JPH0727086B2 - Optoelectronic integrated circuit device - Google Patents

Optoelectronic integrated circuit device

Info

Publication number
JPH0727086B2
JPH0727086B2 JP62174181A JP17418187A JPH0727086B2 JP H0727086 B2 JPH0727086 B2 JP H0727086B2 JP 62174181 A JP62174181 A JP 62174181A JP 17418187 A JP17418187 A JP 17418187A JP H0727086 B2 JPH0727086 B2 JP H0727086B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
layer
optical waveguide
integrated circuit
optoelectronic integrated
photodetection
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.)
Expired - Lifetime
Application number
JP62174181A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPS6418110A (en
Inventor
裕二 三浦
馬場  昇
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Priority to JP62174181A priority Critical patent/JPH0727086B2/en
Publication of JPS6418110A publication Critical patent/JPS6418110A/en
Publication of JPH0727086B2 publication Critical patent/JPH0727086B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、光通信システムあるいは電子計算機システム
に使用される光電子集積回路素子に係り、特に光導波
層,光検出層の集積構造の改良に関する。
Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to an optoelectronic integrated circuit element used in an optical communication system or an electronic computer system, and more particularly to improvement of an integrated structure of an optical waveguide layer and a photodetection layer. .

〔従来の技術〕 光素子と電子素子とが集積化されて形成される光電子集
積回路素子は、光通信システムや電子計算機システムに
おいて、素子の高性能化および低価格化の面で大きな利
益があり、現在活発な研究がなされている。
[Prior Art] An optoelectronic integrated circuit device formed by integrating an optical device and an electronic device has great advantages in terms of high performance and low cost of the device in an optical communication system or an electronic computer system. , Active research is currently being conducted.

光通信システムに用いられる光電子集積回路素子は、光
源となる発光素子と、光を伝送する光導波層(光導波
路)と、光を検出して電気信号に変換する光検出素子
(受光素子)等を1つの基板上にワンチツプ化して形成
される。発光素子は、GaAs,AlGaAs,InP等のIII−V族化
合物半導体を用い、光導波路はSiO2,SiN,Si3N4,LiNbO3
等の透光性絶縁体を用い、光検出素子(受光素子)は、
Si,Ge,InGaAs等の半導体を用いてそれぞれ製作してい
る。
An optoelectronic integrated circuit element used in an optical communication system includes a light emitting element that serves as a light source, an optical waveguide layer (optical waveguide) that transmits light, and a photodetector element (light receiving element) that detects light and converts it into an electrical signal. Are formed in a single chip on one substrate. The light emitting element uses a III-V group compound semiconductor such as GaAs, AlGaAs, and InP, and the optical waveguide includes SiO 2 , SiN, Si 3 N 4 , LiNbO 3
Using a translucent insulator such as
They are manufactured using semiconductors such as Si, Ge and InGaAs.

光電子集積回路素子の構成および材料については、例え
ば特開昭61−32804号,同61−121014号、同61−133911
号等に記載されている。
Regarding the structure and material of the optoelectronic integrated circuit element, for example, JP-A-61-32804, JP-A-61-121014, and JP-A-61-133911.
No. etc.

特開昭61−32804号には、基板上に光導波層と受光層を
有し、前記光導波層の光導波路となる部分の終端部に導
波光を前記基板側に全反射せしめる端部、または前記基
板の裏面に金属層を設け、光導波路を伝播する導波光の
基板の裏面へ前記全反射せしめる端部で全反射され、さ
らに前記金属層で受光部に照射すること、および受光層
の受光部を不純物拡散によりPn接合していることが記載
されている。
Japanese Patent Laid-Open No. 61-32804 has an optical waveguide layer and a light receiving layer on a substrate, and an end portion for totally reflecting guided light to the substrate side at a terminal end portion of a portion of the optical waveguide layer to be an optical waveguide, Alternatively, a metal layer is provided on the back surface of the substrate, the guided light propagating through the optical waveguide is totally reflected at the end portion for totally reflecting the light on the back surface of the substrate, and the light receiving portion is irradiated with the metal layer. It is described that the light receiving portion is Pn-junctioned by impurity diffusion.

特開昭61−121014号には、発光素子と受光素子との光結
合を、光導波路とV形溝とが形成された光配線板(Si
O2)により行つていることが記載されている。
Japanese Laid-Open Patent Publication No. 61-121014 discloses an optical wiring board (Si) in which an optical waveguide and a V-shaped groove are formed for optical coupling between a light emitting element and a light receiving element.
O 2 ).

特開昭61−133911号には、光導波路の端部近傍の基板上
に、基板面に対して45゜の角度をなす微小反射鏡で発光
素子,受光素子,光導波路の結合を行つていること、お
よび受光素子にはSiアバランシエフオトダイオードを用
いたことが記載されている。
In Japanese Patent Laid-Open No. 61-133911, a light emitting element, a light receiving element, and an optical waveguide are coupled on a substrate near the end of the optical waveguide with a micro-reflecting mirror that makes an angle of 45 ° with the substrate surface. And that a Si avalanche photodiode is used for the light receiving element.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problems to be solved by the invention]

上記従来技術は、光導波層と光検出層とが互いに別々の
層で集積化されており、該光導波層を伝播してきた光
を、精度よく該光検出層へ導くためには、新たな光導波
路や反射体等で光進路を調整する必要がある。このた
め、光検出層の受光効率および素子集積化を向上するに
は限界がある。また、光導波層と光検出層とは別の材料
で形成されること、および光検出層Siは不純物拡散を行
い、Pn接合していることなどから、製造プロセスが複雑
となり高価となる。
In the above-mentioned conventional technique, the optical waveguide layer and the photodetection layer are integrated in separate layers, and in order to accurately guide the light propagating through the optical waveguide layer to the photodetection layer, a new method is required. It is necessary to adjust the light path with an optical waveguide or a reflector. Therefore, there is a limit in improving the light receiving efficiency of the photodetection layer and the integration of elements. In addition, since the optical waveguide layer and the photodetection layer are made of different materials, and the photodetection layer Si diffuses impurities to form a Pn junction, the manufacturing process becomes complicated and the cost becomes high.

本発明の目的は、光検出層の受光効率が良好で、素子の
高密度集積を可能とし、しかも低価格な光電子集積回路
素子を提供することにある。
An object of the present invention is to provide an optoelectronic integrated circuit device which has a good light receiving efficiency of the photodetection layer, enables high-density integration of the device, and is inexpensive.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

問題を解決するための手段について述べる前に、本発明
を完成するに至つた経緯について説明する。
Before describing the means for solving the problem, the background of the completion of the present invention will be described.

本発明は、炭化けい素(SiC)をターゲツトとし、アル
ゴン中でスパツタリングして得られるSi1-XCXが、光学
的には、波長0.83μmにおいて屈折率3.2〜3.4、消衰係
数0.1以下と、高屈折率,低光吸収特性を示すことか
ら、光導波層として有力である。また、電気的には、絶
縁破壊前の比抵抗は、103〜1010Ω・cm程度であるが、
絶縁物壊後では、104〜106Ω・cmまで下がり、しかも絶
縁破壊が起きた箇所のみ光導伝性を有することで、光検
出層にも用いられる。
The present invention uses silicon carbide (SiC) as a target and Si 1-X C X obtained by sputtering in argon has an optical index of 3.2 to 3.4 and an extinction coefficient of 0.1 or less at a wavelength of 0.83 μm. Since it exhibits high refractive index and low light absorption characteristics, it is effective as an optical waveguide layer. Electrically, the specific resistance before dielectric breakdown is about 10 3 to 10 10 Ωcm,
After breaking the insulator, it drops to 10 4 to 10 6 Ω · cm, and since it has photoconductivity only at the location where the dielectric breakdown occurs, it is also used for the photodetection layer.

この現象を利用することにより、光導波層内に光検出層
を形成できることになり、本発明はかかる知見に基づい
てなされたものであり、その内容は、光導波路と光検出
素子とワンチツプ化して形成される光電子集積回路素子
において、前記光導波路層と光検出素子とが単一層内に
一体に形成されてなることを特徴とする光電子集積回路
素子である。
By utilizing this phenomenon, the photodetection layer can be formed in the optical waveguide layer, and the present invention has been made on the basis of such knowledge, and the contents thereof are one chip and the optical waveguide and the photodetection element. An optoelectronic integrated circuit element to be formed, wherein the optical waveguide layer and the photodetecting element are integrally formed in a single layer.

光通信システムあるいは電子計算機システムでは、可視
域から赤外域まで、使用される光源の波長が広範囲であ
るため、光導波路層の光学的特性の調整が必要とされ
る。そこで、前記Si1-XCX膜は、該膜中に酸素,窒素,
フツ素等を添加することで、Si1-XCXOY,Si1-XCXNY,Si
1-XCXFY(ただし、X>Yとし、原子比でXは0.05〜0.9
5、Yは0.05〜0.5とする)膜となり、透光性が増し、屈
折率を下げることができる。そこで、これらの膜を適宜
使用することにより、光導波路の光学的特性の調整が可
能となる。
In an optical communication system or a computer system, since the wavelength of a light source used is in a wide range from the visible region to the infrared region, it is necessary to adjust the optical characteristics of the optical waveguide layer. Therefore, the Si 1-X C X film contains oxygen, nitrogen,
By adding fluorine, etc., Si 1-X C X O Y , Si 1-X C X N Y , Si
1-X C X F Y (provided that X> Y, and X is 0.05 to 0.9 in atomic ratio)
(5, Y is 0.05 to 0.5) to form a film, which increases translucency and lowers the refractive index. Therefore, it is possible to adjust the optical characteristics of the optical waveguide by appropriately using these films.

前記Si1-XCXOY,Si1-XCXNY,Si1-XCXFY膜等は、前記Si1-X
CX膜と同じ形成法で得られ、スパツタリングガスにアル
ゴンと酸素(1〜5重量%)、アルゴンと窒素(1〜5
重量%)、アルゴンとフツ素(1〜5重量%)の混合ガ
スを用いる。
The Si 1-X C X O Y , Si 1-X C X N Y , Si 1-X C X F Y film and the like are the Si 1-X
Obtained by the same formation method as the C X film, and argon and oxygen (1 to 5% by weight), argon and nitrogen (1 to 5%) in the sputtering gas.
%), And a mixed gas of argon and fluorine (1 to 5% by weight).

これらスパツタリング中の酸素,窒素,フツ素の濃度を
さらに上げると、Si1-XOXCY,Si1-XNXCY,Si1-XFXCY(た
だし、X>Yとし、原子比でXは0.05〜0.95、Yは0.05
〜0.5とする)膜が形成され、屈折率を小さくできる。
したがつて、前記Si1-XOXCY,Si1-XNXCY,Si1-XFXCY
は、光導波層を取りまくクラツド層に用いられる。
If the concentrations of oxygen, nitrogen, and fluorine in these sputter rings are further increased, Si 1-X O X C Y , Si 1-X N X C Y , Si 1-X F X C Y (where X> Y , Atomic ratio X is 0.05 to 0.95, Y is 0.05
A film is formed, and the refractive index can be reduced.
Therefore, the Si 1-X O X C Y , Si 1-X N X C Y , and Si 1-X F X C Y films are used for the cladding layer surrounding the optical waveguide layer.

〔作用〕[Action]

光電子集積回路素子の光導波層と光検出層とを同一の層
内で一体化することにより、光導波層内を伝播してきた
光を効率よく光検出層に結合できる。しかも、光検出部
となる層を別に設ける必要がなく、その分、集積密度が
高くなる。このことから、光信号を効率よく電気信号に
変えられ、しかも素子の高密度集積および低価格化が可
能となる。
By integrating the optical waveguide layer and the photodetection layer of the optoelectronic integrated circuit element in the same layer, the light propagating in the optical waveguide layer can be efficiently coupled to the photodetection layer. Moreover, it is not necessary to separately provide a layer serving as a photodetection portion, and the integration density is increased accordingly. As a result, optical signals can be efficiently converted into electrical signals, and high density integration of elements and cost reduction can be achieved.

〔実施例〕〔Example〕

次に、本発明の実施例について説明する。 Next, examples of the present invention will be described.

第1図は、本発明の一実施例である光導波層と光検出層
とを一体化した光電子集積回路素子の断面図である。第
1図において、透明絶縁基板1の上にクラツト兼電極層
2と光導波層3とを順に積層し、次いで電極層となる箇
所にマスクを施し、クラツド層4を形成する。その後、
マスクを取り除き、光導波層3上に電極層5を積層形成
する。
FIG. 1 is a sectional view of an optoelectronic integrated circuit device in which an optical waveguide layer and a photodetection layer according to an embodiment of the present invention are integrated. In FIG. 1, a cladding / electrode layer 2 and an optical waveguide layer 3 are sequentially laminated on a transparent insulating substrate 1, and then a mask is applied to a portion to be an electrode layer to form a cladding layer 4. afterwards,
The mask is removed, and the electrode layer 5 is laminated on the optical waveguide layer 3.

透明絶縁基板1は、ガラス,石英,プラスチツクを用い
る。
The transparent insulating substrate 1 is made of glass, quartz, or plastic.

クラツド兼電極層2には、透光性および導電性を有する
In2O3,SnO2あるいはIn2O3+SnO2膜が用いられ、In2O3,S
nO2,In2O3+SnO2等の材料をターゲツトとし、アルゴン
と酸素の混合ガス中でスパツタリングすることにより得
られる。増厚は5〜30μm程度であり、屈折率は光導電
波層3より小さくする。
The cladding / electrode layer 2 has translucency and conductivity
In 2 O 3, SnO 2 or In 2 O 3 + SnO 2 film is used, In 2 O 3, S
It can be obtained by using a material such as nO 2 or In 2 O 3 + SnO 2 as a target and performing sputtering in a mixed gas of argon and oxygen. The thickness is about 5 to 30 μm and the refractive index is smaller than that of the optical wave layer 3.

光導波層3には、炭化けい素(SiC)をターゲツトと
し、スパツタリングによりアルゴンガス中で得られるSi
1-XCX膜、アルゴンと酸素(1〜5重量%)の混合ガス
中で得られるSi1-XCXOY膜、アルゴンと窒素(1〜5重
量%)の混合ガス中で得られるSi1-XCXNY膜、アルゴン
とフツ素(1〜5重量%)の混合ガス中で得られるSi
1-XCXFY膜のいずれかを用いる。このとき、光導波層3
の膜厚は、1〜30μm程度の範囲で調整する。
The optical waveguide layer 3 is made of silicon carbide (SiC) as a target, and Si obtained in argon gas by sputtering.
1-X C X film obtained in a mixed gas of argon and oxygen (1 to 5 wt%) Si 1-X C X O Y film obtained in a mixed gas of argon and nitrogen (1 to 5 wt%) Si 1-X C X N Y film obtained, Si obtained in a mixed gas of argon and fluorine (1 to 5% by weight)
Either 1-X C X F Y film is used. At this time, the optical waveguide layer 3
The film thickness of is adjusted within the range of about 1 to 30 μm.

クラツド層4は、光導波層3より屈折率が小さいSi1-XO
XCY,Si1-XNXCY,Si1-XFXCY膜を用い、前記光導波層3と
同様な方法で膜厚5〜30μm程度に形成する。このと
き、スパツタリングガスは、該Si1-XOXCY膜の場合、ア
ルゴンと酸素(5〜20重量%)、該Si1-XNXCY膜の場
合、アルゴンと窒素(5〜20重量%)、該Si1-XFXCY
の場合、アルゴンとフツ素(5〜20重量%)等の混合ガ
スをそれぞれ用いる。光導波層3とクラツド層4は、炭
化けい素(SiC)をターゲツトとして、スパツタリング
ガス中の組成比を変えることにより、連続的に形成でき
る。
Kuratsudo layer 4, the refractive index than the optical waveguide layer 3 is less Si 1-X O
An X C Y , Si 1-X N X C Y , Si 1-X F X C Y film is formed to a film thickness of about 5 to 30 μm by the same method as that of the optical waveguide layer 3. At this time, the sputtering gas is argon and oxygen (5 to 20% by weight) in the case of the Si 1-X O X C Y film, and argon and nitrogen (in the case of the Si 1-X N X C Y film). 5 to 20% by weight), and in the case of the Si 1-X F X C Y film, a mixed gas of argon and fluorine (5 to 20% by weight) is used, respectively. The optical waveguide layer 3 and the cladding layer 4 can be continuously formed by using silicon carbide (SiC) as a target and changing the composition ratio in the sputtering gas.

電極層5は、Al,Ag,Au,W,Mo等の金属膜を用い、膜厚10
〜70μm程度に形成する。作製法は、スパツタリング法
あるいは真空蒸着法で行う。
The electrode layer 5 uses a metal film of Al, Ag, Au, W, Mo, etc., and has a film thickness of 10
It is formed to about 70 μm. The manufacturing method is a sputtering method or a vacuum evaporation method.

光検出層3Aは、クラツド兼電極層2と電極層5との間
に、数十ボルトから数百ボルトの電圧を印加し、光導波
層3を絶縁破壊することで得られる。
The light detection layer 3A is obtained by applying a voltage of several tens to several hundreds of volts between the cladding / electrode layer 2 and the electrode layer 5 to cause dielectric breakdown of the optical waveguide layer 3.

第2図に、絶縁破壊前のSiXCYOZにおけるとCとOの組
成比と屈折率、比抵抗の関係を示す。SiCからSiO2にな
るに従い、屈折率が3.4〜1.4に低下する一方、比抵抗は
103〜1012Ω・cmと高くなる。しかし、絶縁破壊後で
は、第3図に示すように、屈折率は変わらず、比抵抗が
4桁程度下がる。SiCでは105Ω・cm程度まで低下し、半
導体的な性質が顕著となり、光感受性が現われてくる。
したがつて、絶縁破壊部を光検出層として用いることが
わかる。
FIG. 2 shows the relationship between the composition ratio of C and O, the refractive index, and the specific resistance in Si X C Y O Z before dielectric breakdown. As SiC changes to SiO 2 , the refractive index decreases from 3.4 to 1.4, while the specific resistance
It becomes as high as 10 3 to 10 12 Ω · cm. However, after the dielectric breakdown, as shown in FIG. 3, the refractive index does not change and the specific resistance decreases by about 4 digits. In SiC, it drops to about 10 5 Ω · cm, the semiconductor-like properties become remarkable, and photosensitivity appears.
Therefore, it can be seen that the dielectric breakdown portion is used as the photodetection layer.

以上の本実施例に係る光電子集積回路素子では、光導波
層内を伝播する光を同一層内で検出され、これを効率よ
く電気信号に変換できる。
In the optoelectronic integrated circuit element according to the present embodiment described above, the light propagating in the optical waveguide layer is detected in the same layer and can be efficiently converted into an electric signal.

第4図は、本発明の第2の実施例を示すものであり、発
光層,光導波層および光検出層を一体化した光電子集積
回路素子の断面図である。
FIG. 4 shows a second embodiment of the present invention and is a sectional view of an optoelectronic integrated circuit device in which a light emitting layer, an optical waveguide layer and a photodetecting layer are integrated.

第4図において、半導体基板6上の片側に絶縁層7を設
け、その上にクラツド兼電極層2,光導波層3,クラツド層
4,電極層5を順次積層し、該半導体基板6上の一方に、
n型半導体層8,p型半導体層9を設けた素子構造となつ
ている。半導体基板6には、SiあるいはGaAsの単結晶を
用いる。絶縁層7はSiO2,Si3N4,Al2O3,AlN,CaF2等の膜
を用い、スパツタリング法または真空蒸着法等で5〜30
μm程度の膜厚で形成する。該絶縁層7を設けたのは、
半導体基板6との絶縁および光導波層3中の光が、屈折
率の高い該半導体基板6側へ漏れるのを防ぐためである
(屈折率は、半導体基板6>絶縁層7とする)。クラツ
ド源電極層2,光導波層3,クラツド層4,電極層5,光検出層
3Aは、第1図で説明した材料および手法で形成する。n
型半導体層8およびp型半導体層9は、GaAs,AlGaAs,In
GaAsP,Inp等のIII−V族化合物を用い、組成比を変え
て、n型,p型とする。作製法は、分子線エピタキシ(Mo
lecular Beam Epitaxy:MBE)法あるいは有機金属分解気
相成長(Metal Organics Chemical Vapor Deposition:M
OCVD)法で行い、単結晶成長膜を得る。なお、発光部が
前記n型半導体層8と前記p型半導体層9との界面であ
るため、該界面が光導波層3の端部へくるよう膜厚をコ
ントロールする。上述したごとく作製した光電子集積回
路素子は、発光層となるn型半導体層とp型半導体層に
順方向電圧を印加することで発光し、光導波層とクラツ
ド層との界面で全反射しながら光導波層中を光が伝播さ
れる。伝播された光は、光導波層の光検出層で効率よく
電気信号に変換される。
In FIG. 4, an insulating layer 7 is provided on one side of a semiconductor substrate 6, and a cladding / electrode layer 2, an optical waveguide layer 3, and a cladding layer are provided on the insulating layer 7.
4, the electrode layer 5 is sequentially laminated, and on one side of the semiconductor substrate 6,
The device structure has an n-type semiconductor layer 8 and a p-type semiconductor layer 9. A single crystal of Si or GaAs is used for the semiconductor substrate 6. As the insulating layer 7, a film of SiO 2 , Si 3 N 4 , Al 2 O 3 , AlN, CaF 2 or the like is used, and the thickness is 5 to 30 by a sputtering method or a vacuum deposition method.
It is formed with a film thickness of about μm. The insulating layer 7 is provided because
This is for the purpose of insulating the semiconductor substrate 6 and preventing light in the optical waveguide layer 3 from leaking to the side of the semiconductor substrate 6 having a high refractive index (refractive index: semiconductor substrate 6> insulating layer 7). Cladding source electrode layer 2, optical waveguide layer 3, cladding layer 4, electrode layer 5, photodetection layer
3A is formed by the material and method described in FIG. n
The p-type semiconductor layer 8 and the p-type semiconductor layer 9 are made of GaAs, AlGaAs, In
III-V group compounds such as GaAsP and Inp are used, and the composition ratio is changed to n-type and p-type. The fabrication method is molecular beam epitaxy (Mo
lecular Beam Epitaxy (MBE) method or Metal Organics Chemical Vapor Deposition: M
OCVD) to obtain a single crystal growth film. Since the light emitting portion is the interface between the n-type semiconductor layer 8 and the p-type semiconductor layer 9, the film thickness is controlled so that the interface comes to the end of the optical waveguide layer 3. The optoelectronic integrated circuit device manufactured as described above emits light by applying a forward voltage to the n-type semiconductor layer and the p-type semiconductor layer, which are light emitting layers, and is totally reflected at the interface between the optical waveguide layer and the cladding layer. Light is propagated in the optical waveguide layer. The propagated light is efficiently converted into an electric signal in the photodetection layer of the optical waveguide layer.

以上説明したように、本実施例によれば、光導波層にSi
1-XCX,Si1-XCXOY,Si1-XCXNY,Si1-XCXFY膜を用いること
で、該光導波層と同一の層内に光検出層を簡単に形成で
きる。さらに、光導波層,光検出層およびクラツド層
は、同一のスパツタリングターゲツトにより、スパツタ
リングガスの組成比を変えるだけで、連続的に作製でき
る。
As described above, according to this embodiment, the optical waveguide layer is made of Si.
1-X C X , Si 1-X C X O Y , Si 1-X C X N Y , Si 1-X C X F Y By using a film, it is possible to detect light in the same layer as the optical waveguide layer. The layers can be easily formed. Further, the optical waveguide layer, the photodetection layer and the cladding layer can be continuously manufactured by changing the composition ratio of the sputtering gas by the same sputtering target.

次に、本発明の第3の実施例について説明する。上記第
1および第2の実施例は、光電子集積回路素子を二次元
的に集積して作製したものである。一方、この第3の実
施例では、複数の光電子集積回路素子を三次元的に集積
している。
Next, a third embodiment of the present invention will be described. The first and second embodiments described above are two-dimensionally integrated optoelectronic integrated circuit devices. On the other hand, in the third embodiment, a plurality of optoelectronic integrated circuit elements are three-dimensionally integrated.

第5図は、第3の実施例にかかる光電子集積回路素子の
一部を拡大した斜視図である。
FIG. 5 is an enlarged perspective view of a part of the optoelectronic integrated circuit device according to the third embodiment.

第5図において、透光性低屈折率基板1の上に、第1の
光電子集積回路素子層10,第2の光電子集積回路素子層1
1および第3の光電子集積回路素子層12が順次設けられ
ている。各層は、光検出層3A上の電極層5とクラツド兼
電極層2の外部電極取り出し、および各電極間の絶縁等
を図り、ステツプ状に形成されている。第6図は、第5
図の光電子集積回路素子の断面図である。第6図におい
て、透光性低屈折率基板1の上の第1,第2および第3の
光電子集積回路素子層10,11,12は、クラツド兼電極層2,
光導波層3,光検出層3A,クラツド層4,電極層5を前記発
明で説明した材料と手法で作製する。各層間のステツプ
形状および電極層5は、フオトレジスト技術により、マ
スキングを施し形成する。なお、各層の膜厚は、クラツ
ド兼電極層2は5〜30μm程度、光導波層3は1〜30μ
m程度、電極層5は1〜100μm程度、クラツ層4は10
〜100μm程度とする。
In FIG. 5, a first optoelectronic integrated circuit element layer 10 and a second optoelectronic integrated circuit element layer 1 are provided on a transparent low refractive index substrate 1.
The first and third optoelectronic integrated circuit element layers 12 are sequentially provided. Each layer is formed in a step shape in order to take out the external electrodes of the electrode layer 5 and the cladding / electrode layer 2 on the photodetection layer 3A, and to insulate the electrodes from each other. FIG. 6 shows the fifth
It is sectional drawing of the optoelectronic integrated circuit element of a figure. In FIG. 6, the first, second and third optoelectronic integrated circuit element layers 10, 11, 12 on the transparent low refractive index substrate 1 are the cladding / electrode layer 2,
The optical waveguide layer 3, the photodetection layer 3A, the cladding layer 4, and the electrode layer 5 are produced by the materials and methods described in the above invention. The step shape between each layer and the electrode layer 5 are formed by masking by a photoresist technique. The thickness of each layer is about 5 to 30 μm for the cladding / electrode layer 2 and 1 to 30 μm for the optical waveguide layer 3.
m, the electrode layer 5 is about 1 to 100 μm, and the Kratz layer 4 is 10
Approximately 100 μm.

本実施例にかかる光電子集積回路素子は、複数の光信号
を各素子層内で同時に伝播および受光ができる。さら
に、光検出層が光導波層内に一体化されているため、立
体的な回路構成でも簡単な構造およびプロセスで素子が
作製できる。さらに、光電子集積回路素子を三次元的に
集積することにより、超高密度集積が可能となり、光通
信することにより、超電密度集積が可能となり、光通信
や電子計算機での大容量情報処理ができる。
The optoelectronic integrated circuit device according to this embodiment can simultaneously propagate and receive a plurality of optical signals in each device layer. Furthermore, since the photodetection layer is integrated in the optical waveguide layer, the device can be manufactured with a simple structure and process even with a three-dimensional circuit configuration. Furthermore, by integrating optoelectronic integrated circuit elements three-dimensionally, ultra-high density integration becomes possible, and by optical communication, superelectric density integration becomes possible, enabling large-capacity information processing in optical communication and electronic computers. it can.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

以上説明したように、本発明によれば、光導波層と同一
の層内に光検出層(光検出素子)を形成できるので、光
導波層内を伝播してきた光を効率のよく光検出層に結合
することができ、光券種層の受光効率が向上することに
より、光信号を効率よく電気信号に変換できる。
As described above, according to the present invention, since the photodetection layer (photodetection element) can be formed in the same layer as the optical waveguide layer, the light propagating in the optical waveguide layer can be efficiently detected. The optical signal can be efficiently converted into an electrical signal by improving the light receiving efficiency of the optical ticket seed layer.

また、光導波層内を伝播してきた光を光検出層へ結合す
るための別な光導波路あるいは反射体が不要となり、高
密度集積が可能となるばかりでなく、安価に製造でき
る。
In addition, a separate optical waveguide or a reflector for coupling the light propagating in the optical waveguide layer to the photodetection layer is not required, which enables high-density integration and inexpensive manufacturing.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図は本発明の一実施例にかかる光導波層と光検出層
とは一体化した光電子集積回路素子の断面図、第2図は
SiXCYOZにおけるとCとOの組成比と屈折率との関係を
示すグラフ、第3図は絶縁破壊後のSiXCYOZにおけるC
とOの組成比と屈折率との関係を示すグラフ、第4図は
本発明の第2の実施例にかかる発光層,光導波層および
光検出層を一体化した光電子集積回路素子の断面図、第
5図は本発明の第3の実施例にかかる複数の光電子集積
回路素子を積層したものの一部分解斜視図、第6図は第
5図の断面図である。 1……透明絶縁基板、2……クラツド兼電極層、3……
光導波層、3A……光検出層、4……クラツド層、5……
電極層、6……半導体基板、7……絶縁層、8……n型
半導体層、9……p型半導体層。
FIG. 1 is a sectional view of an optoelectronic integrated circuit device in which an optical waveguide layer and a photodetection layer according to an embodiment of the present invention are integrated, and FIG.
A graph showing the relationship between the composition ratio of C and O and the refractive index in Si X C Y O Z , and Fig. 3 shows C in Si X C Y O Z after dielectric breakdown.
And FIG. 4 is a graph showing the relationship between the composition ratio of O and O and the refractive index, and FIG. 4 is a sectional view of an optoelectronic integrated circuit device in which a light emitting layer, an optical waveguide layer and a photodetecting layer according to a second embodiment of the present invention are integrated. 5 is a partially exploded perspective view of a stack of a plurality of optoelectronic integrated circuit elements according to a third embodiment of the present invention, and FIG. 6 is a sectional view of FIG. 1 ... Transparent insulating substrate, 2 ... Cladding and electrode layer, 3 ...
Optical waveguide layer, 3A ... Photodetection layer, 4 ... Cladding layer, 5 ...
Electrode layer, 6 ... Semiconductor substrate, 7 ... Insulating layer, 8 ... N-type semiconductor layer, 9 ... P-type semiconductor layer.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】光導波路と光検出素子とがワンチツプ化し
て形成される光電子集積回路素子において、前記光導波
路は、Si1-XCX,Si1-XCXOY,Si1-XCXNYまたはSi1-XCXF
Y(ただし、X>Yであり、原子比でXは0.05〜0.95、
Yは0.05〜0.5)であり、前記光検出素子は前記光導波
路の一部が絶縁破壊された層からなり、前記光導波路と
前記光検出素子とが単一層内に一体に形成されてなるこ
とを特徴とする光電子集積回路素子。
1. An optoelectronic integrated circuit device comprising an optical waveguide and a photo-detecting element formed in one chip, wherein the optical waveguide is Si 1-X C X , Si 1-X C X O Y , Si 1-X C X N Y or Si 1-X C X F
Y (provided that X> Y, and X is 0.05 to 0.95 in atomic ratio,
Y is 0.05 to 0.5), and the photodetector element is composed of a layer in which a part of the optical waveguide is dielectrically broken down, and the optical waveguide and the photodetector element are integrally formed in a single layer. An optoelectronic integrated circuit device characterized by:
JP62174181A 1987-07-13 1987-07-13 Optoelectronic integrated circuit device Expired - Lifetime JPH0727086B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP62174181A JPH0727086B2 (en) 1987-07-13 1987-07-13 Optoelectronic integrated circuit device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP62174181A JPH0727086B2 (en) 1987-07-13 1987-07-13 Optoelectronic integrated circuit device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS6418110A JPS6418110A (en) 1989-01-20
JPH0727086B2 true JPH0727086B2 (en) 1995-03-29

Family

ID=15974131

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP62174181A Expired - Lifetime JPH0727086B2 (en) 1987-07-13 1987-07-13 Optoelectronic integrated circuit device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH0727086B2 (en)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04213716A (en) * 1990-12-11 1992-08-04 Nec Corp Optical connecting device
JP4911026B2 (en) * 2007-12-28 2012-04-04 日立電線株式会社 Optical transmission assembly

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6132804A (en) * 1984-07-25 1986-02-15 Matsushita Electric Ind Co Ltd Photodetective element united with optical waveguide and its manufacture

Also Published As

Publication number Publication date
JPS6418110A (en) 1989-01-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3403489B2 (en) Closed cavity LED and manufacturing method thereof
US4438447A (en) Multilayered optical integrated circuit
US4857973A (en) Silicon waveguide with monolithically integrated Schottky barrier photodetector
US7629663B2 (en) MSM type photodetection device with resonant cavity comprising a mirror with a network of metallic electrodes
US8768132B2 (en) Ridge waveguide
US5541438A (en) Backside illuminated MSM device
US5280189A (en) Semiconductor element with a silicon layer
US20050145965A1 (en) Light receiving element and method of manufacturing the same
US5006906A (en) Integrated semiconductor waveguide/photodetector
EP1204148A2 (en) Planar resonant cavity enhanced photodetector
GB2213957A (en) Waveguide to opto-electronic transducer coupling
JPH0727086B2 (en) Optoelectronic integrated circuit device
JPH09510832A (en) Diodes and components containing such elements
JP2000150923A (en) Backside incidence type light receiving device and manufacture thereof
JPH06268196A (en) Optical integrated device
US6184054B1 (en) Optical electronic IC capable of photo detection and its process
JP2774006B2 (en) Semiconductor light receiving device and method of manufacturing the same
JPS60182779A (en) Photocoupler
JPH0629566A (en) Waveguide-integrated semiconductor light-receiving element
Yuang et al. High-speed InGaAs metal-semiconductor-metal photodetectors with improved responsivity and process yield
JP2667168B2 (en) Edge-receiving photodiode
JP2004158763A (en) Semiconductor photo detector
JPH0272679A (en) Semiconductor photodetector having optical waveguide
JP2711049B2 (en) Semiconductor waveguide type photodetector and method of manufacturing the same
JPS63237484A (en) Semiconductor device