JP2022515280A - 光電チップ、その製造方法及び実装方法 - Google Patents

光電チップ、その製造方法及び実装方法 Download PDF

Info

Publication number
JP2022515280A
JP2022515280A JP2021537799A JP2021537799A JP2022515280A JP 2022515280 A JP2022515280 A JP 2022515280A JP 2021537799 A JP2021537799 A JP 2021537799A JP 2021537799 A JP2021537799 A JP 2021537799A JP 2022515280 A JP2022515280 A JP 2022515280A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
chip
light
electrode
incident
optical
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.)
Granted
Application number
JP2021537799A
Other languages
English (en)
Other versions
JP7296150B2 (ja
Inventor
ヤンウェイ ヤン,
イン リ,
ホンリアン リュウ,
ゲ リュウ,
ヤン ゾウ,
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Phograin Technology Shenzhen co Ltd
Original Assignee
Phograin Technology Shenzhen co Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from CN201811587822.9A external-priority patent/CN109801984B/zh
Priority claimed from CN201811587824.8A external-priority patent/CN109671795B/zh
Application filed by Phograin Technology Shenzhen co Ltd filed Critical Phograin Technology Shenzhen co Ltd
Publication of JP2022515280A publication Critical patent/JP2022515280A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP7296150B2 publication Critical patent/JP7296150B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/08Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof in which radiation controls flow of current through the device, e.g. photoresistors
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/02Details
    • H01L31/0216Coatings
    • H01L31/02161Coatings for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/02Details
    • H01L31/0232Optical elements or arrangements associated with the device
    • H01L31/02327Optical elements or arrangements associated with the device the optical elements being integrated or being directly associated to the device, e.g. back reflectors
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/0248Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies
    • H01L31/0256Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies characterised by the material
    • H01L31/0264Inorganic materials
    • H01L31/032Inorganic materials including, apart from doping materials or other impurities, only compounds not provided for in groups H01L31/0272 - H01L31/0312
    • H01L31/0322Inorganic materials including, apart from doping materials or other impurities, only compounds not provided for in groups H01L31/0272 - H01L31/0312 comprising only AIBIIICVI chalcopyrite compounds, e.g. Cu In Se2, Cu Ga Se2, Cu In Ga Se2
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/0248Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies
    • H01L31/0352Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies characterised by their shape or by the shapes, relative sizes or disposition of the semiconductor regions
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/08Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof in which radiation controls flow of current through the device, e.g. photoresistors
    • H01L31/10Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof in which radiation controls flow of current through the device, e.g. photoresistors characterised by potential barriers, e.g. phototransistors
    • H01L31/101Devices sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/18Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/541CuInSe2 material PV cells

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Light Receiving Elements (AREA)
  • Photovoltaic Devices (AREA)
  • Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)

Abstract

本発明は、光電チップ、その製造方法及び実装方法であり、光通信伝送の技術分野に関する。前記チップには、チップの吸収層(2)を貫通する光分割溝(3)が開設され、チップの裏面は、光入射側であり、光分割溝(3)は、入射光(15)の一部の光(151)を透過して分割し、入射光(15)の他部の光(152)を吸収層(2)内に入射させて光電変換を行うために用いる。上記光電チップは光分割を可能にするとともに、入射光の光パワーをモニタリングすることができる。【選択図】図2

Description

本発明は、光通信伝送の技術分野に関し、具体的には、光電チップ、その製造方法及び実装方法に関する。
レーザーから出射された光信号が光ファイバを介して受動型光導波路(PLC)に伝送される前に、通常、光信号の一部(例えば、5%)は、光スプリッターにより別の光パワーモニタリング受信チップに分割され、光導波路に入射する光パワーをモニタリングする必要がある。残り(例えば、95%)の光信号は、光ファイバを介して光導波路に結合されて伝送される。
光リンクに2つの独立したデバイス、即ち光スプリッターと光パワーモニタリング受信チップを実装する必要があるため、両者の間には、光ファイバと2つの光ファイバコネクタ構造も必要とし、光スプリッターと光パワーモニタリング受信チップは、一般的にはそれぞれの固定ビットも必要とすることが理解され得る。また、現在のレーザシステムは、一般的には複合光路であり、従来技術の作り方によれば、システム構造の体積が大きく、操作が難しく、コストが高いという問題がある。
従来技術における上記技術的課題を解決するために、本発明の主な目的は、光分割だけでなく、光パワーのモニタリングも実現できる光電チップ、その製造方法及び実装方法を提供することである。
上記技術的課題を解決するために、本発明の実施例は、裏面入射型光電チップであって、前記チップの吸収層を貫通する光分割溝が前記チップ上に開設された光電チップを提供し、
前記チップの裏面は、光入射側であり、前記光分割溝は、入射光の一部を透過して分割し、入射光の他部を前記吸収層内に入射させて光電変換を行うために用いる。
本発明により提供される光電チップには、チップの吸収層を貫通する光分割溝が設けられる。入射光がチップの裏面側からチップ内に入射する時、一部の光は光分割溝を通って射出し、この部分の光は、吸収層ではなく光分割溝を通って、損失することなくチップを通過することができ、効率的な光信号伝送を継続可能であり、一方、他部の光が、吸収層を通過して光電変換を行い、光生成キャリアを生成することにより、入射光の光パワーを効果的にモニタリングできる。したがって、本発明により提供される光電チップを使用することにより、光分割を可能にするとともに、入射光の光パワーをモニタリングすることができる。
さらに、前記吸収層の正面側に位置する最上層をさらに含み、前記光分割溝は、前記チップの裏面から離れる方向に向かって開口し、かつチップの感光領域が形成された前記最上層を貫通し、前記吸収層内の光電変換を行う領域に対応する前記感光領域は、その内端が前記吸収層に接続され、その外端が前記チップの正面に位置する第1の電極に接続される。
さらに、前記吸収層の裏面側に位置する基板をさらに含み、前記チップの裏面には、前記基板の裏面側の表面外に設けられた第2の電極がさらに設けられる。
さらに、前記基板と前記吸収層との間には、前記光分割溝の内端が位置する緩衝層がさらに設けられる。
さらに、前記チップの裏面には、面積が前記チップの表面に平行な方向に沿った前記光分割溝の断面積よりも大きく、入射率を増加させる入射光反射防止膜が設けられる。
さらに、前記光分割溝の内端には、出射光透過率を増加させる光透過性反射防止膜が設けられる。
さらに、前記チップの表面と平行な方向に沿った前記第1の電極及び前記感光領域の断面は、いずれも円環状であり、前記光分割溝及び前記入射光反射防止膜は、いずれも円形であり、
前記光分割溝、前記第1の電極、前記感光領域及び前記入射光反射防止膜は、いずれも同心円であり、かつ円心位置合わせの誤差が20umより小さく、
前記光分割溝の直径は、50um~250umであり、
前記第1の電極の内径は、前記光分割溝の直径以上であり、前記第1の電極の外径は、前記光分割溝の直径より大きく、60um~1000umであり、
前記感光領域の内径は、前記光分割溝の直径以上であり、前記感光領域の外径は、前記入射光反射防止膜の直径以下である。
さらに、前記光分割溝は、前記チップの一部又は全部を貫通する。
本発明の実施例は、上記のいずれかの実施例に記載の光電チップを製造するために用いられ、
吸収層を含むチップを形成することと、
前記吸収層を貫通する光分割溝を前記チップに開設することと、を含む、光電チップの製造方法をさらに提供する。
本発明の実施例は、上記のいずれかの実施例に記載の光電チップを実装するために用いられ、
前記光電チップを光源に対して予め位置決めすることと、
予め位置決めされた前記チップの光分割比を補正するために、前記光分割溝を透過した分光の光パワーを検出することと、
前記光分割比が予め設定された値と一致する場合、前記チップ及び前記光源を固定し実装することと、
前記光分割比が予め設定された値と一致しない場合、前記光源と前記チップとの距離を調整することにより、前記光分割比を予め設定された値に調整することと、を含む、光電チップの実装方法をさらに提供する。
本発明の実施例は、裏面入射型アレイ光電チップであって、前記チップのいずれか一面の方向に開口し、かつ前記チップの吸収層を貫通する光透過溝と、前記チップの最上層に形成され、かつその一端がその内の前記感光領域に対応する領域が光電変換領域である前記チップの吸収層に接続される感光領域とをそれぞれ備える複数の分光監視ユニットを含み、
前記チップの裏面を光入射側として、複数の入射光が前記チップに入射され、各入射光の一部は、対応する前記分光監視ユニットの光透過溝を透過して分割され、各入射光の他部は、対応する前記分光監視ユニットの光電変換領域内に入射して光電変換を行う、光電チップをさらに提供する。
本発明の実施例による光電チップには、光透過溝及び感光領域をさらにそれぞれ備える複数の分光監視ユニットが設けられる。複数の入射光がチップに入射され、各入射光の一部は、対応する分光監視ユニットの光透過溝を透過して分割され、この部分の光は、吸収層ではなく光透過溝を通って、損失することなくチップを通過することができ、光信号伝送を継続可能である。各入射光の他部が、対応する分光監視ユニットの光電変換領域に入射して光電変換を行うことによって、該チップは、複数の入射光に対して光分割及びパワーのモニタリングをそれぞれ行うことができる。さらに、該チップを用いた光路系では、多数の光スプリッターを使用する必要がなく、さらに、光路系の体積及びコストを大幅に低減させることができる。
さらに、各前記分光監視ユニットは、前記チップの正面に設けられ、かつ対応する前記感光領域の他端に接続される第1の電極をさらに含み、
複数の前記分光監視ユニットの第1の電極は、互いに絶縁して設けられ、
前記チップの裏面には、前記チップの基板に接続される少なくとも1つの第2の電極が設けられる。
さらに、前記チップの正面の縁部には、前記分光監視ユニットと一対一で対応する複数の電極パットがさらに設けられ、各前記分光監視ユニットの第1の電極は、対応する1つの電極接続線を介して対応する電極パッドと電気的に接続され、
複数の前記電極接続線同士は、互いに絶縁して設けられ、
複数の前記電極パット同士は、互いに絶縁して設けられる。
さらに、前記基板と前記吸収層との間には、緩衝層がさらに設けられ、前記光透過溝は、前記チップの正面方向に開口し、さらに前記最上層を貫通し、かつその内端が前記緩衝層に位置する。
さらに、隣接する2つの前記分光監視ユニットの中心間隔は、100umより大きく5000umより小さい。
さらに、隣接する2つの前記電極パットの中心間隔は、30umより大きく1000umより小さく、隣接する2本の前記電極接続線の間隔は、5umより大きい。
さらに、前記光透過溝は、前記チップの一部又は全部を貫通する。
さらに、前記チップの裏面には、前記分光監視ユニットと一対一で対応する複数の入射光反射防止膜が設けられ、前記入射光反射防止膜のそれぞれは、面積が、前記チップの表面に平行な方向に沿った対応する前記分光監視ユニットの光透過溝及び感光領域のそれぞれの断面積の合計よりも大きい。
さらに、前記光透過溝の内端には、出射光反射防止膜が設けられる。
本発明の実施例は、上記のいずれかの実施例に記載の光電チップを製造するために用いられ、
吸収層と最上層を形成することと、
前記最上層の複数の箇所でP型材料をドープし、各箇所の前記P型材料を前記吸収層に拡散させて複数の感光領域を形成することと、
前記吸収層を貫通する複数の光透過溝を前記チップに開設することと、を含む、光電チップの製造方法をさらに提供する。
本発明の上記の及び/又は追加の態様の利点は、以下の添付図面と併せた実施例の説明から明らかで理解しやすくなる。
本発明の実施例による光電チップの正面図である。 図1に示すチップのA-A’に沿った断面図である。 図1に示すチップの背面図である。 本発明の他の実施例による光電チップの断面図である。 本発明の実施例による基板、緩衝層、吸収層、最上層及び不働態膜を成長させる模式図である。 本発明の実施例による感光領域窓をフォトリソグラフィエッチングする模式図である。 本発明の実施例による感光領域を拡散させて形成する模式図である。 本発明の実施例による第1の電極を製造する模式図である。 本発明の実施例による光分割溝を開設する模式図である。 本発明の実施例による光透過性反射防止膜を成長させる模式図である。 本発明の実施例による入射光反射防止膜を成長させる模式図である。 本発明の実施例による第2の電極を製造する模式図である。 本発明の実施例による光電チップの正面図である。 本発明の実施例による光電チップの背面図である。 図13に示す正面図の領域Aの拡大図である。 図15のB-B’方向に沿った部分の断面図である。 本発明が提供する光電チップの別の実施例の部分断面図である。 本発明が提供する光電チップの電極パットの配置の他の実施例の模式図である。 本発明が提供する光電チップの電極パットの配置の別の実施例の模式図である。 本発明が提供する光電チップの電極パットの配置のさらなる実施例の模式図である。 本発明の実施例による基板、緩衝層、吸収層、最上層及び不働態膜を成長させる模式図である。 本発明の実施例による感光領域窓をフォトリソグラフィエッチングする模式図である。 本発明の実施例による感光領域を拡散させて形成する模式図である。 本発明の実施例による第1の電極を製造する模式図である。 本発明の実施例による光透過溝を開設する模式図である。 本発明の実施例による出射光反射防止膜を成長させる模式図である。 本発明の実施例による入射光反射防止膜を成長させる模式図である。 本発明の実施例による第2の電極を製造する模式図である。
本出願の実施例の目的、技術的解決手段及び利点をより明確にするために、以下、本出願の実施例の図面を組み合わせて、本出願の実施例における技術的解決手段を、明瞭かつ完全に説明し、もちろん、説明される実施例は、本出願の実施例の一部に過ぎず、その全てではない。本出願の実施例に基づいて、当業者が創造的な労力を要さずに想到し得る他のすべての実施例は、いずれも本発明の保護範囲に属する。
図1及び図2を参照し、本発明は、光分割溝3が開設される裏面入射型光電チップである光電チップを提供する。光分割溝3はチップの吸収層2を貫通する。吸収層2は、インジウムガリウムヒ素(InGaAs)材料からなるものを選択することができ、当業者は、吸収層2が異なる入射光に対して複数の選択があることを知っており、ここでは具体的に限定しない。
光分割溝3は、入射光の一部を透過して分割し、入射光の他部の光を吸収層2内に入射させて光電変換を行うために用いる。
本実施例では、チップの裏面を光入射側とする。具体的には、チップの裏面には、入射光反射防止膜4が設けられる。入射光反射防止膜4は、光の反射を低減することで、入射率を向上させるために用いられる。チップの裏面への光分割溝3の正投影は、入射光反射防止膜4と重複する領域を有し、つまり、入射光が、入射光反射防止膜4からチップ内に射入した後、一部の光を光分割溝3から射出させることができる。さらに、チップの裏面への光分割溝3の正投影は、入射光反射防止膜4内にあり、即ち、入射光反射防止膜4の面積が、チップの表面に平行な方向に沿った分光溝3の断面積よりも大きく、光分割溝3の内端を透過して分割された光を多くし、光パワーの損失を低減する。
光電チップは、吸収層2の正面側に位置する最上層5をさらに含み、即ち、最上層5は、吸収層2よりもチップの正面に接近する。チップの感光領域6は、最上層5に形成される。感光領域6は、内端が吸収層2に接続され、外端がチップの第1の電極7に接続される。感光領域6は、吸収層2内の光電変換を行う領域に対応し、即ち、チップの裏面への感光領域6の正投影は、入射光反射防止膜4と重複する領域を有し、それにより、入射光が、入射光反射防止膜4からチップ内に射入した後、一部の光が吸収層2内で光電変換を行うことができる。
光分割溝3は、チップの一部又は全部を貫通する。
本実施例では、光分割溝3は、チップの裏面から離れる方向に向かって開口し、かつ最上層5を貫通し、最上層5が薄いため、光分割溝3を開設するプロセスが簡単であり、チップを製造しやすい。
他の実施例では、光分割溝3は、チップの裏面方向に開口することができる。
別の実施例では、光分割溝3は、チップのいずれの表面にも開口せず、吸収層2内にのみ開設される。
本実施例では、チップの裏面への感光領域6の正投影は、入射光反射防止膜4内にあり、光電変換の効果が高く、さらに入射光の光パワーをモニタリングする効果が高い。
本実施例では、第1の電極7は、チップの正面、即ち、最上層5の吸収層2と反対側の表面に位置する。
図1を参照し、チップの正面には、第1の電極7と電気的に接続される電極パット16がさらに設けられる。
具体的には、最上層5はリン化インジウム(InP)材料からなる。
図3を参照し、光電チップは、吸収層の裏面側、即ち、吸収層2の最上層5と反対の側に位置する基板8をさらに含む。チップの裏面には、基板8の裏面側の表面外、即ち、基板8の吸収層2と反対側の表面に設けられた第2の電極9がさらに設けられる。入射光反射防止膜4は、基板8の吸収層2と反対側の表面に位置する。
本発明が提供するチップの第1の電極7は、チップの正面に位置し、第2の電極9は、チップの裏面に設けられる。実際の応用では、チップに電力が供給されると、電極パット16は、溶接ワイヤを介して第1の回路基板と電気的に接続される。チップの裏面には、第2の電極9と電気的に接続される回路配線が設けられる透明な(入射光のチップ内への入射に影響を与えないようにする)第2の回路基板が設けられる。さらに、第1の回路基板と第2の回路基板を電源の両極と電気的に接続することで、チップへの電力供給を実現する。
具体的には、基板8は硫黄(S)がドープされたリン化インジウム(InP)材料からなる。
本実施例では、図3に示すように、第2の電極9には、入射光反射防止膜4を設置するための第2の電極貫通孔10がさらに開設される。
本実施例では、図2に示すように、基板8と吸収層2との間に、光分割溝3の内端が位置し得る緩衝層1が設けられてもよい。最上層5及び吸収層2の両方が比較的薄いため、光分割溝3を開設する深さが浅く、プロセスの難易度が低く、生産及び製造しやすい。
他の実施例では、図4を参照し、光分割溝3は、チップ全体を貫通することができ、即ち、最上層5、吸収層2、緩衝層1、基板8及び入射光反射防止膜4を貫通して、光分割貫通孔になる。
具体的には、緩衝層1はリン化インジウム(InP)材料からなる。
光電チップは、チップの正面に設けられる不働態膜11をさらに含み、即ち、不働態膜11は、最上層5の吸収層2と反対側の表面に位置する。不働態膜11には、第1の電極7を設置するための第1の電極貫通孔12が開設される。
光分割溝3の内端には、光の反射を低減することによって、出射光の透過率を向上させるための光透過性反射防止膜13が設けられる。
感光領域6及び第1の電極7は、いずれも環状であり、かつ光分割溝3を取り囲み、第1の電極7への感光領域6の正投影は、第1の電極7内にあり、チップの裏面への第1の電極7の正投影は、入射光反射防止膜4内にある。
本実施例では、チップの表面と平行な方向に沿った第1の電極7及び感光領域6の断面は、いずれも円環状であり、光分割溝3及び入射光反射防止膜4は、いずれも円形であり、光分割溝3、第1の電極7、感光領域6及び入射光反射防止膜4は、いずれも同心円であり、かつ円心位置合わせの誤差が20umより小さい。光分割溝3の直径は、50um~250umであり、第1の電極7の内径は、光分割溝3の直径以上であり、光分割溝3の直径より大きく60um~1000umであり、入射光反射防止膜4の直径以下であり、感光領域6の内径は、第1の電極7の内径以下であり、第1の電極7の外径以下である。感光領域6は、内径が光分割溝3の直径以上であり、外径が入射光反射防止膜4の直径以下である。
本発明は、
光電チップを、裏面入射型光電チップに光を出射するための光源に対して予め位置決めすることと、
予め位置決めされたチップの光分割比を補正するために、光電チップの光分割溝3を透過した分光の光パワーを検出することと、
光分割比が予め設定された値と一致する場合、チップ及び光源を固定し実装することと、
光分割比が予め設定された値と一致しない場合、光源とチップとの距離を調整することにより、光分割比を予め設定された値に調整することと、を含む光電チップの実装方法をさらに提供する。
図2も参照し、本発明が提供する光電チップの動作原理は、
第1の電極7と第2の電極9がチップに逆バイアスを印加することで、チップを動作させることである。入射光15は、チップの裏面の入射光反射防止膜4からチップ内に入射し、一部の光151は、基板8及び緩衝層1を通過した後、光透過性反射防止膜13から出射し、この部分の光は、高い透過率を維持したままチップを通過することができ、効率的な光信号伝送を継続することができる。一方、他部の光152は、基板8及び緩衝層1を通過した後、吸収層2内に入射して光電変換を行い、光電流が形成され、さらに、他の一連の外部回路及び装置により、対応する光パワーが算出されて表示され、それにより入射光の光パワーのモニタリングが実現される。
入射光15の光強度は、一般的にはガウス分布を呈し、即ち、光強度は中央が強く、両側が弱く、さらにほとんどの光は、光分割溝3の内端を通って出射し、光信号の伝送を継続することができる。光のごく一部だけが、吸収層2に入射して光電変換を行い、それにより光パワーのモニタリングが行われる。
入射光から分割する必要がある光の割合は、具体的な実際のニーズに応じて決定され、例えば、本実施例では、入射光から分割する必要がある光の割合は10%である。光リンクの実装時、光分割溝により分割された光の光パワーを検出素子により検出することができ、入射光の総光パワーが既知である(光源出力の総光パワーが既知であるか、総光パワーを個別に測定する)ため、分割された光の割合がニーズを満たしているか否かを確認することができる。
ニーズを満たすと、光リンク上の関連部品を固定することができる。
ニーズを満たさないと、入射光源とチップとの距離を調整することによって、分割された光の割合を調整することができる。
入射光から分割された光の割合が決定されると、残りの光をチップの吸収層に入射させて光電変換を行い、光電流を生成し、生成された光電流から残りの光の光パワーを算出し、それにより入射光の光パワーをモニタリングすることができる。実装後の光分割比はすでに決定されており、チップ内に入射して光電流を生成する一部の光の光パワーは、光源の光パワーの変化率を直接特徴付けることができ、その後に入射光の総光パワーのリアルタイム変化値が必要であれば、実施例における光電流から算出された光パワーを光分割比で換算して算出できる。
本発明は、光電チップの製造方法の実施例をさらに提供し、以下を含む:
図5を参照し、基板8に緩衝層1、吸収層2及び最上層5を順に成長させ、本実施例では、金属有機化合物化学気相成長(Metal-organic Chemical Vapor Deposition、MOCVD)法又は他の本分野で選択可能なプロセスを使用して、基板8に緩衝層1、吸収層2及び最上層5を順に成長させることができる。
図5を参照し、成長誘電体膜プロセス又は他の本分野で選択可能なプロセスを使用して、チップの正面に不働態膜11を成長させ、即ち、不働態膜11は、最上層5の吸収層2と反対側の表面に位置する。具体的には、成長誘電体膜プロセスは、プラズマ増加化学気相堆積法(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition、PECVD)であり、不働態膜11は、厚さが5000Aを超える二酸化ケイ素(Si0)又は厚さが2000Aを超える窒化ケイ素(Si)である。
図6を参照し、フォトリソグラフィエッチングプロセスにより、不働態膜11に感光領域窓14をフォトリソグラフィエッチングして形成する。
図7を参照し、感光領域窓14からチップにP型材料ドーピングを行い、感光領域6が形成され、高温拡散プロセスによりPN接合が形成され、具体的には、感光領域6は、最上層5に形成され、感光領域6の内端は、吸収層2に接続され、チップに対するP型材料ドーピングは、拡散プロセスを使用し、拡散源がリン化亜鉛(Zn)である。
図8を参照し、チップの正面に第1の電極7が製造され、具体的には、第1の電極7は、電子ビーム蒸着プロセスにより製造されるチタン白金(TiPtAu)金属電極である。
図9を参照し、チップには、チップの裏面から離れる方向に向かって開口し、かつ吸収層2を貫通する光分割溝3が開設され、光分割溝3の内端は、緩衝層1に位置し、具体的には、前記光分割溝3をウェットエッチングプロセス又はドライエッチングプロセスによりエッチングする。
図10を参照し、光分割溝3の内端に光透過性反射防止膜13を成長させ、具体的には、チップの正面にプラズマ増加化学気相堆積法(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition、PECVD)により反射防止膜を成長させ、かつフォトリソグラフィエッチングを行い、光分割溝3の内端の反射防止膜を保留し、光透過性反射防止膜13を形成する。
チップの裏面を薄く研磨する。
図11を参照し、チップの裏面に入射光反射防止膜4を成長させ、具体的には、チップの裏面に反射防止膜を成長させ、かつ入射光反射防止膜4をフォトエッチングして形成する。
図3及び図12を参照し、チップの裏面に第2の電極9を製造し、かつ第2の電極9に入射光反射防止膜4を設置するための第2の電極貫通孔10を開設し、具体的には、ニッケル金(NiAu)金属電極である第2の電極9を電子ビーム蒸着プロセスにより製造し、かつ第2の電極貫通孔10をフォトエッチングして形成する。
高温合金プロセスによりチップの接触抵抗を低減させる。
本発明が提供する光電チップには、チップの吸収層2を貫通する光分割溝3が設けられる。入射光がチップの裏面側からチップ内に入射する時、一部の光は分割溝3を通って射出し、この部分の分光は、吸収層ではなく光分割溝を通って、損失することなくチップを通過し、効率的な光信号伝送を継続可能である。一方、他部の光が、吸収層2を通過して光電変換を行い、光生成キャリアを生成することにより、入射光の光パワーを効果的にモニタリングできる。したがって、本発明により提供される光電チップを使用することにより、光分割を可能にするとともに、入射光の光パワーをモニタリングすることができる。本発明により提供される光電チップを用いた光路系では、スプリッター及び他の対応する部品を使用する必要がなく、したがって、光路系の構造、体積及びコストを低減し、実装部品が少なくなるため、操作の難易度を低減することができる。
図13から図16を参照し、本発明は、順に積層され設けられる基板17と、緩衝層18と、吸収層19と、最上層20とを含み、基板17が最上層20よりもチップの裏面に近い裏面入射型アレイ光電チップである光電チップを提供する。本実施例では、基板17は、硫黄(S)がドープされたリン化インジウム(InP)材料からなり、緩衝層18は、リン化インジウム(InP)材料からなり、吸収層19は、インジウムガリウムヒ素(InGaAs)材料からなり、最上層20は、リン化インジウム(InP)材料からなる。
本発明により提供される裏面入射型アレイチップの実施例は、複数の分光監視ユニットをさらに含む。具体的には、隣接する2つの分光監視ユニットの中心間隔は、100umより大きく5000umより小さい。
各分光監視ユニットは、光透過溝21と、感光領域22と、第1の電極23とを含む。
光透過溝21は、チップのいずれか一面の方向に開口し、かつチップの吸収層19を貫通し、チップの一部又は全部を貫通する。本実施例では、光透過溝21は、チップの正面方向に開口し、光透過溝21は、さらに最上層20を貫通し、かつ内端が緩衝層18に位置し、最上層20と吸収層19とも薄いため、光分割溝21を開設するプロセスが簡単であり、生産及び製造しやすい。
他の実施例では、光透過溝21は、チップの裏面方向に開口してもよく、例えば、基板17、緩衝層18及び吸収層19を貫通する。
別の実施例では、図17を参照し、光透過溝21は、チップ全体を貫通して貫通孔になる。
感光領域22は、チップの最上層20に形成され、かつ一端がチップの吸収層19に接続され、吸収層19内の感光領域22に対応する領域は、光電変換領域であり、入射光は、チップ内に入射して光電変換領域で光電変換を行うことで、光生成電流を生成し、さらに光パワーをモニタリングされる。
複数の分光監視ユニットの感光領域22は、間隔をおいて設けられ、即ち、対応する分光監視ユニットの光電変換領域に入射する入射光の各々が個別に光電変換を行えるように間隔をおいて設けられ、各分光監視ユニットは、入射光の各々に対して互いに干渉することなく個別に光パワーをモニタリングする。
第1の電極23は、チップの正面に設けられ、対応する感光領域22の他端に接続され、複数の分光監視ユニットの第1の電極23は、互いに絶縁して設けられる。
チップの正面の縁部には、分光監視ユニットと一対一で対応する複数の電極パット24がさらに設けられ、各前記分光監視ユニットの第1の電極23は、対応する1つの電極接続線25を介して対応する電極パッド24と電気的に接続される。複数の電極接続線25同士は、互いに絶縁して設けられ、複数の電極パット24同士は、相互に絶縁して設けられる。具体的には、隣接する2つの電極パット24の中心間隔は、30umより大きく1000umより小さく、隣接する2つの電極接続線25の間隔は、5umより大きい。
本実施例では、各電極パット24はいずれも円形である。
電極パット24は、溶接ワイヤを介して他の部品(例えば、回路基板)と電気的に接続され、それによりチップに電力を供給するために用いられ、電極パット24は、チップの縁部に配置され、溶接ワイヤを形成しやすい。
本実施例では、チップの四辺に複数の電極パット24が配置され、かつ各辺での電極パット24が単一列(チップの四辺に平行な方向を列とする)に配置され、修理を容易にする。
他の実施例では、図18を参照し、複数の電極パット24は、チップ位置の対向する2つの縁部に配置され、このような構造は、電極パット24と他の部品とを溶接ワイヤにより接続する際に容易に接続できる。
別の実施例では、図19を参照し、複数の電極パット24は、チップの隣接する2つの縁部に配置される。
さらなる実施例では、図20を参照し、複数の電極パット24は、チップの一つの縁部に配置される。
チップの裏面には、チップ17の基板に接続される少なくとも1つの第2の電極26が設けられる。
第1の電極23と第2の電極26は、チップに電力を供給するために電源の両極に接続される。
本発明により提供されるチップの実施例に係る第1の電極23は、チップの正面に設けられ、第2の電極26は、チップの裏面に設けられる。実際の応用では、チップに電力が供給されると、各電極パット24は、溶接ワイヤを介して第1の回路基板と電気的に接続される。チップの裏面には、回路配線が設けられる透明な(入射光のチップ内への入射に影響を与えないようにする)第2の回路基板が設けられ、第2の電極26が第2の回路基板上の回路配線と電気的に接続される。さらに、第1の回路基板と第2の回路基板を電源の両極と電気的に接続することで、チップへの電力供給を実現する。
チップの裏面を光入射側とする。本実例では、チップの裏面には、分光監視ユニットと一対一で対応する複数の入射光反射防止膜27が設けられ、光の反射を低減して光入射率を向上させる。各入射光反射防止膜27の面積は、チップの表面に平行な方向に沿った対応する分光監視ユニットの光透過溝21及び感光領域22のそれぞれの断面積の合計よりも大きく、それによって、各入射光は、対応する入射反射防止膜27からチップ内に入射した後、対応する分光監視ユニットの光透過溝21により分割され、対応する光電変換領域に入射して光電変換を行うことができる。
本実施例では、チップの裏面には、入射光反射防止膜27と一対一で対応する複数の第2の電極貫通孔が開設される1つの第2の電極26のみが設けられ、各入射光反射防止膜27は、対応する第2の電極貫通孔内に位置する。
光透過溝21の内端には、出射光反射防止膜12が設けられ、光の反射を低減して光射出率を向上させる。
本実施例では、チップの表面と平行な方向に沿った各分光監視ユニットの第1の電極23及び感光領域22の断面は、いずれも円環状であり、各分光監視ユニットの光透過溝21及び入射光反射防止膜27は、いずれも円形である。各分光監視ユニットの光透過溝21、第1の電極23、感光領域22及び入射光反射防止膜27は、いずれも同心円であり、かつ円心位置合わせの誤差が20umより小さい。光透過溝21の直径は、50um~250umであり、第1の電極23は、内径が光透過溝21の直径以上であり、外径が光透過溝21の直径より大きく60un~1000umである。第1の電極23の外径は、入射光反射防止膜27の直径以下であり、感光領域22の内径は、第1の電極23の内径以下であり、感光領域22の外径は、第1の電極23の外径以下である。感光領域22の内径は、光透過溝21の直径以上であり、感光領域22の外径は、入射光反射防止膜27の直径以下である。
本発明により提供される光電チップの正面には、最上層20の吸収層19と反対側の表面に位置する不働態膜29がさらに設けられる。不働態膜29には、対応する第1の電極貫通孔内にある分光監視ユニットの第1の電極23と、一対一で対応する複数の第1の電極貫通孔が開設される。
本発明により提供される光電チップの動作原理は、第2の電極26と各分光監視ユニットの第1の電極23がチップに逆バイアスを印加することで、チップを動作させることである。複数の入射光は、チップの裏面の対応する入射光反射防止膜27からチップ内に入射し、各入射光30の一部の光31は、基板17及び緩衝層18を通過した後、対応する分光監視ユニットの光透過溝21を透過して分割され、この部分の光は、高い透過率を維持したままチップを通過することができ、効率的な光信号伝送を継続することができる。各入射光30の他部の光32は、基板17及び緩衝層18を通過した後、対応する分光監視ユニットの光電変換領域内に入射して光電変換を行い、それにより光生成電流が生成され、さらに、他の一連の外部回路及び装置により、対応する光パワーが算出されて表示され、それにより入射光の光パワーのモニタリングが実現される。
各入射光の光強度は、一般的にはガウス分布を呈し、即ち、光強度は中央が強く、両側が弱く、さらに各入射光のほとんどの光は、光透過溝21の内端を通って出射し、光信号の伝送を継続することができる。各入射光のごく一部だけが、吸収層19に入射して光電変換を行う。
各入射光から分割する必要がある光の割合は、具体的な実際のニーズに応じて決定され、例えば、本実施例では、各入射光から分割する必要がある光の割合は10%である。光リンクの実装時、対応する分光監視ユニットの光透過溝21により分割された光の光パワーを検出素子により検出することができ、各入射光の総光パワーが既知である(光源出力の総光パワーが既知であるか、総光パワーを個別に測定する)ため、分割された光の割合がニーズを満たしているか否かを確認することができる。
ニーズを満たすと、光リンク上の関連部品を固定することができる。
ニーズを満たさないと、各入射光の光源とチップとの距離を調整することによって、各入射光から分割された光の割合を調整することができる。
各入射光から分割された光の割合が決定されると、各入射光の残りの光をチップの吸収層19に入射させて光電変換を行い、光電流を生成し、生成された光電流から各入射光の残りの光の光パワーを算出し、それにより入射光の光パワーをモニタリングすることができる。実装後の各入射光の光分割比はすでに決定されており、各入射光がチップ内に入射して光電流を生成する一部の光の光パワーは、各光源の光パワーの変化率を直接特徴付けることができ、その後に各入射光の総光パワーのリアルタイム変化値が必要であれば、実施例における光電流から算出された各入射光の光パワーを光分割比で換算して算出できる。
本発明は、光電チップの製造方法の実施例をさらに提供し、上記のいずれかの実施例に記載の裏面入射型アレイ光電チップを製造するために用いられ、次の工程を含む。
図21を参照し、基板17に緩衝層18、吸収層19及び最上層20を順に成長させ形成し、本実施例では、金属有機化合物化学気相成長(Metal-organic Chemical Vapor Deposition、MOCVD)法又は他の本分野で選択可能なプロセスを使用することができる。
成長誘電体膜プロセス又は他の本技術分野で選択可能なプロセスを使用して、チップの正面に不働態膜29を成長させ、即ち、不働態膜29は、最上層20の吸収層19と反対側の表面に位置する。具体的には、成長誘電体膜プロセスは、プラズマ増加化学気相堆積法(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition、PECVD)であり、不働態膜29は、厚さが5000Aを超える二酸化ケイ素(SiO)又は厚さが2000Aを超える窒化ケイ素(Si)である。
図22を参照し、フォトリソグラフィエッチングプロセスにより、不働態膜29に複数の感光領域窓33をフォトリソグラフィエッチングして形成する。
図23を参照し、各感光領域窓33から最上層20の複数の箇所でP型材料をドープし、各箇所のP型材料を吸収層19に拡散させて複数の感光領域22を形成し、かつ高温拡散プロセスによりPN接合を形成し、具体的には、最上層20に対するP型材料ドーピングは、拡散プロセスを使用し、拡散源がリン化亜鉛(Zn)である。
図24を参照し、チップの正面に複数の第1の電極23を製造し、各第1の電極23を対応する感光領域22に接続し、具体的には、チタン白金(TiPtAu)金属電極である第1の電極23を電子ビーム蒸着プロセスにより製造する。
図25を参照し、チップに、チップの正面方向に開口し、吸収層19及び最上層20を貫通する複数の光透過溝21を開設し、光透過溝21の内端は、緩衝層18に位置し、具体的には、光透過溝21をウェットエッチングプロセス又はドライエッチングプロセスによりエッチングする。
図26を参照し、各光透過溝21の内端に射光反射防止膜28を成長させ、具体的には、チップの正面にプラズマ増加化学気相堆積法(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition、PECVD)により反射防止膜を成長させ、かつフォトリソグラフィエッチングを行い、光透過溝21の内端の反射防止膜を保留し、出射光反射防止膜28を形成する。
チップの裏面を薄く研磨する。
図27を参照し、チップの裏面に複数の入射光反射防止膜27を成長させ、各入射光反射防止膜27をそれぞれ一つの分光監視ユニットに対応させ、具体的には、チップの裏面に反射防止膜を成長させ、かつ複数の入射光反射防止膜27をフォトエッチングして形成する。
図28を参照し、チップの裏面に第2の電極26を製造し、かつ第2の電極26に入射光反射防止膜27を設置するための複数の第2の電極貫通孔を開設し、具体的には、ニッケル金(NiAu)金属電極である第2の電極26を電子ビーム蒸着プロセスにより製造し、かつ複数の第2の電極貫通孔をフォトエッチングして形成する。
高温合金プロセスによりチップの接触抵抗を低減させる。
本発明が提供する光電チップには、光透過溝21及び感光領域22をさらにそれぞれ備える複数の分光監視ユニットが設けられる。複数の入射光がチップに入射され、各入射光の一部31は、対応する分光監視ユニットの光透過溝21を透過して分割され、この部分の光は、吸収層19ではなく光透過溝21を通って、損失することなくチップを通過することができ、光信号伝送を継続可能である。各入射光の他部32が、対応する分光監視ユニットの光電変換領域に入射して光電変換を行うことによって、該チップは、複数の入射光をそれぞれ光分割し、パワーをモニタリングすることができる。さらに、該チップを用いた光路系では、多数の光スプリッターを使用する必要がなく、さらに、光路系の体積及びコストを大幅に低減させることができる。
説明しておきたいのは、本明細書では、「第1の」や「第2の」などの関係用語は、単に1つのエンティティ又は操作を他のエンティティ又は操作から区別するために用いられるだけであり、これらのエンティティ又は操作の間にそのような実際の関係又は順序が存在することを必ずしも要求又は暗示するものではない。なお、用語「含む」、「包含する」又はそれらの任意の他の変形は、非排他的な包含をカバーすることを意図しているため、一連の要素を含むプロセス、方法、物品又は装置には、それらの要素だけでなく、明確に列挙されていない他の要素が含まれ、又はこのようなプロセス、方法、物品又は装置に固有の要素も含まれる。これ以上の制限がない場合、「1つの…を含む」という文で定義された要素は、要素を含むプロセス、方法、物品又は装置内の他の同じ要素の存在を除外しない。
明細書、図面及び請求項において言及された特徴は、本発明において意味を有する限り、任意に組み合わせてもよい。本発明によるサンプル分析システムにより説明された特徴及び利点については、本発明によるサンプル分析方法に対応して適用され、その逆も同様である。
以上は、当業者が本発明を理解又は実施することを可能にするための本発明の具体的な実施形態にすぎない。これらの実施例についての様々な修正は当業者にとって自明であり、本明細書で定義された一般的な原理は、本発明の精神又は範囲から逸脱することなく、他の実施例で実現されてもよい。したがって、本発明は、本明細書に示されたこれらの実施例に限定されるのではなく、本明細書で出願された原理及び新規な特徴に合致する最も広い範囲に準拠することになるべきである。
(付記)
(付記1)
裏面入射型光電チップであって、前記チップには、前記チップの吸収層を貫通する光分割溝が開設され、
前記チップの裏面は、光入射側であり、前記光分割溝は、入射光の一部を透過させて分割し、入射光の他部を前記吸収層内に入射させて光電変換を行うために用いられることを特徴とする、
光電チップ。
(付記2)
前記吸収層の正面側に位置する最上層をさらに含み、前記光分割溝は、前記チップの裏面から離れる方向に向かって開口し、かつチップの感光領域が形成された前記最上層を貫通し、前記吸収層内の光電変換を行う領域に対応する前記感光領域は、その内端が前記吸収層に接続され、その外端が前記チップの正面に位置する第1の電極に接続されることを特徴とする、
付記1に記載のチップ。
(付記3)
前記吸収層の裏面側に位置する基板をさらに含み、前記チップの裏面には、前記基板の裏面側の表面外に設けられた第2の電極がさらに設けられることを特徴とする、
付記2に記載のチップ。
(付記4)
前記基板と前記吸収層との間には、前記光分割溝の内端が位置する緩衝層がさらに設けられることを特徴とする、
付記3に記載のチップ。
(付記5)
前記チップの裏面には、面積が前記チップの表面に平行な方向に沿った前記光分割溝の断面積よりも大きく、入射率を増加させる入射光反射防止膜が設けられることを特徴とする、
付記2に記載のチップ。
(付記6)
前記光分割溝の内端には、出射光透過率を増加させる光透過性反射防止膜が設けられることを特徴とする、
付記4に記載のチップ。
(付記7)
前記チップの表面と平行な方向に沿った前記第1の電極及び前記感光領域の断面は、いずれも円環状であり、前記光分割溝及び前記入射光反射防止膜は、いずれも円形であり、
前記光分割溝、前記第1の電極、前記感光領域及び前記入射光反射防止膜は、いずれも同心円であり、かつ円心位置合わせの誤差が20umより小さく、
前記光分割溝の直径は、50um~250umであり、
前記第1の電極の内径は、前記光分割溝の直径以上であり、前記第1の電極の外径は、前記光分割溝の直径より大きく、60um~1000umであり、
前記感光領域の内径は、前記光分割溝の直径以上であり、前記感光領域の外径は、前記入射光反射防止膜の直径以下であることを特徴とする、
付記5に記載のチップ。
(付記8)
前記光分割溝は、前記チップの一部又は全部を貫通することを特徴とする、
付記1に記載のチップ。
(付記9)
付記1~8のいずれか一つに記載のチップを製造するために用いられ、
吸収層を含むチップを形成することと、
前記吸収層を貫通する光分割溝を前記チップに開設することと、を含むことを特徴とする、
光電チップの製造方法。
(付記10)
付記1~8のいずれか一つに記載の光電チップを実装するための実装方法であって、
前記光電チップを光源に対して予め位置決めすることと、
予め位置決めされた前記チップの光分割比を補正するために、前記光分割溝を透過した分光の光パワーを検出することと、
前記光分割比が予め設定された値と一致する場合、前記チップ及び前記光源を固定し実装することと、
前記光分割比が予め設定された値と一致しない場合、前記光源と前記チップとの距離を調整することにより、前記光分割比を予め設定された値に調整することとを含むことを特徴とする、
光電チップの実装方法。
(付記11)
裏面入射型アレイ光電チップであって、前記チップのいずれか一面の方向に開口し、かつ前記チップの吸収層を貫通する光透過溝と、前記チップの最上層に形成され、かつその一端がその内の前記感光領域に対応する領域が光電変換領域である前記チップの吸収層に接続される感光領域とをそれぞれ備える複数の分光監視ユニットを含み、
前記チップの裏面を光入射側として、複数の入射光が前記チップに入射され、各入射光の一部は、対応する前記分光監視ユニットの光透過溝を透過して分割され、各入射光の他部は、対応する前記分光監視ユニットの光電変換領域内に入射して光電変換を行うことを特徴とする、
光電チップ。
(付記12)
各前記分光監視ユニットは、前記チップの正面に設けられ、かつ対応する前記感光領域の他端に接続される第1の電極をさらに含み、
複数の前記分光監視ユニットの第1の電極は、互いに絶縁して設けられ、
前記チップの裏面には、前記チップの基板に接続される少なくとも1つの第2の電極が設けられることを特徴とする、
付記11に記載のチップ。
(付記13)
前記チップの正面の縁部には、前記分光監視ユニットと一対一で対応する複数の電極パットがさらに設けられ、各前記分光監視ユニットの第1の電極は、対応する1つの電極接続線を介して対応する前記電極パッドと電気的に接続され、
複数の前記電極接続線同士は、互いに絶縁して設けられ、
複数の前記電極パット同士は、互いに絶縁して設けられることを特徴とする、
付記12に記載のチップ。
(付記14)
前記基板と前記吸収層との間には、緩衝層がさらに設けられ、前記光透過溝は、前記チップの正面方向に開口し、さらに前記最上層を貫通し、かつその内端が前記緩衝層に位置することを特徴とする、
付記12に記載のチップ。
(付記15)
隣接する2つの前記分光監視ユニットの中心間隔は、100umより大きく5000umより小さいことを特徴とする、
付記11に記載のチップ。
(付記16)
隣接する2つの前記電極パットの中心間隔は、30umより大きく1000umより小さく、隣接する2本の前記電極接続線の間隔は、5umより大きいことを特徴とする、
付記13に記載のチップ。
(付記17)
前記光透過溝は、前記チップの一部又は全部を貫通することを特徴とする、
付記11に記載のチップ。
(付記18)
前記チップの裏面には、前記分光監視ユニットと一対一で対応する複数の入射光反射防止膜が設けられ、前記入射光反射防止膜のそれぞれは、面積が、前記チップの表面に平行な方向に沿った対応する前記分光監視ユニットの光透過溝及び感光領域のそれぞれの断面積の合計よりも大きいことを特徴とする、
付記11に記載のチップ。
(付記19)
前記光透過溝の内端には、出射光反射防止膜が設けられることを特徴とする、
付記14に記載のチップ。
(付記20)
付記11~19のいずれか一つに記載の光電チップを製造するために用いられ、
吸収層と最上層を形成することと、
前記最上層の複数の箇所でP型材料をドープし、各箇所の前記P型材料を前記吸収層に拡散させて複数の感光領域を形成することと、
前記吸収層を貫通する複数の光透過溝を前記チップに開設することと、を含むことを特徴とする、
光電チップの製造方法。
ここで、図1から図28の参照番号と部品名との対応関係は以下のとおりである。
1、緩衝層、2、吸収層、3、光分割溝、4、入射光反射防止膜、5、最上層、6、感光領域、7、第1の電極、8、基板、9、第2の電極、10、第2の電極貫通孔、11、不働態膜、12、第1の電極貫通孔、13、光透過性反射防止膜、14、感光領域窓、15、入射光、151、一部の光、152、他部の光、16、電極パット;17、基板、18、緩衝層、19、吸収層、20、最上層、21、光透過溝、22、感光領域、23、第1の電極、24、電極パット、25、電極接続線、26、第2の電極、27、入射光反射防止膜、28、出射光反射防止膜、29、不働態膜、30、入射光、31、入射光の一部、32、入射光の他部、33、感光領域窓。

Claims (20)

  1. 裏面入射型光電チップであって、前記チップには、前記チップの吸収層を貫通する光分割溝が開設され、
    前記チップの裏面は、光入射側であり、前記光分割溝は、入射光の一部を透過させて分割し、入射光の他部を前記吸収層内に入射させて光電変換を行うために用いられることを特徴とする、
    光電チップ。
  2. 前記吸収層の正面側に位置する最上層をさらに含み、前記光分割溝は、前記チップの裏面から離れる方向に向かって開口し、かつチップの感光領域が形成された前記最上層を貫通し、前記吸収層内の光電変換を行う領域に対応する前記感光領域は、その内端が前記吸収層に接続され、その外端が前記チップの正面に位置する第1の電極に接続されることを特徴とする、
    請求項1に記載のチップ。
  3. 前記吸収層の裏面側に位置する基板をさらに含み、前記チップの裏面には、前記基板の裏面側の表面外に設けられた第2の電極がさらに設けられることを特徴とする、
    請求項2に記載のチップ。
  4. 前記基板と前記吸収層との間には、前記光分割溝の内端が位置する緩衝層がさらに設けられることを特徴とする、
    請求項3に記載のチップ。
  5. 前記チップの裏面には、面積が前記チップの表面に平行な方向に沿った前記光分割溝の断面積よりも大きく、入射率を増加させる入射光反射防止膜が設けられることを特徴とする、
    請求項2に記載のチップ。
  6. 前記光分割溝の内端には、出射光透過率を増加させる光透過性反射防止膜が設けられることを特徴とする、
    請求項4に記載のチップ。
  7. 前記チップの表面と平行な方向に沿った前記第1の電極及び前記感光領域の断面は、いずれも円環状であり、前記光分割溝及び前記入射光反射防止膜は、いずれも円形であり、
    前記光分割溝、前記第1の電極、前記感光領域及び前記入射光反射防止膜は、いずれも同心円であり、かつ円心位置合わせの誤差が20umより小さく、
    前記光分割溝の直径は、50um~250umであり、
    前記第1の電極の内径は、前記光分割溝の直径以上であり、前記第1の電極の外径は、前記光分割溝の直径より大きく、60um~1000umであり、
    前記感光領域の内径は、前記光分割溝の直径以上であり、前記感光領域の外径は、前記入射光反射防止膜の直径以下であることを特徴とする、
    請求項5に記載のチップ。
  8. 前記光分割溝は、前記チップの一部又は全部を貫通することを特徴とする、
    請求項1に記載のチップ。
  9. 請求項1~8のいずれか一項に記載のチップを製造するために用いられ、
    吸収層を含むチップを形成することと、
    前記吸収層を貫通する光分割溝を前記チップに開設することと、を含むことを特徴とする、
    光電チップの製造方法。
  10. 請求項1~8のいずれか一項に記載の光電チップを実装するための実装方法であって、
    前記光電チップを光源に対して予め位置決めすることと、
    予め位置決めされた前記チップの光分割比を補正するために、前記光分割溝を透過した分光の光パワーを検出することと、
    前記光分割比が予め設定された値と一致する場合、前記チップ及び前記光源を固定し実装することと、
    前記光分割比が予め設定された値と一致しない場合、前記光源と前記チップとの距離を調整することにより、前記光分割比を予め設定された値に調整することとを含むことを特徴とする、
    光電チップの実装方法。
  11. 裏面入射型アレイ光電チップであって、前記チップのいずれか一面の方向に開口し、かつ前記チップの吸収層を貫通する光透過溝と、前記チップの最上層に形成され、かつその一端がその内の前記感光領域に対応する領域が光電変換領域である前記チップの吸収層に接続される感光領域とをそれぞれ備える複数の分光監視ユニットを含み、
    前記チップの裏面を光入射側として、複数の入射光が前記チップに入射され、各入射光の一部は、対応する前記分光監視ユニットの光透過溝を透過して分割され、各入射光の他部は、対応する前記分光監視ユニットの光電変換領域内に入射して光電変換を行うことを特徴とする、
    光電チップ。
  12. 各前記分光監視ユニットは、前記チップの正面に設けられ、かつ対応する前記感光領域の他端に接続される第1の電極をさらに含み、
    複数の前記分光監視ユニットの第1の電極は、互いに絶縁して設けられ、
    前記チップの裏面には、前記チップの基板に接続される少なくとも1つの第2の電極が設けられることを特徴とする、
    請求項11に記載のチップ。
  13. 前記チップの正面の縁部には、前記分光監視ユニットと一対一で対応する複数の電極パットがさらに設けられ、各前記分光監視ユニットの第1の電極は、対応する1つの電極接続線を介して対応する前記電極パッドと電気的に接続され、
    複数の前記電極接続線同士は、互いに絶縁して設けられ、
    複数の前記電極パット同士は、互いに絶縁して設けられることを特徴とする、
    請求項12に記載のチップ。
  14. 前記基板と前記吸収層との間には、緩衝層がさらに設けられ、前記光透過溝は、前記チップの正面方向に開口し、さらに前記最上層を貫通し、かつその内端が前記緩衝層に位置することを特徴とする、
    請求項12に記載のチップ。
  15. 隣接する2つの前記分光監視ユニットの中心間隔は、100umより大きく5000umより小さいことを特徴とする、
    請求項11に記載のチップ。
  16. 隣接する2つの前記電極パットの中心間隔は、30umより大きく1000umより小さく、隣接する2本の前記電極接続線の間隔は、5umより大きいことを特徴とする、
    請求項13に記載のチップ。
  17. 前記光透過溝は、前記チップの一部又は全部を貫通することを特徴とする、
    請求項11に記載のチップ。
  18. 前記チップの裏面には、前記分光監視ユニットと一対一で対応する複数の入射光反射防止膜が設けられ、前記入射光反射防止膜のそれぞれは、面積が、前記チップの表面に平行な方向に沿った対応する前記分光監視ユニットの光透過溝及び感光領域のそれぞれの断面積の合計よりも大きいことを特徴とする、
    請求項11に記載のチップ。
  19. 前記光透過溝の内端には、出射光反射防止膜が設けられることを特徴とする、
    請求項14に記載のチップ。
  20. 請求項11~19のいずれか一項に記載の光電チップを製造するために用いられ、
    吸収層と最上層を形成することと、
    前記最上層の複数の箇所でP型材料をドープし、各箇所の前記P型材料を前記吸収層に拡散させて複数の感光領域を形成することと、
    前記吸収層を貫通する複数の光透過溝を前記チップに開設することと、を含むことを特徴とする、
    光電チップの製造方法。
JP2021537799A 2018-12-25 2019-10-31 光電チップ、その製造方法及び実装方法 Active JP7296150B2 (ja)

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811587822.9 2018-12-25
CN201811587822.9A CN109801984B (zh) 2018-12-25 背入射式光电芯片、制备方法和安装方法
CN201811587824.8 2018-12-25
CN201811587824.8A CN109671795B (zh) 2018-12-25 2018-12-25 背入射式阵列光电芯片及其制备方法
PCT/CN2019/114636 WO2020134537A1 (zh) 2018-12-25 2019-10-31 光电芯片、制备方法和安装方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2022515280A true JP2022515280A (ja) 2022-02-17
JP7296150B2 JP7296150B2 (ja) 2023-06-22

Family

ID=71127602

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2021537799A Active JP7296150B2 (ja) 2018-12-25 2019-10-31 光電チップ、その製造方法及び実装方法

Country Status (4)

Country Link
US (1) US11894471B2 (ja)
EP (1) EP3890033A4 (ja)
JP (1) JP7296150B2 (ja)
WO (1) WO2020134537A1 (ja)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0697597A (ja) * 1992-09-11 1994-04-08 Toshiba Corp 受光素子付き面発光型半導体レーザ装置
US20030106988A1 (en) * 2001-12-06 2003-06-12 John Severn Optical beam sampling monitor
CN1670557A (zh) * 2004-03-16 2005-09-21 住友电气工业株式会社 光功率监控装置、光功率监控方法、及光接收器件
JP2013058656A (ja) * 2011-09-09 2013-03-28 Mitsubishi Electric Corp 裏面入射型半導体受光素子

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3079969B2 (ja) * 1995-09-14 2000-08-21 日本電気株式会社 完全密着型イメージセンサ及びその製造方法
JP2004219523A (ja) * 2003-01-10 2004-08-05 Fujitsu Ltd 光モニタデバイス
JPWO2004109814A1 (ja) * 2003-06-06 2006-07-20 シャープ株式会社 光送信装置
JP4785827B2 (ja) * 2007-12-27 2011-10-05 三洋電機株式会社 太陽電池モジュール及びその製造方法
US9525093B2 (en) * 2009-06-30 2016-12-20 Avago Technologies General Ip (Singapore) Pte. Ltd. Infrared attenuating or blocking layer in optical proximity sensor
CN101969086B (zh) * 2010-07-29 2012-11-14 厦门市三安光电科技有限公司 一种防止边缘漏电的聚光太阳电池芯片制作方法
KR101189309B1 (ko) * 2011-10-11 2012-10-09 엘지이노텍 주식회사 태양전지 및 태양전지 모듈
CN107078145B (zh) * 2014-11-18 2019-05-07 王士原 经微结构增强吸收的光敏器件
US10636933B2 (en) * 2015-12-22 2020-04-28 Texas Instruments Incorporated Tilted photodetector cell
IL246796B (en) * 2016-07-14 2020-05-31 Semi Conductor Devices An Elbit Systems Rafael Partnership Two-color light sensor and method
CN109671795B (zh) * 2018-12-25 2024-05-24 芯思杰技术(深圳)股份有限公司 背入射式阵列光电芯片及其制备方法
CN209401645U (zh) * 2018-12-25 2019-09-17 深圳市芯思杰智慧传感技术有限公司 背入射式阵列光电芯片及其电连接结构
CN209401635U (zh) * 2018-12-25 2019-09-17 深圳市芯思杰智慧传感技术有限公司 背入射式光电芯片

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0697597A (ja) * 1992-09-11 1994-04-08 Toshiba Corp 受光素子付き面発光型半導体レーザ装置
US20030106988A1 (en) * 2001-12-06 2003-06-12 John Severn Optical beam sampling monitor
CN1670557A (zh) * 2004-03-16 2005-09-21 住友电气工业株式会社 光功率监控装置、光功率监控方法、及光接收器件
JP2013058656A (ja) * 2011-09-09 2013-03-28 Mitsubishi Electric Corp 裏面入射型半導体受光素子

Also Published As

Publication number Publication date
JP7296150B2 (ja) 2023-06-22
EP3890033A4 (en) 2022-05-11
US11894471B2 (en) 2024-02-06
EP3890033A1 (en) 2021-10-06
US20210328080A1 (en) 2021-10-21
WO2020134537A1 (zh) 2020-07-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6670599B2 (en) Semitransparent optical detector on a flexible substrate and method of making
US6879014B2 (en) Semitransparent optical detector including a polycrystalline layer and method of making
JP2016181645A (ja) 光送信モジュール
CN109671795B (zh) 背入射式阵列光电芯片及其制备方法
JP2022515280A (ja) 光電チップ、その製造方法及び実装方法
CN110061076B (zh) 背入射式共面电极多单元芯片及其制备方法
JP2004501502A (ja) 光学的な送信・受信装置を製造する方法、およびこれに基づいて製造された光学的な送信・受信装置
CN109801984B (zh) 背入射式光电芯片、制备方法和安装方法
JP2000156510A (ja) 光半導体素子および光半導体素子の製造方法ならびに光電子装置
CN109659379B (zh) 正入射式多单元光电芯片及其制备方法
US6989554B2 (en) Carrier plate for opto-electronic elements having a photodiode with a thickness that absorbs a portion of incident light
KR101036848B1 (ko) 광신호 모니터링 장치 및 그 제조 방법
JP3427125B2 (ja) 光学レンズ機能付き半導体デバイス
KR101068217B1 (ko) 광원 분석 시스템과 그 방법
WO2001071820A2 (en) A semitransparent optical detector with a transparent conductor and method of making
CN109801984A (zh) 背入射式光电芯片、制备方法和安装方法
CN109860210A (zh) 正入射共面电极阵列光电芯片及其制备方法
JP6829923B1 (ja) 受光素子ユニット
JP2008514025A (ja) 大口径受光部のための電極構造を有したフォトダイオード
JPH02138778A (ja) 光半導体装置
JPS62195610A (ja) 光検出装置
CN109801985A (zh) 正入射式光电芯片及其制备方法
JPH11233813A (ja) 半導体受光素子
WO2001073857A2 (en) A semitransparent optical detector including a polycrystalline layer and method of making
Spalthoff et al. Flip-chip-mounted pin-photodiode array for 2.5 Gbit/s-per-channel parallel optical interconnections

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20210708

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20220614

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20220615

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20220914

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20221115

A601 Written request for extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601

Effective date: 20230215

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20230221

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20230509

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20230605

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 7296150

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150