer and the carrier blocking layer are of a first conductivity type, and the impurity diffusion region is of a second conductivity type. A first electrode formed on at least one of a layer and the carrier blocking layer; a second electrode formed on the impurity diffusion region; and at least one of the semiconductor substrate, the filter layer, and the carrier blocking layer. It is preferable to have a pad portion formed thereon with an insulating film interposed therebetween, and a wiring for electrically connecting the second electrode and the pad portion.
【0024】この構成により、半導体基板の第1主面側
にp側及びn側電極を共に形成することができ、フリッ
プチップボンディングを容易に行うことができる。ま
た、p側電極を実装基板にボンディングするパッドを島
状の光吸収層の外に形成することで、光吸収層メサと拡
散領域の大きさの差を小さくできるので、拡散領域の下
部以外の光吸収層に入射光が入射することで発生するテ
ールカレントを抑制することができる。With this configuration, both the p-side and n-side electrodes can be formed on the first main surface side of the semiconductor substrate, and flip chip bonding can be easily performed. Also, by forming a pad for bonding the p-side electrode to the mounting substrate outside the island-shaped light absorbing layer, the difference in size between the light absorbing layer mesa and the diffusion region can be reduced, so that the area other than the lower part of the diffusion region can be reduced. Tail current generated when incident light enters the light absorption layer can be suppressed.
【0025】本発明に係る第2の受光素子は、第1の受
光素子において、さらに前記半導体基板に入射した入射
光を反射して、前記入射光を前記光吸収層に入射させる
傾斜部が、前記半導体基板の第2主面に形成されている
ことを特徴とするものである。The second light receiving element according to the present invention, in the first light receiving element, further includes an inclined portion for reflecting the incident light incident on the semiconductor substrate and causing the incident light to enter the light absorbing layer. The semiconductor device is formed on a second main surface of the semiconductor substrate.
【0026】この構成により、第1主面に垂直に入射し
た入射光を傾斜部により反射させることができるので、
入射光を垂直入射させた場合も入射光を光吸収層に入射
させることができる。According to this configuration, the incident light perpendicularly incident on the first main surface can be reflected by the inclined portion.
Even when the incident light is vertically incident, the incident light can be incident on the light absorbing layer.
【0027】本発明に係る第3の受光素子は、半導体基
板と、前記半導体基板の第2主面上に形成されたフィル
タ層と、前記半導体基板の第1主面上に島状に形成され
た光吸収層と、前記第1主面上の前記光吸収層が形成さ
れていない部分に形成された光入射部とを有し、前記フ
ィルタ層の吸収端波長は、前記半導体基板の吸収端波長
よりも長く、前記光吸収層の吸収端波長よりも短いこと
を特徴とするものである。A third light receiving element according to the present invention is a semiconductor substrate, a filter layer formed on a second main surface of the semiconductor substrate, and an island formed on the first main surface of the semiconductor substrate. A light incident layer formed on a portion of the first main surface where the light absorbing layer is not formed, wherein an absorption edge wavelength of the filter layer is an absorption edge of the semiconductor substrate. It is longer than the wavelength and shorter than the absorption edge wavelength of the light absorbing layer.
【0028】この構成においても、第1の受光素子と同
様に、半導体基板の第1主面側に形成された光入射部か
ら斜めに入射した入射光が第2主面で反射されて光吸収
層に入射するまでに、その入射光は半導体基板と光吸収
層との間に形成されたフィルタ層を2回透過する。すな
わち、入射光がフィルタ層を1回透過する構造の受光素
子に対して、フィルタ層の厚さを実質的に2倍とするこ
とができる。Also in this configuration, similarly to the first light receiving element, incident light obliquely incident from a light incident portion formed on the first main surface side of the semiconductor substrate is reflected by the second main surface to absorb light. Before entering the layer, the incident light passes through the filter layer formed between the semiconductor substrate and the light absorbing layer twice. That is, the thickness of the filter layer can be substantially doubled with respect to the light receiving element having a structure in which the incident light passes through the filter layer once.
【0029】さらに、第3の受光素子は、前記光吸収層
の上に形成された不純物拡散領域を有するワイドバンド
ギャップ層を有することが好ましい。Furthermore, it is preferable that the third light receiving element has a wide band gap layer having an impurity diffusion region formed on the light absorbing layer.
【0030】本発明に係る第4の受光素子は、第3の受
光素子において、さらに前記半導体基板の第1主面に傾
斜部を有しており、光入射部が前記傾斜部にあるもので
ある。A fourth light receiving element according to the present invention is the third light receiving element, further comprising an inclined portion on the first main surface of the semiconductor substrate, wherein a light incident portion is on the inclined portion. is there.
【0031】この構成により、第1主面に垂直に入射し
た入射光は傾斜部により屈折させることができるので、
垂直入射の場合も入射光を光吸収層に入射させることが
できる。According to this configuration, the incident light perpendicularly incident on the first main surface can be refracted by the inclined portion.
In the case of normal incidence, incident light can be made to enter the light absorbing layer.
【0032】さらに、第1〜第4の受光素子は、前記光
入射部から入射した光が、前記光吸収層に入射するまで
に前記フィルタ層を少なくとも2回透過することが好ま
しい。Further, in each of the first to fourth light receiving elements, it is preferable that the light incident from the light incident portion is transmitted through the filter layer at least twice before being incident on the light absorbing layer.
【0033】本発明に係る第5の受光素子は、半導体基
板と、前記半導体基板の第1主面側もしくは第2主面側
に形成されたフィルタ層と、前記半導体基板の前記第1
主面側に島状に形成された光吸収層と、前記半導体基板
の前記第1主面側に形成された反射膜と、前記半導体基
板の前記第2主面側に形成された光入射部とを有し、前
記フィルタ層の吸収端波長は前記半導体基板の吸収端波
長よりも長く、前記光吸収層の吸収端波長よりも短いこ
とを特徴とするものである。According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a light receiving element comprising: a semiconductor substrate; a filter layer formed on a first main surface side or a second main surface side of the semiconductor substrate;
A light absorbing layer formed in an island shape on the main surface side, a reflective film formed on the first main surface side of the semiconductor substrate, and a light incident portion formed on the second main surface side of the semiconductor substrate Wherein the absorption edge wavelength of the filter layer is longer than the absorption edge wavelength of the semiconductor substrate and shorter than the absorption edge wavelength of the light absorption layer.
【0034】この構成により、入射光は半導体基板の第
2主面側に形成された光入射部から入射するが、通常の
裏面入射型pinフォトダイオードのようにそのまま第
1主面側の光吸収層に入射するのではなく、第1主面側
に形成された反射膜で反射され、さらに第2主面で反射
された後に光吸収層に入射させることができる。この場
合、入射光は3回フィルタ層を透過することになるの
で、入射光が透過するフィルタ層の厚さを実質的に3倍
とすることができる。With this configuration, incident light is incident from the light incident portion formed on the second main surface side of the semiconductor substrate, but is directly absorbed on the first main surface side like a normal back illuminated pin photodiode. Instead of being incident on the layer, the light can be reflected by the reflective film formed on the first main surface side and further reflected by the second main surface and then be incident on the light absorbing layer. In this case, since the incident light passes through the filter layer three times, the thickness of the filter layer through which the incident light passes can be substantially tripled.
【0035】さらに、第5の受光素子は、前記光入射部
から入射した光が、前記光吸収層に入射するまでに前記
フィルタ層を少なくとも3回透過することが好ましい。Further, in the fifth light receiving element, it is preferable that the light incident from the light incident portion is transmitted through the filter layer at least three times before being incident on the light absorbing layer.
【0036】本発明に係る第6の受光素子は、前記フィ
ルタ層及び前記キャリア阻止層が単数もしくは複数の島
状に形成されており、前記半導体基板が半絶縁性であ
り、前記フィルタ層及び前記キャリア阻止層が第1導電
型であり、前記不純物拡散領域が第2導電型であり、前
記光吸収層を有する島における前記フィルタ層もしくは
前記キャリア阻止層上に形成された第1電極と、前記不
純物拡散領域上に形成された第2電極と、前記半導体基
板上、あるいは前記第1電極が形成された島以外の島を
なす前記フィルタ層もしくは前記キャリア阻止層上に形
成されたパッド部と、前記第2電極と前記パッド部とを
電気接続する配線とを有することを特徴とするものであ
る。In a sixth light receiving element according to the present invention, the filter layer and the carrier blocking layer are formed in one or a plurality of islands, the semiconductor substrate is semi-insulating, and the filter layer and the carrier A carrier blocking layer of a first conductivity type, the impurity diffusion region of a second conductivity type, a first electrode formed on the filter layer or the carrier blocking layer in an island having the light absorbing layer, A second electrode formed on the impurity diffusion region, and a pad portion formed on the filter layer or the carrier blocking layer on the semiconductor substrate or on an island other than the island on which the first electrode is formed, And a wiring for electrically connecting the second electrode and the pad portion.
【0037】この構成により、半絶縁性の半導体基板を
用いることで、p側電極のパッド容量が素子容量に付加
されることを防止することができる。With this configuration, by using a semi-insulating semiconductor substrate, it is possible to prevent the pad capacitance of the p-side electrode from being added to the element capacitance.
【0038】本発明に係る受光素子実装体は、実装基板
と、前記実装基板内に形成された光導波路と、前記光導
波路を伝搬する入射光の進路を前記実装基板の表面方向
に偏向させる偏向素子と、前記実装基板に配置された受
光素子とを有する受光素子実装体であって、前記受光素
子は、半導体基板と、前記半導体基板の第1主面側およ
び第2主面側の少なくとも一方の側に形成されたフィル
タ層と、前記半導体基板の前記第1主面側に島状に形成
された光吸収層と、前記半導体基板の前記第1主面側に
形成された光入射部とを有し、前記受光素子は前記光入
射部が形成された第1主面側を実装基板に向けて配置
(または固着)されていることを特徴とするものであ
る。According to the present invention, there is provided a light receiving element mounting body, comprising: a mounting substrate; an optical waveguide formed in the mounting substrate; and a deflection device for deflecting a path of incident light propagating through the optical waveguide toward a surface of the mounting substrate. A light-receiving element mounting body having an element and a light-receiving element disposed on the mounting substrate, wherein the light-receiving element is a semiconductor substrate and at least one of a first main surface side and a second main surface side of the semiconductor substrate. A light absorbing layer formed on the first main surface side of the semiconductor substrate in an island shape, and a light incident portion formed on the first main surface side of the semiconductor substrate. Wherein the light receiving element is disposed (or fixed) with the first main surface side on which the light incident portion is formed facing a mounting substrate.
【0039】この構成により、受光素子をフリップチッ
プボンディングして実装基板側から容易に光学結合でき
るので、ワイヤボンディングした場合と比較して実装に
伴う寄生容量が低減され、高速動作が可能になる上に、
ボンディングした時点で光学結合も完了するので光学結
合のための実装工程が不要になる。With this configuration, the light receiving element can be flip-chip bonded and optically coupled easily from the mounting substrate side, so that the parasitic capacitance associated with mounting is reduced as compared with the case where wire bonding is performed, and high-speed operation becomes possible. To
Since the optical coupling is completed at the time of bonding, a mounting step for optical coupling is not required.
【0040】さらに、受光素子実装体は、前記光導波路
が、前記実装基板上に形成された溝に埋め込まれた光フ
ァイバであり、前記偏向素子が、前記光ファイバを切断
するように前記実装基板上に形成されたスリットに挿入
された反射板であり、前記受光素子が、前記溝を跨いで
前記実装基板に配置(または固着)されていることが好
ましい。Further, in the light receiving element mounting body, the optical waveguide is an optical fiber embedded in a groove formed on the mounting substrate, and the deflecting element cuts the optical fiber so as to cut the optical fiber. It is a reflection plate inserted in a slit formed above, and it is preferable that the light receiving element is disposed (or fixed) on the mounting substrate across the groove.
【0041】[0041]
【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら、本発
明の実施形態に係る受光素子及び受光素子実装体を説明
する。以下の図面においては、説明の簡潔化のため、実
質的に同一の機能を有する構成要素を同一の参照符号で
示す。なお、本発明は以下の実施形態に限定されない。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, a light receiving element and a light receiving element mounting body according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following drawings, components having substantially the same function are denoted by the same reference numeral for simplification of description. Note that the present invention is not limited to the following embodiments.
【0042】(第1の実施形態)以下、図1を参照しな
がら、本発明の第1の実施形態に係る受光素子を説明す
る。尚、図1(a)は、第1の実施形態に係る受光素子
の平面図であり、図1(b)は、図1(a)におけるX
−X線に沿う断面図であり、図1(c)は、図1(a)
におけるY−Y線に沿う断面図である。(First Embodiment) Hereinafter, a light receiving element according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 1A is a plan view of the light receiving element according to the first embodiment, and FIG. 1B is a plan view of X in FIG. 1A.
FIG. 1C is a cross-sectional view along the X-ray, and FIG.
3 is a sectional view taken along line YY in FIG.
【0043】本実施形態の受光素子は、半導体基板1
と、半導体基板1の第1主面2上に形成されたフィルタ
層3と、フィルタ層3上に島状に形成された光吸収層5
とを有している。ここで、フィルタ層3の吸収端波長
は、半導体基板1の吸収端波長よりも長く、光吸収層5
の吸収端波長よりも短い。そして、フィルタ層3上の光
吸収層5が形成されていない部分に、光入射部10が形
成されている。なお、フィルタ層3と光吸収層5との間
には、フィルタ層3よりも禁制帯幅の大きい材料から構
成されたキャリア阻止層(バッファ層)4が形成されて
いることが好ましい。The light receiving element of this embodiment is a semiconductor substrate 1
A filter layer 3 formed on the first main surface 2 of the semiconductor substrate 1 and a light absorbing layer 5 formed in an island shape on the filter layer 3
And Here, the absorption edge wavelength of the filter layer 3 is longer than the absorption edge wavelength of the semiconductor substrate 1, and the light absorption layer 5
Shorter than the absorption edge wavelength. Then, a light incident portion 10 is formed on a portion of the filter layer 3 where the light absorbing layer 5 is not formed. Preferably, a carrier blocking layer (buffer layer) 4 made of a material having a larger forbidden band width than that of the filter layer 3 is formed between the filter layer 3 and the light absorption layer 5.
【0044】図1に示した受光素子は、InGaAs/
InP系pinフォトダイオードであり、本実施形態の
構成では、図1(b)に示すように、n型InPよりな
る半導体基板1の第1主面2上に、吸収端波長が1.4
μmのn型InGaAsPよりなるフィルタ層3及びn
型InPよりなるキャリア阻止層(バッファ層)4が順
次積層され、さらにキャリア阻止層4の上に島状の低濃
度n型InGaAsよりなる光吸収層5及び低濃度n型
InPよりなるワイドバンドギャップ層(窓層)6が積
層されている。ワイドバンドギャップ層6も、キャリア
阻止層4と同様に、フィルタ層3よりも禁制帯幅の大き
い材料から構成されている。ワイドバンドギャップ層6
の中央部には、p型不純物(例えば、ZnまたはBeな
ど)が拡散された拡散領域7が形成されている。また、
キャリア阻止層4の上には円状のn側電極8、拡散領域
7の上にはリング状のp側電極9が形成されている。The light receiving element shown in FIG.
This is an InP-based pin photodiode. In the configuration of the present embodiment, as shown in FIG. 1B, the absorption edge wavelength is 1.4 on the first main surface 2 of the semiconductor substrate 1 made of n-type InP.
filter layer 3 of n-type InGaAsP
A carrier blocking layer (buffer layer) 4 made of n-type InP is sequentially laminated, and a light absorption layer 5 made of island-like low-concentration n-type InGaAs and a wide band gap made of low-concentration n-type InP are formed on the carrier blocking layer 4. The layer (window layer) 6 is laminated. Like the carrier blocking layer 4, the wide band gap layer 6 is also made of a material having a larger forbidden band width than the filter layer 3. Wide band gap layer 6
A diffusion region 7 in which a p-type impurity (for example, Zn or Be) is diffused is formed in the central portion of FIG. Also,
A circular n-side electrode 8 is formed on the carrier blocking layer 4, and a ring-shaped p-side electrode 9 is formed on the diffusion region 7.
【0045】また、図1(c)に示すように、光吸収層
5とは離してキャリア阻止層4上には円状の光入射部1
0が形成されており、光入射部10とp側電極9の内側
にはSiNよりなる反射防止膜11が堆積されている。
反射防止膜11は、拡散領域7の上にも形成されてい
る。As shown in FIG. 1C, a circular light incident portion 1 is formed on the carrier blocking layer 4 apart from the light absorbing layer 5.
0 is formed, and an antireflection film 11 made of SiN is deposited inside the light incident portion 10 and the p-side electrode 9.
The antireflection film 11 is also formed on the diffusion region 7.
【0046】さらに、図1(a)、(b)に示すよう
に、露出したキャリア阻止層4の表面は、受光素子周辺
部のスクライブレーン12を除いて、SiNとSiO2
とが積層してなる絶縁膜13によって覆われている。こ
の絶縁膜13上に形成された導電体であるパッド(パッ
ド電極)14は、配線15を介して、p側電極9と電気
的に接続されている。本実施形態では、パッド14とn
側電極8は、光入射部10及び光吸収層5の中心を結ぶ
線に対して対称の位置に形成されている。なお、n側電
極8、p側電極9、パッド14及び配線15は、例えば
Ti/Pt/Auの積層金属膜より形成されており、こ
れらのパターンは、1回の蒸着およびリフトオフ工程に
よって一括して形成することも可能である。Further, as shown in FIGS. 1A and 1B, the exposed surface of the carrier blocking layer 4 is made of SiN and SiO 2 except for the scribe lane 12 around the light receiving element.
Are covered with an insulating film 13 formed by stacking. A pad (pad electrode) 14 which is a conductor formed on the insulating film 13 is electrically connected to the p-side electrode 9 via a wiring 15. In the present embodiment, the pads 14 and n
The side electrode 8 is formed at a position symmetrical with respect to a line connecting the light incident part 10 and the center of the light absorbing layer 5. The n-side electrode 8, the p-side electrode 9, the pad 14, and the wiring 15 are formed of, for example, a laminated metal film of Ti / Pt / Au, and these patterns are collectively formed by one vapor deposition and lift-off process. It is also possible to form it.
【0047】また、半導体基板1の第2主面16には、
入射光を反射させるための反射膜17が形成されてい
る。反射膜17は金属膜のみで構成してもよいが、誘電
体と金属、例えばSiNとAlの積層構造とすれば、よ
り高い反射率を得ることができる。これは、半導体基板
1に金属膜を直接形成すると、両者の間で合金反応が起
きてしまい、適切な反射面が形成されない場合があるた
めである。もちろん、合金反応が起こり難い金属を用い
れば、その問題を回避することができるが、反応し難い
金属は、密着性が悪いことが多く、それゆえに、誘電体
層を介して金属膜を形成することが望ましい。The second principal surface 16 of the semiconductor substrate 1 has
A reflection film 17 for reflecting incident light is formed. Although the reflection film 17 may be composed of only a metal film, a higher reflectivity can be obtained by using a laminated structure of a dielectric and a metal, for example, SiN and Al. This is because if a metal film is directly formed on the semiconductor substrate 1, an alloy reaction occurs between the two, and an appropriate reflection surface may not be formed. Of course, if a metal that does not easily react with the alloy is used, the problem can be avoided. However, a metal that does not easily react often has poor adhesion, and therefore forms a metal film via a dielectric layer. It is desirable.
【0048】第1の実施形態に係る受光素子では、図1
(c)に示すように入射光18が光入射部10から斜め
に入射すると、半導体基板1の第2主面16で反射され
て光吸収層5に入射する。従って、入射光18は半導体
基板1に入射する前と光吸収層5に入射する前の2回、
フィルタ層3を透過する。すなわち、入射光18が透過
するフィルタ層3の厚さを実質的に2倍の厚さとするこ
とができる。In the light receiving element according to the first embodiment, FIG.
As shown in (c), when the incident light 18 is obliquely incident from the light incident part 10, the incident light 18 is reflected on the second main surface 16 of the semiconductor substrate 1 and is incident on the light absorbing layer 5. Therefore, the incident light 18 is emitted twice before entering the semiconductor substrate 1 and before entering the light absorbing layer 5.
It passes through the filter layer 3. That is, the thickness of the filter layer 3 through which the incident light 18 passes can be substantially doubled.
【0049】次に、入射光がフィルタ層を1回透過する
従来の受光素子と比較しながら、入射光がフィルタ層を
2回透過する本発明の第1の実施形態に係る受光素子に
ついてさらに説明する。Next, the light receiving element according to the first embodiment of the present invention, in which the incident light is transmitted twice through the filter layer, will be further described in comparison with the conventional light receiving element in which the incident light is transmitted once through the filter layer. I do.
【0050】短波長及び長波長の異なる波長を有する信
号光が入射すると、短波長側の信号光は光吸収層に到達
する前にフィルタ層で吸収される。この短波長側の信号
光のフィルタ層での光吸収量は、フィルタ層の厚さを
d、短波長側の信号光に対する吸収係数をαとして、1
−exp(−αd)の数式で与えられる。When signal light having different wavelengths of the short wavelength and the long wavelength enters, the signal light on the short wavelength side is absorbed by the filter layer before reaching the light absorption layer. The amount of light absorption of the signal light on the short wavelength side by the filter layer is 1 when the thickness of the filter layer is d and the absorption coefficient for the signal light on the short wavelength side is α.
-Exp (-αd).
【0051】例えば、従来の受光素子において、感度比
20dBを得ようとすればフィルタ層における吸収量を
99%にしなければならず、吸収係数αを1μm-1と
し、これらを上記数式に代入し、フィルタ層の厚さdを
求めると、フィルタ層の厚さdは約4.6μm必要とな
ることがわかる。For example, in order to obtain a sensitivity ratio of 20 dB in the conventional light receiving element, the absorption amount in the filter layer must be 99%, the absorption coefficient α is set to 1 μm −1, and these are substituted into the above equation. When the thickness d of the filter layer is determined, it is understood that the thickness d of the filter layer needs to be about 4.6 μm.
【0052】しかし、本発明の第1の実施形態に係る受
光素子においては、フィルタ層3の厚さを2.3μmと
しておけば、入射光はフィルタ層3を2回透過するの
で、入射光18は2.3μmの約2倍、すなわち約4.
6μmの厚さのフィルタ層を透過することになり、1.
55μmの波長の信号光と1.3μmの波長の信号光の
感度比として20dBを得ることができる。これによ
り、InGaAsPを必要以上に厚くエピタキシャル成
長させることがなくなるので、InGaAsPの組成が
変動することを無くすことができる。However, in the light receiving element according to the first embodiment of the present invention, if the thickness of the filter layer 3 is set to 2.3 μm, the incident light passes through the filter layer 3 twice, so that the incident light 18 Is about twice 2.3 μm, that is, about 4.
The light passes through a filter layer having a thickness of 6 μm.
A sensitivity ratio of 20 dB can be obtained between the signal light having a wavelength of 55 μm and the signal light having a wavelength of 1.3 μm. As a result, the epitaxial growth of InGaAsP more than necessary is no longer necessary, so that the composition of InGaAsP can be prevented from fluctuating.
【0053】また、フィルタ層3と光吸収層5の間に、
フィルタ層3よりも禁制帯幅の大きい材料よりなるキャ
リア阻止層4が挿入されているので、フィルタ層3で生
成されたキャリアが光吸収層5に流入して感度比が低下
することもない。Further, between the filter layer 3 and the light absorbing layer 5,
Since the carrier blocking layer 4 made of a material having a larger forbidden band width than that of the filter layer 3 is inserted, the carrier generated by the filter layer 3 does not flow into the light absorption layer 5 and the sensitivity ratio does not decrease.
【0054】ここで、フィルタ層3によるフィルタ機
能、および、キャリア阻止層4のキャリア阻止機能につ
いて説明する。Here, the filter function of the filter layer 3 and the carrier blocking function of the carrier blocking layer 4 will be described.
【0055】まず、フィルタ層3について説明する。フ
ィルタ層3を構成するInGaAsPは、その組成によ
り異なる吸収端波長を有するので、その組成を変えるこ
とにより、透過させたい光または透過させたくない光の
波長を選択することができる。つまり、InGaAsP
からなる層3は、フィルタとして機能させることができ
る。First, the filter layer 3 will be described. Since InGaAsP constituting the filter layer 3 has different absorption edge wavelengths depending on its composition, by changing the composition, it is possible to select a wavelength of light to be transmitted or light not to be transmitted. That is, InGaAsP
The layer 3 composed of can function as a filter.
【0056】InGaAsPは、In1-xGaxAsyP
1-yと表され、そしてxとyとの間にはy=2.12x
の関係がある。すなわち、In1-xGaxAsyPの組成
には一次元の自由度があり、組成xまたはyの値を規定
すると、所定の吸収端波長を有するInGaAsPが一
義的に決定される。言い換えると、InGaAsPの組
成は、InGaAsPの吸収端波長によっても表現する
ことができる。[0056] InGaAsP is, In 1-x Ga x As y P
1-y and y = 2.12x between x and y
There is a relationship. That is, there is freedom of the one-dimensional in the composition of In 1-x Ga x As y P, when defining the values of composition x or y, InGaAsP having a predetermined absorption edge wavelength is uniquely determined. In other words, the composition of InGaAsP can be expressed by the absorption edge wavelength of InGaAsP.
【0057】図2は、波長とInGaAsPの光吸収と
の関係を示すグラフである。本明細書では、In1-xG
axAsyP1-y(0≦x≦1、0≦y≦1)において光
が吸収される最大波長を吸収端波長と定義する。図2に
示すように、GaおよびAsが含まれていないInP
(x=0、y=0)の場合、吸収端波長は0.93μm
であり、InGaAsP系材料の中では、吸収端波長は
最も小さい。一方、Pが含まれていないIn1-xGaxA
s(y=1)では、吸収端波長は1.6μmよりも大き
く、InGaAsP系材料では、吸収端波長は最も大き
い。InGaAsP系材料の吸収端波長は、組成xとy
とを考慮することにより、この上端と下端との間の任意
の値に設定され得る。FIG. 2 is a graph showing the relationship between the wavelength and the light absorption of InGaAsP. In this specification, In 1-x G
a x As y P 1-y light in (0 ≦ x ≦ 1,0 ≦ y ≦ 1) is defined as the absorption edge wavelength of the maximum wavelength to be absorbed. As shown in FIG. 2, InP containing no Ga and As
In the case of (x = 0, y = 0), the absorption edge wavelength is 0.93 μm
The absorption edge wavelength is the smallest among InGaAsP-based materials. On the other hand, In 1-x Ga x A containing no P
At s (y = 1), the absorption edge wavelength is larger than 1.6 μm, and the absorption edge wavelength is largest in the InGaAsP-based material. The absorption edge wavelength of the InGaAsP-based material is represented by the compositions x and y
Can be set to an arbitrary value between the upper end and the lower end.
【0058】In1-xGaxAsyP1-yの吸収端波長λg
と、組成x、yとの関係を下記表1に示す。なお、参考
までに、禁制帯幅Egもあわせて示す。[0058] In 1-x Ga x As y P 1-y absorption edge wavelength λg of
And the relationship between the composition x and y are shown in Table 1 below. The forbidden band width Eg is also shown for reference.
【0059】[0059]
【表1】 [Table 1]
【0060】このように、組成x、yの値を定めること
により、例えば、1.0μm、1.30μm、1.5μ
mなどの吸収端波長を有するInGaAsP層を得るこ
とができる。Thus, by determining the values of the compositions x and y, for example, 1.0 μm, 1.30 μm, 1.5 μm
An InGaAsP layer having an absorption edge wavelength such as m can be obtained.
【0061】次に、キャリア阻止層4について説明す
る。フィルタ層3と光吸収層5の間に位置するキャリア
阻止層4は、フィルタ層3にて生じたキャリアが光吸収
層5に拡散することを防止する機能を有している。した
がって、キャリア阻止層4によって、フィルタ層3で光
励起された電子−正孔対の正孔が光吸収層5に拡散する
ことを防止することができる。図3は、本実施形態の受
光素子の各層(1、3、4、5および6)のバンドギャ
ップを模式的に示しており、黒丸は電子を表し、白丸は
正孔を表している。Next, the carrier blocking layer 4 will be described. The carrier blocking layer 4 located between the filter layer 3 and the light absorbing layer 5 has a function of preventing carriers generated in the filter layer 3 from diffusing into the light absorbing layer 5. Therefore, the holes of the electron-hole pairs photoexcited by the filter layer 3 can be prevented from diffusing into the light absorbing layer 5 by the carrier blocking layer 4. FIG. 3 schematically shows the band gap of each layer (1, 3, 4, 5, and 6) of the light receiving element of the present embodiment, where black circles represent electrons and white circles represent holes.
【0062】本実施形態の受光素子の場合、半導体基板
1の第2主面16で反射されて光吸収層5に光が入射す
るので、従来例の表面入射のときと異なり、入射光は、
光吸収層5の前に、先にフィルタ層3に達する。半導体
基板1を構成するInPは、バンドギャップが比較的大
きいため、光ファイバ通信用の波長1.3μmまたは
1.55μmの光を透過させるが(図2および表1参
照)、InP基板1よりバンドギャップが小さいフィル
タ層3では、入射光によって光励起が起こり電子−正孔
対が生じる可能性がある。この電子−正孔対の正孔が光
吸収層5へと拡散することを防止するため、フィルタ層
3と光吸収層5との間に、フィルタ層3よりもバンドギ
ャップが大きいInPキャリア阻止層4が挿入されてい
る。この構成では、フィルタ層3で発生した電子−正孔
対の正孔は、光吸収層5に拡散できずに、そのままフィ
ルタ層3内で再結合することになるため、光電流は発生
しない。In the case of the light receiving element of the present embodiment, since light is reflected by the second main surface 16 of the semiconductor substrate 1 and enters the light absorbing layer 5, the incident light is different from the conventional case of surface incidence.
Before the light absorption layer 5, the light reaches the filter layer 3 first. Since InP constituting the semiconductor substrate 1 has a relatively large band gap, it transmits light having a wavelength of 1.3 μm or 1.55 μm for optical fiber communication (see FIG. 2 and Table 1). In the filter layer 3 having a small gap, photoexcitation may be caused by incident light to generate electron-hole pairs. In order to prevent the holes of the electron-hole pairs from diffusing into the light absorbing layer 5, an InP carrier blocking layer having a larger band gap than the filter layer 3 is provided between the filter layer 3 and the light absorbing layer 5. 4 has been inserted. In this configuration, the holes of the electron-hole pairs generated in the filter layer 3 cannot be diffused into the light absorption layer 5 and recombine in the filter layer 3 as they are, so that no photocurrent is generated.
【0063】なお、従来例のような表面入射の場合に
は、ワイドバンドギャップ層6は、窓層(ウィンドウ
層)としての機能を果たし得るものであるが、本実施形
態のように半導体基板1の第2主面16で反射されて光
吸収層5に光を入させる場合には、ワイドバンドギャッ
プ層6は、窓層としての役割ではなく、p−n接合の逆
方向リーク電流を低減させるという役割を専ら果たすも
のである。より詳細に説明すると、InGaAs/In
P系pinフォトダイオードでは、光吸収層5であるI
nGaAs層の表面にp−n接合が露出すると、リーク
電流が大きくなることが知られている。しかし、InG
aAs層5の上にInPワイドバンドギャップ層6が設
けられている場合には、ワイドバンドギャップ層6の表
面にp−n接合が露出して、InGaAs層5の表面に
はp−n接合が露出しないので、ワイドバンドギャップ
層6がない場合と比べて、リーク電流の低減を図ること
ができる。In the case of front incidence as in the conventional example, the wide band gap layer 6 can function as a window layer (window layer). In the case where light is reflected by the second main surface 16 and enters the light absorbing layer 5, the wide band gap layer 6 does not function as a window layer but reduces the reverse leakage current of the pn junction. It plays a role exclusively. More specifically, InGaAs / In
In a P-type pin photodiode, the light absorption layer 5 of I
It is known that when a pn junction is exposed on the surface of an nGaAs layer, a leak current increases. However, InG
When the InP wide band gap layer 6 is provided on the aAs layer 5, a pn junction is exposed on the surface of the wide band gap layer 6, and a pn junction is formed on the surface of the InGaAs layer 5. Since it is not exposed, the leakage current can be reduced as compared with the case where the wide band gap layer 6 is not provided.
【0064】本実施形態の構成では、半導体基板1の第
1主面2側に形成された光吸収層5に入射光18は直接
入射しないものの、光入射部10は第1主面2側にある
ので、本実施形態の受光素子は表面入射型である。ま
た、本実施形態の受光素子は、光吸収層5の上にワイド
バンドギャップ層6を積層して受光部を不純物拡散によ
って形成したプレーナ型のものであり、フィルタ層3は
光吸収層5と半導体基板1の間にあるので、不純物拡散
の深さは従来のプレーナ型のpinフォトダイオードと
同等である。従って、不純物拡散を深くすることなく、
感度比を向上させることができる。さらに、半導体基板
1の第1主面2側にp側及びn側電極が共に形成されて
いるので、容易にフリップチップボンディングすること
ができる。また、不純物が拡散されないワイドバンドギ
ャップ層6の上を絶縁膜13により覆っているので、拡
散領域7の下部以外の光吸収層5に入射光18が入射す
ることで発生するテールカレントを抑制することができ
る。In the configuration of the present embodiment, although the incident light 18 does not directly enter the light absorbing layer 5 formed on the first main surface 2 side of the semiconductor substrate 1, the light incident portion 10 is on the first main surface 2 side. Therefore, the light receiving element of the present embodiment is of a front-illuminated type. The light receiving element of the present embodiment is of a planar type in which a wide band gap layer 6 is stacked on a light absorbing layer 5 and a light receiving portion is formed by impurity diffusion. Since it is located between the semiconductor substrates 1, the depth of impurity diffusion is equivalent to that of a conventional planar pin photodiode. Therefore, without deepening the impurity diffusion,
The sensitivity ratio can be improved. Furthermore, since both the p-side and n-side electrodes are formed on the first main surface 2 side of the semiconductor substrate 1, flip-chip bonding can be easily performed. Further, since the insulating film 13 covers the wide band gap layer 6 where the impurity is not diffused, the tail current generated when the incident light 18 is incident on the light absorbing layer 5 other than below the diffusion region 7 is suppressed. be able to.
【0065】なお、第1の実施形態に係る受光素子にお
いてp側電極9の内側に反射防止膜11を堆積している
のは、検査工程で光吸収層5の上部から直接光を入射す
るときに入射する光が反射しないようにするためであ
る。ただし、受光素子実装体の構成によっては、入射光
18の散乱光が光吸収層5の上部から入射して感度比を
劣化させる場合もあるので、この場合は、p側電極9を
リング状ではなく円形として、光吸収層上部からの入射
光を遮光する方が望ましい。また、第1の実施形態に係
る受光素子では、n側電極8及びパッド14はキャリア
阻止層4上に形成されているが、これらをフィルタ層3
上、あるいは半導体基板1上に形成してもよい。フィル
タ層3は、キャリア阻止層4よりも禁制帯幅が小さく、
半導体基板1はキャリア阻止層4よりもキャリア濃度が
高い場合が多いので、これらの上にn側電極を形成した
方がコンタクト抵抗を低減できる場合があるからであ
る。また、フリップチップボンディングをする際には、
n側電極8とパッド14の高さが揃っていた方がよいの
で、パッド14はn側電極8と同一の半導体層上に形成
するのが望ましい。The reason why the antireflection film 11 is deposited inside the p-side electrode 9 in the light receiving element according to the first embodiment is that light is directly incident from above the light absorbing layer 5 in the inspection step. This is to prevent light incident on the light source from being reflected. However, depending on the configuration of the light receiving element mounting body, the scattered light of the incident light 18 may be incident from above the light absorbing layer 5 to deteriorate the sensitivity ratio. In this case, the p-side electrode 9 is not ring-shaped. It is more desirable to use a circular shape instead of a light absorbing layer to block incident light from above the light absorbing layer. In the light receiving element according to the first embodiment, the n-side electrode 8 and the pad 14 are formed on the carrier blocking layer 4.
It may be formed on the semiconductor substrate 1. The filter layer 3 has a smaller forbidden band width than the carrier blocking layer 4,
This is because, in many cases, the semiconductor substrate 1 has a higher carrier concentration than the carrier blocking layer 4, so that forming an n-side electrode thereon may reduce the contact resistance. Also, when performing flip chip bonding,
Since it is better that the heights of the n-side electrode 8 and the pad 14 are the same, it is desirable that the pad 14 be formed on the same semiconductor layer as the n-side electrode 8.
【0066】本実施形態の受光素子の他の条件を例示的
に示すと、以下のようである。なお、本発明は、これら
の条件に限定されず、適時好適な条件を設定することが
可能である。The other conditions of the light receiving element according to the present embodiment are exemplified as follows. Note that the present invention is not limited to these conditions, and suitable conditions can be set as appropriate.
【0067】半導体基板(InP基板)1の厚さは、1
50〜200μm程度である。不純物拡散領域9を含む
ワイドバンドギャップ層6および光吸収層5からなる島
状構造体(受光部メサ)の高さは、2.5〜5μm程度
である。なお、本明細書において、「島状」とは、平面
領域内において囲まれたある一定領域からなる形状のこ
とを意味し、図1に示した凸状の島構造の形状を専ら意
味するが、それだけでなく、一部または全部が埋め込ま
れた構造の形状も含むものである。The thickness of the semiconductor substrate (InP substrate) 1 is 1
It is about 50 to 200 μm. The height of the island-shaped structure (light receiving portion mesa) including the wide band gap layer 6 including the impurity diffusion region 9 and the light absorbing layer 5 is about 2.5 to 5 μm. In this specification, “island-like” means a shape composed of a certain area surrounded in a plane area, and exclusively means the shape of the convex island structure shown in FIG. In addition, it includes the shape of the structure in which a part or the whole is embedded.
【0068】フィルタ層3の厚さは、2〜3μm程度で
あり、キャリア阻止層4の厚さは、1〜2μm程度であ
る。光吸収層5の厚さは、1.5〜3μm程度であり、
そのメサ形状は、直径100〜140μmの円形であ
る。ワイドバンドギャップ層6の厚さは、1〜2μmで
あり、そのメサ形状は、直径100〜140μmの円形
である。ワイドバンドギャップ層6内の拡散領域7の形
状は、直径80〜120μmの円形である。反射膜17
の厚さは、0.2〜0.4μm程度である。なお、それ
ぞれの形状は、基板法線方向(受光素子の上方)から見
た形状である。The thickness of the filter layer 3 is about 2 to 3 μm, and the thickness of the carrier blocking layer 4 is about 1 to 2 μm. The thickness of the light absorbing layer 5 is about 1.5 to 3 μm,
The mesa shape is a circle having a diameter of 100 to 140 μm. The thickness of the wide band gap layer 6 is 1 to 2 μm, and the mesa shape is a circle having a diameter of 100 to 140 μm. The shape of the diffusion region 7 in the wide band gap layer 6 is a circle having a diameter of 80 to 120 μm. Reflective film 17
Has a thickness of about 0.2 to 0.4 μm. Each shape is a shape viewed from the normal direction of the substrate (above the light receiving element).
【0069】また、キャリア濃度の関係を示すと、キャ
リア阻止層4(あるいは、フィルタ層3)(n+層)の
キャリア濃度は高く、一方、光吸収層5(n-層または
i層)のキャリア濃度は低い。本実施形態では、キャリ
ア濃度の低い層(n-層)からワイドバンドギャップ層
6を構成したが、ワイドバンドギャップ層6のキャリア
濃度は特に限定されない。Further, the relationship of the carrier concentration is shown. The carrier blocking layer 4 (or the filter layer 3) (n + layer) has a high carrier concentration, while the light absorbing layer 5 (n − layer or i layer) has a high carrier concentration. The carrier concentration is low. In the present embodiment, the wide band gap layer 6 is formed from a layer (n − layer) having a low carrier concentration, but the carrier concentration of the wide band gap layer 6 is not particularly limited.
【0070】(第2の実施形態)次に、図4を参照しな
がら、本発明の第2の実施形態に係る受光素子を説明す
る。尚、図4(a)は、第2の実施形態に係る受光素子
の平面図であり、図4(b)は、図4(a)におけるX
−X線に沿う断面図であり、図4(c)は、図4(a)
におけるY−Y線に沿う断面図である。ここで、図4
(d)は、半導体基板1を裏面からみた場合の傾斜部1
9の箇所を形状を示す裏面図である。(Second Embodiment) Next, a light receiving element according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 4A is a plan view of a light receiving element according to the second embodiment, and FIG.
FIG. 4C is a cross-sectional view taken along line X-ray, and FIG.
3 is a sectional view taken along line YY in FIG. Here, FIG.
(D) shows an inclined portion 1 when the semiconductor substrate 1 is viewed from the back surface.
It is a rear view which shows the shape of 9 places.
【0071】第2の実施形態に係る受光素子が、第1の
実施形態に係る受光素子と異なる点は、図4(c)に示
すように、半導体基板1の第2主面16に傾斜部19を
有する凹部が形成され、傾斜部19を有する半導体基板
1の第2主面16に反射膜20が形成されている点であ
る。なお、入射光18は傾斜部19に入射することとな
るので、傾斜部19にのみ反射膜20を形成してもよ
い。また、傾斜部19は光入射部10に対向する位置に
あり、傾斜部19の半導体基板1に対する傾斜角度は、
入射光18が傾斜部19で反射して光吸収層5に入射す
るように形成する。傾斜角は、例えば、15〜35度の
範囲で適宜好適な値を設定すればよい。なお、所定の結
晶面が露出するようにして傾斜部19を形成すれば、傾
斜角を精度の高く且つ容易に設定することが可能とな
る。The light receiving element according to the second embodiment is different from the light receiving element according to the first embodiment in that, as shown in FIG. This is the point that a concave portion having the inclined portion 19 is formed, and the reflective film 20 is formed on the second main surface 16 of the semiconductor substrate 1 having the inclined portion 19. Since the incident light 18 enters the inclined portion 19, the reflection film 20 may be formed only on the inclined portion 19. The inclined portion 19 is located at a position facing the light incident portion 10, and the inclination angle of the inclined portion 19 with respect to the semiconductor substrate 1 is:
The incident light 18 is formed so as to be reflected by the inclined portion 19 and enter the light absorbing layer 5. The tilt angle may be set to a suitable value within a range of, for example, 15 to 35 degrees. If the inclined portion 19 is formed such that a predetermined crystal plane is exposed, the inclination angle can be set with high accuracy and easily.
【0072】なお、説明の簡略化のため、第1の実施形
態に係る受光素子と同じ構成要素には、同じ符号を付し
ており、ここではその説明を省略する。For simplification of the description, the same components as those of the light receiving element according to the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted.
【0073】第2の実施形態に係る受光素子では、第1
主面2に垂直に入射した入射光18は、光入射部10か
ら半導体基板1に対して垂直に入射した後、傾斜部19
で反射されて光吸収層5に入射する。In the light receiving element according to the second embodiment, the first
The incident light 18 perpendicularly incident on the main surface 2 is perpendicularly incident on the semiconductor substrate 1 from the light incident part 10 and then the inclined part 19.
And is incident on the light absorbing layer 5.
【0074】第2の実施形態に係る受光素子は、第1の
実施形態に係る受光素子とは異なり、受光素子の実装形
態に応じて垂直入射がより適した場合に用いることがで
きる。なお、第2の実施形態に係る受光素子は、第1の
実施形態に係る受光素子と同様に、入射光18がフィル
タ層3を2回透過するので、実質的に2倍の厚さのフィ
ルタ層を透過する効果があることはいうまでもない。The light receiving element according to the second embodiment is different from the light receiving element according to the first embodiment, and can be used when perpendicular incidence is more suitable according to the mounting form of the light receiving element. In the light receiving element according to the second embodiment, as in the light receiving element according to the first embodiment, since the incident light 18 passes through the filter layer 3 twice, the filter having a thickness twice as large as that of the filter according to the first embodiment is used. It goes without saying that there is an effect of transmitting through the layer.
【0075】(第3の実施形態)次に、図5を参照しな
がら、本発明の第3の実施形態に係る受光素子を説明す
る。尚、図5(a)は、第3の実施形態に係る受光素子
の平面図であり、図5(b)は、図5(a)におけるX
−X線に沿う断面図であり、図5(c)は、図5(a)
におけるY−Y線に沿う断面図である。(Third Embodiment) Next, a light receiving element according to a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 5A is a plan view of a light receiving element according to the third embodiment, and FIG. 5B is a plan view of X in FIG. 5A.
FIG. 5C is a cross-sectional view taken along line X-ray, and FIG.
3 is a sectional view taken along line YY in FIG.
【0076】第3の実施形態に係る受光素子が、第1の
実施形態に係る受光素子と異なる点は、図5(c)に示
すように、半導体基板1の第1主面2上にフィルタ層3
が形成されているのではなく、半導体基板1の第2主面
16上にフィルタ層21が形成され、フィルタ層21の
上に反射膜17が形成されている点である。また、キャ
リア阻止層は形成されていない。The light receiving element according to the third embodiment is different from the light receiving element according to the first embodiment in that a filter is provided on a first main surface 2 of a semiconductor substrate 1 as shown in FIG. Layer 3
Is not formed, but the filter layer 21 is formed on the second main surface 16 of the semiconductor substrate 1, and the reflection film 17 is formed on the filter layer 21. Further, no carrier blocking layer is formed.
【0077】なお、説明の簡略化のため、第1の実施形
態に係る受光素子と同じ構成要素には、同じ符号を付し
ており、ここではその説明を省略する。For simplification of description, the same components as those of the light receiving element according to the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted.
【0078】第3の実施形態に係る受光素子は、第1の
実施形態に係る受光素子と同様に、入射光18は半導体
基板1の第2主面16で反射する前後の2回、フィルタ
層21を透過する。すなわち、入射光18が透過するフ
ィルタ層21の厚さを実質的に2倍の厚さとすることが
できる。In the light receiving element according to the third embodiment, similarly to the light receiving element according to the first embodiment, the incident light 18 is filtered twice before and after being reflected by the second main surface 16 of the semiconductor substrate 1. 21. That is, the thickness of the filter layer 21 through which the incident light 18 passes can be substantially doubled.
【0079】また、入射光18は半導体基板1の第1主
面2側に形成された光入射部10から入射するので、表
面入射型である。さらに、フィルタ層21は半導体基板
1の第2主面16上にあるので、光吸収層5の上にワイ
ドバンドギャップ層6を積層した受光部を不純物拡散に
よって形成したプレーナ型pinフォトダイオードとす
ることも容易であり、不純物拡散の深さは従来のpin
フォトダイオードと同等である。さらに、第3の実施形
態に係る受光素子では、半導体基板1そのものが、フィ
ルタ層21で生成されたキャリアが光吸収層5に流入す
るのを防ぐ役割をしているので、特にキャリア阻止層を
設ける必要はない。Further, since the incident light 18 is incident from the light incident portion 10 formed on the first main surface 2 side of the semiconductor substrate 1, it is of a surface incident type. Further, since the filter layer 21 is on the second main surface 16 of the semiconductor substrate 1, the light receiving portion in which the wide band gap layer 6 is laminated on the light absorbing layer 5 is a planar pin photodiode formed by impurity diffusion. This is easy, and the depth of impurity diffusion is
It is equivalent to a photodiode. Further, in the light receiving element according to the third embodiment, since the semiconductor substrate 1 itself has a role of preventing the carriers generated in the filter layer 21 from flowing into the light absorbing layer 5, the carrier blocking layer is particularly used. No need to provide.
【0080】なお、第3の実施形態に係る受光素子と第
1の実施形態に係る受光素子を組合せた構成、すなわち
半導体基板1の第1主面2上と第2主面16上にともに
フィルタ層を形成するということも可能である。この構
造では、上下のフィルタ層を2回ずつ、即ち4回フィル
タ層を透過させることができるので、フィルタ層の厚さ
を実質的に4倍の厚さとすることができ、実質的に4倍
の感度比を得ることができる。フィルタ層となるInG
aAsP層を厚くエピタキシャル成長させると組成の変
動を生じやすいことは前述の通りだが、半導体基板1の
第1主面2上と第2主面16上であれば、それぞれ厚さ
2.3μmのフィルタ層を形成することは容易である。
この場合、入射光は厚さ約9.2μmのフィルタ層を透
過することになり、波長1.55μmの信号光と波長
1.3μmの信号光の感度比として約40dBを得るこ
とができる。Note that a configuration in which the light receiving element according to the third embodiment and the light receiving element according to the first embodiment are combined, that is, a filter is provided on both the first main surface 2 and the second main surface 16 of the semiconductor substrate 1. It is also possible to form a layer. In this structure, the upper and lower filter layers can pass through the filter layer twice, that is, four times, so that the thickness of the filter layer can be made substantially four times as thick, and substantially four times. Can be obtained. InG to be a filter layer
As described above, when the aAsP layer is grown epitaxially thick, the composition tends to fluctuate. However, the filter layer having a thickness of 2.3 μm on the first main surface 2 and the second main surface 16 of the semiconductor substrate 1. Is easy to form.
In this case, the incident light passes through the filter layer having a thickness of about 9.2 μm, and a sensitivity ratio of about 40 dB can be obtained as a sensitivity ratio between the signal light having the wavelength of 1.55 μm and the signal light having the wavelength of 1.3 μm.
【0081】(第4の実施形態)次に、図6を参照しな
がら、本発明の第4の実施形態に係る受光素子を説明す
る。尚、図6(a)は、第4の実施形態に係る受光素子
の平面図であり、図6(b)は、図6(a)におけるX
−X線に沿う断面図であり、図6(c)は、図6(a)
におけるY−Y線に沿う断面図である。(Fourth Embodiment) Next, a light receiving element according to a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 6A is a plan view of a light receiving element according to the fourth embodiment, and FIG. 6B is a plan view of X in FIG. 6A.
FIG. 6C is a cross-sectional view along the X-ray, and FIG.
3 is a sectional view taken along line YY in FIG.
【0082】第4の実施形態に係る受光素子が、第3の
実施形態に係る受光素子と異なる点は、図6(c)に示
すように、半導体基板1の第1主面2に傾斜部22を有
する凹部が形成された点である。The light receiving element according to the fourth embodiment is different from the light receiving element according to the third embodiment in that, as shown in FIG. This is a point where a concave portion having a groove 22 is formed.
【0083】なお、説明の簡略化のため、第3の実施形
態に係る受光素子と同じ構成要素には、同じ符号を付し
ており、ここではその説明を省略する。For the sake of simplicity, the same components as those of the light receiving element according to the third embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted here.
【0084】また、光入射部10は傾斜部22に形成さ
れており、光入射部10から入射した入射光18は傾斜
部22で屈折されてから半導体基板1に入射した後、第
2主面16で反射されて光吸収層5に入射する。第3の
実施形態に係る受光素子のように、傾斜部22がなく、
第1主面2と第2主面16とが平行な構造の受光素子の
場合においては、入射光18を光吸収層5に入射させる
ためには入射光18を斜めに入射する必要がある。しか
し、第4の実施形態に係る受光素子のように第2主面1
6に傾斜部22を形成しておき、傾斜部22で入射光1
8を屈折するようにすれば、第1主面2に垂直に入射し
た入射光18を光吸収層5に入射させることができる。
なお、第4の実施形態に係る受光素子は、第3の実施形
態に係る受光素子と同様に、入射光18がフィルタ層2
1を2回透過するので、実質的に2倍の厚さのフィルタ
層を透過する効果があることは言うまでもない。The light incident part 10 is formed on the inclined part 22, and the incident light 18 incident from the light incident part 10 is refracted by the inclined part 22, enters the semiconductor substrate 1, and then enters the second main surface. The light is reflected by 16 and enters the light absorption layer 5. Unlike the light receiving element according to the third embodiment, there is no inclined portion 22,
In the case of a light receiving element having a structure in which the first main surface 2 and the second main surface 16 are parallel to each other, it is necessary to make the incident light 18 obliquely enter in order to make the incident light 18 enter the light absorbing layer 5. However, like the light receiving element according to the fourth embodiment, the second main surface 1
6, an inclined portion 22 is formed.
If the light 8 is refracted, the incident light 18 perpendicularly incident on the first main surface 2 can be incident on the light absorbing layer 5.
The light receiving element according to the fourth embodiment is similar to the light receiving element according to the third embodiment in that the incident light 18
Needless to say, since 1 is transmitted twice, there is an effect of transmitting the filter layer substantially twice as thick.
【0085】(第5の実施形態)次に、図7を参照しな
がら、本発明の第5の実施形態に係る受光素子を説明す
る。尚、図7(a)は、第5の実施形態に係る受光素子
の平面図であり、図7(b)は、図7(a)におけるX
−X線に沿う断面図であり、図7(c)は、図7(a)
におけるY−Y線に沿う断面図である。ここで、図7
(d)は、半導体基板1を裏面からみた場合の傾斜部1
9の箇所を形状を示す裏面図である。(Fifth Embodiment) Next, a light receiving element according to a fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 7A is a plan view of a light receiving element according to the fifth embodiment, and FIG. 7B is a plan view of X in FIG. 7A.
FIG. 7C is a cross-sectional view taken along line X-ray, and FIG.
3 is a sectional view taken along line YY in FIG. Here, FIG.
(D) shows an inclined portion 1 when the semiconductor substrate 1 is viewed from the back surface.
It is a rear view which shows the shape of 9 places.
【0086】第5の実施形態に係る受光素子が、第1の
実施形態に係る受光素子と異なる点は、図7(c)に示
すように、光入射部23が半導体基板1の第2主面16
上に形成されるとともに、第1主面2上のキャリア阻止
層4上には第2の反射膜24が形成された点である。な
お、第2主面16において、光入射部23が形成された
部分には反射膜17は形成されていない。The light receiving element according to the fifth embodiment is different from the light receiving element according to the first embodiment, as shown in FIG. Face 16
The second point is that the second reflection film 24 is formed on the carrier blocking layer 4 on the first main surface 2. The reflection film 17 is not formed on the portion of the second main surface 16 where the light incident portion 23 is formed.
【0087】なお、説明の簡略化のため、第1の実施形
態に係る受光素子と同じ構成要素には、同じ符号を付し
ており、ここではその説明を省略する。For the sake of simplicity, the same components as those of the light receiving element according to the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted here.
【0088】第5の実施形態に係る受光素子によると、
第2主面16上に形成された光入射部23から入射した
入射光は、第1主面2上の反射膜24で反射され、さら
に第2主面16上の反射膜17で反射された後に光吸収
層5に入射する。この場合、入射光18は光吸収層5に
達するまでにフィルタ層3を3回透過することになる。
例えばフィルタ層3の厚さを2.3μmとしておけば、
入射光18は厚さ6.9μmのフィルタ層を透過するこ
とになり、波長1.55μmの信号光と波長1.3μm
の信号光の感度比として30dBを得ることができる。
この構成は、特に裏面入射型が望ましい受光素子の場合
において有効であり、入射光18が透過するフィルタ層
3の厚さを実質的に3倍の厚さとすることができる。According to the light receiving element according to the fifth embodiment,
The incident light that has entered from the light incident portion 23 formed on the second main surface 16 is reflected by the reflection film 24 on the first main surface 2 and further reflected by the reflection film 17 on the second main surface 16. Later, the light enters the light absorption layer 5. In this case, the incident light 18 passes through the filter layer 3 three times before reaching the light absorption layer 5.
For example, if the thickness of the filter layer 3 is set to 2.3 μm,
The incident light 18 is transmitted through the filter layer having a thickness of 6.9 μm, and the signal light having a wavelength of 1.55 μm and the signal light having a wavelength of 1.3 μm are transmitted.
30 dB can be obtained as the sensitivity ratio of the signal light.
This configuration is particularly effective in the case of a light receiving element that is desirably a back illuminated type, and the thickness of the filter layer 3 through which the incident light 18 passes can be substantially tripled.
【0089】なお、光入射部23と光吸収層5の距離を
大きくし、反射膜24の大きさを大きく若しくは反射膜
24を複数設けることにより、フィルタ層を5回、また
は2n+1(nは2以上の自然数)回透過する構成の受
光素子を実現できる。また、光入射部24を半導体基板
1の第1主面2側に形成する構成の表面入射型の受光素
子とすることにより、入射光18が光吸収層5に達する
までに4回、または2n(nは2以上の自然数)回フィ
ルタ層を透過する構成の受光素子を実現できる。By increasing the distance between the light incident portion 23 and the light absorbing layer 5 and increasing the size of the reflective film 24 or providing a plurality of reflective films 24, the number of filter layers is 5 or 2n + 1 (n is 2 It is possible to realize a light receiving element having a configuration of transmitting light by the above (natural number) times. In addition, by forming the light incident portion 24 as a surface incident type light receiving element having a configuration in which the light incident portion 24 is formed on the first main surface 2 side of the semiconductor substrate 1, the incident light 18 reaches the light absorbing layer 5 four times or 2n. (N is a natural number of 2 or more) can realize a light receiving element configured to transmit through the filter layer.
【0090】(第6の実施形態)次に、図8を参照しな
がら、本発明の第6の実施形態に係る受光素子を説明す
る。尚、図8(a)は、第6の実施形態に係る受光素子
の平面図であり、図8(b)は、図8(a)におけるX
−X線に沿う断面図であり、図8(c)は、図8(a)
におけるY−Y線に沿う断面図である。(Sixth Embodiment) Next, a light receiving element according to a sixth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 8A is a plan view of a light receiving element according to the sixth embodiment, and FIG. 8B is a plan view of X in FIG. 8A.
FIG. 8C is a cross-sectional view taken along line X-ray, and FIG.
3 is a sectional view taken along line YY in FIG.
【0091】図8(b)に示すように、半絶縁性InP
よりなる半導体基板25の第1主面26上に、吸収端波
長が1.4μmのn型InGaAsPよりなるフィルタ
層27及びn型InPよりなるキャリア阻止層28が積
層された2つの島、第1メサ29及び第2メサ30が形
成されている。第1メサ29上に島状の低濃度n型In
GaAsよりなる光吸収層31及び低濃度n型InPよ
りなるワイドバンドギャップ層32が積層されている。
ワイドバンドギャップ層32の中央部には、Zn等のp
型不純物が拡散された拡散領域33があり、第1メサ2
9をなすキャリア阻止層28上にn側電極34、拡散領
域33上にp側電極35が形成されている。n側電極3
4は、第1のメサ29上を占めるように形成されてい
る。As shown in FIG. 8B, semi-insulating InP
On a first main surface 26 of a semiconductor substrate 25 formed of a semiconductor substrate 25, two islands in which a filter layer 27 made of n-type InGaAsP having an absorption edge wavelength of 1.4 μm and a carrier blocking layer 28 made of n-type InP are stacked, A mesa 29 and a second mesa 30 are formed. On the first mesa 29, an island-like low-concentration n-type In
A light absorption layer 31 made of GaAs and a wide band gap layer 32 made of low-concentration n-type InP are stacked.
In the center of the wide band gap layer 32, p such as Zn
There is a diffusion region 33 in which the type impurity is diffused, and the first mesa 2
An n-side electrode 34 is formed on the carrier blocking layer 28 and a p-side electrode 35 is formed on the diffusion region 33. n-side electrode 3
4 is formed so as to occupy the first mesa 29.
【0092】また、図8(a)、(c)に示すように、
第1メサ29において、光吸収層31と離してキャリア
阻止層28上に光入射部36が形成され、光入射部36
の内側にはSiNよりなる反射防止膜37が堆積されて
いる。As shown in FIGS. 8A and 8C,
In the first mesa 29, a light incident portion 36 is formed on the carrier blocking layer 28 apart from the light absorbing layer 31, and the light incident portion 36 is formed.
Is deposited with an antireflection film 37 made of SiN.
【0093】さらに、図8(a)、(b)に示すよう
に、露出した半導体層表面は、周辺部のスクライブレー
ン38を除いてSiNとSiO2が積層された絶縁膜3
9によって覆われており、第2メサ30上に絶縁膜39
を介して形成されたパッド40はp側電極35と配線4
1によって接続されている。n側電極34、p側電極3
5、パッド40及び配線41は、例えばTi/Pt/A
uの積層金属膜よりなっており、1回の蒸着、リフトオ
フ工程で一括して形成することも可能である。Further, as shown in FIGS. 8A and 8B, the exposed surface of the semiconductor layer is covered with the insulating film 3 on which SiN and SiO 2 are laminated except for the peripheral scribe lane 38.
9 and an insulating film 39 on the second mesa 30.
The pad 40 formed through the P-side electrode 35 and the wiring 4
1 connected. n-side electrode 34, p-side electrode 3
5, the pad 40 and the wiring 41 are, for example, Ti / Pt / A
It is made of a laminated metal film of u, and can be formed collectively by one evaporation and lift-off process.
【0094】また、半導体基板25の第2主面42に
は、光を反射する反射膜43が形成されている。反射膜
43は金属膜のみで構成してもよいが、誘電体と金属、
例えばSiNとAlの積層構造とすれば、より高い反射
率を得ることができる。Further, on the second main surface 42 of the semiconductor substrate 25, a reflection film 43 for reflecting light is formed. The reflection film 43 may be composed of only a metal film.
For example, if a laminated structure of SiN and Al is used, higher reflectance can be obtained.
【0095】第6の実施形態に係る受光素子は、第1の
実施形態に係る受光素子と同様に、入射光44は基板2
5に入射する前と光吸収層31に入射する前の2回、フ
ィルタ層27を透過する。すなわち、入射光44が透過
するフィルタ層27の厚さを実質的に2倍の厚さとする
ことができる。また、フィルタ層27と光吸収層31の
間にフィルタ層27よりも禁制帯幅の大きい材料よりな
るキャリア阻止層28が挿入されているので、フィルタ
層27で生成されたキャリアが光吸収層31に流入して
感度比が低下することもない。The light receiving element according to the sixth embodiment is similar to the light receiving element according to the first embodiment in that the incident light 44
5 and twice through the filter layer 27 before entering the light absorbing layer 31. That is, the thickness of the filter layer 27 through which the incident light 44 passes can be substantially doubled. Further, since the carrier blocking layer 28 made of a material having a larger bandgap than the filter layer 27 is inserted between the filter layer 27 and the light absorption layer 31, the carriers generated in the filter layer 27 are And the sensitivity ratio does not decrease.
【0096】なお、入射光44は半導体基板25の第1
主面26側に形成された光吸収層31に直接入射しない
が、光入射部36は第1主面26側にあるので、第6の
実施形態に係る受光素子は表面入射型である。また、第
6の実施形態に係る受光素子は、光吸収層31の上にワ
イドバンドギャップ層32を積層して受光部を不純物拡
散によって形成したプレーナ型のものであり、フィルタ
層27は光吸収層31と半導体基板25の間にあるの
で、不純物拡散の深さは第1の実施形態に係る受光素子
と同等である。さらに、半導体基板25の第1主面26
側にp側及びn側電極が共に形成されているので、容易
にフリップチップボンディングすることができる。The incident light 44 is applied to the first
Although the light does not directly enter the light absorbing layer 31 formed on the main surface 26 side, since the light incident portion 36 is on the first main surface 26 side, the light receiving element according to the sixth embodiment is of a front-illuminated type. The light receiving element according to the sixth embodiment is of a planar type in which a wide band gap layer 32 is stacked on a light absorbing layer 31 and a light receiving portion is formed by impurity diffusion. Since it is between the layer 31 and the semiconductor substrate 25, the depth of impurity diffusion is the same as that of the light receiving element according to the first embodiment. Further, the first main surface 26 of the semiconductor substrate 25
Since the p-side and n-side electrodes are both formed on the side, flip-chip bonding can be easily performed.
【0097】以上の効果は第1の実施形態に係る受光素
子と同様であるが、さらに第6の実施形態に係る受光素
子は、半絶縁性の半導体基板25を用いてp側電極35
のパッド40の部分と光吸収層31の部分とがメサ状
(島状)に分離されている。分離されていない場合は、
n型基板を用い絶縁膜を介してp側電極のパッドを形成
することになるので、MIS(Metal Insul
ator semiconductor)構造となり、
パッド容量として素子容量に付加されることになり、そ
のパッド容量が受光素子全体として影響を及ぼす場合が
ある。これに対し、第6の実施形態に係る受光素子で
は、n側電極34が形成されたn型層(第1メサ29)
とは別のメサ(第2メサ30)上にパッド40を形成す
るので、パッド容量が素子容量に付加されないという独
自の効果を有する。The above effects are the same as those of the light receiving element according to the first embodiment. However, the light receiving element according to the sixth embodiment uses a semi-insulating semiconductor substrate 25 and a p-side electrode 35.
Of the pad 40 and the portion of the light absorbing layer 31 are separated in a mesa shape (island shape). If not,
Since an n-type substrate is used to form a pad for a p-side electrode via an insulating film, a MIS (Metal Insul) is formed.
ator semiconductor) structure,
The pad capacitance is added to the element capacitance, and the pad capacitance may affect the entire light receiving element. On the other hand, in the light receiving element according to the sixth embodiment, the n-type layer (the first mesa 29) on which the n-side electrode 34 is formed.
Since the pad 40 is formed on a mesa (the second mesa 30) different from the above, there is an original effect that the pad capacitance is not added to the element capacitance.
【0098】なお、第6の実施形態に係る受光素子にお
いて、p側電極35をリング状ではなく円形として、光
吸収層31上部からの入射光を遮光している。これは入
射光44の散乱光が光吸収層31の上部から入射して感
度比を劣化させるのを防ぐためである。しかし、検査工
程で光吸収層31の上部から直接入射光を入射する場合
には、p側電極35をリング状としてもよい。また、第
6の実施形態に係る受光素子ではn側電極34はキャリ
ア阻止層28上に形成されているが、これをフィルタ層
27上に形成してもよい。フィルタ層27はキャリア阻
止層28よりも禁制帯幅が小さく、この上にn側電極を
形成した方がコンタクト抵抗を低減できる場合がある。
また、パッド40はフィルタ層27のみからなる第2メ
サ30上に形成してもよく、半導体基板25上に形成し
てもよい。ただし、いずれの場合も絶縁膜39を介した
方が望ましい。これは半絶縁性基板であっても多少の導
電性はあり、半導体層上に直接パッド40を形成すると
n側電極との間にリーク電流が発生するからである。In the light-receiving element according to the sixth embodiment, the p-side electrode 35 is formed in a circular shape, not a ring shape, so as to block incident light from above the light absorbing layer 31. This is to prevent the scattered light of the incident light 44 from being incident from above the light absorbing layer 31 and deteriorating the sensitivity ratio. However, when the incident light is directly incident from above the light absorbing layer 31 in the inspection step, the p-side electrode 35 may be formed in a ring shape. Further, in the light receiving element according to the sixth embodiment, the n-side electrode 34 is formed on the carrier blocking layer 28, but may be formed on the filter layer 27. The filter layer 27 has a smaller forbidden band width than the carrier blocking layer 28, and the contact resistance may be reduced by forming an n-side electrode thereon.
The pad 40 may be formed on the second mesa 30 including only the filter layer 27, or may be formed on the semiconductor substrate 25. However, in any case, it is desirable to interpose the insulating film 39. This is because even a semi-insulating substrate has some conductivity, and if the pad 40 is formed directly on the semiconductor layer, a leak current is generated between the pad 40 and the n-side electrode.
【0099】(第7の実施形態)第7の実施形態では、
本発明の第1の実施形態に係る受光素子を光学部材と電
気的あるいは光学的に実装した受光素子実装体につい
て、図9を参照しながら説明する。尚、図9は、本発明
の第7の実施形態に係る受光素子実装体の断面図であ
る。(Seventh Embodiment) In the seventh embodiment,
A light receiving element mounting body in which the light receiving element according to the first embodiment of the present invention is electrically or optically mounted on an optical member will be described with reference to FIG. FIG. 9 is a cross-sectional view of a light receiving element mounted body according to the seventh embodiment of the present invention.
【0100】石英ガラスあるいはSi、GaAs等の半
導体よりなる実装基板45にはガイド溝46が形成され
ており、ガイド溝46に光ファイバ47が載置されてい
る。ガイド溝46は、樹脂(図示せず)によって埋め込
まれる。A guide groove 46 is formed on a mounting substrate 45 made of quartz glass or a semiconductor such as Si or GaAs, and an optical fiber 47 is placed in the guide groove 46. The guide groove 46 is filled with a resin (not shown).
【0101】光ファイバ47を斜めに切断するように実
装基板45にスリット48が形成され、このスリット4
8に反射板49が挿入されている。また、実装基板45
の表面には、ガイド溝46を跨いで受光素子50がフリ
ップチップボンディングされている。受光素子50は、
受光素子50の光入射部51を実装基板45に向けてボ
ンディングされている。A slit 48 is formed in the mounting substrate 45 so as to cut the optical fiber 47 obliquely.
8, a reflection plate 49 is inserted. Also, the mounting board 45
A light receiving element 50 is flip-chip bonded across the guide groove 46 on the surface of the substrate. The light receiving element 50
The light incident part 51 of the light receiving element 50 is bonded to the mounting substrate 45.
【0102】光ファイバ47を紙面右方向から伝搬して
きた入射光52は、反射板49によって反射されて、受
光素子50の光入射部51に入射する。受光素子50に
入射した入射光52は、第1の実施の形態で説明したよ
うに、半導体基板の第2主面で反射されて光吸収層に入
射する。従って、入射光52は半導体基板に入射する前
と光吸収層に入射する前の2回、フィルタ層を透過す
る。すなわち、入射光52が透過するフィルタ層の厚さ
を実質的に2倍の厚さとすることができる。The incident light 52 propagating through the optical fiber 47 from the right side of the drawing sheet is reflected by the reflection plate 49 and enters the light incident portion 51 of the light receiving element 50. As described in the first embodiment, the incident light 52 incident on the light receiving element 50 is reflected by the second main surface of the semiconductor substrate and is incident on the light absorbing layer. Therefore, the incident light 52 passes through the filter layer twice before entering the semiconductor substrate and before entering the light absorbing layer. That is, the thickness of the filter layer through which the incident light 52 passes can be substantially doubled.
【0103】第7の実施形態に係る受光素子実装体で
は、受光素子50を実装基板45にフリップチップボン
ディングしているので、ワイヤボンディングした場合と
比較してワイヤに伴う寄生容量が低減され、高速動作が
可能になる。特に、実装基板をガラス等の誘電体あるい
は半絶縁性の半導体基板とすると、寄生容量低減の効果
が大きくなる。また、光入射部に斜め入射する受光素子
を用いることにより、実装基板45側からの入射光52
を直接受光素子50の光入射部51に入射して光学結合
するので、受光素子50を実装基板45にボンディング
した時点で光学結合も完了し、これにより、光学結合の
ための実装工程が不要になる。In the light receiving element mounted body according to the seventh embodiment, since the light receiving element 50 is flip-chip bonded to the mounting substrate 45, the parasitic capacitance associated with the wire is reduced as compared with the case where the wire bonding is performed, and the speed is increased. Operation becomes possible. In particular, when the mounting substrate is a dielectric material such as glass or a semi-insulating semiconductor substrate, the effect of reducing the parasitic capacitance is increased. Further, by using a light receiving element obliquely incident on the light incident portion, the incident light 52 from the mounting substrate 45 side can be used.
Is directly incident on the light incident portion 51 of the light receiving element 50 and optically coupled, so that the optical coupling is completed when the light receiving element 50 is bonded to the mounting substrate 45, thereby eliminating a mounting process for optical coupling. Become.
【0104】さらに、図示していないが、光ファイバ4
7の出射側(図9における光ファイバ47の左端側)に
半導体レーザを置き、反射板49をハーフミラーとすれ
ば、容易に受光発光モジュールとすることができる。Although not shown, the optical fiber 4
If a semiconductor laser is placed on the emission side of 7 (the left end side of the optical fiber 47 in FIG. 9) and the reflecting plate 49 is a half mirror, a light receiving and emitting module can be easily formed.
【0105】なお、受光素子50は、第2〜第6の実施
形態に係る受光素子としてもよいが、図9に示すように
光入射部51に斜め入射する場合は、第3、第5及び第
6の実施形態に係る受光素子が好ましく、光入射部51
に垂直に入射する場合、すなわち反射板49を入射光5
2の進行方向に対して45度の角度となるように設けた
場合は、第2及び第4の実施形態に係る受光素子が好ま
しい。The light receiving element 50 may be the light receiving element according to the second to sixth embodiments. However, when the light is incident obliquely on the light incident part 51 as shown in FIG. The light receiving element according to the sixth embodiment is preferable.
, That is, the reflection plate 49 passes the incident light 5
In the case where the light receiving element is provided at an angle of 45 degrees with respect to the traveling direction 2, the light receiving elements according to the second and fourth embodiments are preferable.
【0106】[0106]
【発明の効果】本発明の受光素子によれば、光入射部か
ら入射した入射光が第1主面若しくは第2主面で反射さ
れて光吸収層に入射するまでに、その入射光は半導体基
板と光吸収層との間に形成されたフィルタ層を2回以上
透過するので、入射光がフィルタ層を1回透過する構造
の受光素子に対して、フィルタ層の厚さを実質的に2倍
以上とすることができる。その結果、長波長(1.55
μm)側の信号光と短波長(1.3μm)側の信号光の
感度比として例えば20dB以上を得ることができる。According to the light receiving element of the present invention, the incident light from the light incident portion is reflected by the first principal surface or the second principal surface and is incident on the light absorbing layer until the incident light enters the light absorbing layer. Since the light is transmitted twice or more through the filter layer formed between the substrate and the light absorbing layer, the thickness of the filter layer is substantially reduced by 2 to the light receiving element having a structure in which the incident light is transmitted once through the filter layer. It can be more than double. As a result, the long wavelength (1.55
For example, a sensitivity ratio of 20 dB or more can be obtained as the sensitivity ratio between the signal light on the μm side and the signal light on the short wavelength (1.3 μm) side.
【0107】一方、本発明の受光素子実装体によれば、
受光素子を実装基板に容易にフリップチップボンディン
グできるので、ワイヤボンディングした場合と比較して
実装に伴う寄生容量が低減され、高速動作が可能になる
上に、ボンディングした時点で光学結合も完了するので
光学結合のための実装工程が不要になる。On the other hand, according to the light receiving element mounted body of the present invention,
Since the light-receiving element can be easily flip-chip bonded to the mounting board, the parasitic capacitance associated with mounting is reduced compared to the case of wire bonding, high-speed operation is possible, and optical coupling is completed at the time of bonding. A mounting process for optical coupling is not required.
【図1】(a)本発明の第1の実施形態に係る受光素子
の平面図 (b)(a)におけるX−X線に沿う断面図 (c)(a)におけるY−Y線に沿う断面図FIG. 1 (a) is a plan view of a light receiving element according to a first embodiment of the present invention. FIG. 1 (b) is a cross-sectional view taken along line XX in FIG. 1 (a). Sectional view
【図2】波長とInGaAsPの吸収との関係を示すグ
ラフである。FIG. 2 is a graph showing a relationship between wavelength and absorption of InGaAsP.
【図3】各層のバンドギャップを示すグラフである。FIG. 3 is a graph showing a band gap of each layer.
【図4】(a)本発明の第2の実施形態に係る受光素子
の平面図 (b)(a)におけるX−X線に沿う断面図 (c)(a)におけるY−Y線に沿う断面図 (d)本実施形態の受光素子の裏面の一部を示す裏面図4A is a plan view of a light receiving element according to a second embodiment of the present invention. FIG. 4B is a cross-sectional view taken along line XX in FIG. Sectional view (d) Back view showing a part of the back face of the light receiving element of the present embodiment
【図5】(a)本発明の第3の実施形態に係る受光素子
の平面図 (b)(a)におけるX−X線に沿う断面図 (c)(a)におけるY−Y線に沿う断面図5 (a) is a plan view of a light receiving element according to a third embodiment of the present invention. FIG. 5 (b) is a cross-sectional view taken along line XX in FIG. 5 (a). Sectional view
【図6】(a)本発明の第4の実施形態に係る受光素子
の平面図 (b)(a)におけるX−X線に沿う断面図 (c)(a)におけるY−Y線に沿う断面図6A is a plan view of a light receiving element according to a fourth embodiment of the present invention. FIG. 6B is a cross-sectional view taken along line XX in FIG. 6A. FIG. 6C is a sectional view taken along line YY in FIG. Sectional view
【図7】(a)本発明の第5の実施形態に係る受光素子
の平面図 (b)(a)におけるX−X線に沿う断面図 (c)(a)におけるY−Y線に沿う断面図 (d)本実施形態の受光素子の裏面の一部を示す裏面図FIG. 7A is a plan view of a light receiving element according to a fifth embodiment of the present invention. FIG. 7B is a cross-sectional view taken along line XX in FIG. Sectional view (d) Back view showing a part of the back face of the light receiving element of the present embodiment
【図8】(a)本発明の第6の実施形態に係る受光素子
の平面図 (b)(a)におけるX−X線に沿う断面図 (c)(a)におけるY−Y線に沿う断面図8A is a plan view of a light receiving element according to a sixth embodiment of the present invention. FIG. 8B is a cross-sectional view taken along line XX in FIG. Sectional view
【図9】本発明の第7の実施形態に係る受光素子実装体
の断面図FIG. 9 is a sectional view of a light receiving element mounted body according to a seventh embodiment of the present invention.
【図10】従来の長波長パスバンド特性のpinフォト
ダイオードの断面図FIG. 10 is a cross-sectional view of a conventional pin photodiode having a long wavelength passband characteristic.
1、25 半導体基板 2、26 第1主面 3、21、27 フィルタ層 4、28 キャリア阻止層(バッファ層) 5、31 光吸収層 6、32 ワイドバンドギャップ層(窓層) 7、33 拡散領域 8、34 n側電極 9、35 p側電極 10、23、36、51 光入射部 11、37 反射防止膜 12、38 スクライブレーン 13、39 絶縁膜 14、40 パッド(パッド電極) 15、41 配線 16、42 第2主面 17、20、24、43 反射膜 18、44、52 入射光 19、22 傾斜部 29 第1メサ 30 第2メサ 45 実装基板 46 ガイド溝 47 光ファイバ 48 スリット 49 反射板 50 受光素子 1, 25 Semiconductor substrate 2, 26 First main surface 3, 21, 27 Filter layer 4, 28 Carrier blocking layer (buffer layer) 5, 31 Light absorption layer 6, 32 Wide band gap layer (window layer) 7, 33 Diffusion Regions 8, 34 n-side electrode 9, 35 p-side electrode 10, 23, 36, 51 light incident portion 11, 37 antireflection film 12, 38 scribe lane 13, 39 insulating film 14, 40 pad (pad electrode) 15, 41 Wiring 16, 42 Second main surface 17, 20, 24, 43 Reflective film 18, 44, 52 Incident light 19, 22 Inclined portion 29 First mesa 30 Second mesa 45 Mounting board 46 Guide groove 47 Optical fiber 48 Slit 49 Reflection Plate 50 Light receiving element
Claims (16)
と、 前記フィルタ層上に島状に形成された光吸収層と、 前記フィルタ層上の前記光吸収層が形成されていない部
分に形成された光入射部とを有し、 前記フィルタ層の吸収端波長は、前記半導体基板の吸収
端波長よりも長く、前記光吸収層の吸収端波長よりも短
いことを特徴とする受光素子。A semiconductor substrate; a filter layer formed on a first main surface of the semiconductor substrate; a light absorption layer formed in an island shape on the filter layer; and the light absorption on the filter layer A light incident portion formed in a portion where the layer is not formed, wherein the absorption edge wavelength of the filter layer is longer than the absorption edge wavelength of the semiconductor substrate and shorter than the absorption edge wavelength of the light absorption layer. A light receiving element characterized by the above-mentioned.
成されていることを特徴とする請求項1に記載の受光素
子。2. The light receiving device according to claim 1, wherein a reflection film is formed on a second main surface of the semiconductor substrate.
形成された、前記フィルタ層よりも禁制帯幅の大きい材
料よりなるキャリア阻止層と、 前記光吸収層の上に形成され、不純物拡散領域を有する
ワイドバンドキャップ層とを有することを特徴とする請
求項1に記載の受光素子。3. A carrier blocking layer formed between the filter layer and the light absorbing layer, the carrier blocking layer being made of a material having a larger bandgap than the filter layer, and an impurity formed on the light absorbing layer. The light receiving element according to claim 1, further comprising a wide band cap layer having a diffusion region.
記キャリア阻止層が第1導電型であり、 前記不純物拡散領域が第2導電型であり、 前記半導体基板、前記フィルタ層および前記キャリア阻
止層の少なくとも1つの上に形成された第1電極と、 前記不純物拡散領域上に形成された第2電極と、 前記半導体基板、前記フィルタ層および前記キャリア阻
止層の少なくとも一つの上に、絶縁膜を介して形成され
たパッド部と、 前記第2電極と前記パッド部とを電気接続する配線とを
有することを特徴とする請求項3に記載の受光素子。4. The semiconductor substrate, the filter layer, and the carrier blocking layer are of a first conductivity type, the impurity diffusion region is of a second conductivity type, and the semiconductor substrate, the filter layer, and the carrier blocking layer are of a first conductivity type. A first electrode formed on at least one of them, a second electrode formed on the impurity diffusion region, and at least one of the semiconductor substrate, the filter layer and the carrier blocking layer via an insulating film The light receiving element according to claim 3, further comprising: a pad portion formed by the step (c), and a wiring for electrically connecting the second electrode and the pad portion.
して、前記入射光を前記光吸収層に入射させる傾斜部
が、前記半導体基板の第2主面に形成されていることを
特徴とする請求項1に記載の受光素子。5. An inclined portion for reflecting incident light incident on the semiconductor substrate and causing the incident light to enter the light absorbing layer is formed on a second main surface of the semiconductor substrate. The light receiving element according to claim 1.
と、 前記半導体基板の第1主面上に島状に形成された光吸収
層と、 前記第1主面上の前記光吸収層が形成されていない部分
に形成された光入射部とを有し、 前記フィルタ層の吸収端波長は、前記半導体基板の吸収
端波長よりも長く、前記光吸収層の吸収端波長よりも短
いことを特徴とする受光素子。6. A semiconductor substrate; a filter layer formed on a second main surface of the semiconductor substrate; a light absorbing layer formed in an island shape on a first main surface of the semiconductor substrate; A light incident portion formed on a portion of the main surface where the light absorption layer is not formed, wherein an absorption edge wavelength of the filter layer is longer than an absorption edge wavelength of the semiconductor substrate; A light receiving element having a wavelength shorter than the absorption edge wavelength.
有するワイドバンドギャップ層が形成されていることを
特徴とする請求項6に記載の受光素子。7. The light receiving element according to claim 6, wherein a wide band gap layer having an impurity diffusion region is formed on the light absorbing layer.
しており、光入射部が前記傾斜部にあることを特徴とす
る請求項7に記載の受光素子。8. The light-receiving element according to claim 7, wherein the first main surface of the semiconductor substrate has an inclined portion, and the light incident portion is on the inclined portion.
吸収層に入射するまでに前記フィルタ層を少なくとも2
回透過することを特徴とする請求項1ないし請求項8の
いずれかに記載の受光素子。9. At least two filter layers are formed before light incident from the light incident part enters the light absorbing layer.
9. The light receiving element according to claim 1, wherein the light is transmitted once.
されたフィルタ層と、 前記半導体基板の前記第1主面側に島状に形成された光
吸収層と、 前記半導体基板の前記第1主面側に形成された反射膜
と、 前記半導体基板の前記第2主面側に形成された光入射部
とを有し、 前記フィルタ層の吸収端波長は、前記半導体基板の吸収
端波長よりも長く、前記光吸収層の吸収端波長よりも短
いことを特徴とする受光素子。10. A semiconductor substrate, a filter layer formed on a first main surface side or a second main surface side of the semiconductor substrate, and light formed in an island shape on the first main surface side of the semiconductor substrate. An absorption layer, a reflection film formed on the first main surface side of the semiconductor substrate, and a light incident portion formed on the second main surface side of the semiconductor substrate; and an absorption end of the filter layer. A light receiving element, wherein a wavelength is longer than an absorption edge wavelength of the semiconductor substrate and shorter than an absorption edge wavelength of the light absorption layer.
光吸収層に入射するまでに前記フィルタ層を少なくとも
3回透過することを特徴とする請求項10に記載の受光
素子。11. The light-receiving element according to claim 10, wherein the light incident from the light incident portion passes through the filter layer at least three times before entering the light absorbing layer.
層が単数もしくは複数の島状に形成されており、 前記半導体基板が半絶縁性であり、 前記フィルタ層及び前記キャリア阻止層が第1導電型で
あり、 前記不純物拡散領域が第2導電型であり、 前記光吸収層を有する島における前記フィルタ層もしく
は前記キャリア阻止層の上に形成された第1電極と、 前記不純物拡散領域上に形成された第2電極と、 前記半導体基板上、あるいは前記第1電極が形成された
島以外の島をなす前記フィルタ層もしくは前記キャリア
阻止層上に形成されたパッド部と、 前記第2電極と前記パッド部とを電気接続する配線とを
有することを特徴とする請求項3に記載の受光素子。12. The filter layer and the carrier blocking layer are formed in one or a plurality of islands, the semiconductor substrate is semi-insulating, and the filter layer and the carrier blocking layer are of a first conductivity type. A first electrode formed on the filter layer or the carrier blocking layer in an island having the light absorbing layer; and a first electrode formed on the impurity diffusion region. A second electrode; a pad portion formed on the semiconductor substrate or on the filter layer or the carrier blocking layer forming an island other than the island on which the first electrode is formed; and the second electrode and the pad portion The light receiving element according to claim 3, further comprising: a wiring for electrically connecting the light receiving element to the light receiving element.
たフィルタ層を有する受光素子であって、 前記半導体基板の第1主面側から入射した光が、前記半
導体基板の第2主面で反射して前記光吸収層に吸収され
るまでに前記フィルタ層を少なくとも2回以上透過する
ことを特徴とする受光素子。13. A light receiving element having a filter layer formed between a semiconductor substrate and a light absorbing layer, wherein light incident from a first main surface side of the semiconductor substrate is applied to a second main surface of the semiconductor substrate. A light-receiving element that passes through the filter layer at least twice before being reflected by the light absorption layer and absorbed by the light absorption layer.
半導体基板の吸収端波長よりも長く前記光吸収層の吸収
端波長よりも短いことを特徴とする請求項13に記載の
受光素子。14. The light receiving element according to claim 13, wherein an absorption edge wavelength of said filter layer is longer than an absorption edge wavelength of said semiconductor substrate and shorter than an absorption edge wavelength of said light absorption layer.
れた光導波路と、前記光導波路を伝搬する入射光の進路
を前記実装基板の表面方向に偏向させる偏向素子と、前
記実装基板に配置された受光素子とを有する受光素子実
装体であって、前記受光素子は、 半導体基板と、 前記半導体基板の第1主面側および第2主面側の少なく
とも一方の側に形成されたフィルタ層と、 前記半導体基板の前記第1主面側に島状に形成された光
吸収層と、 前記半導体基板の前記第1主面側に形成された光入射部
とを有し、 前記受光素子は前記光入射部が形成された第1主面側を
実装基板に向けて配置されていることを特徴とする受光
素子実装体。15. A mounting substrate, an optical waveguide formed in the mounting substrate, a deflecting element for deflecting a path of incident light propagating through the optical waveguide toward a surface of the mounting substrate, and disposed on the mounting substrate. A light receiving element mounting body, comprising: a semiconductor substrate; and a filter layer formed on at least one of a first main surface side and a second main surface side of the semiconductor substrate. And a light absorbing layer formed in an island shape on the first main surface side of the semiconductor substrate; and a light incident portion formed on the first main surface side of the semiconductor substrate. A light-receiving element mounting body, wherein the first main surface side on which the light incident portion is formed is arranged facing a mounting substrate.
成された溝に埋め込まれた光ファイバであり、 前記偏向素子が、前記光ファイバを切断するように前記
実装基板上に形成されたスリットに挿入された反射板で
あり、 前記受光素子が、前記溝を跨いで前記実装基板に配置さ
れていることを特徴とする請求項15記載の受光素子実
装体。16. The optical waveguide, wherein the optical waveguide is an optical fiber embedded in a groove formed on the mounting substrate, and wherein the deflecting element is formed on the mounting substrate so as to cut the optical fiber. The light-receiving element mounting body according to claim 15, wherein the light-receiving element is disposed on the mounting substrate across the groove.
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