JPH034571A - オプトエレクトロニク半導体デバイスとその製造方法 - Google Patents
オプトエレクトロニク半導体デバイスとその製造方法Info
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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、半導体結晶の表面に平行に延在して光放出ま
たは光検出を行う平面状活性領域を存する、光送信また
は光受信特性を備えたオプトエレクトロニク半導体デバ
イス及びその製造方法に関する。
たは光検出を行う平面状活性領域を存する、光送信また
は光受信特性を備えたオプトエレクトロニク半導体デバ
イス及びその製造方法に関する。
この種のオプトエレクトロニク半導体デバイスは一般的
に知られており、光を用いて通信伝送を行うための光導
波路デバイスとしても益々多く使用されてきている。
に知られており、光を用いて通信伝送を行うための光導
波路デバイスとしても益々多く使用されてきている。
例えば従来の半導体ホトダイオードは半導体板片から構
成されており、その場合光吸収層はその板片の表面に平
行に延在している。このようなダイオードの効率は、光
が吸収層つまりホトダイオードの活性領域に対して垂直
に入射する場合に最大になる。
成されており、その場合光吸収層はその板片の表面に平
行に延在している。このようなダイオードの効率は、光
が吸収層つまりホトダイオードの活性領域に対して垂直
に入射する場合に最大になる。
このようなダイオードを用いて、例えば半導体レーザー
から発せられた光線または光導波路つまりガラスファイ
バーからの出射光を検出するためには、これらのデバイ
スはいずれにせよ互に傾斜した平面上にマウントされな
ければならない、即ち、三次元構成を必要とする０個別
素子同士を必要な三次元配置することに起因して、マン
ウド板およびマウント自身例えば傾斜平面上でのボンデ
ィングは非常に高価となり、もしくは非常に時間が掛か
り、さらに間違いを起こし易くなる。これらの欠点は同
じように例えば面放出体の如き光放出形オプトエレクト
ロニクデバイスもしくは先導波路デバイスにも存在する
０種々異なった電気的、電気光学的デバイス例えばレー
ザーダイオードを備えたこの種のデバイス、および（ま
たは）他の光学素子例えば円錐レンズまたはファイバー
をハイブリッド化するために適用される場合には、かか
る配置が特に問題となる。
から発せられた光線または光導波路つまりガラスファイ
バーからの出射光を検出するためには、これらのデバイ
スはいずれにせよ互に傾斜した平面上にマウントされな
ければならない、即ち、三次元構成を必要とする０個別
素子同士を必要な三次元配置することに起因して、マン
ウド板およびマウント自身例えば傾斜平面上でのボンデ
ィングは非常に高価となり、もしくは非常に時間が掛か
り、さらに間違いを起こし易くなる。これらの欠点は同
じように例えば面放出体の如き光放出形オプトエレクト
ロニクデバイスもしくは先導波路デバイスにも存在する
０種々異なった電気的、電気光学的デバイス例えばレー
ザーダイオードを備えたこの種のデバイス、および（ま
たは）他の光学素子例えば円錐レンズまたはファイバー
をハイブリッド化するために適用される場合には、かか
る配置が特に問題となる。
そこで、本発明は、側部から、即ち、活性領域に対して
平行に入射もしくは出射する光が高効率にて検出もしく
は放出され得、それにより特に他の電気的、電気光学的
または光学的素子を備えたデバイスのハイブリッド化が
単一平面上にて可能となるように、冒頭で述べた種類の
オプトエレクトロニク半導体デバイスを形成することを
課題とする。
平行に入射もしくは出射する光が高効率にて検出もしく
は放出され得、それにより特に他の電気的、電気光学的
または光学的素子を備えたデバイスのハイブリッド化が
単一平面上にて可能となるように、冒頭で述べた種類の
オプトエレクトロニク半導体デバイスを形成することを
課題とする。
このような課題を解決するために、本発明は、半導体結
晶の少なくとも１つの側面はその表面に対して、活性領
域に対して平行方向に半導体結晶内へ入射する入射光ま
たはこの半導体結晶から出射する出射光が屈折および（
または）反射によって活性領域へ向けて偏向されるかま
たはこの活性領域から離れるような角度にて傾けられる
ことを特徴とする。
晶の少なくとも１つの側面はその表面に対して、活性領
域に対して平行方向に半導体結晶内へ入射する入射光ま
たはこの半導体結晶から出射する出射光が屈折および（
または）反射によって活性領域へ向けて偏向されるかま
たはこの活性領域から離れるような角度にて傾けられる
ことを特徴とする。
本発明の有利な構成は請求項２以降に記載されている。
ホトダイオードは例えばブレーナ形半導体ホトダイオー
ドの形態にて使用され得る。その場合、１つまたは複数
の側面は活性領域に平行に入射する光が屈折および（ま
たは）反射によって活性領域へ向けて偏向されるような
角度にて互いに形成される。これらの互いに傾けられた
面は平面すなわち一次面であることに限定されず、例え
ば光線もしくは光線束の集束が補助的に得られるように
するために、場合によっては二次面または高次面として
有利に構成され得る。さらに、鏡面形成または反射防止
を行うために、これらの側面を適宜の材料で被覆するこ
とは有利である。
ドの形態にて使用され得る。その場合、１つまたは複数
の側面は活性領域に平行に入射する光が屈折および（ま
たは）反射によって活性領域へ向けて偏向されるような
角度にて互いに形成される。これらの互いに傾けられた
面は平面すなわち一次面であることに限定されず、例え
ば光線もしくは光線束の集束が補助的に得られるように
するために、場合によっては二次面または高次面として
有利に構成され得る。さらに、鏡面形成または反射防止
を行うために、これらの側面を適宜の材料で被覆するこ
とは有利である。
側面をこのように配置することは、面放出体の光線がこ
のオプトエレクトロニク半導体デバイスの側面で出射す
るようにその光線を偏向するためにも使用され得る。
のオプトエレクトロニク半導体デバイスの側面で出射す
るようにその光線を偏向するためにも使用され得る。
特に先導波路デバイスとして使用される本発明によるオ
プトエレクトロニク半導体デバイスをウェーハマトリク
ス内に作成することは有意義である。このために共通の
半導体基板（ウェーハ）上ではそれぞれの個別デバイス
の少なくとも１つの側面に、隣接デバイスに接続するた
めに、もしくはウェーハ上に作成されて完成後にはウェ
ーハマトリクスから例えば切断または折曲げによってば
らばらに分離される個別デバイス間に十分な間隔を保つ
ために、補助の基板材料を用意することは有益である。
プトエレクトロニク半導体デバイスをウェーハマトリク
ス内に作成することは有意義である。このために共通の
半導体基板（ウェーハ）上ではそれぞれの個別デバイス
の少なくとも１つの側面に、隣接デバイスに接続するた
めに、もしくはウェーハ上に作成されて完成後にはウェ
ーハマトリクスから例えば切断または折曲げによってば
らばらに分離される個別デバイス間に十分な間隔を保つ
ために、補助の基板材料を用意することは有益である。
次に、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明する
。
。
第１図および第２図に図示された受信ダイオードはｎ形
基板６から成る半導体結晶ｌから主として構成されてお
り、その基板表面３にはｐ拡散領域７が拡散形成され、
それによりデバイスの活性領域２となる平面状ｐｎ接合
部が形成される。ｐ拡散領域７にはｐ接触９が備えられ
、ｎ形基板６にはｎ接触層８が備えられている。
基板６から成る半導体結晶ｌから主として構成されてお
り、その基板表面３にはｐ拡散領域７が拡散形成され、
それによりデバイスの活性領域２となる平面状ｐｎ接合
部が形成される。ｐ拡散領域７にはｐ接触９が備えられ
、ｎ形基板６にはｎ接触層８が備えられている。
半導体結晶ｌの表面３に設けられた表面パッシベーシッ
ンは概要を理解し易（するために図示されていない。
ンは概要を理解し易（するために図示されていない。
半導体結晶１は第１図に図示された実施例においては、
表面３つまり活性領域２の反対側に位置する下面がアッ
プサイドアップ・マウント方式にて支持体ｌｌ上に設け
られている。その下面にはｎ接触層８が備えられている
。支持体１１は例えばセラミックスまたはシリコンから
構成され、さらに電気的接続または導線つまり導体路の
受入のために使用される。第２図に図示された実施例に
おいては、受信ダイオードつまり半導体結晶１の活性領
域２を有する表面３は支持体１１に面してこの支持体１
１上にアップサイドダウン・マウント方式にて固定され
ている。この固定は半導体結晶ｌのｎ形基板６のｐ拡散
領域７に設けられたｐ接触９を介して行われる。
表面３つまり活性領域２の反対側に位置する下面がアッ
プサイドアップ・マウント方式にて支持体ｌｌ上に設け
られている。その下面にはｎ接触層８が備えられている
。支持体１１は例えばセラミックスまたはシリコンから
構成され、さらに電気的接続または導線つまり導体路の
受入のために使用される。第２図に図示された実施例に
おいては、受信ダイオードつまり半導体結晶１の活性領
域２を有する表面３は支持体１１に面してこの支持体１
１上にアップサイドダウン・マウント方式にて固定され
ている。この固定は半導体結晶ｌのｎ形基板６のｐ拡散
領域７に設けられたｐ接触９を介して行われる。
半導体結晶１の側面４は例えば第２図においては下方へ
向いている（アップサイドダウン）表面３に対して次の
ような角度、つまり充円錐体ｌＯの形状にて半導体結晶
ｌ内に入射する光が結晶ｌ内へ入射する際に一方の側面
４で屈折によって活性つまり光検出領域２へ偏向され、
そしてその後結晶ｌ内では他方の（つまり一方の側面に
対向する）側面４で反射つまり全反射によって活性つま
り光検出領域２へ偏向されるような角度にて傾斜させら
れている。この効果は側面４にコーティングを施したり
または側面４を鏡面形成することによってさらに高まる
。鏡面形成したりまたは反射防止膜を設けたりすること
については側面４上の膜５として図示されている。
向いている（アップサイドダウン）表面３に対して次の
ような角度、つまり充円錐体ｌＯの形状にて半導体結晶
ｌ内に入射する光が結晶ｌ内へ入射する際に一方の側面
４で屈折によって活性つまり光検出領域２へ偏向され、
そしてその後結晶ｌ内では他方の（つまり一方の側面に
対向する）側面４で反射つまり全反射によって活性つま
り光検出領域２へ偏向されるような角度にて傾斜させら
れている。この効果は側面４にコーティングを施したり
または側面４を鏡面形成することによってさらに高まる
。鏡面形成したりまたは反射防止膜を設けたりすること
については側面４上の膜５として図示されている。
第３図および第４図に図示された受信ダイオードは第１
図および第２図の実施例と内部構造が同じであり、これ
らの前変形例は例えばシリコンまたはセラミックスから
成る支持体ｌｌ上にアップサイドダウン・マウント技術
または図示されているアップサイドアップ・マウント技
術にて固定される。この固定は同様にｎ接触層８を介し
て行われる。このｎ接触層８は半導体結晶１のｎ形基板
６の下面に備えられている。この下面は表面３っまりｐ
拡散領域７とそのｐ接触９とに対向して位置している。
図および第２図の実施例と内部構造が同じであり、これ
らの前変形例は例えばシリコンまたはセラミックスから
成る支持体ｌｌ上にアップサイドダウン・マウント技術
または図示されているアップサイドアップ・マウント技
術にて固定される。この固定は同様にｎ接触層８を介し
て行われる。このｎ接触層８は半導体結晶１のｎ形基板
６の下面に備えられている。この下面は表面３っまりｐ
拡散領域７とそのｐ接触９とに対向して位置している。
ダイオードへの光入射は両実施例においては半導体結晶
１内の活性領域２に対して平行に側面から行われる。第
３図の実施例においては、光線１０は先ず平坦「（一次
面）または凸面（二次面）に形成された側面４に当たり
、光学的に密な媒体（結晶１）内へ進入する際に屈折さ
せられ、その後結晶内部では対向側面４で活性領域２に
対してほぼ垂直な方向へ反射される。
１内の活性領域２に対して平行に側面から行われる。第
３図の実施例においては、光線１０は先ず平坦「（一次
面）または凸面（二次面）に形成された側面４に当たり
、光学的に密な媒体（結晶１）内へ進入する際に屈折さ
せられ、その後結晶内部では対向側面４で活性領域２に
対してほぼ垂直な方向へ反射される。
第４ｇに図示された実施例においては、半導体結晶１内
へ入射する光線１０の光屈折は平面状に形成された側面
４でその傾斜に基づいて行われ、光線束１０の一部分は
半導体結晶１内の活性領域２へ直接偏向され、−力先線
束１０の残りの部分は平面状または凸面状に形成された
他方の側面４で反射または全反射によって活性領域２へ
向けて偏向される。
へ入射する光線１０の光屈折は平面状に形成された側面
４でその傾斜に基づいて行われ、光線束１０の一部分は
半導体結晶１内の活性領域２へ直接偏向され、−力先線
束１０の残りの部分は平面状または凸面状に形成された
他方の側面４で反射または全反射によって活性領域２へ
向けて偏向される。
第５図に図示されたオプトエレクトロニク半導体デバイ
スは面放出体七して形成され、ガラスファイバー１２に
結合されて特に光通信伝送を行うために使用される０面
放出体はその内部構造については従来のものと同じであ
る。半導体結晶１はへテロ構造を有している０例えば二
重へテロ構造の場合には活性領域２は高エネルギー・ギ
ャップを有する２つの層によって僅かな厚さに形成され
る。半導体結晶１はその表面３にｐ接触９が備えられ、
そして、接触層８を備えた下面が例えばシリコンまたは
セラミックスから成る支持体１１上に、同じ支持体１１
上に配置されたガラスファイバー１２に側面から対向す
るように固定されている。活性領域２内で発生した光線
１０はこの領域２からほぼ垂直に出射し、その後表面３
に対応する結晶ｌの傾斜側面４に基づいて全反射によっ
て他の対向側面４へ偏向され、それにより光線１−０は
この側面４から活性領域２つまり表面３に対してほぼ平
行で側部のガラスファイバー１２の光学軸の方向へ向け
て半導体結晶１を離れる。ガラスファイバー１２に面す
る側面４は特に平面状または凸面状に形成することがで
きる。さらに、側面４を膜５によって所望の方法で被覆
することは有利である。
スは面放出体七して形成され、ガラスファイバー１２に
結合されて特に光通信伝送を行うために使用される０面
放出体はその内部構造については従来のものと同じであ
る。半導体結晶１はへテロ構造を有している０例えば二
重へテロ構造の場合には活性領域２は高エネルギー・ギ
ャップを有する２つの層によって僅かな厚さに形成され
る。半導体結晶１はその表面３にｐ接触９が備えられ、
そして、接触層８を備えた下面が例えばシリコンまたは
セラミックスから成る支持体１１上に、同じ支持体１１
上に配置されたガラスファイバー１２に側面から対向す
るように固定されている。活性領域２内で発生した光線
１０はこの領域２からほぼ垂直に出射し、その後表面３
に対応する結晶ｌの傾斜側面４に基づいて全反射によっ
て他の対向側面４へ偏向され、それにより光線１−０は
この側面４から活性領域２つまり表面３に対してほぼ平
行で側部のガラスファイバー１２の光学軸の方向へ向け
て半導体結晶１を離れる。ガラスファイバー１２に面す
る側面４は特に平面状または凸面状に形成することがで
きる。さらに、側面４を膜５によって所望の方法で被覆
することは有利である。
第６図にはウェーハマトリクス形受信ダイオードの形態
のオプトエレクトロニク半導体デバイスが図示されてい
る。このようなウェーハマトリクスにおいては多数の間
種のオプトエレクトロニク患導体デバイスを特に経済的
な方法で同時に製作することが出来る。出発ベース材料
としては共通の半導体基板（ウェーハ）６が使用され、
この半導体基板６内に個々の半導体結晶１のために望ま
れた１列が設けられ、この１列から必要なデバイス輪郭
がエツチング形成される。それぞれのデバイスの少なく
とも１つの側面に、隣接デバイスに後から接続するため
の補助の基板材料を用意しておくことは特に好ましいこ
とである。内部および外部のバターニングを行った後、
デバイスはウェーハマトリクスからばらばらに分離され
て電気的に接続されて完成され、場合によってはケース
によって囲繞される。
のオプトエレクトロニク半導体デバイスが図示されてい
る。このようなウェーハマトリクスにおいては多数の間
種のオプトエレクトロニク患導体デバイスを特に経済的
な方法で同時に製作することが出来る。出発ベース材料
としては共通の半導体基板（ウェーハ）６が使用され、
この半導体基板６内に個々の半導体結晶１のために望ま
れた１列が設けられ、この１列から必要なデバイス輪郭
がエツチング形成される。それぞれのデバイスの少なく
とも１つの側面に、隣接デバイスに後から接続するため
の補助の基板材料を用意しておくことは特に好ましいこ
とである。内部および外部のバターニングを行った後、
デバイスはウェーハマトリクスからばらばらに分離され
て電気的に接続されて完成され、場合によってはケース
によって囲繞される。
本発明によれば、従来のオプトエレクトロニク半導体デ
バイスを特殊な形状に形成することによって、デバイス
の活性領域内に発生した光の最適な側部出射が得られ、
もしくはデバイス内に側部から入射した光の活性領域内
での最適な変換が得られ、そして、側部からの光入射も
しくは側部からの光出射に基づいて、即ちデバイスの表
面つまりその活性領域に平行な方向で通常のように法線
方向ではない側部からの光入射もしくは側部からの光出
射に基づいて、他のもしくは他種類の光学的、電気的ま
たは電気光学的素子を備えたこの種のデバイスを単一面
もしくは平面上に配置することが可能になる。
バイスを特殊な形状に形成することによって、デバイス
の活性領域内に発生した光の最適な側部出射が得られ、
もしくはデバイス内に側部から入射した光の活性領域内
での最適な変換が得られ、そして、側部からの光入射も
しくは側部からの光出射に基づいて、即ちデバイスの表
面つまりその活性領域に平行な方向で通常のように法線
方向ではない側部からの光入射もしくは側部からの光出
射に基づいて、他のもしくは他種類の光学的、電気的ま
たは電気光学的素子を備えたこの種のデバイスを単一面
もしくは平面上に配置することが可能になる。
第１１ｆｆｌはアップサイドアップ・マウント形受信ダ
イオ−Ｖを示す概略図、第２図はアップサイドダウン・
マウント形受信ダイオードを示す概略図、第３図および
第４図はそれぞれ異なる他の受信ダイオードを示す概略
図、第５図は面放出体を示す概略図、第６図はウェーハ
マトリクス形受信ダイオードを示す概略図である。 ■・・・半導体結晶 ２・・・活性領域 ３・・・表面 ４・・・側面 ５・・・膜 ６・・・半導体基板
イオ−Ｖを示す概略図、第２図はアップサイドダウン・
マウント形受信ダイオードを示す概略図、第３図および
第４図はそれぞれ異なる他の受信ダイオードを示す概略
図、第５図は面放出体を示す概略図、第６図はウェーハ
マトリクス形受信ダイオードを示す概略図である。 ■・・・半導体結晶 ２・・・活性領域 ３・・・表面 ４・・・側面 ５・・・膜 ６・・・半導体基板
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １）半導体結晶の表面に平行に延在して光放出または光
検出を行う平面状活性領域を有する、光送信または光受
信特性を備えたオプトエレクトロニク半導体デバイスに
おいて、前記半導体結晶（１）の少なくとも１つの側面
（４）はその表面（３）に対して、前記活性領域（２）
に対して平行方向に前記半導体結晶（１）内へ入射する
入射光またはこの半導体結晶から出射する出射光が屈折
および（または）反射によって前記活性領域（２）へ向
けて偏向されるかまたはこの活性領域（２）から離れる
ような角度にて傾けられることを特徴とするオプトエレ
クトロニク半導体デバイス。 ２）前記半導体結晶（１）の表面（３）に対して傾けら
れた側面（４）は一次面または複数次面であることを特
徴とする請求項１記載のオプトエレクトロニク半導体デ
バイス。 ３）前記半導体結晶（１）の側面（４）には鏡面形成ま
たは反射防止のための膜（５）が備えられることを特徴
とする請求項１または２記載のオプトエレクトロニク半
導体デバイス。 ４）前記半導体デバイスはホトダイオードであることを
特徴とする請求項１ないし３の１つに記載のオプトエレ
クトロニク半導体デバイス。 ５）前記半導体デバイスは面放出体であることを特徴と
する請求項１ないし４の１つに記載のオプトエレクトロ
ニク半導体デバイス。 ６）複数の個別半導体デバイスが共通の半導体基板（６
）上に製作され、その際、デバイスの少なくとも１つの
側面に隣接デバイスに接続するための補助の基板材料が
用意され、前記デバイスは完成後にウェーハマトリクス
からばらばらに分離されることを特徴とする請求項１な
いし５の１つに記載のオプトエレクトロニク半導体デバ
イスの製造方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| EP89109085A EP0397911A1 (de) | 1989-05-19 | 1989-05-19 | Optoelektronisches Halbleiterbauelement |
| EP89109085.4 | 1989-05-19 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH034571A true JPH034571A (ja) | 1991-01-10 |
Family
ID=8201378
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2123959A Pending JPH034571A (ja) | 1989-05-19 | 1990-05-14 | オプトエレクトロニク半導体デバイスとその製造方法 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5218223A (ja) |
| EP (1) | EP0397911A1 (ja) |
| JP (1) | JPH034571A (ja) |
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