JP4864317B2 - LIGHT EMITTING DEVICE TESTING APPARATUS AND LIGHT DETECTING ELEMENT FOR LIGHT EMITTING ELEMENT TESTING APPARATUS - Google Patents
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Description
本発明は、発光素子試験装置及び発光素子試験装置用光検出素子に関する。 The present invention relates to a light emitting element testing apparatus and a light detection element for a light emitting element testing apparatus.
従来、高出力半導体レーザ素子の特性評価試験を行う試験装置として、半導体レーザ素子の出射面側に光検出素子を設け、半導体レーザ素子の光出力を光検出素子にて計測するものが知られている。特許文献1の装置は、このような試験装置の一つであり、光検出素子の出力飽和対策のために半導体レーザ素子と光検出素子との間に減光光学フィルタを挿入している。
上述の試験装置では、光学フィルタの設置スペースが必要なため、装置が大型化する。 In the above-described test apparatus, an installation space for the optical filter is required, so that the apparatus becomes large.
また、光学フィルタを半導体レーザ素子から出射された光の光軸と垂直になるように挿入した場合には、光学フィルタの表面で出射光が反射し、反射光が半導体レーザ素子に戻る。その結果、半導体レーザ素子の動作が不安定になり、特性評価試験を精度よく行うことができないという問題が生じる。 When the optical filter is inserted so as to be perpendicular to the optical axis of the light emitted from the semiconductor laser element, the emitted light is reflected by the surface of the optical filter, and the reflected light returns to the semiconductor laser element. As a result, the operation of the semiconductor laser element becomes unstable, causing a problem that the characteristic evaluation test cannot be performed with high accuracy.
一方、光学フィルタを半導体レーザ素子から出射された光の光軸に対して傾斜するように挿入した場合には、半導体レーザ素子に、自身の出射光により発生した反射光が戻ってくる可能性は低減される。しかしながら、試験装置が、半導体レーザ素子及び光検出素子の対を複数並列配置したものであるならば、一の半導体レーザ素子により発生した反射光が隣接する半導体レーザ素子に戻ってしまうおそれがある。その結果、やはり特性評価試験を精度よく行うことができないという問題が生じる。 On the other hand, when the optical filter is inserted so as to be inclined with respect to the optical axis of the light emitted from the semiconductor laser element, there is a possibility that the reflected light generated by the emitted light returns to the semiconductor laser element. Reduced. However, if the test apparatus has a plurality of pairs of semiconductor laser elements and photodetecting elements arranged in parallel, the reflected light generated by one semiconductor laser element may return to the adjacent semiconductor laser element. As a result, there still arises a problem that the characteristic evaluation test cannot be accurately performed.
そこで、本発明は、特性評価試験を精度よく行うことができるとともに、小型化が可能な発光素子試験装置及び発光素子試験装置用光検出素子を提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a light-emitting element test apparatus and a light-detecting element for a light-emitting element test apparatus that can accurately perform a characteristic evaluation test and can be downsized.
本発明に係る発光素子試験装置は、発光素子から出射されたモニタ光を受光して光電流を出力する光検出素子を備え、前記発光素子への駆動電流又は光電流に基づいて発光素子の特性評価試験を行う発光素子試験装置であって、前記発光素子及び前記発光素子に対向配置される複数の前記光検出素子を収容する恒温槽を備え、光検出素子の光入射面には光吸収層が設けられており、光吸収層は、モニタ光の一部を光入射面にて受光させるための複数の微細孔を有し、前記複数の微細孔それぞれの面積及び数は、前記発光素子による前記モニタ光の出射光量が5×10−2W以下である場合に、前記光電流が飽和しないように設定され、前記複数の微細孔の面積の合計によって規定される開口率は、1〜30%に設定され、前記光検出素子は、第1導電型の基板と、前記基板の上面の一部分に形成された第2導電型の不純物領域と、前記不純物領域上に形成された絶縁膜と、を有しており、前記光吸収層は、前記絶縁膜上に、この光吸収層の材料が塗布されることによって又はスパッタ法で形成されていることを特徴とする。 A light-emitting element testing apparatus according to the present invention includes a light-detecting element that receives monitor light emitted from a light-emitting element and outputs a photocurrent, and the characteristics of the light-emitting element based on a drive current or a photocurrent to the light-emitting element. A light-emitting element test apparatus for performing an evaluation test, comprising: a thermostatic chamber that houses the light- emitting element and a plurality of the light-detecting elements disposed opposite to the light- emitting element, and a light-absorbing layer on a light incident surface of the light-detecting element The light absorption layer has a plurality of micro holes for receiving a part of the monitor light at the light incident surface, and the area and the number of each of the plurality of micro holes depend on the light emitting element. When the emission amount of the monitor light is 5 × 10 −2 W or less, the photocurrent is set so as not to be saturated, and the aperture ratio defined by the total area of the plurality of micropores is 1 to 30 %, And the light detecting element is A first conductivity type substrate; a second conductivity type impurity region formed on a portion of the upper surface of the substrate; and an insulating film formed on the impurity region. The light absorbing layer is formed by applying a material of the light absorption layer on the insulating film or by a sputtering method.
本発明の発光素子試験装置によれば、微細孔を有する光吸収層を検出素子の光入射面に設けるので、発光素子から出射されたモニタ光は、光吸収層に入射することとなる。光吸収層の微細孔以外の部分に入射したモニタ光は光吸収層に吸収され、微細孔内に入射したモニタ光は光検出素子の光入射面に到達する。光吸収層によって、反射光の発生を低減することができる。 According to the light emitting element test apparatus of the present invention, since the light absorbing layer having the fine holes is provided on the light incident surface of the detecting element, the monitor light emitted from the light emitting element enters the light absorbing layer. The monitor light that has entered the portion of the light absorption layer other than the fine holes is absorbed by the light absorption layer, and the monitor light that has entered the fine holes reaches the light incident surface of the light detection element. Generation of reflected light can be reduced by the light absorption layer.
光入射面上でモニタ光の反射が生じた場合であっても、微細孔の壁面は光吸収層なので、反射光は微細孔の内壁面にて吸収されることとなる。このように、反射光の発生を抑制するとともに、反射光が発生した場合でも、反射光が発光素子に戻る可能性は低くなるため、発光素子の特性評価試験を精度よく行うことが可能となる。 Even when the monitor light is reflected on the light incident surface, the wall surface of the fine hole is a light absorbing layer, and thus the reflected light is absorbed by the inner wall surface of the fine hole. As described above, the generation of reflected light is suppressed, and even when the reflected light is generated, the possibility that the reflected light returns to the light emitting element is reduced. Therefore, it is possible to accurately perform the characteristic evaluation test of the light emitting element. .
また、微細孔を有する光吸収層を光検出素子の光入射面に設けることにより、モニタ光を遮光してモニタ光の一部だけを光検出素子に入力させることで光電流を下げ、光検出素子の飽和をより高い入射パワーまで伸ばすために必要となる光学フィルタ(NDフィルタ)を、使用しないこともできる。この場合、光学フィルタの設置スペースが不要となるため、小型化が可能となる。また、光学フィルタは、その厚さで光の減衰率を調整するため、製造に厳密さを要するのに対して、光吸収層は微細孔(穴)の数や大きさ等で光の減衰率を調整することができる。また、この加工はフォトリソグラフィで行うので、非常に精密かつばらつきなく実施できる。 In addition, by providing a light-absorbing layer with fine holes on the light incident surface of the light detection element, the monitor light is shielded and only a part of the monitor light is input to the light detection element, thereby reducing the photocurrent and detecting light. The optical filter (ND filter) required to extend the saturation of the element to a higher incident power can be omitted. In this case, the installation space for the optical filter is not required, and the size can be reduced. In addition, the optical filter adjusts the light attenuation rate depending on its thickness, so that it requires strict manufacturing. On the other hand, the light absorption layer has a light attenuation rate depending on the number and size of fine holes (holes). Can be adjusted. Further, since this processing is performed by photolithography, it can be performed with high precision and no variation.
また、発光素子が可視、近赤外光の場合には、光吸収層の材料は、黒色樹脂を含むことが好ましい。光吸収層の材料に黒色樹脂を用いた場合には、モニタ光の成分のうち可視光域及び近赤外域の光成分を吸収することが可能となる。よって、反射光の発生をより確実に抑制することができる。 When the light emitting element is visible or near infrared light, the light absorbing layer preferably contains a black resin. When black resin is used as the material of the light absorption layer, it is possible to absorb light components in the visible light region and the near infrared region among the components of the monitor light. Therefore, generation | occurrence | production of reflected light can be suppressed more reliably.
また、紫外発光素子の場合には、光吸収層の材料は、ポリシリコンであることが好ましい。光吸収層の材料にポリシリコンを用いた場合には、紫外線による劣化が無く、モニタ光の成分のうちの紫外域の光成分を吸収することが可能となる。なお、ポリシリコンは、可視以上の長波長光を通過させる性質を有するため、紫外発光素子の場合に適用可能である。 In the case of an ultraviolet light emitting element, the material of the light absorption layer is preferably polysilicon. When polysilicon is used as the material of the light absorption layer, there is no deterioration due to ultraviolet rays, and it is possible to absorb the ultraviolet light component of the monitor light components. Note that polysilicon is applicable to an ultraviolet light-emitting element because it has a property of passing light having a wavelength longer than visible.
また、光吸収層のポリシリコンは、反射防止膜付きであることが好ましい。ポリシリコン上に反射防止膜を形成することによって、反射光の発生をより確実に抑制することができる。また反射防止膜は、前記光吸収層の上下面にそれぞれ設けられた第1及び第2反射防止膜を備えることを特徴とする。
The polysilicon of the light absorption layer is preferably provided with an antireflection film. By forming the antireflection film on the polysilicon, the generation of reflected light can be more reliably suppressed. The antireflection film includes a first antireflection film and a second antireflection film provided on the upper and lower surfaces of the light absorption layer, respectively.
上述のように、光検出素子は、第1導電型の基板と、基板の上面の一部分に形成された第2導電型の不純物領域と、不純物領域上に形成された絶縁膜とを有しており、光吸収層は、絶縁膜上に形成されている。このように光吸収層の下に絶縁膜を設けることにより、第2導電型の不純物領域を保護することができる。また、絶縁膜は反射防止膜としても機能するため、光吸収層の微細孔に入射したモニタ光が反射する可能性をより低くすることができる。
As described above, the photodetecting element includes the first conductivity type substrate, the second conductivity type impurity region formed on a part of the upper surface of the substrate, and the insulating film formed on the impurity region. The light absorption layer is formed on the insulating film . By providing the insulating film under the light absorption layer in this way, the second conductivity type impurity region can be protected. In addition, since the insulating film also functions as an antireflection film, it is possible to further reduce the possibility that the monitor light incident on the micropores of the light absorption layer is reflected.
また、複数の微細孔は、それぞれ所定の面積を有していることが好ましい。微細孔の面積を規定すると、光検出素子の光入射面においてモニタ光が入射する部分の面積は、微細孔の数に応じて変化することとなる。モニタ光が入射する部分の面積が変化すると、光検出素子の受光感度も変化するため、検出素子の受光感度を調整することが可能となる。 Moreover, it is preferable that each of the plurality of micropores has a predetermined area. When the area of the fine hole is defined, the area of the portion where the monitor light is incident on the light incident surface of the light detection element changes according to the number of the fine holes. When the area of the portion where the monitor light is incident changes, the light receiving sensitivity of the light detection element also changes, so that the light receiving sensitivity of the detection element can be adjusted.
また、複数の微細孔それぞれの面積及び数は、発光素子によるモニタ光の出射光量が5×10−2W以下である場合に、光電流が飽和しないように設定されることが好ましい。それぞれの微細孔の面積及び数をこのように設定することで、開口率を設定し、モニタ光の出射光量の変化に応じて、光検出素子が出力する光電流の値や飽和特性も制御することができる。 Further, the area and the number of each of the plurality of micro holes are preferably set so that the photocurrent is not saturated when the amount of monitor light emitted from the light emitting element is 5 × 10 −2 W or less. By setting the area and number of each micropore in this way, the aperture ratio is set, and the value of the photocurrent output from the light detection element and the saturation characteristics are controlled in accordance with the change in the amount of light emitted from the monitor light. be able to.
また、本発明の発光素子試験装置は、発光素子及び光検出素子を収容する恒温槽を更に備えることが好ましい。この場合、発光素子及び光検出素子を所望の温度に保った状態で、発光素子の特性評価を行うことができる。 Moreover, it is preferable that the light emitting element test apparatus of this invention is further equipped with the thermostat which accommodates a light emitting element and a photon detection element. In this case, the characteristics of the light emitting element can be evaluated in a state where the light emitting element and the light detecting element are maintained at a desired temperature.
本発明に係る発光素子試験装置用光検出素子は、発光素子と共に恒温槽内に収容され、前記発光素子に対して対向配置されるものであり、上述のように、光入射面に複数の微細孔を有する光吸収層と、第1導電型の基板と、前記基板の上面の一部分に形成された第2導電型の不純物領域と、前記不純物領域上に形成された絶縁膜と、を有しており、前記光吸収層は、前記絶縁膜上に、この光吸収層の材料が塗布されることによって又はスパッタ法で形成されているものであり、上述のように、発光素子の特性評価試験を精度よく行うことができる。この光吸収層の材料は、上述のように、黒色樹脂又は反射防止膜付きのポリシリコンであることが好ましい。更に、複数の微細孔の面積の合計によって規定される開口率は、1〜30%に設定されることが好ましい。後に詳しく述べるが、開口率を100%とした場合と比べて、開口率を30%とした場合には飽和特性を約3倍改善でき、開口率を1%とした場合には飽和特性を約100倍改善することができる。なお、飽和特性の改善とは、飽和時における光入力がより大きくなることを指す。 The light-detecting element for a light-emitting element test apparatus according to the present invention is housed in a thermostatic chamber together with the light-emitting element, and is disposed to face the light- emitting element. A light absorption layer having a hole; a first conductivity type substrate; a second conductivity type impurity region formed on a portion of the upper surface of the substrate; and an insulating film formed on the impurity region. The light absorption layer is formed by applying the material of the light absorption layer on the insulating film or by a sputtering method. As described above, the characteristic evaluation test of the light emitting element is performed. Can be performed with high accuracy. As described above, the material of the light absorption layer is preferably black resin or polysilicon with an antireflection film. Furthermore, it is preferable that the aperture ratio prescribed | regulated by the sum total of the area of several micropores is set to 1 to 30%. As will be described in detail later, when the aperture ratio is set to 30%, the saturation characteristic can be improved by about three times, and when the aperture ratio is set to 1%, the saturation characteristic is reduced to about 100%. It can improve 100 times. Note that the improvement of the saturation characteristic means that the light input at the time of saturation becomes larger.
本発明によれば、特性評価試験を精度よく行うことができるとともに、小型化が可能となる。 According to the present invention, a characteristic evaluation test can be performed with high accuracy and downsizing can be achieved.
以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、説明において、同一要素又は同一機能を有する要素には、同一符号を用いることとし、重複する説明は省略する。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the description, the same reference numerals are used for the same elements or elements having the same function, and redundant description is omitted.
図1は、本実施形態に係る発光素子試験装置の構成を示す図である。 FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a light-emitting element test apparatus according to this embodiment.
発光素子試験装置1は、温度制御装置4による内部温度制御が可能な恒温槽2を備えている。
The light-emitting element test apparatus 1 includes a
恒温槽2内の温度は比較的高め(50〜100℃)に設定することができ、寿命測定試験などに利用することができる。恒温槽2内には、複数枚の半導体レーザ基板14が設けられている。各半導体レーザ基板14には、複数の半導体レーザダイオード(発光素子)6が装着可能となっている。
The temperature in the
なお、恒温槽2内を比較的高温にするのは劣化を早めて試験の期間を短縮するためである。ACC(Automatic Current Control)試験、APC(Automatic Power Control)試験、いずれの場合でも半導体レーザダイオード6の光出力をモニタし、1%以下の光出力変化を正確にモニタできるホトダイオードが必要である。
The reason why the temperature in the
恒温槽2内には、半導体レーザ基板14の他に、複数のホトダイオード基板16が設けられている。ホトダイオード基板16には、複数のホトダイオード(光検出素子)10が装着されている。本例のホトダイオード10は、シリコンからなり、半導体レーザ基板14に装着された各半導体レーザダイオード6と対向するように配置されている。なお、図4に示すように、半導体レーザダイオード6の光出射端面TSと、ホトダイオード10の光入射面ISは対向している。また、光出射端面TSは、半導体レーザダイオード6の活性層ACに垂直である。
In addition to the
詳説すれば、ホトダイオード10は光出力をモニタするのであるから、原則的には半導体レーザダイオード6の出力光の全部を受光しなければならない。図4に示すように、半導体レーザダイオード6からのモニタ光Lのビ−ム径は、光出射面端面TSから離れるに従って拡がる。この広がり角は比較的大きいので、半導体レーザダイオード6とホトダイオード10が離れるとビ−ム径は大きくなる。このビ−ム径は、半導体レーザダイオード6の遠視野像の広がり角と、半導体レーザダイオードのチップ面からの距離の積に等しい。したがって、半導体レーザの光のビ−ム径を小さくするため、ホトダイオード10を半導体レーザダイオード6に対して対向配置し、これらを接近させている。
More specifically, since the
発光素子試験装置1の半導体レーザ制御部8は、各半導体レーザダイオード6へ供給される駆動電流が一定となるよう制御することができる。半導体レーザ基板14に装着された各半導体レーザダイオード6は、半導体レーザ制御部8から駆動電流が供給されると、モニタ光を出射する。
The semiconductor laser control unit 8 of the light emitting element test apparatus 1 can control the drive current supplied to each
各半導体レーザダイオード6から出射されたモニタ光はそれぞれに対向配置された各光検出素子10によって検出される。
The monitor lights emitted from the respective
ホトダイオード制御部12は、駆動電流を一定とした場合における各ホトダイオード10の光電流の変化を測定することができる(ACC試験)。また、ホトダイオード制御部12は、ホトダイオード10から出力される光電流が一定となるように駆動電流を制御した場合における駆動電流の変化を測定することができる(APC試験)。
The
例えば、ある条件下で、ACC試験を行う場合、光電流がA%低下するまでの時間を寿命として計測し、APC試験を行う場合、駆動電流がB%増加するまでの時間を寿命として計測する。 For example, when an ACC test is performed under a certain condition, the time until the photocurrent decreases by A% is measured as the lifetime, and when the APC test is performed, the time until the drive current increases by B% is measured as the lifetime. .
かかる試験を正確に実行するためには、ホトダイオード10への入射光量と光電流(出力電流)とが線形の関係を有していることが必要であり、入射光量の増加に対して光電流が飽和した場合には、駆動電流を変化させても光電流は変化せず、また、光電流を一定とするように駆動電流は複数の値をとり得ることとなり、正確な試験を行うことができない。
In order to accurately execute such a test, it is necessary that the amount of light incident on the
本装置では、特定の入射光量の範囲内においては入射光量に対する出力電流の線形性を維持することができる。 In this apparatus, the linearity of the output current with respect to the incident light amount can be maintained within a specific incident light amount range.
図2は、ホトダイオード10の動作について説明するための図である。
FIG. 2 is a diagram for explaining the operation of the
ホトダイオード10は、対向する半導体レーザダイオード6から出射されたモニタ光Lを受光すると、その入射光量に応じた値を有する光電流をホトダイオード制御部12に出力する。なお、ホトダイオード10のカソード10a側にはバイアス電圧VRが直列に接続され、アノード10b側には負荷抵抗RLが接続されている。
When the
このように、発光素子試験装置1は、半導体レーザダイオード6から出射されたモニタ光を受光して光電流を出力するホトダイオード10を備え、半導体レーザダイオード6への駆動電流又はホトダイオード10からの光電流に基づいて半導体レーザダイオード6の特性評価試験を行う。また、恒温槽2は、半導体レーザダイオード6及びホトダイオード10を収容しており、半導体レーザダイオード6及びホトダイオード10を所望の温度に保った状態で、半導体レーザダイオード6の特性評価を行うことができる。すなわち、上述の装置は、半導体レーザダイオードの特性試験の中で、光出力を一定になるように制御しながら恒温槽の中で特性(スクリーニング)試験をする際に使用することができる。
As described above, the light emitting element testing apparatus 1 includes the
図3は、ホトダイオード10の平面図である。
FIG. 3 is a plan view of the
ホトダイオード10の光入射面の全面には、電極パッド(カソード10a,アノード10b)を除いて、光吸収層10eが設けられており、光吸収層10eは、モニタ光の一部を光入射面にて受光させるための複数の微細孔(微小開口)10cを有している。なお、アノード10bはホトダイオード10のチップの周囲を囲むように設けられている。
A
半導体レーザダイオード6から出射されたモニタ光は、光吸収層10eに入射する。光吸収層10eの微細孔10c以外の部分に入射したモニタ光は光吸収層10eに吸収され、微細孔10c内に入射したモニタ光はホトダイオード10の光入射面に到達する。したがって、光吸収層10eは反射光の発生を低減する。
The monitor light emitted from the
また、光入射面上でモニタ光の反射が生じた場合であっても、微細孔10cの内壁面は光吸収層10eなので、反射光は微細孔10cの内壁面にて吸収されることとなる。ホトダイオード10では、光吸収層10eが反射光の発生を抑制するとともに、反射光が発生した場合でも、反射光を吸収する。したがって、反射光が半導体レーザダイオード6に戻る可能性は低くなるため、半導体レーザダイオード6の特性評価試験を精度よく行うことが可能となる。
Even when the monitor light is reflected on the light incident surface, the inner wall surface of the
複数の微細孔10cは、それぞれ所定の面積(Sとする)を有する。微細孔10cの面積Sを規定すると、ホトダイオード10の光入射面においてモニタ光が入射する部分の面積は、微細孔10cの数N(S×N)に応じて変化することとなる。
Each of the plurality of
微細孔10cの形状を多角形とする場合、その重心位置から各辺の構成点までの距離の平均値の2倍を微細孔の径とすることができ、多角形の頂点数が無限の場合、すなわち、微細孔10cの形状が円の場合には、面積S=πr2である(r=R/2、Rは微細孔の直径)。
When the shape of the
本例では、全ての微細孔10cの面積Sは等しく、内壁面による反射光の吸収量を考慮して、数Nを設定する。
In this example, the area S of all the
一例として、微細孔の形状を円形とし、その直径Rを20μm、光入射面内の開口率α(=微細孔の総面積(S×N)/光入射面面積T)を10%、20%、30%に設定する。この場合には、光入射面における微細孔の重心位置間距離はそれぞれ約50μm、約40μm、約30μmとなる。 As an example, the shape of the fine hole is circular, its diameter R is 20 μm, and the aperture ratio α in the light incident surface (= total area of fine holes (S × N) / light incident surface area T) is 10% and 20%. , 30%. In this case, the distance between the gravity center positions of the fine holes on the light incident surface is about 50 μm, about 40 μm, and about 30 μm, respectively.
モニタ光が入射する部分の面積(S×N)が変化すると、ホトダイオード10の受光感度も変化するため、ホトダイオード10の受光感度と飽和特性とを調整することが可能となる。
When the area (S × N) of the portion where the monitor light enters changes, the light receiving sensitivity of the
すなわち、複数の微細孔10cそれぞれの面積S及び数Nは、半導体レーザダイオード6によるモニタ光の出射光量で光電流が飽和しないように設定される。後に詳しく述べるが、図10に示される例では、負荷抵抗RLの抵抗値100Ω、バイアス電圧VR=2Vとした場合に、開口率が100%であるホトダイオードはモニタ光の出射光量が4×10−2Wで飽和するのに対して、開口率を10%としたホトダイオード10ではモニタ光の出射光量が3×10−1Wまで飽和せず、ホトダイオードの飽和特性を改善することができた。
That is, the area S and the number N of each of the plurality of
さらに、微細孔のピッチ(重心位置間距離)は、できるだけ小さいことが好ましく、この場合には、感度均一性を向上させることができる。 Furthermore, it is preferable that the pitch of the fine holes (the distance between the positions of the center of gravity) be as small as possible. In this case, the sensitivity uniformity can be improved.
それぞれの微細孔10cの面積S及び数Nをこのように設定することで、モニタ光の出射光量の変化に応じて、ホトダイオード10が出力する光電流と飽和特性とを制御することができる。
By setting the area S and the number N of each microhole 10c in this way, the photocurrent output from the
なお、半導体レーザダイオードは、高出力化が急速に進んでおり、今後は単一の半導体レーザの出力が1Wを越えるものも商品化されていくと思われる。通常、半導体レーザダイオードからの出力光はホトダイオードで検出されるが、許容の受光強度を超えた入射光強度に対しては受光出力が飽和してしまい、正確なモニタができなかったが、光吸収層10eを用いて開口率を調整することで、このような不具合も解消することができる。
Semiconductor laser diodes are rapidly increasing in output, and in the future, one with a single semiconductor laser output exceeding 1 W is expected to be commercialized. Normally, the output light from a semiconductor laser diode is detected by a photodiode, but the received light intensity is saturated for incident light intensity that exceeds the permissible received light intensity. By adjusting the aperture ratio using the
また、本装置では、微細孔10cを有する光吸収層10eをホトダイオード10の光入射面に設けているので、モニタ光を減光するための光学フィルタ(NDフィルタ)を使用する必要はない。
Further, in this apparatus, since the
ここで、NDフィルタの問題について付記しておく。 Here, the problem of the ND filter is added.
すなわち、従来、ホトダイオードの前方にNDフィルタを介在させていたが、NDフィルタを半導体レーザダイオードの光軸に対して垂直な面に配置すると、NDフィルタ表面で半導体レーザダイオード光が反射して、その反射光が半導体レーザダイオードに戻って誤動作を起こす。 That is, conventionally, an ND filter has been interposed in front of the photodiode. However, when the ND filter is disposed on a plane perpendicular to the optical axis of the semiconductor laser diode, the semiconductor laser diode light is reflected on the surface of the ND filter, The reflected light returns to the semiconductor laser diode and causes a malfunction.
このような場合、NDフィルタの表面に対する法線が、半導体レーザダイオードのレーザ光出射端面から出射されるレーザ光の光軸に対して所定角度傾ければよい。このような構成とすることで、NDフィルタの表面で反射されたモニタ用レーザ光は、戻り光としてレーザ光出射端面に入射するのを防止することができる。 In such a case, the normal line to the surface of the ND filter may be inclined at a predetermined angle with respect to the optical axis of the laser beam emitted from the laser beam emitting end face of the semiconductor laser diode. With such a configuration, it is possible to prevent the monitoring laser light reflected on the surface of the ND filter from entering the laser light emitting end face as return light.
この場合、NDフィルタを斜めにして配置させる為の空間が半導体レーザダイオードとホトダイオードとの間に必要であり、装置が大型化してしまう。また、NDフィルタを傾ける必要があり、固定用治具等を備える必要からアセンブリが複雑になる。 In this case, a space for arranging the ND filter obliquely is required between the semiconductor laser diode and the photodiode, and the apparatus becomes large. Further, it is necessary to incline the ND filter, and the assembly becomes complicated because it is necessary to provide a fixing jig or the like.
また、上述の複数の半導体レーザダイオードを並列配置して同時に試験を行う場合、フィルタが所定角度で傾斜している為に、フィルタ表面での反射された反射光が隣接する半導体レーザダイオードに戻ってしまう場合がある。 In addition, when the plurality of semiconductor laser diodes described above are arranged in parallel and tested simultaneously, the reflected light reflected from the filter surface returns to the adjacent semiconductor laser diode because the filter is inclined at a predetermined angle. May end up.
上述の装置では、NDフィルタの設置スペースが不要となるため、小型化が可能となる。すなわち、半導体レーザダイオードを高密度で配置することができる。すなわち、ホトダイオード10の光入射面をXZ面とした場合、半導体レーザダイオード6とホトダイオード10の対は、XZ面に対して垂直な方向(Y軸方向)にも並べることができる。X軸方向のホトダイオード10(半導体レーザダイオード6)の数をx、Y軸方向の数をy、Z軸方向の数をzとすると、半導体レーザダイオード6とホトダイオード10の対の数はx×y×zとなり、三次元集積が可能となる。
In the above-described apparatus, the installation space for the ND filter is not required, and thus the size can be reduced. That is, the semiconductor laser diodes can be arranged with high density. That is, when the light incident surface of the
また、NDフィルタは、その厚さで光の減衰率を調整するため、製造に厳密さを要するのに対して、光吸収層は穴の数や大きさ等で光の減衰率を調整することができる。この穴の加工はフォトリソグラフィで行うので、非常に精密かつばらつき無く実施することができる。よって、ホトダイオードの製造が容易となる。 In addition, since the ND filter adjusts the light attenuation rate by its thickness and requires strict manufacturing, the light absorption layer adjusts the light attenuation rate by the number and size of holes. Can do. Since the hole is processed by photolithography, it can be performed with high precision and no variation. Therefore, the photodiode can be easily manufactured.
光吸収層10eの材料としては種々のものが考えられるが、本例では(1)黒色樹脂及び(2)ポリシリコンについて説明する。
(1)黒色樹脂
Various materials can be considered for the
(1) Black resin
図5は、光吸収層10eが黒色樹脂(黒色ホトレジスト)の場合のホトダイオード10の断面図である。
FIG. 5 is a cross-sectional view of the
本例では、光吸収層10eの材料は黒色樹脂を含んでいる。なお、黒色樹脂が黒色ホトレジストである場合、光感光性樹脂に黒色の染料又は顔料を混入させた市販のホトレジストを用いることができる。ホトレジストにはポジ型とネガ型があり、ポジ型では露光された部分のレジストが、ネガ型レジストでは露光されなかった部分がそれぞれ現像液で溶解除去され、フォトダイオードウェハ上にパターンが残る。
In this example, the material of the
光吸収層10eの材料に黒色樹脂を用いた場合には、モニタ光の成分のうち可視光域及び近赤外域の光成分を黒色樹脂層で吸収することが可能となる。よって、反射光の発生をより確実に抑制することができる。なお、必要に応じて適当な材料が混入していてもよい。
When a black resin is used as the material of the
ホトダイオード10は、第1導電型のシリコンからなる半導体基板10fと、基板10fの上面の一部分に形成された高濃度の第2導電型の不純物領域10gと、不純物領域10g上に形成された絶縁膜(SiO2)10hとを有しており、光吸収層10eは、絶縁膜10h上に形成されている。第2導電型の不純物領域10gの周囲には、高濃度の第1導電型の不純物領域10iが形成されており、それぞれに電極パッド10b及び電極パッド10aが設けられている。基板10fの裏面には高濃度の第1導電型の不純物層10jが形成されている。
The
なお、本例では、第1導電型をn型とし、第2導電型をp型とするが、この逆も可能である。基板10fと不純物領域10gとの界面は、PN接合を構成し、PN接合は光検出領域を構成し、この領域の上に位置する半導体表面を光入射面とする。
In this example, the first conductivity type is n-type and the second conductivity type is p-type, but the reverse is also possible. The interface between the
光吸収層10eの下に絶縁膜10hを設けることにより、第2導電型の不純物領域10gを保護することができる。また、絶縁膜10hは反射防止膜としても機能するため、光吸収層10eの微細孔10cに入射したモニタ光Lが反射する可能性をより低くすることができる。
By providing the insulating
なお、ホトダイオード10の光入射面を含む表面の全面は近赤外域及び可視域の光を吸収する光吸収層10eとしての黒色樹脂層で被覆されているが、電極パッド(カソード10a,アノード10b)のみは露出している。ホトダイオード10の光入射面上に形成された黒色樹脂層には、ホトダイオード10表面まで貫通する複数の微細孔10cが、一例として、ドット径20μmで開口率10%となるように均一に配置される。
The entire surface including the light incident surface of the
半導体レーザダイオード6から出射されるモニタ光Lは、ほとんどが黒色樹脂層からなる光吸収層10eに吸収されてしまい、一部のみ微細孔10cを介して光入射面に到達し、ホトダイオード10内部で光電流に変換される。この為、許容の受光強度を超えた入射光強度に対して受光出力が飽和することはなく、半導体レーザダイオード6の出力の正確なモニタが可能となる。しかも、光吸収層10eである黒色樹脂層は反射率が極めて小さい為、光吸収層10e表面での反射光は少なく,半導体レーザダイオード6の光出射端面への戻り光を抑制することができる。
Most of the monitor light L emitted from the
なお、光入射面と黒色樹脂層との間にSiO2(シリコン酸化物)やSi3N4(シリコン窒化物)等からなる反射防止膜等を形成することで、更に半導体レーザダイオード6の光出射端面への戻り光を抑制することができる。すなわち、上述のSiO2層やSi3N4層は反射防止膜としても機能する。
(2)ポリシリコン
An antireflection film made of SiO 2 (silicon oxide), Si 3 N 4 (silicon nitride), or the like is formed between the light incident surface and the black resin layer, so that the light of the
(2) Polysilicon
図6は、光吸収層10eがポリシリコンの場合のホトダイオード10の断面図である。
FIG. 6 is a cross-sectional view of the
基板10fの不純物領域10gを除く表面上、すなわち基板の周辺領域上には絶縁膜(SiO2)10hが形成されており、絶縁膜10h及び不純物領域10gの表面は、第1反射防止膜としての絶縁膜(Si3N4)10kによって被覆されている。光吸収層10eは絶縁膜10k上に形成されている。
An insulating film (SiO 2 ) 10h is formed on the surface excluding the
光吸収層10eはポリシリコンから構成され、ホトダイオード10の光入射面(電極パッド10a,10bのみ露出した状態)を被覆している。光吸収層10eの表面上にはSi3N4からなる第2反射防止膜10mが形成されており、この場合、光吸収層10eの表面でのモニタ光の反射を防止することができ、半導体レーザダイオード6の光出射端面への戻り光を抑制することができる。
The
なお、その他の構成は、黒色樹脂の場合と同一である。 The other configuration is the same as that of the black resin.
光吸収層10eの材料にポリシリコンを用いた場合には、モニタ光の成分のうちの紫外域の光成分を吸収することが可能となる。よって、反射光の発生をより確実に抑制することができる。
When polysilicon is used as the material of the
次に、ホトダイオード10の製造方法について説明する。
Next, a method for manufacturing the
図7は、光吸収層10eとして黒色樹脂を用いた場合のホトダイオード10の製造方法を説明するための図である。
FIG. 7 is a diagram for explaining a method of manufacturing the
まず、図7(a)に示すように、第1導電型のシリコンからなる5mm×5mmの矩形の半導体基板10fを用意する。ここでは、第1導電型をn型とし、基板10fの厚みを0.3mmとする。なお、実際には、半導体基板10fは半導体ウェハであり、半導体ウェハの表面上に5mm×5mmの矩形状形成領域が設定される。
First, as shown in FIG. 7A, a 5 mm × 5 mm
次に、図7(b)に示すように、半導体基板10fの表面の周辺領域(平面矩形環状)が開口するように、中央領域上にマスクを形成し、マスク上からn型不純物(本例では燐)を半導体基板10fの周辺領域(平面矩形環状)内に添加し、基板10fの表面側の周辺領域に不純物領域10iを形成する。また、半導体基板10fの裏面の全面にもn型不純物(本例では燐)を半導体基板10f内に添加し、裏面側に不純物層10jを形成する。基板10fの表面及び裏面上には絶縁膜10h及び10xをそれぞれ形成する。本例では、シリコンを熱酸化することにより絶縁膜10h及び10xを形成する。
Next, as shown in FIG. 7B, a mask is formed on the central region so that a peripheral region (planar rectangular ring) on the surface of the
不純物領域10i及び不純物層10jは、それぞれ表面抵抗率ρ=12Ω/sq、深さxj=1.5μmに設定した。
The
しかる後、図7(c)に示すように、半導体基板10fの表面の中央領域内に第2導電型の不純物を添加し、平面矩形状に不純物流域10gを形成する。ここでは、第2導電型をp型とする。本例の添加物はボロンであり、表面抵抗率ρ=44Ω/sq、接合深さxj=0.55μmに設定した。p型不純物は絶縁膜10hを介してイオン注入法で添加することができる。なお、添加後、熱酸化を行う。
Thereafter, as shown in FIG. 7C, the second conductivity type impurity is added into the central region of the surface of the
次に、図7(d)に示すように、表面側の絶縁膜10hに複数のコンタクトホールを形成し、これらのコンタクトホール内に、不純物領域10i及び10gにそれぞれ接触する電極パッド10a、10bを厚み1μmで形成する。これらのコンタクトホールの形成は、コンタクトホールの形成位置以外の領域をホトレジスト等のマスクで被覆し、このマスクの開口内の絶縁膜10hをフッ酸水溶液等でエッチングすることにより行う。電極パッド10a、10bはアルミニウムの蒸着で形成することができる。なお、裏面側の絶縁膜10xは除去する。
Next, as shown in FIG. 7D, a plurality of contact holes are formed in the insulating
最後に、図7(e)に示すように、基板表面の絶縁膜10h上に黒色ホトレジストを塗布し、これを露光及び現像して、複数の微細孔を不純物領域10g上に有し、且つ、電極パッド10a,10bが露出した厚み1.2μmの光吸収層10eを形成する。
Finally, as shown in FIG. 7 (e), a black photoresist is applied on the insulating
図8は、光吸収層10eとしてポリシリコンを用いた場合のホトダイオード10の製造方法を説明するための図である。
FIG. 8 is a diagram for explaining a method of manufacturing the
まず、図8(a)に示すように、第1導電型のシリコンからなる5mm×5mmの矩形の半導体基板10fを用意する。ここでは、第1導電型をn型とし、基板10fの厚みを0.3mmとする。なお、実際には、半導体基板10fは半導体ウェハであり、半導体ウェハの表面上に5mm×5mmの矩形状形成領域が設定される。
First, as shown in FIG. 8A, a 5 mm × 5 mm
次に、図8(b)に示すように、半導体基板10fの表面の周辺領域(平面矩形環状)が開口するように、中央領域上にマスクを形成し、マスク上からn型不純物(本例では燐)を半導体基板10fの周辺領域(平面矩形環状)内に添加し、基板10fの表面側の周辺領域に不純物領域10iを形成する。また、半導体基板10fの裏面の全面にもn型不純物(本例では燐)を半導体基板10f内に添加し、基板の裏面側に不純物層10jを形成する。基板10fの表面及び裏面上には絶縁膜10h’及び10xをそれぞれ形成する。本例では、シリコンを熱酸化することにより絶縁膜10h’及び10xを形成する。
Next, as shown in FIG. 8B, a mask is formed on the central region so that a peripheral region (planar rectangular ring) on the surface of the
不純物領域10i及び不純物層10jは、それぞれ表面抵抗率ρ=12Ω/sq、深さxj=1.5μmに設定した。
The
しかる後、図8(c)に示すように、半導体基板10fの表面の中央領域が開口するようにマスクを形成し、当該中央領域内に第2導電型の不純物を添加し、平面矩形状に不純物領域10gを形成する。ここでは、第2導電型をp型とする。本例の添加物はボロンであり、表面抵抗率ρ=44Ω/sq、接合深さxj=0.55μmに設定した。p型不純物は絶縁膜10hを介してイオン注入法で添加することができる。
After that, as shown in FIG. 8C, a mask is formed so that the central region of the surface of the
なお、このp型不純物の添加後、不純物領域10g上の絶縁膜10h’を、マスクを介してエッチングし(フッ酸水溶液などのエッチング液を用いる)、続いて、基板表面の全面上に、第1反射防止膜10k、光吸収層10e’及び第2反射防止膜10m’を順次形成する。第1反射防止膜10kはスパッタ法で形成された厚さ47nmのSi3N4であり、光吸収層10e’はスパッタ法で形成された厚さ400nmのポリシリコンであり、反射防止膜10m’はスパッタ法で形成された厚さ47nmのSi3N4である。
After the addition of the p-type impurity, the insulating
次に、図8(d)に示すように、基板表面の中央領域上にのみ複数の微細孔10cを有する光吸収層10e及び第2反射防止膜10mが残るように、基板上にマスクを形成し、このマスクを介して基板をドライエッチングする。すなわち、基板表面の第2反射防止膜10m’上にホトレジストを塗布し、これを露光及び現像して、複数の微細孔を不純物領域10g上に有し、且つ、基板表面の周辺領域が開口したパターンのマスクを形成した後、エッチングを行う。
Next, as shown in FIG. 8D, a mask is formed on the substrate so that the
第2反射防止膜10mを構成するSi3N4は、例えば、CF4や酸素を用いたプラズマエッチを用いてエッチングすることができ、光吸収層10eを構成するポリシリコンもCF4や酸素を用いたプラズマエッチを用いてエッチングすることができる。
Si 3 N 4 which constitutes the second
なお、上層の第2反射防止膜10mが完全に除去された後であれば、フッ酸水溶液等のウエットエッチングで光吸収層10eを構成するポリシリコンをエッチングすることもできる。
If the upper
最後に、図8(e)に示すように、表面側の絶縁膜10kに複数のコンタクトホールを形成し、これらのコンタクトホール内に、不純物領域10i及び10gにそれぞれ接触する電極パッド10a、10bを厚み1μmで形成する。これらのコンタクトホールの形成は、コンタクトホールの形成位置以外の領域をホトレジスト等のマスクで被覆し、このマスクの開口内の絶縁膜10h及び第1反射防止膜10kをドライエッチングすることにより行う。電極パッド10a、10bはアルミニウムの蒸着で形成することができる。
Finally, as shown in FIG. 8E, a plurality of contact holes are formed in the insulating
上述の黒色樹脂を用いたホトダイオード10を採用した発光素子試験装置を製造し、ホトダイオード10への入射光量(W)とホトダイオード10からの出力電流(A)の関係を測定した。
A light-emitting device test apparatus employing the
恒温槽2の温度は85℃に設定した。これは半導体レーザダイオード6信頼性試験の標準的な温度である。
The temperature of the
図9は、ホトダイオード10への入射光量(W)とホトダイオード10からの出力電流(A)の関係を示すグラフである。
FIG. 9 is a graph showing the relationship between the amount of light incident on the photodiode 10 (W) and the output current (A) from the
入射光の波長λ=808nm、照射サイズ3.7mm×3.7mm、負荷抵抗RLの抵抗値100Ω、バイアス電圧VR=0Vとした。ホトダイオード10としては、光吸収層10eの開口率αが100%(光吸収層無し)、30%、20%、10%のものを作製した。
The wavelength of incident light was λ = 808 nm, the irradiation size was 3.7 mm × 3.7 mm, the resistance value of the load resistance RL was 100Ω, and the bias voltage VR = 0V. As the
開口率αが10%の場合、モニタ光の出射光量(ホトダイオードへの入射光量)が8×10−2W以下の範囲において、光電流(出力電流)が飽和せず、線形性が維持されていることが分かる。なお、開口率が20%においても、入射光量が4×10−2W以下の範囲において線形性がほぼ維持され且つ飽和せず、開口率が30%においても、入射光量が2×10−2W以下の範囲において線形性が維持され、且つ、4×10−2Wまでは飽和しないことが分かる。 When the aperture ratio α is 10%, the photocurrent (output current) does not saturate and the linearity is maintained in the range where the emitted light amount of the monitor light (the incident light amount to the photodiode) is 8 × 10 −2 W or less. I understand that. Even when the aperture ratio is 20%, the linearity is substantially maintained and does not saturate in the range where the incident light quantity is 4 × 10 −2 W or less, and the incident light quantity is 2 × 10 −2 even when the aperture ratio is 30%. It can be seen that the linearity is maintained in the range of W or less and does not saturate up to 4 × 10 −2 W.
一方、開口率αが100%の場合には、入射光量が8×10−3W以上では光電流が飽和している。開口率αが10%の場合には、入射光量が8×10−2W以上となるまで光電流が飽和しないことから、開口率αを10%とすることで、飽和特性(飽和を示すホトダイオードへの入射光量)は約10倍に増加したことになる。また、開口率αが30%の場合には、入射光量が2×10−2W以上となるまで光電流が飽和しないことから飽和特性は3倍以上増加したことになる。なお、これらのことから、開口率αが1%の場合には、飽和特性は約100倍に増加すると考えられる。 On the other hand, when the aperture ratio α is 100%, the photocurrent is saturated when the amount of incident light is 8 × 10 −3 W or more. When the aperture ratio α is 10%, the photocurrent does not saturate until the incident light quantity becomes 8 × 10 −2 W or more. Therefore, by setting the aperture ratio α to 10%, saturation characteristics (photodiodes exhibiting saturation) The amount of incident light) increases about 10 times. Further, when the aperture ratio α is 30%, the saturation characteristic is increased three times or more because the photocurrent does not saturate until the incident light quantity becomes 2 × 10 −2 W or more. From these facts, it is considered that the saturation characteristic increases about 100 times when the aperture ratio α is 1%.
図10は、バイアス電圧を印加した場合の、ホトダイオード10への入射光量(W)とホトダイオード10からの出力電流(A)の関係を示すグラフである。
FIG. 10 is a graph showing the relationship between the amount of light incident on the photodiode 10 (W) and the output current (A) from the
すなわち、入射光の波長λ=808nm、照射サイズ3.7mm×3.7mm、負荷抵抗RLの抵抗値100Ω、バイアス電圧VR=2Vとした。 That is, the wavelength λ of incident light was 808 nm, the irradiation size was 3.7 mm × 3.7 mm, the resistance value of the load resistance RL was 100Ω, and the bias voltage VR = 2V.
開口率αが10%の場合、モニタ光の出射光量(ホトダイオードへの入射光量)が3×10−1W以下の範囲において、光電流(出力電流)が飽和せず、線形性が維持されていることが分かる。なお、開口率が20%においても、入射光量が2×10−1W以下の範囲において線形性が維持され且つ飽和せず、開口率が30%においても、入射光量が7×10−2W以下の範囲において線形性が維持され、且つ、1.5×10−1Wまでは飽和しないことが分かる。このように、入射光量が5×10−2W以下である場合には、光電流が飽和しない。 When the aperture ratio α is 10%, the photocurrent (output current) does not saturate and the linearity is maintained in the range where the emitted light amount of the monitor light (the incident light amount to the photodiode) is 3 × 10 −1 W or less. I understand that. Even when the aperture ratio is 20%, the linearity is maintained and does not saturate in the range where the incident light quantity is 2 × 10 −1 W or less, and the incident light quantity is 7 × 10 −2 W even when the aperture ratio is 30%. It can be seen that linearity is maintained in the following range and does not saturate up to 1.5 × 10 −1 W. Thus, when the amount of incident light is 5 × 10 −2 W or less, the photocurrent is not saturated.
一方、開口率αが100%の場合には、入射光量が4×10−2W以上では光電流が飽和している。 On the other hand, when the aperture ratio α is 100%, the photocurrent is saturated when the incident light quantity is 4 × 10 −2 W or more.
上述の装置を用いたAPC試験の場合、ホトダイオード10の出力電流(光電流)を検出し、半導体レーザダイオード6の光出力が一定出力、例えば1Wになるように、半導体レーザダイオード6の駆動電流を制御し、ある時間毎に、半導体レーザダイオード6の駆動電流を測定する。これにより,半導体レーザダイオード6の出力特性の変化の有無を測定することができる。なお、図9及び図10からも明らかなように、ホトダイオード10の開口率を低く設定することで、入射光量が1W程度までの広い範囲で飽和しないようにすることは十分可能である。
In the case of an APC test using the above-described apparatus, the output current (photocurrent) of the
以上、説明したように、上述の発光素子試験装置においては、ホトダイオード10の受光出力を飽和させずに、かつ半導体レーザダイオード6への戻り光の問題を発生させず、半導体レーザダイオード6とホトダイオード10を近接配置することが可能となり、小型化、半導体レーザダイオード6の高密度化を実現することができる。
As described above, in the above-described light emitting element test apparatus, the light receiving output of the
図11は、上述のホトダイオード10をモールドした光検出素子の断面図である。この場合には、光源は可視もしくは近赤外光に限定される。
FIG. 11 is a cross-sectional view of a light detection element in which the
マウントパッケージ31内には、ホトダイオード10が配置されており、ホトダイオード10は散乱材料32を分散させた半透明樹脂30で覆われている。
A
散乱材料32は、ホトダイオード10への入射光を散乱するため、感度均一性を向上させることができる。半透明樹脂30は、入射光に対して透明な材料で構成される。散乱材料32は、樹脂に分散することによって使用される。
Since the scattering
入射光が赤外線の場合の(A)散乱材料32は、例えば、数μmサイズの透明シリカなどであり、(B)モールド樹脂30は、例えば、透明なシリコーン樹脂もしくはエポキシ樹脂である。
When the incident light is infrared, (A) the
なお、ホトダイオードのパッケージとしては、ホトダイオード自体を樹脂でモールドしたもの、セラミックパッケージ内にホトダイオードを収容して樹脂モールドしたもの、金属パッケージ内にホトダイオードを収容して樹脂モールドしたものが考えられる。また、光吸収層10eの表面をプラズマ加工することによって、反射率を更に低減させることもできる。
As the photodiode package, a photodiode packaged with a resin, a photodiode packaged with a photodiode in a ceramic package, or a resin package molded with a photodiode in a metal package can be considered. Further, the reflectance can be further reduced by plasma processing the surface of the
また、上述の実施の形態に係るホトダイオード(発光素子試験装置用光検出素子)10は、光入射面に複数の微細孔を有する光吸収層10eを備えており、半導体レーザダイオード6の特性評価試験を精度よく行うことができる。複数の微細孔の面積の合計によって規定される光吸収層10eの開口率αは、1〜30%に設定されることが好ましく、この場合には、入射光量に対する光電流の飽和を抑制することができる。なお、好適な開口率αを1%以上としたのは、コンタクトホールなどの開口を構造的に除いて規定するためである。
In addition, the photodiode (light detecting element for light emitting element test apparatus) 10 according to the above-described embodiment includes a
1…発光素子試験装置、2…恒温槽、6…半導体レーザダイオード、8…半導体レーザ制御部、10…ホトダイオード、10c…微細孔、10f…半導体基板、10e…光吸収層、10g…不純物領域、10h…絶縁膜、12…ホトダイオード制御部、14…半導体レーザ基板、16…ホトダイオード基板、IS…光入射面、L…モニタ光。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Light emitting element test apparatus, 2 ... Constant temperature bath, 6 ... Semiconductor laser diode, 8 ... Semiconductor laser control part, 10 ... Photodiode, 10c ... Fine hole, 10f ... Semiconductor substrate, 10e ... Light absorption layer, 10g ... Impurity region, 10h: insulating film, 12: photodiode control unit, 14: semiconductor laser substrate, 16: photodiode substrate, IS: light incident surface, L: monitor light.
Claims (9)
前記発光素子及び前記発光素子に対向配置される前記光検出素子を収容する恒温槽を備え、
前記光検出素子の光入射面には光吸収層が設けられており、
前記光吸収層は、前記モニタ光の一部を前記光入射面にて受光させるための複数の微細孔を有し、前記複数の微細孔それぞれの面積及び数は、前記発光素子による前記モニタ光の出射光量が5×10−2W以下である場合に、前記光電流が飽和しないように設定され、前記複数の微細孔の面積の合計によって規定される開口率は、1〜30%に設定され、
前記光検出素子は、
第1導電型の基板と、
前記基板の上面の一部分に形成された第2導電型の不純物領域と、
前記不純物領域上に形成された絶縁膜と、
を有しており、
前記光吸収層は、前記絶縁膜上に、この光吸収層の材料が塗布されることによって又はスパッタ法で形成されていることを特徴とする発光素子試験装置。 A light-emitting element testing apparatus that includes a light-detecting element that receives monitor light emitted from a light-emitting element and outputs a photocurrent, and performs a characteristic evaluation test of the light-emitting element based on a drive current to the light-emitting element or the photocurrent Because
A thermostat housing the light- emitting element and the light-detecting element disposed opposite to the light-emitting element;
A light absorption layer is provided on the light incident surface of the light detection element,
The light absorption layer has a plurality of micro holes for receiving a part of the monitor light at the light incident surface, and the area and the number of each of the micro holes are the monitor light by the light emitting element. Is set so that the photocurrent does not saturate when the amount of emitted light is 5 × 10 −2 W or less, and the aperture ratio defined by the total area of the plurality of micropores is set to 1 to 30% And
The photodetecting element is
A first conductivity type substrate;
A second conductivity type impurity region formed in a portion of the upper surface of the substrate;
An insulating film formed on the impurity region;
Have
The light-absorbing layer is formed by applying a material of the light-absorbing layer on the insulating film or by a sputtering method.
光入射面に複数の微細孔を有し、前記複数の微細孔の面積の合計によって規定される開口率は、1〜30%に設定される光吸収層と、
第1導電型の基板と、
前記基板の上面の一部分に形成された第2導電型の不純物領域と、
前記不純物領域上に形成された絶縁膜と、
を有しており、
前記光吸収層は、前記絶縁膜上に、この光吸収層の材料が塗布されることによって又はスパッタ法で形成されている発光素子試験装置用光検出素子。 A light-detecting element for a light-emitting element test apparatus that is housed in a thermostatic chamber together with a light-emitting element, is disposed opposite to the light-emitting element, and performs a characteristic evaluation test of the light-emitting element,
A light absorption layer having a plurality of micropores on the light incident surface, the aperture ratio defined by the total area of the plurality of micropores is set to 1 to 30%,
A first conductivity type substrate;
A second conductivity type impurity region formed in a portion of the upper surface of the substrate;
An insulating film formed on the impurity region;
Have
The light-absorbing layer is a light-detecting element for a light-emitting element test apparatus, which is formed by applying a material of the light-absorbing layer on the insulating film or by a sputtering method.
9. The light detection element for a light emitting element test apparatus according to claim 8, wherein the polysilicon of the light absorption layer is provided with an antireflection film.
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