JP2003215305A - 光素子 - Google Patents
光素子Info
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- JP2003215305A JP2003215305A JP2002014083A JP2002014083A JP2003215305A JP 2003215305 A JP2003215305 A JP 2003215305A JP 2002014083 A JP2002014083 A JP 2002014083A JP 2002014083 A JP2002014083 A JP 2002014083A JP 2003215305 A JP2003215305 A JP 2003215305A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】光を効率良く受光素子や光導波路に入射或いは
発光素子や光導波路からの光を効率良く出射させること
ができる低コストの光素子を提供する。 【解決手段】光素子はＳｉ半導体光導波路４と、反射防
止領域３０とからなり、反射防止領域３０はＳｉ半導体
光導波路４の受光面（若しくは出射面）を構成する端面
３２に接するように形成されている。そしてこの反射防
止領域３０は、第１の物質としてシリコン、第２の物質
として空気を採用し、第１の物質であるシリコンからな
る平断面形状が正三角形状の柱状体３１を周期的に配列
した２次元の周期構造を有する。
発光素子や光導波路からの光を効率良く出射させること
ができる低コストの光素子を提供する。 【解決手段】光素子はＳｉ半導体光導波路４と、反射防
止領域３０とからなり、反射防止領域３０はＳｉ半導体
光導波路４の受光面（若しくは出射面）を構成する端面
３２に接するように形成されている。そしてこの反射防
止領域３０は、第１の物質としてシリコン、第２の物質
として空気を採用し、第１の物質であるシリコンからな
る平断面形状が正三角形状の柱状体３１を周期的に配列
した２次元の周期構造を有する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は光通信分野に適した
反射防止膜を備えた光素子に関わるものである。
反射防止膜を備えた光素子に関わるものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、複雑な光制御を要求する高密度波
長通信等の急速な発展に伴い光導波路、発光素子、受光
索子等から構成される光集積回路が注目されている。
長通信等の急速な発展に伴い光導波路、発光素子、受光
索子等から構成される光集積回路が注目されている。
【０００３】また光導波路に関してはコアとクラッドの
間の比屈折率差が０．５％以下と小さい従来の石英系光
導波路に対して半導体のような高屈折率コア材料を利用
した光導波路についての開発が各所で行われている。
間の比屈折率差が０．５％以下と小さい従来の石英系光
導波路に対して半導体のような高屈折率コア材料を利用
した光導波路についての開発が各所で行われている。
【０００４】個々の半導体の光素子を光学的に結合する
に当たり各結合する表面毎に反射が起こり、そのため光
シグナル強度の減衰及びノイズが生じるという問題があ
る。
に当たり各結合する表面毎に反射が起こり、そのため光
シグナル強度の減衰及びノイズが生じるという問題があ
る。
【０００５】実用的な半導体の表面における光反射率は
５０％程度にもなることが知られており、この反射を低
減するためには半導体表面に反射防止膜を設けることが
不可欠である。このような光半導体の光素子で反射防止
膜が設けられている例としては例えば図７に示すフォト
ダイオードが知られている。この種の受光素子では受光
面３２に反射防止膜３を設けている。この反射防止膜３
の材質としてはＳｉＯ，ＳｉＯ2，Ａｌ2Ｏ3，Ｓｂ
2Ｏ3、ＴｉＯ2、Ｔａ2Ｏ5，ＺｎＳ等が用いられてい
る。
５０％程度にもなることが知られており、この反射を低
減するためには半導体表面に反射防止膜を設けることが
不可欠である。このような光半導体の光素子で反射防止
膜が設けられている例としては例えば図７に示すフォト
ダイオードが知られている。この種の受光素子では受光
面３２に反射防止膜３を設けている。この反射防止膜３
の材質としてはＳｉＯ，ＳｉＯ2，Ａｌ2Ｏ3，Ｓｂ
2Ｏ3、ＴｉＯ2、Ｔａ2Ｏ5，ＺｎＳ等が用いられてい
る。
【０００６】尚図中５は−の金属電極、６は絶縁膜、７
はＰ+領域、８はｉ領域、９はｎ+領域、１０は＋の金属
電極である。
はＰ+領域、８はｉ領域、９はｎ+領域、１０は＋の金属
電極である。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら従来の半
導体の光素子において反射防止膜３を設ける場合には、
半導体の端面にスパッタ法等で成膜する必要があり、そ
のため製造工程が複雑になりコストアップ要因となると
いう不具合があった。
導体の光素子において反射防止膜３を設ける場合には、
半導体の端面にスパッタ法等で成膜する必要があり、そ
のため製造工程が複雑になりコストアップ要因となると
いう不具合があった。
【０００８】また、反射防止膜３の材料として、上述し
たようにＳｉＯ，ＳｉＯ2，Ａｌ2Ｏ 3，Ｓｂ2Ｏ3、Ｔｉ
Ｏ2、Ｔａ2Ｏ5，ＺｎＳ等が用いられているが、夫々の
材料は物質固有の屈折率を有しているため任意の屈折率
に設定することができないという不具合があった。
たようにＳｉＯ，ＳｉＯ2，Ａｌ2Ｏ 3，Ｓｂ2Ｏ3、Ｔｉ
Ｏ2、Ｔａ2Ｏ5，ＺｎＳ等が用いられているが、夫々の
材料は物質固有の屈折率を有しているため任意の屈折率
に設定することができないという不具合があった。
【０００９】本発明は上記の点に鑑みて為されたもので
あって、その目的とするところは光を効率よく受光素子
や光導波路に入射或いは発光素子や光導波路からの光を
効率よく出射することができ、更には低コストで製造で
きる光素子を提供することにある。
あって、その目的とするところは光を効率よく受光素子
や光導波路に入射或いは発光素子や光導波路からの光を
効率よく出射することができ、更には低コストで製造で
きる光素子を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１の発明では、単一の第１の物質で連続且つ
一様なる形態を有するとともに特定面を具備した第１の
領域と、前記特定面に接して受光面若しくは出射面を具
備し前記第１の領域の第１の物質と同じ物質と、該物質
より屈折率の小さい第２の物質とを使用波長以下のサイ
ズで２次元若しくは３次元に離散的に分布させて反射防
止領域を形成している第２の領域とから成ることを特徴
とする。
に、請求項１の発明では、単一の第１の物質で連続且つ
一様なる形態を有するとともに特定面を具備した第１の
領域と、前記特定面に接して受光面若しくは出射面を具
備し前記第１の領域の第１の物質と同じ物質と、該物質
より屈折率の小さい第２の物質とを使用波長以下のサイ
ズで２次元若しくは３次元に離散的に分布させて反射防
止領域を形成している第２の領域とから成ることを特徴
とする。
【００１１】請求項２の発明では、請求項１の発明にお
いて、前記反射防止領域の屈折率をｎ、前記第１の物質
の屈折率をｎ1、前記第２の物質の屈折率をｎ2とすると
き、ｎ2＜ｎ＜ｎ1を満足するように設定していることを
特徴とする。
いて、前記反射防止領域の屈折率をｎ、前記第１の物質
の屈折率をｎ1、前記第２の物質の屈折率をｎ2とすると
き、ｎ2＜ｎ＜ｎ1を満足するように設定していることを
特徴とする。
【００１２】請求項３の発明では、請求項１又は２の発
明において、前記反射防止領域の屈折率をｎ、前記反射
防止領域の光入出力面間の厚さをｄ、出射若しくは受光
波長をλとするとき、ｄ＝λ／４ｎを満足するように設
定していることを特徴とする。
明において、前記反射防止領域の屈折率をｎ、前記反射
防止領域の光入出力面間の厚さをｄ、出射若しくは受光
波長をλとするとき、ｄ＝λ／４ｎを満足するように設
定していることを特徴とする。
【００１３】請求項４の発明では、請求項１乃至３の何
れかの発明において、前記反射防止領域として、夫々の
屈折率が異なる複数の領域を光入出力方向に並設してい
ることを特徴とする。
れかの発明において、前記反射防止領域として、夫々の
屈折率が異なる複数の領域を光入出力方向に並設してい
ることを特徴とする。
【００１４】請求項５の発明では、請求項１乃至４の何
れかの発明において、前記反射防止領域は第１の物質で
形成される柱状体を略マトリクス状に配置するととも
に、柱状体以外の部分を第２の物資で満たしていること
を特徴とする。
れかの発明において、前記反射防止領域は第１の物質で
形成される柱状体を略マトリクス状に配置するととも
に、柱状体以外の部分を第２の物資で満たしていること
を特徴とする。
【００１５】請求項６の発明では、請求項５の発明にお
いて、前記柱状体の平断面形状を、反射防止領域の光入
出力面に垂直な方向の線上に頂点を有し且つ該頂点に対
応する内角が前記線で２分される多角形になるように形
成していることを特徴とする。
いて、前記柱状体の平断面形状を、反射防止領域の光入
出力面に垂直な方向の線上に頂点を有し且つ該頂点に対
応する内角が前記線で２分される多角形になるように形
成していることを特徴とする。
【００１６】請求項７の発明では、請求項５又は６の何
れかの発明において、前記第１の物質として半導体材料
を用い、前記第２の物質として半導体材料の屈折率より
小さい材料を用い、前記反射防止領域をこれら物質の組
み合わせからなる周期構造物によって形成していること
を特徴とする。
れかの発明において、前記第１の物質として半導体材料
を用い、前記第２の物質として半導体材料の屈折率より
小さい材料を用い、前記反射防止領域をこれら物質の組
み合わせからなる周期構造物によって形成していること
を特徴とする。
【００１７】
【発明の実施の形態】以下本発明を実施形態により説明
する。
する。
【００１８】（実施形態１）本実施形態の光素子につい
て図１〜図３を参照しながら説明するが、以下では図２
（ｂ）における上下方向を用いて上下方向を規定し、図
２（ａ）における上下方向を用いて左右方向を規定して
説明する。
て図１〜図３を参照しながら説明するが、以下では図２
（ｂ）における上下方向を用いて上下方向を規定し、図
２（ａ）における上下方向を用いて左右方向を規定して
説明する。
【００１９】本実施形態の光素子は半導体材料たるシリ
コン基板１の上面にシリコン酸化膜からなる絶縁膜２を
介して反射防止領域３０と、特定面として入射面（若し
くは出射面）を構成する端面３２を反射防止領域３０に
接するように設けたＳｉ半導体光導波路４とから成る。
コン基板１の上面にシリコン酸化膜からなる絶縁膜２を
介して反射防止領域３０と、特定面として入射面（若し
くは出射面）を構成する端面３２を反射防止領域３０に
接するように設けたＳｉ半導体光導波路４とから成る。
【００２０】反射防止領域３０は屈折率の異なる２種類
の物質（以下、説明の便宜上、第１の物質、第２の物質
と称す）からなり、これら物質の配列が周期構造を有
し、外部からＳｉ半導体光導波路４の上記端面３２から
入射する光に対してＳｉよりも低屈折率的に機能して反
射防止を行う微細構造膜を構成している。
の物質（以下、説明の便宜上、第１の物質、第２の物質
と称す）からなり、これら物質の配列が周期構造を有
し、外部からＳｉ半導体光導波路４の上記端面３２から
入射する光に対してＳｉよりも低屈折率的に機能して反
射防止を行う微細構造膜を構成している。
【００２１】本実施形態における反射防止領域３０は第
１の物質としてシリコン、第２の物質として空気を採用
しており、第１の物質であるシリコンからなる平断面形
状が正三角形状の柱状体３１を周期的に配列した２次元
の周期構造を有する。
１の物質としてシリコン、第２の物質として空気を採用
しており、第１の物質であるシリコンからなる平断面形
状が正三角形状の柱状体３１を周期的に配列した２次元
の周期構造を有する。
【００２２】更に詳説すると本実施形態における反射防
止領域３０は絶縁膜２に対向する面内単位に単位格子が
２次元三角格子の各格子点に柱状体３１を立設してい
る。これらの柱状体３１は平断面形状の一つの内角が反
射防止領域３０の光入出力面に垂直な方向の線により２
分されるように当該内角に対応する頂点を上記線上に配
置している。
止領域３０は絶縁膜２に対向する面内単位に単位格子が
２次元三角格子の各格子点に柱状体３１を立設してい
る。これらの柱状体３１は平断面形状の一つの内角が反
射防止領域３０の光入出力面に垂直な方向の線により２
分されるように当該内角に対応する頂点を上記線上に配
置している。
【００２３】ここで本発明者は図３の格子点間の距離ａ
が光波長よりも小さくなるように柱状体３１を立設し、
柱状体３１の空間占有率をＸとすることで反射防止領域
３０の屈折率ｎを、ｎ＝３．５Ｘ＋（１−Ｘ）＝１＋
２．５Ｘとすることができるのを見出した。
が光波長よりも小さくなるように柱状体３１を立設し、
柱状体３１の空間占有率をＸとすることで反射防止領域
３０の屈折率ｎを、ｎ＝３．５Ｘ＋（１−Ｘ）＝１＋
２．５Ｘとすることができるのを見出した。
【００２４】ここで第１の物質であるシリコンの屈折率
ｎ1は３．５である。これに基づいて本実施形態では空
間占有率Ｘを０．３５として屈折率ｎを１．９、反射防
止領域３０の光入出力面間の厚さｄを２１０ｎｍと設定
することにより光通信用である１５５０ｎｍの波長に対
して反射防止機能を実現している。
ｎ1は３．５である。これに基づいて本実施形態では空
間占有率Ｘを０．３５として屈折率ｎを１．９、反射防
止領域３０の光入出力面間の厚さｄを２１０ｎｍと設定
することにより光通信用である１５５０ｎｍの波長に対
して反射防止機能を実現している。
【００２５】つまり、上記厚さをｄ、使用する光の出射
あるいは受光波長をλとするときｄ＝λ／４ｎを満足さ
せるものである。
あるいは受光波長をλとするときｄ＝λ／４ｎを満足さ
せるものである。
【００２６】上述の２次元周期構造を有する反射防止領
域３０を形成する方法としては、例えば絶縁膜２上にシ
リコン層を形成した後、このシリコン層上にマスク材料
層を更に形成し、フォトリソグラフィ技術によって柱状
体３１の形成部位に対応したシリコン層表面上にマスク
材料層が残るようにパターニングした後エッチング技術
を利用してシリコン層の不要部分を除去することで柱状
体３１を形成すればよよい。
域３０を形成する方法としては、例えば絶縁膜２上にシ
リコン層を形成した後、このシリコン層上にマスク材料
層を更に形成し、フォトリソグラフィ技術によって柱状
体３１の形成部位に対応したシリコン層表面上にマスク
材料層が残るようにパターニングした後エッチング技術
を利用してシリコン層の不要部分を除去することで柱状
体３１を形成すればよよい。
【００２７】而して例えば反射防止領域３０の入射面３
３から入射した信号光は、Ｓｉ半導体光導波路４の端面
３２からＳｉ半導体導波路４内に入射して、Ｓｉ半導体
導波路４内に伝播することになる。この際にＳｉ半導体
導波路４の端面３２で反射されることがなく入射光が微
弱な場合でも光信号として効率良く導波させることが可
能であり、また反射防止領域３０が半導体の周期構造物
により構成されているので比較的簡単な半導体製造工程
で形成することが可能であり低コスト化を図ることがで
きる。
３から入射した信号光は、Ｓｉ半導体光導波路４の端面
３２からＳｉ半導体導波路４内に入射して、Ｓｉ半導体
導波路４内に伝播することになる。この際にＳｉ半導体
導波路４の端面３２で反射されることがなく入射光が微
弱な場合でも光信号として効率良く導波させることが可
能であり、また反射防止領域３０が半導体の周期構造物
により構成されているので比較的簡単な半導体製造工程
で形成することが可能であり低コスト化を図ることがで
きる。
【００２８】ところで本実施形態では、反射防止領域３
０の第２の物質として空気を採用しているが空気（気
体）の代わりに気体以外の誘電体材料（例えばＳｉ
Ｏ2，ＳｉＮX、Ａｌ2Ｏ3など）、高分子材料（例えばポ
リイミドなど）などの有形体を採用して隣り合う柱状体
３１の問に有形体からなる第２の物質を充填させてもよ
く、このような第２の物質を充填させることによって反
射防止領域３０における柱状体３１の傾倒や折損を防止
することができ信頼性が向上する。尚この場合第２の物
質の屈折率ｎ2と反射防止領域３０の屈折率ｎと第１の
物質（シリコン）の屈折率ｎ1 との関係はｎ2＜ｎ＜ｎ1
を満足させるものとする。
０の第２の物質として空気を採用しているが空気（気
体）の代わりに気体以外の誘電体材料（例えばＳｉ
Ｏ2，ＳｉＮX、Ａｌ2Ｏ3など）、高分子材料（例えばポ
リイミドなど）などの有形体を採用して隣り合う柱状体
３１の問に有形体からなる第２の物質を充填させてもよ
く、このような第２の物質を充填させることによって反
射防止領域３０における柱状体３１の傾倒や折損を防止
することができ信頼性が向上する。尚この場合第２の物
質の屈折率ｎ2と反射防止領域３０の屈折率ｎと第１の
物質（シリコン）の屈折率ｎ1 との関係はｎ2＜ｎ＜ｎ1
を満足させるものとする。
【００２９】例えば第２の物質としてＬＳＩなどの半導
体製造工程で一般的に用いられるポリイミドを採用すれ
ばシリコンとポリイミドとの２次元周期構造からなる反
射防止領域３０を簡単旦つ低コストで形成することが可
能になる。また、反射防止領域３０はシリコン基板１の
一表面側に形成された絶縁膜２上に形成されており絶縁
膜２の構成材料であるシリコン酸化膜の屈折率は１．５
で反射防止領域３０の屈折率１．９よりも低いので光が
シリコン基板１へ漏れるのを抑制することができ光導波
効率を更に向上させることができる。
体製造工程で一般的に用いられるポリイミドを採用すれ
ばシリコンとポリイミドとの２次元周期構造からなる反
射防止領域３０を簡単旦つ低コストで形成することが可
能になる。また、反射防止領域３０はシリコン基板１の
一表面側に形成された絶縁膜２上に形成されており絶縁
膜２の構成材料であるシリコン酸化膜の屈折率は１．５
で反射防止領域３０の屈折率１．９よりも低いので光が
シリコン基板１へ漏れるのを抑制することができ光導波
効率を更に向上させることができる。
【００３０】また本実施形態の反射防止領域３０を形成
する際に、厚み方向の中間に絶縁膜２が形成され主表面
側にシリコン層が形成されたＳＯＩ基板を用いてシリコ
ン層を加工することで上記柱状体３１を形成するように
すれば反射防止領域３０を簡単に形成することができ
る。
する際に、厚み方向の中間に絶縁膜２が形成され主表面
側にシリコン層が形成されたＳＯＩ基板を用いてシリコ
ン層を加工することで上記柱状体３１を形成するように
すれば反射防止領域３０を簡単に形成することができ
る。
【００３１】更にまた、本実施形態での反射防止領域３
０は２次元の周期構造を有しているがこれに限定されず
離散的に柱状体が分布している形態でもよい。また、本
実施形態では集光用のレンズを設けていないが集光用の
レンズを設けるようにしてもよい。
０は２次元の周期構造を有しているがこれに限定されず
離散的に柱状体が分布している形態でもよい。また、本
実施形態では集光用のレンズを設けていないが集光用の
レンズを設けるようにしてもよい。
【００３２】（実施形態２）本実施形態の基本構成は実
施形態１と略同じであって、図４（ａ）に示すように絶
縁膜２に対向する面内単位格子が２次元四角格子の各格
子点に平断面が正三角形で、その頂点が垂直方向なシリ
コンからなる柱状体３１が立設されている点、つまりマ
トリクス状に柱状体３１が立設されている点で相違する
だけである。勿論各柱状体３１の平断面形状の対向する
一対の内角が反射防止領域３０の光入出力面に垂直な方
向の線により２分されるように当該内角に対応する頂点
を上記線上に配置している。
施形態１と略同じであって、図４（ａ）に示すように絶
縁膜２に対向する面内単位格子が２次元四角格子の各格
子点に平断面が正三角形で、その頂点が垂直方向なシリ
コンからなる柱状体３１が立設されている点、つまりマ
トリクス状に柱状体３１が立設されている点で相違する
だけである。勿論各柱状体３１の平断面形状の対向する
一対の内角が反射防止領域３０の光入出力面に垂直な方
向の線により２分されるように当該内角に対応する頂点
を上記線上に配置している。
【００３３】従って本実施形態において柱状体３１の空
間占有率Ｘを０．３５とし反射防止領域３１の厚さｄを
２１０ｎｍと設定すればよい。他の構成は実施形態１と
同じであるので、他の構成についての説明は省略する。
間占有率Ｘを０．３５とし反射防止領域３１の厚さｄを
２１０ｎｍと設定すればよい。他の構成は実施形態１と
同じであるので、他の構成についての説明は省略する。
【００３４】（実施形態３）本実施形態の基本構成は実
施形態１と略同じであって、図５（ａ）に示すように絶
縁膜２に対向する面内に単位格子が２次元三角格子の各
格子点に平断面構造が正三角形の柱状体３１を立設した
微細構造膜からなる反射防止領域層３０ａ（実施形態１
の反射防止領域３０に相当）と、この反射防止領域層３
０ｂとＳｉ半導体光導波路４の入射面３２との間の絶縁
膜２に対向する面内の２次元四角格子の格子点に平断面
が正四角形の柱状体３４を立設し、反射防止領域層３０
ａと屈折率が異なる微細構造膜かなる反射防止領域層３
０ｂを形成し、これら層３０ａ、３０ｂで反射防止領域
３０’を構成している点で相違する。
施形態１と略同じであって、図５（ａ）に示すように絶
縁膜２に対向する面内に単位格子が２次元三角格子の各
格子点に平断面構造が正三角形の柱状体３１を立設した
微細構造膜からなる反射防止領域層３０ａ（実施形態１
の反射防止領域３０に相当）と、この反射防止領域層３
０ｂとＳｉ半導体光導波路４の入射面３２との間の絶縁
膜２に対向する面内の２次元四角格子の格子点に平断面
が正四角形の柱状体３４を立設し、反射防止領域層３０
ａと屈折率が異なる微細構造膜かなる反射防止領域層３
０ｂを形成し、これら層３０ａ、３０ｂで反射防止領域
３０’を構成している点で相違する。
【００３５】つまり本実施形態では反射防止領域層３０
ｂの柱状体３４を立設している格子点の間の距離をｂ
（ａ≠ｂ）とし且つ使用光波長よりも小さすることで夫
々の反射防止領域層３０ａ，３０ｂの屈折率を異ならせ
ている。
ｂの柱状体３４を立設している格子点の間の距離をｂ
（ａ≠ｂ）とし且つ使用光波長よりも小さすることで夫
々の反射防止領域層３０ａ，３０ｂの屈折率を異ならせ
ている。
【００３６】このように夫々の屈折率が異なる複数の反
射防止領域層３０ａ、３０ｂを並設して反射防止領域３
０’を形成することにより、反射防止効果をより高める
ことが可能となり、且つ反射防止機能を満たす波長領域
を更に広げることが可能となる。
射防止領域層３０ａ、３０ｂを並設して反射防止領域３
０’を形成することにより、反射防止効果をより高める
ことが可能となり、且つ反射防止機能を満たす波長領域
を更に広げることが可能となる。
【００３７】なお本実施形態では柱状体３１及び柱状体
３４が夫々三角形を単位格子とする２次元三角格子の格
子点及び四角形を単位格子とする２次元四角格子の格子
点に立設されているが、どちらも２次元三角格子の格子
点に立設してもよいし、２次元四角格子の格子点に立設
してもよい。
３４が夫々三角形を単位格子とする２次元三角格子の格
子点及び四角形を単位格子とする２次元四角格子の格子
点に立設されているが、どちらも２次元三角格子の格子
点に立設してもよいし、２次元四角格子の格子点に立設
してもよい。
【００３８】更に柱状体３１及び柱状体３４の夫々の隙
間に気体以外の誘電体材料（例えばＳｉＯ2，ＳｉＮ、
Ａｌ2Ｏ3など）、高分子材料（例えばポリイミドなど）
などの有形体からなる第２の物質を充填させるようにし
てもよい。
間に気体以外の誘電体材料（例えばＳｉＯ2，ＳｉＮ、
Ａｌ2Ｏ3など）、高分子材料（例えばポリイミドなど）
などの有形体からなる第２の物質を充填させるようにし
てもよい。
【００３９】（実施形態４）上記各実施形態は周期構造
を用いたものであるが、本実施形態では、図６に示すよ
うに周期構造を用いず且つ３次元構造を有する反射防止
領域３０を形成したものである。
を用いたものであるが、本実施形態では、図６に示すよ
うに周期構造を用いず且つ３次元構造を有する反射防止
領域３０を形成したものである。
【００４０】つまり本実施形態では、第１の物質たるシ
リコン３５ａ中に第２の物資たるシリコン酸化物３５ｂ
を３次元で離散的に分布させることで、反射防止領域３
０を構成する微細構造膜を形成している。ここで各シリ
コン酸化物３５ｂのサイズを、使用光波長以下で且つ数
百オングストローム程度とし、反射防止領域３０の屈折
率は、両物質の堆積比率によって制御を行う。
リコン３５ａ中に第２の物資たるシリコン酸化物３５ｂ
を３次元で離散的に分布させることで、反射防止領域３
０を構成する微細構造膜を形成している。ここで各シリ
コン酸化物３５ｂのサイズを、使用光波長以下で且つ数
百オングストローム程度とし、反射防止領域３０の屈折
率は、両物質の堆積比率によって制御を行う。
【００４１】尚各実施形態ではＳｉ半導体光導波路の端
面に対応するように反射防止領域を設けてあるがＳｉ光
導波路の代わりに受光素子の受光面や発光素子の光出射
面に対応するように反射防止領域を設けて光素子を構成
しても良い。
面に対応するように反射防止領域を設けてあるがＳｉ光
導波路の代わりに受光素子の受光面や発光素子の光出射
面に対応するように反射防止領域を設けて光素子を構成
しても良い。
【００４２】
【発明の効果】請求項１の発明は、単一の第１の物質で
連続且つ一様なる形態を有するとともに特定面を具備し
た第１の領域と、前記特定面に接して受光面若しくは出
射面を具備し前記第１の領域の第１の物質と同じ物質
と、該物質より屈折率の小さい第２の物質とを使用波長
以下のサイズで２次元若しくは３次元に離散的に分布さ
せて反射防止領域を形成している第２の領域とから成る
ので、第１の領域である光導波路や受光素子に光を効率
よく入射することができ、また発光素子から光を効率よ
く出射することができ、そのために微弱な光信号でもノ
イズに埋まることなく信号として伝播することができる
という効果がある。
連続且つ一様なる形態を有するとともに特定面を具備し
た第１の領域と、前記特定面に接して受光面若しくは出
射面を具備し前記第１の領域の第１の物質と同じ物質
と、該物質より屈折率の小さい第２の物質とを使用波長
以下のサイズで２次元若しくは３次元に離散的に分布さ
せて反射防止領域を形成している第２の領域とから成る
ので、第１の領域である光導波路や受光素子に光を効率
よく入射することができ、また発光素子から光を効率よ
く出射することができ、そのために微弱な光信号でもノ
イズに埋まることなく信号として伝播することができる
という効果がある。
【００４３】請求項２の発明は、請求項１の発明におい
て、前記反射防止領域の屈折率をｎ、前記第１の物質の
屈折率をｎ1、前記第２の物質の屈折率をｎ2とすると
き、ｎ 2＜ｎ＜ｎ1を満足するように設定してので、前記
反射防止領域の屈折率を第２の物質の屈折率から第１の
物質の屈折率の範囲の任意の値で設定することができ、
そのため使用する光波長に応じて効率の高い反射防止領
域を形成することができるという効果がある。
て、前記反射防止領域の屈折率をｎ、前記第１の物質の
屈折率をｎ1、前記第２の物質の屈折率をｎ2とすると
き、ｎ 2＜ｎ＜ｎ1を満足するように設定してので、前記
反射防止領域の屈折率を第２の物質の屈折率から第１の
物質の屈折率の範囲の任意の値で設定することができ、
そのため使用する光波長に応じて効率の高い反射防止領
域を形成することができるという効果がある。
【００４４】請求項３の発明は、請求項１又は２の発明
において、前記反射防止領域の屈折率をｎ、前記反射防
止領域の光入出力面間の厚さをｄ、出射若しくは受光波
長をλとするとき、ｄ＝λ／４ｎを満足するように設定
しているので、反射防止効果を高めることができ、結果
光出射或いは受光の効率を向上させることができるとい
う効果がある。
において、前記反射防止領域の屈折率をｎ、前記反射防
止領域の光入出力面間の厚さをｄ、出射若しくは受光波
長をλとするとき、ｄ＝λ／４ｎを満足するように設定
しているので、反射防止効果を高めることができ、結果
光出射或いは受光の効率を向上させることができるとい
う効果がある。
【００４５】請求項４の発明は、請求項１乃至３の何れ
かの発明において、前記反射防止領域として、夫々の屈
折率が異なる複数の領域を光入出力方向に並設している
ので、より広範囲の波長領域において反射防止効率を高
めることができるという効果がある。
かの発明において、前記反射防止領域として、夫々の屈
折率が異なる複数の領域を光入出力方向に並設している
ので、より広範囲の波長領域において反射防止効率を高
めることができるという効果がある。
【００４６】請求項５の発明は、請求項１乃至４の何れ
かの発明において、前記反射防止領域は第１の物質で形
成される柱状体を略マトリクス状に配置するとともに、
柱状体以外の部分を第２の物資で満たしているので、第
１の物質として半導体材料を用いることで、半導体製造
工程であるフォトリソグラフィ技術とエッチング技術を
利用して簡単に形成することが可能になるという効果が
ある。
かの発明において、前記反射防止領域は第１の物質で形
成される柱状体を略マトリクス状に配置するとともに、
柱状体以外の部分を第２の物資で満たしているので、第
１の物質として半導体材料を用いることで、半導体製造
工程であるフォトリソグラフィ技術とエッチング技術を
利用して簡単に形成することが可能になるという効果が
ある。
【００４７】請求項６の発明は、請求項５の発明におい
て、前記柱状体の平断面形状を、反射防止領域の光入出
力面に垂直な方向の線上に頂点を有し且つ該頂点に対応
する内角が前記線で２分される多角形になるように形成
しているので、反射防止領域の最表面での光の反射を制
御することができ反射防止の効果を更に上げることがで
きるという効果がある。
て、前記柱状体の平断面形状を、反射防止領域の光入出
力面に垂直な方向の線上に頂点を有し且つ該頂点に対応
する内角が前記線で２分される多角形になるように形成
しているので、反射防止領域の最表面での光の反射を制
御することができ反射防止の効果を更に上げることがで
きるという効果がある。
【００４８】請求項７の発明は、請求項５又は６の何れ
かの発明において、前記第１の物質として半導体材料を
用い、前記第２の物質として半導体材料の屈折率より小
さい材料を用い、前記反射防止領域をこれら物質の組み
合わせからなる周期構造物によって形成しているので、
反射防止領域の第１の物質を半導体材料とび当該半導体
材料より屈折率の小さい材料からなる第２の物質の組み
合わせて周期構造により構成することで、反射防止領域
を比較的簡単な半導体製造工程で形成することが可能と
なって低コスト化を図ることができる。
かの発明において、前記第１の物質として半導体材料を
用い、前記第２の物質として半導体材料の屈折率より小
さい材料を用い、前記反射防止領域をこれら物質の組み
合わせからなる周期構造物によって形成しているので、
反射防止領域の第１の物質を半導体材料とび当該半導体
材料より屈折率の小さい材料からなる第２の物質の組み
合わせて周期構造により構成することで、反射防止領域
を比較的簡単な半導体製造工程で形成することが可能と
なって低コスト化を図ることができる。
【図１】本発明の実施形態１を示す一部省略せる概略斜
視図である。
視図である。
【図２】（ａ）は同上の概略平面図である。（ｂ）は概
略断面図である。
略断面図である。
【図３】同上の要部の説明図である。
【図４】（ａ）は本発明の実施形態２の要部の概略平面
図である。（ｂ）は同上の要部の説明図である。
図である。（ｂ）は同上の要部の説明図である。
【図５】（ａ）は実施形態３の要部の概略平面図であ
る。（ｂ）は同上の要部の説明図である。
る。（ｂ）は同上の要部の説明図である。
【図６】本発明の実施形態４を示す一部省略せる概略斜
視図である。
視図である。
【図７】従来例の反射防止膜を用いた受光素子の断面図
である。
である。
１ 基板
２ 絶縁膜
３０ 反射防止領域
３１ 柱状体
３２ 端面
３３ 入射面
４ Ｓｉ半導体光導波路
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
Ｆターム(参考） 2H047 MA00 QA01 QA02 QA05 TA33
TA34
2K009 AA02 AA03 AA05 AA12 BB04
CC12 CC21 DD12
5F041 AA06 AA14 EE23 FF14
5F088 BA10 BA20 BB01 EA06 HA20
JA20
Claims (7)
- 【請求項１】単一の第１の物質で連続且つ一様なる形態
を有するとともに特定面を具備した第１の領域と、前記
特定面に接して受光面若しくは出射面を具備し前記第１
の領域の第１の物質と同じ物質と、該物質より屈折率の
小さい第２の物質とを使用波長以下のサイズで２次元若
しくは３次元に離散的に分布させて反射防止領域を形成
している第２の領域とから成ることを特徴とする光素
子。 - 【請求項２】前記反射防止領域の屈折率をｎ、前記第１
の物質の屈折率をｎ1、前記第２の物質の屈折率をｎ2と
するとき、ｎ2＜ｎ＜ｎ1を満足するように設定している
ことを特徴とする請求項１記載の光素子。 - 【請求項３】前記反射防止領域の屈折率をｎ、前記反射
防止領域の光入出力面間の厚さをｄ、出射若しくは受光
波長をλとするとき、ｄ＝λ／４ｎを満足するように設
定していることを特徴とする請求項１又は２に記載の光
素子。 - 【請求項４】前記反射防止領域として、夫々の屈折率が
異なる複数の領域を光入出力方向に並設していることを
特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の光素子。 - 【請求項５】前記反射防止領域は第１の物質で形成され
る柱状体を略マトリクス状に配置するとともに、柱状体
以外の部分を第２の物資で満たしていることを特徴とす
る請求項１乃至請求項４の何れか記載の光素子。 - 【請求項６】前記柱状体の平断面形状を、反射防止領域
の光入出力面に垂直な方向の線上に頂点を有し且つ該頂
点に対応する内角が前記線で２分される多角形になるよ
うに形成していることを特徴とする請求項５に記載の光
素子。 - 【請求項７】前記第１の物質として半導体材料を用い、
前記第２の物質として半導体材料の屈折率より小さい材
料を用い、前記反射防止領域をこれら物質の組み合わせ
からなる周期構造物により形成していることを特徴とす
る請求項５又は６の何れか記載の光素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002014083A JP2003215305A (ja) | 2002-01-23 | 2002-01-23 | 光素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002014083A JP2003215305A (ja) | 2002-01-23 | 2002-01-23 | 光素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003215305A true JP2003215305A (ja) | 2003-07-30 |
Family
ID=27650863
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002014083A Withdrawn JP2003215305A (ja) | 2002-01-23 | 2002-01-23 | 光素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003215305A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20120243097A1 (en) * | 2011-03-23 | 2012-09-27 | Sony Corporation | Optical element, optical system, imaging apparatus, optical instrument, and stamper |
| WO2012160662A1 (ja) * | 2011-05-25 | 2012-11-29 | 株式会社日立製作所 | 太陽電池 |
| US10209408B2 (en) | 2014-03-13 | 2019-02-19 | Fujifilm Corporation | Optical component, infrared camera, and method for manufacturing optical component |
-
2002
- 2002-01-23 JP JP2002014083A patent/JP2003215305A/ja not_active Withdrawn
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20120243097A1 (en) * | 2011-03-23 | 2012-09-27 | Sony Corporation | Optical element, optical system, imaging apparatus, optical instrument, and stamper |
| JP2012203018A (ja) * | 2011-03-23 | 2012-10-22 | Sony Corp | 光学素子、光学系、撮像装置、光学機器、および原盤 |
| US9945984B2 (en) * | 2011-03-23 | 2018-04-17 | Sony Corporation | Optical element, optical system, imaging apparatus, optical instrument, and stamper |
| WO2012160662A1 (ja) * | 2011-05-25 | 2012-11-29 | 株式会社日立製作所 | 太陽電池 |
| US9257583B2 (en) | 2011-05-25 | 2016-02-09 | Hitachi, Ltd. | Solar cell |
| US10209408B2 (en) | 2014-03-13 | 2019-02-19 | Fujifilm Corporation | Optical component, infrared camera, and method for manufacturing optical component |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20050405 |