JPH06342932A - Photocoupler - Google Patents
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- JPH06342932A JPH06342932A JP21126793A JP21126793A JPH06342932A JP H06342932 A JPH06342932 A JP H06342932A JP 21126793 A JP21126793 A JP 21126793A JP 21126793 A JP21126793 A JP 21126793A JP H06342932 A JPH06342932 A JP H06342932A
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- light
- light emitting
- substrate
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- Photo Coupler, Interrupter, Optical-To-Optical Conversion Devices (AREA)
Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、電流伝達効率と電極形
成を改善したフォトカプラに関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a photocoupler having improved current transfer efficiency and electrode formation.
【0002】[0002]
【従来の技術】フォトカプラは、現在では電子回路に広
く用いられている。このフォトカプラの特性としては、
応答速度、絶縁特性、電流伝達特性等があるが、中でも
電流伝達特性が最も重要である。電流伝達特性が高くな
れば、回路の省電力化を実現できるとともに、雑音を低
減することができるからである。2. Description of the Related Art Photocouplers are now widely used in electronic circuits. The characteristics of this photo coupler are:
Although there are response speed, insulation characteristics, current transfer characteristics, etc., the current transfer characteristics are the most important. This is because if the current transfer characteristics are improved, power saving of the circuit can be realized and noise can be reduced.
【0003】この電流伝達特性を高くするには、発光効
率の高い発光素子及び受光感度の高い受光素子を用いる
ことが必要であり、発光素子からの光を効率的に受光素
子に伝達することが必要である。In order to improve the current transfer characteristic, it is necessary to use a light emitting element having a high light emitting efficiency and a light receiving element having a high light receiving sensitivity, and the light from the light emitting element can be efficiently transmitted to the light receiving element. is necessary.
【0004】そこで、材料的には発光素子、受光素子と
も発光効率及び受光感度の高いGaAsが用いることが
多い。ただし、発光素子で効率的に電気を光に変換でき
る場合でも、発光素子の屈折率とその周囲の樹脂の屈折
率との差が大きいと、この発光素子から外部に効率的に
光を取り出すことができないため、屈折率の差が小さく
なるような材料を選択する必要がある。Therefore, as a material, GaAs, which has high luminous efficiency and light receiving sensitivity, is often used for both the light emitting element and the light receiving element. However, even if the light emitting element can efficiently convert electricity into light, if the difference between the refractive index of the light emitting element and the refractive index of the resin around it is large, the light can be efficiently extracted from the light emitting element to the outside. Therefore, it is necessary to select a material that reduces the difference in refractive index.
【0005】また、構造的には、発光素子と受光素子の
2つのチップを必要とし、実装上及び絶縁性上の問題か
ら発光素子と受光素子との間には一定のギャップを設け
ている。Further, structurally, two chips, a light emitting element and a light receiving element, are required, and a certain gap is provided between the light emitting element and the light receiving element due to mounting and insulation problems.
【0006】[0006]
【発明が解決しようとする課題】しかし、上述した従来
のフォトカプラには、次のような欠点があった。However, the above-mentioned conventional photocoupler has the following drawbacks.
【0007】(1)2つのチップを必要とするため、製
造コストが高く、フォトカプラの小型化も図れない。(1) Since two chips are required, the manufacturing cost is high and the photocoupler cannot be downsized.
【0008】(2)また、発光素子と受光素子間に設け
るギャップの存在のために、発光素子から出た光はその
一部しか受光素子に入ることができず、電流伝達効率を
低下させる大きな原因となっている。(2) Further, due to the existence of the gap provided between the light emitting element and the light receiving element, only a part of the light emitted from the light emitting element can enter the light receiving element, which greatly reduces the current transfer efficiency. It is the cause.
【0009】(3)発光素子または受光素子は共にpn
接合のためのエピタキシャル層を積層することにより構
成される。積層された上下層に電極を形成する際に、下
層については上層の一部をエッチングして下層を露出さ
せるため、基板表面には上下層間に段差が形成される。
電極形成用のマスクは表面から20μm の距離に近付ける
必要があるため、上下層の段差を20μm 以下とすれば、
電極の形成は容易である。しかし、段差を20μm 以下と
するためには、上層の層厚さを20μm 以下と薄くしなけ
ればならなくなるが、そうすると、通電時のブレークダ
ウンを有効に防止することができなくなる。このためブ
レークダウン特性の向上を優先して、上下層の段差を20
μm 以上とすると、電極形成が困難となり、電極形成に
複雑なプロセスを必要とし、コストがかかる。(3) Both the light emitting element and the light receiving element are pn
It is configured by stacking epitaxial layers for bonding. When forming electrodes on the upper and lower layers stacked, a step is formed between the upper and lower layers on the surface of the substrate because the lower layer is partially etched to expose the lower layer.
Since the mask for electrode formation needs to be close to the distance of 20 μm from the surface, if the step difference between the upper and lower layers is 20 μm or less,
The electrodes are easy to form. However, in order to reduce the step to 20 μm or less, it is necessary to reduce the thickness of the upper layer to 20 μm or less, which makes it impossible to effectively prevent breakdown during energization. For this reason, priority is given to improving the breakdown characteristics, and the steps between the upper and lower layers are set to 20
If the thickness is more than μm, it becomes difficult to form the electrode, a complicated process is required for forming the electrode, and the cost is high.
【0010】(4)フォトカプラを安定動作させるに
は、発光素子及び受光素子はある程度pn界面の接合面
積を広く確保する必要があるが、上層の一部をエッチン
グして下層を露出させると、上下層のpn界面の面積を
広く取ることができない。そのため、フォトカプラを安
定に動作させることができない。(4) For stable operation of the photocoupler, it is necessary to secure a large junction area at the pn interface between the light emitting element and the light receiving element. However, if a part of the upper layer is etched to expose the lower layer, The area of the upper and lower pn interfaces cannot be made large. Therefore, the photocoupler cannot be operated stably.
【0011】第1及び第2の発明は、同一基板上に対と
なる発光素子と受光素子とを形成して発光素子からの光
の伝達経路を改善することにより、上述した従来技術の
問題点を解消して、電流伝達効率を向上させたフォトカ
プラを提供することを目的とする。In the first and second inventions, a pair of a light emitting element and a light receiving element are formed on the same substrate to improve the transmission path of light from the light emitting element. It is an object of the present invention to provide a photocoupler that solves the above problem and improves the current transmission efficiency.
【0012】また、第3及び第4の発明の目的は、表面
をプレーナ化することによって、上述した問題点を解消
して、電流伝達比が高く、電極の形成が容易で、しかも
特性の良好なフォトカプラを提供することにある。The third and fourth objects of the present invention are to solve the above-mentioned problems by planarizing the surface, to achieve a high current transfer ratio, easy electrode formation, and good characteristics. To provide a simple photo coupler.
【0013】[0013]
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に第1の発明は、同一の半絶縁性半導体基板に発光素子
と受光素子とを形成し、発光素子で発生した光を基板内
を透過させて受光素子で受光する構造としたことを特徴
とする。In order to solve the above-mentioned problems, a first invention is to form a light emitting element and a light receiving element on the same semi-insulating semiconductor substrate, and to generate the light generated by the light emitting element inside the substrate. It is characterized in that it has a structure in which it is transmitted and received by a light receiving element.
【0014】第2の発明は、半絶縁性半導体基板の一面
に発光素子を、他面に受光素子をそれぞれ形成し、発光
素子で発生した光を基板内を透過させて他面の受光素子
で受光する構造としたことを特徴とする。According to a second aspect of the present invention, a light emitting element is formed on one surface of a semi-insulating semiconductor substrate and a light receiving element is formed on the other surface, and the light generated by the light emitting element is transmitted through the substrate to form a light receiving element on the other surface. It is characterized by having a structure for receiving light.
【0015】第3の発明は、半絶縁性半導体基板の一面
に発光素子と受光素子とを形成し、他面に光反射部を形
成し、発光素子で発生した光を基板内を透過させて他面
の光反射部で1回または数回反射させて一面の受光素子
で受光する構造としたことを特徴とする。According to a third aspect of the present invention, a light emitting element and a light receiving element are formed on one surface of a semi-insulating semiconductor substrate, and a light reflecting portion is formed on the other surface, so that light generated by the light emitting element is transmitted through the substrate. The light-reflecting portion on the other surface reflects the light once or several times, and the light-receiving element on the one surface receives the light.
【0016】第4の発明は、第2、第3の発明におい
て、発光素子の形成された半導体基板の一面および受光
素子の形成された半導体基板の他面、または発光素子と
受光素子の形成された半導体基板の一面を平な面とした
ことを特徴とする。ここで、平な面とは必ずしも凹凸の
全くない平滑面をいうのではなく、例えば基板とその上
に形成される一の伝導形層との段差、または一の伝導形
層とその上に形成される反対の伝導形層との段差が、そ
れぞれ20μm 以内に収るような凹凸面であればよい。According to a fourth aspect of the invention, in the second and third aspects, one surface of the semiconductor substrate on which the light emitting element is formed and the other surface of the semiconductor substrate on which the light receiving element is formed, or the light emitting element and the light receiving element are formed. One surface of the semiconductor substrate is a flat surface. Here, the flat surface does not necessarily mean a smooth surface having no unevenness, and may be, for example, a step between the substrate and one conductive type layer formed thereon, or one conductive type layer formed on the step. It is sufficient that the step difference with the opposite conductivity type layer is an uneven surface within 20 μm.
【0017】第5の発明は、第4の発明において、半導
体基板の一面と他面とにそれぞれ凹部を形成するか、ま
たは前記半導体基板の一面に2つの凹部を形成し、各面
の凹部に一の伝導形層を表面の一部に埋め込んだ他の伝
導形層を埋め込んで前記発光素子と受光素子とを形成す
るようにしたことを特徴とする。According to a fifth aspect of the present invention, in the fourth aspect of the present invention, recesses are formed on one surface and the other surface of the semiconductor substrate, respectively, or two recesses are formed on one surface of the semiconductor substrate, and the recesses on each surface are formed. The light emitting element and the light receiving element are formed by embedding another conduction type layer in which one conduction type layer is embedded in a part of the surface.
【0018】各発明の半絶縁性半導体基板としてはGa
AsまたはAlGaAsを用いることが望ましく、特に
キャリア濃度が1 ×1018cm-3以下のp型あるいはn型の
GaAs基板またはGaAlAs基板を用いることが望
ましい。Ga is used as the semi-insulating semiconductor substrate of each invention.
It is desirable to use As or AlGaAs, and it is particularly desirable to use a p-type or n-type GaAs substrate or GaAlAs substrate having a carrier concentration of 1 × 10 18 cm −3 or less.
【0019】また、発光素子または受光素子としては、
SiドープGaAsまたはSiドープAlGaAsのエ
ピタキシャル層を用いてシングルヘテロ構造またはダブ
ルヘテロ構造とすることが望ましい。As the light emitting element or the light receiving element,
It is desirable to use a Si-doped GaAs or Si-doped AlGaAs epitaxial layer to form a single hetero structure or a double hetero structure.
【0020】さらに、発光素子としては発光ダイオード
やレーザダイオードを、受光素子としてはフォトトラン
ジスタ、フォトダイオードまたはフォトサイリスタを用
いることが望ましい。Further, it is desirable to use a light emitting diode or a laser diode as the light emitting element and a phototransistor, a photodiode or a photothyristor as the light receiving element.
【0021】[0021]
【作用】発光素子で発生した光は、基板から外部に出る
ことなくこの基板内だけを透過、反射して、発光素子と
同一面または他面の受光素子に入射する。これにより、
発光素子からの光が外部に漏れたり減衰したりすること
が少なくなり、フォトカプラの電流伝達比が大幅に向上
する。The light generated by the light emitting element is transmitted and reflected only within the substrate without going out from the substrate, and is incident on the light receiving element on the same surface as the light emitting element or on the other surface. This allows
Light from the light emitting element is less likely to leak or be attenuated to the outside, and the current transfer ratio of the photocoupler is significantly improved.
【0022】また、他の伝導形層の表面に一の伝導形層
を埋め込むと、エッチングにより他の伝導形層上に一の
伝導形層を残すためにpn界面が下面のみになってしま
う場合に比して、全面がpn界面となるので、pn界面
の接合面積を広く確保することができ、安定動作が可能
となる。When one conductivity type layer is embedded in the surface of another conductivity type layer, the one pn interface is left only on the lower surface because one conductivity type layer is left on the other conductivity type layer by etching. In comparison with the above, since the entire surface is the pn interface, a wide bonding area at the pn interface can be secured, and stable operation can be achieved.
【0023】また、一の伝導形層の埋込み深さを深くす
ることで、層厚を容易に厚くすることができ、通電時の
ブレークダウンを有効に防止できる。しかも、一の伝導
形層を表面の一部に埋め込んだ他の伝導形層を基板表面
の凹部に埋め込むために、一の伝導形層、他の伝導形層
および基板の各露出面をほぼ同一平面とすることができ
るため、電極形成も容易である。Further, by deepening the embedding depth of one conductivity type layer, the layer thickness can be easily increased, and breakdown at the time of energization can be effectively prevented. Moreover, since one conductivity type layer is buried in a part of the surface and the other conductivity type layer is buried in the concave portion of the substrate surface, the one conductivity type layer, the other conductivity type layer and the exposed surfaces of the substrate are almost the same. Since it can be a flat surface, the electrodes can be easily formed.
【0024】発光素子と受光素子とを同一の半絶縁性半
導体基板上に形成するのは、フォトカプラとして機能す
るように、両素子を電気絶縁するためである。半絶縁性
半導体基板としては、GaAs系、GaAlAs系の他
に半絶縁性であればInP系でもよい。The light emitting element and the light receiving element are formed on the same semi-insulating semiconductor substrate in order to electrically insulate both elements so as to function as a photocoupler. The semi-insulating semiconductor substrate may be GaAs-based, GaAlAs-based, or InP-based as long as it is semi-insulating.
【0025】GaAs系、GaAlAs系では、これら
の基板のバンドギャップエネルギーが発光層のバンドギ
ャップエネルギーより小さいから、基板を光が透過する
ためには、発光素子で発光した光の波長が基板で吸収さ
れないように、基板のバンドギャップエネルギーに対応
する波長より長波長とすることが製造上の制約となる。
これを満足する発光素子として、高濃度のドナーとアク
セプターが発光層に存在するSiドープGaAsまたは
SiドープGaAlAsを用いることができる。素子を
構成するpn接合は、ダブルヘテロ構造、シングルヘテ
ロ構造の他に、ホモ構造でもよい。In GaAs and GaAlAs systems, the bandgap energy of these substrates is smaller than the bandgap energy of the light emitting layer. Therefore, in order for light to pass through the substrate, the wavelength of the light emitted by the light emitting element is absorbed by the substrate. In order to prevent this, it is a manufacturing constraint that the wavelength is longer than the wavelength corresponding to the bandgap energy of the substrate.
As a light emitting device that satisfies this, Si-doped GaAs or Si-doped GaAlAs in which a high concentration of donor and acceptor exist in the light emitting layer can be used. The pn junction forming the element may have a homo structure in addition to the double hetero structure and the single hetero structure.
【0026】なお、InP系では、InP基板のバンド
ギャップエネルギーが発光層のバンドギャップエネルギ
ーより高いことが一般的であるから、GaAsのような
制約は発生しない。In the InP system, the bandgap energy of the InP substrate is generally higher than the bandgap energy of the light emitting layer, so that there is no restriction like GaAs.
【0027】[0027]
【実施例】以下、本発明の実施例を添付図面を参照しな
がら説明する。第1及び第2の実施例によるフォトカプ
ラは、発光ダイオードやレーザダイオード等の発光素子
と、フォトトランジスタ、フォトダイオード及びフォト
サイリスタ等の受光素子とを同一基板に形成して、1チ
ップからなるフォトカプラを構成し、発光素子から発生
した光が前記基板外に出ることなく受光素子に到達する
構造とすることにより、電流伝達比を高くするものであ
る。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. The photocouplers according to the first and second embodiments are formed of a single chip by forming light emitting elements such as light emitting diodes and laser diodes and light receiving elements such as phototransistors, photodiodes and photothyristors on the same substrate. The current transfer ratio is increased by configuring the coupler so that the light emitted from the light emitting element reaches the light receiving element without going out of the substrate.
【0028】また、第3及び第4の実施例によるフォト
カプラは、さらに基板表面をプレーナ構造とすることに
より、上記電流伝達比、電極形成に加えて特性改善を図
るものである。In addition, the photocouplers according to the third and fourth embodiments further improve the characteristics in addition to the above current transfer ratio and electrode formation by making the substrate surface have a planar structure.
【0029】(第1実施例)図1は第1実施例に係るフ
ォトカプラを示す側断面図である。図中の101は半絶
縁性GaAs基板であり、この半絶縁性GaAs基板1
01の両面(上下面)の対向位置に発光ダイオード10
2と受光ダイオード103とが互いに電気的に絶縁され
た状態で成形される。(First Embodiment) FIG. 1 is a side sectional view showing a photocoupler according to the first embodiment. 101 in the figure is a semi-insulating GaAs substrate, and this semi-insulating GaAs substrate 1
01 on both sides (upper and lower sides) of the light emitting diode 10
2 and the light receiving diode 103 are molded while being electrically insulated from each other.
【0030】半絶縁性GaAs基板101の両面には発
光ダイオード用p型GaAs層104と受光ダイオード
用p型GaAs層105とが形成されている。各p型G
aAs層104,105はSiドープされている。発光
ダイオード用p型GaAs層104の外面には発光ダイ
オード用n型GaAs層107が、受光ダイオード用p
型GaAs層105の外面には受光ダイオード用n型G
aAs層108がそれぞれ形成されている。各n型Ga
As層107,108は円形状に形成され、各p型Ga
As層104,105の中央部に設けられている。A p-type GaAs layer 104 for light emitting diode and a p-type GaAs layer 105 for light receiving diode are formed on both surfaces of the semi-insulating GaAs substrate 101. Each p-type G
The aAs layers 104 and 105 are Si-doped. On the outer surface of the p-type GaAs layer 104 for light emitting diode, the n-type GaAs layer 107 for light emitting diode is provided.
N-type G for a light-receiving diode is formed on the outer surface of the type GaAs layer 105.
Each of the aAs layers 108 is formed. Each n-type Ga
The As layers 107 and 108 are formed in a circular shape and each p-type Ga is
It is provided in the center of the As layers 104 and 105.
【0031】発光ダイオード用n型GaAs層107の
外面には発光ダイオード用n側電極109が、受光ダイ
オード用n型GaAs層108の外面には受光ダイオー
ド用n側電極110がそれぞれ形成されている。p型G
aAs層104の外面のうち、n型GaAs層107の
外周縁部には発光ダイオード用p側電極112が、p型
GaAs層105の外面のうち、n型GaAs層108
の外周縁部には受光ダイオード用p側電極113がそれ
ぞれ形成されている。An n-side electrode 109 for the light-emitting diode is formed on the outer surface of the n-type GaAs layer 107 for the light-emitting diode, and an n-side electrode 110 for the light-receiving diode is formed on the outer surface of the n-type GaAs layer 108 for the light-receiving diode. p-type G
Of the outer surface of the aAs layer 104, a p-side electrode 112 for a light emitting diode is provided on the outer peripheral edge of the n-type GaAs layer 107, and of the outer surface of the p-type GaAs layer 105, the n-type GaAs layer 108.
P-side electrodes 113 for light-receiving diodes are formed on the outer peripheral edge portions of each.
【0032】以上のように構成されたフォトカプラは次
のようにして製作する。まず、半絶縁性GaAs基板1
01の両面に液相エピタキシャル法によりp型GaAs
層104,105及びn型GaAs層107,108を
エピタキシャル成長させる。具体的には、スライドボー
ト法を用いる。第一層溶液溜には原料のGa、GaA
s、およびp型ドーパントのSiを入れ、第二層溶液溜
にはGa、GaAs、およびn型ドーパントのTeを入
れる。この方法で、半絶縁性GaAs基板101の片面
にエピタキシャル層を成長させた後、他の面にも同じよ
うにエピタキシャル層を成長させる。これにより半絶縁
性GaAs基板101の両面全面にp型GaAs層10
4及びn型GaAs層107と、p型GaAs層105
及びn型GaAs層108とをそれぞれ成長させる。The photocoupler having the above structure is manufactured as follows. First, the semi-insulating GaAs substrate 1
On both sides of 01 by p-type GaAs by liquid phase epitaxial method
The layers 104 and 105 and the n-type GaAs layers 107 and 108 are epitaxially grown. Specifically, the slide boat method is used. Ga and GaA as raw materials in the first layer solution reservoir
Si of s and p-type dopant is added, and Ga of the second layer solution, GaAs, and Te of n-type dopant are added. By this method, after the epitaxial layer is grown on one surface of the semi-insulating GaAs substrate 101, the epitaxial layer is similarly grown on the other surface. As a result, the p-type GaAs layer 10 is formed on both surfaces of the semi-insulating GaAs substrate 101.
4 and n-type GaAs layer 107 and p-type GaAs layer 105
And n-type GaAs layer 108 are grown.
【0033】次に、n型GaAs層107,108が円
形に残るようにエッチングして表面にp型GaAs層1
04,105が現れるようにする。このとき、図2示す
ように発光ダイオード102を構成するp型GaAs層
104とn型GaAs層107との間に、また受光ダイ
オード103を構成するp型GaAs層105とn型G
aAs層108との間に段差が形成される。Next, the n-type GaAs layers 107 and 108 are etched so that they remain circular, and the p-type GaAs layer 1 is formed on the surface.
Make 04 and 105 appear. At this time, as shown in FIG. 2, between the p-type GaAs layer 104 and the n-type GaAs layer 107 forming the light emitting diode 102, and between the p-type GaAs layer 105 and the n-type G forming the light receiving diode 103.
A step is formed between the aAs layer 108 and the aAs layer 108.
【0034】そして、これらn型GaAs層107,1
08とp型GaAs層104,105にそれぞれn側電
極109,110とp側電極112,113を形成す
る。ここでもし、ブレークダウン特性改善を優先するた
め段差を20μm 以上とした場合には、段差の影響をな
くすための複雑なプロセスを要することになる。電極形
成の容易化を優先して、段差を20μm よりも小さくし
た場合には、通電時のブレークダウンを有効に防止でき
なくなるので、より低電圧で動作させる用途に用いる。Then, these n-type GaAs layers 107, 1
The n-side electrodes 109 and 110 and the p-side electrodes 112 and 113 are formed on the 08 and p-type GaAs layers 104 and 105, respectively. Here, if the step difference is set to 20 μm or more in order to prioritize the improvement of the breakdown characteristic, a complicated process for eliminating the influence of the step difference is required. If the step is made smaller than 20 μm in order to give priority to the ease of electrode formation, it will not be possible to effectively prevent breakdown during energization, and therefore it will be used for the purpose of operating at a lower voltage.
【0035】電極を形成したウエハをダイシングにより
分離した後、側面を数μm エッチングしてフォトカプラ
チップとする。この製作工程では、ウエハの両面に素子
を形成しているため、両面マスクアライナーを用いた。After separating the wafer on which the electrodes are formed by dicing, the side surface is etched by several μm to form a photocoupler chip. In this manufacturing process, since elements are formed on both sides of the wafer, a double-sided mask aligner was used.
【0036】次に、前記構成のフォトカプラの具体的寸
法の一例を示す。ここでは電極形成の容易化を優先し
た。各p型GaAs層104,105の膜厚は50μm程
度である。各n型GaAs層107,108は、直径が
150 μm 程度、その膜厚が5 μm 程度である。n型層の
膜厚をこのように薄くすることにより、ブレークダウン
特性を犠牲にし、電極形成の容易化を図っている。これ
により構成されるフォトカプラチップのサイズとしては
400 μm ×400 μm である。Next, an example of specific dimensions of the photocoupler having the above construction will be shown. Here, priority was given to facilitation of electrode formation. The film thickness of each p-type GaAs layer 104, 105 is about 50 μm. Each n-type GaAs layer 107, 108 has a diameter
The thickness is about 150 μm and the film thickness is about 5 μm. By making the film thickness of the n-type layer thin in this way, the breakdown characteristics are sacrificed to facilitate the electrode formation. The size of the photocoupler chip configured by this is
It is 400 μm × 400 μm.
【0037】また、発光ダイオード102からの光の波
長は約880 nmより長波長に設定する。これは、この光が
GaAs基板101内を効率的に透過するためには約88
0 nmより長波長であることが必要だからである。このた
め、発光ダイオード102としては、発光層に存在する
高濃度のドナーとアクセプタにより長波長が得られるS
iドープGaAsのエピタキシャル層を用いている。The wavelength of the light from the light emitting diode 102 is set to be longer than about 880 nm. This is about 88 in order for this light to efficiently pass through the GaAs substrate 101.
This is because the wavelength needs to be longer than 0 nm. Therefore, as the light emitting diode 102, a long wavelength can be obtained by a high concentration of donor and acceptor existing in the light emitting layer.
An i-doped GaAs epitaxial layer is used.
【0038】このフォトカプラの発光ダイオード102
に電流を流し、横から測定したところ、発光波長は940
nmとなり、基板101内を発光ダイオード102から受
光ダイオード103側へ光が図1中の矢印で示すように
通過することが確認できた。順方向10mAの電流を発光
ダイオード102に流して電流伝達比を測定したとこ
ろ、45%と非常に高い値が得られた。Light emitting diode 102 of this photocoupler
A current was passed through and measured from the side, the emission wavelength was 940.
It became nm, and it was confirmed that light passed through the substrate 101 from the light emitting diode 102 to the light receiving diode 103 side as shown by the arrow in FIG. When a current of 10 mA in the forward direction was passed through the light emitting diode 102 and the current transfer ratio was measured, a very high value of 45% was obtained.
【0039】以上のように、発光ダイオード102で発
生した光を、外部に出すことなく半絶縁性GaAs基板
101内だけを透過させて受光ダイオード103に入射
するようにしたので、光が外部に漏れたり減衰したりす
ることが少なくなり、電流伝達比の非常に高いフォトカ
プラを得ることができる。As described above, since the light generated by the light emitting diode 102 is made to pass through only the semi-insulating GaAs substrate 101 and enter the light receiving diode 103 without being emitted to the outside, the light leaks to the outside. It is possible to obtain a photocoupler having a very high current transfer ratio, since it is less likely to be attenuated or attenuated.
【0040】これに伴い、受光ダイオード103に従来
と同じ電流を流すための発光ダイオード102への電流
を大幅に低減することができるようになる。また、逆に
発光ダイオード102に従来と同じ電流を流すと受光ダ
イオード103に流れる電流が多くなるため、雑音の影
響を小さく抑えることができるようになる。As a result, it becomes possible to greatly reduce the current to the light emitting diode 102 for flowing the same current as in the conventional case to the light receiving diode 103. On the contrary, if the same current as the conventional one is passed through the light emitting diode 102, the current flowing through the light receiving diode 103 is increased, so that the influence of noise can be suppressed to be small.
【0041】また、従来はフォトカプラとして発光ダイ
オードと受光ダイオードの2つのチップを必要としたも
のが、1つのチップで構成できるようになったため、チ
ップの製造コストを低減することができると共に、フォ
トカプラを小型化することができる。Further, conventionally, a photocoupler which requires two chips, a light emitting diode and a light receiving diode, can be constructed by one chip, so that the manufacturing cost of the chip can be reduced and the photocoupler can be manufactured. The coupler can be miniaturized.
【0042】なお、ここでは半絶縁性基板101として
GaAs基板を用いたが、半絶縁性を有する材料であれ
ば前記同様の効果を奏することができるので、AlGa
AsやInP等でもよい。Although a GaAs substrate is used as the semi-insulating substrate 101 here, a material having a semi-insulating property can achieve the same effect as described above, and thus AlGa can be obtained.
It may be As or InP.
【0043】発光ダイオード102及び受光ダイオード
103としてはSiドープGaAsのエピタキシャル層
を用いたが、SiドープAlGaAsのエピタキシャル
層を用いても前記同様の作用、効果を奏することができ
る。Although the Si-doped GaAs epitaxial layer is used as the light-emitting diode 102 and the light-receiving diode 103, the same action and effect as described above can be obtained by using the Si-doped AlGaAs epitaxial layer.
【0044】発光ダイオード102及び受光ダイオード
103としてはシングルヘテロ構造及びダブルヘテロ構
造のいずれも用いることができ、何れによっても前述の
効果を奏することができる。この場合、各素子102,
103の活性層のドナーとアクセプタ濃度を高くして88
0 nmより長波長の光を発生できるように設定する。特に
InPを用いると、そのバンドギャップエネルギーが発
光層のバンドギャップエネルギーよりも高いことが一般
的であるので、GaAsのような制約は発生しない。As the light emitting diode 102 and the light receiving diode 103, either a single hetero structure or a double hetero structure can be used, and any of them can achieve the above-mentioned effects. In this case, each element 102,
Increase the donor and acceptor concentrations in the active layer 103 to 88
Set to generate light with a wavelength longer than 0 nm. In particular, when InP is used, its bandgap energy is generally higher than the bandgap energy of the light emitting layer, so that there is no restriction like GaAs.
【0045】(第2実施例)次に本発明の第2の実施例
を図2に基づいて説明する。(Second Embodiment) Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
【0046】本実施例のフォトカプラでは半絶縁性Ga
As基板201の同一面に発光ダイオード202と受光
ダイオード203の両方を隣接して形成した。In the photocoupler of this embodiment, the semi-insulating Ga is used.
Both the light emitting diode 202 and the light receiving diode 203 were formed adjacent to each other on the same surface of the As substrate 201.
【0047】半絶縁性GaAs基板201の上面に発光
ダイオード用p型GaAs層204と受光ダイオード用
p型GaAs層205が形成され、発光ダイオード用p
型GaAs層204の上面に発光ダイオード用n型Ga
As層207が、受光ダイオード用p型GaAs層20
5の上面に受光ダイオード用n型GaAs層208がそ
れぞれ形成される。各n型GaAs層207,208は
各p型GaAs層204,205の上面のうちの一部を
占めるように形成される。A p-type GaAs layer 204 for light emitting diode and a p-type GaAs layer 205 for light receiving diode are formed on the upper surface of the semi-insulating GaAs substrate 201.
N-type Ga for light emitting diode on the upper surface of the type GaAs layer 204
The As layer 207 is the p-type GaAs layer 20 for the light receiving diode.
N-type GaAs layers 208 for light-receiving diodes are formed on the upper surfaces of the layers 5, respectively. Each n-type GaAs layer 207, 208 is formed so as to occupy a part of the upper surface of each p-type GaAs layer 204, 205.
【0048】発光ダイオード用n型GaAs層207の
上面には発光ダイオード用n側電極209が、受光ダイ
オード用n型GaAs層208の上面には受光ダイオー
ド用n側電極210がそれぞれ形成される。各p型Ga
As層204,205の上面のうち、各n型GaAs層
207,208が占める部分を除く他の部分には各p側
電極212,213がそれぞれ形成される。An n-side electrode 209 for light-emitting diode is formed on the upper surface of the n-type GaAs layer 207 for light-emitting diode, and an n-side electrode 210 for light-receiving diode is formed on the upper surface of the n-type GaAs layer 208 for light-receiving diode. Each p-type Ga
On the upper surfaces of the As layers 204 and 205, the p-side electrodes 212 and 213 are formed, respectively, on the portions other than the portions occupied by the n-type GaAs layers 207 and 208.
【0049】半絶縁性GaAs基板201の下面には順
メサエッチングの方法により、発光ダイオード202か
らの光を反射させて受光ダイオード203へ送る光反射
部214が設けられる。On the lower surface of the semi-insulating GaAs substrate 201, a light reflecting portion 214 for reflecting the light from the light emitting diode 202 and sending it to the light receiving diode 203 is provided by the method of forward mesa etching.
【0050】以上のように構成されたフォトカプラは前
述した第1実施例とほぼ同様の方法で製作される。この
フォトカプラチップのサイズは400 μm ×800 μm とな
った。The photocoupler having the above-described structure is manufactured by a method similar to that of the first embodiment described above. The size of this photocoupler chip was 400 μm × 800 μm.
【0051】この構成で、発光ダイオード202に電流
を流すと、この発光ダイオード202からの光が図2中
の矢印で示すように下面の光反射部214で一度反射し
て基板201の上面で反射し、再び光反射部214で反
射してから受光ダイオード203に入射する。With this structure, when a current is applied to the light emitting diode 202, the light from the light emitting diode 202 is once reflected by the light reflecting portion 214 on the lower surface and then reflected by the upper surface of the substrate 201 as shown by the arrow in FIG. Then, it is reflected by the light reflecting portion 214 again and then enters the light receiving diode 203.
【0052】第1実施例と同様にして、発光ダイオード
22に順方向10mAの電流を流して電流伝達比を測定し
たところ、30%の値が得られた。In the same manner as in Example 1, a forward current of 10 mA was passed through the light emitting diode 22 and the current transfer ratio was measured. As a result, a value of 30% was obtained.
【0053】なお、前記第2実施例では、上面のうち発
光ダイオード202と受光ダイオード203との間の基
板上面及び光反射部214の反射面に何も設けなかった
が、この基板上面及び光反射部214等の平坦度を向上
させて各面に反射膜を形成することで、電流伝達比をさ
らに向上させることができる。In the second embodiment, nothing is provided on the upper surface of the substrate between the light emitting diode 202 and the light receiving diode 203 and the reflecting surface of the light reflecting portion 214 among the upper surfaces. The current transfer ratio can be further improved by improving the flatness of the portion 214 and the like and forming the reflection film on each surface.
【0054】また、前記第1実施例で述べた各部材の材
料変更等の態様は本実施例においても同様に適用でき
る。Further, the manner of changing the material of each member described in the first embodiment can be similarly applied to the present embodiment.
【0055】(第3実施例)次に、電極形成を容易にし
た本発明の第3の実施例を図3に基づいて説明する。図
3(A)は側断面図、図3(B)は平面図であり、一面
に発光ダイオード302、他面に受光ダイオード303
が形成されている。なお、本実施例のものは、既述した
第1、第2実施例の伝導形pnが反対になっている。(Third Embodiment) Next, a third embodiment of the present invention for facilitating the formation of electrodes will be described with reference to FIG. FIG. 3A is a side sectional view and FIG. 3B is a plan view. The light emitting diode 302 is on one surface and the light receiving diode 303 is on the other surface.
Are formed. The conductivity type pn of the first and second embodiments described above is opposite to that of the present embodiment.
【0056】半絶縁性GaAs基板301は、両面とも
深さ50μm 、幅300 μm 角の凹部315,316を形成
する。両面の凹部315,316内に、発光ダイオード
用n型GaAs層304及びp型GaAs層307、受
光ダイオード用n型GaAs層305及びp型GaAs
層308がそれぞれ形成されている。The semi-insulating GaAs substrate 301 has recesses 315 and 316 each having a depth of 50 μm and a width of 300 μm on both sides. The n-type GaAs layer 304 and the p-type GaAs layer 307 for the light emitting diode, the n-type GaAs layer 305 and the p-type GaAs for the light receiving diode are provided in the recesses 315 and 316 on both sides.
Layers 308 are each formed.
【0057】発光ダイオード302側において、n型G
aAs層304は、基板301の凹部315を埋めるよ
うに形成されており、その中央部は大きく窪んだ形状に
なっている。n型GaAs層304の膜厚は、厚いとこ
ろで50μm 、窪んだ薄いところで20μm である。このn
型GaAs層304の窪んだ部分には、200 μm 径、最
大深さ30μm のp型GaAs層307が形成され、n型
層304,p型層307の表面の高さは同じになってお
り、これらは基板301と面一になっている。On the side of the light emitting diode 302, an n-type G
The aAs layer 304 is formed so as to fill the concave portion 315 of the substrate 301, and the central portion thereof has a shape that is largely depressed. The film thickness of the n-type GaAs layer 304 is 50 μm at a thick portion and 20 μm at a thin depressed portion. This n
A p-type GaAs layer 307 having a diameter of 200 μm and a maximum depth of 30 μm is formed in the depressed portion of the type GaAs layer 304, and the n-type layer 304 and the p-type layer 307 have the same surface height. These are flush with the substrate 301.
【0058】受光ダイオード303側においても、発光
ダイオード302と全く同様に、n型GaAs層305
は、p型GaAs層308が形成されている。Also on the side of the light receiving diode 303, just like the light emitting diode 302, the n-type GaAs layer 305 is formed.
Has a p-type GaAs layer 308 formed therein.
【0059】n型層304,305の窪んだ部分にp型
層307,308を埋め込んであるため、第1、第2実
施例に比してpn界面の接合面積を広く確保でき、安定
動作が可能となる。また、p型層307,308の厚さ
は厚いところで30μm あるので、通電時のブレークダ
ウンを有効に防止できる。Since the p-type layers 307 and 308 are embedded in the recessed portions of the n-type layers 304 and 305, the junction area at the pn interface can be secured wider than in the first and second embodiments, and stable operation can be achieved. It will be possible. Further, since the p-type layers 307 and 308 have a thickness of 30 μm at a thick portion, breakdown during energization can be effectively prevented.
【0060】p型層307,308の中央部にはそれぞ
れ150 μm 径のp側電極309および310が、またn
型層304,305の表面にはそれぞれ300 μm 角、幅
50μm のロ字形のn側電極312及び313が形成され
ている。In the central portions of the p-type layers 307 and 308, p-side electrodes 309 and 310 each having a diameter of 150 μm, and n-type electrodes are formed.
The surfaces of the mold layers 304 and 305 are 300 μm square and width, respectively.
Square-shaped n-side electrodes 312 and 313 of 50 μm are formed.
【0061】このフォトカプラを製作するためには、ま
ず半絶縁性GaAs基板301の両面に、幅300 μm
角、深さ50μm の方形の凹部315,316をフォトリ
ソグラフにより形成した。この半絶縁性GaAs基板3
01の凹部315,316内にn型GaAs層304及
びp型GaAs層307,n型GaAs層305及びp
型GaAs層308をエピタキシャル成長させるため
に、スライドボート法を用いた。原料のGa、GaAs
および両性ドーパントであるSiを入れた溶液を高温で
基板301に接触させて、温度を下げながら、n型層、
p型層の順でエピタキシャル層を成長させた。このとき
n型層304,305表面に窪みが形成されるが、この
窪み部分は図5に示すエピタキシャル成長を実施するこ
とで形成される。In order to manufacture this photocoupler, first, on both sides of the semi-insulating GaAs substrate 301, a width of 300 μm is formed.
Rectangular recesses 315 and 316 each having a corner and a depth of 50 μm were formed by photolithography. This semi-insulating GaAs substrate 3
In the recesses 315 and 316 of 01, the n-type GaAs layer 304 and p-type GaAs layer 307, the n-type GaAs layer 305 and p
The slide boat method was used to epitaxially grow the type GaAs layer 308. Raw materials Ga and GaAs
And a solution containing Si, which is an amphoteric dopant, is brought into contact with the substrate 301 at a high temperature to lower the temperature,
Epitaxial layers were grown in the order of p-type layers. At this time, depressions are formed on the surfaces of the n-type layers 304 and 305, and the depressions are formed by performing the epitaxial growth shown in FIG.
【0062】まず、凹部315が形成された側の基板3
01の表面にn型層304を成長させると、基板表面の
いずれの位置でもほぼ同じ速度でn型層304が成長す
るため、凹部315の上方のn型層304の表面は窪ん
だ形状で成長する。その後、成長温度がある温度まで下
がると、n型層304に代ってp型層307が連続的に
成長していく。つぎに、上記n型層304およびp型層
307の成長方法と同様に、凹部316が形成された側
の基板301の表面にn型層305およびp型層308
を成長させる(図5(A))。First, the substrate 3 on the side where the recess 315 is formed
When the n-type layer 304 is grown on the surface of 01, the n-type layer 304 grows at almost the same rate at any position on the substrate surface. Therefore, the surface of the n-type layer 304 above the recess 315 grows in a recessed shape. To do. After that, when the growth temperature drops to a certain temperature, the p-type layer 307 is continuously grown instead of the n-type layer 304. Next, similar to the method of growing the n-type layer 304 and the p-type layer 307, the n-type layer 305 and the p-type layer 308 are formed on the surface of the substrate 301 on the side where the recess 316 is formed.
Are grown (FIG. 5 (A)).
【0063】このようにして半絶縁性GaAs基板30
1の両面にエピタキシャル層を成長後、基板301の両
面に対して凹部の周縁部(凸部)が露出するまで、破線
で示した除去部分をエッチングするか、あるいは機械的
研磨した後にエッチングを施すことにより、図5(B)
に示すように両面ともp型層とn型層が表面に現われる
平坦なエピタキシャルウェハを得る。In this way, the semi-insulating GaAs substrate 30
After the epitaxial layers are grown on both sides of No. 1, the removed portion indicated by the broken line is etched or mechanically polished and then etched until the peripheral edge (convex) of the recess is exposed on both sides of the substrate 301. As a result, Fig. 5 (B)
A flat epitaxial wafer having a p-type layer and an n-type layer on both surfaces is obtained as shown in FIG.
【0064】その後、図3に示すようにp型GaAs層
307,308の表面には150 μm円形のp側電極30
9,310をそれぞれ形成した。n型GaAs層30
4,305の表面には300 μm 角、幅50μm のロ字形の
n側電極312,313をそれぞれ形成した。この電極
形成に際して、電極はp型層とn型層が同じ面にあるた
めに、片面マスクアライナで容易に形成できた。また、
p型層とn型層との段差なく、そのまま電極形成用のマ
スクを基板表面から20μm の距離に近付けることができ
るため、電極形成が容易になる。After that, as shown in FIG. 3, on the surfaces of the p-type GaAs layers 307 and 308, a 150 μm circular p-side electrode 30 is formed.
9, 310 were formed respectively. n-type GaAs layer 30
On the surface of 4,305, square-shaped n-side electrodes 312 and 313 each having a 300 μm square and a width of 50 μm were formed. At the time of forming this electrode, since the p-type layer and the n-type layer were on the same surface, the electrode could be easily formed by a single-sided mask aligner. Also,
Since the mask for electrode formation can be brought close to the distance of 20 μm from the substrate surface as it is without a step between the p-type layer and the n-type layer, the electrode formation becomes easy.
【0065】このエピウェハをダイシングにより分離
後、側面をエッチングにより数μmエッチングし、フォ
トカプラチップとした。このチップサイズは、400 μm
×400μm である。このフォトカプラの発光ダイオード
302に電流を流し、横から発光波長を測定したとこ
ろ、発光波長は940 nmであった。また順電流10mAで電
流伝達比を測定したところ、40%と高い値が得られた。After separating this epi-wafer by dicing, the side surface was etched by several μm to form a photo coupler chip. This chip size is 400 μm
× 400 μm. When a current was passed through the light emitting diode 302 of this photocoupler and the emission wavelength was measured from the side, the emission wavelength was 940 nm. When the current transfer ratio was measured at a forward current of 10 mA, a high value of 40% was obtained.
【0066】(第4実施例)第4実施例を図4に示す。
図4(A)は側断面図、図4(B)は平面図であり、同
一面に発光ダイオード402と受光ダイオード403が
隣接して形成されている。なお、本実施例のものも、既
述した第1、第2実施例の伝導形pnが反対になってい
る。(Fourth Embodiment) A fourth embodiment is shown in FIG.
4A is a side sectional view and FIG. 4B is a plan view, and a light emitting diode 402 and a light receiving diode 403 are formed adjacent to each other on the same surface. Note that the conductivity type pn of the first and second embodiments described above is also reversed in the present embodiment.
【0067】このフォトカプラでは、半絶縁性GaAs
基板401の上面に、第3実施例と同様にして発光ダイ
オード用および受光ダイオード用の凹部をそれぞれ形成
し、その凹部内にp型GaAs層とn型GaAs層を成
長させ、表面を研磨することにより表面に段差のない発
光ダイオード402と受光ダイオード403を製作し
た。また裏面には、順メサエッチングの方法を生かし、
裏面の一部を削り取って光反射部414を形成した。In this photocoupler, semi-insulating GaAs is used.
In the same manner as the third embodiment, recesses for the light emitting diode and the light receiving diode are formed on the upper surface of the substrate 401, and a p-type GaAs layer and an n-type GaAs layer are grown in the recesses and the surface is polished. Thus, a light emitting diode 402 and a light receiving diode 403 having no steps on the surface were manufactured. Also, on the back side, utilizing the method of forward mesa etching,
A part of the back surface was scraped off to form a light reflecting portion 414.
【0068】電極を形成して得られたフォトカプラは、
発光ダイオード402から出た光416を、図中の矢印
で示すように光反射部414で反射させて、隣の受光ダ
イオード403に入射させる。このチップサイズは、40
0 μm ×800 μm である。The photocoupler obtained by forming the electrodes is
The light 416 emitted from the light emitting diode 402 is reflected by the light reflecting portion 414 as indicated by the arrow in the figure, and is incident on the adjacent light receiving diode 403. This chip size is 40
It is 0 μm × 800 μm.
【0069】このフォトカプラチップの電流伝達比は25
%であった。裏面の光反射部の平坦度の向上、及び裏面
の反射膜形成により電流伝達比をさらに向上することが
できる。The current transfer ratio of this photocoupler chip is 25
%Met. It is possible to further improve the current transfer ratio by improving the flatness of the light reflecting portion on the back surface and forming the reflecting film on the back surface.
【0070】[0070]
【発明の効果】以上詳述したように本発明のフォトカプ
ラによれば次の効果を奏する。As described in detail above, the photocoupler of the present invention has the following effects.
【0071】(1) 発光素子と受光素子とを同一基板
に形成してチップを構成し、発光素子で発生した光を、
基板から外部に出すことなくこの基板内だけを透過させ
て受光素子に入射させるようにしたので、フォトカプラ
の電流伝達比を大幅に向上させることができる。(1) A light emitting element and a light receiving element are formed on the same substrate to form a chip, and the light generated by the light emitting element is
Since the light is transmitted through only the inside of the substrate and is incident on the light receiving element without being emitted from the substrate to the outside, the current transfer ratio of the photocoupler can be significantly improved.
【0072】(2) これに伴い、受光素子に従来と同
じ電流を流すために必要な発光素子への電流を大幅に低
減させることができる。(2) As a result, it is possible to greatly reduce the current to the light emitting element, which is necessary to pass the same current as that in the conventional case to the light receiving element.
【0073】(3) さらに、発光素子に従来と同じ電
流を流した場合、受光素子に流れる電流が多くなるた
め、雑音の影響を小さく抑えることができる。(3) Further, when the same current as that in the conventional case is applied to the light emitting element, the current flowing to the light receiving element is increased, so that the influence of noise can be suppressed.
【0074】(4) 従来のフォトカプラにおいて発光
素子と受光素子の2つのチップを必要としたものが、1
つのチップで構成できるようになったため、チップの製
造コストを低減することができると共に、フォトカプラ
を小型化することができる。(4) One of the conventional photocouplers that requires two chips, a light emitting element and a light receiving element, is
Since it can be configured with one chip, the manufacturing cost of the chip can be reduced and the photocoupler can be downsized.
【0075】(5) 高い電流伝達比が得られるととも
に、表面が平な面となっているため電極の形成は容易で
あり、チップ製作のコストを低く抑えることができる。(5) A high current transfer ratio can be obtained, and since the surface is a flat surface, the electrodes can be formed easily, and the cost of chip fabrication can be kept low.
【0076】(6) 半導体基板に凹部を形成し、そこ
に発光素子及び受光素子を埋め込むようにしたので、表
面を面一とすることができ電極の形成が一層容易にな
る。また、発光素子及び受光素子を構成するエピタキシ
ャル層が凹部内に埋め込まれるため、pn接合面積を広
く取ることができ、通電時の安定動作を可能とする。そ
して、埋込み深さを深くすることにより耐圧の向上を図
ることができる。(6) Since the concave portion is formed in the semiconductor substrate and the light emitting element and the light receiving element are embedded therein, the surface can be made flush and the formation of the electrode becomes easier. Further, since the epitaxial layers forming the light emitting element and the light receiving element are embedded in the concave portion, a large pn junction area can be taken, and stable operation at the time of energization is possible. The breakdown voltage can be improved by increasing the embedding depth.
【図1】本発明の第1実施例に係るフォトカプラを示す
側断面図である。FIG. 1 is a side sectional view showing a photocoupler according to a first embodiment of the present invention.
【図2】本発明の第2実施例に係るフォトカプラを示す
側断面図である。FIG. 2 is a side sectional view showing a photocoupler according to a second embodiment of the present invention.
【図3】本発明の第3実施例に係るフォトカプラを示す
側断面図である。FIG. 3 is a side sectional view showing a photocoupler according to a third exemplary embodiment of the present invention.
【図4】本発明の第4実施例に係るフォトカプラを示す
側断面図である。FIG. 4 is a side sectional view showing a photocoupler according to a fourth exemplary embodiment of the present invention.
【図5】第3実施例に係るフォトカプラの製造方法を示
す説明図である。FIG. 5 is an explanatory diagram showing a method of manufacturing the photocoupler according to the third embodiment.
101 半絶縁性GaAs基板 102 発光ダイオード 103 受光ダイオード 104 発光ダイオード用p型GaAs層 105 受光ダイオード用p型GaAs層 107 発光ダイオード用n型GaAs層 108 受光ダイオード用n型GaAs層 109 発光ダイオード用n側電極 110 受光ダイオード用n側電極 112 発光ダイオード用p側電極 113 受光ダイオード用p側電極 101 semi-insulating GaAs substrate 102 light emitting diode 103 light receiving diode 104 p type GaAs layer for light emitting diode 105 p type GaAs layer for light receiving diode 107 n type GaAs layer for light emitting diode 108 n type GaAs layer for light receiving diode 109 n side for light emitting diode Electrode 110 Light-receiving diode n-side electrode 112 Light-emitting diode p-side electrode 113 Light-receiving diode p-side electrode
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 高橋 健 茨城県土浦市木田余町3550番地 日立電線 株式会社アドバンスリサーチセンタ内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Ken Takahashi 3550 Kidayomachi, Tsuchiura City, Ibaraki Prefecture Hitachi Cable Ltd. Advanced Research Center
Claims (11)
光素子とを形成し、前記発光素子で発生した光を前記基
板内を透過させて前記受光素子で受光する構造としたこ
とを特徴とするフォトカプラ。1. A structure in which a light emitting element and a light receiving element are formed on the same semi-insulating semiconductor substrate, and light generated by the light emitting element is transmitted through the substrate and is received by the light receiving element. And a photo coupler.
他面に受光素子をそれぞれ形成し、前記発光素子で発生
した光を前記基板内を透過させて他面の受光素子で受光
する構造としたことを特徴とするフォトカプラ。2. A light emitting device on one surface of a semi-insulating semiconductor substrate,
A photocoupler having a structure in which a light receiving element is formed on the other surface, and light generated by the light emitting element is transmitted through the substrate and is received by the light receiving element on the other surface.
光素子とを形成し、他面に光反射部を形成し、前記発光
素子で発生した光を前記基板内を透過させて他面の光反
射部で1回または数回反射させて一面の受光素子で受光
する構造としたことを特徴とするフォトカプラ。3. A semi-insulating semiconductor substrate having a light emitting element and a light receiving element formed on one surface, and a light reflecting portion formed on the other surface, and light generated by the light emitting element is transmitted through the substrate to the other surface. 2. A photocoupler having a structure in which the light is reflected by the light reflection part of 1 time or several times and is received by the light receiving element on one surface.
おいて、前記発光素子の形成された半導体基板の一面お
よび前記受光素子の形成された半導体基板の他面、また
は前記発光素子と受光素子の形成された半導体基板の一
面を平な面としたことを特徴とするフォトカプラ。4. The photocoupler according to claim 2, wherein one surface of the semiconductor substrate on which the light emitting element is formed and the other surface of the semiconductor substrate on which the light receiving element is formed, or the light emitting element and the light receiving element. A photocoupler, wherein one surface of the formed semiconductor substrate is a flat surface.
前記半導体基板の一面と他面とにそれぞれ凹部を形成す
るか、または前記半導体基板の一面に2つの凹部を形成
し、各面の凹部に一の伝導形層を表面の一部に埋め込ん
だ他の伝導形層を埋め込んで前記発光素子と受光素子と
を形成するようにしたことを特徴とするフォトカプラ。5. The photocoupler according to claim 4,
A recess is formed on each of the one surface and the other surface of the semiconductor substrate, or two recesses are formed on one surface of the semiconductor substrate, and one conductivity type layer is embedded in a part of the surface in the recess of each surface. A photocoupler characterized in that the light emitting element and the light receiving element are formed by embedding a conductive type layer.
トカプラにおいて、前記半導体基板として半絶縁性のG
aAs基板またはAlGaAs基板を用いたことを特徴
とするフォトカプラ。6. The photocoupler according to claim 1, wherein the semiconductor substrate is semi-insulating G.
A photo coupler using an aAs substrate or an AlGaAs substrate.
前記半導体基板としてキャリア濃度が1 ×1018cm-3以下
のp型のGaAs基板またはGaAlAs基板を用いる
ことを特徴とするフォトカプラ。7. The photocoupler according to claim 6,
A photocoupler characterized in that a p-type GaAs substrate or GaAlAs substrate having a carrier concentration of 1 × 10 18 cm −3 or less is used as the semiconductor substrate.
前記半導体基板としてキャリア濃度が1 ×1018cm-3以下
のn型のGaAs基板またはGaAlAs基板を用いる
ことを特徴とするフォトカプラ。8. The photocoupler according to claim 6,
An optocoupler characterized in that an n-type GaAs substrate or GaAlAs substrate having a carrier concentration of 1 × 10 18 cm −3 or less is used as the semiconductor substrate.
トカプラにおいて、前記発光素子または受光素子に、S
iドープGaAsエピタキシャル層またはSiドープA
lGaAsエピタキシャル層を用いたことを特徴とする
フォトカプラ。9. The photocoupler according to claim 1, wherein the light emitting element or the light receiving element is S
i-doped GaAs epitaxial layer or Si-doped A
A photocoupler characterized by using an lGaAs epitaxial layer.
載のフォトカプラにおいて、前記発光素子または受光素
子として、シングルヘテロ構造またはダブルヘテロ構造
を用いたことを特徴とするフォトカプラ。10. The photocoupler according to claim 1, wherein a single heterostructure or a double heterostructure is used as the light emitting element or the light receiving element.
フォトカプラにおいて、前記発光素子として発光ダイオ
ードやレーザダイオードを用い、前記受光素子としてフ
ォトダイオード、フォトトランジスタまたはフォトサイ
リスタを用いたことを特徴とするフォトカプラ。11. The photocoupler according to claim 1, wherein a light emitting diode or a laser diode is used as the light emitting element, and a photodiode, a phototransistor or a photothyristor is used as the light receiving element. And a photo coupler.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP21126793A JPH06342932A (en) | 1993-04-06 | 1993-08-26 | Photocoupler |
Applications Claiming Priority (3)
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---|---|---|---|
JP7929593 | 1993-04-06 | ||
JP5-79295 | 1993-04-06 | ||
JP21126793A JPH06342932A (en) | 1993-04-06 | 1993-08-26 | Photocoupler |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH06342932A true JPH06342932A (en) | 1994-12-13 |
Family
ID=26420325
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP21126793A Pending JPH06342932A (en) | 1993-04-06 | 1993-08-26 | Photocoupler |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH06342932A (en) |
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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-
1993
- 1993-08-26 JP JP21126793A patent/JPH06342932A/en active Pending
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