JP2007258730A - Light receiving element, optical module, and light transmitting device - Google Patents

Light receiving element, optical module, and light transmitting device Download PDF

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Takeshi Kaneko
剛 金子
Hajime Onishi
一 大西
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a light receiving element that can be operated at a high speed and contains an optical member favorably controlled in installed position, shape, and size, and to provide a method of manufacturing the element and an optical module and a light transmitting device, both of which contain the element. <P>SOLUTION: A light receiving element 100 contains a foundation member 110 provided on a light receiving surface 108 and an optical member 111 provided on a top surface 110a of the foundation member 110. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

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。
特開平5−102513号公報 特開平5−120722号公報
The light receiving element is an element that receives light and converts it into electricity, and is used, for example, for optical communication or optical calculation (see, for example, Patent Documents 1 and 2). In these applications, it may be necessary to control the optical characteristics of incident light, such as the light emission angle and wavelength. In recent years, when the light receiving element is applied to optical communication or the like, the light receiving element is required to operate at a higher speed.
JP-A-5-102513 Japanese Patent Laid-Open No. 5-120722

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 light receiving element 100 according to a first embodiment to which the present invention is applied. FIG. 2 is a plan view schematically showing the light receiving element 100 according to the first embodiment to which the present invention is applied. FIG. 1 is a diagram showing a cross section taken along line AA of FIG. In the present embodiment, the case where the light receiving element 100 is a photodiode will be described.

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 light receiving element 100 includes a light receiving surface 108, a base member 110 provided on the light receiving surface 108, and an optical member 111 provided on the upper surface 110 a of the base member 110.

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 light receiving element 100 of the present embodiment, light enters from the light receiving surface 108. The light receiving surface 108 is provided on the upper surface 130 a of the columnar portion 130 formed on the semiconductor substrate 101. That is, the upper surface 130 a of the columnar part 130 includes the light receiving surface 108. Specifically, a portion (opening 114) that is not covered with the first electrode 107 (described later) is provided on the upper surface 130 a of the columnar portion 130. A light receiving surface 108 is provided in the opening 114.

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 optical member 111 functions as a lens will be described. That is, as shown in FIGS. 1 and 2, the light collected by the optical member 111 enters the light receiving surface 108 through the base member 110.

(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 base member 110 can be made of a material that transmits light of a predetermined wavelength. Specifically, the base member 110 can be made of a material that can pass the light collected by the optical member 111. For example, the base member 110 can be formed from a polyimide resin, an acrylic resin, an epoxy resin, or a fluorine resin. Alternatively, the base member may be formed of a semiconductor layer as in a light receiving element 400 (see FIG. 15) according to a fourth embodiment described later.

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 base member 110 and the antireflection layer 105 are made of different layers has been shown, but instead of providing the antireflection layer 105 separately, the base member 110 may have a function as an antireflection layer. In this case, the base member 110 is made of a material that can obtain the effect of reducing the reflectance of the incident light and that allows the incident light to pass therethrough. In this case, specifically, the base member 110 can be made of an insulator such as silicon oxide or silicon nitride.

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 base member 110 is not particularly limited, but it is required that the base member 110 has a structure in which an optical member can be installed on at least the upper surface thereof. This also applies to the base member of the light receiving element of the embodiment described later.

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 base member 110 are determined by the function and use of the optical member 111 formed on the upper surface 110a of the base member 110, and the shape and size. Therefore, the shape of the optical member 111 can be controlled by controlling the shape of the upper surface 110 a of the base member 110.

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 upper surface 110a of the base member 110 is a circle. Moreover, also in the light receiving element according to the embodiment described later, the case where the shape of the upper surface of the base member is a circle is shown.

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 optical member 111 has been described in the column of (base member), detailed description thereof will be omitted.

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 optical member 111 is formed by curing a liquid material (for example, an ultraviolet curable resin or a thermosetting resin precursor) that can be cured by applying energy such as heat or light. Examples of the ultraviolet curable resin include an ultraviolet curable acrylic resin and an epoxy resin. Examples of the thermosetting resin include thermosetting polyimide resins.

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 optical member 111 using the precursor of an ultraviolet curable resin, the influence which it has on an element can be decreased.

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 optical member 111 discharges a droplet 111a made of a liquid material to the upper surface 110a of the base member 110 to form the optical member precursor 111b, and then the optical member precursor. It is formed by curing the body 111b (see FIGS. 9 and 10). A method for forming the optical member 111 will be described later.

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 optical member 111 is larger than the diameter of the base member 110. Thereby, since the distance between the upper part of the curved surface of the optical member 111 (the surface of the optical member 111) and the light receiving surface 108 can be increased, the lens effect of the optical member 111 can be enhanced. The shape and size of the optical member 111 are not limited to those shown in FIG. 1, and the maximum width d of the maximum cut surface S of the optical member 111 is the same as the diameter of the base member 110 or the base. It can also be made smaller than the diameter of the member 110. This applies similarly to optical members in other embodiments described later.

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 optical member 111 with a surface parallel to the light receiving surface 108. The “maximum width d of the maximum cutting surface S” refers to the maximum width of the maximum cutting surface S. For example, when the maximum cutting surface S is circular, the diameter of the circle constituting the maximum cutting surface S is defined as For example, when the maximum cut surface S is an ellipse, it refers to the major axis of the ellipse constituting the maximum cut surface S.

(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 light receiving element 100 includes the semiconductor substrate 101 and the columnar portion 130 formed on the semiconductor substrate 101. The semiconductor substrate 101 is an n-type GaAs substrate.

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 columnar part 130 is a columnar semiconductor deposited body formed on the semiconductor substrate 101. Specifically, the columnar portion 130 is formed by etching a portion from the light receiving surface 108 side of the light receiving element 100 to the middle of the substrate 101 into a circular shape when viewed from the light receiving surface 108 side. In the present embodiment, the planar shape of the columnar portion 130 is circular, but this shape can be any shape.

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 columnar portion 130 includes a first conductivity type layer 102, a light absorption layer 103, and a second conductivity type layer 104. In the light receiving element 100 of the present embodiment, a light receiving surface 108 is provided on the upper surface of the second conductivity type layer 104. Therefore, the light incident on the second conductive type layer 104 from the light receiving surface 108 propagates through the second conductive type layer 104 and then enters the light absorbing layer 103. In this case, for example, the first conductivity type layer 102 made of an n-type GaAs layer, the light absorption layer 103 made of a GaAs layer into which no impurity is introduced, and the second conductivity type layer 104 made of a p-type GaAs layer are n-type. A columnar portion 130 is formed by sequentially laminating on a substrate 101 made of a GaAs layer. In this case, for example, the film thickness of the first conductivity type layer 102 can be 0.5 μm, the film thickness of the light absorption layer 103 can be 3.5 μm, and the film thickness of the second conductivity type layer 104 can be 0.1 μm. . In addition, the composition and film thickness of each layer constituting the first conductivity type layer 102, the light absorption layer 103, and the second conductivity type layer 104 are not limited thereto.

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 conductivity type layer 104 is made p-type by doping C, and the first conductivity type layer 102 is made n-type by doping Si, for example. Therefore, a pin diode is formed by the second conductivity type layer 104, the light absorption layer 103 not doped with impurities, and the first conductivity type layer.

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 conductivity type layer 104 has a carrier density that can make ohmic contact with an electrode (a first electrode 107 described later).

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 columnar section 130 is embedded with an insulating layer 106. That is, the side wall 130 b of the columnar part 130 is surrounded by the insulating layer 106. In the light receiving element 100 according to the present embodiment, the insulating layer 106 covers the side wall 130 b of the columnar part 130 and the upper surface of the substrate 101.

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 light receiving element 100, after forming the insulating layer 106 covering the side wall 130 b of the columnar part 130, the first electrode 107 is placed on the upper surface 130 a of the columnar part 130 and the upper surface of the insulating layer 106. Second electrodes 109 are respectively formed on the semiconductor substrate 101 on the surface opposite to the installation surface of the columnar section 130. In forming these electrodes, an annealing treatment is generally performed at about 400 ° C. (see the manufacturing process described later). Therefore, when the insulating layer 106 is formed using a resin, the resin constituting the insulating layer 106 is required to have excellent heat resistance in order to withstand the annealing process. In order to satisfy this requirement, the resin constituting the insulating layer 106 is preferably a polyimide resin, a fluorine resin, an acrylic resin, an epoxy resin, or the like. In particular, from the viewpoint of ease of processing and insulation, polyimide A resin or a fluorine resin is desirable. In addition, when an optical member (for example, a lens) is formed on the insulating layer 106 using a resin as a raw material, the insulating layer 106 also has a large contact angle with the lens material (resin) and can easily control the lens shape. Is preferably made of polyimide resin or fluorine-based resin. In this case, the insulating layer 106 is formed by curing by energy irradiation such as heat or light, or by curing the resin precursor by a chemical reaction.

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 first electrode 107 is made of, for example, a laminated film of an alloy of Au and Zn and Au.

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 second electrode 109 is formed on the back surface 101 b of the semiconductor substrate 101. That is, in the light receiving element 100, the upper surface 130 a of the columnar part 130 is bonded to the first electrode 107, and the rear surface 101 b of the semiconductor substrate 101 is bonded to the second electrode 109. The second electrode 109 is made of, for example, a laminated film of an alloy of Au and Ge and Au.

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 second electrodes 107 and 109 are not limited to those described above, and metals such as Ti and Pt and alloys thereof can be used, for example.

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 antireflection layer 105 can be provided on the light receiving surface 108 as necessary. That is, in the light receiving element 100 of the present embodiment, the base member 110 is installed on the light receiving surface 108 via the antireflection layer 105. Thereby, since reflection of light incident on the light receiving surface 108 can be reduced, injection efficiency of light incident on the light receiving surface 108 can be increased.

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 antireflection layer 105 is (2m−1) λ / 4 (λ is the wavelength of light (incident light) incident on the light receiving surface 108, and m is a natural number). Here, “optical film thickness” refers to a value obtained by multiplying the actual film thickness of the layer by the refractive index n. For example, in the case of a layer where the wavelength of incident light is λ, the optical film thickness is λ / 4, and the refractive index n is 2.0, the actual film thickness of this layer is optical film thickness / refractive index. Since it is equal to n, λ / 4/2 = 0.125λ. In the present application, the term “film thickness” simply refers to the actual film thickness of a layer.

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 antireflection layer 105 is not particularly limited, but is made of a material that can obtain an effect of reducing the reflectance of incident light and allows incident light to pass therethrough. For example, the antireflection layer 105 can be made of silicon oxide or silicon nitride.

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 light receiving element 100, a reflective layer (not shown) can be formed between the first conductivity type layer 102 and the light absorption layer 103 as necessary. By forming this reflective layer, light that has passed through the light absorption layer 103 can be introduced into the light absorption layer 103 again. Thereby, the utilization efficiency of light can be improved. In particular, when the thickness of the light absorption layer 103 is reduced, a part of incident light passes through the light absorption layer 103, and the light use efficiency in the light absorption layer 103 is reduced. In this case, it is effective in that the use efficiency of light can be increased by forming the reflective layer.

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 light receiving element 100 according to the present embodiment is described below. Here, a case where the first conductivity type is n-type and the second conductivity type is p-type is shown. The following light receiving element driving method is merely an example, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.

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 optical member 111. The incident light is collected by the optical member 111, then enters the base member 110, propagates through the base member 110, and then enters the light receiving surface 108. By light incident from the light receiving surface 108, photoexcitation occurs in each layer (semiconductor layer) constituting the columnar portion 130, and electrons and holes are generated. Here, in the light absorption layer 103, electrons are accumulated near the interface with the first conductivity type layer 102, and holes are accumulated near the interface with the second conductivity type layer 104. When a predetermined amount or more of electrons and holes are accumulated in the light absorption layer 103, electrons move to the first conductivity type layer 102 and holes move to the second conductivity type layer 104. As a result, a current flows in the direction from the first conductivity type layer 102 to the second conductivity type layer 104 (Z direction in FIG. 1). At this time, if an electric field is applied to the light absorption layer 103 so that the first conductivity type layer 102 side is at a high potential, the generated electrons and holes are easily separated, and the probability of recombination is reduced. The photoelectric conversion efficiency is improved.

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 light receiving element 100 according to the first embodiment to which the present invention is applied will be described with reference to FIGS. 3 to 10 are cross-sectional views schematically showing one manufacturing process of the light receiving element 100 of the present embodiment shown in FIGS. 1 and 2, each corresponding to the cross section shown in FIG.

(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 semiconductor multilayer film 150 is formed by epitaxially growing the surface of a semiconductor substrate 101 made of n-type GaAs while modulating the composition (see FIG. 3).

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 semiconductor multilayer film 150 is configured by sequentially depositing a first conductivity type layer 102, a light absorption layer 103, and a second conductivity type layer 104. Each layer is made of GaAs. At this time, Si is introduced into the first conductivity type layer 102 to be n-type, and C is introduced into the second conductivity type layer 104 to be p-type. Further, a reflective layer (not shown) is grown at a predetermined position as necessary.

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 semiconductor substrate 101, or the type, thickness, and carrier density of the semiconductor multilayer film 150 to be formed. Preferably there is. Further, the time required for performing the epitaxial growth is also appropriately determined similarly to the temperature. As a method for epitaxial growth, a metal-organic vapor phase epitaxy (MOVPE) method, an MBE method (Molecular Beam Epitaxy) method, or an LPE method (Liquid Phase Epitaxy) can be used.

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 semiconductor multilayer film 150, the photoresist is patterned by photolithography to form a resist layer R100 having a predetermined pattern (see FIG. 3). .

(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 conductivity type layer 104, the light absorption layer 103, the first conductivity type layer 102, and a part of the semiconductor substrate 101 are etched by dry etching, for example. A columnar semiconductor deposited body (columnar portion) 130 is formed (see FIG. 4). Thereafter, the resist layer R100 is removed.

(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 layer 106 surrounding the columnar part 130 is formed (see FIG. 5). Note that here, a case where a polyimide resin is used as a material for forming the insulating layer 106 is described.

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 semiconductor substrate 101 by using, for example, a spin coating method, and then imidized, whereby an insulating layer is formed around the columnar portion 130 as shown in FIG. 106 is formed. As a method for forming the insulating layer 106, for example, a method described in Japanese Patent Application No. 2001-066299 can be used. As a method for forming the resin precursor layer, known techniques such as a dipping method, a spray coating method, and an ink jet method can be used in addition to the spin coating method described above.

(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 first electrode 107, the second electrode 109, and the light receiving surface 108 are formed (see FIG. 6).

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 first electrode 107 and the second electrode 109, the upper surface 130a of the columnar portion 130 is cleaned using a plasma treatment method or the like as necessary. Thereby, an element having more stable characteristics can be formed. Subsequently, for example, a laminated film (not shown) of an alloy of Au and Zn and Au is formed on the upper surface of the insulating layer 106 and the upper surface 130a of the columnar portion 130 by, for example, vacuum deposition, and then lift-off method is performed. A portion (opening 114) where the stacked film is not formed is formed on the upper surface 130a of the columnar portion 130. Thereby, the region in the opening 114 becomes the light receiving surface 108. In the step, a dry etching method can be used instead of the lift-off method.

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 semiconductor substrate 101 by, for example, a vacuum deposition method. Next, annealing is performed. Thereby, an ohmic contact is formed. The annealing temperature depends on the electrode material. In the case of the electrode material used in this embodiment, it is normally performed at around 400 ° C. Through the above steps, the first electrode 107 and the second electrode 109 are formed (see FIG. 6).

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 antireflection layer 105 is formed on the light receiving surface 108 (see FIG. 7).

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 antireflection layer 105 is laminated to have a predetermined thickness by, for example, plasma CVD. Although the case where the insulating layer is made of silicon nitride will be described here, the insulating layer may be made of silicon oxide. Next, resist patterning is performed by a photolithography process, leaving only the resist on the light receiving surface 108. Further, for example, a portion of the insulating layer not covered with the resist is removed by wet etching using a buffered hydrofluoric acid solution as an etchant. Note that dry etching using fluorine-based plasma can be used instead of wet etching. Thereafter, the resist is removed. Through the above steps, the antireflection layer 105 is obtained.

(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 base member 110 for installing the optical member 111 (see FIG. 1) is formed on the light receiving surface 108 (see FIGS. 7 and 8).

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 base member 110, an appropriate method (for example, a selective growth method, a dry etching method, a wet etching method, a lift-off method, a transfer method, or the like) can be selected according to the material, shape, and size of the base member 110. . In the present embodiment, the case where the base member 110 is formed by patterning by wet etching will be described.

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 resin layer 110x is formed on at least the light receiving surface. In the present embodiment, a case where the resin layer 110x is formed over the light receiving surface 108 and the first electrode 107 by, for example, spin coating is shown.

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 resin layer 110x. The resist layer R200 is used for patterning the resin layer 110x to form the base member 110. Specifically, the resin layer 110x is patterned by a photolithography process using the resist layer R200 as a mask, for example, by a wet etching method using an alkaline solution as an etchant. Thereby, the base member 110 is formed on the light receiving surface 108 as shown in FIG. Thereafter, the resist layer R200 is removed.

(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 optical member 111 is formed on the upper surface 130a of the columnar section 130 (see FIGS. 9 and 10). In the present embodiment, a case where the optical member 111 (see FIG. 1) is formed on the upper surface 110a of the base member 110 via the first electrode 107 is shown.

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 optical member 111 is performed on the upper surface 110a of the base member 110 as necessary. According to this process, when the liquid material 111a is introduced onto the upper surface 110a of the base member 110 in the process described later, an optical member precursor 111b having a desired shape can be obtained. The member 111 can be obtained (see FIGS. 9 and 10).

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 liquid material 111 a is ejected toward the upper surface 110 a of the base member 110 using, for example, an inkjet method. Examples of the inkjet ejection method include: (i) a method in which pressure is generated by changing the size of bubbles in a liquid (here, a lens material) by heat and the liquid is ejected; and (ii) a piezoelectric element is used. There is a method of discharging liquid by pressure. From the viewpoint of controllability of pressure, the method (ii) is desirable.

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 nozzle 112 of the inkjet head 120 and the position of the columnar section 130 are aligned. After alignment, the voltage applied to the inkjet head 120 is controlled, and then a droplet of the liquid material 111a is ejected. Thereby, as shown in FIG. 10, the optical member precursor 111 b is formed on the upper surface 110 a of the base member 110.

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 nozzle 112 land on the upper surface 110a of the base member 110, the liquid material 111a is deformed by surface tension, and the liquid material 111a becomes the base member. It comes to the center of the upper surface 110a of 110. As a result, the position is automatically corrected.

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 optical member precursor 111b (see FIG. 9) includes the shape and size of the upper surface 110a of the base member 110, the discharge amount of the liquid material 111a, the surface tension of the liquid material 111a, and the upper surface 130a of the columnar portion 130. And the shape and size according to the interfacial tension between the liquid material 111a and the liquid material 111a. Therefore, by controlling these, it becomes possible to control the shape and size of the optical member 111 (see FIG. 1) finally obtained, and the degree of freedom in lens design is increased.

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 optical member precursor 111 b is cured by irradiating energy rays (for example, ultraviolet rays) 113, and the optical member 111 is formed on the upper surface 110 a of the base member 110. (See FIG. 1). Here, the optimum wavelength and irradiation amount of ultraviolet rays depend on the material of the optical member precursor 111b. For example, when the optical member precursor 111b is formed using a precursor of an acrylic ultraviolet curable resin, curing is performed by irradiating ultraviolet rays having a wavelength of about 350 nm and an intensity of 10 mW for 5 minutes. Through the above steps, the light receiving element 100 of the present embodiment is obtained as shown in FIG.

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 light receiving element 100 according to the present embodiment has the following functions and effects.

(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 optical member 111 is formed on the upper surface 110 a of the base member 110, the amount of light per unit cross-sectional area introduced into the light absorption layer 103 can be increased. Thereby, since the film thickness of the light absorption layer 103 can be made small, the distance which an electron and a hole move to an electrode (1st and 2nd electrodes 107 and 109) can be made small. As a result, high speed operation is possible while maintaining the light receiving sensitivity.

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 light absorption layer 103 has high insulation, the capacitance of the light receiving element 100 increases as the cross sectional area of the light absorption layer 103 increases. The increase in capacitance is one of the factors that hinder the speeding up of the element. On the other hand, according to the light receiving element 100 of the present embodiment, as described above, the amount of light per unit cross-sectional area introduced into the light absorption layer 103 can be increased. The area can be reduced. As a result, the capacitance can be reduced, so that higher speed operation is possible while maintaining the light utilization efficiency.

(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 optical member 111 is provided on the upper surface 110 a of the base member 110, the optical path length of the light incident from the light receiving surface 108 can be ensured. That is, by adjusting the height of the base member 110, the optical path length of the light incident from the light receiving surface 108 (incident light) can be adjusted. Thereby, since the curvature of the optical member 111 and the optical path length of the incident light can be controlled independently, an optical design for efficiently guiding the incident light to the light absorption layer 103 can be easily performed. .

(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 optical member 111 can be strictly controlled. In order to form the optical member 111, as described in the step (6), the optical member precursor 111b is formed on the upper surface 110a of the base member 110 in the step of forming the optical member 111. (See FIGS. 9 and 10). Here, unless the side wall 110b of the base member 110 is wetted with the liquid material constituting the optical member precursor 110a, the surface tension of the upper surface 110a of the base member 110 does not act on the optical member precursor 111b, and the liquid The surface tension of the material acts mainly. Therefore, the shape of the optical member precursor 111b can be controlled by controlling the amount of the liquid material (droplets 111a) used to form the optical member 111. Thereby, the optical member 111 whose shape is more strictly controlled can be formed. As a result, the optical member 111 having a desired shape and size can be obtained.

(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 optical member 111 can be strictly controlled. As described above, the optical member 111 discharges droplets of the liquid material 111a to the upper surface 110a of the base member 110 to form the optical member precursor 111b, and then cures the optical member precursor 111b. (See FIG. 10). In general, it is difficult to strictly control the landing position of the discharged droplet. However, according to this method, the optical member 111 can be formed on the upper surface 110a of the base member 110 without performing alignment. That is, the optical member precursor 111b can be formed without alignment by simply ejecting the droplet 111a onto the upper surface 110a of the base member 110. In other words, the optical member 111 can be formed with alignment accuracy when the base member 110 is formed. Thereby, the optical member 111 whose installation position is controlled can be formed easily and with a high yield.

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 droplet 111a is ejected using the ink jet method, the droplet 111a can be ejected to a more accurate position, so that the optical member 111 whose installation position is more controlled can be formed easily and with a high yield. it can. Further, by ejecting the droplets 111a using the inkjet method, the amount of the droplets 111a to be ejected can be controlled in units of picoliters, so that a fine structure can be accurately created.

(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 upper surface 110a of the base member 110, the shape and size of the optical member 111 can be set. In particular, the optical member 111 having a predetermined function can be formed by appropriately selecting the shape of the upper surface 110a of the base member 110. Further, by forming a plurality of base members having different upper surface shapes and forming optical members on the upper surfaces of the base members, optical members having different functions can be integrated on the same substrate.

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 light receiving element 100 according to the present embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 11 is a cross-sectional view schematically showing a modification (light receiving element 190) of the light receiving element 100 according to the present embodiment.

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 light receiving element 190 according to this modification, a sealing material 131 is formed so as to cover at least a part of the optical member 111. With the sealing material 131, the adhesion strength of the optical member 111 can be increased. Thereby, the optical member 111 can be reliably fixed on the upper surface 110 a of the base member 110. The sealing material 131 desirably has a refractive index smaller than that of the optical member 111. Although the material of the sealing material 131 is not specifically limited, For example, resin can be used.

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 light receiving element 100 according to the present embodiment, and has the same functions and effects.

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 light receiving element 100 according to the present embodiment.

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 light receiving element 180 according to this modification, the upper surface 910a of the base member 910 is a curved surface. According to this configuration, the substantially spherical optical member 911 can be installed on the upper surface 910 a of the base member 910.

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 light receiving element 100 according to the present embodiment, and the same operational effects are obtained. Also, in the light receiving elements of other embodiments described later, the upper surface of the base member can be curved as in the light receiving element 180 shown in FIG. Also in this case, as in the light receiving element 180 shown in FIG. 12, a substantially spherical optical member can be installed on the upper surface of the base member.

[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 light receiving element 200 according to a second embodiment to which the present invention is applied. In the present embodiment, a case where a photodiode is used as a light receiving element will be described as in the first embodiment.

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 light receiving element 200 according to the present embodiment has substantially the same structure as that of the light receiving element 100 according to the first embodiment, except that the upper portion of the base member 210 is reversely tapered. For this reason, the same code | symbol is attached | subjected to the substantially same component as the light receiving element 100 which concerns on 1st Embodiment, and the detailed description is abbreviate | omitted.

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 upper surface 210a and the surface 210b of the base member 210 can be an acute angle. That is, in the base member 210, as described above, the upper portion 210c of the base member 210 has a reverse taper shape. Here, the surface 210 b refers to a surface in contact with the upper surface 210 a among the side walls of the base member 210.

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 base member 210 is the same as the material of the base member 110 of the first embodiment. That is, the base member 210 is made of a material that can pass light incident on the base member 210 from the optical member 211. The structure, material and function of the optical member 211 are the same as the structure, material and function of the optical member 111 of the first embodiment. Furthermore, the optical member 211 can be formed by the same method as the optical member 111 of the first embodiment.

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 light receiving element 200 of the present embodiment is basically the same as that of the light receiving element 100 of the first embodiment, and detailed description thereof is omitted.

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 element 200 according to the present embodiment is the same as the manufacturing method of the light-receiving element 100 according to the first embodiment, except that the upper portion of the base member 210 is formed in a reverse taper shape. is there. For this reason, detailed description is omitted.

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 light receiving element 200 according to the present embodiment and the manufacturing method thereof have substantially the same operation and effect as the light receiving element 100 according to the first embodiment and the manufacturing method thereof. Furthermore, the light receiving element 200 and the manufacturing method thereof according to the present embodiment have the following operations and effects.

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 optical member 211 is formed by discharging droplets onto the upper surface 210a of the base member 210 to form an optical member precursor (not shown) and then curing the optical member precursor. In this case, since the angle θ formed by the upper surface 210a and the surface 210b of the base member 210 is an acute angle, the side wall of the base member 210 is placed on the liquid surface when the droplet is ejected onto the upper surface 210a of the base member 210. It is possible to reliably prevent getting wet with the droplets. As a result, the optical member 211 having a desired shape and size can be reliably formed.

[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 light receiving element 300 according to a third embodiment to which the present invention is applied. In the present embodiment, as in the first and second embodiments, a case where a photodiode is used as a light receiving element will be described.

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 light receiving element 300 according to the present embodiment has substantially the same structure as the light receiving element 200 according to the second embodiment in that the upper portion 310c of the base member 310 is reversely tapered. For this reason, the same code | symbol is attached | subjected to the substantially same component as the light receiving element 200 which concerns on 2nd Embodiment, and the detailed description is abbreviate | omitted.

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 light receiving element 300, the angle θ formed by the upper surface 310a of the base member 310 and the surface 310b of the side wall of the base member 310 that contacts the upper surface 310a is smaller than that of the light receiving element 200 according to the second embodiment.

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 light receiving element 300 according to the present embodiment, the upper portion 310c of the base member 310 is reversely tapered. Specifically, the angle θ formed by the upper surface 310a of the base member 310 and the surface 310b of the side wall of the base member 310 that contacts the upper surface 310a is an acute angle. The material of the base member 310 is the same as the material of the base member 210 according to the second embodiment. That is, the base member 310 is made of a material that can transmit light incident on the base member 310 from the optical member 311. The structure, material, and function of the optical member 311 are the same as the structure, material, and function of the optical member 211 of the second embodiment. Furthermore, the optical member 311 can be formed by a method similar to that of the optical member 211 of the second embodiment.

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 light receiving element 300 of the present embodiment is basically the same as that of the light receiving elements 100 and 200 of the first and second embodiments, and detailed description thereof is omitted.

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 element 300 according to the present embodiment is related to the first embodiment except that the base member 310 is formed so that the upper part 310c of the base member 310 is reversely tapered. This is the same as the manufacturing method of the light receiving element 100. Therefore, here, a process different from the manufacturing method of the light receiving element 100 according to the first embodiment, that is, a process of forming the base member 310 will be mainly described.

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 light receiving element 300 includes the same method as the steps (1) to (4) (see FIGS. 3 to 6). A portion excluding the base member 310 and the optical element 311 is formed. Next, after the resin layer 110x is formed by the same method as in the step (5) (see FIG. 7), a resist layer R200 having a predetermined pattern is formed on the resin layer 110x. The resist layer R200 is used for forming the base member 310 by patterning the resin layer 110x in a later step.

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 resin layer 110x, the degree of curing of the portion close to the upper surface (resist layer R200) of the resin layer 110x is made larger than the portion close to the substrate 101 of the resin layer 110x. .

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 resin layer 110x is wet etched using the resist layer R200 as a mask. In this step, the portion immediately below the resist layer R200, that is, the upper portion of the resin layer 110x is difficult to be etched because the etchant penetration rate is lower than that of other portions. Further, the degree of curing of the portion close to the upper surface of the resin layer 110x is greater than the degree of curing of the portion close to the substrate 101 of the resin layer 110x by the heat treatment. The close portion has a lower etching rate in wet etching than the portion close to the substrate 100 in the resin layer 110x. For this reason, at the time of this wet etching, the portion near the upper surface of the resin layer 110x has a slower etching rate than the portion near the substrate 100 of the resin layer 110x. For this reason, a portion near the upper surface of the resin layer 110x remains more than a portion near the substrate 100 in the resin layer 110x. Thereby, the base member 310 (refer FIG. 14) by which the upper part 310c was formed in the reverse taper shape can be obtained. Next, the resist layer R200 is removed.

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 light receiving element 300 is obtained (see FIG. 14).

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 light receiving element 300 according to the present embodiment and the manufacturing method thereof have substantially the same operations and effects as the light receiving element 100 according to the first embodiment and the manufacturing method thereof. Furthermore, the light receiving element 300 and the manufacturing method thereof according to the present embodiment have the following operations and effects.

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 light receiving element 300, the upper portion 310c of the base member 310 is reversely tapered, so that the angle θ formed by the upper surface 310a and the surface 310b of the base member 310 is made smaller while maintaining the stability of the base member 310. can do. Thereby, it can prevent more reliably that the side wall of the base member 310 gets wet with a droplet. As a result, the optical member 311 having a desired shape and size can be formed.

[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 light receiving element 400 according to a fourth embodiment to which the present invention is applied. In the present embodiment, a case where a photodiode is used as a light receiving element will be described as in the first to third embodiments.

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 light receiving element 400 according to the present embodiment has substantially the same structure as the light receiving element 100 according to the first embodiment, except that the base member 410 is made of a semiconductor layer. For this reason, the same code | symbol is attached | subjected to the substantially same component as the light receiving element 100 which concerns on 1st Embodiment, and the detailed description is abbreviate | omitted.

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 base member 410 is made of a semiconductor layer. This semiconductor layer has the property of allowing light incident from the optical member 111 to pass therethrough. Further, the base member 410 can be formed integrally with the columnar portion 130. Specifically, the layers constituting the base member 410 can be stacked by epitaxial growth in the same manner as the columnar portion 130.

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 columnar section 130 is formed using GaAs as described in the first embodiment. In this case, the base member 410 can be formed of an AlGaAs-based material. For example, when the light in the design wavelength band of the light receiving element 400 is 850 nm, the base member 410 can be formed from a layer having an Al composition (molar fraction) of 5% or more. Thereby, the light incident on the base member 410 from the optical member 111 can pass through the base member 410 and enter the light receiving surface 108. In the present application, the “design wavelength band” refers to a wavelength band of light absorbed by the light absorption layer.

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 light receiving element 400 according to the present embodiment is basically the same as that of the light receiving element 100 according to the first embodiment, and thus detailed description thereof is omitted.

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 light receiving element 400 according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. 16 to 20 are cross-sectional views schematically showing one manufacturing process of the light receiving element 400 of the present embodiment shown in FIG. 15, and each correspond to the cross section shown in FIG.

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 semiconductor multilayer film 150 is formed by the same method as the step (1) (see FIG. 3) in the manufacturing process of the light receiving element 100 according to the first embodiment described above. The semiconductor multilayer film 150 has the same composition and film thickness as the semiconductor multilayer film 150 shown in FIG.

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 semiconductor layer 410 x is epitaxially grown on the semiconductor multilayer film 150. The semiconductor layer 410x can be formed with the above-described composition.

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 semiconductor layer 410x. The resist layer R110 is used to form the base member 410 by patterning the semiconductor layer 410x. Next, using the resist layer R110 as a mask, the semiconductor layer 410x is patterned by dry etching, for example. As a result, the base member 410 is formed on the semiconductor multilayer film 150 as shown in FIG. Thereafter, the resist layer R110 is removed.

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 semiconductor multilayer film 150. The resist layer R210 is used for patterning the semiconductor multilayer film 150 to form the columnar portion 130. Next, using the resist layer R210 as a mask, the semiconductor multilayer film 150 is patterned by dry etching, for example. Thereby, as shown in FIG. 19, the columnar part 130 is formed. Thereafter, the resist layer R210 is removed.

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 layer 106 around the columnar portion 130 by the same steps as the steps (3) and (4) in the manufacturing process of the light receiving element 100 according to the first embodiment described above, First and second electrodes 107 and 109 and a light receiving surface 108 are formed (see FIG. 20).

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 base member 410 by the same process as the process (6) in the manufacturing process of the light receiving element 100 according to the first embodiment described above. Through the above steps, the light receiving element 400 is formed.

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 base member 410 is formed by the first etching and then the columnar portion 130 is formed by the next etching. It can be changed as appropriate. That is, after the columnar portion 130 is formed by the first etching, the base member 410 may be formed by the next etching.

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 light receiving element 400 according to the present embodiment and the manufacturing method thereof have substantially the same operation and effect as the light receiving element 100 according to the first embodiment and the manufacturing method thereof. Furthermore, the light receiving element 400 and the manufacturing method thereof according to the present embodiment have the following operations and effects.

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 light receiving element 400, the semiconductor layer 410x (see FIG. 16) is formed by epitaxial growth. Therefore, the film thickness of the semiconductor layer 410x can be easily controlled. Since the base member 410 is formed of the semiconductor layer 410x, the height of the base member 410 can be easily controlled.

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 base member 410 is formed in advance and then the insulating layer 106 is embedded and the electrodes 107 and 109 are formed, the influence on the element characteristics due to the formation of the base member 410 can be reduced.

[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 light receiving element 500 according to a fifth embodiment to which the present invention is applied. In the present embodiment, a case where a photodiode is used as a light receiving element will be described as in the first to fourth embodiments. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the substantially same component as the light receiving element 100 which concerns on 1st Embodiment, and the detailed description is abbreviate | omitted.

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 light receiving element 500 according to the present embodiment has a structure different from the light receiving elements of the first to fourth embodiments in that light is incident from the back surface 101b side of the semiconductor substrate 101.

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 light receiving element 500, light enters from the light receiving surface 508 provided on the back surface 101 b of the semiconductor substrate 101. A base member 510 is provided on the light receiving surface 508 via an antireflection layer 505, and an optical member 511 is provided on the upper surface 510 a of the base member 510. The light receiving surface 508 is provided in an opening 514 provided in the second electrode 109. That is, in the light receiving element 500, the planar shapes of the first and second electrodes 107 and 109 are different from those of the electrodes 107 and 109 of the light receiving element 100 of the first embodiment. The base member 510 and the optical member 511 of the light receiving element 500 are made of the same material as the base member 110 and the optical member 111 of the light receiving element 100 of the first embodiment, respectively, and can be formed in the same process. it can.

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 antireflection layer 505 is formed on the back surface 101b of the semiconductor substrate 101, the light receiving element 100 (first embodiment) in which the antireflection layer 105 is formed on the upper surface 130a of the columnar portion 130. 1). The material of the antireflection layer 505 is the same as that of the antireflection layer 105 (see FIG. 1).

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 light receiving element 500 has a structure different from the light receiving elements of the first to fourth embodiments including the light absorbing layer 103 made of a GaAs layer, in that the light receiving element 500 includes a light absorbing layer 303 made of an InGaAs layer.

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 light receiving element 500 includes the light absorption layer 303 made of an InGaAs layer, a light receiving element having a design wavelength band in a wavelength region longer than 870 nm can be designed.

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 light receiving element 500, the semiconductor substrate 101 is made of an n-type GaAs substrate, and the first conductivity type layer 102 is made of an n-type GaAs layer. The GaAs layer does not absorb light having a wavelength of 870 nm or more. Therefore, when light having a wavelength longer than 870 nm is incident from the light receiving surface 508 within the design wavelength band of the light receiving element 500, this light passes through the semiconductor substrate 101 and the first conductivity type layer 102 and is absorbed by the light absorbing layer 303. Absorbed. That is, the light is absorbed by the light absorption layer 303 without being absorbed by the semiconductor substrate 101 and the first conductivity type layer 102, so that a photodiode having excellent light utilization efficiency can be obtained.

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 light receiving element 500 of the present embodiment is basically the same as that of the light receiving element 100 of the first embodiment. However, in the light receiving element 500 of the present embodiment, since the light receiving surface 508 is installed on the back surface 101b of the semiconductor substrate 101, the light incident from the light receiving surface 508 is the base member 510, the semiconductor substrate 101, and the first conductive material. The light enters the light absorption layer 303 through the mold layer 102 and is absorbed. Since subsequent operations are the same as those of the light receiving elements of the first to fourth embodiments, detailed description thereof will be omitted.

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 light receiving element 500 according to the present embodiment will be described.

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 light receiving element 500 according to the present embodiment can be formed through substantially the same steps as the manufacturing process of the light receiving element 100 according to the above-described first embodiment until an intermediate manufacturing process. Specifically, the light absorption layer 303 is formed of an InGaAs layer, the planar shapes of the first and second electrodes 107 and 109 are different, a light receiving surface 508 is formed on the back surface 101b of the semiconductor substrate 100, and the light receiving surface 508 is formed. It is formed by substantially the same process as the manufacturing process of the light receiving element 100 according to the first embodiment except that the optical member 511 is installed on the base member 510. Therefore, here, the difference from the manufacturing process of the light receiving element of the first embodiment will be mainly described.

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 light receiving element 500 according to this embodiment, specifically, when the second electrode 109 is formed, a region where the semiconductor substrate 101 is exposed is provided. This exposed area becomes the light receiving surface 508.

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 antireflection layer 505 is formed by the same method as the antireflection layer 105 of the light receiving element 100 of the first embodiment.

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 base member 510 is formed on the light receiving surface 508 via the antireflection layer 505, and an optical member 511 is further formed on the upper surface 510 a of the base member 510. In addition, since the formation method of the 1st and 2nd electrodes 107 and 109, the base member 510, and the optical member 511 is the same as the method demonstrated in 1st Embodiment, detailed description is abbreviate | omitted.

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 light receiving element 500 and the manufacturing method thereof according to the present embodiment have substantially the same operations and effects as the light receiving element 100 and the manufacturing method thereof according to the first embodiment, and thus detailed description thereof is omitted.

[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 element 600 according to the sixth embodiment to which the present invention is applied. In the present embodiment, as in the first to fifth embodiments, a case where a photodiode is used as the light receiving element will be described.

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 light receiving element 600 according to the present embodiment has the same structure as the light receiving element 500 of the fifth embodiment in that light is incident from the back surface 101b side of the semiconductor substrate 101.

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 light receiving element 600 has a light absorption layer 103 made of a GaAs layer into which no impurities are introduced, as in the light receiving element 100 of the first embodiment, and a recess 321 is formed on the back surface 101b of the semiconductor substrate 101. The light propagation layer 630 is embedded in the recessed portion 321, the first electrode 107 and the second electrode 109 are both formed above the semiconductor substrate 101, and light is received on the upper surface of the light propagation layer 630. It has a structure different from that of the light receiving element 500 of the fifth embodiment in that the surface 608 is provided.

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 light receiving element 500 according to the fifth embodiment. Constituent elements substantially the same as those of the light receiving element 500 according to the fifth embodiment are given the same reference numerals, and detailed descriptions thereof are omitted.

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 base member 610 and the optical member 611 of the light receiving element 600 are made of the same material as the base member 110 and the optical member 611 of the light receiving element 100 of the first embodiment, and are formed in the same process. be able to. The antireflection film 605 is made of the same material as that of the antireflection layer 505 of the fifth embodiment, and can be formed in the same process.

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 light receiving element 600, a recess 321 is provided on the back surface 101 b of the semiconductor substrate 101, and a light propagation layer 630 is embedded in the recess 321. That is, as shown in FIG. 22, the light propagation layer 630 is formed between the semiconductor substrate 101 and the base member 610. The width and thickness of the light propagation layer 630 can be controlled by adjusting the width and depth of the recess 321.

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 light propagation layer 630 can be formed of a material that does not absorb light having a predetermined wavelength in the design wavelength band of the light receiving element 600. For example, when the light receiving element 600 operates by receiving light having a wavelength of 850 nm, the light propagation layer 630 is formed of a material that does not include the wavelength of 850 nm in the absorption band. As a result, light having a wavelength of 850 nm enters the light absorbing layer 103 without being absorbed by the light propagation layer 630 after being incident from the light receiving surface 608.

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 light receiving element 600 is applied, for example, when the design wavelength band of the light receiving element 600 is included in the absorption band of the substrate 101 and it is desired to introduce light into the light absorption layer 103 from the back surface 101b side of the substrate 101. Can do.

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 light receiving element 600, the base member 610 is formed on the light receiving surface 608 via the antireflection layer 605, and the optical member 611 is formed on the upper surface 610a of the base member 610. In this light receiving element 600, the optical path length of the light introduced into the light absorption layer 103 can be adjusted by adjusting the film thicknesses of the base member 610 and the light propagation layer 630. That is, the curvature of the optical member 611 and the optical path length of the light introduced into the light absorption layer 103 can be independently controlled with respect to the incident angle of specific incident light. Thereby, an optical design for efficiently guiding light to the light absorption layer 103 can be easily performed.

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 light receiving element 600 of the present embodiment is basically the same as that of the light receiving element 500 of the fifth embodiment. In the light receiving element 600 according to the present embodiment, since the light propagation layer 630 is formed between the semiconductor substrate 101 and the base member 610, the light incident from the light receiving surface 608 is transmitted through the base member 610 and the light propagation layer. The light absorption layer 103 is introduced through 630, the semiconductor substrate 101, and the first conductivity type layer 102. Since subsequent operations are the same as those of the light receiving elements of the first to fifth embodiments, detailed description thereof will be omitted.

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 element 600 of this embodiment, both the first electrode 107 and the second electrode 109 are formed above the semiconductor substrate 101, and a recess 321 is formed on the back surface 101b of the semiconductor substrate 101. It is formed by the same manufacturing process as that of the light receiving element 500 according to the fifth embodiment except that the light propagation layer 630 is formed in the recess 321. Therefore, detailed description is omitted.

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 recess 321, for example, a dry etching method, a wet etching method, or a combination thereof can be used. In addition, although the formation of the light propagation layer 630 differs depending on the material used, for example, when using a resin material that can be cured by applying energy, the resin precursor is formed into a concave portion by a spin coat method, a dispenser method, an ink jet method, or the like. A method of curing after enclosing in 321 can be used.

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 light receiving element 600 according to the present embodiment and the manufacturing method thereof have substantially the same functions and effects as the light receiving element 100 according to the first embodiment and the manufacturing method thereof. Furthermore, the light receiving element 600 and the method for manufacturing the same according to the present embodiment have the following operations and effects.

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 light receiving element 600 according to the present embodiment, the light propagation layer 630 is formed between the semiconductor substrate 101 and the base member 610, so that the emission angle of incident light can be controlled. That is, the refractive index of the light propagation layer 630 can be adjusted by appropriately selecting a material for forming the light propagation layer 630.

[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 light receiving element 700 according to a seventh embodiment to which the present invention is applied. 24 is a view showing a cross section taken along line BB of FIG. In the present embodiment, as in the first to sixth embodiments, a case where a photodiode is used as the light receiving element will be described. In addition, substantially the same components as those of the light receiving element 100 according to the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.

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 light receiving element 700 of the present embodiment, as shown in FIGS. 23 and 24, both the first and second electrodes 107 and 109 are installed above the semiconductor substrate 101.

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 first electrode 107 is formed from the upper surface 130 a of the columnar part 130 to the upper surface of the insulating layer 106. Further, a part of the insulating layer 106 is removed to expose the semiconductor substrate 101, and the second electrode 109 is formed on the exposed surface of the semiconductor substrate 101.

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 light receiving element 700 of the present embodiment is basically the same as that of the light receiving element 100 of the first embodiment, and thus detailed description thereof is omitted.

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 element 700 according to the present embodiment is different except that both first electrode 107 and second electrode 109 are formed above semiconductor substrate 101 and a part of insulating layer 106 is removed. Thus, it is formed by the same manufacturing process as that of the light receiving element 100 according to the first embodiment. Therefore, detailed description is omitted.

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 light receiving element 700 according to the present embodiment and the manufacturing method thereof have substantially the same functions and effects as the light receiving element 100 according to the first embodiment and the manufacturing method thereof. For this reason, detailed description is omitted.

[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 light transmission device 1100 according to the present embodiment includes the light receiving element 100 according to the first embodiment, the light emitting element 900, and an optical waveguide that propagates light emitted from the light emitting element 900 and introduces the light into the light receiving element 100. . In addition, an optical module is configured by the light receiving element 100 and an optical waveguide (first optical waveguide 1130) that propagates light introduced into the light receiving element 100.

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 light receiving element 100 side (including the light receiving element 100, the platform 1120, the first optical waveguide 1130, the second optical waveguide 1318, and the actuator 1150) and the configuration on the light emitting element 900 side (light emission). The third optical waveguide 1312 is disposed between the element 900, the platform 1220, and the third optical waveguides 1230 and 1310). An optical fiber or the like can be used as the third optical waveguide 1312 to perform light transmission between a plurality of electronic devices.

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 light transmission device 1100 of the present embodiment, after light is emitted from the light emitting element 900, the inside of the third optical waveguides 1312, 1310, 1230, the second optical waveguide 1312, and the first optical waveguide 1130 is described above. After the light has propagated, the light is introduced into the light receiving element 100.

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 optical transmission device 1100 connects electronic devices 1102 such as a computer, a display, a storage device, and a printer. The electronic device 1102 may be an information communication device. The optical transmission device 1100 includes a cable 1104 including a third optical waveguide 1312 such as an optical fiber. The optical transmission device 1100 may be one in which plugs 1106 are provided at both ends of the cable 1104. Each plug 1106 is provided with a configuration on the light receiving element 100 side and the light emitting element 900 side. An electric signal output from any one of the electronic devices 1102 is converted into an optical signal by the light emitting element, and the optical signal is transmitted through the cable 1104 and converted into an electric signal by the light receiving element. The electric signal is input to another electronic device 1102. Thus, according to the optical transmission device 1100 according to the present embodiment, information transmission of the electronic device 1102 can be performed by an optical signal.

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 optical transmission device 1112 connects the electronic devices 1110. As the electronic device 1110, a liquid crystal display monitor or a digital CRT (may be used in the fields of finance, mail order sales, medical care, education), liquid crystal projector, plasma display panel (PDP), digital TV, retail store A cash register (for POS (Point of Sale Scanning)), a video, a tuner, a game device, a printer, and the like can be given.

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 light receiving element 100 of the first embodiment. Actions and effects can be achieved.

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.

本発明の第1の実施の形態の受光素子を模式的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows typically the light receiving element of the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施の形態の受光素子を模式的に示す平面図である。It is a top view which shows typically the light receiving element of the 1st Embodiment of this invention. 図1および図2に示す受光素子の一製造工程を模式的に示す断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view schematically showing one manufacturing process of the light receiving element shown in FIGS. 1 and 2. 図1および図2に示す受光素子の一製造工程を模式的に示す断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view schematically showing one manufacturing process of the light receiving element shown in FIGS. 1 and 2. 図1および図2に示す受光素子の一製造工程を模式的に示す断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view schematically showing one manufacturing process of the light receiving element shown in FIGS. 1 and 2. 図1および図2に示す受光素子の一製造工程を模式的に示す断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view schematically showing one manufacturing process of the light receiving element shown in FIGS. 1 and 2. 図1および図2に示す受光素子の一製造工程を模式的に示す断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view schematically showing one manufacturing process of the light receiving element shown in FIGS. 1 and 2. 図1および図2に示す受光素子の一製造工程を模式的に示す断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view schematically showing one manufacturing process of the light receiving element shown in FIGS. 1 and 2. 図1および図2に示す受光素子の一製造工程を模式的に示す断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view schematically showing one manufacturing process of the light receiving element shown in FIGS. 1 and 2. 図1および図2に示す受光素子の一製造工程を模式的に示す断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view schematically showing one manufacturing process of the light receiving element shown in FIGS. 1 and 2. 図1および図2に示す受光素子の一変形例を模式的に示す断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view schematically showing a modification of the light receiving element shown in FIGS. 1 and 2. 図1および図2に示す受光素子の別の一変形例を模式的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows typically another modification of the light receiving element shown to FIG. 1 and FIG. 本発明の第2の実施の形態の受光素子を模式的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows typically the light receiving element of the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第3の実施の形態の受光素子を模式的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows typically the light receiving element of the 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第4の実施の形態の受光素子を模式的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows typically the light receiving element of the 4th Embodiment of this invention. 図15に示す受光素子の一製造工程を模式的に示す断面図である。FIG. 16 is a cross-sectional view schematically showing one manufacturing process of the light receiving element shown in FIG. 15. 図15に示す受光素子の一製造工程を模式的に示す断面図である。FIG. 16 is a cross-sectional view schematically showing one manufacturing process of the light receiving element shown in FIG. 15. 図15に示す受光素子の一製造工程を模式的に示す断面図である。FIG. 16 is a cross-sectional view schematically showing one manufacturing process of the light receiving element shown in FIG. 15. 図15に示す受光素子の一製造工程を模式的に示す断面図である。FIG. 16 is a cross-sectional view schematically showing one manufacturing process of the light receiving element shown in FIG. 15. 図15に示す受光素子の一製造工程を模式的に示す断面図である。FIG. 16 is a cross-sectional view schematically showing one manufacturing process of the light receiving element shown in FIG. 15. 本発明の第5の実施の形態の受光素子を模式的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows typically the light receiving element of the 5th Embodiment of this invention. 本発明の第6の実施の形態の受光素子を模式的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows typically the light receiving element of the 6th Embodiment of this invention. 本発明の第7の実施の形態の受光素子を模式的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows typically the light receiving element of the 7th Embodiment of this invention. 本発明の第7の実施の形態の受光素子を模式的に示す平面図である。It is a top view which shows typically the light receiving element of the 7th Embodiment of this invention. 本発明の第8の実施の形態に係る光モジュールを模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the optical module which concerns on the 8th Embodiment of this invention. 本発明の第8の実施の形態に係る光伝達装置を示す図である。It is a figure which shows the optical transmission apparatus which concerns on the 8th Embodiment of this invention. 本発明の第8の実施の形態に係る光伝達装置を示す図である。It is a figure which shows the optical transmission apparatus which concerns on the 8th Embodiment of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

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)

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 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.
請求項1において、
前記土台部材は、所定波長の光を通過させる材質からなる、受光素子。
In claim 1,
The foundation member is a light receiving element made of a material that transmits light of a predetermined wavelength.
請求項1において、
前記光学部材は、レンズとしての機能を有する、受光素子。
In claim 1,
The optical member is a light receiving element having a function as a lens.
請求項1において、
前記光学部材は、円球状または楕円球状である、受光素子。
In claim 1,
The optical member is a light receiving element having a spherical shape or an elliptical shape.
請求項1において、
前記光学部材は、切断円球状または切断楕円球状である、受光素子。
In claim 1,
The optical member is a light receiving element having a cut spherical shape or a cut elliptical spherical shape.
請求項1において、
前記光学部材の断面は、円または楕円である、受光素子。
In claim 1,
A light receiving element in which a cross section of the optical member is a circle or an ellipse.
請求項1ないし6のいずれかにおいて、
前記光学部材の少なくとも一部を覆うように、封止材が形成されている、受光素子。
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.
請求項1において、
前記土台部材の上面は、円形または楕円形である、受光素子。
In claim 1,
The light receiving element whose upper surface of the said base member is circular or an ellipse.
請求項1において、
前記土台部材の上面は、曲面である、受光素子。
In claim 1,
The light receiving element whose upper surface of the said base member is a curved surface.
請求項1において、
前記土台部材の上面と、前記土台部材の側壁のうち該上面に接する面とのなす角が鋭角である、受光素子。
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.
請求項1において、
前記土台部材の上部は、逆テーパ状に形成されている、受光素子。
In claim 1,
The upper part of the base member is a light receiving element formed in a reverse taper shape.
請求項1ないし11のいずれかにおいて、
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.
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.
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.
請求項13または14において、
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.
請求項13ないし15のいずれかにおいて、
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.
請求項13ないし16のいずれかにおいて、
前記柱状部は、第1導電型層、光吸収層、および第2導電型層を含み、
前記光吸収層は、前記第1導電型層と前記第2導電型層との間に形成されている、受光素子。
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.
請求項1ないし17のいずれかにおいて、
前記土台部材は、反射防止層としての機能を有する、受光素子。
In any one of Claims 1 thru | or 17,
The foundation member is a light receiving element having a function as an antireflection layer.
請求項1ないし18のいずれかにおいて、
前記土台部材は、半導体層からなる、受光素子。
In any one of Claims 1 thru | or 18.
The foundation member is a light receiving element made of a semiconductor layer.
請求項1ないし18のいずれかにおいて、
前記土台部材は、絶縁物からなり、
前記絶縁物は、酸化シリコンまたは窒化シリコンである、受光素子。
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.
請求項1ないし20のいずれかに記載の受光素子と、光導波路とを含む、光モジュール。 21. An optical module comprising the light receiving element according to claim 1 and an optical waveguide. 請求項21に記載の光モジュールを含む、光伝達装置。 An optical transmission device comprising the optical module according to claim 21.
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