JP2710070B2 - 半導体受光素子及びこの半導体受光素子を用いた光半導体装置 - Google Patents
半導体受光素子及びこの半導体受光素子を用いた光半導体装置Info
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- JP2710070B2 JP2710070B2 JP24168589A JP24168589A JP2710070B2 JP 2710070 B2 JP2710070 B2 JP 2710070B2 JP 24168589 A JP24168589 A JP 24168589A JP 24168589 A JP24168589 A JP 24168589A JP 2710070 B2 JP2710070 B2 JP 2710070B2
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Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、半導体受光素子及び光半導体装置に係り、
特に半導体レーザなどの後方に設けられる光出力モニタ
用の半導体受光素子、及びこの半導体受光素子を用いる
光半導体装置に関する。
特に半導体レーザなどの後方に設けられる光出力モニタ
用の半導体受光素子、及びこの半導体受光素子を用いる
光半導体装置に関する。
（従来の技術） 光ファイバ伝送方法は、損失の非常に少ない光ファイ
バを伝送路とし、発光源に半導体レーザや発光ダイオー
ドなどの半導体発光素子を用い、また受光部にはPINフ
ォトダイオード（PIN−PD）やアバランシェフォトダイ
オード（APD）などの半導体受光素子を用い、大容量で
高品質の通信方法として開発され、現在では既に実用化
されている。
バを伝送路とし、発光源に半導体レーザや発光ダイオー
ドなどの半導体発光素子を用い、また受光部にはPINフ
ォトダイオード（PIN−PD）やアバランシェフォトダイ
オード（APD）などの半導体受光素子を用い、大容量で
高品質の通信方法として開発され、現在では既に実用化
されている。
半導体レーザーは、出射ビームが非常に小さく点光源
に近いため光ファイバとの結合効率が高く、上記の光フ
ァイバ伝送方法の光源として最適である。
に近いため光ファイバとの結合効率が高く、上記の光フ
ァイバ伝送方法の光源として最適である。
しかしながら、半導体レーザは、発振しきい電流や、
その他の特性が周囲温度などの環境により敏感に変化し
てしまうことから、内部に光出力モニタ用の半導体受光
素子を有し、この半導体受光素子の検知作動により光出
力が一定になるように制御しながら動作させるのが一般
的である。
その他の特性が周囲温度などの環境により敏感に変化し
てしまうことから、内部に光出力モニタ用の半導体受光
素子を有し、この半導体受光素子の検知作動により光出
力が一定になるように制御しながら動作させるのが一般
的である。
第３図はInGaAs/InPを材料とした、いわゆる長波長帯
の半導体受光素子の従来例の構造を示す断面図であっ
て、11aはInP基板、11bはInGaAs層、12は拡散領域、13,
14は電極、15は絶縁膜マスクである。
の半導体受光素子の従来例の構造を示す断面図であっ
て、11aはInP基板、11bはInGaAs層、12は拡散領域、13,
14は電極、15は絶縁膜マスクである。
同図において、InP基板11a上に低不純物濃度のInGaAs
層11bをエピタキシャル成長して光吸収層とし、絶縁マ
スク15を用いて表面から選択的に亜鉛（Zn）の拡散領域
12を設けてPIN型PD構造としている。
層11bをエピタキシャル成長して光吸収層とし、絶縁マ
スク15を用いて表面から選択的に亜鉛（Zn）の拡散領域
12を設けてPIN型PD構造としている。
そして電極13,14に逆バイアスになるように電圧を印
加した状態で表面から入射光Ａを照射させると、光量に
対応した電流が検知できる。
加した状態で表面から入射光Ａを照射させると、光量に
対応した電流が検知できる。
第４図は上記の半導体受光素子を半導体レーザの光出
力モニタといて用いた従来の光半導体装置を示す構成図
であって、16は半導体受光素子、17は半導体レーザ、18
aはヒートシンク、18bはシリコンサブマウントである。
力モニタといて用いた従来の光半導体装置を示す構成図
であって、16は半導体受光素子、17は半導体レーザ、18
aはヒートシンク、18bはシリコンサブマウントである。
同図において、銅製のヒートシンク18aの上にシリコ
ンサブマウント18bを介して半導体レーザ17が設置さ
れ、半導体レーザ17の後方に半導体受光素子16を、受光
面が半導体レーザ17の後出射部17aに対向するように設
置されている。従って、前出射部17bの光出力に比例し
た後出射部17からの光が、半導体受光素子16に入射して
光出力が検知される。そして検知信号に基づいて半導体
レーザ17の動作電流を制御して、出射光出力を一定値に
制御することができる。
ンサブマウント18bを介して半導体レーザ17が設置さ
れ、半導体レーザ17の後方に半導体受光素子16を、受光
面が半導体レーザ17の後出射部17aに対向するように設
置されている。従って、前出射部17bの光出力に比例し
た後出射部17からの光が、半導体受光素子16に入射して
光出力が検知される。そして検知信号に基づいて半導体
レーザ17の動作電流を制御して、出射光出力を一定値に
制御することができる。
この時、後出射部17aから出射されて、半導体受光素
子16を照射する入射光Ａが表面で反射されるが、この反
射光Ｂの一部が半導体レーザ17に帰還して発振動作を不
安定にすることがないように、半導体受光素子16は半導
体レーザ17の後出射部17aの端面に対して所定の角度だ
け傾斜して配置されることが必要である。
子16を照射する入射光Ａが表面で反射されるが、この反
射光Ｂの一部が半導体レーザ17に帰還して発振動作を不
安定にすることがないように、半導体受光素子16は半導
体レーザ17の後出射部17aの端面に対して所定の角度だ
け傾斜して配置されることが必要である。
（発明が解決しようとする課題） 上記の従来の半導体受光素子16では、半導体受光素子
16の表面を照射する入射光Ａを電流に変換して検知する
のであるから、半導体レーザ17の後出射部17aからの出
射光を半導体レーザ17に影響がないように受光するに
は、第４図に示すように、半導体レーザ17の設置面と半
導体受光素子16の設置面とに所定の角度を付けなければ
ならず、組立工程を複雑にするという問題がある。
16の表面を照射する入射光Ａを電流に変換して検知する
のであるから、半導体レーザ17の後出射部17aからの出
射光を半導体レーザ17に影響がないように受光するに
は、第４図に示すように、半導体レーザ17の設置面と半
導体受光素子16の設置面とに所定の角度を付けなければ
ならず、組立工程を複雑にするという問題がある。
また、複雑な組立工程を行うため、半導体レーザ17と
受光素子16との間に所定の間隔を保たねばならず、半導
体レーザ17の後出射部17aからの出射光が半導体受光素
子16に到達するまでに光ビームが広がってしまうため、
半導体受光素子16の前出射部17bの出射光Ｄの出力に対
する光電変換効率は低いものとなり、充分なモニタ電流
を得るためには半導体受光素子16のチップサイズを大き
くしなくてはならず、コストアップとなるという問題も
ある。
受光素子16との間に所定の間隔を保たねばならず、半導
体レーザ17の後出射部17aからの出射光が半導体受光素
子16に到達するまでに光ビームが広がってしまうため、
半導体受光素子16の前出射部17bの出射光Ｄの出力に対
する光電変換効率は低いものとなり、充分なモニタ電流
を得るためには半導体受光素子16のチップサイズを大き
くしなくてはならず、コストアップとなるという問題も
ある。
本発明の目的は、集光効率が高く、光半導体装置への
組み込みの際の組立工程を簡略化することができ、かつ
コスト面でも有利な半導体受光素子、及びこの半導体受
光素子を用いた光半導体装置を提供することにある。
組み込みの際の組立工程を簡略化することができ、かつ
コスト面でも有利な半導体受光素子、及びこの半導体受
光素子を用いた光半導体装置を提供することにある。
（課題を解決するための手段） 上記の目的を達成するため、本発明の半導体受光素子
は、禁止帯幅が受光層よりも大きい半導体基板の一側
に、入射する前の入射光の入射方向と略平行に前記受光
層の受光平面を設置し、前記入射光の入射方向と略直交
する前記半導体基板の厚さ方向における側面の全面もし
くは一部を所定の角度傾斜させて傾斜側面を形成し、こ
の傾斜側面における前記半導体基板部分を前記入射光の
主な光入射面としたことを特徴とする。
は、禁止帯幅が受光層よりも大きい半導体基板の一側
に、入射する前の入射光の入射方向と略平行に前記受光
層の受光平面を設置し、前記入射光の入射方向と略直交
する前記半導体基板の厚さ方向における側面の全面もし
くは一部を所定の角度傾斜させて傾斜側面を形成し、こ
の傾斜側面における前記半導体基板部分を前記入射光の
主な光入射面としたことを特徴とする。
また、本発明の光半導体装置は、前記半導体受光素子
の傾斜側面における半導体基板部分と、発光素子の光出
射部とを対向して配置したことを特徴とする。
の傾斜側面における半導体基板部分と、発光素子の光出
射部とを対向して配置したことを特徴とする。
（作 用） 上記の手段を採用して、半導体受光素子には所定の角
度傾斜した傾斜側面が形成されているため、半導体受光
素子を配置する組立工程が簡単になり、従って、組立の
ためのスペースを狭くでき、発光素子と半導体受光素子
とを近接させて設置できるために、半導体受光素子のサ
イズが小さくても受光できるのでコストダウンが図れ、
しかも、傾斜側面における受光層とは反動側にあって、
禁止帯幅が受光層よりも大きい半導体基板部分を主な光
入射面としたため、傾斜側面に入射した光を効率的に受
光することができる。
度傾斜した傾斜側面が形成されているため、半導体受光
素子を配置する組立工程が簡単になり、従って、組立の
ためのスペースを狭くでき、発光素子と半導体受光素子
とを近接させて設置できるために、半導体受光素子のサ
イズが小さくても受光できるのでコストダウンが図れ、
しかも、傾斜側面における受光層とは反動側にあって、
禁止帯幅が受光層よりも大きい半導体基板部分を主な光
入射面としたため、傾斜側面に入射した光を効率的に受
光することができる。
さらに、前記半導体受光素子を用いた光半導体装置で
は、半導体受光素子の傾斜側面における半導体基板部分
と発光素子の光出射部とを対向して配置し、前記傾斜側
面における半導体基板部分を入射光の主な光入射面とし
て、その傾斜側面に入射した光を受光することにより、
発光素子と半導体受光素子との高さ調整が容易になり、
かつ半導体受光素子での集光効率が高くなる。
は、半導体受光素子の傾斜側面における半導体基板部分
と発光素子の光出射部とを対向して配置し、前記傾斜側
面における半導体基板部分を入射光の主な光入射面とし
て、その傾斜側面に入射した光を受光することにより、
発光素子と半導体受光素子との高さ調整が容易になり、
かつ半導体受光素子での集光効率が高くなる。
（実施例） 以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
第１図は本発明の半導体受光素子の一実施例を示す断
面図であって、1aはＮ型InP基板、1bは受光部である低
不純物濃度のアンドープ−InGaAs受光層、２は拡散領域
（亜鉛拡散領域）、3,4は電極、５は絶縁膜マスク、６
は傾斜側面である。
面図であって、1aはＮ型InP基板、1bは受光部である低
不純物濃度のアンドープ−InGaAs受光層、２は拡散領域
（亜鉛拡散領域）、3,4は電極、５は絶縁膜マスク、６
は傾斜側面である。
同図において、Ｎ型InP基板の1aの上に液相エピキシ
ャル成長により形成したアンドープ−InGaAs受光層1bを
形成し、この受光層1bに絶縁膜マスク（例えば窒化シリ
コン膜）５をマスクとしてZnの拡散により高濃度の拡散
領域２を形成する。そして、電極3,4を設けた後、Ｎ型I
nP基板1a側より順メサ面が露出するようにエッチングを
行い、傾斜側面６を形成する。
ャル成長により形成したアンドープ−InGaAs受光層1bを
形成し、この受光層1bに絶縁膜マスク（例えば窒化シリ
コン膜）５をマスクとしてZnの拡散により高濃度の拡散
領域２を形成する。そして、電極3,4を設けた後、Ｎ型I
nP基板1a側より順メサ面が露出するようにエッチングを
行い、傾斜側面６を形成する。
側面のうち少なくとも一面の全面もしくは一部には所
定の角度傾斜した傾斜側面６が設けられている。この傾
斜側面６は、例えば臭素メタノール溶液により順メサ面
が露出するようにエッチングすることで得られる。この
場合は、傾斜側面６の傾斜角度φ１は35.3度とする。
定の角度傾斜した傾斜側面６が設けられている。この傾
斜側面６は、例えば臭素メタノール溶液により順メサ面
が露出するようにエッチングすることで得られる。この
場合は、傾斜側面６の傾斜角度φ１は35.3度とする。
この場合、傾斜側面６への入射光Ａは、主として前記
受光層1bよりも禁止帯幅が大きい前記基板1a部分に入射
して、矢印Ｂ方向へ反射されるが、半導体受光素子の内
部での光ＣはInGaAs受光層1bの方向に屈折されるため、
受光層1bへの集光効率を高められる。
受光層1bよりも禁止帯幅が大きい前記基板1a部分に入射
して、矢印Ｂ方向へ反射されるが、半導体受光素子の内
部での光ＣはInGaAs受光層1bの方向に屈折されるため、
受光層1bへの集光効率を高められる。
第２図は本実施例の半導体受光素子をは半導体レーザ
の光出力モニタとして組込んだ本発明に係る光半導体装
置の一実施例を示す構成図であって、７は半導体受光素
子,8は発光素子である半導体レーザ、9aはヒートシン
ク、9bはシリコンサブマウントである。
の光出力モニタとして組込んだ本発明に係る光半導体装
置の一実施例を示す構成図であって、７は半導体受光素
子,8は発光素子である半導体レーザ、9aはヒートシン
ク、9bはシリコンサブマウントである。
同図において、半導体レーザ８の後方出射光は、半導
体受光素子７に入射光Ａとして入射する際、傾斜側面６
により上方に反射されることになり、反射光Ｂを半導体
レーザ８の方向に向けさせることがなく、反射光Ｂの影
響で半導体レーザ８の動作を不安定にすることが防げ
る。
体受光素子７に入射光Ａとして入射する際、傾斜側面６
により上方に反射されることになり、反射光Ｂを半導体
レーザ８の方向に向けさせることがなく、反射光Ｂの影
響で半導体レーザ８の動作を不安定にすることが防げ
る。
前記半導体受光素子７には、上記のように所定の傾斜
角度の傾斜側面６が形成されているため、従来装置と比
べると、半導体レーザ８の出射面に対して傾斜するよう
に半導体受光素子７を設置する複雑な工程が必要でなく
なり、また設置作業のためのスペースが少なくなって、
具体的には、半導体受光素子７と半導体レーザ８とを数
十μｍ程度まで近づけられ、数mmの間隔を必要としたあ
従来装置と比べて、入射光Ａを効率よく半導体受光素子
７に照射させることができた。
角度の傾斜側面６が形成されているため、従来装置と比
べると、半導体レーザ８の出射面に対して傾斜するよう
に半導体受光素子７を設置する複雑な工程が必要でなく
なり、また設置作業のためのスペースが少なくなって、
具体的には、半導体受光素子７と半導体レーザ８とを数
十μｍ程度まで近づけられ、数mmの間隔を必要としたあ
従来装置と比べて、入射光Ａを効率よく半導体受光素子
７に照射させることができた。
なお、半導体受光素子７において、本実施例では、In
GaAs/InPのPINフォトダイオードを例としたが、GaAlAs,
GaAs,Siなどその他の材料が使用でき、さらに、基板1a
の禁止帯幅が受光層1bよりも大きい材料の組合せであれ
ば使用できる。
GaAs/InPのPINフォトダイオードを例としたが、GaAlAs,
GaAs,Siなどその他の材料が使用でき、さらに、基板1a
の禁止帯幅が受光層1bよりも大きい材料の組合せであれ
ば使用できる。
さらに上記の実施例では、発光素子として半導体レー
ザを用いたが、端面より主たる発光を行う発光素子であ
れば、同様の効果が得られる。
ザを用いたが、端面より主たる発光を行う発光素子であ
れば、同様の効果が得られる。
（発明の効果） 本発明によれば、光入射面を傾斜側面とすることによ
り、光入射面を発行素子に対して傾斜させて設置する半
導体受光素子の設置のための工程が不要であるなど、組
立工程を簡単化でき、コスト的に有利となり、しかも、
傾斜側面における受光層とは反対側にあって、禁止帯幅
が受光層よりも大きい半導体基板部分を主な光入射面と
したため、傾斜側面に入射した光を効率的に受光するこ
とができる半導体受光素子を提供できる。
り、光入射面を発行素子に対して傾斜させて設置する半
導体受光素子の設置のための工程が不要であるなど、組
立工程を簡単化でき、コスト的に有利となり、しかも、
傾斜側面における受光層とは反対側にあって、禁止帯幅
が受光層よりも大きい半導体基板部分を主な光入射面と
したため、傾斜側面に入射した光を効率的に受光するこ
とができる半導体受光素子を提供できる。
さらに、半導体受光素子の傾斜側面における半導体基
板部分と発光素子の光出射部とを対向して配置し、前記
傾斜側面における半導体基板部分を入射光の主な光入射
面として、その傾斜側面に入射した光を受光することに
より、発光素子と半導体受光素子との高さ調整が容易に
なるので、集光効率が向上する前記半導体受光素子を用
いることと相俟って、発光素子に応じた安定した高い出
力のモニタ電流が得られる光半導体装置を提供できる。
板部分と発光素子の光出射部とを対向して配置し、前記
傾斜側面における半導体基板部分を入射光の主な光入射
面として、その傾斜側面に入射した光を受光することに
より、発光素子と半導体受光素子との高さ調整が容易に
なるので、集光効率が向上する前記半導体受光素子を用
いることと相俟って、発光素子に応じた安定した高い出
力のモニタ電流が得られる光半導体装置を提供できる。
第１図は本発明の半導体受光素子の一実施例を示す断面
図、第２図は本発明の光半導体装置の一実施例を示す構
成図、第３図は従来の半導体受光素子を示す断面図、第
４図は従来の光半導体装置を示す構成図である。 1a……Ｎ型InP基板、1b……受光層、２……拡散領域、
3,4……電極、５……絶縁マスク、６……傾斜側面、７
……半導体受光素子、８……発光素子、9a……ヒートシ
ンク、9b……シリコンサブマウント。
図、第２図は本発明の光半導体装置の一実施例を示す構
成図、第３図は従来の半導体受光素子を示す断面図、第
４図は従来の光半導体装置を示す構成図である。 1a……Ｎ型InP基板、1b……受光層、２……拡散領域、
3,4……電極、５……絶縁マスク、６……傾斜側面、７
……半導体受光素子、８……発光素子、9a……ヒートシ
ンク、9b……シリコンサブマウント。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−195191（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−116788（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−172482（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−26482（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−283080（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−33733（ＪＰ，Ａ) 実開 昭60−166172（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭60−166173（ＪＰ，Ｕ)
Claims (2)
- 【請求項１】禁止帯幅が受光層よりも大きい半導体基板
の一側に、入射する前の入射光の入射方向と略平行に前
記受光層の受光平面を設置し、前記入射光の入射方向と
略直交する前記半導体基板の厚さ方向における側面の全
面もしくは一部を所定の角度傾斜させて傾斜側面を形成
し、この傾斜側面における前記半導体基板部分を前記入
射光の主な光入射面としたことを特徴とする半導体受光
素子。 - 【請求項２】請求項（１）記載の半導体受光素子の傾斜
側面における半導体基板部分と、発光素子の光出射部と
を対向して配置したことを特徴とする光半導体装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24168589A JP2710070B2 (ja) | 1989-09-20 | 1989-09-20 | 半導体受光素子及びこの半導体受光素子を用いた光半導体装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24168589A JP2710070B2 (ja) | 1989-09-20 | 1989-09-20 | 半導体受光素子及びこの半導体受光素子を用いた光半導体装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03105985A JPH03105985A (ja) | 1991-05-02 |
| JP2710070B2 true JP2710070B2 (ja) | 1998-02-10 |
Family
ID=17077995
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24168589A Expired - Fee Related JP2710070B2 (ja) | 1989-09-20 | 1989-09-20 | 半導体受光素子及びこの半導体受光素子を用いた光半導体装置 |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2710070B2 (ja) |
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|---|---|---|---|---|
| JP2765321B2 (ja) * | 1991-11-29 | 1998-06-11 | 日本電気株式会社 | 半導体受光素子 |
| EP0660467B1 (de) * | 1993-12-22 | 1997-03-19 | Siemens Aktiengesellschaft | Optoelektronisches Bauelement und Verfahren zu dessen Herstellung |
| US6064782A (en) * | 1998-05-22 | 2000-05-16 | Lucent Technologies Inc. | Edge receptive photodetector devices |
| US6837627B2 (en) | 2001-04-25 | 2005-01-04 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Optical communication module |
| JP2003209268A (ja) * | 2002-01-11 | 2003-07-25 | Mitsubishi Electric Corp | 光モジュール |
| US6909160B2 (en) | 2002-07-16 | 2005-06-21 | Anritsu Corporation | Semiconductor light-receiving module capable of converting light into current efficiently at light absorbing layer |
| US11060907B2 (en) | 2017-03-06 | 2021-07-13 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Optical module having structure to reduce stray light |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58116788A (ja) * | 1981-12-29 | 1983-07-12 | Fujitsu Ltd | 集積化光半導体装置とその製造方法 |
| JPS60166173U (ja) * | 1984-04-11 | 1985-11-05 | ソニー株式会社 | 半導体発光装置 |
| JPS60166172U (ja) * | 1984-04-11 | 1985-11-05 | ソニー株式会社 | 半導体発光装置 |
| JPH0654823B2 (ja) * | 1986-02-21 | 1994-07-20 | 日本電信電話株式会社 | 発・受光素子 |
| JPS63172482A (ja) * | 1987-01-12 | 1988-07-16 | Oki Electric Ind Co Ltd | 光集積化素子 |
-
1989
- 1989-09-20 JP JP24168589A patent/JP2710070B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03105985A (ja) | 1991-05-02 |
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