JPH0427171A - 半導体装置 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、半導体装置に関し、特に入射光を効率よく
入射するようにした受光素子の構造に関するものである
。

〔従来の技術〕

第３図は従来のＧａＡｓを基板としたＩｎＰ系長波長帯
ホトダイオード（以下、単にホトダイオードという）の
構造を示す断面図である。また、第４図は前記ホトダイ
オードに基板平面に垂直な方向から光が入射した時の光
路を示す断面図である。

第３図および第４図において、１はＧａＡｓ基板、２は
ｎ”−ＧａＡｓ層、３はパ９７７層、４はｎ　’−−１
ｎ　Ｇ　ａ　Ａ　ｓ層、５はｎ−−１ｎＰ層であり、こ
れらの層は前記ＧａＡｓ基板１上に結晶成長により形成
し、所望の形状にエッチノブされる。６１．ｔ　Ｐ　”
注入層であり、とのＰ＋注入層６は拡散によりｎ−−Ｉ
ｎＧａＡｓ層４にまで達している。７はホトダイオード
のｐ電極で、Ｐ１注大層大工６上成する。８は前記ｎ”
−ＧａＡｓ層２上にオーミックコンタクトシたホトダイ
オードのれ電極で、９はホトダイオードの基板平面に垂
直な方向から光を入射したときの光路である。

このような構成において、ホトダイオードのｎ”−Ｇａ
Ａｓ層２．ｎ−−ＩｎＧａＡｓ層４゜Ｐ＋注入層６はそ
れぞれＰＩＮ型ホトダイオードのＮ層、■層、Ｐ層に相
当する。前記ホトダイオードのｎ電極８に正の電位、ｐ
電極７に負の電位を印加すると、ｎ　−−Ｉ　ｎ　Ｇ　
ａ　Ａ　ｓ層４に空乏層が広がる。この状態で長波長帯
の光（波長１〜１．６μｍ）を基板表面から入射すると
、ホトダイオード表面のｎ’−−１ｎＰ層５はバンドギ
ャップが広く長波長帯の光に対しては透明であるため、
入射光はほとんどｎ−−１ｎＧａＡｓ層４で吸収され、
効率よく光電流が取り出せる。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記のようなホ）・ダイオードを用いて光受信系を構成
した場合、前記光受信系の応答速度を向上させるために
は、応答速度を支配する要素の１つである受光素子の静
電容量Ｃと電子回路の入力インピーダンスＲで決まるＲ
Ｃ時定数を小さくすることが必要である。受光素子の静
電容量Ｃはホ）・ダイオードの受光径を縮小することに
より低減することができ、数Ｇｂｐｓの伝送速度を達成
するためには受光径は数十μｍ以下にすることが望まし
い。ところが、光ファイバを用いた場合、受光素子への
入射光はコア径や回折によるファイバ端からの広がりの
ため、第４図に示すように光の入射領域が受光径より大
きくなり、受光素子の効率が低下するという問題点があ
った。

この発明は、上記のような問題点を解消するためになさ
れたもので、受光素子の受光面積が光の入射領域に比べ
て小さいとき、従来、光電流に寄与しなかった受光素子
外部に入射して基板を透過していた光を受光素子の光吸
収層に取り込むことができる半導体装置を提供しようと
するものである。

〔課題を解決するための手段〕

この発明に係る半導体装置は、受光素子が形成されてい
る部分の基板裏面に、基板表面からの入射光に対して受
光素子の光吸収層を焦点とする凹面部を形成し、この凹
面部の表面にメッキを施して凹面鏡を形成したものであ
る。

〔作用〕

この発明における半導体装置は、基板裏面にメッキによ
る凹面鏡を形成することにより、基板表面の受光素子以
外の領域に入射した光は前記凹面鏡で反射し、受光素子
中に取り込まれる。

〔実施例〕

以下、この発明について説明する。

第１図および第２図はこの発明の半導体装置の一実施例
を示す図であり、第１図は受光素子の断面図、第２図は
受光素子への入射光の光路を示す図である。これらの図
において、第３図、第４図の受光素子に相当する部分に
は、それぞれ同じ符号を付している。また、１０は前記
光路９に対して光吸収層を焦点とする凹面部であり、こ
の凹面部１０の表面にメッキ、例えば金メッキ１１を施
すことにより凹面鏡（反射鏡）を形成する。

次に動作について説明する。

第２図において、基板表面に対して垂直方向から長波長
帯の光が入射してきた場合、ホトダイオードの受光面内
に入射した光は直接ホトダイオードの光吸収Ｈ（ｙ＋−
−ｆｎＧａＡｓ層４）にて吸収されるが、受光面外に入
射してきた光はＧａＡｓ基板１中に入射する。ところが
、長波長帯の光に対して、ＧａＡＳはバンドギャップが
広く透明であるため、入射光はＧａＡｓ基板１中を透過
し裏面の凹面鏡部分に到達する。基板裏面の凹面部１０
の表面には金メッキ１１が施しであるため、透過光はほ
とんど凹１ｆＩｉｒｌで反射され、前記凹面鏡の焦点、
すなわち光吸収層に集められる、なお、上記実施例では
基板にＧ　ａ　Ａ　ｓ基板１を用いたが、これに限らす
ＩｎＰ基板のようにバンドギャップが広く長波長帯の光
に対して透明であるような材料であれば上記実施例と同
様な効果を期待することができる。

また、上記実施例において、反射鏡として光の入射領域
全面に凹面［１０を形成したが、基板を透過してくる光
を光吸収領域に反射する形状ならば、受光素子直下の基
板部分が平面であるようなすり林状でも、多面対のよう
な形状でも上記実施例と同様な効果を期待することがで
きる。。

さらに、上記実施例では、ｌ　ｎ　Ｐ糸長波長帯ホトダ
イオード単体について述べたが、長波長帯の受光素子と
、例えばＧａＡｓＭｆじＳ　ＦＥ　Ｔを組み合わせた光
電子集積回路でも上記実施例と同様な効果を期待するこ
とができる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、この発明は、その表面に受光素子
が形成されている基板裏面に、光の照射される領域に対
して受光素子の光吸収層が焦点となるような凹面部を形
成し、この凹面部の表面にメッキを施して凹面鏡を形成
したので、従来、基板表面の受光素子で受光できずに基
板を透過していた光を前記凹面鏡で反射させ、受光素子
中に取り込む乙とができ、効率を向上させる効果がある
。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図はそれぞれこの発明の一実施例にお
ける半導体装置の断面図および入射光の光路を示す図、
第３図および第４図はそれぞれ従来の半導体装置の断面
図および入射光の光路を示す図である。 図において、１はＧａＡｓ基板、２はｎ中−ＧａＡｓ層
、３はバッファ層、４はｒｌ−−ＩｎＧａＡｓ層、５は
ｎ−−１ｎＰ層、６はＰ＋注入層、７はｐ電極、８はｎ
電極、９は光路、１０は凹面鏡、１１は金メッキである
。 なお、 各図中の同一符号は同一または相当部分を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　入射光の波長に対し吸収係数が充分小さい基板上に形
   成されている受光素子において、前記受光素子が形成さ
   れている部分の基板裏面に、基板表面からの入射光に対
   して前記受光素子の光吸収層を焦点とする凹面部を形成
   し、この凹面部の表面にメッキを施して凹面鏡を形成し
   たことを特徴とする半導体装置。