JP2006173330A - Light receiving element and its manufacturing method, optical module, and optical transmission device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、受光素子およびその製造方法、光モジュール、並びに、光伝達装置に関する。 The present invention relates to a light receiving element, a method for manufacturing the same, an optical module, and an optical transmission device.
波長分割多重方式(WDM:Wavelength Division Multiplexing)の光通信に用いられる光素子は、例えば光導波路を用いて波長分割を行う(例えば、特開2001−57440号公報参照)。この場合、光導波路を用いるため、集積化が困難な場合がある。 An optical element used for wavelength division multiplexing (WDM) optical communication performs wavelength division using, for example, an optical waveguide (see, for example, JP-A-2001-57440). In this case, since an optical waveguide is used, integration may be difficult.
例えば、特開2000−252511号公報には、吸収波長の異なる2つのフォトダイオードを個別に作製し、ハンダなどを用いて接着して積み重ねて(実装工程)、上下のフォトダイオードにより波長分割を行う技術が開示されている。この場合、例えば、実装工程の再現性、実装工程後のデバイスの信頼性などに問題がある場合がある。
本発明の目的は、集積化の容易な受光素子およびその製造方法を提供することにある。また、本発明の目的は、前記受光素子を含む光モジュール、および該光モジュールを有する光伝達装置を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a light-receiving element that can be easily integrated and a method for manufacturing the same. Another object of the present invention is to provide an optical module including the light receiving element, and an optical transmission device having the optical module.
本発明に係る受光素子は、
基板と、
前記基板の上方に、順に積み重ねられた複数の受光部と、
前記複数の受光部のそれぞれを電気的に分離する分離層と、
前記複数の受光部のうちの最上の受光部の上方に形成された光学部材と、を含み、
各前記受光部は、
コンタクト層と、
前記コンタクト層の上方に形成された光吸収層と、
前記光吸収層の上方に形成された他のコンタクト層と、を含み、
前記光学部材は、波長の異なる複数の光の焦点を、各前記光吸収層のうちの少なくとも2層の前記光吸収層の内部に合わせる。
The light receiving element according to the present invention is:
A substrate,
Above the substrate, a plurality of light receiving units stacked in order,
A separation layer for electrically separating each of the plurality of light receiving parts;
An optical member formed above an uppermost light receiving part among the plurality of light receiving parts,
Each of the light receiving parts
A contact layer;
A light absorbing layer formed above the contact layer;
And another contact layer formed above the light absorption layer,
The optical member focuses a plurality of lights having different wavelengths within the light absorbing layers of at least two of the light absorbing layers.
この受光素子によれば、前記複数の受光部を、前記分離層を介して順に積み重ねているので、デバイスの小型化を図ることができる。その結果、受光素子の集積化を容易に行うことができる。 According to this light receiving element, since the plurality of light receiving portions are sequentially stacked via the separation layer, the device can be miniaturized. As a result, the light receiving elements can be easily integrated.
なお、本発明において、特定のもの(以下、「A」という)の上方に形成された他の特定のもの(以下、「B」という)とは、A上に直接形成されたBと、A上に、A上の他のものを介して形成されたBと、を含む。また、本発明において、Aの上方にBを形成するとは、A上に直接Bを形成する場合と、A上に、A上の他のものを介してBを形成する場合と、を含む。 In the present invention, other specific objects (hereinafter referred to as “B”) formed above a specific object (hereinafter referred to as “A”) are defined as B directly formed on A and A And B formed via the others on A. Further, in the present invention, forming B above A includes a case where B is formed directly on A and a case where B is formed on A via another on A.
本発明に係る受光素子において、
前記光学部材は、前記受光部の数と同数の光の焦点のそれぞれを、各前記光吸収層の内部に合わせることができる。
In the light receiving element according to the present invention,
The optical member can adjust the same number of light focal points as the number of the light receiving portions to the inside of each light absorbing layer.
本発明に係る受光素子において、
各前記光吸収層のうちの少なくとも2層は、同じ材質であることができる。
In the light receiving element according to the present invention,
At least two of the light absorbing layers may be made of the same material.
本発明に係る受光素子は、
基板と、
前記基板の上方に、該基板側から配置された、第1コンタクト層と、第1光吸収層と、第2コンタクト層と、を含む第1受光部と、
前記第2コンタクト層の上方に形成された分離層と、
前記分離層の上方に、該分離層側から配置された、第3コンタクト層と、第2光吸収層と、第4コンタクト層と、を含む第2受光部と、
前記第4コンタクト層の上方に形成された光学部材と、を含み、
前記光学部材は、第1波長の光の焦点を、前記第1光吸収層内に合わせ、第2波長の光の焦点を、前記第2光吸収層内に合わせる。
The light receiving element according to the present invention is:
A substrate,
A first light receiving portion, which is disposed from the substrate side above the substrate and includes a first contact layer, a first light absorption layer, and a second contact layer;
A separation layer formed above the second contact layer;
A second light-receiving portion disposed above the separation layer from the separation layer side and including a third contact layer, a second light absorption layer, and a fourth contact layer;
An optical member formed above the fourth contact layer,
The optical member focuses the light of the first wavelength in the first light absorption layer, and focuses the light of the second wavelength in the second light absorption layer.
本発明に係る受光素子において、
前記第1光吸収層と、前記第2光吸収層とは、同じ材質であることができる。
In the light receiving element according to the present invention,
The first light absorption layer and the second light absorption layer may be made of the same material.
本発明に係る受光素子において、
前記光学部材は、一体的に積み重ねられた複数のレンズ部を有することができる。
In the light receiving element according to the present invention,
The optical member may have a plurality of lens portions stacked integrally.
本発明に係る受光素子において、
各前記レンズ部の平面視における中心は、前記光学部材に入射する光の中心と同一または略同一であることができる。
In the light receiving element according to the present invention,
The center of each lens part in plan view can be the same as or substantially the same as the center of the light incident on the optical member.
本発明に係る受光素子において、
前記複数のレンズ部のうちの少なくとも2つのレンズ部は、異なる屈折率を有することができる。
In the light receiving element according to the present invention,
At least two lens portions of the plurality of lens portions may have different refractive indexes.
本発明に係る受光素子において、
前記複数のレンズ部のうちの少なくとも2つのレンズ部の外縁は、異なる曲率半径を有することができる。
In the light receiving element according to the present invention,
Outer edges of at least two of the plurality of lens units may have different radii of curvature.
本発明に係る光電子集積素子は、上述の受光素子と、
TIA(Trans−Impedance Amplifier)と、を含む。
An optoelectronic integrated device according to the present invention includes the above-described light receiving device,
TIA (Trans-Impedance Amplifier).
本発明に係る光モジュールは、上述の受光素子と、
発光素子と、を含む。
An optical module according to the present invention includes the above-described light receiving element,
A light emitting element.
本発明に係る光伝達装置は、上述の光モジュールを有する。 The light transmission device according to the present invention includes the above-described optical module.
本発明に係る受光素子の製造方法は、
基板の上方に、複数の受光部を順に積み重ねて形成する工程と、
前記複数の受光部のそれぞれを電気的に分離する分離層を形成する工程と、
前記複数の受光部のうちの最上の受光部の上方に光学部材を形成する工程と、を含み、
各前記受光部を形成する工程は、
コンタクト層を形成する工程と、
前記コンタクト層の上方に光吸収層を形成する工程と、
前記光吸収層の上方に他のコンタクト層を形成する工程と、を含み、
前記光学部材は、波長の異なる複数の光の焦点を、各前記光吸収層のうちの少なくとも2層の前記光吸収層の内部に合わせるように形成される。
The manufacturing method of the light receiving element according to the present invention is as follows:
A step of sequentially stacking and forming a plurality of light receiving portions above the substrate;
Forming a separation layer for electrically separating each of the plurality of light receiving parts;
Forming an optical member above an uppermost light receiving part among the plurality of light receiving parts,
The step of forming each of the light receiving portions includes:
Forming a contact layer;
Forming a light absorption layer above the contact layer;
Forming another contact layer above the light absorbing layer,
The optical member is formed so that a plurality of lights having different wavelengths are focused on at least two of the light absorption layers of the light absorption layers.
この受光素子の製造方法によれば、受光素子を再現性良く製造することができ、かつ、信頼性が良好な受光素子を提供することができる。 According to this method for manufacturing a light receiving element, it is possible to manufacture the light receiving element with good reproducibility and provide a light receiving element with good reliability.
本発明に係る受光素子の製造方法は、
基板の上方に、少なくとも、第1コンタクト層、第1光吸収層、第2コンタクト層、分離層、第3コンタクト層、第2光吸収層、および、第4コンタクト層を構成するための半導体層を順に積層して半導体多層膜を形成する工程と、
前記半導体多層膜をパターニングすることにより、第1コンタクト層、第1光吸収層、第2コンタクト層、分離層、第3コンタクト層、第2光吸収層、および、第4コンタクト層を形成する工程と、
前記第4コンタクト層の上方に光学部材を形成する工程と、を含み、
前記光学部材は、第1波長の光の焦点を、前記第1光吸収層内に合わせ、第2波長の光の焦点を、前記第2光吸収層内に合わせるように形成される。
The manufacturing method of the light receiving element according to the present invention is as follows:
A semiconductor layer for forming at least a first contact layer, a first light absorption layer, a second contact layer, a separation layer, a third contact layer, a second light absorption layer, and a fourth contact layer above the substrate Sequentially stacking layers to form a semiconductor multilayer film,
Forming a first contact layer, a first light absorption layer, a second contact layer, a separation layer, a third contact layer, a second light absorption layer, and a fourth contact layer by patterning the semiconductor multilayer film; When,
Forming an optical member above the fourth contact layer,
The optical member is formed so that the first wavelength light is focused in the first light absorption layer, and the second wavelength light is focused in the second light absorption layer.
本発明に係る受光素子の製造方法において、
前記光学部材は、該光学部材の材料を含む液滴を吐出する液滴吐出法によって形成されることができる。
In the method for manufacturing a light receiving element according to the present invention,
The optical member can be formed by a droplet discharge method for discharging a droplet including the material of the optical member.
本発明に係る受光素子の製造方法において、
前記光学部材を形成する工程の前に、前記液滴を堰き止めるための堰き止め部材を形成する工程を含むことができる。
In the method for manufacturing a light receiving element according to the present invention,
Before the step of forming the optical member, a step of forming a blocking member for blocking the droplets can be included.
以下、本発明の好適な実施形態について、図面を参照しながら説明する。 Preferred embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
1.第1の実施形態
1−1.受光素子の構造
図1は、本実施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、図1に示す受光素子100を模式的に示す平面図である。なお、図1は、図2のI−I線における断面を示す図である。
1. 1. First embodiment 1-1. Structure of Light Receiving Element FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing a
本実施形態に係る受光素子100は、図1および図2に示すように、基板101と、第1受光部110と、分離層130と、第2受光部150と、光学部材170と、を含む。本実施形態においては、第1受光部110および第2受光部150がpin型フォトダイオードとして機能する場合について説明する。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
基板101としては、例えば、GaAs基板またはInP基板などを用いることができる。
As the
第1受光部110は、基板101上に設けられている。第1受光部110は、第1コンタクト層112と、第1光吸収層114と、第2コンタクト層116と、を含む。第1コンタクト層112は基板101上に設けられ、第1光吸収層114は第1コンタクト層112上に設けられ、第2コンタクト層116は第1光吸収層114上に設けられている。第1コンタクト層112は、柱状の半導体堆積体を構成する。第1コンタクト層112の平面形状は、例えば、四角形または円形とすることができる。図示の例では、四角形としている。第1光吸収層114および第2コンタクト層116は、一体的な柱状の半導体堆積体を構成する。第1光吸収層114および第2コンタクト層116の平面形状は、例えば、四角形または円形とすることができる。図示の例では、四角形としている。
The first
基板101として例えばGaAs基板を用いる場合には、第1コンタクト層112は例えばn型GaAs層からなり、第1光吸収層114は例えばアンドープのGaInNAs層からなり、第2コンタクト層116は例えばp型GaAs層からなることができる。また、基板101として例えばInP基板を用いる場合には、第1コンタクト層112は例えばn型InGaAs層からなり、第1光吸収層114は例えばアンドープのInGaAs層からなり、第2コンタクト層116は例えばp型InGaAs層からなることができる。従って、p型の第2コンタクト層116、アンドープの第1光吸収層114、およびn型の第1コンタクト層112により、pin構造が形成される。
When a GaAs substrate is used as the
第1コンタクト層112上には、図1および図2に示すように、第1電極113が形成されている。第1電極113の平面形状は、例えば、図示の例のような四角形とすることができる。第1電極113は、第1光吸収層114と接しないように形成されている。第2コンタクト層116上には、第2電極117が形成されている。第2電極117の平面形状は、例えば、図示の例のような四角形とすることができる。第2電極117は、分離層130と接しないように形成されることができる。これらの第1電極113および第2電極117は、第1受光部110を駆動するために使用される。
A
分離層130は、第1受光部110上に設けられている。より具体的には、分離層130は、第2コンタクト層116上に設けられている。分離層130は、柱状の半導体堆積体を構成する。分離層130の平面形状は、例えば、四角形または円形とすることができる。図示の例では、四角形としている。
The
分離層130は、第1受光部110と、第2受光部150と、を電気的に分離している。より具体的には、分離層130は、第2コンタクト層116と、後述する第3コンタクト層152と、を電気的に分離している。即ち、分離層130としては、絶縁性または半絶縁性の層を用いることができる。例えば、分離層130としては、InAlAs層を酸化した層、AlGaAs層を酸化した層、InGaAsP層を酸化した層、アンドープのGaAs層、アンドープのInGaAs層、SiN層、SiO2層などを用いることができる。
The
第2受光部150は、分離層130上に設けられている。第2受光部150は、第3コンタクト層152と、第2光吸収層154と、第4コンタクト層156と、を含む。第3コンタクト層152は分離層130上に設けられ、第2光吸収層154は第3コンタクト層152上に設けられ、第4コンタクト層156は第2光吸収層154上に設けられている。第3コンタクト層152は、柱状の半導体堆積体を構成する。第3コンタクト層152の平面形状は、例えば、四角形または円形とすることができる。図示の例では、四角形としている。第2光吸収層154および第4コンタクト層156は、一体的な柱状の半導体堆積体を構成する。第2光吸収層154および第4コンタクト層156の平面形状は、例えば、四角形または円形とすることができる。図示の例では、円形としている。
The second
基板101として例えばGaAs基板を用いる場合には、第3コンタクト層152は例えばn型GaAs層からなり、第2光吸収層154は例えばアンドープのGaInNAs層からなり、第4コンタクト層156は例えばp型GaAs層からなることができる。また、基板101として例えばInP基板を用いる場合には、第3コンタクト層152は例えばn型InGaAs層からなり、第2光吸収層154は例えばアンドープのInGaAs層からなり、第4コンタクト層156は例えばp型InGaAs層からなることができる。従って、p型の第4コンタクト層156、アンドープの第2光吸収層154、およびn型の第3コンタクト層152により、pin構造が形成される。
When a GaAs substrate, for example, is used as the
なお、第1光吸収層114と、第2光吸収層154とは、同じ材質であることもできるし、異なる材質であることもできる。ここで、異なる材質とは、同じ構成元素からなる化合物で、各元素の組成比が異なる場合を含む概念である。後述するが、本実施形態に係る受光素子100により、狭い範囲の波長帯の波長分割を行う際には、同じ材質であることが望ましい。逆に、本実施形態に係る受光素子100により、広い範囲の波長帯の波長分割を行う際には、異なる材質であることが望ましい。また、第1光吸収層114にて吸収される光が、第2光吸収層154にて吸収されるのを抑制することができるように、第1光吸収層114および第2光吸収層154の材質を選択することができる。
Note that the first
第3コンタクト層152上には、図1および図2に示すように、第3電極153が形成されている。第3電極153の平面形状は、例えば、図示の例のような四角形とすることができる。第3電極153は、第2光吸収層154と接しないように形成されている。第4コンタクト層156上には、第4電極157が形成されている。第4電極157の平面形状は、例えば、図示の例のようなリング状とすることができる。第4電極157には開口部182が設けられており、この開口部182によって第4コンタクト層156の上面の一部が露出する。この露出した面が、第2受光部150における光の入射面180である。従って、開口部182の平面形状および大きさを適宜設定することにより、入射面180の形状および大きさを適宜設定することができる。図示の例では、入射面180の平面形状は、円形である。これらの第3電極153および第4電極157は、第2受光部150を駆動するために使用される。
A
第4電極157上には、堰き止め部材176が設けられている。堰き止め部材176は、光学部材170の材料を含む光学部材前駆体170aを堰き止めることができる(図9および図10参照)。即ち、堰き止め部材176の形状を制御することによって、光学部材170の形状を制御することができる。堰き止め部材176の平面形状は、例えば、図示の例のようなリング状とすることができる。堰き止め部材176の断面形状は、例えば、四角形または三角形とすることができる。図示の例では、長方形としている。本実施形態では、堰き止め部材176の上面の位置は、入射面180の位置に比べ、7.2μm高くなっている。なお、第4電極157を堰き止め部材として用いることもできる。即ち、第4電極157は、光学部材前駆体170aを堰き止めることもできる。
A damming
光学部材170は、第1レンズ部172と、第2レンズ部174と、を含む。第1レンズ部172は、第4電極157の一部および入射面180の上に形成されている。第1レンズ部172は、堰き止め部材176の内側の側面と接し、堰き止め部材176の上面と接しないように形成されている。第2レンズ部174は、第1レンズ部172の上に積み重ねられている。即ち、第1レンズ部172と、第2レンズ部174とは、一体的に形成されている。第2レンズ部174は、第1レンズ部172および堰き止め部材176の上に形成されている。第2レンズ部174は、堰き止め部材176の外側の側面と接しないように形成されている。
The
第1レンズ部172の平面視における中心と、第2レンズ部174の平面視における中心とは、光学部材170に入射する光の中心と同一または略同一となるように形成されることができる。
The center of the
第1レンズ部172および第2レンズ部174の形状は、凸状であることができる。より具体的には、第1レンズ部172および第2レンズ部174の形状は、例えば、図示の例のような1つの球の一部を切り取った形状とすることができる。
The shapes of the
なお、本実施形態においては、光学部材170が2つのレンズ部(第1レンズ部172および第2レンズ部174)からなる場合について説明しているが、光学部材170を構成するレンズ部の数は特に限定されず、1つ以上であることができる。例えば、光学部材170を構成するレンズ部の数を2以上とし、かつ、各レンズ部が異なる屈折率を有する(外側になるほど、屈折率を小さくする)ことにより、光を効率良く屈折させることができる。
In the present embodiment, the case where the
また、本実施形態においては、受光素子100が2つの受光部(第1受光部110および第2受光部150)を有する場合について説明しているが、受光素子100が有する受光部の数は、2以上であれば、特に限定されない。受光素子100が有する受光部の数は、受光素子100により波長分割される光の数に応じて、適宜設定することができる。受光素子100により行われる波長分割については、後述する。
In the present embodiment, the case where the
また、本実施形態においては、第1受光部110および第2受光部150がpin型フォトダイオードとして機能する場合について説明しているが、本発明は、pin型フォトダイオード以外の受光素子にも適用可能である。なお、本発明を適用できる受光素子としては、例えば、pn型フォトダイオード、アバランシェ型フォトダイオード、MSM型フォトダイオードなどが挙げられる。
In the present embodiment, the case where the first
1−2.受光素子の動作
本実施形態の受光素子100の動作を以下に示す。なお、下記の受光素子100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。
1-2. Operation of the light receiving element The operation of the
受光素子100は、波長の異なる複数の光からなる複数の光信号を、それぞれの光信号に対応した電流信号に変換する機能を有する。具体的には、以下の通りである。
The
まず、受光素子100の外部から出射された波長の異なる複数の光が、受光素子100に入射される。より具体的には、例えば、まず、発光素子(図示せず)から、波長の異なる複数の光が出射される。この複数の光が、例えば、光導波路(図示せず)の一方の端面に入射され、光導波路内を伝播し、他方の端面から出射される。この出射された複数の光が、受光素子100の第2レンズ部174に入射される。ここでは、便宜上、波長λ1の光(以下、「第1波長の光λ1」と言う。)および波長λ2の光(以下、「第2波長の光λ2」と言う。)が第2レンズ部174に入射される例について説明する。また、波長λ1は、波長λ2よりも長い場合について説明する。例えば、波長λ1は、1.55μm、波長λ2は、1.31μmとすることができる。第1波長の光λ1および第2波長の光λ2の経路は、図1において、矢印により模式的に示されている。例えば、第2レンズ部174に入射される第1波長の光λ1および第2波長の光λ2と、水平面との成す角θは、83.7°とすることができる。また、例えば、第2レンズ部174に入射される第1波長の光λ1および第2波長の光λ2としては、光学部材170が存在しない場合に、入射面180におけるスポット半径が20μmとなるような絞り光を用いることができる。
First, a plurality of lights having different wavelengths emitted from the outside of the
第1波長の光λ1および第2波長の光λ2は、第2レンズ部174の外部(例えば、空気)と第2レンズ部174との界面において屈折される。このとき、第1波長の光λ1と第2波長の光λ2とは波長が異なるため、屈折角が異なる。具体的には、第1波長の光λ1は、第2波長の光λ2に比べ、屈折角が大きい。その結果、図1に示すように、第1波長の光λ1に比べ、第2波長の光λ2の方が、より集光される。
The light λ <b> 1 having the first wavelength and the light λ <b> 2 having the second wavelength are refracted at the interface between the outside (for example, air) of the
次に、第2レンズ部174内を伝播した第1波長の光λ1および第2波長の光λ2は、第1レンズ部172に入射される。第1波長の光λ1および第2波長の光λ2は、第2レンズ部174と第1レンズ部172との界面において屈折される。このとき、上述した第2レンズ部174の外部と第2レンズ部174との界面における屈折の場合と同様に、第1波長の光λ1は、第2波長の光λ2に比べ、屈折角が大きい。その結果、図1に示すように、第1波長の光λ1に比べ、第2波長の光λ2の方が、より集光される。
Next, the first wavelength light λ <b> 1 and the second wavelength light λ <b> 2 propagated in the
そして、光学部材170(第1レンズ部172および第2レンズ部174)によって、第1波長の光λ1に比べ、より集光された第2波長の光λ2の焦点は、図1に示すように、第2光吸収層154内に合わされる。その結果、第2波長の光λ2は、第2光吸収層154にて主として吸収される。具体的には、まず、第1レンズ部172内を伝播した第2波長の光λ2は、入射面180から第2受光部150に入射される。次に、第2波長の光λ2は、第4コンタクト層156を透過し、第2光吸収層154にて主として吸収される。
As shown in FIG. 1, the optical member 170 (the
同様に、光学部材170によって集光された第1波長の光λ1の焦点は、図1に示すように、第1光吸収層114内に合わされる。その結果、第1波長の光λ1は、第1光吸収層114にて主として吸収される。具体的には、まず、第1レンズ部172内を伝播した第1波長の光λ1は、入射面180から第2受光部150に入射される。次に、第1波長の光λ1は、第2受光部150内および分離層130内を伝播し、第1受光部110に入射される。次に、第1波長の光λ1は、第2コンタクト層116を透過し、第1光吸収層114にて主として吸収される。
Similarly, the first wavelength light λ1 focused by the
上述したように、光がその焦点位置に存在する光吸収層にて主として吸収される理由は、以下の通りである。 As described above, the reason why light is mainly absorbed by the light absorption layer existing at the focal position is as follows.
例えば、図3に示すように、光源10を固定した状態において、フォトダイオード12を、受光面14に対して垂直方向(図3に示す矢印Mの方向)に移動させて、受光感度測定を行った。図3は、受光感度の測定方法を模式的に示す図である。なお、図3においては、フォトダイオード12を構成する各層(各電極を含む。)の表示が省略されている。光源10としては、ハロゲンランプからの光を分光器により波長制御したものを用いた。また、光源10から発せられた光aをレンズ16により絞り、焦点位置におけるスポット径を50μmφとした。フォトダイオード12の受光面14の径は、200μmφとした。従って、焦点位置を受光面14の位置にすることにより、光源10から発せられた光aのすべてをフォトダイオード12の受光面14に入射させることができる。フォトダイオード12としては、GaAs系のものを用いた。受光面14から光吸収層の上面までの距離は、0.1μmとした。光吸収層の膜厚は、3.5μmとした。
For example, as shown in FIG. 3, in a state where the
図4は、受光面14の位置に対する受光感度の測定結果を示す図である。受光感度は、波長が850nmの光のデータのみを抽出している。図4では、受光面14においてスポット径が最小となる位置(焦点位置)を、横軸の原点(ゼロ)とした。横軸の負の方向は、フォトダイオード12と光源10とが遠ざかる方向(−Z方向)、横軸の正の方向は、フォトダイオード12と光源10とが近づく方向(+Z方向)とした。図4に示すように、受光面14の位置が原点付近である場合に、受光感度が最大となることが分かる。フォトダイオード12の移動距離のオーダーに対して、受光面14から光吸収層の上面までの距離のオーダーは、2桁から3桁程度小さい。従って、図4に示す結果において、受光面14の位置は、光吸収層の位置にほぼ等しいと考えることができる。即ち、図4に示す結果は、光吸収層内に焦点位置が合わされる場合に、受光感度が最大となることを示している。そしてこのことは、光がその焦点位置に存在する光吸収層にて主として吸収されることを意味する。
FIG. 4 is a diagram illustrating a measurement result of light receiving sensitivity with respect to the position of the light receiving surface 14. As for the light receiving sensitivity, only data of light having a wavelength of 850 nm is extracted. In FIG. 4, the position (focal position) at which the spot diameter is minimum on the light receiving surface 14 is defined as the origin (zero) on the horizontal axis. The negative direction on the horizontal axis is the direction in which the
従って、本実施形態に係る受光素子100において、第1波長の光λ1は、第1光吸収層114にて主として吸収される結果、第1光吸収層114において光励起が生じ、電子および正孔が生じる。そして、第1電極113と第2電極117との間に印加された電界により、電子は第1電極113に、正孔は第2電極117にそれぞれ移動する。その結果、第1受光部110において、第1コンタクト層112から第2コンタクト層116の方向に電流(光電流)が生じる。即ち、第1波長の光λ1からなる光信号を、電流信号に変換することができる。
Therefore, in the
同様に、第2波長の光λ2は、第2光吸収層154にて主として吸収される結果、第2光吸収層154において光励起が生じ、電子および正孔が生じる。そして、第3電極153と第4電極157との間に印加された電界により、電子は第3電極153に、正孔は第4電極157にそれぞれ移動する。その結果、第2受光部150において、第3コンタクト層152から第4コンタクト層156の方向に電流(光電流)が生じる。即ち、第2波長の光λ2からなる光信号を、電流信号に変換することができる。
Similarly, the light λ2 having the second wavelength is mainly absorbed by the second
なお、本実施形態においては、便宜上、波長の異なる2つの光(第1波長の光λ1および第2波長の光λ2)が光学部材170に入射される例について説明しているが、光学部材170に入射される波長の異なる光の数は、2以上であれば、特に限定されない。光学部材170に入射される波長の異なる光の数は、受光素子100の使用形態に応じて、適宜設定することができる。
In the present embodiment, for the sake of convenience, an example in which two lights having different wavelengths (light λ1 having the first wavelength and light λ2 having the second wavelength) are incident on the
1−3.受光素子の製造方法
次に、本実施形態に係る受光素子100の製造方法の一例について、図1、図2、図5〜図10を用いて説明する。図5〜図10は、図1および図2に示す受光素子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に示す断面図に対応している。
1-3. Next, an example of a method for manufacturing the
(1)まず、基板101を用意する。以下では、基板101として、InP基板を用いた例について説明する。
(1) First, the
次に、基板101の表面101aに、エピタキシャル成長させることにより、図5に示すように、半導体多層膜120が形成される。ここで、半導体多層膜120は例えば、n型InGaAs層からなる第1コンタクト層112、アンドープのInGaAs層からなる第1光吸収層114、p型InGaAs層からなる第2コンタクト層116、InAlAs層からなる層(以下、「分離層となる層」と言う。)130a、n型InGaAs層からなる第3コンタクト層152、アンドープのInGaAs層からなる第2光吸収層154、およびp型InGaAs層からなる第4コンタクト層156からなる。これらの層を順に基板101上に積層させることにより、半導体多層膜120が形成される。なお、各層の材質の組成は、適宜決定することができる。例えば、第1光吸収層114にて吸収される光が、第2光吸収層154にて吸収されるのを抑制することができるように、第1光吸収層114の材質の組成と、第2光吸収層154の材質の組成とを異ならせることができる。具体的には、例えば、第1光吸収層114は、In0.53Ga0.47As層からなり、第2光吸収層154は、In0.4Ga0.6As層からなることができる。また、分離層となる層130aであるInAlAs層のAl組成を高くすることにより、後の酸化工程(図6参照)において、分離層となる層130aを酸化し易くすることができる。本発明において、InAlAs層のAl組成とは、III族元素に対するアルミニウム(Al)の組成である。
Next, the
半導体多層膜120を構成する各層の膜厚は、上述したように、第1波長の光λ1の焦点が第1光吸収層114内に合い、第2波長の光λ2の焦点が第2光吸収層154内に合うような値に適宜設定することができる。また、半導体多層膜120を構成する各層の膜厚は、光軸ずれによる焦点位置のずれを考慮して設定することもできる。例えば、半導体多層膜120を構成する各層の膜厚は、第1コンタクト層112の膜厚が0.2μm、第1光吸収層114の膜厚が0.3μm、第2コンタクト層116の膜厚が0.1μm、分離層となる層130aの膜厚が0.2μm、第3コンタクト層152の膜厚が0.2μm、第2光吸収層154の膜厚が0.3μm、第4コンタクト層156の膜厚が0.1μmなどとすることができる。
As described above, the film thickness of each layer constituting the
エピタキシャル成長を行う際の温度は、成長方法や原料、基板101の種類、あるいは形成する半導体多層膜120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、MBE(Molecular Beam Epitaxy)法、あるいはLPE(Liquid Phase Epitaxy)法などを用いることができる。
The temperature at which the epitaxial growth is performed is appropriately determined depending on the growth method, the raw material, the type of the
(2)次に、図6に示すように、半導体多層膜120をパターニングし、所望の形状の第1コンタクト層112、第1光吸収層114、第2コンタクト層116、分離層となる層130a、第3コンタクト層152、第2光吸収層154、および第4コンタクト層156を形成する。これにより、第1受光部110および第2受光部150が形成される。半導体多層膜120のパターニングは、公知のリソグラフィ技術およびエッチング技術により行うことができる。
(2) Next, as shown in FIG. 6, the
次に、図6に示すように、例えば400℃程度の水蒸気雰囲気中に、上記工程によって第1受光部110および第2受光部150が形成された基板101を投入することにより、分離層となる層130aを側面から酸化して、分離層130が形成される。分離層となる層130aの酸化は、分離層となる層130aの全体が酸化されるまで行われる。
Next, as shown in FIG. 6, for example, in a water vapor atmosphere at about 400 ° C., the
以上の工程により、第1受光部110と、分離層130と、第2受光部150との積層体が形成される。
Through the above steps, a stacked body of the first
(3)次に、図7に示すように、第1コンタクト層112上に第1電極113が形成され、第2コンタクト層116上に第2電極117が形成され、第3コンタクト層152上に第3電極153が形成され、第4コンタクト層156上に第4電極157が形成される。
(3) Next, as shown in FIG. 7, the
これらの電極は、例えば、公知の電極形成技術(例えば、真空蒸着法と、リフトオフ法と、アニール処理との組み合わせ)を用いて形成することができる。なお、第4電極157は、開口部182を有するように形成される。この開口部182によって、第4コンタクト層156の上面の一部が露出する。この露出した面が入射面180となる。第1電極113および第3電極153としては、例えば、金(Au)と亜鉛(Zn)の合金と、金(Au)との積層膜などを用いることができる。第2電極117および第4電極157としては、例えば、金(Au)とゲルマニウム(Ge)の合金と、ニッケル(Ni)と、金(Au)との積層膜などを用いることができる。なお、第1〜第4電極113,117,153,157としては、例えば、アニール処理を行わずに電極形成することができる金属(ノンアロイ金属)などを用いることもできる。ノンアロイ金属としては、例えば、タングステンシリサイド(WSix)などが挙げられる。
These electrodes can be formed using, for example, a known electrode forming technique (for example, a combination of a vacuum deposition method, a lift-off method, and an annealing process). Note that the
(4)次に、図8に示すように、第4電極157上に堰き止め部材176を形成する。堰き止め部材176としては、例えば、ポリイミドなどの樹脂、SiNなどの誘電体層などを用いることができる。堰き止め部材176は、例えば、公知のリソグラフィ技術およびエッチング技術を用いてパターニングされることができる。
(4) Next, as shown in FIG. 8, a damming
(5)次に、図9に示すように、第1レンズ部前駆体172aを形成する。具体的には、第4コンタクト層156の上面に対して、第1レンズ部172を形成するための液体材料の液滴172bを吐出して、第1レンズ部前駆体172aを形成する。液滴172bの吐出は、第1レンズ部172が所望の形状となるような第1レンズ部前駆体172aが形成されるまで行われる。このとき、第1レンズ部前駆体172aは、堰き止め部材176の内側の側面によって堰き止められる。前記液体材料は、エネルギー(光、熱など)を付加することによって硬化可能な性質を有する。前記液体材料としては、例えば、紫外線硬化型樹脂や熱硬化型樹脂の前駆体が挙げられる。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、エポキシ系樹脂などが挙げられる。また、熱硬化型樹脂としては、高屈折率金属酸化物ナノ粒子を添加した熱硬化性ポリマー、熱硬化型のポリイミド系樹脂などが例示できる。
(5) Next, as shown in FIG. 9, a first
液滴172bを吐出する方法としては、例えば、ディスペンサ法または液滴吐出法が挙げられる。ディスペンサ法は、液滴を吐出する方法として一般的な方法であり、比較的広い領域に液滴172bを吐出する場合に有効である。また、液滴吐出法は、液滴吐出用のインクジェットヘッド192を用いて液滴を吐出する方法であり、液滴を吐出する位置についてμmオーダーの単位で制御が可能である。また、吐出する液滴の量を、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、微細な構造の第1レンズ部172を作製することができる。
Examples of a method for discharging the
液滴吐出法としては、例えば、(i)熱により液体中の気泡の大きさを変化させることで圧力を生じさせ、液体をインクジェットノズル190から吐出させる方法や、(ii)圧電素子により生じた圧力によって液体をインクジェットノズル190から吐出させる方法などがある。圧力の制御性の観点からは、前記(ii)の方法が望ましい。
Examples of the droplet discharge method include (i) a method in which pressure is generated by changing the size of bubbles in the liquid by heat and a liquid is discharged from the
インクジェットヘッド192のインクジェットノズル190の位置と、液滴172b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192のインクジェットノズル190の位置と、第4電極157の開口部182とのアライメントを画像認識により行う。アライメント後、インクジェットヘッド192に印加する電圧を制御した後、液滴172bを吐出する。
The alignment between the position of the
例えば、インクジェットノズル190から吐出される液滴172bの吐出角度にある程度のばらつきがある場合に、液滴172bが着弾した位置が堰き止め部材176の開口部177の内側であれば、堰き止め部材176で囲まれた領域に第1レンズ部前駆体172aが濡れ広がり、自動的に位置の補正がなされる。
For example, when there is some variation in the discharge angle of the
(6)次に、図10に示すように、第1レンズ部前駆体172aを硬化させて、第1レンズ部172を形成する。具体的には、第1レンズ部前駆体172aに対して、エネルギー(光、熱など)を付与する。第1レンズ部前駆体172aを硬化する際は、第1レンズ部前駆体172aの材料の種類により適切な方法を用いる。具体的には、例えば、熱エネルギーの付加、あるいは、紫外線、レーザ光等の光照射が挙げられる。
(6) Next, as shown in FIG. 10, the first
第1レンズ部172の構造および材質は、上述したように、第1波長の光λ1の焦点が第1光吸収層114内に合い、第2波長の光λ2の焦点が第2光吸収層154内に合うように適宜選択されることができる。例えば、第1レンズ部172の外縁の曲率半径は、25μm、第1レンズ部172の最高点の入射面180からの高さは、32μmなどとすることができる。また、例えば、第1レンズ部172の材質は、第1波長の光λ1に対する屈折率が1.98、第2波長の光λ2に対する屈折率が2.00である高屈折率金属酸化物ナノ粒子を添加した熱硬化性ポリマーなどを用いることができる。
As described above, the structure and material of the
次に、図10に示すように、第2レンズ部前駆体174aを形成する。具体的には、第1レンズ部172の上面に対して、第2レンズ部174を形成するための液体材料の液滴174bを吐出して、第2レンズ部前駆体174aを形成する。このとき、第2レンズ部前駆体174aは、堰き止め部材176の上面と外側の側面とによって構成される角部179によって堰き止められる。第2レンズ部前駆体174aの形成は、上述した第1レンズ部前駆体172aの形成と同様にして行うことができるので、詳細な説明については省略する。
Next, as shown in FIG. 10, a second
(7)次に、図1および図2に示すように、第2レンズ部前駆体174aを硬化させて、第2レンズ部174を形成する。第2レンズ部前駆体174aの硬化は、上述した第1レンズ部前駆体172aの硬化と同様にして行うことができるので、詳細な説明については省略する。
(7) Next, as shown in FIGS. 1 and 2, the second
第2レンズ部174の構造および材質は、上述したように、第1波長の光λ1の焦点が第1光吸収層114内に合い、第2波長の光λ2の焦点が第2光吸収層154内に合うように適宜選択されることができる。例えば、第2レンズ部174の外縁の曲率半径は、40μm、第2レンズ部174の最高点の入射面180からの高さは、67μmなどとすることができる。また、例えば、第2レンズ部174の材質は、第1波長の光λ1に対する屈折率が1.58、第2波長の光λ2に対する屈折率が1.6であるエポキシ系樹脂などを用いることができる。なお、第1レンズ部172と、第2レンズ部174とは、同じ材質であることもできるし、異なる材質であることもできる。例えば、第1レンズ部172と、第2レンズ部174とが、異なる材質である場合には、光をより大きく屈折させることができる。この場合、第1レンズ部172の材質の屈折率は、第2レンズ部174の材質の屈折率よりも大きいことが好ましい。例えば、酢酸ビニルの屈折率は、1.450〜1.470、エポキシ系樹脂の屈折率は、1.550〜1.610、フェノキシ系樹脂の屈折率は、1.598、ポリイミドの屈折率は、1.780、高屈折率金属酸化物ナノ粒子を添加した熱硬化性ポリマーの屈折率は、2.0程度(あるいはそれ以上)などである。従って、これらの材質を適宜選択して、第1レンズ部172の材質の屈折率を、第2レンズ部174の材質の屈折率よりも大きくすることができる。
As described above, the structure and material of the
以上の工程により、図1および図2に示すように、本実施形態の受光素子100が得られる。
Through the above steps, the
1−4.作用・効果
本実施形態に係る受光素子100によれば、上述したように、波長の異なる複数の光からなる複数の光信号を、それぞれの光信号に対応した電流信号に変換することができる。そして、光学部材170の構造および材質のうちの少なくとも一方を適宜選択することにより、所望の波長分割を行うことができる。例えば、非常に近接した波長を有する複数の光からなる複数の光信号を、それぞれの光信号に対応した電流信号に変換することにより、波長分割を行うことができる。従って、狭い範囲の波長帯の波長分割を行うことができる。また、当然ながら、広い範囲の波長帯の波長分割を行うこともできる。
1-4. Action / Effect According to the
また、本実施形態に係る受光素子100によれば、入射面180の上方に光学部材170が形成されていることにより、光軸ずれの許容範囲が広がる。即ち、本実施形態に係る受光素子100によれば、光軸トレランスが向上する。
Further, according to the
また、本実施形態に係る受光素子100によれば、第1受光部110と第2受光部150とを、分離層130のみを介して積層しているので、デバイスの小型化を図ることができる。その結果、受光素子100の集積化を容易に行うことができる。
In addition, according to the
また、本実施形態に係る受光素子100の製造方法によれば、まず、基板101上に、第1受光部110となる層と、分離層130となる層と、第2受光部150となる層と、を積層して半導体多層膜120を形成し、その後、半導体多層膜120をパターニングすることにより、第1受光部110と、分離層130と、第2受光部150と、を形成する。従って、例えば、第1受光部110と、第2受光部150とを、ハンダなどを用いて接着して積み重ねるような場合に比べ、本実施形態に係る受光素子100の製造方法によれば、受光素子100を再現性良く製造することができ、かつ、信頼性が良好な受光素子100を提供することができる。
In addition, according to the method for manufacturing the
2.第2の実施形態
次に、図11を用いて、第1の実施形態に係る受光素子100を適用した光電子集積素子300および光モジュール700について説明する。図11は、本実施形態に係る光電子集積素子300および光モジュール700を模式的に示す断面図である。
2. Second Embodiment Next, an optoelectronic
光電子集積素子300は、図11に示すように、受光素子100と、TIA(Trans−Impedance Amplifier)350とを含む。TIA350は、例えば、ヘテロ接合バイポーラトランジスタによって構成される。受光素子100およびTIA350は、サブマウント基板406上に形成されている。
As shown in FIG. 11, the optoelectronic
光モジュール700は、受信部400と、送信部500と、電子回路部600と、を含む。電子回路部600は、増幅回路部610および駆動回路部620を含む。
The
受信部400は、サブマウント基板406と、光電子集積素子300と、筐体部402と、ガラス部404と、を含む。
The receiving
送信部500は、サブマウント基板508と、発光素子510と、モニタフォトダイオード512と、斜めガラス部504と、筐体部502と、を含む。発光素子510およびモニタフォトダイオード512は、サブマウント基板508上に形成されている。
The
筐体部402は、樹脂材料で形成され、後述するスリーブ420および集光部405と一体的に形成される。同様に筐体部502は、樹脂材料で形成され、後述するスリーブ520と一体的に形成される。樹脂材料としては、光を透過可能なものが選択され、例えば、プラスチック系光ファイバ(POF)に用いられるポリメチルメタクリレート(PMMA)、エポキシ系樹脂、フェノール系樹脂、ジアリルフタレート、フェニルメタクリレート、フッ素系ポリマー等を採用することができる。
The
スリーブ420、520は、外部から光ファイバなどの導光部材(図示せず)をはめ込み可能な形状に形成されており、収容空間422、522の周壁の一部を構成している。集光部405は、導光部材からの光信号を集光して送り出す。これにより、導光部材からの光の損失を低減して、受光素子100と導光部材との光の結合効率を良好なものとすることができる。
The
斜めガラス部504は、収容空間522内であって、スリーブ520と発光素子510との間に設けられている。斜めガラス部504は、発光素子510からの光を反射および透過させる。モニタフォトダイオード512は、斜めガラス部504によって反射された光を受け取る。駆動回路部620は、モニタフォトダイオード512が受け取った光の光量に応じて、発光素子510が発光する光量を調節する。斜めガラス部504を透過した光は、送信部500のスリーブ520にはめ込まれる導光部材に送り出される。
The
発光素子510は、外部から入力した電気信号を光信号に変換して、導光部材を介して外部に出力する。受光素子100は、導光部材を介して光信号を受信し、これを電流に変換し、変換した電流をTIA350に送る。TIA350は、受け取った電流を電圧出力に変換し、増幅して、電子回路部600に送る。増幅回路部610は、電圧出力が一定以上にならないように制御し、外部に出力する。なお、電気信号の出力端子や入力端子などの外部端子の説明は省略する。
The
このように、受光素子100は、光電子集積素子300、および光モジュール700に用いられる。
As described above, the
3.第3の実施形態
図12は、本発明を適用した第3の実施形態に係る光伝達装置90を模式的に示す図である。光伝達装置90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92を相互に接続するものである。電子機器92は、情報通信機器であってもよい。光伝達装置90は、ケーブル94の両端にプラグ96が設けられたものであってもよい。ケーブル94は、導光部材(例えば光ファイバ)を含むことができる。プラグ96は、第2の実施形態に係る光モジュール700を内蔵する。なお、導光部材はケーブル94に内蔵され、光モジュール700はプラグ96に内蔵されているため、図示されていない。導光部材と光モジュール700との関係は、第2の実施形態にて説明した通りである。
3. Third Embodiment FIG. 12 is a diagram schematically showing a
導光部材の両端部にはそれぞれ、第2の実施形態に係る光モジュール700が設けられている。図11および図12に示すように、導光部材の一方の端部に設置された受光素子100は、光信号を電気信号に変換した後、この電気信号を、TIA350および電子回路部600を介して、電子機器92に入力する。この導光部材の他方の端部には、発光素子510が設置されている。すなわち、この発光素子510において、電子機器92から出力された電気信号が光信号に変換される。この光信号は導光部材を伝わり、受光素子100に入力される。
The
以上説明したように、本実施形態の光伝達装置90によれば、光信号によって、電子機器92間の情報伝達を行うことができる。
As described above, according to the
4.第4の実施形態
図13は、本発明を適用した第4の実施形態に係る光伝達装置90の使用形態を模式的に示す図である。光伝達装置90は、電子機器80間に接続されている。電子機器80として、液晶表示モニタまたはデジタル対応のCRT(金融、通信販売、医療、教育等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。
4). Fourth Embodiment FIG. 13 is a diagram schematically showing a usage pattern of a
上記のように、本発明の実施形態について詳細に説明したが、本発明の新規事項および効果から実体的に逸脱しない多くの変形が可能であることは当業者には容易に理解できるであろう。従って、このような変形例はすべて本発明の範囲に含まれるものとする。 As described above, the embodiments of the present invention have been described in detail. However, those skilled in the art can easily understand that many modifications can be made without departing from the novel matters and effects of the present invention. . Accordingly, all such modifications are intended to be included in the scope of the present invention.
例えば、複数の受光素子100をアレイ化することもできる。また、例えば、上述した実施形態において、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、上述した実施形態の受光素子100では、InGaAs系のもの、および、GaInNAs系のものについて説明したが、入射光の波長に応じてその他の材料系、例えば、Si系、Ge系、GaAs系、InGaAsP系、HgCdTe系などの半導体材料を用いることも可能である。
For example, a plurality of light receiving
10 光源、12 フォトダイオード、14 受光面、16 レンズ、80 電子機器、90 光伝達装置、92 電子機器、94 ケーブル、96 プラグ、100 受光素子、101 基板、110 第1受光部、112 第1コンタクト層、113 第1電極、114 第1光吸収層、116 第2コンタクト層、117 第2電極、120 半導体多層膜、130 分離層、150 第2受光部、152 第3コンタクト層、153 第3電極、154 第2光吸収層、156 第4コンタクト層、157 第4電極、170 光学部材、172 第1レンズ部、174 第2レンズ部、176 堰き止め部材、177 開口部、179 角部、180 入射面、182 開口部、190 インクジェットノズル、192 インクジェットヘッド、300 光電子集積素子、350 TIA、400 受信部、402 筐体部、404 ガラス部、405 集光部、406 サブマウント基板、420 スリーブ、422 収容空間、500 送信部、502 筐体部、504 ガラス部、508 サブマウント基板、510 発光素子、512 モニタフォトダイオード、520 スリーブ、522 収容空間、600 電子回路部、610 増幅回路部、620 駆動回路部、700 光モジュール
DESCRIPTION OF
Claims (16)
前記基板の上方に、順に積み重ねられた複数の受光部と、
前記複数の受光部のそれぞれを電気的に分離する分離層と、
前記複数の受光部のうちの最上の受光部の上方に形成された光学部材と、を含み、
各前記受光部は、
コンタクト層と、
前記コンタクト層の上方に形成された光吸収層と、
前記光吸収層の上方に形成された他のコンタクト層と、を含み、
前記光学部材は、波長の異なる複数の光の焦点を、各前記光吸収層のうちの少なくとも2層の前記光吸収層の内部に合わせる、受光素子。 A substrate,
Above the substrate, a plurality of light receiving units stacked in order,
A separation layer for electrically separating each of the plurality of light receiving parts;
An optical member formed above an uppermost light receiving part among the plurality of light receiving parts,
Each of the light receiving parts
A contact layer;
A light absorbing layer formed above the contact layer;
And another contact layer formed above the light absorption layer,
The optical member is a light receiving element that focuses a plurality of lights having different wavelengths within the light absorbing layers of at least two of the light absorbing layers.
前記光学部材は、前記受光部の数と同数の光の焦点のそれぞれを、各前記光吸収層の内部に合わせる、受光素子。 In claim 1,
The optical member is a light-receiving element in which the same number of light focal points as the number of the light-receiving portions are aligned with the inside of each light-absorbing layer.
各前記光吸収層のうちの少なくとも2層は、同じ材質である、受光素子。 In claim 1 or 2,
A light receiving element, wherein at least two of the light absorbing layers are made of the same material.
前記基板の上方に、該基板側から配置された、第1コンタクト層と、第1光吸収層と、第2コンタクト層と、を含む第1受光部と、
前記第2コンタクト層の上方に形成された分離層と、
前記分離層の上方に、該分離層側から配置された、第3コンタクト層と、第2光吸収層と、第4コンタクト層と、を含む第2受光部と、
前記第4コンタクト層の上方に形成された光学部材と、を含み、
前記光学部材は、第1波長の光の焦点を、前記第1光吸収層内に合わせ、第2波長の光の焦点を、前記第2光吸収層内に合わせる、受光素子。 A substrate,
A first light receiving portion, which is disposed from the substrate side above the substrate and includes a first contact layer, a first light absorption layer, and a second contact layer;
A separation layer formed above the second contact layer;
A second light-receiving portion disposed above the separation layer from the separation layer side and including a third contact layer, a second light absorption layer, and a fourth contact layer;
An optical member formed above the fourth contact layer,
The optical member is a light receiving element in which a light beam having a first wavelength is focused in the first light absorption layer, and a light beam having a second wavelength is focused in the second light absorption layer.
前記第1光吸収層と、前記第2光吸収層とは、同じ材質である、受光素子。 In claim 4,
The first light absorption layer and the second light absorption layer are light receiving elements made of the same material.
前記光学部材は、一体的に積み重ねられた複数のレンズ部を有する、受光素子。 In any one of Claims 1-5,
The optical member is a light receiving element having a plurality of lens portions stacked integrally.
各前記レンズ部の平面視における中心は、前記光学部材に入射する光の中心と同一または略同一である、受光素子。 In claim 6,
The center of each lens unit in plan view is the same or substantially the same as the center of light incident on the optical member.
前記複数のレンズ部のうちの少なくとも2つのレンズ部は、異なる屈折率を有する、受光素子。 In claim 6 or 7,
A light receiving element in which at least two lens portions of the plurality of lens portions have different refractive indexes.
前記複数のレンズ部のうちの少なくとも2つのレンズ部の外縁は、異なる曲率半径を有する、受光素子。 In any one of Claims 6-8,
An outer edge of at least two of the plurality of lens units has a different radius of curvature.
TIA(Trans−Impedance Amplifier)と、を含む、光電子集積素子。 The light receiving element according to any one of claims 1 to 9,
An optoelectronic integrated device including TIA (Trans-Impedance Amplifier).
発光素子と、を含む、光モジュール。 The light receiving element according to any one of claims 1 to 9,
An optical module comprising a light emitting element.
前記複数の受光部のそれぞれを電気的に分離する分離層を形成する工程と、
前記複数の受光部のうちの最上の受光部の上方に光学部材を形成する工程と、を含み、
各前記受光部を形成する工程は、
コンタクト層を形成する工程と、
前記コンタクト層の上方に光吸収層を形成する工程と、
前記光吸収層の上方に他のコンタクト層を形成する工程と、を含み、
前記光学部材は、波長の異なる複数の光の焦点を、各前記光吸収層のうちの少なくとも2層の前記光吸収層の内部に合わせるように形成される、受光素子の製造方法。 A step of sequentially stacking and forming a plurality of light receiving portions above the substrate;
Forming a separation layer for electrically separating each of the plurality of light receiving parts;
Forming an optical member above an uppermost light receiving part among the plurality of light receiving parts,
The step of forming each of the light receiving portions includes:
Forming a contact layer;
Forming a light absorption layer above the contact layer;
Forming another contact layer above the light absorbing layer,
The method of manufacturing a light receiving element, wherein the optical member is formed so that a plurality of light beams having different wavelengths are focused on the inside of at least two of the light absorption layers.
前記半導体多層膜をパターニングすることにより、第1コンタクト層、第1光吸収層、第2コンタクト層、分離層、第3コンタクト層、第2光吸収層、および、第4コンタクト層を形成する工程と、
前記第4コンタクト層の上方に光学部材を形成する工程と、を含み、
前記光学部材は、第1波長の光の焦点を、前記第1光吸収層内に合わせ、第2波長の光の焦点を、前記第2光吸収層内に合わせるように形成される、受光素子の製造方法。 A semiconductor layer for forming at least a first contact layer, a first light absorption layer, a second contact layer, a separation layer, a third contact layer, a second light absorption layer, and a fourth contact layer above the substrate Sequentially stacking layers to form a semiconductor multilayer film,
Forming a first contact layer, a first light absorption layer, a second contact layer, a separation layer, a third contact layer, a second light absorption layer, and a fourth contact layer by patterning the semiconductor multilayer film; When,
Forming an optical member above the fourth contact layer,
The optical member is formed so that the light of the first wavelength is focused in the first light absorption layer and the light of the second wavelength is focused in the second light absorption layer. Manufacturing method.
前記光学部材は、該光学部材の材料を含む液滴を吐出する液滴吐出法によって形成される、受光素子の製造方法。 In claim 13 or 14,
The method for manufacturing a light receiving element, wherein the optical member is formed by a droplet discharge method of discharging a droplet including a material of the optical member.
前記光学部材を形成する工程の前に、前記液滴を堰き止めるための堰き止め部材を形成する工程を含む、受光素子の製造方法。 In claim 15,
A method for manufacturing a light receiving element, including a step of forming a damming member for damming the droplet before the step of forming the optical member.
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JP2004363247A JP2006173330A (en) | 2004-12-15 | 2004-12-15 | Light receiving element and its manufacturing method, optical module, and optical transmission device |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010263601A (en) * | 2009-04-09 | 2010-11-18 | Nec Corp | Optical receiving device and signal light conversion method of the same |
JP2013062504A (en) * | 2011-09-13 | 2013-04-04 | Boeing Co:The | Dichromatic photodiodes |
KR101773480B1 (en) | 2016-04-14 | 2017-09-12 | 국방과학연구소 | Solar energy collection apparatus |
KR20200137959A (en) * | 2019-05-30 | 2020-12-09 | 한국과학기술원 | Multi-color photo detector and method for fabricating the same by integrating with read-out circuit |
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-
2004
- 2004-12-15 JP JP2004363247A patent/JP2006173330A/en not_active Withdrawn
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