JP2010067708A - 受光素子 - Google Patents

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Abstract

【課題】共振による電界結合の乱れを低減することができる受光素子を得る。
【解決手段】フォトダイオード１０は、光導波路１２の端面が受光面１４となっている端面受光型のフォトダイオードである。信号電極１６及びバイアス電極１８は、フォトダイオード１０の同一面上に形成され、フォトダイオード１０のアノード及びカソードにそれぞれ接続されている。絶縁膜２０がバイアス電極１８上に形成されている。絶縁膜２０上に金属電極２２が形成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、バイアス電極が集積回路のバイアス電極にコンデンサを介して接続される受光素子に関し、特に両者の間の電気長を短縮して共振による電界結合の乱れを低減することができる受光素子に関するものである。
光導波路の端面が受光面となる端面受光型のフォトダイオードと、このフォトダイオードの同一面上に形成され、フォトダイオードのアノード及びカソードにそれぞれ接続された信号電極及びバイアス電極とを備える受光素子が知られている（例えば、特許文献１の図７参照）。
特開２００４−０９５８６９号公報
受光素子のバイアス電極は、後段に設けられた集積回路のバイアス電極に接続される。しかし、受光素子のバイアス電極はＡＣ−ＧＮＤとなっているのに対して、集積回路のバイアス電極はＤＣ−ＧＮＤとなっていることが多いため、両者を直接接続することができない。そこで、従来は、別部品のコンデンサを介して両者を接続していた。このため、両者の間の電気長が長くなって、帯域内で共振が生じて電界結合が乱れ、特性が劣化するという問題があった。
本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、その目的は、共振による電界結合の乱れを低減することができる受光素子を得るものである。
第１の発明は、光導波路の端面が受光面となる端面受光型のフォトダイオードと、前記フォトダイオードの同一面上に形成され、前記フォトダイオードのアノード及びカソードにそれぞれ接続された信号電極及びバイアス電極と、前記バイアス電極上に形成された絶縁膜と、前記絶縁膜上に形成された金属電極と、を備えることを特徴とする受光素子である。
第２の発明は、光導波路の端面が受光面となる端面受光型のフォトダイオードと、前記フォトダイオードの上面上に形成され、前記フォトダイオードのアノードに接続された信号電極と、前記フォトダイオードの前記上面に形成された不純物拡散領域と、前記不純物拡散領域上に形成され、前記フォトダイオードのカソードに接続されたバイアス電極と、前記不純物拡散領域上に形成された絶縁膜と、前記絶縁膜上に形成された金属電極と、を備えることを特徴とする受光素子である。
第３の発明は、光導波路の端面が受光面となる端面受光型のフォトダイオードと、前記フォトダイオードの同一面上に形成され、前記フォトダイオードのアノード及びカソードにそれぞれ接続された信号電極及びバイアス電極と、基準電位を持った基板と、前記基板上に形成された絶縁膜と、前記絶縁膜上に形成された金属電極と、前記バイアス電極と前記金属電極を接続するワイヤと、を備えることを特徴とする受光素子である。
本発明により、共振による電界結合の乱れを低減することができる。
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係る受光素子を示す斜視図である。フォトダイオード１０は、光導波路１２の端面が受光面１４となっている端面受光型のフォトダイオードである。信号電極１６及びバイアス電極１８は、フォトダイオード１０の同一面上に形成され、フォトダイオード１０のアノード及びカソードにそれぞれ接続されている。このバイアス電極１８は、信号電極１６に対してＡＣ−ＧＮＤとして機能する。そして、両者は電界結合してコプレナ線路を形成している。
本実施の形態では、絶縁膜２０がバイアス電極１８上に形成され、絶縁膜２０上に金属電極２２が形成されている。このバイアス電極１８上の絶縁膜２０及び金属電極２２は薄膜のコンデンサを構成する。このコンデンサの誘電容量Ｃｓは、誘電率をε、絶縁膜２０の比誘電率をεｒ、金属電極２２の面積をＳ、絶縁膜２０の厚みをｄとすると、以下のように表せる。
Ｃｓ＝ε×εｒ×Ｓ／ｄ
図２は、本発明の実施の形態１に係る受光素子と集積回路を接続した状態を示す斜視図である。集積回路２４の上面に信号電極２６及びバイアス電極２８が形成されている。バイアス電極２８は、信号電極２６に対してＡＣ−ＧＮＤとして機能する。ただし、集積回路２４側のバイアス電極２８は、フォトダイオード１０側のバイアス電極１８とは異なる電位を持つ。
フォトダイオード１０側の信号電極１６と集積回路２４側の信号電極２６がワイヤ３０により接続されている。フォトダイオード１０側の金属電極２２と集積回路２４側のバイアス電極２８がワイヤ３２により接続されている。
本実施の形態では、バイアス電極１８、絶縁膜２０及び金属電極２２からなるコンデンサにより、フォトダイオード１０側のバイアス電極１８と集積回路２４側のバイアス電極２８がＡＣ結合されている。フォトダイオード１０側のバイアス電極１８を流れるリターン電流は、高周波成分のみ、絶縁膜２０、金属電極２２及びワイヤ３２を介して集積回路２４側のバイアス電極２８に流れる。
本実施の形態に係る受光素子の効果について、比較例と比較しながら説明する。図３は、比較例に係る受光素子と集積回路を接続した状態を示す斜視図である。図１，図２と同じ構成要素には同じ番号を付し、説明を省略する。
比較例では、バイアス電極１８上に絶縁膜２０や金属電極２２は形成されておらず、その代わりに別部品のコンデンサ３４が設けられている。フォトダイオード１０側のバイアス電極１８とコンデンサ３４の一端がワイヤ３６により接続されている。コンデンサ３４の他端は、基準電位を持った基板３８に接続されている。集積回路２４側のバイアス電極２８と基板３８がワイヤ４０により接続されている。
比較例では、フォトダイオード１０側のバイアス電極１８と集積回路２４側のバイアス電極２８は別部品のコンデンサ３４を介して接続されるため、両者の間の電気長が長い。従って、図４に示すように帯域内に共振が生じる。
一方、実施の形態１では、フォトダイオード１０側のバイアス電極１８上に薄膜のコンデンサを形成することで、当該電気長を短縮することができる。従って、図５に示すように、共振による電界結合の乱れを低減することができ、広帯域に渡って信号を伝達することができる。
実施の形態２．
図６は、本発明の実施の形態２に係る受光素子を示す斜視図である。図１と同じ構成要素には同じ番号を付し、説明を省略する。
フォトダイオード１０の上面に不純物拡散領域４２が形成されている。この不純物拡散領域４２上にバイアス電極１８が形成されている。絶縁膜２０が不純物拡散領域４２上に形成され、絶縁膜２０上に金属電極２２が形成されている。この不純物拡散領域４２上の絶縁膜２０及び金属電極２２は、実施の形態１と同様に薄膜のコンデンサを構成する。これにより実施の形態１と同様の効果を得ることができる。また、バイアス電極１８と金属電極２２は同一のプロセスで形成することができる。
実施の形態３．
図７は、本発明の実施の形態３に係る受光素子と集積回路を接続した状態を示す斜視図である。図１，図２と同じ構成要素には同じ番号を付し、説明を省略する。
基準電位を持った基板４４が設けられている。この基板４４上に絶縁膜２０が形成され、絶縁膜２０上に金属電極２２が形成されている。フォトダイオード１０側のバイアス電極１８と金属電極２２がワイヤ４６により接続されている。集積回路２４側のバイアス電極２８と基板４４がワイヤ４８により接続されている。この基板４４上の絶縁膜２０及び金属電極２２は、実施の形態１と同様に薄膜のコンデンサを構成する。これにより実施の形態１と同様の効果を得ることができる。
本発明の実施の形態１に係る受光素子を示す斜視図である。 本発明の実施の形態１に係る受光素子と集積回路を接続した状態を示す斜視図である。 比較例に係る受光素子と集積回路を接続した状態を示す斜視図である。 図３の受光素子から集積回路までの周波数応答特性を示す図である。 図２の受光素子から集積回路までの周波数応答特性を示す図である。 本発明の実施の形態２に係る受光素子を示す斜視図である。 本発明の実施の形態３に係る受光素子と集積回路を接続した状態を示す斜視図である。
符号の説明
１０ フォトダイオード
１２ 光導波路
１４ 受光面
１６ 信号電極
１８ バイアス電極
２０ 絶縁膜
２２ 金属電極
４２ 不純物拡散領域
４４ 基板
４６ ワイヤ

Claims (3)

  1. 光導波路の端面が受光面となる端面受光型のフォトダイオードと、
    前記フォトダイオードの同一面上に形成され、前記フォトダイオードのアノード及びカソードにそれぞれ接続された信号電極及びバイアス電極と、
    前記バイアス電極上に形成された絶縁膜と、
    前記絶縁膜上に形成された金属電極と、を備えることを特徴とする受光素子。
  2. 光導波路の端面が受光面となる端面受光型のフォトダイオードと、
    前記フォトダイオードの上面上に形成され、前記フォトダイオードのアノードに接続された信号電極と、
    前記フォトダイオードの前記上面に形成された不純物拡散領域と、
    前記不純物拡散領域上に形成され、前記フォトダイオードのカソードに接続されたバイアス電極と、
    前記不純物拡散領域上に形成された絶縁膜と、
    前記絶縁膜上に形成された金属電極と、を備えることを特徴とする受光素子。
  3. 光導波路の端面が受光面となる端面受光型のフォトダイオードと、
    前記フォトダイオードの同一面上に形成され、前記フォトダイオードのアノード及びカソードにそれぞれ接続された信号電極及びバイアス電極と、
    基準電位を持った基板と、
    前記基板上に形成された絶縁膜と、
    前記絶縁膜上に形成された金属電極と、
    前記バイアス電極と前記金属電極を接続するワイヤと、を備えることを特徴とする受光素子。
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