JPH0290685A - 半導体受光素子 - Google Patents
半導体受光素子Info
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- JPH0290685A JPH0290685A JP63245059A JP24505988A JPH0290685A JP H0290685 A JPH0290685 A JP H0290685A JP 63245059 A JP63245059 A JP 63245059A JP 24505988 A JP24505988 A JP 24505988A JP H0290685 A JPH0290685 A JP H0290685A
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- semiconductor
- substrate
- small
- diffusion region
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- Pending
Links
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Landscapes
- Light Receiving Elements (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〕
本発明は光通信や光情報処理に於て用いられる半導体受
光素子に関する。
光素子に関する。
化合物半導体受光素子は光通信や光情報処理用の高感度
受光器として実用化が進められている。特にアバランシ
ェフォトダイオード（以下ＡＰＤ）はブレイクダウン電
圧近傍に於て電子もしくは正孔のなだれ増倍による内部
電流利得を持つため高い受信感度が得られる。一方大容
量長距離光通信用の波長１，５５μｍに対する半導体受
光素子の材料としてＩ ｎＧａＡｓが広く使われている
。このＩ ｎＧａＡｓ系ＡＰＤの構造の一例を第２図に
示す。ＡＰＤは受光部１５の周辺での局所的なブレイク
ダウンを防ぎ受光面内の均一な増倍を実現するために、
受光部１５の周辺にガードリング（以下ＧＲ）７を持つ
。このため接合容量はＧＲの分だけ大きくなる。ＡＰＤ
の応答速度を速くするためにはこの接合容量を小さくす
る必要がある。そこで接合容量を小さくするためには車
受光径化により、拡散領域６を小さくする必要がある。
受光器として実用化が進められている。特にアバランシ
ェフォトダイオード（以下ＡＰＤ）はブレイクダウン電
圧近傍に於て電子もしくは正孔のなだれ増倍による内部
電流利得を持つため高い受信感度が得られる。一方大容
量長距離光通信用の波長１，５５μｍに対する半導体受
光素子の材料としてＩ ｎＧａＡｓが広く使われている
。このＩ ｎＧａＡｓ系ＡＰＤの構造の一例を第２図に
示す。ＡＰＤは受光部１５の周辺での局所的なブレイク
ダウンを防ぎ受光面内の均一な増倍を実現するために、
受光部１５の周辺にガードリング（以下ＧＲ）７を持つ
。このため接合容量はＧＲの分だけ大きくなる。ＡＰＤ
の応答速度を速くするためにはこの接合容量を小さくす
る必要がある。そこで接合容量を小さくするためには車
受光径化により、拡散領域６を小さくする必要がある。
しかし車受光径化によりファイバーとの結合が困難にな
るため、裏面にレンズ形成を行ない集光させることによ
り車受光径化を行なった裏面入射型受光素子が発表され
ている。
るため、裏面にレンズ形成を行ない集光させることによ
り車受光径化を行なった裏面入射型受光素子が発表され
ている。
上記した従来例では裏面に基板をエツチングして形成し
たマイクロレンズを用いて光吸収層に集光している。マ
イクロレンズをエツチングにより形成しているため製作
が困難であり、レンズの曲率が変化したり偏心により集
光位置が変化するために拡散領域を小さくすることがで
きない。またレンズではＮＡを太くすることができない
ので受光径を大きくすることができない。さらに、裏面
に凹凸ができるためにその後のプロセスが困難であると
いう欠点がある。
たマイクロレンズを用いて光吸収層に集光している。マ
イクロレンズをエツチングにより形成しているため製作
が困難であり、レンズの曲率が変化したり偏心により集
光位置が変化するために拡散領域を小さくすることがで
きない。またレンズではＮＡを太くすることができない
ので受光径を大きくすることができない。さらに、裏面
に凹凸ができるためにその後のプロセスが困難であると
いう欠点がある。
本発明はこのような問題点を解決し、接合容量の小さい
半導体受光素子を実現することを目的としている。
半導体受光素子を実現することを目的としている。
本発明の受光素子は、ｐｎ接合を有する半導体層を半導
体基板上に備え、前記半導体基板裏面の受光部にフレネ
ルレンズを設けた構成となっている。
体基板上に備え、前記半導体基板裏面の受光部にフレネ
ルレンズを設けた構成となっている。
本発明はフレネルレンズを用いることにより曲面レンズ
よりも大口径化と短焦点化が実現でき、レンズの曲率変
化による焦点のばらつきが小さいため拡散領域の小口径
化が可能となる。
よりも大口径化と短焦点化が実現でき、レンズの曲率変
化による焦点のばらつきが小さいため拡散領域の小口径
化が可能となる。
また、マイクロレンズと異なり基板裏面が凸にならない
ため、フレネルレンズ形成後の製造工程も容易に実行で
きる。
ため、フレネルレンズ形成後の製造工程も容易に実行で
きる。
以下、本発明の実施例について第１図を参照して説明す
る。ｎ−ＩｎＰ基板１上にｎ−ＩｎＰｎツバ１フフ Ｉ ｎＧａＡｓ層４、ｎ−ＩｎＰ増倍層５を順次エピタ
キシャル成長を行い、ｎ−ＩｎＰ増倍層５の上に保護膜
をつけＢｅ＋イオン注入によってＧＲ７の形成を行なっ
た後、ＧＲ中央に２０μｍφのＰ＋拡散領域を形成する
。次に鏡面研磨を行なったｎ−ＩｎＰ基板にフォトレジ
ストを塗布し、乾燥後フレネルゾーンプレートのパター
ンを露光によってレジスト上に形成する。その後硫酸，
過酸化水素水を用いてレジスト上のフレネルゾーンプレ
ートパターンをｎ−ＩｎＰ基板１上に転写し、レジスト
除去後シリコン窒化膜を用いてＡＲコート９を行う。こ
の様りこして作製したＡＰＤは、入射光１３をフレネル
レンズ１２によって集光させるためＰ＋拡散領域６を小
口径化できる。この結果、結合容量を小さくすることが
でき高速応答が可能となる。またフレネルレンズはＮＡ
を大きくすることができるため、素子の厚みよりも短い
焦点距離でレンズの大口径化（〉８０μｍ）が可能であ
り、ファイバーとの結合が容易となる。またレンズと比
べ裏面が平坦となるためその後の製造プロセスも容易で
ある。
る。ｎ−ＩｎＰ基板１上にｎ−ＩｎＰｎツバ１フフ Ｉ ｎＧａＡｓ層４、ｎ−ＩｎＰ増倍層５を順次エピタ
キシャル成長を行い、ｎ−ＩｎＰ増倍層５の上に保護膜
をつけＢｅ＋イオン注入によってＧＲ７の形成を行なっ
た後、ＧＲ中央に２０μｍφのＰ＋拡散領域を形成する
。次に鏡面研磨を行なったｎ−ＩｎＰ基板にフォトレジ
ストを塗布し、乾燥後フレネルゾーンプレートのパター
ンを露光によってレジスト上に形成する。その後硫酸，
過酸化水素水を用いてレジスト上のフレネルゾーンプレ
ートパターンをｎ−ＩｎＰ基板１上に転写し、レジスト
除去後シリコン窒化膜を用いてＡＲコート９を行う。こ
の様りこして作製したＡＰＤは、入射光１３をフレネル
レンズ１２によって集光させるためＰ＋拡散領域６を小
口径化できる。この結果、結合容量を小さくすることが
でき高速応答が可能となる。またフレネルレンズはＮＡ
を大きくすることができるため、素子の厚みよりも短い
焦点距離でレンズの大口径化（〉８０μｍ）が可能であ
り、ファイバーとの結合が容易となる。またレンズと比
べ裏面が平坦となるためその後の製造プロセスも容易で
ある。
本発明はＰＩＮホトダイオード等、ＡＰＤ以外のフォト
ダイオードにおいてもフレネルレンズと小口径拡散領域
を用いることにより高速応答及び低容量化，容易なファ
イバーとの結合ができる。
ダイオードにおいてもフレネルレンズと小口径拡散領域
を用いることにより高速応答及び低容量化，容易なファ
イバーとの結合ができる。
以上説明したように本発明は、裏面入射型の受光素子の
受光部にフレネルレンズを形成することにより、受光部
の大口径化によるファイバーとの結合が容易に行え、フ
レネルレンズで入射光を集光することによって拡散領域
を小口径化にすることができ高速応答が可能となる。ま
たレンズと比べ平坦であるため製造プロセスが容易とな
る。
受光部にフレネルレンズを形成することにより、受光部
の大口径化によるファイバーとの結合が容易に行え、フ
レネルレンズで入射光を集光することによって拡散領域
を小口径化にすることができ高速応答が可能となる。ま
たレンズと比べ平坦であるため製造プロセスが容易とな
る。
第１図は本発明の実施例の半導体受光素子を示す図、第
２図は従来例を示す図である。 １・・・ｎ−ＩｎＰ基板、２・・・ｎ−ＩｎＰバッファ
層、３−１ｌ−ＩｎＧａＡｓ光吸収層、４ −・− ｎ
−ＩｎＧａＡｓＰＪｌ、５−ｎ − Ｉ ｎ Ｐ増倍
層、６・・・Ｐ＋拡散領域、７・・・ガードリング、９
・・・ＡＲコート膜、１２・・・フレネルレンズ、１３
・・・入射光、１５・・・受光部。
２図は従来例を示す図である。 １・・・ｎ−ＩｎＰ基板、２・・・ｎ−ＩｎＰバッファ
層、３−１ｌ−ＩｎＧａＡｓ光吸収層、４ −・− ｎ
−ＩｎＧａＡｓＰＪｌ、５−ｎ − Ｉ ｎ Ｐ増倍
層、６・・・Ｐ＋拡散領域、７・・・ガードリング、９
・・・ＡＲコート膜、１２・・・フレネルレンズ、１３
・・・入射光、１５・・・受光部。
Claims (1)
- ｐｎ接合を有する半導体層を半導体基板上に備え、前記
半導体基板裏面の受光部にフレネルレンズを備えている
ことを特徴とする半導体受光素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63245059A JPH0290685A (ja) | 1988-09-28 | 1988-09-28 | 半導体受光素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63245059A JPH0290685A (ja) | 1988-09-28 | 1988-09-28 | 半導体受光素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0290685A true JPH0290685A (ja) | 1990-03-30 |
Family
ID=17127975
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63245059A Pending JPH0290685A (ja) | 1988-09-28 | 1988-09-28 | 半導体受光素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0290685A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2000049449A1 (en) * | 1999-02-16 | 2000-08-24 | Intel Corporation | Lens system for photodetectors |
| CN102207569A (zh) * | 2011-06-07 | 2011-10-05 | 中国科学院微电子研究所 | 一种制作位相型波带片的方法 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62260105A (ja) * | 1986-05-06 | 1987-11-12 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | レンズの製造方法 |
| JPS6333877A (ja) * | 1986-07-29 | 1988-02-13 | Omron Tateisi Electronics Co | 光半導体装置 |
| JPS63124583A (ja) * | 1986-11-14 | 1988-05-28 | Hitachi Ltd | 受光素子の製造方法 |
| JPS63161680A (ja) * | 1986-12-25 | 1988-07-05 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体受光素子 |
-
1988
- 1988-09-28 JP JP63245059A patent/JPH0290685A/ja active Pending
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62260105A (ja) * | 1986-05-06 | 1987-11-12 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | レンズの製造方法 |
| JPS6333877A (ja) * | 1986-07-29 | 1988-02-13 | Omron Tateisi Electronics Co | 光半導体装置 |
| JPS63124583A (ja) * | 1986-11-14 | 1988-05-28 | Hitachi Ltd | 受光素子の製造方法 |
| JPS63161680A (ja) * | 1986-12-25 | 1988-07-05 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体受光素子 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2000049449A1 (en) * | 1999-02-16 | 2000-08-24 | Intel Corporation | Lens system for photodetectors |
| CN102207569A (zh) * | 2011-06-07 | 2011-10-05 | 中国科学院微电子研究所 | 一种制作位相型波带片的方法 |
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