JP2798333B2 - プリアンプ付フォトダイオード構造 - Google Patents

プリアンプ付フォトダイオード構造

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JP2798333B2
JP2798333B2 JP4341667A JP34166792A JP2798333B2 JP 2798333 B2 JP2798333 B2 JP 2798333B2 JP 4341667 A JP4341667 A JP 4341667A JP 34166792 A JP34166792 A JP 34166792A JP 2798333 B2 JP2798333 B2 JP 2798333B2
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photodiode
chip
preamplifier
electrode
groove
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真司 船場
光二 山下
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は光ファイバ通信に用い
られるプリアンプ付フォトダイオード構造に関するもの
である。
【0002】
【従来の技術】高速応答を達成するためにフォトダイオ
ードを裏面入射型とし、これを増幅用ICチップに直接
接続したプリアンプ付フォトダイオード構造の従来例を
図5に示す。
【0003】図5において、Iは増幅用ICチップ、P
はフォトダイオード(以下PDともいう)チップ、1は
p−Si基板、2は該p−Si基板1上に形成されたn
−Siエピタキシャル層、3は該n−Siエピタキシャ
ル層2上に形成されたSiO2 絶縁膜、4aは増幅用I
Cチップの活性領域であるn−Siエピタキシャル層
2にSiO2 絶縁膜3を介して接続して形成された増幅
器入力電極、4bは同様にして形成されたGND電極、
Tは増幅用ICチップIの上記電極4a下の増幅器入力
部、Bは素子分離のために形成されたp型拡散によるp
n接合分離領域である。
【0004】また、6はフォトダイオードチップPのn
−InP基板、7はフォトダイオードチップPのp型拡
散領域、4cはフォトダイオードチップPのp型拡散領
域7に接続して形成されたカソード電極、4dはフォト
ダイオードチップPのn−InP基板6に接続して形成
されたアノード電極、5は上記増幅用ICチップの電
極4a,4bとフォトダイオードチップPの電極4c,
4dとをそれぞれ接続する半田、Tは増幅用ICチップ
内の増幅器入力部、Bはp型拡散によるpn接合分離
領域である。
【0005】次に組立手順について説明する。まず、I
CチップIに形成した電極4a,4b上にAu,Sn等
のハンダペレット5を置き、該チップを200〜300
℃に加熱し、ハンダが十分に溶けた時点で該ICチップ
I上にフォトダイオードチップPを載せ、冷却する。こ
こで、もちろん、ICチップIの製造工程の最後に、電
極4a,4bの上にハンダ材を蒸着しておいてもよい。
【0006】次に動作について説明する。図5におい
て、フォトダイオードへの入射光(波長1.3または
1.55μm)は、フォトダイオードチップPの上部よ
り入射し、InP基板6を透過し、p拡散領域7付近の
InGaAs光吸収層で吸収される。ここで発生したキ
ャリア対がフォトダイオードチップPに印加された逆バ
イアスにより分離され、光電流が電極(4c→4a→4
b→4d)を通して流れる。上記ICチップIの増幅器
入力部Tに流れ込んだ光電流は、ICチップI上の増幅
回路にて増幅され、プリアンプ付フォトダイオードの出
力として得られる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】従来のプリアンプ付フ
ォトダイオードは以上のようにフォトダイオードとIC
とが直接接続されているので、フォトダイオードチップ
Pの電極とICチップIの表面との間の、図5における
上記フォトダイオードチップの上記2つの電極4c,4
dのうちの長い方の電極4cの、SiO2 絶縁膜3上の
電極引き出し部であって半田5を形成した部分を除いた
部分である,Lの領域に浮遊容量が形成され、これはよ
り高速動作を得るための障害となっていた。またフォト
ダイオードチップとICとの間の狭い領域において、2
つの領域のハンダ付けを行うため、該ハンダのしみ出し
が両チップの電極間のショートを生ずる危険性があると
いう問題があった。
【0008】この発明は上記のような問題点を解消する
ためになされたもので、フォトダイオードチップとIC
チップ間の浮遊容量を低減できるとともに、ハンダによ
るショートの危険性を除去したプリアンプ付フォトダイ
オード構造を得ることを目的としている。
【0009】
【課題を解決するための手段】この発明に係るプリアン
プ付フォトダイオード構造は、増幅用ICチップの表面
に裏面入射型のフォトダイオードを半田付けしてなり、
かつ該フォトダイオードチップの下面に対向する上記I
Cチップの表面に、上記フォトダイオードの上記2つの
電極のうちの長い方の第1の電極の電極引き出し部に対
向する部分を少なくとも含む溝を設けてなるものであ
る。
【0010】また、この発明に係るプリアンプ付フォト
ダイオード構造は、上記溝を、上記フォトダイオードの
下面の2つの電極の上記増幅用ICチップの2つの電極
との半田による接続部を除いた領域のすべてにわたって
設けてなるものである。
【0011】また、この発明に係るプリアンプ付フォト
ダイオード構造は、上記溝を増幅用ICチップ内部の能
動層より深い溝とし、これにより素子間の電気的絶縁を
行うようにしたものである。
【0012】また、フォトダイオードチップとICチッ
プの電極の接合直下の位置にICチップ内の増幅器入力
部を位置させたものである。また、増幅用ICチップの
表面に設けた溝の中に突起部を設け、両チップ間の電極
接合に用いた半田のしみ出しをこの突起部により堰き止
めてなるようにしたものである。
【0013】
【作用】この発明におけるフォトダイオードチップは、
直接接続するICチップの表面にフォトダイオードの一
方の電極の電極引き出し部に対向する部分を少なくとも
含んで溝を設けてあるため、フォトダイオードチップ表
面とICチップ表面の溝の底との距離が開き、浮遊容量
は低減される。また、該溝を設けたことによりハンダの
広がりを抑えることができる。
【0014】また、増幅用ICチップの表面にICチッ
プ内部の能動層より深い溝を設け、素子間の電気的絶縁
をしたことにより、pn接合分離領域を省略することが
できる。
【0015】また、フォトダイオードチップとICチッ
プの電極の接合直下の位置にICチップ内の増幅器入力
部を位置させたことにより、さらに余分な配線インピー
ダンスの低減を図ることができる。
【0016】また、増幅用ICチップの表面に設けた溝
の中に突起部を設け、電極接合に用いた半田のしみ出し
をこの突起部により堰き止めてなることにより、ハンダ
の広がりを抑えることができる。
【0017】
【実施例】
実施例1.以下、この発明の一実施例を図について説明
する。図1はこの発明の第1の実施例によるプリアンプ
付フォトダイオード構造を示し、図において、図6と同
一符号は同一または相当部分を示す。A1はICチップ
Iの表面の、上記フォトダイオードチップPの下面に対
向する位置に、該フォトダイオードの下面の2つの電極
4c,4dの、増幅用ICチップの2つの電極4a,4
bとの半田5による接続部を除いた領域のすべてにわた
って設けられた溝である。これは勿論、図5における、
フォトダイオードの2つの電極4c,4dのうちの長い
方の電極4cの,SiO2 絶縁膜3上の電極引き出し部
であって半田5を形成した部分を除いた部分である、L
の領域を含むものとなっている。なお、上記溝A1の紙
面と垂直な方向の長さは、フォトダイオードチップPの
幅と同じか、それよりも長いものとなっている。
【0018】本実施例1のプリアンプ付フォトダイオー
ド構造においては、フォトダイオードチップPの下面と
対向するICチップIの表面の、図5におけるLの領域
を含む広い領域にわたって溝A1を設け、上記フォトダ
イオードチップP下面と該溝A1の底面との間の距離を
広げるようにしているので、両チップ間の浮遊容量を低
減することができ、しかも該距離を広げたことにより、
ハンダによるショートの危険性を除去することができる
効果がある。
【0019】なお、本実施例1において、溝A1の長さ
は、上記Lの領域に相当するものであってもよいし、ま
た上記Lの領域と、フォトダイオードチップPのカソー
ド電極4cのp型拡散領域7との接続部とを含む長さに
相当するものであってもよいものである。
【0020】実施例2.図2はこの発明の第2の実施例
によるプリアンプ付フォトダイオード構造を示し、図に
おいて、A2は図1の溝A1に代えて、該溝を能動層2
より深く形成した溝である。
【0021】本実施例2においては、溝A2を能動層2
より深く形成したことにより、ICチップIの電極4
a,4b間の電気的分離を行ったので、上記実施例1の
効果に加えて、該実施例1のようにpn接合分離領域B
を設けることを不要とすることができる効果がある。
【0022】実施例3.図3はこの発明の第3の実施例
によるプリアンプ付フォトダイオード構造を示し、本実
施例3はこの図3に示すように、上記実施例2の構成に
加えて、フォトダイオードチップPとICチップIとの
電極接合部の直下に、増幅用ICチップの増幅部への電
極入力部Tを設けるようにしたものである。
【0023】本実施例3においては、ICチップ増幅部
への電極入力部Tを、フォトダイオードチップPとIC
チップIとの電極接合部の直下に位置させることによ
り、上記実施例2の効果に加えて、さらに余分な配線イ
ンピーダンスの低減を図ることができる効果がある。
【0024】実施例4.図4は本発明の第4の実施例に
よるプリアンプ付フォトダイオード構造を示す。本実施
例4はこの図4に示すように、電極部4a,4bからの
ハンダ5のしみ出しが大きい場合において、溝A2中に
複数の突起部C1,C2を形成することにより、該突起
部C1,C2によりハンダの溝A2内での広がりを堰き
止めるようにしたものである。これにより、上記実施例
2,3の効果に加えて、ハンダによるショートの危険性
を除去することができる。なお、この突起部C1,C2
の大きさはできるだけ小さい方が好ましいものである。
【0025】
【発明の効果】以上のように、この発明にかかるプリア
ンプ付フォトダイオード構造によれば、ICチップ表面
のフォトダイオードチップ下面に対向する位置に、少な
くともフォトダイオードの一方の電極の電極引き出し部
の長さに相当する長さの溝を設けたので、ICチップと
フォトダイオードチップ間に生ずる浮遊容量を低減する
ことができ、高速動作が可能なプリアンプ付フォトダイ
オード構造を得ることができる効果がある。かつ、上記
溝を設けたことによりハンダの広がりを抑えることがで
き、ハンダによるショートの危険性を除去することがで
きる効果がある。
【0026】また、増幅用ICチップの表面にICチッ
プ内部の能動層より深い溝を設け、ICチップ内の素子
間の電気的絶縁をこの溝により行うことにより、pn接
合分離領域を設けることを省略できる効果がある。
【0027】また、フォトダイオードチップとICチッ
プの電極との接合直下の位置にIC内の増幅器入力部を
位置させることにより、さらに余分な配線インピーダン
スの低減を図ることができる効果がある。
【0028】また、増幅用ICチップの表面に設けた溝
の中に突起部を設け、電極接合に用いた半田のしみ出し
をこの突起部により堰き止めることにより、ハンダの広
がりを抑えることができ、ハンダによるショートの危険
性を除去することができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施例1によるプリアンプ付フォト
ダイオード構造を示す断面図。
【図2】この発明の実施例2によるプリアンプ付フォト
ダイオード構造を示す断面図。
【図3】この発明の実施例3によるプリアンプ付フォト
ダイオード構造を示す断面図。
【図4】この発明の実施例4によるプリアンプ付フォト
ダイオード構造を示す断面図。
【図5】従来のプリアンプ付フォトダイオード構造を示
す断面図。
【符号の説明】
I 増幅用ICチップ P フォトダイオードチップ 1 p−Si基板 2 n−Siエピタキシャル層 3 SiO2 絶縁膜 4a 増幅器入力電極 4b GND電極 4c カソード電極 4d アノード電極 5 半田 6 n−InP基板 7 p型拡散領域 A1 溝 A2 溝 A3 溝 T 増幅器入力部 B p型拡散pn接合分離領域

Claims (6)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 プリアンプを有するフォトダイオードの
    構造において、 プリアンプを構成する増幅用ICチップの表面の2つの
    電極に、裏面入射型のフォトダイオードの2つの電極を
    それぞれ半田付けしてなり、 かつ該フォトダイオードの下面に対向する上記ICチッ
    プの表面に、上記フォトダイオードの上記2つの電極の
    うちの長い方の第1の電極の電極引き出し部に対向する
    部分を少なくとも含む溝を設けてなることを特徴とする
    プリアンプ付フォトダイオード構造。
  2. 【請求項2】 請求項1記載のプリアンプ付フォトダイ
    オード構造において、 上記溝は、上記フォトダイオードの第1の電極の該フォ
    トダイオードの拡散領域との接続部および該第1の電極
    の電極引き出し部に対向する部分を含むものであるプリ
    アンプ付フォトダイオード構造。
  3. 【請求項3】 請求項1記載のプリアンプ付フォトダイ
    オード構造において、 上記溝は、上記フォトダイオードの下面の2つの電極
    の、上記増幅用ICチップの2つの電極との半田による
    接続部を除いた領域のすべてにわたって設けられている
    ことを特徴とするプリアンプ付フォトダイオード構造。
  4. 【請求項4】 請求項1ないし3のいずれかに記載のプ
    リアンプ付フォトダイオード構造において、 上記溝は、上記増幅用ICチップの表面に該IC内部の
    能動層より深い深さまで達するものであり、 該溝により素子間の電気的絶縁をしてなることを特徴と
    するプリアンプ付フォトダイオード構造。
  5. 【請求項5】 請求項1ないし4のいずれか記載のプリ
    アンプ付フォトダイオード構造において、 上記フォトダイオードの電極と上記ICチップの電極と
    の接合直下の位置に、該IC内の増幅器入力部を位置さ
    せたことを特徴とするプリアンプ付フォトダイオード構
    造。
  6. 【請求項6】 請求項1ないし5のいずれかに記載のプ
    リアンプ付フォトダイオード構造において、 上記増幅用ICチップの表面に設けた上記溝の中に突起
    部を設け、 上記フォトダイオードの電極と上記ICチップの電極と
    の接合に用いた半田のしみ出しをこの突起部により堰き
    止めてなることを特徴とするプリアンプ付フォトダイオ
    ード構造。
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