JP3191822B2 - 半導体受光装置 - Google Patents

半導体受光装置

Info

Publication number
JP3191822B2
JP3191822B2 JP01760692A JP1760692A JP3191822B2 JP 3191822 B2 JP3191822 B2 JP 3191822B2 JP 01760692 A JP01760692 A JP 01760692A JP 1760692 A JP1760692 A JP 1760692A JP 3191822 B2 JP3191822 B2 JP 3191822B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
light receiving
photodiode chip
optical fiber
light
receiving device
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.)
Expired - Fee Related
Application number
JP01760692A
Other languages
English (en)
Other versions
JPH05218462A (ja
Inventor
美樹 工原
英明 小関
久人 道越
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.)
Sumitomo Electric Industries Ltd
Original Assignee
Sumitomo Electric Industries 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
Application filed by Sumitomo Electric Industries Ltd filed Critical Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority to JP01760692A priority Critical patent/JP3191822B2/ja
Priority to CA002088612A priority patent/CA2088612C/en
Priority to DE69328579T priority patent/DE69328579T2/de
Priority to KR1019930001426A priority patent/KR970005215B1/ko
Priority to EP93101639A priority patent/EP0554849B1/en
Priority to DK93101639T priority patent/DK0554849T3/da
Publication of JPH05218462A publication Critical patent/JPH05218462A/ja
Priority to US08/159,577 priority patent/US5412229A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3191822B2 publication Critical patent/JP3191822B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/44Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process
    • H01L2224/45Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/45001Core members of the connector
    • H01L2224/45099Material
    • H01L2224/451Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof
    • H01L2224/45138Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 950°C and less than 1550°C
    • H01L2224/45144Gold (Au) as principal constituent
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/4805Shape
    • H01L2224/4809Loop shape
    • H01L2224/48091Arched

Landscapes

  • Light Receiving Elements (AREA)
  • Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)
  • Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、光通信システムの受信
装置等に用いられる半導体受光装置に関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】光ファイバーを用いる光通信のための半
導体受光装置は、たとえば図3のようにフォトダイオー
ドッチップ1がヘッダー2上にマウントされ、リード3
を通じて外部に光電流を取り出すことにより光信号を電
気信号に変換している。キャップ4は透光性の窓5を有
しており、フォトダイオードチップを気密シールするた
めに用いられる。ここで、ハウジング8にフェルール7
を介して挿通された光ファイバー6からの光を効率よく
フォトダイオードチップ1に照射するために、集光レン
ズ9が用いられている。図3のような形状をコアキシャ
ルタイプと呼ぶ。
【0003】図4の装置は、バタフライタイプと呼ばれ
るもので、ハウジング8が短形となっている。基本的に
は、図3と機能は同じであるが、ハウジング8の中にI
C(集積回路)チップなどを配置し、フォトダイオード
チップ1からの光電流信号をある程度増幅してから、外
部に取り出すような使い方もできる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】従来のこの種の装置
は、光ファイバーとしてシングルモードファイバーまた
はマルチモードファイバーを用いている。そのコア径は
たとえば1.3μm帯の光では、シングルモードファイ
バーで約10μm、マルチモードファイバーで約50μ
mである。光ファイバーの端面から出射される光は、そ
の光ファイバーのコアとクラッドの屈折率差に応じた角
度で空間に広がっていく。従って、この広がっていく光
を効率良くフォトダイオードの受光面に集光するため
に、レンズ9を用いる。特に、高速用の100μm以下
の小受光径のフォトダイオードチップを用いるときは、
より集光特性の良い非球面レンズもしくは、セルフォッ
クレンズを用いることがよく行われ、高価な部品を使わ
ざるを得ないという状況にある。
【0005】また、たとえこれらのレンズを用いたとし
ても、光ファイバーとの調芯には非常に高い精度を要求
される。特に図3に示すB部分の固定時には、感度のば
らつきを±0.5dB以内に収めるには、±15μm程
度の位置精度を必要とする。この種の部品の固定には、
YAGレーザによるスポット溶接が最もよく用いられる
が、それでも位置ずれが生じ、歩留りは70〜80%と
低い。また、1回の調芯に20〜30分の長時間を要し
ている。
【0006】特に問題となるは、集光された光ビームが
フォトダイオードチップのpn接合の受光領域外に当た
った場合である。図5にその様子を示す。ファトダイオ
ードチップ1については、半導体基板11上にエピタキ
シャル成長層12が形成され、金属元素の拡散によって
層12とは逆の極性の拡散領域13が形成される。層1
2と領域13との境界部分がpn接合といわれ、この部
分に照射された光が主に光電流に寄与する。光電流は電
極14、15を通じて、外部に信号として取り出され
る。
【0007】ここで、符号16は光ファバー6のコア6
´より放射された光ビームの広がりを示すものである。
このビームのうち領域13およびそのごく近傍(たとえ
ば3〜5μm)で吸収された光は、pn接合に印加され
た電界によって高速に、かつ効率よく光電流に寄与する
が、それより外側では、電界が印加されていないので吸
収された光は非常に応答速度の遅い光電流を発生してし
まう。そうすると、アナログ信号光の再生においては、
位相のずれた信号となり歪みレベルが高くなってしま
い、再生画像にノイズが入る問題がある。また、デジタ
ル信号光の再生においては、パルス波形の歪みが出て
(特に矩形パルスの立ち下がり部分がμsecの尾をひ
く)、高速に通信ができないという問題が生じる。この
ような弊害がないよう、高級、高価な光学系で光ファイ
バーからの光をフォトダイオードチップに集光している
のが現状である。
【0008】半導体受光装置は光通信に必須のものであ
るにもかかわらず、このような困難性を有し、高価であ
ることが光通信システムの急速な普及を阻害している。
本発明は、かかる問題点を解決することを課題としてい
る。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明は、フォトダイオ
ードチップがマウントされたヘッダーに、光ファイバー
が挿通されたハウジングが固定されることにより一体構
造とされ、フォトダイオードチップの受光面が光ファイ
バーの光出射端面と対向するように配置された半導体受
光装置において、フォトダイオードチップは光電流を検
出信号として出力するためのpn接合領域を受光面に有
すると共に、pn接合領域の周囲で生成されるキャリア
を捕獲する領域を有し、光ファイバーの出射光はレンズ
光学系を介することなく直ちに受光面に入射されている
ことを特徴とする。
【0010】
【作用】本発明の構造によれば、フォトダイオードチッ
プには無効とすべきキャリアの捕獲構造が設けられてい
るため、レンズ光学系を介在させることなく光ファイバ
からの信号光をフォトダイオードチップに入射しても、
信号の歪みなどを生じることがない。
【0011】
【実施例】以下、添付図面の図1,図2を参照して本発
明の一実施例を説明する。
【0012】図1は要部を破砕断面にて示した半導体受
光装置の側面図であり、図2は要部の拡大図である。図
示のように、従来と異なる点は、フォトダイオードチッ
プ1として、受光領域であるpn接合の外部に入射した
光によって発生した光電流を無効にする構造を有するタ
イプ(電荷捕獲型フォトダイオードチップと呼ぶ)を用
い、かつ、レンズ光学系を介在させることなく、このフ
ォトダイオードチップ1に光ファイバー6を接近させて
所望の感度を得るようにしたことである。
【0013】図1のように、ヘッダー2にはフォトダイ
オードチップ1がマウントされ、これにハウジング8が
一体化されている。そして、ハウジング8にはフェルー
ル7によって光ファイバー6が挿通され、光ファイバー
6の光出射端面とフォトダイオードチップ1の受光面
が、光学レンズなどを介することなく対向している。
【0014】このような、本発明の実施例に係る半導体
受光装置に用いることの出来るフォトダイオードチップ
1として、受光領域であるpn接合の外部に入射した光
によって発生した光電流を無効にする構造を有する(電
荷捕獲型フォトダイオードチップ)を用いる事ができ、
図2にその一例を示す。この構造では、エピタキシャル
層12に領域13と同じ極性を持った領域17を金属元
素の熱拡散によって形成する。領域17で発生した光キ
ャリアーは領域13の方には流れず、エピタキシャル層
12と領域17との間にあるpn接合付近または、その
チップ端面に露出したpn接合部で消滅してしまう。具
体的には、本出願人による特願平2−230206号に
その詳細が示されている。
【0015】このような改良されたフォトダイオードチ
ップを用いると、光ビームが広がった状態でも、何ら特
性に影響を与えないので、高価なレンズを用いる必要も
なく、また光ファイバーとの微妙な調芯も必要でなくな
り、非常に簡単に、安価な半導体受光装置が得られる。
【0016】図1の構成で、長波長帯(1.1μm〜
1.6μm)の光通信に使用される半導体受光装置の実
施例を述べる。フォトダイオードチップ1としては、I
nPを基板とし、InGaAsのエピタキシャル層にZ
n拡散により100μmの受光領域のpn接合を形成
し、さらに同じ方法で電荷捕獲領域を形成した電荷捕獲
型フォトダイオードチップを用いる。もちろん、このチ
ップ1には、SiN膜による接合部分のパッシベーショ
ン、及び受光部分及び電荷捕獲領域の全面に反射防止膜
がそれぞれ形成されている。このチップ1をコバール製
のヘッダー2にAuSnを用いてボンディングし、30
μmの金線でリード3との電気的導通を取る。
【0017】次に、戻り光を防止するために、端面を8
度に斜めカットしたシングルモードファイバー6をフェ
ルール7に固定し、これをステンレス製のハウジング8
に固定したものを用意する。この時のフェルール7の固
定位置は、チップ1の受光面積に応じて、フォトダイオ
ードチップ1の受光面とファイバー6先端との距離を幾
何光学を用いて計算した値に固定する。
【0018】次に光ファイバー6より1.3μmのレー
ザ光をチップ1に照射し、光電流をモニターしながら、
YAGレーザ溶接機を用いて、図中のAの部分で固定す
る。レンズがないため、短時間(2〜3分)で調芯、溶
接でき、しかも、全体の95%が0.8A/Wの高い感
度特性を示す。
【0019】この半導体受光装置を用いて、デジタル通
信で125Mbpsの光信号を受信しても、波形の歪み
や、時間的に波形の立ち上がりや立ち下がり部分がふら
つくジッターのような現象は全く観察されない。また、
40チャンネルのアナログ画像伝送装置の受光部分にこ
の半導体受光装置を用いても、感度として0.8A/W
は全く十分であり、かつ今まで高感度でもわずかの漏れ
光のため、位相のずれた信号で画面にちらつきが出てい
たものが、この半導体受光装置の採用により全く見られ
なくなる。さらに反射防止を施された電荷捕獲領域で、
不要な光をすべて吸収するため、光通信のノイズとなる
反射光や散乱光を生じない。
【0020】このように短時間で光ファバーとの実装が
できコストが下げられることや、多くの用途において波
形のふらつきや、ノイズがなくなることのため、本発明
の半導体受光装置は、今まで高価なために幅広い実用化
が遅れていた光による通信を一気に加速するものであ
る。また、本発明の他の実施例として、バタフライタイ
プのハウジングに適用しても同様の効果が得られる。
【0021】
【発明の効果】以上の通り本発明では、フォトダイオー
ドチップには無効とすべきキャリアの捕獲構造が設けら
れているため、レンズ光学系を介在させることなく光フ
ァイバからの信号光をフォトダイオードチップに入射し
ても、信号の歪みなどを生じることがない。このよう
に、高価なレンズを用いない安価な半導体受光装置を構
成するものであるとともに、アナログ信号光の再生には
位相にずれた信号となり歪みレベルが高くなってしまう
とか、デジタル信号ではパルス波形の歪みが出て、高速
の通信ができないというような、従来の問題点を解決し
た半導体受光装置を供給することが可能となるものであ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例に係る半導体受光装置の全体構成を示す
図である。
【図2】実施例の要部に係るフォトダイオードチップと
光ファイバーの関係を示す図である。
【図3】従来例の全体構成図である。
【図4】従来例の全体構成図である。
【図5】従来例におけるフォトダイオードチップと光フ
ァイバーの関係図である。
【符号の説明】
1…フォトダイオードチップ、2…ヘッダー、3…リー
ド、4…キャップ、5…窓、6…光ファイバー、6´…
コア、7…フェルール、8…ハウジング、9…集光レン
ズ、11…半導体基板、12…エピタキシャル成長層、
13…拡散領域、14,15…電極、17…拡散領域。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−224268(JP,A) 実開 昭57−186050(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01S 31/00 - 31/20 G01J 1/02

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 フォトダイオードチップがマウントされ
    たヘッダーに、光ファイバーが挿通されたハウジングが
    固定されることにより一体構造とされ、前記フォトダイ
    オードチップの受光面が前記光ファイバーの光出射端面
    と対向するように配置された半導体受光装置において、 前記フォトダイオードチップは光電流を検出信号として
    出力するためのpn接合領域を前記受光面に有すると共
    に、前記pn接合領域の周囲で生成されるキャリアを捕
    獲する領域を有し、 前記光ファイバの出射光はレンズ光学系を介することな
    く直ちに前記受光面に入射されていることを特徴とする
    半導体受光装置。
JP01760692A 1990-08-31 1992-02-03 半導体受光装置 Expired - Fee Related JP3191822B2 (ja)

Priority Applications (7)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP01760692A JP3191822B2 (ja) 1992-02-03 1992-02-03 半導体受光装置
CA002088612A CA2088612C (en) 1992-02-03 1993-02-02 Semiconductor light detecting device
KR1019930001426A KR970005215B1 (ko) 1992-02-03 1993-02-03 반도체수광장치
EP93101639A EP0554849B1 (en) 1992-02-03 1993-02-03 Semiconductor light detecting device
DE69328579T DE69328579T2 (de) 1992-02-03 1993-02-03 Halbleiter-Lichtdetektorvorrichtung
DK93101639T DK0554849T3 (da) 1992-02-03 1993-02-03 Halvlederlysdetekteringsindretning
US08/159,577 US5412229A (en) 1990-08-31 1993-12-01 Semiconductor light detecting device making use of a photodiode chip

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP01760692A JP3191822B2 (ja) 1992-02-03 1992-02-03 半導体受光装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH05218462A JPH05218462A (ja) 1993-08-27
JP3191822B2 true JP3191822B2 (ja) 2001-07-23

Family

ID=11948547

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP01760692A Expired - Fee Related JP3191822B2 (ja) 1990-08-31 1992-02-03 半導体受光装置

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3191822B2 (ja)

Also Published As

Publication number Publication date
JPH05218462A (ja) 1993-08-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3324286B2 (ja) アナログpdモジュール及びその製造方法
US5412229A (en) Semiconductor light detecting device making use of a photodiode chip
JPH05235396A (ja) 半導体受光装置
US5542018A (en) Semiconductor laser device making use of photodiode chip
JPS6251047A (ja) 光学式ヘツド装置
JPS6273437A (ja) 光学式ヘツド装置
US20030010904A1 (en) High speed fiber to photodetector interface
JP3191822B2 (ja) 半導体受光装置
JP3191823B2 (ja) 半導体受光装置
JP3245838B2 (ja) 半導体レーザ装置
JP3531456B2 (ja) 受光素子モジュ−ル及びその製造方法
JPH03120884A (ja) 半導体レーザモジュール
KR970005215B1 (ko) 반도체수광장치
JPH09113768A (ja) 光受信装置の光結合構造
JPH10256672A (ja) 半導体レーザモジュール、光ファイバ増幅器及び光伝送システム
JPH09269440A (ja) 光送受信モジュ−ル
US5345075A (en) Semiconductor photodetector with dielectric shielding
JPH10117012A (ja) 半導体受光素子
JP3593998B2 (ja) フォトダイオードチップ
JP3144746B2 (ja) 半導体レーザ装置
US20030075672A1 (en) Method and apparatus for coupling optical fiber with photodetectors
JPH0621485A (ja) 半導体受光モジュール
JPH1073746A (ja) 光送受信モジュール
JPH04109437A (ja) 光記録装置の自動出力制御装置
JP2008227040A (ja) 光受信デバイス

Legal Events

Date Code Title Description
FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090525

Year of fee payment: 8

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090525

Year of fee payment: 8

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100525

Year of fee payment: 9

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees