JPH0335555A - 光半導体装置 - Google Patents
光半導体装置Info
- Publication number
- JPH0335555A JPH0335555A JP17036689A JP17036689A JPH0335555A JP H0335555 A JPH0335555 A JP H0335555A JP 17036689 A JP17036689 A JP 17036689A JP 17036689 A JP17036689 A JP 17036689A JP H0335555 A JPH0335555 A JP H0335555A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- light
- optical waveguide
- layer
- region
- junction formation
- 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.)
- Pending
Links
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 title claims abstract description 69
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims description 32
- 230000031700 light absorption Effects 0.000 claims abstract description 15
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 13
- 230000008878 coupling Effects 0.000 claims description 5
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 claims description 5
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 claims description 5
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 10
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 abstract description 7
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 5
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 abstract 1
- 125000006850 spacer group Chemical group 0.000 description 5
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 3
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 2
- 230000010365 information processing Effects 0.000 description 2
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 2
- 229910000530 Gallium indium arsenide Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005253 cladding Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 238000003475 lamination Methods 0.000 description 1
- GQYHUHYESMUTHG-UHFFFAOYSA-N lithium niobate Chemical compound [Li+].[O-][Nb](=O)=O GQYHUHYESMUTHG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000001459 lithography Methods 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 238000002161 passivation Methods 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 239000010902 straw Substances 0.000 description 1
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 1
Landscapes
- Solid State Image Pick-Up 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】
〔概要〕
光半導体装置に係り、特に光導波路と受光素子を集積し
た構造の光半導体装置に関し。
た構造の光半導体装置に関し。
光導波路から受光素子への光の移行を損失少なく行う構
造で、かつ製造も容易な構造の光半導体装置の提供を目
的とし。
造で、かつ製造も容易な構造の光半導体装置の提供を目
的とし。
半導体基板該半導体基板上に形成された光導波路と該光
導波路上に形成された受光素子とを含み。
導波路上に形成された受光素子とを含み。
かつ該受光素子は該光導波路に接する光吸収層と該光吸
収層上に形成された接合形成層とからなり。
収層上に形成された接合形成層とからなり。
かつ該光吸収層と該接合形成層には光の進行方向に沿っ
て該光導波路との結合の幅を増すテーバ部分が形成され
、かつ該接合形成層には光の進行方向に沿ってＰ領域と
ＮｅＩ域が交互に配置されている光半導体装置により構
成する。
て該光導波路との結合の幅を増すテーバ部分が形成され
、かつ該接合形成層には光の進行方向に沿ってＰ領域と
ＮｅＩ域が交互に配置されている光半導体装置により構
成する。
本発明は光半導体装置に係り、特に光導波路と受光素子
とを集積した構造の光半導体装置に関する。
とを集積した構造の光半導体装置に関する。
光通信、光情報処理の分野では、光導波路と受光素子と
を集積した構造の半導体装置がますます重要になりつつ
ある。その際、光導波路から受光素子への光の移行を損
失少なく行う構造が要求される。
を集積した構造の半導体装置がますます重要になりつつ
ある。その際、光導波路から受光素子への光の移行を損
失少なく行う構造が要求される。
従来、光導波路（半導体、ガラス、ニオブ酸リチウム等
）と受光素子とを集積した構造を持つ光半導体装置に関
する研究が光通信、光情報処理の分野で活発に進められ
てきた。しかし、従来の装置は、そのほとんどが従来構
造の光導波路と従来構造の受光素子とを単に集積したも
のであった。
）と受光素子とを集積した構造を持つ光半導体装置に関
する研究が光通信、光情報処理の分野で活発に進められ
てきた。しかし、従来の装置は、そのほとんどが従来構
造の光導波路と従来構造の受光素子とを単に集積したも
のであった。
光導波路と受光素子とを集積した従来の光半導体装置の
断面図を第２図に示す。第２図において。
断面図を第２図に示す。第２図において。
■は半導体基板、２はバッファ層、３は光導波路。
８はスペーサ、９は受光素子を表す。
この構造でば光導波路３と受光素子９とを光学的に結合
して光を光導波路３から受光素子９へ損失少なく導くた
めには、平面的に長方形の形状を持つスペーサ８の厚さ
と屈折率、受光素子９の長さにある条件が課せられ、そ
の寸法を厳密に抑える必要があり、厳しい製造上の制限
が常に伴い製造力ぐ困難であった。しかも、でき上がっ
た光半導体装置の動作も十分でなかった。
して光を光導波路３から受光素子９へ損失少なく導くた
めには、平面的に長方形の形状を持つスペーサ８の厚さ
と屈折率、受光素子９の長さにある条件が課せられ、そ
の寸法を厳密に抑える必要があり、厳しい製造上の制限
が常に伴い製造力ぐ困難であった。しかも、でき上がっ
た光半導体装置の動作も十分でなかった。
本発明は上述のような従来の問題点に鑑み、スペーサ６
を使用せず、厳しい製造上の制限を必要としないで、光
をほとんど全部光導波路から受光素子へ移行できる構造
の光半導体装置を提供することを目的とする。
を使用せず、厳しい製造上の制限を必要としないで、光
をほとんど全部光導波路から受光素子へ移行できる構造
の光半導体装置を提供することを目的とする。
第１図（ａ）乃至（Ｃ）は本発明の光半導体装置の構造
を示す図で、（ａ）は上面図、（ｂ）は側面断面図、（
Ｃ）は正面断面図である。
を示す図で、（ａ）は上面図、（ｂ）は側面断面図、（
Ｃ）は正面断面図である。
上記課題は、半導体基板１と該半導体基板ｌ上に形成さ
れた光導波路３と該光導波路３上に形成された受光素子
とを含み、かつ該受光素子は該光導波路３に接する光吸
収層４と該光吸収層４上に形成された接合形成層５とか
らなり、かっ該光吸収層４と該接合形成層５には光の進
行方向に沿って該光導波路３との結合の幅を増すテーパ
部分が形成され、かつ該接合形成層５には光の進行方向
に沿ってＰ領域とＮ領域が交互に配置されている光半導
体装置によって解決される。
れた光導波路３と該光導波路３上に形成された受光素子
とを含み、かつ該受光素子は該光導波路３に接する光吸
収層４と該光吸収層４上に形成された接合形成層５とか
らなり、かっ該光吸収層４と該接合形成層５には光の進
行方向に沿って該光導波路３との結合の幅を増すテーパ
部分が形成され、かつ該接合形成層５には光の進行方向
に沿ってＰ領域とＮ領域が交互に配置されている光半導
体装置によって解決される。
〔作用］
本発明では、光導波路３の上に直接受光素子が形成され
ている。受光素子を形成する光唆収層４と接合形成層５
は光の進行方向に沿って光導波路３との結合の幅を増す
テーパ部分を持っている。
ている。受光素子を形成する光唆収層４と接合形成層５
は光の進行方向に沿って光導波路３との結合の幅を増す
テーパ部分を持っている。
この構造は光が光導波路３と受光素子との端面で反射す
るのを防ぎ、徐々に光吸収層４に移行しついには全部移
行することを可能にしている。このテーパ部分はインピ
ーダンス整合のためのもので、テーバ角度は小さい方が
反射は少ない。
るのを防ぎ、徐々に光吸収層４に移行しついには全部移
行することを可能にしている。このテーパ部分はインピ
ーダンス整合のためのもので、テーバ角度は小さい方が
反射は少ない。
接合形成層５には光の進行方向に沿ってＰ ＲＥ域とＮ
領域が交互に配置され、光吸収層４と接合形成層５でい
わゆる横型構造のＰＩＮフォトダイオードを形成してい
る。この構造はＰ領域とＮ領域を同一平面で形成するの
でプロセスが非常に簡単になり、製造が容易となる。
領域が交互に配置され、光吸収層４と接合形成層５でい
わゆる横型構造のＰＩＮフォトダイオードを形成してい
る。この構造はＰ領域とＮ領域を同一平面で形成するの
でプロセスが非常に簡単になり、製造が容易となる。
第１図Ｃａ）乃至（ｃ）は本発明の光半導体装置の構造
を示し、（ａ）は上面図、（ｂ）は側面断面図、（Ｃ）
は正面断面図である。
を示し、（ａ）は上面図、（ｂ）は側面断面図、（Ｃ）
は正面断面図である。
以下、第１図（ａ）乃至（ｃ）に示した光半導体装置を
製造する実施例について説明する。
製造する実施例について説明する。
半導体基板１として厚さ３５０１ＩｍのＩｎＰ基板を使
用する。
用する。
ＩｎＰ基板ｌにバッファ層２として厚さｌ乃至３μｍの
ｒｎＰ層を成長する。
ｒｎＰ層を成長する。
バッファ層２の上に光導波層を形成する。光導波層は＋
ＩｎＧａＡｓＰのウェル層とｒｎＰのバッファ層のく
り返しからなる多重量子構造をもつ厚さ２乃至４μｍの
コア部と、その上下に配置されたＩｎＰのクラッド層か
らなり、全体の厚さは７乃至１０μｍである。
ＩｎＧａＡｓＰのウェル層とｒｎＰのバッファ層のく
り返しからなる多重量子構造をもつ厚さ２乃至４μｍの
コア部と、その上下に配置されたＩｎＰのクラッド層か
らなり、全体の厚さは７乃至１０μｍである。
次に、全面に光吸収層４となるＩｎＧａＡｓをｌ乃至２
μｍの厚さに形成する。さらに、その上に接合形成層５
となるＩｎＰを０．１乃至１μｍの厚さに形成する。
μｍの厚さに形成する。さらに、その上に接合形成層５
となるＩｎＰを０．１乃至１μｍの厚さに形成する。
次に、光の進行方向に対して直交する縞状のＰ領域とＮ
領域を接合形成層５中に形成する。Ｐ領域とＮ領域の幅
は共に２μｍ以下とし、Ｐ領域とＮ領域は、それぞれ、
ＺｎとＳｉを注入して形成する。
領域を接合形成層５中に形成する。Ｐ領域とＮ領域の幅
は共に２μｍ以下とし、Ｐ領域とＮ領域は、それぞれ、
ＺｎとＳｉを注入して形成する。
Ｐ領域とＮ ｉＪ域の間には何も注入しない幅１．５乃
至３μｍの真性領域が存在する。
至３μｍの真性領域が存在する。
次に、光吸収層４と接合形成層５を光導波路層の上にテ
ーパ状に残すためのマスクを形威し、光吸収層４と接合
形成層５をエツチング除去する。
ーパ状に残すためのマスクを形威し、光吸収層４と接合
形成層５をエツチング除去する。
テーパ角度は３０°以下とし、テーパに続く定幅部分の
幅はｌＯ乃至１５μｍとする。
幅はｌＯ乃至１５μｍとする。
次に、光導波層を光吸収層４と接合形成層５の下を含ん
で残し１幅がＩＯ乃至１５μｍの一定幅となるようにエ
ツチング加工して光導波路３を形成する。バッファ層２
上には光導波路３と光吸収層４と接合形成Ｎ５の段差を
生じ、光導波路３上にも光導波路３と光吸収層４のテー
パ部分に段差を生じる。その段差をボリイ藁ドで埋込ん
で、接合形成Ｎ５と同一の高さとなる埋込み領域６を形
成する。この埋込み領域６は光導波路３と光吸収層４と
接合形成層５のパシベーションも兼ねている。
で残し１幅がＩＯ乃至１５μｍの一定幅となるようにエ
ツチング加工して光導波路３を形成する。バッファ層２
上には光導波路３と光吸収層４と接合形成Ｎ５の段差を
生じ、光導波路３上にも光導波路３と光吸収層４のテー
パ部分に段差を生じる。その段差をボリイ藁ドで埋込ん
で、接合形成Ｎ５と同一の高さとなる埋込み領域６を形
成する。この埋込み領域６は光導波路３と光吸収層４と
接合形成層５のパシベーションも兼ねている。
次に、全面にＴｉ／Ａｕを蒸着した後それをパターニン
グして、接合形成層５のＮ？ＩＮ域に接続する櫛形状の
Ｎ電極配線７１と、Ｐ領域に接続する櫛形状のＰ電極配
線７２を形成する。
グして、接合形成層５のＮ？ＩＮ域に接続する櫛形状の
Ｎ電極配線７１と、Ｐ領域に接続する櫛形状のＰ電極配
線７２を形成する。
このようにして、光を光導波路３から光吸収層４と接合
形成層５へ損失少なく移行し、効率よく光電変換を行う
光半導体装置が実現する。
形成層５へ損失少なく移行し、効率よく光電変換を行う
光半導体装置が実現する。
ＩｎＰ基板１上の各層の積層は、化学的気相堆積（ＣＶ
Ｄ）法や有機金属気相堆積（ＭＯＣＶＤ）法を使用して
容易に行うことができる。
Ｄ）法や有機金属気相堆積（ＭＯＣＶＤ）法を使用して
容易に行うことができる。
Ｎ電極配線７１とＰ電極配線７２は同一面上に配置され
ているので、リソグラフィによるプロセスは大幅に簡略
化され製造が容易となる。
ているので、リソグラフィによるプロセスは大幅に簡略
化され製造が容易となる。
なお、この光半導体装置の受光素子の部分は。
いわゆる横形構造のＰＩＮフォトダイオードであるので
、従来の縦形構造のＰＩＮフォトダイオードに比較して
静電容量が小さくなり高速動作が可能となる。
、従来の縦形構造のＰＩＮフォトダイオードに比較して
静電容量が小さくなり高速動作が可能となる。
以上説明した様に２本発明によれば、光を光導波路３か
ら受光素子へ損失少なく移行する光半導体装置を提供す
ることができる。
ら受光素子へ損失少なく移行する光半導体装置を提供す
ることができる。
さらに、この集積構造は従来のようなスペーサを必要と
せず、しかもＰ ｅＩ域とＮｆｉＪｌ域が同一面に配置
されているので製造プロセスが大幅に簡略化され、製造
が容易になるという効果があり、しかも静電容量が小さ
いので高速動作が可能となる。
せず、しかもＰ ｅＩ域とＮｆｉＪｌ域が同一面に配置
されているので製造プロセスが大幅に簡略化され、製造
が容易になるという効果があり、しかも静電容量が小さ
いので高速動作が可能となる。
第１図（ａ）乃至（Ｃ）は本発明の半導体装置の構造を
説明するための図で５ （ａ）は上面図。 （ｂ）は側面断面図、（Ｃ）は正面断面図。 第２図は従来の半導体装置の構造を説明するための断面
図。 である。図において。 ｒは半導体基板であってｒｎＰ基板。 ２はバッファ層であってＩｎＰ層 ３は光導波路。 ４は光吸収層。 ５は接合形成層 ６は埋込み領域。 ７は電極配線。 ７１は電極配線であってＮ電極配線 ７２は電極配線であってＰ電極配線 ８はスペーサ。 ９は受光素子 （（１） （ｂ） 奏を四の 九今冬体装置ａ、導遼 第 図 従禾丙 九子導体袈を 第 区
説明するための図で５ （ａ）は上面図。 （ｂ）は側面断面図、（Ｃ）は正面断面図。 第２図は従来の半導体装置の構造を説明するための断面
図。 である。図において。 ｒは半導体基板であってｒｎＰ基板。 ２はバッファ層であってＩｎＰ層 ３は光導波路。 ４は光吸収層。 ５は接合形成層 ６は埋込み領域。 ７は電極配線。 ７１は電極配線であってＮ電極配線 ７２は電極配線であってＰ電極配線 ８はスペーサ。 ９は受光素子 （（１） （ｂ） 奏を四の 九今冬体装置ａ、導遼 第 図 従禾丙 九子導体袈を 第 区
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 半導体基板（１）と該半導体基板（１）上に形成された
光導波路（３）と該光導波路（３）上に形成された受光
素子とを含み、かつ 該受光素子は該光導波路（３）に接する光吸収層（４）
と該光吸収層（４）上に形成された接合形成層（５）と
からなり、かつ 該光吸収層（４）と該接合形成層（５）には光の進行方
向に沿って該光導波路（３）との結合の幅を増すテーパ
部分が形成され、かつ 該接合形成層（５）には光の進行方向に沿ってＰ領域と
Ｎ領域が交互に配置されている ことを特徴とする光半導体装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17036689A JPH0335555A (ja) | 1989-06-30 | 1989-06-30 | 光半導体装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17036689A JPH0335555A (ja) | 1989-06-30 | 1989-06-30 | 光半導体装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0335555A true JPH0335555A (ja) | 1991-02-15 |
Family
ID=15903604
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17036689A Pending JPH0335555A (ja) | 1989-06-30 | 1989-06-30 | 光半導体装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0335555A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH077166A (ja) * | 1993-02-22 | 1995-01-10 | Hughes Aircraft Co | 高パワ−容量の光学的受信装置および分布して配置された光検出器を使用する方法 |
| EP0889529A1 (en) * | 1997-07-01 | 1999-01-07 | Nec Corporation | Semiconductor light-receiving device and method of fabricating the same |
| US6020620A (en) * | 1996-06-28 | 2000-02-01 | Nec Corporation | Semiconductor light-receiving device with inclined multilayer structure |
| KR100636093B1 (ko) * | 1999-07-12 | 2006-10-19 | 삼성전자주식회사 | 광검출기 디바이스 및 그 제조방법 |
| JP2010271353A (ja) * | 2009-05-19 | 2010-12-02 | Brother Ind Ltd | 帯電器 |
| US8437656B2 (en) | 2009-05-19 | 2013-05-07 | Brother Kogyo Kabushiki Kaisha | Charger |
-
1989
- 1989-06-30 JP JP17036689A patent/JPH0335555A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH077166A (ja) * | 1993-02-22 | 1995-01-10 | Hughes Aircraft Co | 高パワ−容量の光学的受信装置および分布して配置された光検出器を使用する方法 |
| US6020620A (en) * | 1996-06-28 | 2000-02-01 | Nec Corporation | Semiconductor light-receiving device with inclined multilayer structure |
| US6232141B1 (en) | 1996-06-28 | 2001-05-15 | Nec Corporation | Semiconductor light-receiving device and method of fabricating the same |
| EP0889529A1 (en) * | 1997-07-01 | 1999-01-07 | Nec Corporation | Semiconductor light-receiving device and method of fabricating the same |
| KR100636093B1 (ko) * | 1999-07-12 | 2006-10-19 | 삼성전자주식회사 | 광검출기 디바이스 및 그 제조방법 |
| JP2010271353A (ja) * | 2009-05-19 | 2010-12-02 | Brother Ind Ltd | 帯電器 |
| US8437656B2 (en) | 2009-05-19 | 2013-05-07 | Brother Kogyo Kabushiki Kaisha | Charger |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5701379A (en) | Waveguide type semiconductor photodetecting device and fabrication process therefor | |
| US7546007B2 (en) | Broadband optical via | |
| EP0681197B1 (fr) | Dispositif semi-conducteur optoélectronique comportant un adaptateur de mode intégré | |
| JP2982619B2 (ja) | 半導体光導波路集積型受光素子 | |
| KR100532281B1 (ko) | 면굴절 입사형 수광소자 및 그 제조방법 | |
| US7880254B2 (en) | Semiconductor light receiving device and method for manufacturing same | |
| CN109324372B (zh) | 一种硅光波导端面耦合器 | |
| JP3917140B2 (ja) | 光検出器が集積可能な光結合装置 | |
| US6812059B2 (en) | Method of manufacturing a photodiode to have an active region with a convex-lens-shaped surface | |
| US5006906A (en) | Integrated semiconductor waveguide/photodetector | |
| CN113671635A (zh) | 混合集成方法和装置 | |
| US6020620A (en) | Semiconductor light-receiving device with inclined multilayer structure | |
| JPH0335555A (ja) | 光半導体装置 | |
| CN110471140A (zh) | 光电器件及其制造方法 | |
| JPH03290606A (ja) | 光半導体装置 | |
| US20040145025A1 (en) | Semiconductor photodetecting device and method for fabricating the same | |
| CN102033264A (zh) | 脊型光波导和倒锥耦合器集成的制作方法 | |
| JPH0766502A (ja) | 光半導体装置及びその形成方法 | |
| JPS60257413A (ja) | 光電気複合装置 | |
| JPH0629566A (ja) | 導波路集積型半導体受光素子 | |
| US6498337B2 (en) | High-speed photodetector | |
| JPH04134896A (ja) | 集積化光半導体素子 | |
| JPH0832102A (ja) | フォトディテクタ | |
| JPS6132804A (ja) | 光導波路一体化受光素子およびその製造方法 | |
| JPH0430581A (ja) | 半導体受光装置 |