JP2014127683A - Light receiving/emitting device - Google Patents
Light receiving/emitting device Download PDFInfo
- Publication number
- JP2014127683A JP2014127683A JP2012285571A JP2012285571A JP2014127683A JP 2014127683 A JP2014127683 A JP 2014127683A JP 2012285571 A JP2012285571 A JP 2012285571A JP 2012285571 A JP2012285571 A JP 2012285571A JP 2014127683 A JP2014127683 A JP 2014127683A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- light
- substrate
- electrode
- light receiving
- main surface
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- Light Receiving Elements (AREA)
- Photo Coupler, Interrupter, Optical-To-Optical Conversion Devices (AREA)
- Led Device Packages (AREA)
Abstract
Description
本発明は、発光素子と受光素子とが同一基板上に形成された受発光デバイスに関する。 The present invention relates to a light emitting / receiving device in which a light emitting element and a light receiving element are formed on the same substrate.
発光素子から測定対象へ光を照射し、その測定対象からの反射光を受光素子で検出して、測定対象の光学的特性を測定するような受発光デバイスが、広い分野で利用されている。たとえば、フォトインタラプタ、フォトカプラ、リモートコントロールユニット、IrDA(Infrared Data Association)通信デバイス、光ファイバ通信用装置、さらには原稿サイズセンサなど多岐にわたるアプリケーションで用いられている。 Light receiving and emitting devices that irradiate light from a light emitting element to a measurement object, detect reflected light from the measurement object by a light receiving element, and measure the optical characteristics of the measurement object are used in a wide range of fields. For example, it is used in various applications such as a photo interrupter, a photo coupler, a remote control unit, an IrDA (Infrared Data Association) communication device, an optical fiber communication device, and a document size sensor.
特許文献1には、半導体基板に発光素子及び受光素子が形成された受発光デバイスが開示されている。このように同一基板上に発光素子及び受光素子を形成することで、構成部品を削減し、デバイス全体の小型化に寄与することができる。
ここで、同一基板に発光素子及び受光素子を形成する場合には互いの素子を電気的に分離する必要がある。特許文献1に示す例では、絶縁性の支持基板を設け、その上に半導体基板を実装し、半導体基板を完全に分断し、支持基板の一部まで到達する溝を形成することで、発光素子と受光素子とを分離している。すなわち、受光素子と発光素子との素子分離をするために、支持基板という新たな部品を必要としている。
Here, when the light emitting element and the light receiving element are formed on the same substrate, it is necessary to electrically isolate the elements from each other. In the example shown in
このような状況の中、確実に受光素子と発光素子とを電気的に分離した精度の高い受発光デバイスを、構成する部品点数を削減して生産性を高めて提供することが求められている。 Under such circumstances, it is required to provide a highly accurate light receiving / emitting device in which the light receiving element and the light emitting element are electrically separated with high productivity by reducing the number of components. .
本発明は、高精度で生産性の高い受発光デバイスを提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a light emitting / receiving device with high accuracy and high productivity.
本発明の一実施形態に係る受発光デバイスは、第1主面および第2主面を備えた透光性の基板と、該基板の前記第1主面側に配置された、該第1主面に向けて光を出射する発光素子と、該発光素子上であって前記基板側と反対側の部位に配置された第1反射膜と、前記基板の前記第1主面側に配置された、該第1主面からの光を受光する受光素子と、該受光素子上であって前記基板側と反対側の部位に配置された第2反射膜と、前記基板の前記第2主面側に配置された、前記発光素子から出射された光を測定物に導く1導光部と、前記基板の前記第2主面側に配置された、前記測定物からの反射光を前記受光素子に導く第2導光部とを有するものである。
A light receiving and emitting device according to an embodiment of the present invention includes a translucent substrate having a first main surface and a second main surface, and the first main surface disposed on the first main surface side of the substrate. A light emitting element that emits light toward the surface, a first reflective film disposed on the light emitting element on a side opposite to the substrate side, and disposed on the first main surface side of the substrate. A light receiving element that receives light from the first main surface, a second reflective film disposed on the light receiving element on a side opposite to the substrate side, and the second main surface side of the
本発明によれば、高精度で生産性の高い受発光デバイスを提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, a highly accurate and highly productive light emitting / receiving device can be provided.
以下、本発明に係る受発光デバイスの一実施形態について、図面を参照しつつ説明する。 Hereinafter, an embodiment of a light receiving and emitting device according to the present invention will be described with reference to the drawings.
<受発光デバイス>
図1は本発明の受発光デバイスの一実施形態を示す断面図である。なお、各図において、構成の明確な図示のために、各構成要素の大きさの比率は実際の寸法と異なることがある。
<Light emitting / receiving device>
FIG. 1 is a cross-sectional view showing an embodiment of the light receiving and emitting device of the present invention. In each figure, the ratio of the size of each component may be different from the actual size for clear illustration of the configuration.
図1に示すように、受発光デバイス10は、基板1と、発光素子2と、受光素子3と、第1反射膜4と、第2反射膜5と、第1導光部6と第2導光部7とを有する。
As shown in FIG. 1, the light receiving and emitting
基板1は、絶縁性の透光性材料からなる。ここで、透光性とは、可視光のみに限定されず、後述の発光素子2が出射する光を透過させるものとする。例えば発光素子2の出射光の波長が可視光・近赤外光程度のときには、基板1の材料として石英・サファイア等を用いることができ、遠赤外光のときには、さらに表面を熱酸化したシリコンも用いることができる。この例では、発光素子2としてGaAs系の発光ダイオード(LED:Light Emitting Diode)を用いるので、その出射光である波長850nmから950nmに対して透光性を有し、薄くても強度があるサファイア基板を用いている。
The
このような材料からなる基板1は、平坦な第1主面1Aとこれに対向する第2主面1Bとを有する。
The
基板1の第1主面1A側には、発光素子2と受光素子3とが配置されている。発光素子2は出射する光の少なくとも一部が第1主面1A側に向かうよう構成されている。発光素子2は、GaAs系の半導体層を積層してなるLEDとしている。具体的には、基板1側から順に積層された第1半導体層21,第2半導体層22を有する。第1半導体層21は第1導電型の半導体材料からなり、第2半導体層22は第2導電型の半導体材料からなる。ここで、第1半導体層21の平面面積は第2半導体層22の平面面積よりも大きい。言い換えると、第1半導体層21は第2半導体層22に覆われた領域と第2半導体層22から露出する領域とを有する。さらに言い換えると、発光素子2は、平面視で、第1半導体層21と第2半導体層22とが重なる領域(以下、領域23とする)と重ならない領域とを有する。この発光素子2の具体的な構成については後述する。
A
発光素子2のうち、基板1と反対側の部位には第1反射膜4が配置されている。第1反射膜4は、発光素子2側からの光を基板1側に反射させるものである。第1反射膜4は、領域23を覆うように形成すればよいが、さらに好ましくは、図1に示すように発光素子2の基板1と反対側の面全体を覆うようにすることが好ましい。基板1側以外に向かう発光素子2からの出射光を基板1側へと効率的に反射させることができるからである。
In the
第1反射膜4は、屈折率の異なる2種類の半導体層を交互に積層した積層体であっても
よいし、金属材料等を用いてもよい。金属材料を用いる場合には、第1半導体層21と第2半導体層22とが電気的に接続されることがないように少なくとも第1半導体層21のうち第2半導体層22から露出している部分を覆うような絶縁膜13を形成することが好ましい。
The first
このようにして、基板1側へと導かれた発光素子2からの出射光は、基板1を通過し第1導光部6へと到達する。第1導光部6は基板1の第2主面1B側に配置されており、第1導光部6に到達した光を被照射体に照射する。この例では、平面視で、発光素子2と第1導光部6とが配置された領域とが重なるように配置されている。より具体的には。発光素子2の領域23の直上に第1導光部6が配置されている。
In this way, the emitted light from the
このような第1導光部6は、一般的なレンズにより実現できる。例えばプリズムや集光レンズ等が挙げられる。このような光学系の設計は、光線追跡法を用いて行われ、所望の形状を有するものを形成することができる。
Such a 1st
基板1の第2主面1B側には、第2導光部7が配置されている。第2導光部7は、被照射体から反射された光を受け、その光路を変え、後述の受光素子3へと光を導くものである。ここで、第2導光部7は、第1導光部6と同様に一般的なレンズにより実現できる。例えばプリズムや集光レンズ等が挙げられる。このような光学系の設計は、光線追跡法を用いて行われ、所望の形状を有するものを形成することができる。
On the second
このような、第1導光部6及び第2導光部7は、別体で形成してもよいが、図1に示す例では一体的に形成されている。第1導光部6及び第2導光部7を一体的に形成する場合には、互いの光路が分離された状態とする。
The
このように第1導光部6及び第2導光部7を一体的に形成することにより、構成部品を削減するとともに、位置合わせ精度を向上させることができる。
Thus, by forming the 1st
基板1の第1主面1A側には、第2導光部7から基板1を介して到達する光を受光する受光素子3が配置されている。受光素子3は、その受光面が基板1側に向くように配置されており、第2導光部7からの光を受け、pn接合が形成された受光部で受光量に応じた光電流が生じ電気信号として出力する。この例では、受光素子3は平面視で第2導光部7と重なる領域に配置されている。すなわち、第2導光部7は、到達した光を基板1の主面1Bの法線方向(基板1の厚み方向)に光路を変え、第2導光部7の基板1を挟んだ直下に位置する受光素子3に入射させる。
On the side of the first
そして、受光素子3の基板1と反対側の面には第2反射膜5が配置される。第2反射膜5は、受光素子3の受光部を通過してきた光を基板1側に反射させ、受光部に光を戻すものである。第2反射膜5は、受光部を覆うように形成すればよいが、さらに好ましくは、図1に示すように受光素子3の基板1と反対側の面全体を覆うようにすることが好ましい。基板1側以外に向かう受光素子3を通過する光を基板1側へと効率的に反射させることができるからである。
A second
第2反射膜5は、屈折率の異なる2種類の半導体層を交互に積層した積層体であってもよいし、金属材料等を用いてもよい。
The second
基板1のうち、平面視で、発光素子2が配置された領域と受光素子3が配置された領域との間に、低屈折率部8を形成する。低屈折率部8は、基板1を構成する材料よりも低い屈折率を有する。この例では低屈折率部8は、基板1を厚み方向に貫通する孔に空気が充填されてなる。このような構成とすることにより、発光素子2からの光が、基板1内を通
過するときに、受光素子3へと入射されることを抑制することができる。特に孔を機械的手法で形成する場合には、孔を形成する壁面が細かい凹凸ができ、この形状によっても発光素子2からの光が受光素子3へと導かれることを抑制することができる。
A low
なお、孔の中に充填される雰囲気(空気)は、大気であってもよいし、受発光デバイス10が真空や不活性ガス中に封止されるのであれば、その雰囲気に準ずるものとしてもよい。
Note that the atmosphere (air) filled in the holes may be the atmosphere, or if the light emitting and receiving
また、低屈折率部8は上述の形態に限定されない。例えば、基板1を構成する材料よりも小さい屈折率を有する樹脂材料を充填して形成してもよい。
Moreover, the low
なお、基板1の第1主面1Aまたは第2主面1Bの少なくとも一方に不図示の位置合わせマーカーを印刷等により配置してもよい。基板1は透光性材料からなるため、この位置合わせマーカーは、位置合わせマーカーが配置された面と反対側の面においても確認することができる。これにより、発光素子2,受光素子3,第1導光部6,第2導光部7を全てこの位置合わせマーカーを基準に配置することができる。これにより、受発光デバイス10を構成する各部品の位置合わせ精度を高めることができるとともに、調整が容易となり生産性を高めることができる。
Note that an alignment marker (not shown) may be disposed on at least one of the first
このような構成とすることにより、受発光デバイス10は以下のような効果を奏するものとなる。まず、絶縁性の基板1を用いることより、発光素子2と受光素子3とを電気的に分離できる。これにより、ノイズの混入の少ない、高精度の受発光デバイス10とすることができる。次に、第1及び第2反射膜4,5により、発光量、受光量を効率よく用いることができる。これにより、高感度な受発光デバイス10を構成することができる。さらに、発光素子2,受光素子3,第1導光部6および第2導光部7の位置合わせの基準を基板1に統一することができる。これにより、従来のように、発光素子及び受光素子を配置した基板と筐体と導光部とを別々の基準で位置調整した上で実装していた場合に比べて位置合わせ精度を高めることができるとともに、組み立て工程を簡易とし、生産性を高めることができる。
By setting it as such a structure, the light emitting / receiving
なお、上述の例では、発光素子2及び受光素子3のそれぞれを駆動する電極に関する記載を省略している。例えば、発光素子2を駆動するための電極は、第2半導体層22上に一方電極を、第1半導体層21の基板1側の面もしくは第1半導体層21のうち第2半導体層から露出する面に他方の電極を接続すればよい。
In the above-described example, the description regarding the electrodes for driving the
<変形例:電極構造>
次に受発光デバイス10の変形例10Xについて図2を用いて説明する。図2に示すように、上述の受発光デバイス10において、基板1に代えて基板1Xとしてもよい。基板1Xは、第1主面1Aに第1電極11,第2電極12が配置されている。第1電極11は、基板1Xと発光素子2との間に配置されており、第2電極12は、基板1Xと受光素子3との間に配置されている。このような第1電極11及び第2電極12を構成する材料は、導電性を有する材料であれば特に限定されない。例えば、AuSn半田はAuGe等を用いることができる。ただし、第1電極11が平面視で発光素子2の領域23の全面を被覆する場合には、ITO(スズドープ酸化インジウム)や2酸化チタン等の透光性を有する材料を用いればよい。同様に第2電極12が平面視で受光素子3の受光面全面を被覆する場合には、ITOや二酸化チタン等の透光性を有する材料を用いればよい。
<Modification: Electrode structure>
Next, a modified example 10X of the light receiving and emitting
また、この例では、第1反射膜4と第2反射膜5とを導電性材料で構成している。このように構成することで、第1電極11は第1反射膜4とともに、発光素子2を駆動するための電極として機能する。同様に、第2電極12は第2反射膜5とともに、受光素子3が
受けた光量に応じた電気信号を取り出す電極として機能する。
In this example, the first
このような第1電極11および第2電極12は、電極として機能するのみならず、発光素子2と基板1Xとの接合剤や受光素子3と基板1Xとの接合剤として機能する。
The
さらにこの例では、第1反射膜4は、第1電極11から電気的に分離した状態で基板1X上まで導出されている。同様に、第2反射膜5は、第2電極12から電気的に分離した状態で第1基板1X上まで導出されている。このように構成することで、発光素子2を駆動する電極及び受光素子3を駆動する電極が全て基板1X上に配線されることとなり、取扱いが容易となる。
Furthermore, in this example, the first
<製造工程>
次にこのような受発光デバイス10Xを製造する製造工程の一例を図3〜図4を用いて示す。
<Manufacturing process>
Next, an example of a manufacturing process for manufacturing such a light emitting / receiving
(基板準備工程)
まず、図3(a)に示す通り、基板1Xを準備する。基板1Xとしては、絶縁性材料からなり、透光性を有する材料であれば特に限定されないが、後に基板1の表裏面(1A,1B)に配置される構成部品を安定して保持できる強度を有していることが好ましい。具体的には、サファイア基板,樹脂基板等を用いることができる。
(Board preparation process)
First, as shown in FIG. 3A, a
基板1Xの厚みは、強度及び平坦度が保たれれば特に限定されないが、発光素子2から出射した光が基板1X内で減衰したり、基板1X内を伝搬して受光素子3側へ入射したりすることを防ぐためには薄い方が好ましい。例えば200μm〜300μm程度とすればよい。
The thickness of the
次に、基板1Xの一方主面1A全面に導電性材料からなる導体層を形成し、パターニングすることで、第1電極11,第2電極12,電極パッド25(25a,25b),および位置合わせマーカー26を形成する。この例では、発光素子2及び受光素子3の組合せを複数配置できるように、図面の上下方向に第1電極11および第2電極を複数個配列している。なお、第2電極12は環状の形状部分を有するものとなっている。
Next, a conductive layer made of a conductive material is formed on the entire surface of the one
第1電極11,第2電極12の厚みは、0.5μm〜2μm程度とすればよい。このような第1電極11,第2電極12を形成するには、蒸着法やスパッタ法等で導体層を形成した後にリフトオフまたはエッチングによりパターンを形成すればよい。
The thicknesses of the
さらに、平面視で、第1電極11が形成された領域と第2電極12が形成された領域との間に低屈折率部8を構成する貫通孔を形成している。言い換えると、複数の第1電極11の列と複数の第2電極12の列との間に貫通孔を形成している。
Furthermore, a through hole constituting the low
(受光素子3形成準備工程)
次に、図3(b)に示すように、一導電型の半導体基板30を準備し、半導体基板30の一表面に逆導電型のドーパントを拡散または注入し、逆導電型の半導体部31を形成して中間構造体Aを製造する。
(Light-receiving element 3 formation preparation process)
Next, as shown in FIG. 3B, a one-conductivity-
一導電型の不純物濃度に限定はないが、例えば10Ω以下、より好ましくは〜5Ωの電気抵抗を有することが好ましい。この例では、半導体基板30として、n型のシリコン基板を用いている。以下、n型を一導電型,p型を逆導電型とする。半導体基板30は、一導電型の不純物としてP(リン)を含んでおり、その濃度は1×1014〜2×1017atoms/ccとしている。より好ましくは、Pの濃度を8×1014〜5×1015
atoms/ccとする。このような濃度範囲とすれば、半導体基板30の抵抗を1〜5Ω・cmとすることができる。
Although there is no limitation on the impurity concentration of one conductivity type, it is preferable to have an electric resistance of, for example, 10Ω or less, more preferably ˜5Ω. In this example, an n-type silicon substrate is used as the
Let it be atoms / cc. With such a concentration range, the resistance of the
そして、半導体基板30の上面に形成されたp型の半導体部31を設けることにより、n型の半導体基板30とでpn接合を形成する。半導体基板30のうち、このpn接合を含む部分が後の受光素子3となる。
Then, by providing the p-
半導体部31は、半導体基板30にp型不純物を高濃度に拡散させて形成されている。p型不純物としては、例えばZn,B,Al,Ga,In等が挙げられる。本実施形態では、p型不純物としてBを0.5〜3μmの厚さとなるように拡散させ、半導体部31のドーピング濃度を1×1018〜1×1022atoms/ccとしている。
The
そして、この半導体部31の上面に、電極層32を形成する。この電極層32は第2電極12のパターンと合うように環状に構成される。電極層32は、例えば、AuやAlと、密着層であるNi、Cr、Tiとを組み合わせたAuNi、AuCr、AuTi、AlCr合金等で、その厚さが0.5〜5μmで形成されている。
Then, an
この電極層32の環状に囲われた領域の内側が受光領域として機能する。
The inner side of the annularly enclosed region of the
(発光素子2形成準備工程)
次に図3(c)に示すように、半導体基板40を用意する。半導体基板40は、その上部に形成する半導体層21,22を成長させるために適したものを選択すればよい。この例では半導体層21,22としてGaAsを用いるため、GaAs基板を用いる。なお、半導体基板40は、半導体基板30のようにドーパント濃度に制限はない。
(
Next, as shown in FIG. 3C, a
半導体基板40の上面には犠牲層となるAlAs層41が形成されている。AlAs層41は、半導体基板40を基板1Xと向い合せたときに第2電極12の環状パターン部と重なる領域を予め除去している。
An AlAs
次にAlAs層41上に順に、第2半導体層22,第1半導体層21の積層体を形成し中間構造体Bを製造する。具体的には、以下のような構成とした。
Next, a stacked body of the
まず、AlAs層41上にキャップ層27を形成する。キャップ層27は、p型の不純物がドーピングされたGaAsからなり、0.01〜0.03μmの厚さを有している。キャップ層27のドーピング濃度は1×1019〜5×1020atoms/ccとしている。
First, the
次に、キャップ層27の上面にp型のコンタクト層221を形成する。p型コンタクト層221は、p型の不純物がドーピングされたAlGaAsからなり、0.3〜0.5μmの厚さを有している。p型の不純物としては、例えばMgが挙げられ、p型コンタクト層221のドーピング濃度を1×1019〜5×1020atoms/ccとしている。
Next, a p-
次に、p型コンタクト層221の上にp型クラッド層222を形成する。p型クラッド層222は、p型の不純物がドーピングされたAlGaAsからなり、0.3〜0.5μmの厚さを有している。p型の不純物としては、例えばMgが挙げられ、p型クラッド層222のドーピング濃度を1×1018〜2×1018atoms/ccとしている。これらp型コンタクト層221,p型クラッド層222を合わせて第2半導体層22とする。
Next, a p-
次に、第2半導体層22の上に活性層28を形成する。活性層28は、不純物がドーピ
ングされていないAlGaAsからなり、0.3〜0.5μmの厚さを有している。
Next, the
次に、活性層28の上面に、n型クラッド層211が形成される。n型クラッド層211は、n型の不純物がドーピングされたAlGaAsからなり、0.3〜0.5μmの厚さを有している。n型の不純物としては、例えばSiが挙げられ、n型クラッド層211のドーピング濃度を1×1017〜5×1017atoms/ccとしている。
Next, an n-type cladding layer 211 is formed on the upper surface of the
次に、n型クラッド層211の上面にn型コンタクト層212を形成する。n型コンタクト層212は、n型の不純物がドーピングされたGaAsからなり、0.8〜1μmの厚さを有している。n型の不純物としては、例えばSiが挙げられ、n型コンタクト層212のドーピング濃度を1×1018〜2×1018atoms/ccとしている。このn型クラッド層211とn型コンタクト層212とを合せて第1半導体層21とする。
Next, an n-type contact layer 212 is formed on the upper surface of the n-type cladding layer 211. The n-type contact layer 212 is made of GaAs doped with an n-type impurity and has a thickness of 0.8 to 1 μm. Examples of the n-type impurity include Si, and the doping concentration of the n-type contact layer 212 is set to 1 × 10 18 to 2 × 10 18 atoms / cc. The n-type cladding layer 211 and the n-type contact layer 212 are combined to form the
そして、このコンタクト層212の上面に、電極層29を形成する。この電極層2は第1電極11のパターンと合うように構成される。電極層29は、例えば、AuやAlと、密着層であるNi、Cr、Tiとを組み合わせたAuNi、AuCr、AuTi、AlCr合金等で、その厚さが0.5〜5μmで形成されている。
Then, an
上記の各半導体層は、例えば、MOCVD(有機金属化学気相成長:Metal-organic Chemical Vapor Deposition)法を用い、半導体基板40上にエピタキシャル成長させることによって形成される。そして、この各半導体層が積層体の平面視における一領域が発光素子2となる。
Each of the semiconductor layers is formed by epitaxial growth on the
(受光素子3形成工程)
次に、図4(a)に示すように、受光素子3形成準備工程で用意した中間構造体Aの電極層32が形成された側の面と、基板1Xの一方主面1Aとを向い合せて接合する。ここで、電極層32と第2電極12の環状パターン部とが平面視で重なるように、中間構造体Aと基板1Xと位置合わせする。また、両者を接合するには、表面を活性化して接合してもよいし、電極層32と第2電極12との間にAuGe,AuSn半田等を接着層として介在させて接合してもよい。表面を活性化させる手法としては、イオンビームや中性子ビームを照射する手法や、プラズマを照射する手法を用いればよい。
(Light receiving element 3 formation process)
Next, as shown in FIG. 4A, the surface of the intermediate structure A prepared in the light receiving element 3 formation preparation step on which the
そして、図4(b)に示すように、半導体基板30の一部を除去して、基板1Xに接合された状態の受光素子3を形成する。半導体基板30の除去には、研削等の機械的手法や、エッチング等の物理的・化学的手法や、それらの組合せにより実現することができる。
Then, as shown in FIG. 4B, a part of the
(発光素子2形成工程)
次に、図4(c)に示すように、発光素子2形成準備工程で用意した中間構造体Bの電極層29が形成された側の面と、基板1Xの主面1Aとを向い合せて接合する。ここで、中間構造体BのAlAs層41を予め除去していた領域内に受光素子3が収まり、電極層27と第1電極11とが平面視で重なるように、中間構造体Bと基板1Xとを位置合わせする。また、両者を接合するには、表面を活性化して接合してもよいし、電極層29と第1電極11との間にAuGe,AuSn半田等を接着層として介在させて接合してもよい。表面を活性かさせる手法としては、イオンビームや中性子ビームを照射する手法や、プラズマを照射する手法を用いればよい。
(
Next, as shown in FIG. 4C, the surface of the intermediate structure B prepared in the
なお、図4(c),(d),図5においては、各構成要素の位置関係等が分かりやすくなるように、半導体層(n型コンタクト層,n型クラッド層)211,212を第1半導体層21として表示し、半導体層(p型クラッド層,p型コンタクト層)221,222を第2半導体層22としてまとめて表示するとともに、一部の構成要素の図示を省略する
こともある。
4C, 4D, and 5, the semiconductor layers (n-type contact layer, n-type clad layer) 211, 212 are first arranged so that the positional relationship of each component can be easily understood. Displayed as the
そして、図4(d)に示すように、半導体基板40を除去し、積層した半導体層の一部を除去し発光素子2を形成する。半導体基板40や、積層した半導体層の一部の除去には、研削等の機械的手法や、エッチング等の物理的・化学的手法や、それらの組合せにより実現することができる。例えば、AlAs層41を犠牲層としてエッチングにより、AlAs層41を溶解させ半導体基板40を除去した後に、半導体層をRIE(反応性イオンエッチング)やECR(Electron Cyclotron Resonance:電子サイクロトロン共鳴)等の物理的エッチング装置を用いてパターニングすればよい。なお、第1半導体層21と第2半導体層22が平面視で重なる領域が発光部となるが、この領域23に第1電極11が重ならない領域を含むようにしている。この例のように、第1半導体層21は第2半導体層に被覆されていない非被覆領域を含むようにし、この非被覆領域において第1電極11と接続することが好ましい。発光部で発光する光を効率よく利用できるためである。
Then, as shown in FIG. 4D, the
より具体的には、第1半導体層21のうち、n型半導体層211の上面は活性層28の下面と同一の面積としており、n型コンタクト層212のみが活性層28,第2半導体層22から露出するように延在させ面積を大きくしている。
More specifically, in the
(反射膜形成工程)
次に、図5(a)に示すように、発光素子2のキャップ層27の一部を除き被覆するとともに、受光素子3の半導体基板30の一部を除き被覆する、透光性を有する絶縁膜13を形成する。この絶縁膜13は、例えば、SiNx、SiO2等の無機絶縁膜や、ポリイミド等の有機絶縁膜等を用い、その厚さが0.1〜5μmで形成されている。
(Reflective film formation process)
Next, as shown in FIG. 5A, the light-transmitting
そして、この絶縁膜13から露出するキャップ層27に電気的に接続される第1反射膜4を形成する。第1反射膜4は、この例では、AuやAlと、密着層であるNi、Cr、Tiとを組み合わせたAuNi、AuCr、AuTi、AlCr合金等で、その厚さが0.5〜5μmで形成する。この例では、さらに、第1反射膜4を、第1電極11から電気的に分離した状態で、基板1Xの上面まで延出させ、電極パッド25aに接続されている。
Then, the first
第1電極11及び第1反射膜4は、図示しない外部の駆動回路に接続されており、両電極間に順方向電圧を印加することによって、p型クラッド層222とn型クラッド層211とでpn接合を形成する発光素子2に電流が供給され、活性層28が発光するようになっている。
The
同様に絶縁層13から露出する半導体基板30に電気的に接続される第2反射膜5を形成する。第2反射膜5は、この例では、AuやAlと、密着層であるNi、Cr、Tiとを組み合わせたAuNi、AuCr、AuTi、AlCr合金等で、その厚さが0.5〜5μmで形成する。さらに、第2反射膜5は、第2電極12から電気的に分離した状態で第1基板1Xの第1主面1Aまで延出しており、電極パッド25bに接続している。第2電極12と第2反射膜5とは、図示しない外部回路に接続される。受光素子3に光が入射すると、光電流が発生し、第2電極12と第2反射膜5とによってこの光電流を取り出すことができる。
Similarly, the second
このように構成することで、基板1Xの第1主面1A上において発光素子2,受光素子3を駆動するための電極を引き回すことができる。
With this configuration, the electrodes for driving the
(導光部設置工程)
次に、図5(b)に示すように、基板1Xの第2主面1Bに第1導光部6及び第2導光
部7を設置する。このとき、基板1Xの第1主面1aに形成されたマーカー26を基準にして位置合わせを行なう。
(Light guide installation process)
Next, as shown in FIG. 5B, the
第1導光部6及び第2導光部7と基板1Xとの接合には通常の接合剤を用いることができる。なお、発光素子2と第1導光部6との間の光路及び受光素子3と第2導光部7との間の光路に接合剤が配置する場合には、透光性を有する接合剤を用いることが好ましい。このような接合剤として例えば透明のUV接着剤が例示でき、第1及び第2導光部6,7を配置後にUV照射を行なうことで基板1Xと導光部6,7とを接合することができる。
A normal bonding agent can be used for bonding the
また、基板1X上に透明の樹脂を塗布し、導光部形成用(レンズ形成用)の金型を基板1Xのマーカー26を基準に位置合わせを行なって配置して直接導光部6,7を形成することもできる。
In addition, a transparent resin is applied on the
このようにして、受発光デバイス10Xを得ることができる。上述の製造方法によれば受発光デバイス10Xは、半導体基板に直接形成した発光素子3,受光素子4を基板1Xに半導体基板毎貼り合せて、基板1X上に配置するものである。このため、従来のチップ部品を一点ずつ実装するものに比べて微細化が可能となる。また、基板1Xと発光素子3及び受光素子4を電極を介して接続しているため、電極配線が簡易となる。
In this way, the light emitting / receiving
また、基板1Xのマーカー26を基準に各素子2,3、導光部6,7の位置合わせを行うので位置精度は向上するので、1点ずつ実装するものに比べて実装誤差を考慮する必要がなくなり、光学設計のトレランスを広げることができる。
Further, since the positioning of the
また、発光素子3を構成する各半導体層を、格子整合のとれた状態でホモ成長させることにより形成することができるので、欠陥や歪の発生を抑制することができ、発光素子3自体の性能を高めることができる。 In addition, since each semiconductor layer constituting the light emitting element 3 can be formed by homo-growth in a lattice-matched state, generation of defects and distortion can be suppressed, and the performance of the light emitting element 3 itself can be suppressed. Can be increased.
10 受発光デバイス
1 基板
1A 第1主面
1B 第2主面
2 発光素子
3 受光素子
4 第1反射膜
5 第2反射膜
6 第1導光部
7 第2導光部
DESCRIPTION OF
Claims (7)
該基板の前記第1主面側に配置された、該第1主面に向けて光を出射する発光素子と、
該発光素子上であって前記基板側と反対側の部位に配置された第1反射膜と、
前記基板の前記第1主面側に配置された、該第1主面からの光を受光する受光素子と、
該受光素子上であって前記基板側と反対側の部位に配置された第2反射膜と、
前記基板の前記第2主面側に配置された、前記発光素子から出射された光を測定物に導く第1導光部と、
前記基板の前記第2主面側に配置された、前記測定物からの反射光を前記受光素子に導く第2導光部と
を有する受発光デバイス。 A translucent substrate having a first main surface and a second main surface;
A light emitting element disposed on the first main surface side of the substrate and emitting light toward the first main surface;
A first reflective film disposed on the light emitting element on the opposite side of the substrate;
A light receiving element disposed on the first main surface side of the substrate for receiving light from the first main surface;
A second reflective film disposed on the light receiving element on the opposite side of the substrate;
A first light guide disposed on the second main surface side of the substrate for guiding light emitted from the light emitting element to a measurement object;
A light emitting / receiving device having a second light guide portion arranged on the second main surface side of the substrate and guiding reflected light from the measurement object to the light receiving element.
前記第1電極および前記第1反射膜は、前記発光素子を駆動する電極として機能し、
前記第2電極および前記第2反射膜は、前記受光素子から信号を取り出す電極として機能する、請求項1記載の受発光デバイス。 The substrate is provided with a first electrode and a second electrode on the first main surface,
The first electrode and the first reflective film function as an electrode for driving the light emitting element,
2. The light receiving and emitting device according to claim 1, wherein the second electrode and the second reflective film function as an electrode for extracting a signal from the light receiving element.
前記第2反射膜は、前記第2電極から電気的に分離された状態で前記基板の前記第1主面まで延在している、請求項2記載の受発光デバイス。 The first reflective film extends to the first main surface of the substrate in a state of being electrically separated from the first electrode;
3. The light receiving and emitting device according to claim 2, wherein the second reflective film extends to the first main surface of the substrate in a state of being electrically separated from the second electrode.
平面視で、前記第1半導体層と前記第2半導体層とが重なる領域には前記第1電極が重ならない領域が含まれており、
前記第2電極は、平面視で、前記受光素子の受光領域を囲う環状である、請求項2記載の受発光デバイス。 The light emitting element includes a first conductive type first semiconductor layer and a second conductive type second semiconductor layer stacked in order from the substrate side,
In a plan view, a region where the first semiconductor layer and the second semiconductor layer overlap includes a region where the first electrode does not overlap,
The light receiving and emitting device according to claim 2, wherein the second electrode has an annular shape surrounding a light receiving region of the light receiving element in a plan view.
2. The light receiving and emitting device according to claim 1, wherein the first light guide and the second light guide are integrally formed with their optical paths separated from each other.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2012285571A JP2014127683A (en) | 2012-12-27 | 2012-12-27 | Light receiving/emitting device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2012285571A JP2014127683A (en) | 2012-12-27 | 2012-12-27 | Light receiving/emitting device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2014127683A true JP2014127683A (en) | 2014-07-07 |
Family
ID=51406926
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2012285571A Pending JP2014127683A (en) | 2012-12-27 | 2012-12-27 | Light receiving/emitting device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2014127683A (en) |
-
2012
- 2012-12-27 JP JP2012285571A patent/JP2014127683A/en active Pending
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP3812500B2 (en) | Semiconductor device and manufacturing method thereof, electro-optical device, electronic apparatus | |
US7991251B2 (en) | Optical module mounted with WDM filter | |
JP6495988B2 (en) | Light emitting / receiving element and sensor device using the same | |
JP5294757B2 (en) | Sensor device using light receiving / emitting integrated element array | |
JP5882720B2 (en) | Light emitting / receiving element module and sensor device using the same | |
JP2009231804A (en) | Light reception/emission integration type element array, and sensor device | |
JPH09199795A (en) | Semiconductor light receiving emitting device | |
JP7381961B2 (en) | Optical module and optical encoder | |
JPWO2013015379A1 (en) | Light emitting / receiving element and sensor device including the same | |
JP2014164110A (en) | Optical communication module and method for manufacturing the same | |
JP2009003272A (en) | Optoelectronic circuit board | |
JP5390938B2 (en) | Light emitting device | |
JP4940600B2 (en) | Electro-optic element, optical transmission module, electronic device | |
JP2008113039A (en) | Method of manufacturing light emitting device | |
JP5102652B2 (en) | Light emitting device | |
JP2014127683A (en) | Light receiving/emitting device | |
CN101800235B (en) | Semiconductor light-emitting device | |
JP5822688B2 (en) | Light emitting / receiving element | |
US20100237358A1 (en) | Light-emitting device and light-emitting module | |
KR102486332B1 (en) | A surface-emitting laser package, optical module including the same | |
JP6105428B2 (en) | Light emitting / receiving element | |
JP2005129776A (en) | Semiconductor light receiving element | |
US20240146032A1 (en) | Quantum cascade element | |
JP6533719B2 (en) | Light emitting and receiving device | |
JP2015012118A (en) | Light receiving/emitting element and method of manufacturing light receiving/emitting element |