JPH02138778A - 光半導体装置 - Google Patents
光半導体装置Info
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- JPH02138778A JPH02138778A JP63292775A JP29277588A JPH02138778A JP H02138778 A JPH02138778 A JP H02138778A JP 63292775 A JP63292775 A JP 63292775A JP 29277588 A JP29277588 A JP 29277588A JP H02138778 A JPH02138778 A JP H02138778A
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- Japan
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Landscapes
- Led Devices (AREA)
- Light Receiving Elements (AREA)
- Photo Coupler, Interrupter, Optical-To-Optical Conversion Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は半導体で形成された受光素子と発光素子とを合
わせ持つ光半導体装置に関するものである。
わせ持つ光半導体装置に関するものである。
従来の技術
従来、光通信用半導体受光素子、及び発光素子は、それ
ぞれ単体で受光装置、及び発光装置として構成されてい
る。例えば、受光素子の場合、短波長では５ｉ−ＰＩＮ
フォトダイオード、長波長ではＧｅまたはＩｎＧａＡｓ
−ＰＩＮフォトダイオードが使用され、発光素子の場合
、短波長ではＧａＡ１！Ａｓ発光ダイオード（ＬＥＤ）
、長波長ではＩｎＧａＡｓＰ−ＬＥＤが主に用いられ
る。
ぞれ単体で受光装置、及び発光装置として構成されてい
る。例えば、受光素子の場合、短波長では５ｉ−ＰＩＮ
フォトダイオード、長波長ではＧｅまたはＩｎＧａＡｓ
−ＰＩＮフォトダイオードが使用され、発光素子の場合
、短波長ではＧａＡ１！Ａｓ発光ダイオード（ＬＥＤ）
、長波長ではＩｎＧａＡｓＰ−ＬＥＤが主に用いられ
る。
データ伝送を行う場合、発光素子から入射された変調光
を光ファイバで伝搬させ、受光素子で受信している。こ
のため送信、受信を行う双方向データ伝送では、上記の
システムが二組、すなわち、発光素子、受光素子、光フ
ァイバがそれぞれ二組ずつ最低必要である。また、−本
の光ファイバで双方向データ伝送を行う場合、分波器の
設置とこれにともなう入出力の減衰が存在する。
を光ファイバで伝搬させ、受光素子で受信している。こ
のため送信、受信を行う双方向データ伝送では、上記の
システムが二組、すなわち、発光素子、受光素子、光フ
ァイバがそれぞれ二組ずつ最低必要である。また、−本
の光ファイバで双方向データ伝送を行う場合、分波器の
設置とこれにともなう入出力の減衰が存在する。
そのため、受光素子と発光素子が一つのパッケージ内に
存在し、受光素子の受光面中心軸と発光素子の発光径中
心軸とが一致する構造の光半導体装置が実現されている
。これは、受光領域上発光領域とが近接しているので、
ファイバ端最大出力の位置に素子を設置すれば最大受光
感度が得られ、光軸を合わせ直すことなく同位置でファ
イバ端最大出力、最大受光感度を得ることができる。
存在し、受光素子の受光面中心軸と発光素子の発光径中
心軸とが一致する構造の光半導体装置が実現されている
。これは、受光領域上発光領域とが近接しているので、
ファイバ端最大出力の位置に素子を設置すれば最大受光
感度が得られ、光軸を合わせ直すことなく同位置でファ
イバ端最大出力、最大受光感度を得ることができる。
このため、−本の光ファイバで分波器を使用せずに、双
方向データ伝送が可能となる。
方向データ伝送が可能となる。
この光半導体装置の発光素子部は、対抗設置したファイ
バからの光を効率よ（下部の受光素子部の受光面に導く
ために、表面および接着面の金属電極の一部が、受光素
子部の受光面中心軸と一致する中心軸近傍で、除去され
ており、その径はファイバ径よりも大とされる。
バからの光を効率よ（下部の受光素子部の受光面に導く
ために、表面および接着面の金属電極の一部が、受光素
子部の受光面中心軸と一致する中心軸近傍で、除去され
ており、その径はファイバ径よりも大とされる。
一方、発光素子部の発光領域は、その発光径の中心軸を
、受光素子部受光面の中心軸とほぼ一致させ、ファイバ
との結合を効率良（するため、ファイバのコア径より小
さくなければならない。
、受光素子部受光面の中心軸とほぼ一致させ、ファイバ
との結合を効率良（するため、ファイバのコア径より小
さくなければならない。
このため−本の光ファイバで分波器を使用せずに、双方
向データ伝送が可能となる。
向データ伝送が可能となる。
この光半導体装置の発光素子部は、対抗設置したファイ
バからの光を効率よく下部の受光素子部の受光面に導ひ
くために、表面および接着面の金属電極の一部が、受光
素子部の受光面中心軸と一致する中心軸近傍で、除去さ
れており、その径はファイバ径よりも大とされる。
バからの光を効率よく下部の受光素子部の受光面に導ひ
くために、表面および接着面の金属電極の一部が、受光
素子部の受光面中心軸と一致する中心軸近傍で、除去さ
れており、その径はファイバ径よりも大とされる。
一方、発光素子部の発光領域は、その発光径の中心軸を
、受光素子部受光面の中心軸とほぼ一致させ、ファイバ
との結合を効率良くするため、ファイバのコア径より小
さくなければならない。
、受光素子部受光面の中心軸とほぼ一致させ、ファイバ
との結合を効率良くするため、ファイバのコア径より小
さくなければならない。
このため、逆バイアスの電流狭窄構造を用いた上で、前
記金属電極から発光領域へ電流を導ひく径路が必要とな
る。この方法として、亜鉛などの元素での熱拡散法、イ
オン注入法、その他の方法が用いられる。
記金属電極から発光領域へ電流を導ひく径路が必要とな
る。この方法として、亜鉛などの元素での熱拡散法、イ
オン注入法、その他の方法が用いられる。
発明が解決しようとする課題
しかしながら上記従来の構成では、光ファ、ｆバからの
入射光は発光素子内部を透過し、下部に設置された受光
素子の受光面に達するため、発光素子を構成する各層内
で多くが吸収され、受光に寄与する入射光の減衰が著し
い。この入射光の吸収を減少させるため、特に吸収の著
しい部分である活性層を薄くすることによって、受光感
度が向上することが実験によって確かめられたが、現在
、商品化されているダブルへテロ構造ＧａＡｅＡｓＬＥ
Ｄの膜厚（１〜１．５μｍ）に比べて、光出力の経時変
化が認められるものがあり、信頼性低下をもたらす。
入射光は発光素子内部を透過し、下部に設置された受光
素子の受光面に達するため、発光素子を構成する各層内
で多くが吸収され、受光に寄与する入射光の減衰が著し
い。この入射光の吸収を減少させるため、特に吸収の著
しい部分である活性層を薄くすることによって、受光感
度が向上することが実験によって確かめられたが、現在
、商品化されているダブルへテロ構造ＧａＡｅＡｓＬＥ
Ｄの膜厚（１〜１．５μｍ）に比べて、光出力の経時変
化が認められるものがあり、信頼性低下をもたらす。
この様な理由がら、活性層の厚さを変えることなく、発
光素子内部で吸収される入射光の割合を減少させる必要
がある。
光素子内部で吸収される入射光の割合を減少させる必要
がある。
本発明の目的は信頼性を損なうことな（、発光素子内で
の入射光の吸収を減少させ、これによって発光感度の向
上をはかることにある。
の入射光の吸収を減少させ、これによって発光感度の向
上をはかることにある。
課題を解決するための手段
本発明の光半導体装置は、半導体受光素子の受光面中心
軸上に、半導体発光素子を発光径の中心軸が一致するよ
うに接着された半導体発光素子の主面に形成したｎ型領
域上部にｐ型反転領域（以下ｐ＋層と記す）を形成し、
がっ、前記受光素子の受光面の少くとも一部分には、同
ｐ型反転領域を形成しない選択領域をそなえた構造であ
る。
軸上に、半導体発光素子を発光径の中心軸が一致するよ
うに接着された半導体発光素子の主面に形成したｎ型領
域上部にｐ型反転領域（以下ｐ＋層と記す）を形成し、
がっ、前記受光素子の受光面の少くとも一部分には、同
ｐ型反転領域を形成しない選択領域をそなえた構造であ
る。
作用
ファイバ端からの入射光は、従来の発光素子の場合、活
性層の吸収以外にも、高濃度となっているｐ＋層も入射
光の吸収の大きな要因となっている。本発明の主な作用
は、このｐ＋層を選択的に形成することにより、入射光
のｐ＋層での吸収を防ぎ、受光素子の受光面に到達させ
ることで、受光感度の向上に寄与するものである。
性層の吸収以外にも、高濃度となっているｐ＋層も入射
光の吸収の大きな要因となっている。本発明の主な作用
は、このｐ＋層を選択的に形成することにより、入射光
のｐ＋層での吸収を防ぎ、受光素子の受光面に到達させ
ることで、受光感度の向上に寄与するものである。
実施例
本発明の光半導体素子の実施例を第１図に示した断面図
を参照して説明する。
を参照して説明する。
第１図は、半導体受光素子Ｂの上に絶縁膜９を形成し、
半導体受光素子Ａを接着した構造の一実施例の要部断面
図を示す。この絶縁膜９を設けることにより、受光素子
Ｂと発光素子Ａが電気的に分離され受光・発光の両機能
を独立して使用することができる。本発明の実施例では
Ｓｉ受光素子とＧａＡ１！ Ａｓ／ＧａＡｓ発光素子の
組合せによる受光発光一体型の半導体装置を例として用
いている。
半導体受光素子Ａを接着した構造の一実施例の要部断面
図を示す。この絶縁膜９を設けることにより、受光素子
Ｂと発光素子Ａが電気的に分離され受光・発光の両機能
を独立して使用することができる。本発明の実施例では
Ｓｉ受光素子とＧａＡ１！ Ａｓ／ＧａＡｓ発光素子の
組合せによる受光発光一体型の半導体装置を例として用
いている。
半導体受光素子ＢとしてＰＩＮフォトダイオードの構造
は、ｎ型Ｓｉ基板１上に高抵抗の１（ｎ）層２を形成（
ドーピングには燐を用いている。）し、その中に９層３
を拡散に依って形成している。受光領域川辺にチャネル
ストッパ領域４を燐（ｐ）拡散で形成し、ボロン拡散に
よるガードリング５を設けている。受光面は０．１５ｍ
＋ｎφでその周辺にはチャネルストッパ領域４を形成し
た構造になっている。
は、ｎ型Ｓｉ基板１上に高抵抗の１（ｎ）層２を形成（
ドーピングには燐を用いている。）し、その中に９層３
を拡散に依って形成している。受光領域川辺にチャネル
ストッパ領域４を燐（ｐ）拡散で形成し、ボロン拡散に
よるガードリング５を設けている。受光面は０．１５ｍ
＋ｎφでその周辺にはチャネルストッパ領域４を形成し
た構造になっている。
半導体発光素子ＡとしてＧａＡｅ Ａｓ−ＬＥＤの構造
はＳｉドープのｎ型ＧａＡｓ基板上にｎ。
はＳｉドープのｎ型ＧａＡｓ基板上にｎ。
ＧａＡ１！Ａｓ基板層１２．ｎ＋−ＧａＡｅＡｓ閉じ込
め層１３．ｐ＋−ＧａＡｓ活性層１４．ｐｚ−ＧａＡｅ
Ａｓ閉じ込め層１５．ｎ２−ＧａＡｅ Ａｓ電流狭窄層
１６を通常の液相エピタキシャル成長法により連続的に
形成し、その後口型ＧａＡｓ基板を選択エツチングによ
り除去した。
め層１３．ｐ＋−ＧａＡｓ活性層１４．ｐｚ−ＧａＡｅ
Ａｓ閉じ込め層１５．ｎ２−ＧａＡｅ Ａｓ電流狭窄層
１６を通常の液相エピタキシャル成長法により連続的に
形成し、その後口型ＧａＡｓ基板を選択エツチングによ
り除去した。
この後、電流狭窄層ｎ２−ＧａＡｉ！ Ａｓ １６に直
系４０μｍの四部（使用ファイバのコア径は１１０μｍ
）を選択エツチングにより形成した。ｎ２ＧａＡｅＡｓ
層１６の表面を５ｉ０２のマスクにより、ｐ型電極を蒸
着する部分、凹部と電流導入部分に選択的にＺｎ拡散を
行い、ｐ型に変えるとともに四部のｐｚ−Ｇ ａ Ａｅ
Ａ ｓ層１５にｐ→領域１７を形成し、この上部にフ
ァイバから発光素子上部に照射されるファイバ光の直径
より大きい直径のｐ型電極１８を蒸着した構造となって
いる。
系４０μｍの四部（使用ファイバのコア径は１１０μｍ
）を選択エツチングにより形成した。ｎ２ＧａＡｅＡｓ
層１６の表面を５ｉ０２のマスクにより、ｐ型電極を蒸
着する部分、凹部と電流導入部分に選択的にＺｎ拡散を
行い、ｐ型に変えるとともに四部のｐｚ−Ｇ ａ Ａｅ
Ａ ｓ層１５にｐ→領域１７を形成し、この上部にフ
ァイバから発光素子上部に照射されるファイバ光の直径
より大きい直径のｐ型電極１８を蒸着した構造となって
いる。
ｎ側電極１０には、上部の発光素子の光取り出し窓に合
わせて開部分を形成し、下部の受光径より大きい径の窓
を開けている。チップ上部には発光ビーム、入射光を細
く絞り込むために、微小球レンズをｒ６載している。
わせて開部分を形成し、下部の受光径より大きい径の窓
を開けている。チップ上部には発光ビーム、入射光を細
く絞り込むために、微小球レンズをｒ６載している。
このような構造により、ｐ型電極と凹部間に入射する光
がｐ＋層１７に吸収されることなく受光面にＩ’ｌｌ達
し、受光感度の向上に寄与する。このためｐ＋層１７を
選択拡散したＧａＡｅＡｓ−ＬＥＤを上部に接着した５
ｉ−ＰＩＮフォトダイオードの受光感度は、選択拡散し
ない場合の０．１６Ａ ／ Ｗより、−割以上高い約０
．１８Ａ／Ｗが得られた。
がｐ＋層１７に吸収されることなく受光面にＩ’ｌｌ達
し、受光感度の向上に寄与する。このためｐ＋層１７を
選択拡散したＧａＡｅＡｓ−ＬＥＤを上部に接着した５
ｉ−ＰＩＮフォトダイオードの受光感度は、選択拡散し
ない場合の０．１６Ａ ／ Ｗより、−割以上高い約０
．１８Ａ／Ｗが得られた。
本発明の実施例では、Ｓｉ受光素子とＧａＡｅ、Ａ ｓ
／ Ｇ ａ Ａ ｓ発光素子を例として示しているが
、ＩｎＧａＡｓ受光素子とＩｓＰ発光素子等の他材料を
用いた場合でも同様の効果が得られることは言うまでも
なく、また、ｐ型反転領域の形成において、熱拡散のが
わりにイオン注入等の他の手段を用いた場合でも全く同
様の効果が得られる。
／ Ｇ ａ Ａ ｓ発光素子を例として示しているが
、ＩｎＧａＡｓ受光素子とＩｓＰ発光素子等の他材料を
用いた場合でも同様の効果が得られることは言うまでも
なく、また、ｐ型反転領域の形成において、熱拡散のが
わりにイオン注入等の他の手段を用いた場合でも全く同
様の効果が得られる。
発明の効果
本発明の光半導体装置によれば従来、ｐ＋拡散層に吸収
されていた入射光がｐ＋拡散層を選択的に拡散すること
により、ｐ＋拡散層の吸収されることなく、受光素子の
受光面に達し、受光感度の向上に寄与する。
されていた入射光がｐ＋拡散層を選択的に拡散すること
により、ｐ＋拡散層の吸収されることなく、受光素子の
受光面に達し、受光感度の向上に寄与する。
第１図は本発明の光半導体装置の一実施例を示した半導
体受光装置の断面図である。 Ａ・・・・・・半導体発光素子、Ｂ・・・・・・半導体
受光素子、１・・・・・・ｎ型Ｓｉ基板、２・・・・・
・高抵抗１（ｎ−）層、３・・・・・・ｐ＋拡散層、４
・・・・・・チャネルストッパ、５・・・・・・ボロン
拡散によるガードリング、６・旧・’ｐｎ側電極ＰＤ）
、７・・・・・・酸化膜、８・・・・・・ｎ個電極（Ｌ
ＥＤ）、９・・・・・・絶縁膜、１０・・・・・・ｎ側
電極（ＬＥＤ）、１．１・・・・・・反射防止膜、１２
・・・・・・ｎＱＧａＡｅＡｓ基板層、１３−− ｎ
−Ｇ ａ Ａ ｉ！Ａｓ閉じ込め層、１４・・・・・
・ｌ）＋−ｃａＡｓ活性層、Ｉ５・・・・・・ｌ）＋
−ＧａＡｅ Ａｓ閉じ込め層、Ｉ６・・・・・・ｎ２
−ＧａＡｔｌ Ａｓ電流狭窄層、１７・・・・・・ｐ＋
選択拡散層、１８・・・・・・ｎ個電極（ＬＥＤ）、１
９・・・・・・非拡散部分、２０・・・・・・電流導入
部分。
体受光装置の断面図である。 Ａ・・・・・・半導体発光素子、Ｂ・・・・・・半導体
受光素子、１・・・・・・ｎ型Ｓｉ基板、２・・・・・
・高抵抗１（ｎ−）層、３・・・・・・ｐ＋拡散層、４
・・・・・・チャネルストッパ、５・・・・・・ボロン
拡散によるガードリング、６・旧・’ｐｎ側電極ＰＤ）
、７・・・・・・酸化膜、８・・・・・・ｎ個電極（Ｌ
ＥＤ）、９・・・・・・絶縁膜、１０・・・・・・ｎ側
電極（ＬＥＤ）、１．１・・・・・・反射防止膜、１２
・・・・・・ｎＱＧａＡｅＡｓ基板層、１３−− ｎ
−Ｇ ａ Ａ ｉ！Ａｓ閉じ込め層、１４・・・・・
・ｌ）＋−ｃａＡｓ活性層、Ｉ５・・・・・・ｌ）＋
−ＧａＡｅ Ａｓ閉じ込め層、Ｉ６・・・・・・ｎ２
−ＧａＡｔｌ Ａｓ電流狭窄層、１７・・・・・・ｐ＋
選択拡散層、１８・・・・・・ｎ個電極（ＬＥＤ）、１
９・・・・・・非拡散部分、２０・・・・・・電流導入
部分。
Claims (1)
- 半導体受光素子の受光面中心軸上に、半導体発光素子の
発光径中心軸が一致するように接着した光半導体装置に
おいて、前記受光素子上に接着した前記発光素子の、主
面に形成したｎ型領域にｐ型不純物を添加して、ｐ型反
転領域を形成し、かつ、前記受光素子の受光面上に位置
する領域の少なくとも一部分には同ｐ型反転領域を形成
しない選択領域をそなえ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 |
|---|---|---|---|
| JP29277588A JPH0758806B2 (ja) | 1988-11-18 | 1988-11-18 | 光半導体装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29277588A JPH0758806B2 (ja) | 1988-11-18 | 1988-11-18 | 光半導体装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02138778A true JPH02138778A (ja) | 1990-05-28 |
| JPH0758806B2 JPH0758806B2 (ja) | 1995-06-21 |
Family
ID=17786178
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP29277588A Expired - Fee Related JPH0758806B2 (ja) | 1988-11-18 | 1988-11-18 | 光半導体装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0758806B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002062813A (ja) * | 2000-08-23 | 2002-02-28 | Dainippon Printing Co Ltd | 再貼付不正使用防止ラベル |
| WO2002029904A1 (fr) * | 2000-09-29 | 2002-04-11 | Sanyo Electric Co., Ltd. | Systeme optique de reception et dispositif optique a semiconducteur equipe de ce dernier |
-
1988
- 1988-11-18 JP JP29277588A patent/JPH0758806B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002062813A (ja) * | 2000-08-23 | 2002-02-28 | Dainippon Printing Co Ltd | 再貼付不正使用防止ラベル |
| WO2002029904A1 (fr) * | 2000-09-29 | 2002-04-11 | Sanyo Electric Co., Ltd. | Systeme optique de reception et dispositif optique a semiconducteur equipe de ce dernier |
| US7777234B2 (en) | 2000-09-29 | 2010-08-17 | Sanyo Electric Co., Ltd. | Light-receiving element and photonic semiconductor device provided therewith |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0758806B2 (ja) | 1995-06-21 |
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