JP2004241631A - 受光素子およびその製造方法、光モジュール、光伝達装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】高速動作が可能であり、かつ、設置位置、形状および大きさが良好に制御された光学部材を含む受光素子およびその製造方法、ならびに該受光素子を含む光モジュールおよび光伝達装置を提供する。
【解決手段】本発明の受光素子１００は、受光面１０８上に設けられた土台部材１１０と、土台部材１１０の上面１１０ａ上に設けられた光学部材１１１と、を含む。
【選択図】 図１
【解決手段】本発明の受光素子１００は、受光面１０８上に設けられた土台部材１１０と、土台部材１１０の上面１１０ａ上に設けられた光学部材１１１と、を含む。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、受光素子およびその製造方法、ならびに該受光素子を含む光モジュールおよび光伝達装置に関する。
【０００２】
【背景技術】
受光素子は、光を受光して電気に変換する素子であり、例えば光通信や光演算に用いられている（例えば、特許文献１および２参照）。これらの用途においては、場合によって、入射光の光学特性、例えば光の放射角や波長等を制御する必要が生じる。また、近年では、受光素子を光通信等に適用する場合、受光素子にはより高速な動作が求められている。
【０００３】
【特許文献１】
特開平５−１０２５１３号公報
【特許文献２】
特開平５−１２０７２２号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、高速動作が可能であり、かつ、設置位置、形状および大きさが制御された光学部材を含む受光素子およびその製造方法を提供することにある。
【０００５】
また、本発明の目的は、前記受光素子を含む光モジュールおよび光伝達装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
［第１の受光素子］
本発明の第１の受光素子は、
受光面上に設けられた土台部材と、
前記土台部材の上面上に設けられた光学部材と、を含む。
【０００７】
ここで、「光学部材」とは、受光素子の受光面に入射する光の光学特性や進行方向を変化させる機能を有する部材をいう。また、「光学特性」とは、例えば、波長、偏光、放射角等が挙げられる。このような光学部材としては、例えばレンズまたは偏向素子が例示できる。
【０００８】
さらに、「土台部材」とは、前記光学部材を設置できる上面を有する部材をいい、「土台部材の上面」とは、前記光学部材が設置される面をいう。前記土台部材の上面は、前記光学部材を設置できる限り、平面であってもよいし曲面であってもよい。
【０００９】
なお、土台部材は前記受光面上に直接設けられていてもよいし、前記受光面上に他の層を介して設けられていてもよい。この場合、他の層としては、例えば、反射防止層が挙げられる。この反射防止層は、前記受光面における光の反射を防止する機能を有する。
【００１０】
本発明の第１の受光素子によれば、上記構成を有することにより、高速動作が可能であり、かつ、設置位置、形状および大きさが良好に制御された光学部材を含む受光素子を得ることができる。詳しくは、本実施の形態の欄で説明する。
【００１１】
本発明の第１の受光素子は、以下の態様（１）〜（１４）をとることができる。
【００１２】
（１）前記土台部材は、所定波長の光を通過させる材質からなることができる。ここで、「通過」とは、前記土台部材に入射した光が入射した後、該土台部材から光が出射することをいい、前記土台部材に入射した光がすべて該土台部材から出射する場合だけでなく、前記土台部材に入射した光の一部のみが該土台部材から出射する場合を含む。
【００１３】
（２）前記光学部材は、レンズまたは偏光素子としての機能を有することができる。
【００１４】
（３）前記光学部材は、円球状または楕円球状であることができる。
【００１５】
（４）前記光学部材は、切断円球状または切断楕円球状であることができる。ここで、「切断円球状」とは、円球を一平面で切断して得られる形状をいい、該円球は完全な円球のみならず、円球に近似する形状をも含む。また、「切断楕円球状」とは、楕円球を一平面で切断して得られる形状をいい、楕円球は完全な楕円球のみならず、楕円球に近似する形状をも含む。
【００１６】
この場合、前記光学部材の断面は、円または楕円であることができる。また、この場合、前記光学部材に、レンズまたは偏向素子としての機能を付与することができる。
【００１７】
（５）前記柱状部の上面は、円形または楕円形であることができる。
【００１８】
（６）前記光学部材の少なくとも一部を覆うように、封止材を形成することができる。
【００１９】
（７）前記土台部材の上面は、曲面であることができる。
【００２０】
（８）前記土台部材の上面と、前記土台部材の側壁のうち該上面に接する面とのなす角が鋭角であることができる。この構成によれば、液滴を吐出して光学部材前駆体を形成した後硬化させて前記光学部材を形成する場合、前記土台部材の側壁が前記液滴で濡れるのを防止することができる。この結果、所望の形状および大きさを有する光学部材を確実に得ることができる。
【００２１】
（９）前記土台部材の上部は、逆テーパ状に形成されていることができる。ここで、「前記土台部材の上部」とは、前記土台部材のうち前記上面近傍の領域をいう。この構成によれば、液滴を吐出して光学部材前駆体を形成した後硬化させて前記光学部材を形成する場合、前記土台部材の安定性を保持しつつ、前記土台部材の上面と側壁とのなす角をより小さくすることができる。これにより、前記土台部材の側壁が前記液滴で濡れるのを確実に防止することができる。この結果、所望の形状および大きさを有する光学部材を得ることができる。
【００２２】
（１０）前記受光素子は、フォトダイオードであることができる。
【００２３】
（１１）前記柱状部は、第１導電型層、光吸収層、および第２導電型層を含み、
前記光吸収層は、前記第１導電型層と前記第２導電型層との間に形成できる。
【００２４】
（１２）前記土台部材は、反射防止層としての機能を有することができる。
【００２５】
（１３）前記土台部材は、半導体層からなることができる。
【００２６】
（１４）前記土台部材は、絶縁物からなり、前記絶縁物は、酸化シリコンまたは窒化シリコンであることができる。
【００２７】
［第２の受光素子］
本発明の第２の受光素子は、
半導体基板上に設けられた柱状部と、
前記柱状部の上面に設けられた受光面と、
前記受光面上に設けられた土台部材と、
前記土台部材の上面上に設けられた光学部材と、を含む。
【００２８】
本発明の第２の受光素子によれば、第１の受光素子と同様の作用および効果を奏することができる。
【００２９】
［第３の受光素子］
本発明の第３の受光素子は、
半導体基板上に設けられた柱状部と、
前記半導体基板の裏面に設けられた受光面と、
前記受光面上に設けられた土台部材と、
前記土台部材の上面上に設けられた光学部材と、を含む。
【００３０】
本発明の第３の受光素子によれば、第１の受光素子と同様の作用および効果を奏することができる。
【００３１】
［受光素子の製造方法］
本発明の受光素子の製造方法は、
（ａ）受光面上に土台部材を形成し、
（ｂ）前記土台部材の上面に対して液滴を吐出して、光学部材前駆体を形成し、
（ｃ）前記光学部材前駆体を硬化させて、光学部材を形成すること、を含む。
【００３２】
本発明の受光素子の製造方法によれば、前記（ａ）において、上面の形状や高さおよび設置位置等が調整された前記土台部材を形成し、前記（ｂ）において、前記液滴の吐出量を調整すること等によって、高速動作が可能であり、かつ、設置位置、形状および大きさが良好に制御された光学部材を含む受光素子を形成することができる。詳しくは、本実施の形態の欄で説明する。
【００３３】
本発明の受光素子の製造方法は、以下の態様（１）〜（５）をとることができる。
【００３４】
（１）前記（ａ）において、所定波長の光を通過させる材質にて前記土台部材を形成することができる。ここで、「通過」とは、前記土台部材に入射した光が入射した後、該土台部材から光が出射することをいい、前記土台部材に入射した光がすべて該土台部材から出射する場合だけでなく、前記土台部材に入射した光の一部のみが該土台部材から出射する場合を含む。
【００３５】
（２）前記（ａ）において、前記土台部材の上面と、前記土台部材の側壁のうち該上面に接する面とのなす角が鋭角になるように、前記土台部材を形成することができる。これにより、前記（ｂ）において、前記土台部材の側壁が前記液滴で濡れるのを防止することができる。この結果、所望の形状および大きさを有する光学部材を確実に形成することができる。
【００３６】
（３）前記（ａ）において、前記土台部材の上部を逆テーパ状に形成することができる。これにより、前記土台部材の安定性を保持しつつ、前記土台部材の上面と側壁とのなす角をより小さくすることができる。これにより、前記（ｂ）において、前記土台部材の側壁が前記液滴で濡れるのを確実に防止することができる。この結果、所望の形状および大きさを有する光学部材をより確実に形成することができる。
【００３７】
（４）さらに、前記（ｂ）より前に、（ｄ）前記液滴に対する前記土台部材の上面の濡れ性を調整すること、を含むことができる。これにより、所望の形状および大きさを有する光学部材を形成することができる。ここで、例えば、前記土台部材の上面に、前記液滴に対して親液性または撥液性を有する膜を形成することにより、濡前記液滴に対する前記土台部材の上面の濡れ性を制御することができる。
【００３８】
（５）さらに、（ｅ）前記光学部材の少なくとも一部を封止材で覆うことができる。
【００３９】
［光モジュールおよび光伝達装置］
本発明の受光素子と、光導波路とを含む光モジュールに適用することができる。また、前記光モジュールを含む光伝達装置に適用することができる。
【００４０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００４１】
［第１の実施の形態］
１．受光素子の構造
図１は、本発明を適用した第１の実施の形態に係る受光素子１００を模式的に示す断面図である。図２は、本発明を適用した第１の実施の形態に係る受光素子１００を模式的に示す平面図である。図１は、図２のＡ−Ａ線における断面を示す図である。なお、本実施の形態においては、受光素子１００がフォトダイオードである場合について説明する。
【００４２】
図１に示すように、受光素子１００は、受光面１０８と、受光面１０８上に設けられた土台部材１１０と、この土台部材１１０の上面１１０ａ上に設けられた光学部材１１１とを含む。
【００４３】
本実施の形態の受光素子１００では、この受光面１０８から光が入射する。受光面１０８は、半導体基板１０１上に形成された柱状部１３０の上面１３０ａに設けられている。すなわち、柱状部１３０の上面１３０ａは受光面１０８を含む。具体的には、柱状部１３０の上面１３０ａには、第１電極１０７（後述する）で覆われていない部分（開口部１１４）が設けられている。この開口部１１４内に受光面１０８が設けられている。
【００４４】
また、本実施の形態においては、光学部材１１１がレンズとして機能する場合について説明する。すなわち、図１および図２に示すように、光学部材１１１によって集光された光は、土台部材１１０を経て、受光面１０８に入射する。
【００４５】
（土台部材）
本実施の形態においては、土台部材１１０は、所定波長の光を通過させる材質からなることができる。具体的には、土台部材１１０は、光学部材１１１によって集光された光を通過させることができる材質からなることができる。例えば、土台部材１１０は、ポリイミド系樹脂、アクリル系樹脂、エポキシ系樹脂、あるいはフッ素系樹脂から形成することができる。あるいは、後述する第４実施形態に係る受光素子４００（図１５参照）のように、土台部材を半導体層で形成することもできる。
【００４６】
また、本実施の形態においては、図１に示すように、土台部材１１０と反射防止層１０５とが別々の層からなる場合について示したが、この反射防止層１０５を別途設けるかわりに、土台部材１１０が反射防止層としての機能を有していてもよい。この場合、土台部材１１０は、入射光の反射率の低減効果を得ることができ、かつ入射光を通過させる材質からなる。この場合、具体的には、土台部材１１０は、例えば酸化シリコンまたは窒化シリコンなどの絶縁物からなることができる。
【００４７】
また、土台部材１１０の立体形状は特に限定されるわけではないが、少なくともその上面上に光学部材を設置させることができる構造であることが必要とされる。この点は、後述する実施形態の受光素子の土台部材においても同様である。
【００４８】
また、土台部材１１０の高さおよび形状は、土台部材１１０の上面１１０ａ上に形成される光学部材１１１の機能および用途、ならびに形状および大きさによって定められる。したがって、土台部材１１０の上面１１０ａの形状を制御することによって、光学部材１１１の形状を制御することができる。
【００４９】
例えば、受光素子１００（図１および図２参照）では、土台部材１１０の上面１１０ａの形状は円である。また、後述する実施形態に係る受光素子においても、土台部材の上面の形状が円である場合を示す。
【００５０】
光学部材を、例えばレンズまたは偏向素子として用いる場合、土台部材の上面の形状を円にする。これにより、光学部材の立体形状を、円球状または切断円球状に形成することができ、得られた光学部材をレンズまたは偏向素子として用いることができる。
【００５１】
また、図示しないが、光学部材を例えば異方性レンズまたは偏向素子として用いる場合、土台部材の上面の形状を楕円にすることができる。これにより、光学部材の立体形状を、楕円球状または切断楕円球状に形成することができ、得られた光学部材を異方性レンズまたは偏向素子として用いることができる。
【００５２】
（光学部材）
光学部材１１１の立体形状については、（土台部材）の欄で説明したので、詳しい説明は省略する。
【００５３】
光学部材１１１は、例えば熱または光等のエネルギーを付加することによって硬化可能な液体材料（例えば紫外線硬化型樹脂や熱硬化型樹脂の前駆体）を硬化させることにより形成される。紫外線硬化型樹脂としては、例えば紫外線硬化型のアクリル系樹脂およびエポキシ系樹脂が挙げられる。また、熱硬化型樹脂としては、熱硬化型のポリイミド系樹脂等が例示できる。
【００５４】
紫外線硬化型樹脂の前駆体は、短時間の紫外線照射によって硬化する。このため、熱工程など素子に対するダメージを与えやすい工程を経ずに硬化させることができる。このため、紫外線硬化型樹脂の前駆体を用いて光学部材１１１を形成する場合、素子へ与える影響を少なくすることができる。
【００５５】
本実施の形態において、光学部材１１１は、具体的には、土台部材１１０の上面１１０ａに対して液体材料からなる液滴１１１ａを吐出して、光学部材前駆体１１１ｂを形成した後、光学部材前駆体１１１ｂを硬化させることによって形成される（図９および図１０参照）。光学部材１１１の形成方法については後述する。
【００５６】
また、図１においては、光学部材１１１の最大切断面Ｓの最大幅ｄが、土台部材１１０の直径より大きい場合を示している。これにより、光学部材１１１の曲面（光学部材１１１の表面）の上部と受光面１０８との距離を大きくすることができるため、光学部材１１１のレンズ効果を高めることができる。なお、光学部材１１１の形状および大きさは、図１に示すものに限定されるわけではなく、光学部材１１１の最大切断面Ｓの最大幅ｄが、土台部材１１０の直径と同じか、または土台部材１１０の直径より小さくすることもできる。このことは、後述する他の実施形態における光学部材についても同様に適用される。
【００５７】
なお、ここで、「最大切断面Ｓ」とは、受光面１０８と平行な面で光学部材１１１を切断して得られる切断面のうち、面積が最大である切断面をいう。また、「最大切断面Ｓの最大幅ｄ」とは、前記最大切断面Ｓにおける最大の幅をいい、例えば最大切断面Ｓが円形である場合、この最大切断面Ｓを構成する円の直径をいい、例えば最大切断面Ｓが楕円形である場合、この最大切断面Ｓを構成する楕円の長軸をいう。
【００５８】
（その他の構成要素）
前述したように、受光素子１００は、半導体基板１０１と、半導体基板１０１上に形成された柱状部１３０とを含む。半導体基板１０１は、ｎ型ＧａＡｓ基板からなる。
【００５９】
柱状部１３０は、半導体基板１０１上に形成された柱状の半導体堆積体である。具体的には、柱状部１３０は、受光素子１００の受光面１０８側から基板１０１の途中にかけての部分が、受光面１０８側からから見て円形の形状にエッチングされることにより形成される。なお、本実施の形態では、柱状部１３０の平面形状を円形としたが、この形状は任意の形状をとることが可能である。
【００６０】
柱状部１３０は、第１導電型層１０２、光吸収層１０３、および第２導電型層１０４を含む。本実施の形態の受光素子１００においては、第２導電型層１０４の上面に受光面１０８が設けられている。したがって、受光面１０８から第２導電型層１０４に入射した光は、第２導電型層１０４内を伝搬した後、光吸収層１０３に入射する。この場合、例えば、ｎ型ＧａＡｓ層からなる第１導電型層１０２、不純物が導入されていないＧａＡｓ層からなる光吸収層１０３、およびｐ型ＧａＡｓ層からなる第２導電型層１０４が、ｎ型ＧａＡｓ層からなる基板１０１上に順に積層することにより、柱状部１３０が形成されている。この場合、例えば、第１導電型層１０２の膜厚を０．５μｍ、光吸収層１０３の膜厚を３．５μｍ、第２導電型層１０４の膜厚を０．１μｍに形成することができる。なお、第１導電型層１０２、光吸収層１０３、および第２導電型層１０４を構成する各層の組成および膜厚はこれに限定されるわけではない。
【００６１】
第２導電型層１０４は、例えばＣがドーピングされることによりｐ型にされ、第１導電型層１０２は、例えばＳｉがドーピングされることによりｎ型にされている。したがって、第２導電型層１０４、不純物がドーピングされていない光吸収層１０３、および第１導電型層１０２により、ｐｉｎダイオードが形成される。
【００６２】
第２導電型層１０４は、電極（後述する第１電極１０７）とのオーミック接触をとることができる程度のキャリア密度を有する。
【００６３】
さらに、柱状部１３０は絶縁層１０６で埋め込まれている。すなわち、柱状部１３０の側壁１３０ｂは絶縁層１０６で取り囲まれている。本実施の形態に係る受光素子１００においては、この絶縁層１０６は、柱状部１３０の側壁１３０ｂならびに基板１０１の上面を覆っている。
【００６４】
この受光素子１００の製造工程では、柱状部１３０の側壁１３０ｂを覆う絶縁層１０６を形成した後、柱状部１３０の上面１３０ａおよび絶縁層１０６の上面に第１電極１０７を、半導体基板１０１の裏面（半導体基板１０１において柱状部１３０の設置面と反対側の面）に第２電極１０９を、それぞれ形成する。これらの電極形成の際には一般的に、アニール処理を約４００℃で行なう（後述する製造プロセスを参照）。したがって、樹脂を用いて絶縁層１０６を形成する場合、このアニール処理工程に耐え得るためには、絶縁層１０６を構成する樹脂は耐熱性に優れたものであることが必要とされる。この要求を満たすためには、絶縁層１０６を構成する樹脂がポリイミド樹脂、フッ素系樹脂、アクリル樹脂、またはエポキシ樹脂等であることが望ましく、特に、加工の容易性や絶縁性の観点から、ポリイミド樹脂またはフッ素系樹脂であるのが望ましい。また、絶縁層１０６の上に、樹脂を原材料として光学部材（例えばレンズ）を形成する場合、レンズ材（樹脂）との接触角が大きく、レンズ形状を制御しやすいという観点からも、絶縁層１０６はポリイミド樹脂またはフッ素系樹脂からなるのが望ましい。この場合、絶縁層１０６は、熱または光等のエネルギー照射により硬化、あるいは化学反応によって樹脂前駆体を硬化させることにより形成される。
【００６５】
第１電極１０７は、例えばＡｕとＺｎの合金とＡｕとの積層膜からなる。
【００６６】
さらに、半導体基板１０１の裏面１０１ｂには、第２電極１０９が形成されている。すなわち、この受光素子１００では、柱状部１３０の上面１３０ａで第１電極１０７と接合し、かつ、半導体基板１０１の裏面１０１ｂで第２電極１０９と接合している。第２電極１０９は、例えばＡｕとＧｅの合金とＡｕとの積層膜からなる。
【００６７】
第１および第２電極１０７，１０９を形成するための材料は、前述したものに限定されるわけではなく、例えばＴｉやＰｔなどの金属やこれらの合金などが利用可能である。
【００６８】
また、図１に示すように、必要に応じて、受光面１０８上には反射防止層１０５を設置することができる。すなわち、本実施の形態の受光素子１００では、土台部材１１０が、受光面１０８上に反射防止層１０５を介して設置されている。これにより、受光面１０８に入射する光の反射を少なくすることができるため、受光面１０８に入射する光の注入効率を高めることができる。
【００６９】
反射防止層１０５の光学的膜厚は、（２ｍ−１）λ／４（λは受光面１０８に入射する光（入射光）の波長、ｍは自然数）である。ここで、「光学的膜厚」とは、層の実際の膜厚に屈折率ｎを乗じて得られる値をいう。例えば、入射光の波長がλであって、光学的膜厚がλ／４、屈折率ｎが２．０である層の場合、この層の実際の膜厚は、光学的膜厚／屈折率ｎと等しいことから、λ／４／２＝０．１２５λである。なお、本願において、単に「膜厚」というときは、層の実際の膜厚をいうものとする。
【００７０】
反射防止層１０５の材質は特に限定されるわけではないが、入射光の反射率の低減効果を得ることができ、かつ入射光を通過させる材質からなる。例えば、反射防止層１０５は、酸化シリコンまたは窒化シリコンからなることができる。
【００７１】
また、この受光素子１００において、必要に応じて、第１導電型層１０２と光吸収層１０３との間に反射層（図示せず）を形成することができる。この反射層が形成されることにより、光吸収層１０３を通過した光を再度光吸収層１０３へと導入することができる。これにより、光の利用効率を高めることができる。特に、光吸収層１０３の膜厚を小さくした場合、入射光の一部が光吸収層１０３を通過してしまい、光吸収層１０３における光の利用効率が低下してしまう。この場合、前記反射層を形成することによって、光の利用効率を高めることができる点で有効である。
【００７２】
２．受光素子の動作
本実施の形態の受光素子１００の一般的な動作を以下に示す。ここでは、第１導電型がｎ型であり、第２導電型がｐ型である場合を示す。なお、下記の受光素子の駆動方法は一例であり、本発明の趣旨を逸脱しない限り、種々の変更が可能である。
【００７３】
まず、光学部材１１１に所定波長の光が入射する。入射した光は、光学部材１１１によって集光された後、土台部材１１０に入射し、この土台部材１１０内を伝搬した後、受光面１０８へと入射する。受光面１０８から入射した光によって、柱状部１３０を構成する各層（半導体層）において、光励起が生じ、電子および正孔が生じる。ここで、光吸収層１０３において、第１導電型層１０２との界面近傍に電子が、第２導電型層１０４との界面近傍に正孔がそれぞれ蓄積される。所定量以上の電子および正孔が光吸収層１０３に蓄積されると、電子は第１導電型層１０２に、正孔は第２導電型層１０４にそれぞれ移動する。その結果、第１導電型層１０２から第２導電型層１０４の方向（図１のＺ方向）に電流が流れる。この際、第１導電型層１０２側が高電位となるように、光吸収層１０３に電界をかけておくと、生成される電子および正孔の分離が容易となり、再結合の確率が低減するため、光電変換効率が向上する。
【００７４】
３．受光素子の製造方法
次に、本発明を適用した第１の実施の形態に係る受光素子１００の製造方法の一例について、図３〜図１０を用いて説明する。図３〜図１０は、図１および図２に示す本実施の形態の受光素子１００の一製造工程を模式的に示す断面図であり、それぞれ図１に示す断面に対応している。
【００７５】
（１）まず、ｎ型ＧａＡｓからなる半導体基板１０１の表面について、組成を変調させながらエピタキシャル成長させることにより、半導体多層膜１５０が形成される（図３参照）。
【００７６】
半導体多層膜１５０は、図３に示すように、第１導電型層１０２と、光吸収層１０３と、第２導電型層１０４とが順に堆積されて構成される。また、各層はＧａＡｓにより構成され、この際、第１導電型層１０２にはＳｉを導入してｎ型とし、第２導電型層１０４にはＣを導入しｐ型とする。また、必要に応じて反射層（図示せず）を所定の位置に成長させる。
【００７７】
エピタキシャル成長を行なう際の温度は、成長方法や原料、半導体基板１０１の種類、あるいは形成する半導体多層膜１５０の種類、厚さ、およびキャリア密度によって適宜決定されるが、一般に、４５０℃〜８００℃であるのが好ましい。また、エピタキシャル成長を行なう際の所要時間も、温度と同様に適宜決定される。また、エピタキシャル成長させる方法としては、有機金属気相成長（ＭＯＶＰＥ：Ｍｅｔａｌ−Ｏｒｇａｎｉｃ Ｖａｐｏｒ Ｐｈａｓｅ Ｅｐｉｔａｘｙ）法や、ＭＢＥ法（Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｂｅａｍ Ｅｐｉｔａｘｙ）法、あるいはＬＰＥ法（Ｌｉｑｕｉｄ Ｐｈａｓｅ Ｅｐｉｔａｘｙ）を用いることができる。
【００７８】
続いて、半導体多層膜１５０上に、フォトレジスト（図示しない）を塗布した後、フォトリソグラフィ法により該フォトレジストをパターニングすることにより、所定のパターンのレジスト層Ｒ１００が形成される（図３参照）。
【００７９】
（２）ついで、レジスト層Ｒ１００をマスクとして、例えばドライエッチング法により、第２導電型層１０４、光吸収層１０３、第１導電型層１０２、および半導体基板１０１の一部をエッチングすることにより、柱状の半導体堆積体（柱状部）１３０が形成される（図４参照）。その後、レジスト層Ｒ１００が除去される。
【００８０】
（３）次いで、柱状部１３０を取り囲む絶縁層１０６が形成される（図５参照）。なお、ここでは、絶縁層１０６を形成するための材料として、ポリイミド樹脂を用いた場合について説明する。
【００８１】
まず、例えばスピンコート法を用いて、樹脂前駆体層（ポリイミド前駆体）を半導体基板１０１上に塗布した後、イミド化させることにより、図５に示すように、柱状部１３０の周囲に絶縁層１０６が形成される。この絶縁層１０６の形成方法としては、例えば、特願２００１−０６６２９９号公報に記載されている方法を用いることができる。また、樹脂前駆体層の形成方法としては、前述したスピンコート法のほか、ディッピング法、スプレーコート法、インクジェット法等の公知技術を利用することができる。
【００８２】
（４）次に、第１電極１０７および第２電極１０９、および受光面１０８が形成される（図６参照）。
【００８３】
まず、第１電極１０７および第２電極１０９を形成する前に、必要に応じて、プラズマ処理法等を用いて、柱状部１３０の上面１３０ａを洗浄する。これにより、より安定した特性の素子を形成することができる。つづいて、例えば真空蒸着法により、絶縁層１０６の上面上および柱状部１３０の上面１３０ａ上に、例えばＡｕとＺｎの合金とＡｕとの積層膜（図示せず）を形成した後、リフトオフ法により、柱状部１３０の上面１３０ａに、前記積層膜が形成されていない部分（開口部１１４）を形成する。これにより、この開口部１１４内の領域が受光面１０８となる。なお、前記工程において、リフトオフ法のかわりに、ドライエッチング法を用いることもできる。
【００８４】
また、半導体基板１０１の裏面上に、例えば真空蒸着法により、例えばＡｕとＧｅの合金とＡｕとの積層膜（図示せず）を形成する。次いで、アニール処理する。これにより、オーミックコンタクトを形成する。アニール処理の温度は電極材料に依存する。本実施形態で用いた電極材料の場合は、通常４００℃前後で行なう。以上の工程により、第１電極１０７および第２電極１０９が形成される（図６参照）。
【００８５】
次いで、必要に応じて、反射防止層１０５を受光面１０８上に形成する（図７参照）。
【００８６】
具体的には、例えばプラズマＣＶＤ法によって、反射防止層１０５を形成するための絶縁層（図示せず）を、所定の膜厚積層する。ここでは、前記絶縁層が窒化シリコンからなる場合について説明するが、前記絶縁層は酸化シリコンであってもよい。次いで、フォトリソグラフィ工程によってレジストパターニングを行ない、受光面１０８の上のレジストのみを残す。さらに、例えば緩衝フッ酸溶液をエッチャントとして用いて、ウエットエッチングにより、前記絶縁層のうち前記レジストによって覆われていない部分を除去する。なお、ウエットエッチングのかわりに、フッ素系プラズマを用いたドライエッチングを用いることもできる。その後、レジストを除去する。以上の工程により、反射防止層１０５が得られる。
【００８７】
（５）次いで、受光面１０８上に、光学部材１１１（図１参照）を設置するための土台部材１１０が形成される（図７および図８参照）。
【００８８】
土台部材１１０の形成は、土台部材１１０の材質や形状ならびに大きさに応じて適切な方法（例えば選択成長法、ドライエッチング法、ウエットエッチング法、リフトオフ法、転写法等）を選択することができる。本実施の形態においては、ウエットエッチングによるパターニングにて土台部材１１０を形成する場合について説明する。
【００８９】
まず、図７に示すように、少なくとも受光面１０８上に、樹脂層１１０ｘを形成する。本実施の形態においては、例えばスピンコート法にて、受光面１０８および第１電極１０７上全体に樹脂層１１０ｘを形成する場合を示す。
【００９０】
ついで、樹脂層１１０ｘ上に、所定のパターンのレジスト層Ｒ２００を形成する。このレジスト層Ｒ２００は、樹脂層１１０ｘをパターニングして土台部材１１０を形成するために利用される。具体的には、フォトリソグラフィ工程により、レジスト層Ｒ２００をマスクとして、例えばアルカリ性溶液をエッチャントに用いるウエットエッチング法によって、樹脂層１１０ｘをパターニングする。これにより、図８に示すように、受光面１０８上に土台部材１１０が形成される。その後、レジスト層Ｒ２００は除去される。
【００９１】
（６）次いで、柱状部１３０の上面１３０ａ上に、光学部材１１１が形成される（図９および図１０参照）。本実施の形態においては、光学部材１１１（図１参照）が第１電極１０７を介して土台部材１１０の上面１１０ａ上に形成される場合について示す。
【００９２】
まず、必要に応じて、土台部材１１０の上面１１０ａに、光学部材１１１の濡れ角を調整するための処理を施す。この工程によれば、後述する工程において、土台部材１１０の上面１１０ａ上に液体材料１１１ａを導入した場合、所望の形状の光学部材前駆体１１１ｂを得ることができ、その結果、所望の形状の光学部材１１１を得ることができる（図９および図１０参照）。
【００９３】
次いで、例えばインクジェット法を用いて、液体材料１１１ａの液滴を、土台部材１１０の上面１１０ａに向けて吐出する。インクジェットの吐出方法としては、例えば、（ｉ）熱により液体（ここではレンズ材）中の気泡の大きさを変化させることで圧力を生じ、液体を吐出する方法、（ｉｉ）圧電素子により生じた圧力によって液体を吐出させる方法とがある。圧力の制御性の観点からは、前記（ｉｉ）の方法が望ましい。
【００９４】
インクジェットヘッドのノズルの位置と、液滴の吐出位置とのアライメントは、一般的な半導体集積回路の製造工程における露光工程や検査工程で用いられる公知の画像認識技術を用いて行なわれる。例えば、図９に示すように、インクジェットヘッド１２０のノズル１１２の位置と、柱状部１３０の位置とのアライメントを行なう。アライメント後、インクジェットヘッド１２０に印加する電圧を制御した後、液体材料１１１ａの液滴を吐出する。これにより、図１０に示すように、土台部材１１０の上面１１０ａ上に、光学部材前駆体１１１ｂを形成する。
【００９５】
この場合、図９に示すように、ノズル１１２から吐出された前記液滴が、土台部材１１０の上面１１０ａに着弾した際に、表面張力によって液体材料１１１ａが変形して、液体材料１１１ａが土台部材１１０の上面１１０ａの中心にくる。これにより、自動的に位置の補正がなされる。
【００９６】
また、この場合、光学部材前駆体１１１ｂ（図９参照）は、土台部材１１０の上面１１０ａの形状および大きさ、液体材料１１１ａの吐出量、液体材料１１１ａの表面張力、ならびに柱状部１３０の上面１３０ａと液体材料１１１ａとの間の界面張力に応じた形状および大きさとなる。したがって、これらを制御することにより、最終的に得られる光学部材１１１（図１参照）の形状および大きさを制御することが可能となり、レンズ設計の自由度が高くなる。
【００９７】
以上の工程を行なった後、図１０に示すように、エネルギー線（例えば紫外線）１１３を照射することにより、光学部材前駆体１１１ｂを硬化させて、土台部材１１０の上面１１０ａ上に、光学部材１１１を形成する（図１参照）。ここで、最適な紫外線の波長および照射量は、光学部材前駆体１１１ｂの材質に依存する。例えば、アクリル系紫外線硬化樹脂の前駆体を用いて光学部材前駆体１１１ｂを形成した場合、波長３５０ｎｍ程度、強度１０ｍＷの紫外線を５分間照射することで硬化を行なう。以上の工程により、図１に示すように、本実施の形態の受光素子１００が得られる。
【００９８】
４．作用効果
本実施の形態に係る受光素子１００は、以下に示す作用および効果を有する。
【００９９】
（Ａ）第１に、土台部材１１０の上面１１０ａ上に光学部材１１１が形成されていることにより、光吸収層１０３に導入される単位断面積当たりの光量を増加させることができる。これにより、光吸収層１０３の膜厚を小さくすることができるため、電子および正孔が電極（第１および第２電極１０７，１０９）まで移動する距離を小さくすることができる。その結果、受光感度を維持しつつ、高速動作が可能となる。
【０１００】
また、一般に、光吸収層１０３は絶縁性が高いため、光吸収層１０３の断面積が大きいほど、受光素子１００の静電容量が増加する。静電容量の増加は、素子の高速化を妨げる要因の一つである。これに対して、本実施の形態の受光素子１００によれば、前述したように、光吸収層１０３に導入される単位断面積当たりの光量を増加させることができるため、光吸収層１０３の断面積を小さくすることができる。これにより、静電容量を小さくすることができるため、光の利用効率を維持しつつ、より高速動作が可能となる。
【０１０１】
（Ｂ）第２に、光学部材１１１が土台部材１１０の上面１１０ａ上に設けられていることにより、受光面１０８から入射する光の光路長を確保することができる。すなわち、土台部材１１０の高さを調整することで、受光面１０８から入射する光（入射光）の光路長を調整することができる。これにより、光学部材１１１の曲率と、前記入射光の光路長とを独立に制御することができるため、光吸収層１０３に前記入射光を効率良く導くための光学設計を容易に行なうことができる。
【０１０２】
（Ｃ）第３に、光学部材１１１の大きさおよび形状を厳密に制御することができる。光学部材１１１を形成するためには、前記（６）の工程にて説明したように、光学部材１１１を形成する工程において、光学部材前駆体１１１ｂが、土台部材１１０の上面１１０ａ上に形成される（図９および図１０参照）。ここで、土台部材１１０の側壁１１０ｂが、光学部材前駆体１１０ａを構成する液体材料で濡れない限り、光学部材前駆体１１１ｂには、土台部材１１０の上面１１０ａの表面張力は作用せず、前記液体材料の表面張力が主に作用する。したがって、光学部材１１１を形成するために用いる前記液体材料（液滴１１１ａ）の量を制御することにより、光学部材前駆体１１１ｂの形状を制御することができる。これにより、形状がより厳密に制御された光学部材１１１を形成することができる。その結果、所望の形状および大きさを有する光学部材１１１を得ることができる。
【０１０３】
（Ｄ）第４に、光学部材１１１の設置位置を厳密に制御することができる。前述したように、光学部材１１１は、土台部材１１０の上面１１０ａに対して、液体材料１１１ａの液滴を吐出して、光学部材前駆体１１１ｂを形成した後、光学部材前駆体１１１ｂを硬化させることにより形成される（図１０参照）。一般に、吐出された液滴の着弾位置を厳密に制御するのは難しい。しかしながら、この方法によれば、特に位置合わせを行なうことなく土台部材１１０の上面１１０ａ上に光学部材１１１を形成することができる。すなわち、土台部材１１０の上面１１０ａ上に単に液滴１１１ａを吐出することによって、位置合わせを行なうことなく光学部材前駆体１１１ｂを形成することができる。言い換えれば、土台部材１１０を形成する際のアライメント精度にて光学部材１１１を形成することができる。これにより、設置位置が制御された光学部材１１１を簡易かつ歩留まり良く形成することができる。
【０１０４】
特に、インクジェット法を用いて液滴１１１ａを吐出する場合、液滴１１１ａをより的確な位置に吐出することができるため、設置位置がより制御された光学部材１１１を簡易かつ歩留まり良く形成することができる。また、インクジェット法を用いて液滴１１１ａを吐出することにより、吐出する液滴１１１ａの量を、ピコリットルオーダーの単位で制御することができるため、微細な構造を正確に作成することができる。
【０１０５】
（Ｅ）第５に、土台部材１１０の上面１１０ａの形状および面積を設定することによって、光学部材１１１の形状および大きさを設定することができる。特に、土台部材１１０の上面１１０ａの形状を適宜選択することによって、所定の機能を有する光学部材１１１を形成することができる。また、上面の形状が異なる複数の土台部材を形成し、この土台部材の上面上にそれぞれ光学部材を形成することにより、異なる機能を有する光学部材を同一の基板上に集積化することもできる。
【０１０６】
５．変形例
次に、本実施の形態に係る受光素子１００の一変形例について、図１１を参照して説明する。図１１は、本実施の形態に係る受光素子１００の一変形例（受光素子１９０）を模式的に示す断面図である。
【０１０７】
図１１に示すように、本変形例に係る受光素子１９０においては、光学部材１１１の少なくとも一部を覆うように、封止材１３１が形成されている。この封止材１３１によって、光学部材１１１の密着強度を高めることができる。これにより、光学部材１１１を、土台部材１１０の上面１１０ａ上に確実に固定させることができる。封止材１３１は、光学部材１１１よりも屈折率が小さいことが望ましい。封止材１３１の材質は特に限定されないが、例えば樹脂を用いることができる。
【０１０８】
上記の点以外は、本実施の形態に係る受光素子１００と同様の構成を有し、同様の作用効果を有する。
【０１０９】
６．別の変形例
次いで、本実施の形態に係る受光素子の別の一変形例について、図１２を参照して説明する。図１２は、本実施の形態に係る受光素子１００の別の一変形例（受光素子１８０）を模式的に示す断面図である。
【０１１０】
図１２に示すように、本変形例に係る受光素子１８０においては、土台部材９１０の上面９１０ａが曲面である。この構成によれば、ほぼ円球状の光学部材９１１を、土台部材９１０の上面９１０ａ上に設置することができる。
【０１１１】
なお、上記の点以外は、本実施の形態に係る受光素子１００と同様の構成を有し、同様の作用効果を有する。また、後述する他の実施形態の受光素子についても、図１２に示す受光素子１８０と同様に、土台部材の上面を曲面にすることができる。この場合においても、図１２に示す受光素子１８０と同様に、ほぼ円球状の光学部材を、土台部材の上面上に設置することができる。
【０１１２】
［第２の実施の形態］
１．受光素子の構造
図１３は、本発明を適用した第２の実施の形態に係る受光素子２００を模式的に示す断面図である。なお、本実施の形態においては、第１の実施の形態と同様に、受光素子としてフォトダイオードを用いた場合について説明する。
【０１１３】
本実施の形態に係る受光素子２００は、土台部材２１０の上部が逆テーパ状である点以外は、第１の実施の形態に係る受光素子１００とほぼ同様の構造を有する。このため、第１の実施の形態に係る受光素子１００と実質的に同じ構成要素には同一符号を付して、その詳細な説明を省略する。
【０１１４】
図１３に示すように、土台部材２１０の上面２１０ａと面２１０ｂとのなす角θを鋭角にすることができる。すなわち、土台部材２１０においては、前述したように、土台部材２１０の上部２１０ｃが逆テーパ状である。ここで、面２１０ｂとは、土台部材２１０の側壁のうち上面２１０ａに接する面をいう。
【０１１５】
土台部材２１０の材質は、第１の実施の形態の土台部材１１０の材質と同様である。すなわち、土台部材２１０は、光学部材２１１から土台部材２１０へと入射した光を通過させることができる材質からなる。また、光学部材２１１の構造、材質および機能は、第１の実施の形態の光学部材１１１の構造、材質および機能と同様である。さらに、光学部材２１１は、第１の実施の形態の光学部材１１１と同様の方法によって形成することができる。
【０１１６】
２．受光素子の動作
本実施の形態の受光素子２００の動作は、第１の実施の形態の受光素子１００と基本的に同様であるため、詳しい説明は省略する。
【０１１７】
３．受光素子の製造方法
本実施の形態に係る受光素子２００の製造方法は、土台部材２１０の上部を逆テーパ状に形成する以外は、第１の実施形態に係る受光素子１００の製造方法と同様である。このため、詳しい説明は省略する。
【０１１８】
４．作用効果
本実施の形態に係る受光素子２００およびその製造方法は、第１の実施の形態に係る受光素子１００およびその製造方法と実質的に同じ作用および効果を有する。さらに、本実施の形態に係る受光素子２００およびその製造方法は、以下に示す作用および効果を有する。
【０１１９】
光学部材２１１は、土台部材２１０の上面２１０ａに対して液滴を吐出して、光学部材前駆体（図示せず）を形成した後、該光学部材前駆体を硬化させることにより形成される。この場合、土台部材２１０の上面２１０ａと面２１０ｂとのなす角θが鋭角であることにより、土台部材２１０の上面２１０ａに対して前記液滴を吐出する際に、土台部材２１０の側壁が前記液滴で濡れるのを確実に防止することができる。この結果、所望の形状および大きさを有する光学部材２１１を確実に形成することができる。
【０１２０】
［第３の実施の形態］
１．受光素子の構造
図１３は、本発明を適用した第３の実施の形態に係る受光素子３００を模式的に示す断面図である。なお、本実施の形態においては、第１および第２の実施の形態と同様に、受光素子としてフォトダイオードを用いた場合について説明する。
【０１２１】
本実施の形態に係る受光素子３００は、土台部材３１０の上部３１０ｃが逆テーパ状である点で、第２の実施の形態に係る受光素子２００とほぼ同様の構造を有する。このため、第２の実施の形態に係る受光素子２００と実質的に同じ構成要素には同一符号を付して、その詳細な説明を省略する。
【０１２２】
この受光素子３００では、土台部材３１０の上面３１０ａと、土台部材３１０の側壁のうち上面３１０ａに接する面３１０ｂとのなす角θが、第２の実施の形態に係る受光素子２００よりもさらに小さい。
【０１２３】
前述したように、本実施の形態に係る受光素子３００においては、土台部材３１０の上部３１０ｃが逆テーパ状である。具体的には、土台部材３１０の上面３１０ａと、土台部材３１０の側壁のうち上面３１０ａに接する面３１０ｂとのなす角θは鋭角となる。なお、土台部材３１０の材質は、第２の実施の形態に係る土台部材２１０の材質と同様である。すなわち、土台部材３１０は、光学部材３１１から土台部材３１０へと入射した光を通過させることができる材質からなる。また、光学部材３１１の構造、材質および機能は、第２の実施の形態の光学部材２１１の構造、材質および機能と同様である。さらに、光学部材３１１は、第２の実施の形態の光学部材２１１と同様の方法によって形成することができる。
【０１２４】
２．受光素子の動作
本実施の形態の受光素子３００の動作は、第１および第２の実施の形態の受光素子１００，２００と基本的に同様であるため、詳しい説明は省略する。
【０１２５】
３．受光素子の製造方法
本実施の形態に係る受光素子３００の製造方法は、土台部材３１０の上部３１０ｃが逆テーパ状となるように土台部材３１０を形成する点以外は、第１の実施形態に係る受光素子１００の製造方法と同様である。したがって、ここでは、第１の実施形態に係る受光素子１００の製造方法と異なる工程、すなわち土台部材３１０を形成する工程について主に説明する。
【０１２６】
まず、前述した第１の実施の形態に係る受光素子の製造方法のうち、前記（１）〜（４）の工程（図３〜図６参照）と同様の方法にて、受光素子３００のうち、土台部材３１０および光学素子３１１を除く部分を形成する。次いで、前記（５）の工程（図７参照）と同様の方法にて、樹脂層１１０ｘを形成した後、この樹脂層１１０ｘ上に、所定のパターンのレジスト層Ｒ２００を形成する。このレジスト層Ｒ２００は、後の工程において、樹脂層１１０ｘをパターニングして土台部材３１０を形成するために利用される。
【０１２７】
次に、レジストを変質させない程度の温度（例えば１３０℃）で熱処理を行なう。この熱処理においては樹脂層１１０ｘの上面側から熱を加えることにより、樹脂層１１０ｘのうち基板１０１に近い部分よりも、樹脂層１１０ｘの上面（レジスト層Ｒ２００）に近い部分の硬化の度合いを大きくする。
【０１２８】
次いで、レジスト層Ｒ２００をマスクとして、樹脂層１１０ｘをウエットエッチングする。この工程において、レジスト層Ｒ２００の直下部分すなわち樹脂層１１０ｘの上部は、他の部分と比較してエッチャントの侵入速度が遅いためエッチングされにくい。また、前記熱処理により、樹脂層１１０ｘのうち上面に近い部分の硬化の度合いが、樹脂層１１０ｘのうち基板１０１に近い部分の硬化の度合いよりも大きくなっているため、樹脂層１１０ｘのうち上面に近い部分は、樹脂層１１０ｘのうち基板１００に近い部分よりも、ウエットエッチングにおけるエッチングレートが小さい。このため、このウエットエッチング時において、樹脂層１１０ｘのうち上面に近い部分は、樹脂層１１０ｘのうち基板１００に近い部分に比較してエッチング速度が遅い。このため、樹脂層１１０ｘのうち上面に近い部分は、樹脂層１１０ｘのうち基板１００に近い部分と比較してより多く残存する。これにより、上部３１０ｃが逆テーパ状に形成された土台部材３１０（図１４参照）を得ることができる。次いで、レジスト層Ｒ２００を除去する。
【０１２９】
その後の工程（光学部材の形成工程）は、第１の実施形態に係る製造方法（第１の実施形態の（６）の工程）と同様であるため、詳しい説明は省略する。これにより、受光素子３００が得られる（図１４参照）。
【０１３０】
４．作用効果
本実施の形態に係る受光素子３００およびその製造方法は、第１の実施の形態に係る受光素子１００およびその製造方法と実質的に同じ作用および効果を有する。さらに、本実施の形態に係る受光素子３００およびその製造方法は、以下に示す作用および効果を有する。
【０１３１】
受光素子３００によれば、土台部材３１０の上部３１０ｃが逆テーパ状であることにより、土台部材３１０の安定性を保持しつつ、土台部材３１０の上面３１０ａと面３１０ｂとのなす角θをより小さくすることができる。これにより、土台部材３１０の側壁が液滴で濡れるのをより確実に防止することができる。この結果、所望の形状および大きさを有する光学部材３１１を形成することができる。
【０１３２】
［第４の実施の形態］
１．受光素子の構造
図１５は、本発明を適用した第４の実施の形態に係る受光素子４００を模式的に示す断面図である。なお、本実施の形態においては、第１〜第３の実施の形態と同様に、受光素子としてフォトダイオードを用いた場合について説明する。
【０１３３】
本実施の形態に係る受光素子４００は、土台部材４１０が半導体層からなる点以外は、第１の実施の形態に係る受光素子１００とほぼ同様の構造を有する。このため、第１の実施の形態に係る受光素子１００と実質的に同じ構成要素には同一符号を付して、その詳細な説明を省略する。
【０１３４】
前述したように、土台部材４１０は半導体層からなる。この半導体層は、光学部材１１１から入射する光を通過させることができる性質を有する。また、この土台部材４１０は柱状部１３０と一体化して形成できる。具体的には、土台部材４１０を構成する層は、柱状部１３０と同様にエピタキシャル成長により積層することができる。
【０１３５】
本実施の形態において、柱状部１３０は第１の実施の形態で説明したように、ＧａＡｓを用いて形成されている。この場合、ＡｌＧａＡｓ系の材料で土台部材４１０を形成することができる。例えば、この受光素子４００の設計波長帯域にある光が８５０ｎｍである場合、土台部材４１０は、Ａｌの組成（モル分率）が５％以上である層から形成することができる。これにより、光学部材１１１から土台部材４１０に入射した光が、土台部材４１０を透過して、受光面１０８に入射することができる。なお、本願において、「設計波長帯域」とは、光吸収層にて吸収される光の波長帯域のことをいう。
【０１３６】
２．受光素子の動作
本実施の形態の受光素子４００の動作は、第１の実施の形態の受光素子１００と基本的に同様であるため、詳しい説明は省略する。
【０１３７】
３．受光素子の製造方法
次に、本実施の形態に係る受光素子４００の製造方法の一例について、図１６〜図２０を用いて説明する。図１６〜図２０は、図１５に示す本実施の形態の受光素子４００の一製造工程を模式的に示す断面図であり、それぞれ図１５に示す断面に対応している。
【０１３８】
まず、前述した第１の実施の形態に係る受光素子１００の製造工程のうち前記（１）の工程（図３参照）と同様の方法にて、半導体多層膜１５０を形成する。この半導体多層膜１５０は、図３に示す半導体多層膜１５０と同様の組成および膜厚を有する。
【０１３９】
次いで、この半導体多層膜１５０上に、半導体層４１０ｘをエピタキシャル成長させる。この半導体層４１０ｘは前述した組成に形成することができる。
【０１４０】
次いで、図１６に示すように、半導体層４１０ｘの上に、所定のパターンのレジスト層Ｒ１１０を形成する。このレジスト層Ｒ１１０は、半導体層４１０ｘをパターニングして土台部材４１０を形成するために利用される。次いで、このレジスト層Ｒ１１０をマスクとして、例えばドライエッチングにより、半導体層４１０ｘをパターニングする。これにより、図１７に示すように、半導体多層膜１５０上に土台部材４１０が形成される。その後、レジスト層Ｒ１１０が除去される。
【０１４１】
次いで、図１８に示すように、半導体多層膜１５０の上に、所定のパターンのレジスト層Ｒ２１０を形成する。このレジスト層Ｒ２１０は、半導体多層膜１５０をパターニングして柱状部１３０を形成するために利用される。次いで、このレジスト層Ｒ２１０をマスクとして、例えばドライエッチングにより、半導体多層膜１５０をパターニングする。これにより、図１９に示すように、柱状部１３０が形成される。その後、レジスト層Ｒ２１０が除去される。
【０１４２】
次いで、前述した第１の実施の形態に係る受光素子１００の製造工程のうち前記（３）および（４）の工程と同様の工程によって、柱状部１３０の周囲に絶縁層１０６を形成した後、第１および第２電極１０７，１０９ならびに受光面１０８を形成する（図２０参照）。
【０１４３】
次いで、前述した第１の実施の形態に係る受光素子１００の製造工程のうち前記（６）の工程と同様の工程によって、土台部材４１０上に光学部材１１１（図１５参照）が形成される。以上の工程により、受光素子４００が形成される。
【０１４４】
なお、本実施の形態においては、前述したように、最初のエッチングにて土台部材４１０を形成してから、次のエッチングにて柱状部１３０を形成する場合を示したが、このエッチングの順序は適宜変更することができる。すなわち、最初のエッチングにて柱状部１３０を形成してから、次のエッチングにて土台部材４１０を形成してもよい。
【０１４５】
４．作用効果
本実施の形態に係る受光素子４００およびその製造方法は、第１の実施の形態に係る受光素子１００およびその製造方法と実質的に同じ作用および効果を有する。さらに、本実施の形態に係る受光素子４００およびその製造方法は、以下に示す作用および効果を有する。
【０１４６】
受光素子４００によれば、半導体層４１０ｘ（図１６参照）は、エピタキシャル成長により形成される。したがって、半導体層４１０ｘの膜厚を容易に制御することができる。土台部材４１０はこの半導体層４１０ｘから形成されるため、土台部材４１０の高さの制御が容易である。
【０１４７】
また、あらかじめ土台部材４１０を形成してから、絶縁層１０６の埋め込みや、電極１０７，１０９の形成を行なうため、土台部材４１０を形成することによる素子特性への影響を少なくすることができる。
【０１４８】
［第５の実施の形態］
１．受光素子の構造
図２１は、本発明を適用した第５の実施の形態に係る受光素子５００を模式的に示す断面図である。なお、本実施の形態においては、第１〜第４の実施の形態と同様に、受光素子としてフォトダイオードを用いた場合について説明する。なお、第１の実施の形態に係る受光素子１００と実質的に同じ構成要素には同一符号を付して、その詳細な説明を省略する。
【０１４９】
本実施の形態に係る受光素子５００は、半導体基板１０１の裏面１０１ｂ側から光が入射する点で、第１〜第４の実施の形態の受光素子と異なる構造を有する。
【０１５０】
受光素子５００では、半導体基板１０１の裏面１０１ｂに設けられた受光面５０８から光が入射する。また、受光面５０８上には、反射防止層５０５を介して土台部材５１０が設けられ、この土台部材５１０の上面５１０ａ上には光学部材５１１が設けられている。受光面５０８は、第２電極１０９に設けられた開口部５１４内に設けられている。すなわち、受光素子５００において、第１および第２電極１０７，１０９の平面形状は、第１の実施の形態の受光素子１００の電極１０７，１０９と異なる。なお、この受光素子５００の土台部材５１０および光学部材５１１はそれぞれ、第１の実施の形態の受光素子１００の土台部材１１０および光学部材１１１と同じ材質からなり、同様の工程にて形成することができる。
【０１５１】
また、反射防止層５０５が、半導体基板１０１の裏面１０１ｂに形成されている点で、反射防止層１０５が柱状部１３０の上面１３０ａ上に形成されている第１の実施の形態の受光素子１００（図１参照）と異なる構成を有する。この反射防止層５０５の材質は、反射防止層１０５（図１参照）と同様である。
【０１５２】
また、この受光素子５００は、ＩｎＧａＡｓ層からなる光吸収層３０３を含む点で、ＧａＡｓ層からなる光吸収層１０３を含む第１〜第４の実施の形態の受光素子と異なる構造を有する。
【０１５３】
ＩｎＧａＡｓ層は、Ｉｎの組成比を調整することにより、８７０ｎｍよりも長い波長帯域の光を吸収することが可能となる。したがって、受光素子５００がＩｎＧａＡｓ層からなる光吸収層３０３を含むことにより、８７０ｎｍよりも長い波長領域に設計波長帯域を有する受光素子を設計することができる。
【０１５４】
一方、この受光素子５００において、半導体基板１０１はｎ型ＧａＡｓ基板からなり、第１導電型層１０２はｎ型ＧａＡｓ層からなる。ＧａＡｓ層は、波長が８７０ｎｍ以上の光を吸収しない。したがって、受光素子５００の設計波長帯域内で、８７０ｎｍより長い波長の光が受光面５０８から入射すると、この光は、半導体基板１０１および第１導電型層１０２を通過し、光吸収層３０３にて吸収される。すなわち、前記光は、半導体基板１０１および第１導電型層１０２によって吸収されることなく、光吸収層３０３にて吸収されるため、光の利用効率に優れたフォトダイオードを得ることができる。
【０１５５】
２．受光素子の動作
本実施の形態の受光素子５００の動作は、第１の実施の形態の受光素子１００と基本的に同様である。ただし、本実施の形態の受光素子５００では、受光面５０８が半導体基板１０１の裏面１０１ｂに設置されているため、受光面５０８から入射した光は、土台部材５１０、半導体基板１０１、および第１導電型層１０２を経て、光吸収層３０３に入射し吸収される。この後の動作については、第１〜第４の実施の形態の受光素子と同様であるため、詳しい説明は省略する。
【０１５６】
３．受光素子の製造方法
次に、本実施の形態に係る受光素子５００の製造方法の一例について説明する。
【０１５７】
本実施の形態に係る受光素子５００は、途中の製造プロセスまでは、前述の第１の実施の形態に係る受光素子１００の製造プロセスとほぼ同様の工程によって形成することができる。具体的には、光吸収層３０３が、ＩｎＧａＡｓ層からなる点、第１および第２電極１０７，１０９の平面形状が異なる点、半導体基板１００の裏面１０１ｂに受光面５０８が形成され、受光面５０８上に、土台部材５１０を介して光学部材５１１が設置されている点を除いて、第１の実施の形態の受光素子１００の製造プロセスとほぼ同様の工程によって形成される。よって、ここでは、第１の実施の形態の受光素子の製造プロセスと異なる点について主に説明する。
【０１５８】
本実施の形態に係る受光素子５００の製造プロセスでは、具体的には、第２電極１０９を形成する際に、半導体基板１０１が露出する領域を設ける。この露出する領域が受光面５０８となる。
【０１５９】
次に、第１の実施の形態の受光素子１００の反射防止層１０５と同様の方法にて、反射防止層５０５を形成する。
【０１６０】
次いで、受光面５０８上に、反射防止層５０５を介して土台部材５１０を形成し、さらに、土台部材５１０の上面５１０ａ上に光学部材５１１を形成する。なお、第１および第２電極１０７，１０９、土台部材５１０および光学部材５１１の形成方法は、第１の実施の形態で説明した方法と同様であるため、詳しい説明は省略する。
【０１６１】
４．作用効果
本実施の形態に係る受光素子５００およびその製造方法は、第１の実施の形態に係る受光素子１００およびその製造方法と実質的に同じ作用および効果を有するため、詳しい説明は省略する。
【０１６２】
［第６の実施の形態］
１．受光素子の構造
図２２は、本発明を適用した第６の実施の形態に係る受光素子６００を模式的に示す断面図である。なお、本実施の形態においては、第１〜第５の実施の形態と同様に、受光素子としてフォトダイオードを用いた場合について説明する。
【０１６３】
本実施の形態に係る受光素子６００は、半導体基板１０１の裏面１０１ｂ側から光が入射する点で、第５の実施の形態の受光素子５００と同様の構造を有する。
【０１６４】
一方、この受光素子６００は、第１の実施の形態の受光素子１００と同様に、不純物が導入されていないＧａＡｓ層からなる光吸収層１０３を有する点、半導体基板１０１の裏面１０１ｂに凹部３２１が設置され、凹部３２１に光伝搬層６３０が埋め込まれている点、第１電極１０７および第２電極１０９がいずれも半導体基板１０１の上方に形成されている点、ならびに光伝搬層６３０の上面に受光面６０８が設置されている点で、第５の実施の形態の受光素子５００と異なる構造を有する。
【０１６５】
この他の構成要素の構造および機能については、第５の実施の形態に係る受光素子５００とほぼ同様の構造および機能を有する。第５の実施の形態に係る受光素子５００と実質的に同じ構成要素には同一符号を付して、その詳細な説明を省略する。
【０１６６】
なお、この受光素子６００の土台部材６１０および光学部材６１１はそれぞれ、第１の実施の形態の受光素子１００の土台部材１１０および光学部材６１１と同様の材質からなり、かつ同様の工程にて形成することができる。また、反射防止膜６０５は、第５の実施の形態の反射防止層５０５と同様の材質からなり、かつ、同様の工程にて形成することができる。
【０１６７】
この受光素子６００では、半導体基板１０１の裏面１０１ｂに凹部３２１が設置され、凹部３２１に光伝搬層６３０が埋め込まれている。すなわち、図２２に示すように、光伝搬層６３０は、半導体基板１０１と土台部材６１０との間に形成されている。この光伝搬層６３０の幅および膜厚は、凹部３２１の幅および深さを調整することによって制御することが可能である。
【０１６８】
また、この光伝搬層６３０は、受光素子６００の設計波長帯域にある所定の波長の光を吸収しない材質で形成することができる。例えば、受光素子６００が、波長８５０ｎｍの光を受光して動作する場合、光伝搬層６３０を、８５０ｎｍの波長を吸収帯域に含まない材質で形成する。これにより、波長８５０ｎｍの光は、受光面６０８から入射した後、光伝搬層６３０によって吸収されることなく、光吸収層１０３へと導入される。
【０１６９】
この受光素子６００は、例えば、受光素子６００の設計波長帯域が、基板１０１の吸収帯域内に含まれる場合において、基板１０１の裏面１０１ｂ側から光吸収層１０３に光を導入したい場合に適用することができる。
【０１７０】
また、この受光素子６００においては、土台部材６１０は、反射防止層６０５を介して受光面６０８上に形成され、この土台部材６１０の上面６１０ａに光学部材６１１が形成されている。この受光素子６００においては、土台部材６１０および光伝搬層６３０の膜厚を調整することによって、光吸収層１０３へと導入される光の光路長を調整することができる。すなわち、特定の入射光の入射角に対して、光学部材６１１の曲率と、光吸収層１０３へと導入される光の光路長を独立に制御することができる。これにより、光吸収層１０３に光を効率良く導くための光学設計を容易に行なうことができる。
【０１７１】
２．受光素子の動作
本実施の形態の受光素子６００の動作は、第５の実施の形態の受光素子５００と基本的に同様である。また、本実施の形態の受光素子６００は、半導体基板１０１と土台部材６１０との間に光伝搬層６３０が形成されているため、受光面６０８から入射した光は、土台部材６１０、光伝搬層６３０、半導体基板１０１、および第１導電型層１０２を経て、光吸収層１０３へと導入される。この後の動作については、第１〜第５の実施の形態の受光素子と同様であるため、詳しい説明は省略する。
【０１７２】
３．受光素子の製造方法
本実施の形態の受光素子６００は、第１電極１０７および第２電極１０９の両方とも半導体基板１０１の上方に形成する点、半導体基板１０１の裏面１０１ｂに凹部３２１を形成し、凹部３２１に光伝搬層６３０を形成する点を除いて、第５の実施の形態に係る受光素子５００と同様の製造プロセスにより形成される。よって、詳しい説明は省略する。
【０１７３】
凹部３２１を形成するには、例えば、ドライエッチング法、ウエットエッチング法およびこれらの組み合わせを用いることができる。また、光伝搬層６３０の形成は、用いる材料によって異なるが、例えばエネルギーを付加することで硬化可能な樹脂材料を用いる場合は、樹脂前駆体を、スピンコート法やディスペンサ法、インクジェット法等により凹部３２１に封入した後硬化させる方法を用いることができる。
【０１７４】
４．作用効果
本実施の形態に係る受光素子６００およびその製造方法は、第１の実施の形態に係る受光素子１００およびその製造方法と実質的に同じ作用および効果を有する。さらに、本実施の形態に係る受光素子６００およびその製造方法では、以下に示す作用および効果を有する。
【０１７５】
本実施の形態に係る受光素子６００によれば、半導体基板１０１と土台部材６１０との間に光伝搬層６３０が形成されていることにより、入射光の放射角の制御が可能になる。すなわち、光伝搬層６３０を形成するための材料を適宜選択することにより、光伝搬層６３０の屈折率を調整することができる。
【０１７６】
［第７の実施の形態］
１．受光素子の構造
図２３は、本発明を適用した第７の実施の形態に係る受光素子７００を模式的に示す断面図である。図２４は、図２４のＢ−Ｂ線における断面を示す図である。なお、本実施の形態においては、第１〜第６の実施の形態と同様に、受光素子としてフォトダイオードを用いた場合について説明する。また、第１の実施の形態に係る受光素子１００と実質的に同じ構成要素には同一符号を付して、その詳細な説明を省略する。
【０１７７】
本実施の形態の受光素子７００は、図２３および図２４に示すように、第１および第２電極１０７，１０９がいずれも、半導体基板１０１の上方に設置されている。
【０１７８】
具体的には、柱状部１３０の上面１３０ａから絶縁層１０６の上面にかけて、第１電極１０７が形成されている。また、絶縁層１０６の一部が除去されて、半導体基板１０１が露出しており、この露出した半導体基板１０１の表面に第２電極１０９が形成されている。
【０１７９】
２．受光素子の動作
本実施の形態の受光素子７００の動作は、第１の実施の形態の受光素子１００と基本的に同様であるため、詳しい説明は省略する。
【０１８０】
３．受光素子の製造方法
本実施の形態の受光素子７００は、第１電極１０７および第２電極１０９を両方とも半導体基板１０１の上方に形成する点、および絶縁層１０６の一部を除去する点を除いて、第１の実施の形態に係る受光素子１００と同様の製造プロセスにより形成される。よって、詳しい説明は省略する。
【０１８１】
４．作用効果
本実施の形態に係る受光素子７００およびその製造方法は、第１の実施の形態に係る受光素子１００およびその製造方法と実質的に同じ作用および効果を有する。このため、詳しい説明は省略する。
【０１８２】
［第８の実施の形態］
図２５は、本発明を適用した第８の実施の形態に係る光伝達装置を模式的に説明する図である。本実施の形態に係る光伝達装置１１００は、第１の形態の受光素子１００と、発光素子９００と、発光素子９００から出射した光を伝搬させ、受光素子１００へと導入する光導波路とを含む。また、受光素子１００と、この受光素子１００へ導入する光を伝搬する光導波路（第１の光導波路１１３０）とから光モジュールが構成される。
【０１８３】
本実施の形態では、受光素子１００側の構成（受光素子１００、プラットフォーム１１２０、第１の光導波路１１３０、第２の光導波路１３１８、アクチュエータ１１５０を含む。）と、発光素子９００側の構成（発光素子９００、プラットフォーム１２２０、第３の光導波路１２３０，１３１０を含む。）との間に、第３の光導波路１３１２が配置されている。第３の光導波路１３１２として光ファイバなどを使用して、複数の電子機器間の光伝達を行なうことができる。
【０１８４】
本実施の形態の光伝達装置１１００においては、発光素子９００から光が出射した後、第３の光導波路１３１２，１３１０，１２３０、第２の光導波路１３１２、および第１の光導波路１１３０内を前記光が伝搬した後、受光素子１００へと前記光が導入される。
【０１８５】
例えば、図２６において、光伝達装置１１００は、コンピュータ、ディスプレイ、記憶装置、プリンタ等の電子機器１１０２を相互に接続するものである。電子機器１１０２は、情報通信機器であってもよい。光伝達装置１１００は、光ファイバ等の第３の光導波路１３１２を含むケーブル１１０４を有する。光伝達装置１１００は、ケーブル１１０４の両端にプラグ１１０６が設けられたものであってもよい。それぞれのプラグ１１０６内に、受光素子１００，発光素子９００側の構成が設けられる。いずれかの電子機器１１０２から出力された電気信号は、発光素子によって光信号に変換され、光信号はケーブル１１０４を伝わり、受光素子によって電気信号に変換される。電気信号は、他の電子機器１１０２に入力される。こうして、本実施の形態に係る光伝達装置１１００によれば、光信号によって、電子機器１１０２の情報伝達を行なうことができる。
【０１８６】
図２７は、本実施の形態に係る光伝達装置の使用形態を示す図である。光伝達装置１１１２は、電子機器１１１０間を接続する。電子機器１１１０として、液晶表示モニターまたはディジタル対応のＣＲＴ（金融、通信販売、医療、教育の分野で使用されることがある。）、液晶プロジェクタ、プラズマディスプレイパネル（ＰＤＰ）、ディジタルＴＶ、小売店のレジ（ＰＯＳ（Ｐｏｉｎｔ ｏｆ Ｓａｌｅ Ｓｃａｎｎｉｎｇ）用）、ビデオ、チューナー、ゲーム装置、プリンタ等が挙げられる。
【０１８７】
なお、本実施の形態（図２５〜図２７参照）において、第１の実施の形態の受光素子１００のかわりに、第２〜第７の実施の形態の受光素子を用いた場合でも、同様の作用および効果を奏することができる。
【０１８８】
すなわち、本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。例えば、本発明は、実施の形態で説明した構成と実質的に同一の構成（例えば、機能、方法および結果が同一の構成、あるいは目的および結果が同一の構成）を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成または同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。
【０１８９】
例えば、上記実施の形態において、各半導体層におけるｐ型とｎ型とを入れ替えても本発明の趣旨を逸脱するものではない。また、上記実施の形態では、柱状部を一つ有する受光素子について説明したが、基板面内で柱状部が複数個設けられていても本発明の形態は損なわれない。あるいは、複数の受光素子がアレイ化されている場合でも、同様の作用および効果を有する。
【０１９０】
また、例えば、上記実施の形態では、ＡｌＧａＡｓ系およびＩｎＧａＡｓ系のものについて説明したが、光吸収層にて吸収される光の波長に応じてその他の材料系、例えば、Ｓｉ系やＧａＩｎＮＡｓ系の半導体材料を用いることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態の受光素子を模式的に示す断面図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態の受光素子を模式的に示す平面図である。
【図３】図１および図２に示す受光素子の一製造工程を模式的に示す断面図である。
【図４】図１および図２に示す受光素子の一製造工程を模式的に示す断面図である。
【図５】図１および図２に示す受光素子の一製造工程を模式的に示す断面図である。
【図６】図１および図２に示す受光素子の一製造工程を模式的に示す断面図である。
【図７】図１および図２に示す受光素子の一製造工程を模式的に示す断面図である。
【図８】図１および図２に示す受光素子の一製造工程を模式的に示す断面図である。
【図９】図１および図２に示す受光素子の一製造工程を模式的に示す断面図である。
【図１０】図１および図２に示す受光素子の一製造工程を模式的に示す断面図である。
【図１１】図１および図２に示す受光素子の一変形例を模式的に示す断面図である。
【図１２】図１および図２に示す受光素子の別の一変形例を模式的に示す断面図である。
【図１３】本発明の第２の実施の形態の受光素子を模式的に示す断面図である。
【図１４】本発明の第３の実施の形態の受光素子を模式的に示す断面図である。
【図１５】本発明の第４の実施の形態の受光素子を模式的に示す断面図である。
【図１６】図１５に示す受光素子の一製造工程を模式的に示す断面図である。
【図１７】図１５に示す受光素子の一製造工程を模式的に示す断面図である。
【図１８】図１５に示す受光素子の一製造工程を模式的に示す断面図である。
【図１９】図１５に示す受光素子の一製造工程を模式的に示す断面図である。
【図２０】図１５に示す受光素子の一製造工程を模式的に示す断面図である。
【図２１】本発明の第５の実施の形態の受光素子を模式的に示す断面図である。
【図２２】本発明の第６の実施の形態の受光素子を模式的に示す断面図である。
【図２３】本発明の第７の実施の形態の受光素子を模式的に示す断面図である。
【図２４】本発明の第７の実施の形態の受光素子を模式的に示す平面図である。
【図２５】本発明の第８の実施の形態に係る光モジュールを模式的に示す図である。
【図２６】本発明の第８の実施の形態に係る光伝達装置を示す図である。
【図２７】本発明の第８の実施の形態に係る光伝達装置を示す図である。
【符号の説明】
１００，１８０，１９０，２００，３００，４００，５００，６００ 受光素子、 １０１ 半導体基板、 １０１ｂ 半導体基板の裏面、 １０２ 第１導電型層、 １０３，３０３ 光吸収層、 １０４ 第２導電型層、 １０５，５０５，６０５ 反射防止層、 １０６，６０６ 絶縁層、 １０７，５０７，６０７ 第１電極、 １０８，５０８，６０８ 受光面、 １０９，５０９，６０９ 第２電極、 １１０，２１０，３１０，４１０，５１０，６１０ 土台部材、 １１０ａ，２１０ａ，３１０ａ，４１０ａ，５１０ａ，６１０ａ，９１０ａ土台部材の上面、 １１０ｂ 土台部材の側壁、 １１０ｘ 樹脂層、 １１１，２１１，３１１，５１１，６１１，９１１ 光学部材、 １１１ａ 液滴、１１１ｂ 光学部材前駆体、 １１２ ノズル、 １１３ エネルギー線、 １１４，５１４ 開口部、 １２０ インクジェットヘッド、 １３０ 柱状部、 １３０ａ 柱状部の上面、 １３０ｂ 柱状部の側壁、 １３１ 封止材、１５０ 半導体多層膜、 ２１０ｂ，３１０ｂ 面、 ２１０ｃ，３１０ｃ 土台部材の上部、 ３２１ 凹部、 ４１０ｘ 半導体層、 ６３０ 光伝搬層、 ９００ 発光素子、 １１００，１１１２ 光伝達装置、 １１１０，１１０２ 電子機器、 １１０４ ケーブル、 １１０６ プラグ、 １１２０，１２２０ プラットフォーム、 １１３０ 第１の光導波路、 １１５０ アクチュエータ、 １１５２ クッション、 １２３０，１３１０，１３１２ 第３の光導波路、 １３１８ 第２の光導波路、 １３１４，１３１６ 基板、 Ｒ１００，Ｒ１１０，Ｒ２００，Ｒ２１０ レジスト
【発明の属する技術分野】
本発明は、受光素子およびその製造方法、ならびに該受光素子を含む光モジュールおよび光伝達装置に関する。
【０００２】
【背景技術】
受光素子は、光を受光して電気に変換する素子であり、例えば光通信や光演算に用いられている（例えば、特許文献１および２参照）。これらの用途においては、場合によって、入射光の光学特性、例えば光の放射角や波長等を制御する必要が生じる。また、近年では、受光素子を光通信等に適用する場合、受光素子にはより高速な動作が求められている。
【０００３】
【特許文献１】
特開平５−１０２５１３号公報
【特許文献２】
特開平５−１２０７２２号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、高速動作が可能であり、かつ、設置位置、形状および大きさが制御された光学部材を含む受光素子およびその製造方法を提供することにある。
【０００５】
また、本発明の目的は、前記受光素子を含む光モジュールおよび光伝達装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
［第１の受光素子］
本発明の第１の受光素子は、
受光面上に設けられた土台部材と、
前記土台部材の上面上に設けられた光学部材と、を含む。
【０００７】
ここで、「光学部材」とは、受光素子の受光面に入射する光の光学特性や進行方向を変化させる機能を有する部材をいう。また、「光学特性」とは、例えば、波長、偏光、放射角等が挙げられる。このような光学部材としては、例えばレンズまたは偏向素子が例示できる。
【０００８】
さらに、「土台部材」とは、前記光学部材を設置できる上面を有する部材をいい、「土台部材の上面」とは、前記光学部材が設置される面をいう。前記土台部材の上面は、前記光学部材を設置できる限り、平面であってもよいし曲面であってもよい。
【０００９】
なお、土台部材は前記受光面上に直接設けられていてもよいし、前記受光面上に他の層を介して設けられていてもよい。この場合、他の層としては、例えば、反射防止層が挙げられる。この反射防止層は、前記受光面における光の反射を防止する機能を有する。
【００１０】
本発明の第１の受光素子によれば、上記構成を有することにより、高速動作が可能であり、かつ、設置位置、形状および大きさが良好に制御された光学部材を含む受光素子を得ることができる。詳しくは、本実施の形態の欄で説明する。
【００１１】
本発明の第１の受光素子は、以下の態様（１）〜（１４）をとることができる。
【００１２】
（１）前記土台部材は、所定波長の光を通過させる材質からなることができる。ここで、「通過」とは、前記土台部材に入射した光が入射した後、該土台部材から光が出射することをいい、前記土台部材に入射した光がすべて該土台部材から出射する場合だけでなく、前記土台部材に入射した光の一部のみが該土台部材から出射する場合を含む。
【００１３】
（２）前記光学部材は、レンズまたは偏光素子としての機能を有することができる。
【００１４】
（３）前記光学部材は、円球状または楕円球状であることができる。
【００１５】
（４）前記光学部材は、切断円球状または切断楕円球状であることができる。ここで、「切断円球状」とは、円球を一平面で切断して得られる形状をいい、該円球は完全な円球のみならず、円球に近似する形状をも含む。また、「切断楕円球状」とは、楕円球を一平面で切断して得られる形状をいい、楕円球は完全な楕円球のみならず、楕円球に近似する形状をも含む。
【００１６】
この場合、前記光学部材の断面は、円または楕円であることができる。また、この場合、前記光学部材に、レンズまたは偏向素子としての機能を付与することができる。
【００１７】
（５）前記柱状部の上面は、円形または楕円形であることができる。
【００１８】
（６）前記光学部材の少なくとも一部を覆うように、封止材を形成することができる。
【００１９】
（７）前記土台部材の上面は、曲面であることができる。
【００２０】
（８）前記土台部材の上面と、前記土台部材の側壁のうち該上面に接する面とのなす角が鋭角であることができる。この構成によれば、液滴を吐出して光学部材前駆体を形成した後硬化させて前記光学部材を形成する場合、前記土台部材の側壁が前記液滴で濡れるのを防止することができる。この結果、所望の形状および大きさを有する光学部材を確実に得ることができる。
【００２１】
（９）前記土台部材の上部は、逆テーパ状に形成されていることができる。ここで、「前記土台部材の上部」とは、前記土台部材のうち前記上面近傍の領域をいう。この構成によれば、液滴を吐出して光学部材前駆体を形成した後硬化させて前記光学部材を形成する場合、前記土台部材の安定性を保持しつつ、前記土台部材の上面と側壁とのなす角をより小さくすることができる。これにより、前記土台部材の側壁が前記液滴で濡れるのを確実に防止することができる。この結果、所望の形状および大きさを有する光学部材を得ることができる。
【００２２】
（１０）前記受光素子は、フォトダイオードであることができる。
【００２３】
（１１）前記柱状部は、第１導電型層、光吸収層、および第２導電型層を含み、
前記光吸収層は、前記第１導電型層と前記第２導電型層との間に形成できる。
【００２４】
（１２）前記土台部材は、反射防止層としての機能を有することができる。
【００２５】
（１３）前記土台部材は、半導体層からなることができる。
【００２６】
（１４）前記土台部材は、絶縁物からなり、前記絶縁物は、酸化シリコンまたは窒化シリコンであることができる。
【００２７】
［第２の受光素子］
本発明の第２の受光素子は、
半導体基板上に設けられた柱状部と、
前記柱状部の上面に設けられた受光面と、
前記受光面上に設けられた土台部材と、
前記土台部材の上面上に設けられた光学部材と、を含む。
【００２８】
本発明の第２の受光素子によれば、第１の受光素子と同様の作用および効果を奏することができる。
【００２９】
［第３の受光素子］
本発明の第３の受光素子は、
半導体基板上に設けられた柱状部と、
前記半導体基板の裏面に設けられた受光面と、
前記受光面上に設けられた土台部材と、
前記土台部材の上面上に設けられた光学部材と、を含む。
【００３０】
本発明の第３の受光素子によれば、第１の受光素子と同様の作用および効果を奏することができる。
【００３１】
［受光素子の製造方法］
本発明の受光素子の製造方法は、
（ａ）受光面上に土台部材を形成し、
（ｂ）前記土台部材の上面に対して液滴を吐出して、光学部材前駆体を形成し、
（ｃ）前記光学部材前駆体を硬化させて、光学部材を形成すること、を含む。
【００３２】
本発明の受光素子の製造方法によれば、前記（ａ）において、上面の形状や高さおよび設置位置等が調整された前記土台部材を形成し、前記（ｂ）において、前記液滴の吐出量を調整すること等によって、高速動作が可能であり、かつ、設置位置、形状および大きさが良好に制御された光学部材を含む受光素子を形成することができる。詳しくは、本実施の形態の欄で説明する。
【００３３】
本発明の受光素子の製造方法は、以下の態様（１）〜（５）をとることができる。
【００３４】
（１）前記（ａ）において、所定波長の光を通過させる材質にて前記土台部材を形成することができる。ここで、「通過」とは、前記土台部材に入射した光が入射した後、該土台部材から光が出射することをいい、前記土台部材に入射した光がすべて該土台部材から出射する場合だけでなく、前記土台部材に入射した光の一部のみが該土台部材から出射する場合を含む。
【００３５】
（２）前記（ａ）において、前記土台部材の上面と、前記土台部材の側壁のうち該上面に接する面とのなす角が鋭角になるように、前記土台部材を形成することができる。これにより、前記（ｂ）において、前記土台部材の側壁が前記液滴で濡れるのを防止することができる。この結果、所望の形状および大きさを有する光学部材を確実に形成することができる。
【００３６】
（３）前記（ａ）において、前記土台部材の上部を逆テーパ状に形成することができる。これにより、前記土台部材の安定性を保持しつつ、前記土台部材の上面と側壁とのなす角をより小さくすることができる。これにより、前記（ｂ）において、前記土台部材の側壁が前記液滴で濡れるのを確実に防止することができる。この結果、所望の形状および大きさを有する光学部材をより確実に形成することができる。
【００３７】
（４）さらに、前記（ｂ）より前に、（ｄ）前記液滴に対する前記土台部材の上面の濡れ性を調整すること、を含むことができる。これにより、所望の形状および大きさを有する光学部材を形成することができる。ここで、例えば、前記土台部材の上面に、前記液滴に対して親液性または撥液性を有する膜を形成することにより、濡前記液滴に対する前記土台部材の上面の濡れ性を制御することができる。
【００３８】
（５）さらに、（ｅ）前記光学部材の少なくとも一部を封止材で覆うことができる。
【００３９】
［光モジュールおよび光伝達装置］
本発明の受光素子と、光導波路とを含む光モジュールに適用することができる。また、前記光モジュールを含む光伝達装置に適用することができる。
【００４０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００４１】
［第１の実施の形態］
１．受光素子の構造
図１は、本発明を適用した第１の実施の形態に係る受光素子１００を模式的に示す断面図である。図２は、本発明を適用した第１の実施の形態に係る受光素子１００を模式的に示す平面図である。図１は、図２のＡ−Ａ線における断面を示す図である。なお、本実施の形態においては、受光素子１００がフォトダイオードである場合について説明する。
【００４２】
図１に示すように、受光素子１００は、受光面１０８と、受光面１０８上に設けられた土台部材１１０と、この土台部材１１０の上面１１０ａ上に設けられた光学部材１１１とを含む。
【００４３】
本実施の形態の受光素子１００では、この受光面１０８から光が入射する。受光面１０８は、半導体基板１０１上に形成された柱状部１３０の上面１３０ａに設けられている。すなわち、柱状部１３０の上面１３０ａは受光面１０８を含む。具体的には、柱状部１３０の上面１３０ａには、第１電極１０７（後述する）で覆われていない部分（開口部１１４）が設けられている。この開口部１１４内に受光面１０８が設けられている。
【００４４】
また、本実施の形態においては、光学部材１１１がレンズとして機能する場合について説明する。すなわち、図１および図２に示すように、光学部材１１１によって集光された光は、土台部材１１０を経て、受光面１０８に入射する。
【００４５】
（土台部材）
本実施の形態においては、土台部材１１０は、所定波長の光を通過させる材質からなることができる。具体的には、土台部材１１０は、光学部材１１１によって集光された光を通過させることができる材質からなることができる。例えば、土台部材１１０は、ポリイミド系樹脂、アクリル系樹脂、エポキシ系樹脂、あるいはフッ素系樹脂から形成することができる。あるいは、後述する第４実施形態に係る受光素子４００（図１５参照）のように、土台部材を半導体層で形成することもできる。
【００４６】
また、本実施の形態においては、図１に示すように、土台部材１１０と反射防止層１０５とが別々の層からなる場合について示したが、この反射防止層１０５を別途設けるかわりに、土台部材１１０が反射防止層としての機能を有していてもよい。この場合、土台部材１１０は、入射光の反射率の低減効果を得ることができ、かつ入射光を通過させる材質からなる。この場合、具体的には、土台部材１１０は、例えば酸化シリコンまたは窒化シリコンなどの絶縁物からなることができる。
【００４７】
また、土台部材１１０の立体形状は特に限定されるわけではないが、少なくともその上面上に光学部材を設置させることができる構造であることが必要とされる。この点は、後述する実施形態の受光素子の土台部材においても同様である。
【００４８】
また、土台部材１１０の高さおよび形状は、土台部材１１０の上面１１０ａ上に形成される光学部材１１１の機能および用途、ならびに形状および大きさによって定められる。したがって、土台部材１１０の上面１１０ａの形状を制御することによって、光学部材１１１の形状を制御することができる。
【００４９】
例えば、受光素子１００（図１および図２参照）では、土台部材１１０の上面１１０ａの形状は円である。また、後述する実施形態に係る受光素子においても、土台部材の上面の形状が円である場合を示す。
【００５０】
光学部材を、例えばレンズまたは偏向素子として用いる場合、土台部材の上面の形状を円にする。これにより、光学部材の立体形状を、円球状または切断円球状に形成することができ、得られた光学部材をレンズまたは偏向素子として用いることができる。
【００５１】
また、図示しないが、光学部材を例えば異方性レンズまたは偏向素子として用いる場合、土台部材の上面の形状を楕円にすることができる。これにより、光学部材の立体形状を、楕円球状または切断楕円球状に形成することができ、得られた光学部材を異方性レンズまたは偏向素子として用いることができる。
【００５２】
（光学部材）
光学部材１１１の立体形状については、（土台部材）の欄で説明したので、詳しい説明は省略する。
【００５３】
光学部材１１１は、例えば熱または光等のエネルギーを付加することによって硬化可能な液体材料（例えば紫外線硬化型樹脂や熱硬化型樹脂の前駆体）を硬化させることにより形成される。紫外線硬化型樹脂としては、例えば紫外線硬化型のアクリル系樹脂およびエポキシ系樹脂が挙げられる。また、熱硬化型樹脂としては、熱硬化型のポリイミド系樹脂等が例示できる。
【００５４】
紫外線硬化型樹脂の前駆体は、短時間の紫外線照射によって硬化する。このため、熱工程など素子に対するダメージを与えやすい工程を経ずに硬化させることができる。このため、紫外線硬化型樹脂の前駆体を用いて光学部材１１１を形成する場合、素子へ与える影響を少なくすることができる。
【００５５】
本実施の形態において、光学部材１１１は、具体的には、土台部材１１０の上面１１０ａに対して液体材料からなる液滴１１１ａを吐出して、光学部材前駆体１１１ｂを形成した後、光学部材前駆体１１１ｂを硬化させることによって形成される（図９および図１０参照）。光学部材１１１の形成方法については後述する。
【００５６】
また、図１においては、光学部材１１１の最大切断面Ｓの最大幅ｄが、土台部材１１０の直径より大きい場合を示している。これにより、光学部材１１１の曲面（光学部材１１１の表面）の上部と受光面１０８との距離を大きくすることができるため、光学部材１１１のレンズ効果を高めることができる。なお、光学部材１１１の形状および大きさは、図１に示すものに限定されるわけではなく、光学部材１１１の最大切断面Ｓの最大幅ｄが、土台部材１１０の直径と同じか、または土台部材１１０の直径より小さくすることもできる。このことは、後述する他の実施形態における光学部材についても同様に適用される。
【００５７】
なお、ここで、「最大切断面Ｓ」とは、受光面１０８と平行な面で光学部材１１１を切断して得られる切断面のうち、面積が最大である切断面をいう。また、「最大切断面Ｓの最大幅ｄ」とは、前記最大切断面Ｓにおける最大の幅をいい、例えば最大切断面Ｓが円形である場合、この最大切断面Ｓを構成する円の直径をいい、例えば最大切断面Ｓが楕円形である場合、この最大切断面Ｓを構成する楕円の長軸をいう。
【００５８】
（その他の構成要素）
前述したように、受光素子１００は、半導体基板１０１と、半導体基板１０１上に形成された柱状部１３０とを含む。半導体基板１０１は、ｎ型ＧａＡｓ基板からなる。
【００５９】
柱状部１３０は、半導体基板１０１上に形成された柱状の半導体堆積体である。具体的には、柱状部１３０は、受光素子１００の受光面１０８側から基板１０１の途中にかけての部分が、受光面１０８側からから見て円形の形状にエッチングされることにより形成される。なお、本実施の形態では、柱状部１３０の平面形状を円形としたが、この形状は任意の形状をとることが可能である。
【００６０】
柱状部１３０は、第１導電型層１０２、光吸収層１０３、および第２導電型層１０４を含む。本実施の形態の受光素子１００においては、第２導電型層１０４の上面に受光面１０８が設けられている。したがって、受光面１０８から第２導電型層１０４に入射した光は、第２導電型層１０４内を伝搬した後、光吸収層１０３に入射する。この場合、例えば、ｎ型ＧａＡｓ層からなる第１導電型層１０２、不純物が導入されていないＧａＡｓ層からなる光吸収層１０３、およびｐ型ＧａＡｓ層からなる第２導電型層１０４が、ｎ型ＧａＡｓ層からなる基板１０１上に順に積層することにより、柱状部１３０が形成されている。この場合、例えば、第１導電型層１０２の膜厚を０．５μｍ、光吸収層１０３の膜厚を３．５μｍ、第２導電型層１０４の膜厚を０．１μｍに形成することができる。なお、第１導電型層１０２、光吸収層１０３、および第２導電型層１０４を構成する各層の組成および膜厚はこれに限定されるわけではない。
【００６１】
第２導電型層１０４は、例えばＣがドーピングされることによりｐ型にされ、第１導電型層１０２は、例えばＳｉがドーピングされることによりｎ型にされている。したがって、第２導電型層１０４、不純物がドーピングされていない光吸収層１０３、および第１導電型層１０２により、ｐｉｎダイオードが形成される。
【００６２】
第２導電型層１０４は、電極（後述する第１電極１０７）とのオーミック接触をとることができる程度のキャリア密度を有する。
【００６３】
さらに、柱状部１３０は絶縁層１０６で埋め込まれている。すなわち、柱状部１３０の側壁１３０ｂは絶縁層１０６で取り囲まれている。本実施の形態に係る受光素子１００においては、この絶縁層１０６は、柱状部１３０の側壁１３０ｂならびに基板１０１の上面を覆っている。
【００６４】
この受光素子１００の製造工程では、柱状部１３０の側壁１３０ｂを覆う絶縁層１０６を形成した後、柱状部１３０の上面１３０ａおよび絶縁層１０６の上面に第１電極１０７を、半導体基板１０１の裏面（半導体基板１０１において柱状部１３０の設置面と反対側の面）に第２電極１０９を、それぞれ形成する。これらの電極形成の際には一般的に、アニール処理を約４００℃で行なう（後述する製造プロセスを参照）。したがって、樹脂を用いて絶縁層１０６を形成する場合、このアニール処理工程に耐え得るためには、絶縁層１０６を構成する樹脂は耐熱性に優れたものであることが必要とされる。この要求を満たすためには、絶縁層１０６を構成する樹脂がポリイミド樹脂、フッ素系樹脂、アクリル樹脂、またはエポキシ樹脂等であることが望ましく、特に、加工の容易性や絶縁性の観点から、ポリイミド樹脂またはフッ素系樹脂であるのが望ましい。また、絶縁層１０６の上に、樹脂を原材料として光学部材（例えばレンズ）を形成する場合、レンズ材（樹脂）との接触角が大きく、レンズ形状を制御しやすいという観点からも、絶縁層１０６はポリイミド樹脂またはフッ素系樹脂からなるのが望ましい。この場合、絶縁層１０６は、熱または光等のエネルギー照射により硬化、あるいは化学反応によって樹脂前駆体を硬化させることにより形成される。
【００６５】
第１電極１０７は、例えばＡｕとＺｎの合金とＡｕとの積層膜からなる。
【００６６】
さらに、半導体基板１０１の裏面１０１ｂには、第２電極１０９が形成されている。すなわち、この受光素子１００では、柱状部１３０の上面１３０ａで第１電極１０７と接合し、かつ、半導体基板１０１の裏面１０１ｂで第２電極１０９と接合している。第２電極１０９は、例えばＡｕとＧｅの合金とＡｕとの積層膜からなる。
【００６７】
第１および第２電極１０７，１０９を形成するための材料は、前述したものに限定されるわけではなく、例えばＴｉやＰｔなどの金属やこれらの合金などが利用可能である。
【００６８】
また、図１に示すように、必要に応じて、受光面１０８上には反射防止層１０５を設置することができる。すなわち、本実施の形態の受光素子１００では、土台部材１１０が、受光面１０８上に反射防止層１０５を介して設置されている。これにより、受光面１０８に入射する光の反射を少なくすることができるため、受光面１０８に入射する光の注入効率を高めることができる。
【００６９】
反射防止層１０５の光学的膜厚は、（２ｍ−１）λ／４（λは受光面１０８に入射する光（入射光）の波長、ｍは自然数）である。ここで、「光学的膜厚」とは、層の実際の膜厚に屈折率ｎを乗じて得られる値をいう。例えば、入射光の波長がλであって、光学的膜厚がλ／４、屈折率ｎが２．０である層の場合、この層の実際の膜厚は、光学的膜厚／屈折率ｎと等しいことから、λ／４／２＝０．１２５λである。なお、本願において、単に「膜厚」というときは、層の実際の膜厚をいうものとする。
【００７０】
反射防止層１０５の材質は特に限定されるわけではないが、入射光の反射率の低減効果を得ることができ、かつ入射光を通過させる材質からなる。例えば、反射防止層１０５は、酸化シリコンまたは窒化シリコンからなることができる。
【００７１】
また、この受光素子１００において、必要に応じて、第１導電型層１０２と光吸収層１０３との間に反射層（図示せず）を形成することができる。この反射層が形成されることにより、光吸収層１０３を通過した光を再度光吸収層１０３へと導入することができる。これにより、光の利用効率を高めることができる。特に、光吸収層１０３の膜厚を小さくした場合、入射光の一部が光吸収層１０３を通過してしまい、光吸収層１０３における光の利用効率が低下してしまう。この場合、前記反射層を形成することによって、光の利用効率を高めることができる点で有効である。
【００７２】
２．受光素子の動作
本実施の形態の受光素子１００の一般的な動作を以下に示す。ここでは、第１導電型がｎ型であり、第２導電型がｐ型である場合を示す。なお、下記の受光素子の駆動方法は一例であり、本発明の趣旨を逸脱しない限り、種々の変更が可能である。
【００７３】
まず、光学部材１１１に所定波長の光が入射する。入射した光は、光学部材１１１によって集光された後、土台部材１１０に入射し、この土台部材１１０内を伝搬した後、受光面１０８へと入射する。受光面１０８から入射した光によって、柱状部１３０を構成する各層（半導体層）において、光励起が生じ、電子および正孔が生じる。ここで、光吸収層１０３において、第１導電型層１０２との界面近傍に電子が、第２導電型層１０４との界面近傍に正孔がそれぞれ蓄積される。所定量以上の電子および正孔が光吸収層１０３に蓄積されると、電子は第１導電型層１０２に、正孔は第２導電型層１０４にそれぞれ移動する。その結果、第１導電型層１０２から第２導電型層１０４の方向（図１のＺ方向）に電流が流れる。この際、第１導電型層１０２側が高電位となるように、光吸収層１０３に電界をかけておくと、生成される電子および正孔の分離が容易となり、再結合の確率が低減するため、光電変換効率が向上する。
【００７４】
３．受光素子の製造方法
次に、本発明を適用した第１の実施の形態に係る受光素子１００の製造方法の一例について、図３〜図１０を用いて説明する。図３〜図１０は、図１および図２に示す本実施の形態の受光素子１００の一製造工程を模式的に示す断面図であり、それぞれ図１に示す断面に対応している。
【００７５】
（１）まず、ｎ型ＧａＡｓからなる半導体基板１０１の表面について、組成を変調させながらエピタキシャル成長させることにより、半導体多層膜１５０が形成される（図３参照）。
【００７６】
半導体多層膜１５０は、図３に示すように、第１導電型層１０２と、光吸収層１０３と、第２導電型層１０４とが順に堆積されて構成される。また、各層はＧａＡｓにより構成され、この際、第１導電型層１０２にはＳｉを導入してｎ型とし、第２導電型層１０４にはＣを導入しｐ型とする。また、必要に応じて反射層（図示せず）を所定の位置に成長させる。
【００７７】
エピタキシャル成長を行なう際の温度は、成長方法や原料、半導体基板１０１の種類、あるいは形成する半導体多層膜１５０の種類、厚さ、およびキャリア密度によって適宜決定されるが、一般に、４５０℃〜８００℃であるのが好ましい。また、エピタキシャル成長を行なう際の所要時間も、温度と同様に適宜決定される。また、エピタキシャル成長させる方法としては、有機金属気相成長（ＭＯＶＰＥ：Ｍｅｔａｌ−Ｏｒｇａｎｉｃ Ｖａｐｏｒ Ｐｈａｓｅ Ｅｐｉｔａｘｙ）法や、ＭＢＥ法（Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｂｅａｍ Ｅｐｉｔａｘｙ）法、あるいはＬＰＥ法（Ｌｉｑｕｉｄ Ｐｈａｓｅ Ｅｐｉｔａｘｙ）を用いることができる。
【００７８】
続いて、半導体多層膜１５０上に、フォトレジスト（図示しない）を塗布した後、フォトリソグラフィ法により該フォトレジストをパターニングすることにより、所定のパターンのレジスト層Ｒ１００が形成される（図３参照）。
【００７９】
（２）ついで、レジスト層Ｒ１００をマスクとして、例えばドライエッチング法により、第２導電型層１０４、光吸収層１０３、第１導電型層１０２、および半導体基板１０１の一部をエッチングすることにより、柱状の半導体堆積体（柱状部）１３０が形成される（図４参照）。その後、レジスト層Ｒ１００が除去される。
【００８０】
（３）次いで、柱状部１３０を取り囲む絶縁層１０６が形成される（図５参照）。なお、ここでは、絶縁層１０６を形成するための材料として、ポリイミド樹脂を用いた場合について説明する。
【００８１】
まず、例えばスピンコート法を用いて、樹脂前駆体層（ポリイミド前駆体）を半導体基板１０１上に塗布した後、イミド化させることにより、図５に示すように、柱状部１３０の周囲に絶縁層１０６が形成される。この絶縁層１０６の形成方法としては、例えば、特願２００１−０６６２９９号公報に記載されている方法を用いることができる。また、樹脂前駆体層の形成方法としては、前述したスピンコート法のほか、ディッピング法、スプレーコート法、インクジェット法等の公知技術を利用することができる。
【００８２】
（４）次に、第１電極１０７および第２電極１０９、および受光面１０８が形成される（図６参照）。
【００８３】
まず、第１電極１０７および第２電極１０９を形成する前に、必要に応じて、プラズマ処理法等を用いて、柱状部１３０の上面１３０ａを洗浄する。これにより、より安定した特性の素子を形成することができる。つづいて、例えば真空蒸着法により、絶縁層１０６の上面上および柱状部１３０の上面１３０ａ上に、例えばＡｕとＺｎの合金とＡｕとの積層膜（図示せず）を形成した後、リフトオフ法により、柱状部１３０の上面１３０ａに、前記積層膜が形成されていない部分（開口部１１４）を形成する。これにより、この開口部１１４内の領域が受光面１０８となる。なお、前記工程において、リフトオフ法のかわりに、ドライエッチング法を用いることもできる。
【００８４】
また、半導体基板１０１の裏面上に、例えば真空蒸着法により、例えばＡｕとＧｅの合金とＡｕとの積層膜（図示せず）を形成する。次いで、アニール処理する。これにより、オーミックコンタクトを形成する。アニール処理の温度は電極材料に依存する。本実施形態で用いた電極材料の場合は、通常４００℃前後で行なう。以上の工程により、第１電極１０７および第２電極１０９が形成される（図６参照）。
【００８５】
次いで、必要に応じて、反射防止層１０５を受光面１０８上に形成する（図７参照）。
【００８６】
具体的には、例えばプラズマＣＶＤ法によって、反射防止層１０５を形成するための絶縁層（図示せず）を、所定の膜厚積層する。ここでは、前記絶縁層が窒化シリコンからなる場合について説明するが、前記絶縁層は酸化シリコンであってもよい。次いで、フォトリソグラフィ工程によってレジストパターニングを行ない、受光面１０８の上のレジストのみを残す。さらに、例えば緩衝フッ酸溶液をエッチャントとして用いて、ウエットエッチングにより、前記絶縁層のうち前記レジストによって覆われていない部分を除去する。なお、ウエットエッチングのかわりに、フッ素系プラズマを用いたドライエッチングを用いることもできる。その後、レジストを除去する。以上の工程により、反射防止層１０５が得られる。
【００８７】
（５）次いで、受光面１０８上に、光学部材１１１（図１参照）を設置するための土台部材１１０が形成される（図７および図８参照）。
【００８８】
土台部材１１０の形成は、土台部材１１０の材質や形状ならびに大きさに応じて適切な方法（例えば選択成長法、ドライエッチング法、ウエットエッチング法、リフトオフ法、転写法等）を選択することができる。本実施の形態においては、ウエットエッチングによるパターニングにて土台部材１１０を形成する場合について説明する。
【００８９】
まず、図７に示すように、少なくとも受光面１０８上に、樹脂層１１０ｘを形成する。本実施の形態においては、例えばスピンコート法にて、受光面１０８および第１電極１０７上全体に樹脂層１１０ｘを形成する場合を示す。
【００９０】
ついで、樹脂層１１０ｘ上に、所定のパターンのレジスト層Ｒ２００を形成する。このレジスト層Ｒ２００は、樹脂層１１０ｘをパターニングして土台部材１１０を形成するために利用される。具体的には、フォトリソグラフィ工程により、レジスト層Ｒ２００をマスクとして、例えばアルカリ性溶液をエッチャントに用いるウエットエッチング法によって、樹脂層１１０ｘをパターニングする。これにより、図８に示すように、受光面１０８上に土台部材１１０が形成される。その後、レジスト層Ｒ２００は除去される。
【００９１】
（６）次いで、柱状部１３０の上面１３０ａ上に、光学部材１１１が形成される（図９および図１０参照）。本実施の形態においては、光学部材１１１（図１参照）が第１電極１０７を介して土台部材１１０の上面１１０ａ上に形成される場合について示す。
【００９２】
まず、必要に応じて、土台部材１１０の上面１１０ａに、光学部材１１１の濡れ角を調整するための処理を施す。この工程によれば、後述する工程において、土台部材１１０の上面１１０ａ上に液体材料１１１ａを導入した場合、所望の形状の光学部材前駆体１１１ｂを得ることができ、その結果、所望の形状の光学部材１１１を得ることができる（図９および図１０参照）。
【００９３】
次いで、例えばインクジェット法を用いて、液体材料１１１ａの液滴を、土台部材１１０の上面１１０ａに向けて吐出する。インクジェットの吐出方法としては、例えば、（ｉ）熱により液体（ここではレンズ材）中の気泡の大きさを変化させることで圧力を生じ、液体を吐出する方法、（ｉｉ）圧電素子により生じた圧力によって液体を吐出させる方法とがある。圧力の制御性の観点からは、前記（ｉｉ）の方法が望ましい。
【００９４】
インクジェットヘッドのノズルの位置と、液滴の吐出位置とのアライメントは、一般的な半導体集積回路の製造工程における露光工程や検査工程で用いられる公知の画像認識技術を用いて行なわれる。例えば、図９に示すように、インクジェットヘッド１２０のノズル１１２の位置と、柱状部１３０の位置とのアライメントを行なう。アライメント後、インクジェットヘッド１２０に印加する電圧を制御した後、液体材料１１１ａの液滴を吐出する。これにより、図１０に示すように、土台部材１１０の上面１１０ａ上に、光学部材前駆体１１１ｂを形成する。
【００９５】
この場合、図９に示すように、ノズル１１２から吐出された前記液滴が、土台部材１１０の上面１１０ａに着弾した際に、表面張力によって液体材料１１１ａが変形して、液体材料１１１ａが土台部材１１０の上面１１０ａの中心にくる。これにより、自動的に位置の補正がなされる。
【００９６】
また、この場合、光学部材前駆体１１１ｂ（図９参照）は、土台部材１１０の上面１１０ａの形状および大きさ、液体材料１１１ａの吐出量、液体材料１１１ａの表面張力、ならびに柱状部１３０の上面１３０ａと液体材料１１１ａとの間の界面張力に応じた形状および大きさとなる。したがって、これらを制御することにより、最終的に得られる光学部材１１１（図１参照）の形状および大きさを制御することが可能となり、レンズ設計の自由度が高くなる。
【００９７】
以上の工程を行なった後、図１０に示すように、エネルギー線（例えば紫外線）１１３を照射することにより、光学部材前駆体１１１ｂを硬化させて、土台部材１１０の上面１１０ａ上に、光学部材１１１を形成する（図１参照）。ここで、最適な紫外線の波長および照射量は、光学部材前駆体１１１ｂの材質に依存する。例えば、アクリル系紫外線硬化樹脂の前駆体を用いて光学部材前駆体１１１ｂを形成した場合、波長３５０ｎｍ程度、強度１０ｍＷの紫外線を５分間照射することで硬化を行なう。以上の工程により、図１に示すように、本実施の形態の受光素子１００が得られる。
【００９８】
４．作用効果
本実施の形態に係る受光素子１００は、以下に示す作用および効果を有する。
【００９９】
（Ａ）第１に、土台部材１１０の上面１１０ａ上に光学部材１１１が形成されていることにより、光吸収層１０３に導入される単位断面積当たりの光量を増加させることができる。これにより、光吸収層１０３の膜厚を小さくすることができるため、電子および正孔が電極（第１および第２電極１０７，１０９）まで移動する距離を小さくすることができる。その結果、受光感度を維持しつつ、高速動作が可能となる。
【０１００】
また、一般に、光吸収層１０３は絶縁性が高いため、光吸収層１０３の断面積が大きいほど、受光素子１００の静電容量が増加する。静電容量の増加は、素子の高速化を妨げる要因の一つである。これに対して、本実施の形態の受光素子１００によれば、前述したように、光吸収層１０３に導入される単位断面積当たりの光量を増加させることができるため、光吸収層１０３の断面積を小さくすることができる。これにより、静電容量を小さくすることができるため、光の利用効率を維持しつつ、より高速動作が可能となる。
【０１０１】
（Ｂ）第２に、光学部材１１１が土台部材１１０の上面１１０ａ上に設けられていることにより、受光面１０８から入射する光の光路長を確保することができる。すなわち、土台部材１１０の高さを調整することで、受光面１０８から入射する光（入射光）の光路長を調整することができる。これにより、光学部材１１１の曲率と、前記入射光の光路長とを独立に制御することができるため、光吸収層１０３に前記入射光を効率良く導くための光学設計を容易に行なうことができる。
【０１０２】
（Ｃ）第３に、光学部材１１１の大きさおよび形状を厳密に制御することができる。光学部材１１１を形成するためには、前記（６）の工程にて説明したように、光学部材１１１を形成する工程において、光学部材前駆体１１１ｂが、土台部材１１０の上面１１０ａ上に形成される（図９および図１０参照）。ここで、土台部材１１０の側壁１１０ｂが、光学部材前駆体１１０ａを構成する液体材料で濡れない限り、光学部材前駆体１１１ｂには、土台部材１１０の上面１１０ａの表面張力は作用せず、前記液体材料の表面張力が主に作用する。したがって、光学部材１１１を形成するために用いる前記液体材料（液滴１１１ａ）の量を制御することにより、光学部材前駆体１１１ｂの形状を制御することができる。これにより、形状がより厳密に制御された光学部材１１１を形成することができる。その結果、所望の形状および大きさを有する光学部材１１１を得ることができる。
【０１０３】
（Ｄ）第４に、光学部材１１１の設置位置を厳密に制御することができる。前述したように、光学部材１１１は、土台部材１１０の上面１１０ａに対して、液体材料１１１ａの液滴を吐出して、光学部材前駆体１１１ｂを形成した後、光学部材前駆体１１１ｂを硬化させることにより形成される（図１０参照）。一般に、吐出された液滴の着弾位置を厳密に制御するのは難しい。しかしながら、この方法によれば、特に位置合わせを行なうことなく土台部材１１０の上面１１０ａ上に光学部材１１１を形成することができる。すなわち、土台部材１１０の上面１１０ａ上に単に液滴１１１ａを吐出することによって、位置合わせを行なうことなく光学部材前駆体１１１ｂを形成することができる。言い換えれば、土台部材１１０を形成する際のアライメント精度にて光学部材１１１を形成することができる。これにより、設置位置が制御された光学部材１１１を簡易かつ歩留まり良く形成することができる。
【０１０４】
特に、インクジェット法を用いて液滴１１１ａを吐出する場合、液滴１１１ａをより的確な位置に吐出することができるため、設置位置がより制御された光学部材１１１を簡易かつ歩留まり良く形成することができる。また、インクジェット法を用いて液滴１１１ａを吐出することにより、吐出する液滴１１１ａの量を、ピコリットルオーダーの単位で制御することができるため、微細な構造を正確に作成することができる。
【０１０５】
（Ｅ）第５に、土台部材１１０の上面１１０ａの形状および面積を設定することによって、光学部材１１１の形状および大きさを設定することができる。特に、土台部材１１０の上面１１０ａの形状を適宜選択することによって、所定の機能を有する光学部材１１１を形成することができる。また、上面の形状が異なる複数の土台部材を形成し、この土台部材の上面上にそれぞれ光学部材を形成することにより、異なる機能を有する光学部材を同一の基板上に集積化することもできる。
【０１０６】
５．変形例
次に、本実施の形態に係る受光素子１００の一変形例について、図１１を参照して説明する。図１１は、本実施の形態に係る受光素子１００の一変形例（受光素子１９０）を模式的に示す断面図である。
【０１０７】
図１１に示すように、本変形例に係る受光素子１９０においては、光学部材１１１の少なくとも一部を覆うように、封止材１３１が形成されている。この封止材１３１によって、光学部材１１１の密着強度を高めることができる。これにより、光学部材１１１を、土台部材１１０の上面１１０ａ上に確実に固定させることができる。封止材１３１は、光学部材１１１よりも屈折率が小さいことが望ましい。封止材１３１の材質は特に限定されないが、例えば樹脂を用いることができる。
【０１０８】
上記の点以外は、本実施の形態に係る受光素子１００と同様の構成を有し、同様の作用効果を有する。
【０１０９】
６．別の変形例
次いで、本実施の形態に係る受光素子の別の一変形例について、図１２を参照して説明する。図１２は、本実施の形態に係る受光素子１００の別の一変形例（受光素子１８０）を模式的に示す断面図である。
【０１１０】
図１２に示すように、本変形例に係る受光素子１８０においては、土台部材９１０の上面９１０ａが曲面である。この構成によれば、ほぼ円球状の光学部材９１１を、土台部材９１０の上面９１０ａ上に設置することができる。
【０１１１】
なお、上記の点以外は、本実施の形態に係る受光素子１００と同様の構成を有し、同様の作用効果を有する。また、後述する他の実施形態の受光素子についても、図１２に示す受光素子１８０と同様に、土台部材の上面を曲面にすることができる。この場合においても、図１２に示す受光素子１８０と同様に、ほぼ円球状の光学部材を、土台部材の上面上に設置することができる。
【０１１２】
［第２の実施の形態］
１．受光素子の構造
図１３は、本発明を適用した第２の実施の形態に係る受光素子２００を模式的に示す断面図である。なお、本実施の形態においては、第１の実施の形態と同様に、受光素子としてフォトダイオードを用いた場合について説明する。
【０１１３】
本実施の形態に係る受光素子２００は、土台部材２１０の上部が逆テーパ状である点以外は、第１の実施の形態に係る受光素子１００とほぼ同様の構造を有する。このため、第１の実施の形態に係る受光素子１００と実質的に同じ構成要素には同一符号を付して、その詳細な説明を省略する。
【０１１４】
図１３に示すように、土台部材２１０の上面２１０ａと面２１０ｂとのなす角θを鋭角にすることができる。すなわち、土台部材２１０においては、前述したように、土台部材２１０の上部２１０ｃが逆テーパ状である。ここで、面２１０ｂとは、土台部材２１０の側壁のうち上面２１０ａに接する面をいう。
【０１１５】
土台部材２１０の材質は、第１の実施の形態の土台部材１１０の材質と同様である。すなわち、土台部材２１０は、光学部材２１１から土台部材２１０へと入射した光を通過させることができる材質からなる。また、光学部材２１１の構造、材質および機能は、第１の実施の形態の光学部材１１１の構造、材質および機能と同様である。さらに、光学部材２１１は、第１の実施の形態の光学部材１１１と同様の方法によって形成することができる。
【０１１６】
２．受光素子の動作
本実施の形態の受光素子２００の動作は、第１の実施の形態の受光素子１００と基本的に同様であるため、詳しい説明は省略する。
【０１１７】
３．受光素子の製造方法
本実施の形態に係る受光素子２００の製造方法は、土台部材２１０の上部を逆テーパ状に形成する以外は、第１の実施形態に係る受光素子１００の製造方法と同様である。このため、詳しい説明は省略する。
【０１１８】
４．作用効果
本実施の形態に係る受光素子２００およびその製造方法は、第１の実施の形態に係る受光素子１００およびその製造方法と実質的に同じ作用および効果を有する。さらに、本実施の形態に係る受光素子２００およびその製造方法は、以下に示す作用および効果を有する。
【０１１９】
光学部材２１１は、土台部材２１０の上面２１０ａに対して液滴を吐出して、光学部材前駆体（図示せず）を形成した後、該光学部材前駆体を硬化させることにより形成される。この場合、土台部材２１０の上面２１０ａと面２１０ｂとのなす角θが鋭角であることにより、土台部材２１０の上面２１０ａに対して前記液滴を吐出する際に、土台部材２１０の側壁が前記液滴で濡れるのを確実に防止することができる。この結果、所望の形状および大きさを有する光学部材２１１を確実に形成することができる。
【０１２０】
［第３の実施の形態］
１．受光素子の構造
図１３は、本発明を適用した第３の実施の形態に係る受光素子３００を模式的に示す断面図である。なお、本実施の形態においては、第１および第２の実施の形態と同様に、受光素子としてフォトダイオードを用いた場合について説明する。
【０１２１】
本実施の形態に係る受光素子３００は、土台部材３１０の上部３１０ｃが逆テーパ状である点で、第２の実施の形態に係る受光素子２００とほぼ同様の構造を有する。このため、第２の実施の形態に係る受光素子２００と実質的に同じ構成要素には同一符号を付して、その詳細な説明を省略する。
【０１２２】
この受光素子３００では、土台部材３１０の上面３１０ａと、土台部材３１０の側壁のうち上面３１０ａに接する面３１０ｂとのなす角θが、第２の実施の形態に係る受光素子２００よりもさらに小さい。
【０１２３】
前述したように、本実施の形態に係る受光素子３００においては、土台部材３１０の上部３１０ｃが逆テーパ状である。具体的には、土台部材３１０の上面３１０ａと、土台部材３１０の側壁のうち上面３１０ａに接する面３１０ｂとのなす角θは鋭角となる。なお、土台部材３１０の材質は、第２の実施の形態に係る土台部材２１０の材質と同様である。すなわち、土台部材３１０は、光学部材３１１から土台部材３１０へと入射した光を通過させることができる材質からなる。また、光学部材３１１の構造、材質および機能は、第２の実施の形態の光学部材２１１の構造、材質および機能と同様である。さらに、光学部材３１１は、第２の実施の形態の光学部材２１１と同様の方法によって形成することができる。
【０１２４】
２．受光素子の動作
本実施の形態の受光素子３００の動作は、第１および第２の実施の形態の受光素子１００，２００と基本的に同様であるため、詳しい説明は省略する。
【０１２５】
３．受光素子の製造方法
本実施の形態に係る受光素子３００の製造方法は、土台部材３１０の上部３１０ｃが逆テーパ状となるように土台部材３１０を形成する点以外は、第１の実施形態に係る受光素子１００の製造方法と同様である。したがって、ここでは、第１の実施形態に係る受光素子１００の製造方法と異なる工程、すなわち土台部材３１０を形成する工程について主に説明する。
【０１２６】
まず、前述した第１の実施の形態に係る受光素子の製造方法のうち、前記（１）〜（４）の工程（図３〜図６参照）と同様の方法にて、受光素子３００のうち、土台部材３１０および光学素子３１１を除く部分を形成する。次いで、前記（５）の工程（図７参照）と同様の方法にて、樹脂層１１０ｘを形成した後、この樹脂層１１０ｘ上に、所定のパターンのレジスト層Ｒ２００を形成する。このレジスト層Ｒ２００は、後の工程において、樹脂層１１０ｘをパターニングして土台部材３１０を形成するために利用される。
【０１２７】
次に、レジストを変質させない程度の温度（例えば１３０℃）で熱処理を行なう。この熱処理においては樹脂層１１０ｘの上面側から熱を加えることにより、樹脂層１１０ｘのうち基板１０１に近い部分よりも、樹脂層１１０ｘの上面（レジスト層Ｒ２００）に近い部分の硬化の度合いを大きくする。
【０１２８】
次いで、レジスト層Ｒ２００をマスクとして、樹脂層１１０ｘをウエットエッチングする。この工程において、レジスト層Ｒ２００の直下部分すなわち樹脂層１１０ｘの上部は、他の部分と比較してエッチャントの侵入速度が遅いためエッチングされにくい。また、前記熱処理により、樹脂層１１０ｘのうち上面に近い部分の硬化の度合いが、樹脂層１１０ｘのうち基板１０１に近い部分の硬化の度合いよりも大きくなっているため、樹脂層１１０ｘのうち上面に近い部分は、樹脂層１１０ｘのうち基板１００に近い部分よりも、ウエットエッチングにおけるエッチングレートが小さい。このため、このウエットエッチング時において、樹脂層１１０ｘのうち上面に近い部分は、樹脂層１１０ｘのうち基板１００に近い部分に比較してエッチング速度が遅い。このため、樹脂層１１０ｘのうち上面に近い部分は、樹脂層１１０ｘのうち基板１００に近い部分と比較してより多く残存する。これにより、上部３１０ｃが逆テーパ状に形成された土台部材３１０（図１４参照）を得ることができる。次いで、レジスト層Ｒ２００を除去する。
【０１２９】
その後の工程（光学部材の形成工程）は、第１の実施形態に係る製造方法（第１の実施形態の（６）の工程）と同様であるため、詳しい説明は省略する。これにより、受光素子３００が得られる（図１４参照）。
【０１３０】
４．作用効果
本実施の形態に係る受光素子３００およびその製造方法は、第１の実施の形態に係る受光素子１００およびその製造方法と実質的に同じ作用および効果を有する。さらに、本実施の形態に係る受光素子３００およびその製造方法は、以下に示す作用および効果を有する。
【０１３１】
受光素子３００によれば、土台部材３１０の上部３１０ｃが逆テーパ状であることにより、土台部材３１０の安定性を保持しつつ、土台部材３１０の上面３１０ａと面３１０ｂとのなす角θをより小さくすることができる。これにより、土台部材３１０の側壁が液滴で濡れるのをより確実に防止することができる。この結果、所望の形状および大きさを有する光学部材３１１を形成することができる。
【０１３２】
［第４の実施の形態］
１．受光素子の構造
図１５は、本発明を適用した第４の実施の形態に係る受光素子４００を模式的に示す断面図である。なお、本実施の形態においては、第１〜第３の実施の形態と同様に、受光素子としてフォトダイオードを用いた場合について説明する。
【０１３３】
本実施の形態に係る受光素子４００は、土台部材４１０が半導体層からなる点以外は、第１の実施の形態に係る受光素子１００とほぼ同様の構造を有する。このため、第１の実施の形態に係る受光素子１００と実質的に同じ構成要素には同一符号を付して、その詳細な説明を省略する。
【０１３４】
前述したように、土台部材４１０は半導体層からなる。この半導体層は、光学部材１１１から入射する光を通過させることができる性質を有する。また、この土台部材４１０は柱状部１３０と一体化して形成できる。具体的には、土台部材４１０を構成する層は、柱状部１３０と同様にエピタキシャル成長により積層することができる。
【０１３５】
本実施の形態において、柱状部１３０は第１の実施の形態で説明したように、ＧａＡｓを用いて形成されている。この場合、ＡｌＧａＡｓ系の材料で土台部材４１０を形成することができる。例えば、この受光素子４００の設計波長帯域にある光が８５０ｎｍである場合、土台部材４１０は、Ａｌの組成（モル分率）が５％以上である層から形成することができる。これにより、光学部材１１１から土台部材４１０に入射した光が、土台部材４１０を透過して、受光面１０８に入射することができる。なお、本願において、「設計波長帯域」とは、光吸収層にて吸収される光の波長帯域のことをいう。
【０１３６】
２．受光素子の動作
本実施の形態の受光素子４００の動作は、第１の実施の形態の受光素子１００と基本的に同様であるため、詳しい説明は省略する。
【０１３７】
３．受光素子の製造方法
次に、本実施の形態に係る受光素子４００の製造方法の一例について、図１６〜図２０を用いて説明する。図１６〜図２０は、図１５に示す本実施の形態の受光素子４００の一製造工程を模式的に示す断面図であり、それぞれ図１５に示す断面に対応している。
【０１３８】
まず、前述した第１の実施の形態に係る受光素子１００の製造工程のうち前記（１）の工程（図３参照）と同様の方法にて、半導体多層膜１５０を形成する。この半導体多層膜１５０は、図３に示す半導体多層膜１５０と同様の組成および膜厚を有する。
【０１３９】
次いで、この半導体多層膜１５０上に、半導体層４１０ｘをエピタキシャル成長させる。この半導体層４１０ｘは前述した組成に形成することができる。
【０１４０】
次いで、図１６に示すように、半導体層４１０ｘの上に、所定のパターンのレジスト層Ｒ１１０を形成する。このレジスト層Ｒ１１０は、半導体層４１０ｘをパターニングして土台部材４１０を形成するために利用される。次いで、このレジスト層Ｒ１１０をマスクとして、例えばドライエッチングにより、半導体層４１０ｘをパターニングする。これにより、図１７に示すように、半導体多層膜１５０上に土台部材４１０が形成される。その後、レジスト層Ｒ１１０が除去される。
【０１４１】
次いで、図１８に示すように、半導体多層膜１５０の上に、所定のパターンのレジスト層Ｒ２１０を形成する。このレジスト層Ｒ２１０は、半導体多層膜１５０をパターニングして柱状部１３０を形成するために利用される。次いで、このレジスト層Ｒ２１０をマスクとして、例えばドライエッチングにより、半導体多層膜１５０をパターニングする。これにより、図１９に示すように、柱状部１３０が形成される。その後、レジスト層Ｒ２１０が除去される。
【０１４２】
次いで、前述した第１の実施の形態に係る受光素子１００の製造工程のうち前記（３）および（４）の工程と同様の工程によって、柱状部１３０の周囲に絶縁層１０６を形成した後、第１および第２電極１０７，１０９ならびに受光面１０８を形成する（図２０参照）。
【０１４３】
次いで、前述した第１の実施の形態に係る受光素子１００の製造工程のうち前記（６）の工程と同様の工程によって、土台部材４１０上に光学部材１１１（図１５参照）が形成される。以上の工程により、受光素子４００が形成される。
【０１４４】
なお、本実施の形態においては、前述したように、最初のエッチングにて土台部材４１０を形成してから、次のエッチングにて柱状部１３０を形成する場合を示したが、このエッチングの順序は適宜変更することができる。すなわち、最初のエッチングにて柱状部１３０を形成してから、次のエッチングにて土台部材４１０を形成してもよい。
【０１４５】
４．作用効果
本実施の形態に係る受光素子４００およびその製造方法は、第１の実施の形態に係る受光素子１００およびその製造方法と実質的に同じ作用および効果を有する。さらに、本実施の形態に係る受光素子４００およびその製造方法は、以下に示す作用および効果を有する。
【０１４６】
受光素子４００によれば、半導体層４１０ｘ（図１６参照）は、エピタキシャル成長により形成される。したがって、半導体層４１０ｘの膜厚を容易に制御することができる。土台部材４１０はこの半導体層４１０ｘから形成されるため、土台部材４１０の高さの制御が容易である。
【０１４７】
また、あらかじめ土台部材４１０を形成してから、絶縁層１０６の埋め込みや、電極１０７，１０９の形成を行なうため、土台部材４１０を形成することによる素子特性への影響を少なくすることができる。
【０１４８】
［第５の実施の形態］
１．受光素子の構造
図２１は、本発明を適用した第５の実施の形態に係る受光素子５００を模式的に示す断面図である。なお、本実施の形態においては、第１〜第４の実施の形態と同様に、受光素子としてフォトダイオードを用いた場合について説明する。なお、第１の実施の形態に係る受光素子１００と実質的に同じ構成要素には同一符号を付して、その詳細な説明を省略する。
【０１４９】
本実施の形態に係る受光素子５００は、半導体基板１０１の裏面１０１ｂ側から光が入射する点で、第１〜第４の実施の形態の受光素子と異なる構造を有する。
【０１５０】
受光素子５００では、半導体基板１０１の裏面１０１ｂに設けられた受光面５０８から光が入射する。また、受光面５０８上には、反射防止層５０５を介して土台部材５１０が設けられ、この土台部材５１０の上面５１０ａ上には光学部材５１１が設けられている。受光面５０８は、第２電極１０９に設けられた開口部５１４内に設けられている。すなわち、受光素子５００において、第１および第２電極１０７，１０９の平面形状は、第１の実施の形態の受光素子１００の電極１０７，１０９と異なる。なお、この受光素子５００の土台部材５１０および光学部材５１１はそれぞれ、第１の実施の形態の受光素子１００の土台部材１１０および光学部材１１１と同じ材質からなり、同様の工程にて形成することができる。
【０１５１】
また、反射防止層５０５が、半導体基板１０１の裏面１０１ｂに形成されている点で、反射防止層１０５が柱状部１３０の上面１３０ａ上に形成されている第１の実施の形態の受光素子１００（図１参照）と異なる構成を有する。この反射防止層５０５の材質は、反射防止層１０５（図１参照）と同様である。
【０１５２】
また、この受光素子５００は、ＩｎＧａＡｓ層からなる光吸収層３０３を含む点で、ＧａＡｓ層からなる光吸収層１０３を含む第１〜第４の実施の形態の受光素子と異なる構造を有する。
【０１５３】
ＩｎＧａＡｓ層は、Ｉｎの組成比を調整することにより、８７０ｎｍよりも長い波長帯域の光を吸収することが可能となる。したがって、受光素子５００がＩｎＧａＡｓ層からなる光吸収層３０３を含むことにより、８７０ｎｍよりも長い波長領域に設計波長帯域を有する受光素子を設計することができる。
【０１５４】
一方、この受光素子５００において、半導体基板１０１はｎ型ＧａＡｓ基板からなり、第１導電型層１０２はｎ型ＧａＡｓ層からなる。ＧａＡｓ層は、波長が８７０ｎｍ以上の光を吸収しない。したがって、受光素子５００の設計波長帯域内で、８７０ｎｍより長い波長の光が受光面５０８から入射すると、この光は、半導体基板１０１および第１導電型層１０２を通過し、光吸収層３０３にて吸収される。すなわち、前記光は、半導体基板１０１および第１導電型層１０２によって吸収されることなく、光吸収層３０３にて吸収されるため、光の利用効率に優れたフォトダイオードを得ることができる。
【０１５５】
２．受光素子の動作
本実施の形態の受光素子５００の動作は、第１の実施の形態の受光素子１００と基本的に同様である。ただし、本実施の形態の受光素子５００では、受光面５０８が半導体基板１０１の裏面１０１ｂに設置されているため、受光面５０８から入射した光は、土台部材５１０、半導体基板１０１、および第１導電型層１０２を経て、光吸収層３０３に入射し吸収される。この後の動作については、第１〜第４の実施の形態の受光素子と同様であるため、詳しい説明は省略する。
【０１５６】
３．受光素子の製造方法
次に、本実施の形態に係る受光素子５００の製造方法の一例について説明する。
【０１５７】
本実施の形態に係る受光素子５００は、途中の製造プロセスまでは、前述の第１の実施の形態に係る受光素子１００の製造プロセスとほぼ同様の工程によって形成することができる。具体的には、光吸収層３０３が、ＩｎＧａＡｓ層からなる点、第１および第２電極１０７，１０９の平面形状が異なる点、半導体基板１００の裏面１０１ｂに受光面５０８が形成され、受光面５０８上に、土台部材５１０を介して光学部材５１１が設置されている点を除いて、第１の実施の形態の受光素子１００の製造プロセスとほぼ同様の工程によって形成される。よって、ここでは、第１の実施の形態の受光素子の製造プロセスと異なる点について主に説明する。
【０１５８】
本実施の形態に係る受光素子５００の製造プロセスでは、具体的には、第２電極１０９を形成する際に、半導体基板１０１が露出する領域を設ける。この露出する領域が受光面５０８となる。
【０１５９】
次に、第１の実施の形態の受光素子１００の反射防止層１０５と同様の方法にて、反射防止層５０５を形成する。
【０１６０】
次いで、受光面５０８上に、反射防止層５０５を介して土台部材５１０を形成し、さらに、土台部材５１０の上面５１０ａ上に光学部材５１１を形成する。なお、第１および第２電極１０７，１０９、土台部材５１０および光学部材５１１の形成方法は、第１の実施の形態で説明した方法と同様であるため、詳しい説明は省略する。
【０１６１】
４．作用効果
本実施の形態に係る受光素子５００およびその製造方法は、第１の実施の形態に係る受光素子１００およびその製造方法と実質的に同じ作用および効果を有するため、詳しい説明は省略する。
【０１６２】
［第６の実施の形態］
１．受光素子の構造
図２２は、本発明を適用した第６の実施の形態に係る受光素子６００を模式的に示す断面図である。なお、本実施の形態においては、第１〜第５の実施の形態と同様に、受光素子としてフォトダイオードを用いた場合について説明する。
【０１６３】
本実施の形態に係る受光素子６００は、半導体基板１０１の裏面１０１ｂ側から光が入射する点で、第５の実施の形態の受光素子５００と同様の構造を有する。
【０１６４】
一方、この受光素子６００は、第１の実施の形態の受光素子１００と同様に、不純物が導入されていないＧａＡｓ層からなる光吸収層１０３を有する点、半導体基板１０１の裏面１０１ｂに凹部３２１が設置され、凹部３２１に光伝搬層６３０が埋め込まれている点、第１電極１０７および第２電極１０９がいずれも半導体基板１０１の上方に形成されている点、ならびに光伝搬層６３０の上面に受光面６０８が設置されている点で、第５の実施の形態の受光素子５００と異なる構造を有する。
【０１６５】
この他の構成要素の構造および機能については、第５の実施の形態に係る受光素子５００とほぼ同様の構造および機能を有する。第５の実施の形態に係る受光素子５００と実質的に同じ構成要素には同一符号を付して、その詳細な説明を省略する。
【０１６６】
なお、この受光素子６００の土台部材６１０および光学部材６１１はそれぞれ、第１の実施の形態の受光素子１００の土台部材１１０および光学部材６１１と同様の材質からなり、かつ同様の工程にて形成することができる。また、反射防止膜６０５は、第５の実施の形態の反射防止層５０５と同様の材質からなり、かつ、同様の工程にて形成することができる。
【０１６７】
この受光素子６００では、半導体基板１０１の裏面１０１ｂに凹部３２１が設置され、凹部３２１に光伝搬層６３０が埋め込まれている。すなわち、図２２に示すように、光伝搬層６３０は、半導体基板１０１と土台部材６１０との間に形成されている。この光伝搬層６３０の幅および膜厚は、凹部３２１の幅および深さを調整することによって制御することが可能である。
【０１６８】
また、この光伝搬層６３０は、受光素子６００の設計波長帯域にある所定の波長の光を吸収しない材質で形成することができる。例えば、受光素子６００が、波長８５０ｎｍの光を受光して動作する場合、光伝搬層６３０を、８５０ｎｍの波長を吸収帯域に含まない材質で形成する。これにより、波長８５０ｎｍの光は、受光面６０８から入射した後、光伝搬層６３０によって吸収されることなく、光吸収層１０３へと導入される。
【０１６９】
この受光素子６００は、例えば、受光素子６００の設計波長帯域が、基板１０１の吸収帯域内に含まれる場合において、基板１０１の裏面１０１ｂ側から光吸収層１０３に光を導入したい場合に適用することができる。
【０１７０】
また、この受光素子６００においては、土台部材６１０は、反射防止層６０５を介して受光面６０８上に形成され、この土台部材６１０の上面６１０ａに光学部材６１１が形成されている。この受光素子６００においては、土台部材６１０および光伝搬層６３０の膜厚を調整することによって、光吸収層１０３へと導入される光の光路長を調整することができる。すなわち、特定の入射光の入射角に対して、光学部材６１１の曲率と、光吸収層１０３へと導入される光の光路長を独立に制御することができる。これにより、光吸収層１０３に光を効率良く導くための光学設計を容易に行なうことができる。
【０１７１】
２．受光素子の動作
本実施の形態の受光素子６００の動作は、第５の実施の形態の受光素子５００と基本的に同様である。また、本実施の形態の受光素子６００は、半導体基板１０１と土台部材６１０との間に光伝搬層６３０が形成されているため、受光面６０８から入射した光は、土台部材６１０、光伝搬層６３０、半導体基板１０１、および第１導電型層１０２を経て、光吸収層１０３へと導入される。この後の動作については、第１〜第５の実施の形態の受光素子と同様であるため、詳しい説明は省略する。
【０１７２】
３．受光素子の製造方法
本実施の形態の受光素子６００は、第１電極１０７および第２電極１０９の両方とも半導体基板１０１の上方に形成する点、半導体基板１０１の裏面１０１ｂに凹部３２１を形成し、凹部３２１に光伝搬層６３０を形成する点を除いて、第５の実施の形態に係る受光素子５００と同様の製造プロセスにより形成される。よって、詳しい説明は省略する。
【０１７３】
凹部３２１を形成するには、例えば、ドライエッチング法、ウエットエッチング法およびこれらの組み合わせを用いることができる。また、光伝搬層６３０の形成は、用いる材料によって異なるが、例えばエネルギーを付加することで硬化可能な樹脂材料を用いる場合は、樹脂前駆体を、スピンコート法やディスペンサ法、インクジェット法等により凹部３２１に封入した後硬化させる方法を用いることができる。
【０１７４】
４．作用効果
本実施の形態に係る受光素子６００およびその製造方法は、第１の実施の形態に係る受光素子１００およびその製造方法と実質的に同じ作用および効果を有する。さらに、本実施の形態に係る受光素子６００およびその製造方法では、以下に示す作用および効果を有する。
【０１７５】
本実施の形態に係る受光素子６００によれば、半導体基板１０１と土台部材６１０との間に光伝搬層６３０が形成されていることにより、入射光の放射角の制御が可能になる。すなわち、光伝搬層６３０を形成するための材料を適宜選択することにより、光伝搬層６３０の屈折率を調整することができる。
【０１７６】
［第７の実施の形態］
１．受光素子の構造
図２３は、本発明を適用した第７の実施の形態に係る受光素子７００を模式的に示す断面図である。図２４は、図２４のＢ−Ｂ線における断面を示す図である。なお、本実施の形態においては、第１〜第６の実施の形態と同様に、受光素子としてフォトダイオードを用いた場合について説明する。また、第１の実施の形態に係る受光素子１００と実質的に同じ構成要素には同一符号を付して、その詳細な説明を省略する。
【０１７７】
本実施の形態の受光素子７００は、図２３および図２４に示すように、第１および第２電極１０７，１０９がいずれも、半導体基板１０１の上方に設置されている。
【０１７８】
具体的には、柱状部１３０の上面１３０ａから絶縁層１０６の上面にかけて、第１電極１０７が形成されている。また、絶縁層１０６の一部が除去されて、半導体基板１０１が露出しており、この露出した半導体基板１０１の表面に第２電極１０９が形成されている。
【０１７９】
２．受光素子の動作
本実施の形態の受光素子７００の動作は、第１の実施の形態の受光素子１００と基本的に同様であるため、詳しい説明は省略する。
【０１８０】
３．受光素子の製造方法
本実施の形態の受光素子７００は、第１電極１０７および第２電極１０９を両方とも半導体基板１０１の上方に形成する点、および絶縁層１０６の一部を除去する点を除いて、第１の実施の形態に係る受光素子１００と同様の製造プロセスにより形成される。よって、詳しい説明は省略する。
【０１８１】
４．作用効果
本実施の形態に係る受光素子７００およびその製造方法は、第１の実施の形態に係る受光素子１００およびその製造方法と実質的に同じ作用および効果を有する。このため、詳しい説明は省略する。
【０１８２】
［第８の実施の形態］
図２５は、本発明を適用した第８の実施の形態に係る光伝達装置を模式的に説明する図である。本実施の形態に係る光伝達装置１１００は、第１の形態の受光素子１００と、発光素子９００と、発光素子９００から出射した光を伝搬させ、受光素子１００へと導入する光導波路とを含む。また、受光素子１００と、この受光素子１００へ導入する光を伝搬する光導波路（第１の光導波路１１３０）とから光モジュールが構成される。
【０１８３】
本実施の形態では、受光素子１００側の構成（受光素子１００、プラットフォーム１１２０、第１の光導波路１１３０、第２の光導波路１３１８、アクチュエータ１１５０を含む。）と、発光素子９００側の構成（発光素子９００、プラットフォーム１２２０、第３の光導波路１２３０，１３１０を含む。）との間に、第３の光導波路１３１２が配置されている。第３の光導波路１３１２として光ファイバなどを使用して、複数の電子機器間の光伝達を行なうことができる。
【０１８４】
本実施の形態の光伝達装置１１００においては、発光素子９００から光が出射した後、第３の光導波路１３１２，１３１０，１２３０、第２の光導波路１３１２、および第１の光導波路１１３０内を前記光が伝搬した後、受光素子１００へと前記光が導入される。
【０１８５】
例えば、図２６において、光伝達装置１１００は、コンピュータ、ディスプレイ、記憶装置、プリンタ等の電子機器１１０２を相互に接続するものである。電子機器１１０２は、情報通信機器であってもよい。光伝達装置１１００は、光ファイバ等の第３の光導波路１３１２を含むケーブル１１０４を有する。光伝達装置１１００は、ケーブル１１０４の両端にプラグ１１０６が設けられたものであってもよい。それぞれのプラグ１１０６内に、受光素子１００，発光素子９００側の構成が設けられる。いずれかの電子機器１１０２から出力された電気信号は、発光素子によって光信号に変換され、光信号はケーブル１１０４を伝わり、受光素子によって電気信号に変換される。電気信号は、他の電子機器１１０２に入力される。こうして、本実施の形態に係る光伝達装置１１００によれば、光信号によって、電子機器１１０２の情報伝達を行なうことができる。
【０１８６】
図２７は、本実施の形態に係る光伝達装置の使用形態を示す図である。光伝達装置１１１２は、電子機器１１１０間を接続する。電子機器１１１０として、液晶表示モニターまたはディジタル対応のＣＲＴ（金融、通信販売、医療、教育の分野で使用されることがある。）、液晶プロジェクタ、プラズマディスプレイパネル（ＰＤＰ）、ディジタルＴＶ、小売店のレジ（ＰＯＳ（Ｐｏｉｎｔ ｏｆ Ｓａｌｅ Ｓｃａｎｎｉｎｇ）用）、ビデオ、チューナー、ゲーム装置、プリンタ等が挙げられる。
【０１８７】
なお、本実施の形態（図２５〜図２７参照）において、第１の実施の形態の受光素子１００のかわりに、第２〜第７の実施の形態の受光素子を用いた場合でも、同様の作用および効果を奏することができる。
【０１８８】
すなわち、本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。例えば、本発明は、実施の形態で説明した構成と実質的に同一の構成（例えば、機能、方法および結果が同一の構成、あるいは目的および結果が同一の構成）を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成または同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。
【０１８９】
例えば、上記実施の形態において、各半導体層におけるｐ型とｎ型とを入れ替えても本発明の趣旨を逸脱するものではない。また、上記実施の形態では、柱状部を一つ有する受光素子について説明したが、基板面内で柱状部が複数個設けられていても本発明の形態は損なわれない。あるいは、複数の受光素子がアレイ化されている場合でも、同様の作用および効果を有する。
【０１９０】
また、例えば、上記実施の形態では、ＡｌＧａＡｓ系およびＩｎＧａＡｓ系のものについて説明したが、光吸収層にて吸収される光の波長に応じてその他の材料系、例えば、Ｓｉ系やＧａＩｎＮＡｓ系の半導体材料を用いることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態の受光素子を模式的に示す断面図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態の受光素子を模式的に示す平面図である。
【図３】図１および図２に示す受光素子の一製造工程を模式的に示す断面図である。
【図４】図１および図２に示す受光素子の一製造工程を模式的に示す断面図である。
【図５】図１および図２に示す受光素子の一製造工程を模式的に示す断面図である。
【図６】図１および図２に示す受光素子の一製造工程を模式的に示す断面図である。
【図７】図１および図２に示す受光素子の一製造工程を模式的に示す断面図である。
【図８】図１および図２に示す受光素子の一製造工程を模式的に示す断面図である。
【図９】図１および図２に示す受光素子の一製造工程を模式的に示す断面図である。
【図１０】図１および図２に示す受光素子の一製造工程を模式的に示す断面図である。
【図１１】図１および図２に示す受光素子の一変形例を模式的に示す断面図である。
【図１２】図１および図２に示す受光素子の別の一変形例を模式的に示す断面図である。
【図１３】本発明の第２の実施の形態の受光素子を模式的に示す断面図である。
【図１４】本発明の第３の実施の形態の受光素子を模式的に示す断面図である。
【図１５】本発明の第４の実施の形態の受光素子を模式的に示す断面図である。
【図１６】図１５に示す受光素子の一製造工程を模式的に示す断面図である。
【図１７】図１５に示す受光素子の一製造工程を模式的に示す断面図である。
【図１８】図１５に示す受光素子の一製造工程を模式的に示す断面図である。
【図１９】図１５に示す受光素子の一製造工程を模式的に示す断面図である。
【図２０】図１５に示す受光素子の一製造工程を模式的に示す断面図である。
【図２１】本発明の第５の実施の形態の受光素子を模式的に示す断面図である。
【図２２】本発明の第６の実施の形態の受光素子を模式的に示す断面図である。
【図２３】本発明の第７の実施の形態の受光素子を模式的に示す断面図である。
【図２４】本発明の第７の実施の形態の受光素子を模式的に示す平面図である。
【図２５】本発明の第８の実施の形態に係る光モジュールを模式的に示す図である。
【図２６】本発明の第８の実施の形態に係る光伝達装置を示す図である。
【図２７】本発明の第８の実施の形態に係る光伝達装置を示す図である。
【符号の説明】
１００，１８０，１９０，２００，３００，４００，５００，６００ 受光素子、 １０１ 半導体基板、 １０１ｂ 半導体基板の裏面、 １０２ 第１導電型層、 １０３，３０３ 光吸収層、 １０４ 第２導電型層、 １０５，５０５，６０５ 反射防止層、 １０６，６０６ 絶縁層、 １０７，５０７，６０７ 第１電極、 １０８，５０８，６０８ 受光面、 １０９，５０９，６０９ 第２電極、 １１０，２１０，３１０，４１０，５１０，６１０ 土台部材、 １１０ａ，２１０ａ，３１０ａ，４１０ａ，５１０ａ，６１０ａ，９１０ａ土台部材の上面、 １１０ｂ 土台部材の側壁、 １１０ｘ 樹脂層、 １１１，２１１，３１１，５１１，６１１，９１１ 光学部材、 １１１ａ 液滴、１１１ｂ 光学部材前駆体、 １１２ ノズル、 １１３ エネルギー線、 １１４，５１４ 開口部、 １２０ インクジェットヘッド、 １３０ 柱状部、 １３０ａ 柱状部の上面、 １３０ｂ 柱状部の側壁、 １３１ 封止材、１５０ 半導体多層膜、 ２１０ｂ，３１０ｂ 面、 ２１０ｃ，３１０ｃ 土台部材の上部、 ３２１ 凹部、 ４１０ｘ 半導体層、 ６３０ 光伝搬層、 ９００ 発光素子、 １１００，１１１２ 光伝達装置、 １１１０，１１０２ 電子機器、 １１０４ ケーブル、 １１０６ プラグ、 １１２０，１２２０ プラットフォーム、 １１３０ 第１の光導波路、 １１５０ アクチュエータ、 １１５２ クッション、 １２３０，１３１０，１３１２ 第３の光導波路、 １３１８ 第２の光導波路、 １３１４，１３１６ 基板、 Ｒ１００，Ｒ１１０，Ｒ２００，Ｒ２１０ レジスト
Claims (27)
- 受光面上に設けられた土台部材と、
前記土台部材の上面上に設けられた光学部材と、を含む、受光素子。 - 請求項１において、
前記土台部材は、所定波長の光を通過させる材質からなる、受光素子。 - 請求項１において、
前記光学部材は、レンズとしての機能を有する、受光素子。 - 請求項１において、
前記光学部材は、偏向素子としての機能を有する、受光素子。 - 請求項１において、
前記光学部材は、円球状または楕円球状である、受光素子。 - 請求項１において、
前記光学部材は、切断円球状または切断楕円球状である、受光素子。 - 請求項１において、
前記光学部材の断面は、円または楕円である、受光素子。 - 請求項１ないし７のいずれかにおいて、
前記光学部材の少なくとも一部を覆うように、封止材が形成されている、受光素子。 - 請求項１において、
前記土台部材の上面は、円形または楕円形である、受光素子。 - 請求項１において、
前記土台部材の上面は、曲面である、受光素子。 - 請求項１において、
前記土台部材の上面と、前記土台部材の側壁のうち該上面に接する面とのなす角が鋭角である、受光素子。 - 請求項１において、
前記土台部材の上部は、逆テーパ状に形成されている、受光素子。 - 請求項１ないし１２のいずれかにおいて、
フォトダイオードである、受光素子。 - 半導体基板上に設けられた柱状部と、
前記柱状部の上面に設けられた受光面と、
前記受光面上に設けられた土台部材と、
前記土台部材の上面上に設けられた光学部材と、を含む、受光素子。 - 半導体基板上に設けられた柱状部と、
前記半導体基板の裏面に設けられた受光面と、
前記受光面上に設けられた土台部材と、
前記土台部材の上面上に設けられた光学部材と、を含む、受光素子。 - 請求項１４ないし１５のいずれかにおいて、
前記柱状部は、第１導電型層、光吸収層、および第２導電型層を含み、
前記光吸収層は、前記第１導電型層と前記第２導電型層との間に形成されている、受光素子。 - 請求項１ないし１６のいずれかにおいて、
前記土台部材は、反射防止層としての機能を有する、受光素子。 - 請求項１ないし１７のいずれかにおいて、
前記土台部材は、半導体層からなる、受光素子。 - 請求項１ないし１８のいずれかにおいて、
前記土台部材は、絶縁物からなり、
前記絶縁物は、酸化シリコンまたは窒化シリコンである、受光素子。 - 請求項１ないし１９のいずれかに記載の受光素子と、光導波路とを含む、光モジュール。
- 請求項２０に記載の光モジュールを含む、光伝達装置。
- （ａ）受光面上に土台部材を形成し、
（ｂ）前記土台部材の上面に対して液滴を吐出して、光学部材前駆体を形成し、
（ｃ）前記光学部材前駆体を硬化させて、光学部材を形成すること、を含む、受光素子の製造方法。 - 請求項２２において、
前記（ａ）において、所定波長の光を通過させる材質にて前記土台部材を形成する、受光素子の製造方法。 - 請求項２２または２３において、
前記（ａ）において、前記土台部材の上面と、前記土台部材の側壁のうち該上面に接する面とのなす角が鋭角になるように、前記土台部材を形成する、受光素子の製造方法。 - 請求項２２ないし２４のいずれかにおいて、
前記（ａ）において、前記土台部材の上部を逆テーパ状に形成する、受光素子の製造方法。 - 請求項２２ないし２５のいずれかにおいて、
さらに、前記（ｂ）より前に、（ｄ）前記液滴に対する前記土台部材の上面の濡れ性を調整すること、を含む、受光素子の製造方法。 - 請求項２２ないし２６のいずれかにおいて、
さらに、（ｅ）前記光学部材の少なくとも一部を封止材で覆うこと、を含む、受光素子の製造方法。
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