JPH04342174A - 半導体受光素子 - Google Patents
半導体受光素子Info
- Publication number
- JPH04342174A JPH04342174A JP3141336A JP14133691A JPH04342174A JP H04342174 A JPH04342174 A JP H04342174A JP 3141336 A JP3141336 A JP 3141336A JP 14133691 A JP14133691 A JP 14133691A JP H04342174 A JPH04342174 A JP H04342174A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- light
- substrate
- receiving element
- inp
- semiconductor
- 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
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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
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は半導体受光素子に関し、
特に高速動作が求められる、光通信や光情報処理等に用
いられる半導体受光素子に関する。
特に高速動作が求められる、光通信や光情報処理等に用
いられる半導体受光素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】光通信や光情報処理用の高感度受光素子
として、特に大容量長距離光通信用の１．３μｍあるい
は１．５５μｍ帯の半導体受光素子として、ＩｎＧａＡ
ｓを光吸収層とするものが広く使用されている。
として、特に大容量長距離光通信用の１．３μｍあるい
は１．５５μｍ帯の半導体受光素子として、ＩｎＧａＡ
ｓを光吸収層とするものが広く使用されている。
【０００３】このＩｎＧａＡｓを使ったｐｉｎフォトダ
イオードの従来例を図３に示す。これは、ｎ＋ −Ｉｎ
Ｐ基板１上にｎ−ＩｎＰバッファ層２、ｎ− −ＩｎＧ
ａＡｓ光吸収層３、ｎ−ＩｎＰ窓層４を順次気相成長法
により成長せしめた後、ｎ−ＩｎＰ窓層４内にＺｎの封
止拡散によりｐ＋ −ＩｎＰ窓層５を選択形成し、しか
る後にｐ＋ −ＩｎＰ窓層５に絶縁膜８を介してｐ側電
極６を、またｎ＋ −ＩｎＰ基板１にｎ側電極７を形成
したものである。
イオードの従来例を図３に示す。これは、ｎ＋ −Ｉｎ
Ｐ基板１上にｎ−ＩｎＰバッファ層２、ｎ− −ＩｎＧ
ａＡｓ光吸収層３、ｎ−ＩｎＰ窓層４を順次気相成長法
により成長せしめた後、ｎ−ＩｎＰ窓層４内にＺｎの封
止拡散によりｐ＋ −ＩｎＰ窓層５を選択形成し、しか
る後にｐ＋ −ＩｎＰ窓層５に絶縁膜８を介してｐ側電
極６を、またｎ＋ −ＩｎＰ基板１にｎ側電極７を形成
したものである。
【０００４】上記のように形成したｐｉｎフォトダイオ
ードに光を入射する場合、高速に応答させるために外部
に設けた光学レンズによって表面側から受光面内に集光
させた状態にしている。
ードに光を入射する場合、高速に応答させるために外部
に設けた光学レンズによって表面側から受光面内に集光
させた状態にしている。
【０００５】そして、受光時には、ｐｉｎフォトダイオ
ードには逆バイアス電圧が印加されるので、光吸収層（
ｉ層）は完全空乏化されている。その状態では、光電変
換によって生成されたキャリアは速やかにＩｎＰ基板１
または窓層５側へドリフトされる。
ードには逆バイアス電圧が印加されるので、光吸収層（
ｉ層）は完全空乏化されている。その状態では、光電変
換によって生成されたキャリアは速やかにＩｎＰ基板１
または窓層５側へドリフトされる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来例では、
強力な光が入射した場合、ＩｎＧａＡｓ吸収層内に高密
度にキャリアが発生するため、内部電界が低下し、その
結果、ＩｎＧａＡｓ層内を走行するキャリアの速度が低
下し、ｐｉｎフォトダイオードの応答速度が低下する。 本発明はこの点に鑑みてなされたものであって、その目
的とするところは入射光の光吸収層での集中を避け高速
応答性を改善することである。
強力な光が入射した場合、ＩｎＧａＡｓ吸収層内に高密
度にキャリアが発生するため、内部電界が低下し、その
結果、ＩｎＧａＡｓ層内を走行するキャリアの速度が低
下し、ｐｉｎフォトダイオードの応答速度が低下する。 本発明はこの点に鑑みてなされたものであって、その目
的とするところは入射光の光吸収層での集中を避け高速
応答性を改善することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明の半導体受光素子
は、基板側を受光面とするｐｉｎフォトダイオードであ
って、半導体基板には光吸収層となるｉ層に対して非焦
点状態となるように設計されたレンズが作り込まれてい
る。
は、基板側を受光面とするｐｉｎフォトダイオードであ
って、半導体基板には光吸収層となるｉ層に対して非焦
点状態となるように設計されたレンズが作り込まれてい
る。
【０００８】
【実施例】次に、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。図１は本発明の第１の実施例を示す断面図
である。この素子は次のように形成される。まず、ｎ＋
−ＩｎＰ基板１上に気相成長法によりｎ−ＩｎＰバッ
ファ層２、膜厚１．５〜２μｍのｎ− −ＩｎＧａＡｓ
光吸収層３を順次成長させた後、窓層としてｎ−ＩｎＰ
層４を成長させる。このエピタキシャルウェハにＣＶＤ
法によりＳｉＯ２ 膜を成長させ、受光部分に５０μｍ
φの穴開けを行って拡散マスクを形成した後、Ｚｎの封
止拡散によりｐ＋ −ＩｎＰ窓層５を選択的に形成する
。その後ｎ＋ −ＩｎＰ基板側を研磨してウェハ厚を１
２０μｍとし、その研磨面に曲率半径１２０μｍ、焦点
距離１７０μｍのレンズ９ををエッチングにより形成す
る。
て説明する。図１は本発明の第１の実施例を示す断面図
である。この素子は次のように形成される。まず、ｎ＋
−ＩｎＰ基板１上に気相成長法によりｎ−ＩｎＰバッ
ファ層２、膜厚１．５〜２μｍのｎ− −ＩｎＧａＡｓ
光吸収層３を順次成長させた後、窓層としてｎ−ＩｎＰ
層４を成長させる。このエピタキシャルウェハにＣＶＤ
法によりＳｉＯ２ 膜を成長させ、受光部分に５０μｍ
φの穴開けを行って拡散マスクを形成した後、Ｚｎの封
止拡散によりｐ＋ −ＩｎＰ窓層５を選択的に形成する
。その後ｎ＋ −ＩｎＰ基板側を研磨してウェハ厚を１
２０μｍとし、その研磨面に曲率半径１２０μｍ、焦点
距離１７０μｍのレンズ９ををエッチングにより形成す
る。
【０００９】このようにして作成されたｐｉｎフォトダ
イオードでは、基板裏面から平行光束で入射した１．５
５μｍの光は、基板裏面に設けられたレンズによってエ
ピタキシャル層側へ進むのに従い集光される。ここで、
エピタキシャルウェハ厚が裏面に設けられたレンズの焦
点距離に比べ薄くなっているため、光吸収層の位置にお
いては集光径は３５μｍにまでしか狭められていない。 このため強力な光を入射させたときでも、光吸収層にお
ける入射パワー密度が低下し、局所的なキャリアの発生
を防ぐことができる。その結果、内部電界の低下が防止
され、素子の高速応答性が阻害されることがなくなる。
イオードでは、基板裏面から平行光束で入射した１．５
５μｍの光は、基板裏面に設けられたレンズによってエ
ピタキシャル層側へ進むのに従い集光される。ここで、
エピタキシャルウェハ厚が裏面に設けられたレンズの焦
点距離に比べ薄くなっているため、光吸収層の位置にお
いては集光径は３５μｍにまでしか狭められていない。 このため強力な光を入射させたときでも、光吸収層にお
ける入射パワー密度が低下し、局所的なキャリアの発生
を防ぐことができる。その結果、内部電界の低下が防止
され、素子の高速応答性が阻害されることがなくなる。
【００１０】図２は本発明の第２の実施例を示す断面図
である。同図において、図１の実施例の部分と同等の部
分は同一の参照番号が付されているので重複した説明は
省略する。
である。同図において、図１の実施例の部分と同等の部
分は同一の参照番号が付されているので重複した説明は
省略する。
【００１１】本実施例は、先の実施例におけるレンズに
代えてフレネル格子１０を基板裏面に形成したものであ
るが、本実施例はこの構成により、先の実施例と同様の
効果が期待できる外、先の実施例よりも製造方法が容易
になるという利点もある。
代えてフレネル格子１０を基板裏面に形成したものであ
るが、本実施例はこの構成により、先の実施例と同様の
効果が期待できる外、先の実施例よりも製造方法が容易
になるという利点もある。
【００１２】以上、好ましい実施例について説明したが
、本発明はこれら実施例に限定されるものではな。例え
ば、レンズ機能は半導体基板の屈折率分布によって達成
することもでき、また、半導体材料はＩｎＰ／ＩｎＧａ
Ａｓ系以外のものも使用することができる。
、本発明はこれら実施例に限定されるものではな。例え
ば、レンズ機能は半導体基板の屈折率分布によって達成
することもでき、また、半導体材料はＩｎＰ／ＩｎＧａ
Ａｓ系以外のものも使用することができる。
【００１３】
【発明の効果】以上説明したように、本発明は半導体基
板の裏面に光吸収層に対して非焦点状態のレンズ機能を
持たせたものであるので、本発明によれば、光吸収層に
おける入射光パワー密度を下げることができる。従って
、本発明によれば、ｐｉｎフォトダイオードにおける内
部電界強度の低下を防ぐことができ、素子の高速応答性
を改善することができる。
板の裏面に光吸収層に対して非焦点状態のレンズ機能を
持たせたものであるので、本発明によれば、光吸収層に
おける入射光パワー密度を下げることができる。従って
、本発明によれば、ｐｉｎフォトダイオードにおける内
部電界強度の低下を防ぐことができ、素子の高速応答性
を改善することができる。
【図１】 本発明の第１実施例を示す断面図。
【図２】 本発明の第２実施例を示す断面図。
【図３】 従来例の断面図。
１…ｎ＋ −ＩｎＰ基板、 ２…ｎ−ＩｎＰバッ
ファ層、 ３…ｎ− −ＩｎＧａＡｓ光吸収層、
４…ｎ−ＩｎＰ窓層、５…ｐ＋ −ＩｎＰ窓層
、６…ｐ側電極、 ７…ｎ側電極、 ８…
絶縁膜、 ９…レンズ、 １０…フレネル
格子。
ファ層、 ３…ｎ− −ＩｎＧａＡｓ光吸収層、
４…ｎ−ＩｎＰ窓層、５…ｐ＋ −ＩｎＰ窓層
、６…ｐ側電極、 ７…ｎ側電極、 ８…
絶縁膜、 ９…レンズ、 １０…フレネル
格子。
Claims (4)
- 【請求項１】 光入射面となる第１導電型の半導体基
板と、前記半導体基板上に該半導体基板より狭いバンド
ギャップの材料により形成された光吸収層と、前記光吸
収層上に該光吸収より広いバンドギャップの材料により
形成された第２導電型のエピタキシャル層と、を備えた
半導体受光素子において、前記半導体基板は前記光吸収
層に対して非焦点状態となるレンズ機能を備えているこ
とを特徴とする半導体受光素子。 - 【請求項２】 前記レンズ機能を、基板裏面を球面状
に加工することによって得ている請求項１記載の半導体
受光素子。 - 【請求項３】 前記レンズ機能を、基板裏面にフレネ
ル格子を形成することによって得ているいる請求項１記
載の半導体受光素子。 - 【請求項４】 前記レンズ機能を、基板の屈折率分布
によって得ている請求項１記載の半導体受光素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3141336A JPH04342174A (ja) | 1991-05-17 | 1991-05-17 | 半導体受光素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3141336A JPH04342174A (ja) | 1991-05-17 | 1991-05-17 | 半導体受光素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04342174A true JPH04342174A (ja) | 1992-11-27 |
Family
ID=15289587
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3141336A Pending JPH04342174A (ja) | 1991-05-17 | 1991-05-17 | 半導体受光素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04342174A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH08250758A (ja) * | 1995-03-15 | 1996-09-27 | Nec Corp | 半導体受光素子 |
| JP2009003007A (ja) * | 2007-06-19 | 2009-01-08 | Mitsubishi Electric Corp | 受光素子モジュール |
| JP2010067892A (ja) * | 2008-09-12 | 2010-03-25 | Omron Corp | 受光装置およびセンサ装置 |
| JP2013171920A (ja) * | 2012-02-20 | 2013-09-02 | Nec Corp | 半導体受光素子 |
| JP2014112650A (ja) * | 2012-11-12 | 2014-06-19 | Japan Oclaro Inc | 受光モジュール |
| US10048117B2 (en) | 2013-11-15 | 2018-08-14 | Oclaro Japan, Inc. | High efficiency optical receiver module and optical transmitter module with multiple channels |
-
1991
- 1991-05-17 JP JP3141336A patent/JPH04342174A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH08250758A (ja) * | 1995-03-15 | 1996-09-27 | Nec Corp | 半導体受光素子 |
| JP2009003007A (ja) * | 2007-06-19 | 2009-01-08 | Mitsubishi Electric Corp | 受光素子モジュール |
| JP2010067892A (ja) * | 2008-09-12 | 2010-03-25 | Omron Corp | 受光装置およびセンサ装置 |
| JP2013171920A (ja) * | 2012-02-20 | 2013-09-02 | Nec Corp | 半導体受光素子 |
| JP2014112650A (ja) * | 2012-11-12 | 2014-06-19 | Japan Oclaro Inc | 受光モジュール |
| US10048117B2 (en) | 2013-11-15 | 2018-08-14 | Oclaro Japan, Inc. | High efficiency optical receiver module and optical transmitter module with multiple channels |
| US11022484B2 (en) | 2013-11-15 | 2021-06-01 | Lumentum Japan, Inc. | Optical receiver module having a shifted center axis of light receiving element |
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