JP4831283B2 - 光電子集積素子、光モジュールおよび光電子集積素子の製造方法 - Google Patents
光電子集積素子、光モジュールおよび光電子集積素子の製造方法 Download PDFInfo
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基板と、
前記基板の上方に形成された受光素子と、
前記受光素子の受光面の上に形成されたレンズ部と、
前記基板の上方に形成されたトランジスタと、
を含む。
前記コレクタ層と前記光吸収層は、同一の工程で形成されることができる。
前記ベース層と前記コンタクト層は、同一の工程で形成されることができる。
前記レンズ部は、前記バンク層の内側に形成されることができる。
前記レンズ部は、前記土台部材の上に形成されることができる。
本発明に係る光電子集積素子と、
発光素子と、
を含む。
本発明に係る光電子集積素子の製造方法は、
基板の上方にコレクタ層と光吸収層とを構成するための第1の半導体層を積層する工程と、
前記第1の半導体層の上方に、コンタクト層とベース層とを構成するための第2の半導体層を積層する工程と、
前記第1の半導体層および第2の半導体層をパターニングすることにより、前記コレクタ層および前記ベース層を形成する工程と、
前記第1の半導体層および第2の半導体層をパターニングすることにより、前記光吸収層および前記コンタクト層を形成する工程と、
前記受光素子の受光面上にレンズ部を形成する工程と、
を含む。
前記レンズ部は、該レンズ部の材料を含む液滴を、前記受光面に向けて吐出する液滴吐出法によって形成されることができる。
前記レンズ部を形成する前に、前記受光素子の受光面を取り囲むようにバンクを形成する工程を、含み、
前記レンズ部は、前記バンクの内側に、前記液滴を吐出して形成されることができる。
図1は、本発明を適用した本実施の形態に係る光電子集積素子100を模式的を示す断面図である。光電子集積素子100は、半導体基板10と、受光素子200と、ヘテロ接合バイポーラトランジスタ300とを含む。以下、受光素子200、およびヘテロ接合バイポーラトランジスタ300について説明する。
受光素子200は、半導体基板10上に設けられている。半導体基板10は、GaAs基板である。受光素子200は、たとえば第1コンタクト層20と、光吸収層24と、第2コンタクト層26とが順次積層されて形成されている。そして受光素子200の受光面29上にレンズ部220が形成されている。
ヘテロ接合バイポーラトランジスタ300は、半導体基板10上に設けられている。ヘテロ接合バイポーラトランジスタ300は、コレクタコンタクト層30と、コレクタ層32と、ベース層34と、エミッタ層36と、エミッタコンタクト層38とが順次積層されて形成されている。
本実施の形態に係る光電子集積素子100の動作について、図1および図2を参照して説明する。
次に図3を用いて、本実施の形態に係る光電子集積素子100の効果について説明する。図3は、受光素子の素子サイズと動作速度の関係を示す図である。図3のグラフの横軸は、受光素子の直径を示し、縦軸は、遮断周波数(3dB帯域)を示す。受光素子の動作速度は、遮断周波数によって示すことができる。図3に示す遮断周波数は以下のような条件で求めたものである。
f(CR)=1/2πCR
で求めることができる。寄生容量を0.07pFとし、負荷抵抗を50Ωとし、コレクタ層の厚さを0.5μmとして計算した。
次に、本発明を適用した実施の形態に係る光電子集積素子100の製造方法の一例について、図4から図11を用いて説明する。図4から図11は、図1に示す光電子集積素子100の一製造工程を模式的に示す断面図であり、それぞれ図1に示す断面図に対応している。
3.1.第1の変形例
図12を用いて、本実施の形態に係る光電子集積素子100の変形例を説明する。図12は、変形例に係る光電子集積素子110を模式的に示す断面図である。光電子集積素子110は、バンク層232をさらに含む点で、図1に示す光電子集積素子100と異なる。
図13を用いて、本実施の形態に係る光電子集積素子100の第2の変形例を説明する。図13は、変形例に係る光電子集積素子120を模式的に示す断面図である。光電子集積素子120は、土台部材242をさらに含む点で、図1に示す光電子集積素子100と異なる。
図14を用いて、本実施の形態に係る光電子集積素子100の第3の変形例を説明する。図14は、変形例に係る光電子集積素子130を模式的に示す断面図である。光電子集積素子130は、尖状バンク層252をさらに含む点で、図1に示す光電子集積素子100と異なる。
図15を用いて、本実施の形態に係る光電子集積素子100の第4の変形例を説明する。図15は、変形例に係る光電子集積素子140を模式的に示す断面図である。光電子集積素子140は、バンク層264および尖状バンク層262をさらに含む点で、図1に示す光電子集積素子100と異なる。
次に図16を用いて、本発明に係る光電子集積素子を適用した光モジュールを説明する。図16は、本実施の形態に係る光モジュール700を模式的に示す断面図である。図16では、光電子集積素子100を適用した光モジュール700を説明する。
Claims (8)
- 基板と、
前記基板の上方に形成された受光素子と、
前記受光素子の受光面の上に形成されたレンズ部と、
前記基板の上方に形成されたトランジスタと、
を含み、
前記受光素子は、
前記基板の上方に形成された光吸収層と、
前記光吸収層の上方に形成されたコンタクト層と、
前記光吸収層および前記コンタクト層を取り囲むようにして形成されたバンク層と、
前記コンタクト層および前記バンク層の上に形成された電極と、
を含み、
前記コンタクト層の上面は、前記受光面であり、
前記バンク層の上縁部は、前記コンタクト層の上面より高い位置にあり、
前記電極は、開口部を有するリング状の平面形状を有し、
前記開口部は、上方に向かって大きくなるように形成され、
前記レンズ部は、前記電極の内側に形成されている、光電子集積素子。 - 基板と、
前記基板の上方に形成された受光素子と、
前記受光素子の受光面の上に形成されたレンズ部と、
前記基板の上方に形成されたトランジスタと、
を含み、
前記受光素子は、
前記基板の上方に形成された光吸収層と、
前記光吸収層の上方に形成されたコンタクト層と、
前記光吸収層および前記コンタクト層を取り囲むようにして形成されたバンク層と、
を含み、
前記コンタクト層の上面は、前記受光面であり、
前記バンク層の上縁部の断面形状は、尖状であり、
前記バンク層の上縁部は、前記コンタクト層の上面より高い位置にあり、
前記バンク層は、開口部を有するリング形状の平面形状を有し、
前記開口部は、上方に向かって大きくなるように形成され、
前記レンズ部は、前記バンク層の内側に形成されている、光電子集積素子。 - 請求項1または2において、
前記トランジスタは、前記基板の上方に形成されたコレクタ層と、前記コレクタ層の上方に形成されたベース層と、前記ベース層の上方に形成されたエミッタ層と、を含むヘテロ接合バイポーラトランジスタである、光電子集積素子。 - 請求項3において、
前記コレクタ層と前記光吸収層は、同一の工程で形成された、光電子集積素子。 - 請求項3または4において、
前記ベース層と前記コンタクト層は、同一の工程で形成された、光電子集積素子。 - 請求項1ないし5のいずれかに記載の光電子集積素子と、
発光素子と、
を含む光モジュール。 - 受光素子と、ヘテロ接合バイポーラトランジスタと、を含む光電子集積素子の製造方法であって、
基板の上方にコレクタ層と光吸収層とを構成するための第1の半導体層を積層する工程と、
前記第1の半導体層の上方に、コンタクト層とベース層とを構成するための第2の半導
体層を積層する工程と、
前記第1の半導体層および前記第2の半導体層をパターニングすることにより、前記コレクタ層および前記ベース層を形成する工程と、
前記第1の半導体層および第2の半導体層をパターニングすることにより、前記光吸収層および前記コンタクト層を形成する工程と、
前記光吸収層および前記コンタクト層を取り囲むようにバンク層を形成する工程と、
前記コンタクト層および前記バンク層上に、開口部を有し平面形状がリング状である電極を形成する工程と、
前記電極の内側に位置するように、受光面となる前記コンタクト層の上面上にレンズ部を形成する工程と、
を含み、
前記バンク層は、上縁部が、前記コンタクト層の上面より高い位置になるように形成され、
前記開口部は、上方に向かって大きくなるように形成され、
前記レンズ部は、該レンズ部の材料を含む液滴を、前記電極の内側に向けて吐出する液滴吐出法によって形成される、光電子集積素子の製造方法。 - 受光素子と、ヘテロ接合バイポーラトランジスタと、を含む光電子集積素子の製造方法であって、
基板の上方にコレクタ層と光吸収層とを構成するための第1の半導体層を積層する工程と、
前記第1の半導体層の上方に、コンタクト層とベース層とを構成するための第2の半導
体層を積層する工程と、
前記第1の半導体層および前記第2の半導体層をパターニングすることにより、前記コレクタ層および前記ベース層を形成する工程と、
前記第1の半導体層および第2の半導体層をパターニングすることにより、前記光吸収層および前記コンタクト層を形成する工程と、
前記光吸収層および前記コンタクト層を取り囲み、開口部を有し平面形状がリング状であるバンク層を形成する工程と、
前記バンク層の内側に位置するように、受光面となる前記コンタクト層の上面上にレンズ部を形成する工程と、
を含み、
前記バンク層は、上縁部の断面形状が、尖状となるように形成され、かつ、上縁部が、前記コンタクト層の上面より高い位置になるように形成され、
前記開口部は、上方に向かって大きくなるように形成され、
前記レンズ部は、該レンズ部の材料を含む液滴を、前記バンク層の内側に向けて吐出する液滴吐出法によって形成される、光電子集積素子の製造方法。
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