JP2007258730A - Light receiving element, optical module, and light transmitting device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、受光素子、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。 The present invention relates to a light receiving element, and an optical module and an optical transmission device including the light receiving element.
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。
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を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a light receiving element including an optical member that can operate at high speed and whose installation position, shape, and size are controlled.
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。 Another object of the present invention is to provide an optical module and an optical transmission device including the light receiving element.
[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。
[First light receiving element]
The first light receiving element of the present invention comprises:
A base member provided on the light receiving surface;
And an optical member provided on the upper surface of the base member.
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。 Here, the “optical member” refers to a member having a function of changing the optical characteristics and traveling direction of light incident on the light receiving surface of the light receiving element. The “optical characteristics” include, for example, wavelength, polarization, radiation angle, and the like. Examples of such an optical member include a lens or a deflection element.
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。 Furthermore, the “base member” refers to a member having an upper surface on which the optical member can be installed, and the “upper surface of the base member” refers to a surface on which the optical member is installed. The upper surface of the base member may be a flat surface or a curved surface as long as the optical member can be installed.
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。 The base member may be provided directly on the light receiving surface, or may be provided on the light receiving surface via another layer. In this case, examples of the other layer include an antireflection layer. This antireflection layer has a function of preventing reflection of light on the light receiving surface.
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。 According to the first light receiving element of the present invention, by having the above configuration, it is possible to obtain a light receiving element including an optical member that is capable of high speed operation and whose installation position, shape, and size are well controlled. Can do. Details will be described in the section of this embodiment.
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。 The 1st light receiving element of this invention can take the following aspects (1)-(14).
(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。 (1) The base member may be made of a material that allows light of a predetermined wavelength to pass therethrough. Here, “passing” means that after the light incident on the foundation member is incident, the light is emitted from the foundation member, and only when all the light incident on the foundation member is emitted from the foundation member. In addition, a case where only a part of the light incident on the base member is emitted from the base member is included.
(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。 (2) The optical member may have a function as a lens or a polarizing element.
(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。 (3) The optical member may be spherical or elliptical.
(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。 (4) The optical member may have a cut spherical shape or a cut elliptical spherical shape. Here, the “cut spherical shape” refers to a shape obtained by cutting a circular sphere in one plane, and the circular sphere includes not only a perfect sphere but also a shape that approximates a sphere. The “cut elliptical sphere” means a shape obtained by cutting an elliptical sphere in one plane, and the elliptical sphere includes not only a perfect elliptical sphere but also a shape that approximates an elliptical sphere.
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。 In this case, the cross section of the optical member may be a circle or an ellipse. In this case, the optical member can be provided with a function as a lens or a deflection element.
(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。 (5) The upper surface of the columnar part may be circular or elliptical.
(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。 (6) A sealing material can be formed so as to cover at least a part of the optical member.
(7)前記土台部材の上面は、曲面であることができる。 (7) The upper surface of the base member may be a curved surface.
(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。 (8) An angle formed between the upper surface of the base member and a surface of the side wall of the base member that is in contact with the upper surface may be an acute angle. According to this configuration, when the optical member is formed by discharging a droplet to form an optical member precursor, the sidewall of the base member can be prevented from getting wet with the droplet. As a result, an optical member having a desired shape and size can be obtained with certainty.
(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。 (9) The upper part of the base member may be formed in a reverse taper shape. Here, the “upper part of the base member” refers to a region in the vicinity of the upper surface of the base member. According to this configuration, when the optical member is formed by discharging droplets to form an optical member precursor, the upper surface and the side wall of the base member are maintained while maintaining the stability of the base member. The angle formed by can be made smaller. Thereby, it can prevent reliably that the side wall of the said base member gets wet with the said droplet. As a result, an optical member having a desired shape and size can be obtained.
(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。 (10) The light receiving element may be a photodiode.
(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。
(11) The columnar portion includes a first conductivity type layer, a light absorption layer, and a second conductivity type layer,
The light absorption layer may be formed between the first conductivity type layer and the second conductivity type layer.
(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。 (12) The base member may have a function as an antireflection layer.
(13)前記土台部材は、半導体層からなることができる。 (13) The base member may be formed of a semiconductor layer.
(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。 (14) The base member may be made of an insulator, and the insulator may be silicon oxide or silicon nitride.
[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。
[Second light receiving element]
The second light receiving element of the present invention comprises:
A columnar portion provided on a semiconductor substrate;
A light receiving surface provided on an upper surface of the columnar part;
A base member provided on the light receiving surface;
And an optical member provided on the upper surface of the base member.
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。 According to the 2nd light receiving element of this invention, there can exist an effect | action and effect similar to a 1st light receiving element.
[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。
[Third light receiving element]
The third light receiving element of the present invention is
A columnar portion provided on a semiconductor substrate;
A light-receiving surface provided on the back surface of the semiconductor substrate;
A base member provided on the light receiving surface;
And an optical member provided on the upper surface of the base member.
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。 According to the third light receiving element of the present invention, the same operation and effect as the first light receiving element can be achieved.
[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。
[Method for manufacturing light receiving element]
The manufacturing method of the light receiving element of the present invention is as follows:
(A) forming a base member on the light receiving surface;
(B) discharging droplets onto the upper surface of the base member to form an optical member precursor;
(C) curing the optical member precursor to form an optical member.
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。 According to the method for manufacturing a light receiving element of the present invention, in (a), the base member in which the shape, height, installation position and the like of the upper surface are adjusted is formed, and in (b), the ejection of the droplets By adjusting the amount or the like, it is possible to form a light receiving element including an optical member that can be operated at high speed and whose installation position, shape, and size are well controlled. Details will be described in the section of this embodiment.
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。 The light receiving element manufacturing method of the present invention can take the following aspects (1) to (5).
(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。 (1) In said (a), the said base member can be formed with the material which permeate | transmits the light of a predetermined wavelength. Here, “passing” means that after the light incident on the foundation member is incident, the light is emitted from the foundation member, and only when all the light incident on the foundation member is emitted from the foundation member. In addition, a case where only a part of the light incident on the base member is emitted from the base member is included.
(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。 (2) In said (a), the said base member can be formed so that the angle | corner which the upper surface of the said base member and the surface which contact | connects this upper surface among the side walls of the said base member may become an acute angle. Thereby, in said (b), it can prevent that the side wall of the said base member gets wet with the said droplet. As a result, an optical member having a desired shape and size can be reliably formed.
(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。 (3) In said (a), the upper part of the said base member can be formed in reverse taper shape. Thereby, the angle | corner which the upper surface and side wall of the said base member make can be made smaller, maintaining the stability of the said base member. Thereby, in (b), it is possible to reliably prevent the side wall of the base member from getting wet with the droplets. As a result, an optical member having a desired shape and size can be more reliably formed.
(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。 (4) Further, before (b), (d) adjusting the wettability of the upper surface of the base member with respect to the droplets can be included. Thereby, an optical member having a desired shape and size can be formed. Here, for example, the wettability of the upper surface of the base member with respect to the wet droplets is controlled by forming a film having lyophilicity or liquid repellency with respect to the liquid droplets on the upper surface of the base member. be able to.
(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。 (5) Furthermore, (e) at least a part of the optical member can be covered with a sealing material.
[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。
[Optical module and optical transmission device]
The present invention can be applied to an optical module including the light receiving element of the present invention and an optical waveguide. Further, the present invention can be applied to an optical transmission device including the optical module.
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。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[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。
[First Embodiment]
1. Structure of Light Receiving Element FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing a
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。
As shown in FIG. 1, the
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。
In the
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。
In the present embodiment, the case where the
(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。
(Base material)
In the present embodiment, the
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。
Further, in the present embodiment, as shown in FIG. 1, the case where the
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。
Further, the three-dimensional shape of the
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。
The height and shape of the
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。
For example, in the light receiving element 100 (see FIGS. 1 and 2), the shape of the
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。 When the optical member is used as, for example, a lens or a deflection element, the shape of the upper surface of the base member is a circle. Thereby, the three-dimensional shape of the optical member can be formed in a spherical shape or a cut spherical shape, and the obtained optical member can be used as a lens or a deflection element.
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。 Although not shown, when the optical member is used as, for example, an anisotropic lens or a deflecting element, the shape of the upper surface of the base member can be an ellipse. Thereby, the three-dimensional shape of the optical member can be formed into an elliptical sphere or a cut elliptical sphere, and the obtained optical member can be used as an anisotropic lens or a deflection element.
(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。
(Optical member)
Since the three-dimensional shape of the
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。
The
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。
The precursor of the ultraviolet curable resin is cured by short-time ultraviolet irradiation. For this reason, it can harden | cure without passing through the process which is easy to give a damage with respect to elements, such as a heat process. For this reason, when forming the
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。
In the present embodiment, specifically, the
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の径と同じか、または土台部材110の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。
Further, FIG. 1 shows a case where the maximum width d of the maximum cut surface S of the
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。
Here, the “maximum cut surface S” refers to a cut surface having the maximum area among cut surfaces obtained by cutting the
(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。
(Other components)
As described above, the
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。
The
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。
The
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。
For example, the second
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。
The second
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。
Further, the
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。
In the manufacturing process of the
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。
The
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。
Further, a
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。
The materials for forming the first and
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。
Further, as shown in FIG. 1, an
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。
The optical film thickness of the
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。
The material of the
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。
In the
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。
2. Operation of Light Receiving Element A general operation of the
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。
First, light having a predetermined wavelength enters the
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。
3. Next, an example of a method for manufacturing the
(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)。
(1) First, a
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。
As illustrated in FIG. 3, the
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。
The temperature at which the epitaxial growth is performed is appropriately determined depending on the growth method and the raw material, the type of the
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)。
Subsequently, after applying a photoresist (not shown) on the
(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。
(2) Next, using the resist layer R100 as a mask, the second
(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。
(3) Next, the insulating
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。
First, a resin precursor layer (polyimide precursor) is applied onto the
(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)。
(4) Next, the
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。
First, before forming the
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)。
Further, a laminated film (not shown) of, for example, an alloy of Au and Ge and Au is formed on the back surface of the
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)。
Next, if necessary, an
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。
Specifically, an insulating layer (not shown) for forming the
(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)。
(5) Next, the
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。
For the formation of the
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。
First, as shown in FIG. 7, a
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。
Next, a resist layer R200 having a predetermined pattern is formed on the
(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。
(6) Next, the
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)。
First, a process for adjusting the wetting angle of the
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。
Next, a droplet of the
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。
The alignment between the position of the nozzle of the inkjet head and the discharge position of the droplet is performed using a known image recognition technique used in an exposure process or an inspection process in a general semiconductor integrated circuit manufacturing process. For example, as shown in FIG. 9, the position of the
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。
In this case, as shown in FIG. 9, when the liquid droplets ejected from the
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。
Further, in this case, the
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。
After performing the above steps, as shown in FIG. 10, the
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。
4). Function and effect The
(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。
(A) First, since the
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。
In general, since the
(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。
(B) Second, since the
(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。
(C) Third, the size and shape of the
(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。
(D) Fourth, the installation position of the
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。
In particular, when the
(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。
(E) Fifth, by setting the shape and area of the
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。
5). Modified Example Next, a modified example of the
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。
As shown in FIG. 11, in the
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。
Except for the above points, it has the same configuration as the
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。
6). Another Modified Example Next, another modified example of the light receiving element according to the present embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 12 is a cross-sectional view schematically showing another modification (light receiving element 180) of the
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。
As shown in FIG. 12, in the
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。
Except for the above points, the configuration is the same as that of the
[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。
[Second Embodiment]
1. FIG. 13 is a cross-sectional view schematically showing a
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。
The
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。
As shown in FIG. 13, the angle θ formed by the
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。
The material of the
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。
2. Operation of Light Receiving Element The operation of the
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。
3. Manufacturing Method of Light-Receiving Element The manufacturing method of the light-receiving
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。
4). Operational Effect The
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。
The
[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。
[Third Embodiment]
1. Structure of Light Receiving Element FIG. 13 is a cross-sectional view schematically showing a
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。
The
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。
In the
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。
As described above, in the
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。
2. Operation of the light receiving element The operation of the
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。
3. Manufacturing Method of Light-Receiving Element The manufacturing method of the light-receiving
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。
First, in the light receiving element manufacturing method according to the first embodiment described above, the
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。
Next, heat treatment is performed at a temperature that does not alter the resist (for example, 130 ° C.). In this heat treatment, by applying heat from the upper surface side of the
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。
Next, the
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)。
Since the subsequent steps (the optical member forming step) are the same as the manufacturing method according to the first embodiment (step (6) of the first embodiment), detailed description thereof is omitted. Thereby, the
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。
4). Operational Effects The
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。
According to the
[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。
[Fourth Embodiment]
1. FIG. 15 is a cross-sectional view schematically showing a
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。
The
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。
As described above, the
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。
In the present embodiment, the
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。
2. Operation of Light Receiving Element The operation of the
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。
3. Next, an example of a method for manufacturing the
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。
First, the
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。
Next, the
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。
Next, as shown in FIG. 16, a resist layer R110 having a predetermined pattern is formed on the
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。
Next, as illustrated in FIG. 18, a resist layer R <b> 210 having a predetermined pattern is formed on the
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)。
Next, after forming the insulating
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。
Next, the optical member 111 (see FIG. 15) is formed on the
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。
In the present embodiment, as described above, the
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。
4). Operational Effect The
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。
According to the
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。
In addition, since the
[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。
[Fifth Embodiment]
1. FIG. 21 is a cross-sectional view schematically showing a
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。
The
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。
In the
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。
In addition, in the point that the
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。
The
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。
The InGaAs layer can absorb light in a wavelength band longer than 870 nm by adjusting the In composition ratio. Therefore, when the
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。
On the other hand, in the
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。
2. Operation of Light Receiving Element The operation of the
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。
3. Next, an example of a method for manufacturing the
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。
The
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。
In the manufacturing process of the
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。
Next, the
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。
Next, a
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。
4). Operational Effects The
[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。
[Sixth Embodiment]
1. Structure of Light-Receiving Element FIG. 22 is a cross-sectional view schematically showing a light-receiving
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。
The
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。
On the other hand, the
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。
The structures and functions of the other components are substantially the same as those of the
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。
The
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。
In the
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。
The
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。
This
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。
In the
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。
2. Operation of Light Receiving Element The operation of the
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。
3. Manufacturing Method of Light-Receiving Element In the light-receiving
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。
In order to form the
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。
4). Effects The
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。
According to the
[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。
[Seventh Embodiment]
1. Structure of Light Receiving Element FIG. 23 is a cross-sectional view schematically showing a
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。
In the
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。
Specifically, the
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。
2. Operation of the light receiving element The operation of the
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。
3. Manufacturing Method of Light-Receiving Element Light-receiving
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。
4). Effects The
[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。
[Eighth Embodiment]
FIG. 25 is a diagram schematically illustrating a light transmission device according to an eighth embodiment to which the present invention is applied. The
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。
In this embodiment, the configuration on the
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。
In the
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。
For example, in FIG. 26, an
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。
FIG. 27 is a diagram illustrating a usage pattern of the optical transmission device according to the present embodiment. The
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。
In the present embodiment (see FIGS. 25 to 27), the same applies even when the light receiving elements of the second to seventh embodiments are used instead of the
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。 That is, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made. For example, the invention includes substantially the same configuration (for example, a configuration having the same function, method, and result, or a configuration having the same purpose and result) as the configuration described in the embodiment. In addition, the invention includes a configuration in which a non-essential part of the configuration described in the embodiment is replaced. In addition, the invention includes a configuration that achieves the same effect as the configuration described in the embodiment or a configuration that can achieve the same object. Further, the invention includes a configuration in which a known technique is added to the configuration described in the embodiment.
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。 For example, in the above embodiment, even if the p-type and n-type in each semiconductor layer are interchanged, it does not depart from the spirit of the present invention. Moreover, although the light receiving element which has one columnar part was demonstrated in the said embodiment, even if multiple columnar parts are provided in the board | substrate surface, the form of this invention is not impaired. Alternatively, even when a plurality of light receiving elements are arrayed, the same operations and effects are obtained.
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。 For example, in the above-described embodiment, AlGaAs-based and InGaAs-based semiconductors have been described. However, other material systems such as Si-based or GaInNAs-based semiconductors are used depending on the wavelength of light absorbed by the light absorption layer. It is also possible to use materials.
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 100, 180, 190, 200, 300, 400, 500, 600 Light-receiving element, 101 Semiconductor substrate, 101b Back surface of semiconductor substrate, 102 First conductivity type layer, 103, 303 Light absorption layer, 104 Second conductivity type layer, 105 , 505, 605 Antireflection layer, 106, 606 Insulating layer, 107, 507, 607 First electrode, 108, 508, 608 Light receiving surface, 109, 509, 609 Second electrode, 110, 210, 310, 410, 510, 610 Foundation member, 110a, 210a, 310a, 410a, 510a, 610a, 910a Upper surface of foundation member, 110b Side wall of foundation member, 110x resin layer, 1111, 211, 311, 511, 611, 911 Optical member, 111a droplet, 111b Optical member precursor, 112 nozzle 113 energy beam, 114, 514 opening, 120 inkjet head, 130 columnar portion, 130a top surface of columnar portion, 130b sidewall of columnar portion, 131 sealing material, 150 semiconductor multilayer film, 210b, 310b surface, 210c, 310c base member , 321 recess, 410x semiconductor layer, 630 light propagation layer, 900 light emitting element, 1100, 1112 light transmission device, 1110, 1102 electronic device, 1104 cable, 1106 plug, 1120, 1220 platform, 1130 first optical waveguide, 1150 Actuator, 1152 Cushion, 1230, 1310, 1312 Third optical waveguide, 1318 Second optical waveguide, 1314, 1316 Substrate, R100, R110, R200, R210 resist
Claims (22)
前記土台部材の上面上に設けられた光学部材と、を含み、
前記光学部材の最大切断面Sの最大幅dが、前記土台部材の径および前記受光面の径より大きい、受光素子。 A base member provided on the light receiving surface;
An optical member provided on the upper surface of the base member,
The light receiving element, wherein a maximum width d of the maximum cut surface S of the optical member is larger than a diameter of the base member and a diameter of the light receiving surface.
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。 In claim 1,
The foundation member is a light receiving element made of a material that transmits light of a predetermined wavelength.
前記光学部材は、レンズとしての機能を有する、受光素子。 In claim 1,
The optical member is a light receiving element having a function as a lens.
前記光学部材は、円球状または楕円球状である、受光素子。 In claim 1,
The optical member is a light receiving element having a spherical shape or an elliptical shape.
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。 In claim 1,
The optical member is a light receiving element having a cut spherical shape or a cut elliptical spherical shape.
前記光学部材の断面は、円または楕円である、受光素子。 In claim 1,
A light receiving element in which a cross section of the optical member is a circle or an ellipse.
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。 In any one of Claims 1 thru | or 6.
A light receiving element, wherein a sealing material is formed so as to cover at least a part of the optical member.
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。 In claim 1,
The light receiving element whose upper surface of the said base member is circular or an ellipse.
前記土台部材の上面は、曲面である、受光素子。 In claim 1,
The light receiving element whose upper surface of the said base member is a curved surface.
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。 In claim 1,
A light receiving element in which an angle formed between an upper surface of the base member and a surface in contact with the upper surface of the side wall of the base member is an acute angle.
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。 In claim 1,
The upper part of the base member is a light receiving element formed in a reverse taper shape.
フォトダイオードである、受光素子。 In any one of Claims 1 thru | or 11,
A light receiving element that is a photodiode.
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、を含み、
前記光学部材の最大切断面Sの最大幅dが、前記土台部材の径および前記受光面の径より大きい、受光素子。 A columnar portion provided on a semiconductor substrate;
A light receiving surface provided on an upper surface of the columnar part;
A base member provided on the light receiving surface;
An optical member provided on the upper surface of the base member,
The light receiving element, wherein a maximum width d of the maximum cut surface S of the optical member is larger than a diameter of the base member and a diameter of the light receiving surface.
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、を含み、
前記光学部材の最大切断面Sの最大幅dが、前記土台部材の径および前記受光面の径より大きい、受光素子。 A columnar portion provided on a semiconductor substrate;
A light-receiving surface provided on the back surface of the semiconductor substrate;
A base member provided on the light receiving surface;
An optical member provided on the upper surface of the base member,
The light receiving element, wherein a maximum width d of the maximum cut surface S of the optical member is larger than a diameter of the base member and a diameter of the light receiving surface.
前記柱状部の径は、前記土台部材の径より大きい、受光素子。 In claim 13 or 14,
The diameter of the said columnar part is a light receiving element larger than the diameter of the said base member.
前記柱状部の径は、前記受光部の径以上である、受光素子。 In any of claims 13 to 15,
The diameter of the said columnar part is a light receiving element which is more than the diameter of the said light receiving part.
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。 In any of claims 13 to 16,
The columnar portion includes a first conductivity type layer, a light absorption layer, and a second conductivity type layer,
The light absorption layer is a light receiving element formed between the first conductivity type layer and the second conductivity type layer.
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。 In any one of Claims 1 thru | or 17,
The foundation member is a light receiving element having a function as an antireflection layer.
前記土台部材は、半導体層からなる、受光素子。 In any one of Claims 1 thru | or 18.
The foundation member is a light receiving element made of a semiconductor layer.
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。 In any one of Claims 1 thru | or 18.
The base member is made of an insulator,
The light receiving element, wherein the insulator is silicon oxide or silicon nitride.
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