JPH09260713A

JPH09260713A - 半導体受光素子

Info

Publication number: JPH09260713A
Application number: JP8067662A
Authority: JP
Inventors: Masaaki Norimatsu; 正明乗松; Kazuhiro Tanaka; 一弘田中; Kazunori Miura; 和則三浦
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1996-03-25
Filing date: 1996-03-25
Publication date: 1997-10-03

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明は半導体受光素子に関し、複数チャネ
ルの光信号を高帯域、高信頼性で受信可能な半導体受光
素子の提供を課題とする。【解決手段】半導体素子の基板３の側より光ビームを
入射し、対面の接合側で光検出を行う半導体受光素子に
おいて、前記接合側に光吸収層５を含む複数の光検出部
ＰＤ₁，ＰＤ₂を備え、かつこれら隣接する光検出部Ｐ
Ｄ₁，ＰＤ₂の間の前記接合側表面から光吸収層５まで
に適宜の幅の溝部２１を設けることで、不要な光ビーム
Ｂ₂´によるキャリア発生（他チャネルへの漏れ込み）
を防止する。又は、これら各光検出部ＰＤ₁，ＰＤ₂の
周囲の接合側表面から光吸収層までがエッチングにより
画成されている。又は、これら隣接する光検出部Ｐ
Ｄ₁，ＰＤ₂に至る各受光経路Ｂ₁，Ｂ₂の間の前記基
板３の側に適宜のサイズの溝部を設けることで、不要な
光ビームＢ₂´を内側に反射する。好ましくは、半導体
受光素子は、基板３の側の側壁面に斜面を備え、かつ該
斜面で屈折し又は反射した光ビームを接合側の光検出部
ＰＤ₁，ＰＤ₂に導くような面取り構造を備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は半導体受光素子に関
し、更に詳しくは半導体素子の基板側より光ビームを入
射し、対面の接合側で光検出を行う半導体受光素子に関
する。近年、加入者システムの光ファイバ化に伴い、光
モジュールの小型化、低価格化、更には複数チャネル化
が求められている。これを実現するためには、光半導体
デバイスと光導波路や光ファイバとの接続及びそのモジ
ュール化を今まで以上に簡素化、容易化すると共に、複
数チャネルの光信号を高帯域、高信頼性で受信可能な半
導体受光素子の提供が望まれる。

【０００２】

【従来の技術】図９〜図１１は従来技術を説明する図
（１）〜（３）で、これらの図は本件出願人による既提
案の面取り入射型半導体受光モジュールを示している。
図９（Ａ）は既提案の受光モジュールの側断面図であ
る。この受光モジュールは、支持基板１上に設けられた
光導波路２と、該支持基板１上にその裏面を介して直接
に実装される受光素子１００とを備え、この受光素子１
００は光導波路端面２Ａと対面する位置に、支持基板１
からの角度θ１をなすような平坦な斜面（面取り構造）
３Ａを備える。

【０００３】光導波路２は、Ｓｉ等の支持基板１上にＣ
ＶＤ法により堆積されたガラス又は半導体層により構成
され、屈折率ｎ₁のコア部２ｂが屈折率ｎ₂（＜ｎ₁）
のクラッド部２ａ，２ｂにより上下（又は周囲）から挟
持された構造を備える。受光素子１００は、ｎ型ＩｎＰ
の基板３上にプレーナ技術により堆積されたｎ ⁺型Ｉｎ
Ｐバッファ層４と、非ドープＩｎＧａＡｓ光吸収層５
と、ｎ^-型ＩｎＰ層６と、更にこのｎ^-型ＩｎＰ層６に
Ｚｎが拡散されたｐ型ＩｎＰ拡散領域７，８とを備え
る。更に、このｐ型拡散領域７，８の各表面にはＡｕＺ
ｎ合金層−Ａｕ層を順次蒸着した後、これを加熱処理す
ることで、金属とのオーミック接触可能なｐ電極１０，
１１が形成される。

【０００４】また、このｎ^-型ＩｎＰ層６の表面にはＳ
ｉＮよりなる絶縁層（不図示）が形成され、更にその表
面を覆うようにしてポリイミド絶縁層（保護層）９が形
成されている。そして、これら絶縁層の、ｐ型拡散領域
７，８の各対応位置に夫々コンタクトホールを設け、こ
こにワイヤボンディングを行うためのＡｕ／Ｐｔ／Ｔｉ
から成る積層構造のボンディングパッド１２，１３を形
成し、これらをｐ電極１０，１１にコンタクトさせてい
る。

【０００５】一方、斜面３Ａの角度θ１は、一般に基板
３をケミカルエッチングする薬剤とレジスト、ＳｉＯ₂
やＳｉＮ等のエッチングマスク、及び基板３の面方位で
決定されるが、受光素子では（１００）面で切り出した
基板３を使用することが多いので、角度θ１は５５度程
度となる場合が多い。幸い、ｎ型ＩｎＰの基板３は波長
１．３〜１．６μｍの光ビームを９５％以上透過するの
で、この斜面３Ａは入射ビームの良好な屈折面となる。
また、この形態では、光導波路端面２Ａと屈折面３Ａと
の間に空隙ができるので、ここでの反射を無くすため、
屈折面３Ａの表面には無反射コート層３ａが形成され
る。

【０００６】このような受光素子１００の一例のサイズ
は、斜面３Ａの角度θ１や電流供給源となるｐ型拡散領
域８の面積等を考慮したものであり、例えばＬ＝６５０
μｍ程度，Ｔ＝１５０μｍ程度に構成できる。また、こ
のような受光素子１００は、その裏面側にハンダ、その
他の金属融材、又は熱硬化性接着剤等による接続バンプ
１５を形成することで支持基板１上にフリップチップ実
装可能となる。一方、ボンディングパッド１２，１３に
はワイヤボンディングにより電気的接触をとる。そし
て、ボンディングパッド１３には正のＤＣ電源を印加
し、ボンディングパッド１２は負荷側に接続する。

【０００７】かかる構成では、中間のｎ型ＩｎＰバッフ
ァ層４を共通として、ｐ型拡散領域７，８との間に２つ
のｐｉｎダイオードＰＤ，Ｄが形成される。この場合
に、ダイオードＤの側は順バイアスされ、これによりｎ
電極不要の構造となっている。また、このｐ型拡散領域
８は典型的にはｐ型拡散領域７よりも十倍以上大きな面
積（例えば３００×２００μｍ程度）を有しており、そ
の接合容量は比較的大きいが、回路的にはもう一方のダ
イオードＰＤの接合容量と直列接続となるので、全体の
容量は小さくなる。

【０００８】一方、ダイオードＰＤは逆バイアスされ、
光検出部（ホトダイオード）となる。即ち、光導波路端
面２Ａからの光ビームは斜面３Ａで屈折され、適当な広
がりをもってホトダイオードＰＤの光吸収層（空乏層）
５に至る。これにより光吸収層５では電子−正孔対が高
感度で発生し、これらがｐ電極１１，１０間に形成され
る電界に従って互いに逆方向にドリフトし、ホトダイオ
ードＰＤに光電流が流れる。

【０００９】図９（Ｂ）は図９（Ａ）の受光モジュール
の平面図を示している。この受光素子１００の接合側に
は２チャネル分の光検出部ＰＤ₁，ＰＤ₂が一列に配列
されており、該受光素子１００の一例の幅Ｗ＝６００μ
ｍ程度、かつ光検出部ＰＤ₁，ＰＤ₂の配列間隔Ｄ＝３
００μｍ程度である。図１０は図９（Ａ）の受光モジュ
ールの背面図を示しており、この受光素子１００の各光
検出部ＰＤ₁，ＰＤ₂の間には共通の非ドープＩｎＧａ
Ａｓ光吸収層５が存在していることが分かる。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】図１１は従来技術の問
題点を説明する図で、図１１（Ａ）は図９（Ｂ）の部分
拡大図を示している。図において、第１チャネルの光ビ
ームＢ₁は図の裏面側の斜面３Ａで屈折され、光検出部
ＰＤ₁に入射する。第２チャネルの光ビームＢ₂は同じ
く斜面３Ａで屈折され、光検出部ＰＤ₂に入射する。こ
こで、光ビームＢ₁，Ｂ₂の各点線は光強度の例えば半
値幅を画するものであり、この中の領域に光ビーム
Ｂ₁，Ｂ₂の大部分の光エネルギーが含まれる。

【００１１】しかるに、実際には半値幅以下の光強度を
有する光ビームも存在しており、図はこのような光ビー
ムを破線で示している。今、光検出部ＰＤ₂に着目する
と、そのｐ型拡散領域７₂の面積は光ビームＢ ₂のビー
ム径φ_mに対応して設けられており、これによりｐ型拡
散領域７₂は光ビームＢ₂により生成されたキャリア
（この場合は正孔ｈ）の全てを集めて光電流に変換す
る。光検出部ＰＤ₁についても同様である。

【００１２】しかし、光ビームＢ₂´により光検出部Ｐ
Ｄ₁，ＰＤ₂の中間の領域で生成されたような正孔ｈ
は、光検出部ＰＤ₂から離れているために、必ずしもｐ
型拡散領域７₂に集められるとは限らない。その結果、
このような領域で生成された正孔ｈは、ある割合でｐ型
拡散領域７₁にも流れ込み、こうして第２チャネルの光
信号の一部が第１チャネルに漏れ込む現象が発生する。

【００１３】図１１（Ｂ）は一例のタイミングチャート
を示しており、ここでは第２チャネルから第１チャネル
への影響を中心に説明する。図のｔ₁のタイミングでは
第２チャネルの光信号電流の一部ＩＢ₂´が第１チャネ
ルに漏れ込み、これが第１チャネルの光信号電流ＩＢ₁
に重畳されている。しかも、この漏れ電流ＩＢ₂´は正
孔ｈが比較的長い経路をドリフトした結果、図示の如く
時間的な遅れを生じており、このために光信号電流ＩＢ
₁の後端が引き延ばされ、所謂裾引きの状態となってい
る。従って、例えばクロック信号やリターンツウゼロ
（ＲＺ）方式のデータ信号のような場合には次の信号の
立ち上がりをこれ以上接近させることはできず、このた
めに、従来は光信号の周波数（帯域）を所定以上に高く
（広く）できないと言う不都合があった。

【００１４】また、図のｔ₂のタイミングでは第１チャ
ネルの光信号が存在しない。しかし、第２チャネルから
の漏れ電流ＩＢ₂´により第１チャネルの実質的な光信
号電流ＩＢ₁はその閾値ＴＨの近くにまでドライブされ
ている。このために、何らかの理由により漏れ電流ＩＢ
₂´がこの閾値ＴＨを超えると、そのディジタル再生信
号ＤＯ₁に偽りの論理１レベルの信号（点線で示す）が
発生すると言う不都合があった。従って、ＮＲＺ方式の
データ再生にも悪影響を及ぼす。

【００１５】以上の点は第１チャネルから第２チャネル
への影響についても同様である。また、以上のために、
従来はｐ型拡散領域７₁，７₂間の距離Ｄを長くとる必
要があり、このために受光素子の幅Ｗを小さくする、即
ち、小型化する、又は逆に光検出部の集積度を上げるこ
とが困難であった。なお、上記の問題点は図示の面取り
構造の半導体受光素子に限らない。例えば光ビームが基
板３の裏面から垂直に入射し、該基板３の厚みに相当す
る比較的長い経路を経て対面の光検出部に至るような所
謂裏面入射型半導体受光素子においても、その区間にお
ける光ビームの広がりにより、上記と同様の問題が生じ
る。

【００１６】本発明の目的は、複数チャネルの光信号を
高帯域、高信頼性で受信可能な半導体受光素子を提供す
ることにある。

【００１７】

【課題を解決するための手段】上記の課題は例えば図１
の構成により解決される。即ち、本発明（１）の半導体
受光素子は、半導体素子の基板３の側より光ビームを入
射し、対面の接合側で光検出を行う半導体受光素子にお
いて、前記接合側に光吸収層５を含む複数（例えば２
つ）の光検出部ＰＤ₁，ＰＤ₂を備え、かつこれら隣接
する光検出部ＰＤ ₁，ＰＤ₂の間の前記接合側表面から
光吸収層５までに適宜の幅の溝部２１を設けたものであ
る。

【００１８】なお、図１（Ａ），（Ｂ）は基板３の裏面
から垂直に光ビームＢ₁，Ｂ₂を入射するタイプの所謂
裏面入射型半導体受光素子を示している。但し、図１
（Ａ）はｎ型の基板３上に光吸収層５及びｐ型拡散層を
設けた場合を示し、また図１（Ｂ）はｐ型の基板３上に
光吸収層５及びｎ型拡散層を設けた場合を示す。これら
いずれの場合も、本発明の作用、効果に関しては同様に
扱える。

【００１９】即ち、本発明（１）によれば、隣接する光
検出部ＰＤ₁，ＰＤ₂の間には適宜の幅に渡って光吸収
層５が存在しないので、何れかの光ビームＢ₁´，Ｂ₂
´がこの領域に漏れ込んでも、この領域では電子−正孔
対が生成されない。従って、簡単な構成により、従来の
ような他チャネルの光ビームによる光信号電流の漏れ込
みを有効に防止でき、各チャネルの光信号を夫々に高帯
域、高信頼性で受信可能となる。

【００２０】なお、光検出部ＰＤの数は３以上有っても
良いことは明らかである。また、上記の課題は例えば図
４，図５の構成により解決される。即ち、本発明（２）
の半導体受光素子は、上記前提となる半導体受光素子に
おいて、接合側に光吸収層５を含む複数（例えば２つ）
の光検出部ＰＤ₁，ＰＤ₂を備え、かつこれら各光検出
部ＰＤ₁，ＰＤ₂の周囲の接合側表面から光吸収層５ま
でがエッチングにより画成されているものである。

【００２１】本発明（２）によれば、各光検出部Ｐ
Ｄ₁，ＰＤ₂の周囲には不必要な光吸収層５が存在しな
いので、上記と同様の理由により、各チャネルの光信号
を夫々に高信頼性で受信可能となる。しかも、例えば光
ビームＢ₂について言うと、該光ビームＢ₂の光エネル
ギーは光吸収層５₂により効率良く光電流に変換され
る。一方、これよりもビーム径の大きい光ビームＢ₂´
については、この部分には光吸収層５が存在しないので
光電流（キャリア）は生成されない。従って、この場合
のｐ型拡散層７₂は光ビームＢ₂のビーム径に対応する
近傍で生成されたキャリアのみを集めることになり、自
己の裾引きの現象も軽減される。従って、一層の高速動
作（高帯域化）が得られる。

【００２２】また、本発明（２）の各光検出部は夫々が
周囲から画成されているために、各光検出部を図示の如
く直線的ではなく、マトリクス状に配列（集積）するこ
とも容易に可能となる。従って、この種の半導体受光素
子の集積度を大幅に上げることが可能であり、又は逆に
小型化できる。また、上記の課題は例えば図６，図７の
構成により解決される。即ち、本発明（３）の半導体受
光素子は、上記前提となる半導体受光素子において、接
合側に光吸収層５を含む複数（例えば２つ）の光検出部
ＰＤ₁，ＰＤ₂を備え、かつこれら隣接する光検出部Ｐ
Ｄ₁，ＰＤ₂に至る各受光経路Ｂ₁，Ｂ₂の間の基板３
の側に適宜のサイズの溝部２２（又は２２´）を設けた
ものである。

【００２３】本発明（３）によれば、隣接する光検出部
ＰＤ₁，ＰＤ₂に至る各受光経路Ｂ ₁，Ｂ₂の間の基板
３の側に適宜のサイズの溝部２２（又は２２´）を設け
たので、隣接する光検出部ＰＤ₁，ＰＤ₂の中間の領域
に漏れ込むような光ビームＢ ₁´，Ｂ₂´は該溝部２２
（又は２２´）の側壁面により有効に反射され、同中間
の領域に介在する光吸収層５には到達しない。従って、
従来のように他のチャネルに漏れ込むような光電流は生
成されず、もって各チャネルの光信号を夫々に高信頼性
で受信可能となる。

【００２４】また、上記の課題は例えば図８（Ａ）の構
成により解決される。即ち、本発明（４）の半導体受光
素子は、上記前提となる半導体受光素子において、接合
側に光吸収層５を含む複数（例えば２つ）の光検出部Ｐ
Ｄ₁，ＰＤ₂を備え、かつ基板３の側の各光ビーム入射
対応面に光ビーム入射域を制限するための制限層２３を
設けたものである。

【００２５】図８（Ａ）において、例えば光ビームＢ₂
はその全てが制限層２３の窓部２３ ₂を通過して基板３
の屈折面３Ａに至り、ここで屈折して対応する光検出部
ＰＤ ₂により高効率で光信号電流に変換される。一方、
光ビームＢ₂よりも広がりを有する光ビームＢ₂´はそ
の一部（特に図の左方向の一部）が制限層２３の窓部２
３₂により制限され、屈折面３Ａに到達しない。従っ
て、隣接する光検出部ＰＤ₁の側に漏れ込むような光ビ
ームＢ₂´は有効に制限され、もって各チャネルの光信
号を夫々に高信頼性で受信可能となる。

【００２６】また、上記の課題は例えば図８（Ｂ）の構
成により解決される。即ち、本発明（５）の半導体受光
素子は、上記前提となる半導体受光素子において、接合
側に光吸収層５を含む複数（例えば２つ）の光検出部Ｐ
Ｄ₁，ＰＤ₂を備え、かつ基板３の側の各光ビーム入射
対応面に光ビームの広がりを考慮した該光ビーム径より
も小さな径の無反射コート層３ａ₁，３ａ₂を設けたも
のである。

【００２７】図８（Ｂ）において、例えば光ビームＢ₂
はその全てが無反射コート層３ａ₂を無反射で通過して
基板３の反射面３Ａに至り、ここで反射して対応する光
検出部ＰＤ₂により高効率で光信号電流に変換される。
一方、光ビームＢ₂よりも広がりを有する光ビームＢ₂
´はその一部（特に図の左方向の一部）が無反射コート
層３ａ₂以外の領域（例えばへき開面３Ｃ）により反射
抑制され、反射面３Ａに到達しない。従って、隣接する
光検出部ＰＤ₁の側に漏れ込むような光ビームＢ₂´は
有効に抑制され、もって各チャネルの光信号を夫々に高
信頼性で受信可能となる。

【００２８】好ましくは本発明（６）においては、上記
本発明（１）〜（５）において、半導体受光素子は、基
板３の側の側壁面に斜面３Ａを備え、該斜面３Ａで屈折
し又は反射した光ビームを接合側の光検出部に導く面取
り構造を備える。ところで、半導体素子の基板３の側よ
り光ビームを入射し、対面の接合側で光検出を行う半導
体受光素子の中でも、例えば図２又は図４に示す如く、
基板３の側の側壁面に面取り構造３Ａを備えることで、
受光素子と光導波路や光ファイバとの接続及びそのモジ
ュール化を今まで以上に簡素化、容易化できる。

【００２９】しかし、光ビームを屈折又は反射させるこ
とにより、受光経路が長くなり、このために光ビームが
広がる傾向もある。従って、この種の面取り構造３Ａを
有する半導体受光素子に上記本発明（１）〜（５）を適
用すれば、特に大きな効果が得られると共に、各光検出
部ＰＤ₁，ＰＤ₂間の距離を小さくでき、この種の半導
体受光素子の一層の小型化、又は逆に一層の高集積化が
可能となる。

【００３０】

【発明の実施の形態】以下、添付図面に従って本発明に
好適なる複数の実施の形態を詳細に説明する。なお、全
図を通して同一符号は同一又は相当部分を示すものとす
る。図２，図３は第１の実施の形態による半導体受光素
子を説明する図（１），（２）で、図２（Ａ）は一例の
受光モジュールの側断面図、図２（Ｂ）はその平面図、
図３はその背面図を示している。以下、これらの図を参
照して説明する。

【００３１】この受光モジュールの基本的な構成につい
ては図９，図１０について述べた従来の受光モジュール
と同様である。但し、この受光素子２０１は、素子の接
合側に光吸収層５を含む複数（例えば２つ）の光検出部
ＰＤ₁，ＰＤ₂を備えると共に、隣接する光検出部ＰＤ
₁，ＰＤ₂の間の接合側表面から光吸収層５までに適宜
のサイズの溝部２１を設けた点で従来の受光素子１００
とは異なる。

【００３２】このような溝部２１は、例えばケミカルエ
ッチングにより、接合側のｎ^-型ＩｎＰ層６及び非ドー
プＩｎＧａＡｓ光吸収層５の一部をｎ⁺型ＩｎＰバッフ
ァ層４の表面まで削除することにより容易に形成でき
る。この場合に、溝部２１の長さα｛図２（Ａ）｝は、
隣接するｐ型拡散領域７₁，７₂の間を遮蔽するに十分
な長さとし、例えば光ビームＢ₂´の広がり（楕円の長
軸）を考慮して決定される。また、溝部２１の幅β｛図
２（Ｂ）｝は、光ビームＢ₂´の広がり（楕円の短軸）
部分を含み、かつ光ビームＢ₂の広がり（楕円の短軸）
部分を含まないように決定される。

【００３３】従って、光検出部ＰＤ₁，ＰＤ₂の間の光
ビームＢ₁´，Ｂ₂´が干渉する部分には光吸収層５が
存在せず、よって従来のような光信号電流の漏れ込みは
生じない。一方、光ビームＢ₁，Ｂ₂による各光信号電
流は夫々に高効率でｐ型拡散領域７₁，７₂に吸収さ
れ、有効な光信号電流となる。図３において、上記エッ
チング後の溝部２１は絶縁層９により充填され、保護さ
れている。

【００３４】図４，図５は第２の実施の形態による半導
体受光素子を説明する図（１），（２）で、図４（Ａ）
は一例の受光モジュールの側断面図、図４（Ｂ）はその
平面図、図５はその背面図を示している。以下、これら
の図を参照して説明する。図４（Ａ）において、この受
光素子２０２は光導波路端面２Ａと対面する位置に垂直
な入射面３Ｃを備えると共に、その対面側に支持基板１
からの角度θ２をなすような平坦な斜面（面取り構造）
３Ａを備える。この斜面３Ａには反射率の高い金属層１
６が形成され、入射ビームに対するる良好な反射面をな
す。なお、斜面３Ａによる全反射を利用しても良い。

【００３５】一方、この受光素子２０２では、図９に示
すような接合側のｐ型拡散領域（給電側）８は削除され
ており、代わりに基板３の側の裏面にＡｕＧｅ合金層−
Ａｕ層から成るｎ電極１７が形成されている。また、そ
の上にメタルバンプ１８が形成される。従って、このメ
タルバンプ１８を介して支持基板１上の配線パターン
（Ａｕ蒸着導体等）にフリップチップ実装可能となり、
素子実装と配線とが同時に行える。一方、ボンディング
パッド１２にはワイヤボンディングにより電気的接触を
とる。そして、ｎ電極１７の側には正のＤＣ電源を印加
し、ｐ電極１０の側には負荷を接続する。

【００３６】かかる構成では、接合側のｐ型ＩｎＰ拡散
領域７、非ドープＩｎＧａＡｓ光吸収層５及びｎ型Ｉｎ
Ｐバッファ層４の間でチャネル当たり一つのｐｉｎダイ
オードが形成されると共に、該ダイオードは逆バイアス
され、光検出部（ホトダイオード）ＰＤとなる。即ち、
光導波路端面２Ａからの光ビームは反射面３Ａで反射さ
れ、適当な広がりをもって光検出部ＰＤの光吸収層５に
至る。これにより、光吸収層５では電子−正孔対が高感
度で発生し、これらが両電極１７，１０間に形成される
電界に従って逆方向にドリフトし、ホトダイオードＰＤ
に光電流が流れる。この場合の受光素子２０２の長さＬ
は、光ビームを折り返すことにより、受光素子２０１の
場合の１／２程度に短縮できる。

【００３７】なお、図示の如く、光導波路端面２Ａと受
光素子２０２の入射面３Ｃとの間に空隙がある場合は、
ここでの反射を無くすため、該入射面３Ｃの表面に無反
射コート層３ａを形成する。その際には、入射面３Ｃで
の光の散乱を抑えるため、へき開等により平坦性の良い
入射面３Ｃを実現する。また、この受光素子２０２では
光導波路端面２Ａから反射面３Ａまでの距離が長くなる
と、射出ビームの広がりも大きくなり、この場合の斜面
（Ｖ溝）３Ａの深さは７０μｍ程度となる。

【００３８】更に、図４（Ｂ），図５において、この受
光素子２０２はその接合側に光吸収層５を含むような２
つの光検出部ＰＤ₁．ＰＤ₂を備えており、これら各光
検出部ＰＤ₁．ＰＤ₂の周囲（四方）の接合側表面から
光吸収層５までが例えばケミカルエッチングにより削除
されている。即ち、この場合の各光検出部ＰＤ₁．ＰＤ
₂では、共通のｎ⁺型ＩｎＰバッファ層４の上で各ｐ型
拡散層７₁．７₂及び非ドープＩｎＧａＡｓ光吸収層５
₁，５₂が夫々メサ型に画成された構造となっている。

【００３９】この場合に、各非ドープＩｎＧａＡｓ光吸
収層５₁，５₂（即ち、各ｐ型拡散層７₁．７₂）の形
状及びサイズは、光ビームＢ₁，Ｂ₂の広がりを考慮し
て決定され、これらの光エネルギーを十分に吸収するよ
うに選ばれる。従って、光ビームＢ₁，Ｂ₂による各光
信号電流は夫々に高効率でｐ型拡散領域７₁，７₂に吸
収され、有効な光信号電流となる。一方、光ビームＢ₁
´，Ｂ₂´が至る領域にはｐ型拡散層７及び非ドープＩ
ｎＧａＡｓ光吸収層５が存在しない。従って、従来のよ
うな光信号電流の漏れ込みは生じない。更に、上記エッ
チング後の接合層の表面には絶縁層９が形成され、保護
される。

【００４０】なお、ｐ電極１０₁，１０₂は上記エッチ
ングの前に作成しても良いし、エッチング後に作成して
も良い。また、上記絶縁層９を形成した後、ボンディン
グのためのボンディングパッド１２が蒸着又はメッキに
より形成される。図６，図７は第３の実施の形態による
半導体受光素子を説明する図（１），（２）で、図６
（Ａ）は一例の受光モジュールの側断面図、図６（Ｂ）
はその平面図、図７（Ａ）はその背面図、図７（Ｂ）は
その裏面斜視図を示している。以下、これらの図を参照
して説明する。

【００４１】この受光モジュールの基本的な構成につい
ては図９，図１０について述べた従来の受光モジュール
と同様である。但し、この受光素子２０３は、素子の接
合側に光吸収層５を含む複数（例えば２つ）の光検出部
ＰＤ₁，ＰＤ₂を備えると共に、隣接する光検出部ＰＤ
₁，ＰＤ₂に至る各受光経路Ｂ₁，Ｂ₂の間の基板３の
側に適宜のサイズの溝部２２（又は２２´）を設けた点
で従来の受光素子１００とは異なる。

【００４２】図７（Ｂ）において、このような溝部２２
（又は２２´）は、ケミカルエッチングやダイシング処
理等により、基板３の裏面側の一部を図示の如く削除す
ることで容易に形成できる。この場合に、溝部２２（又
は２２´）のサイズ（即ち、長さα，幅β，深さγ）
は、隣接する光検出部ＰＤ₁，ＰＤ₂の中間の領域に向
かうような光ビームＢ₁´，Ｂ₂´をその側壁面により
途中で全反射させるのに十分なサイズに選ぶ。幸い、基
板３の屈折率は空気の屈折率よりも十分に大きいので、
溝部２２（又は２２´）の側壁面は光ビームＢ₁´，Ｂ
₂´に対する良好な全反射面となる。一方、各光検出部
ＰＤ₁，ＰＤ₂に向かうような光ビームＢ ₁，Ｂ₂は途
中で反射されずに各光検出部ＰＤ₁，ＰＤ₂に至る。

【００４３】従って、光検出部ＰＤ₁，ＰＤ₂の間に共
通の光吸収層５が介在していても、この領域には不要な
光ビームＢ₁´，Ｂ₂´が到達せず、よって従来のよう
な光信号電流の漏れ込みは生じない。一方、光ビームＢ
₁，Ｂ₂による各光信号電流は夫々に高効率で各ｐ型拡
散領域７₁，７₂に吸収され、有効な光信号電流とな
る。

【００４４】なお、必要ならこのような溝部２２（又は
２２´）の側壁面をへき開面又は研磨面となす。又は、
この側壁面に高反射率の金属層を蒸着しても良い。更に
は、基板３の強度を増すために溝部２２（又は２２´）
に充填材を充填しても良い。また、この構成によれば、
溝部２２（又は２２´）の幅βを小さくすることで光検
出部ＰＤ₁，ＰＤ₂の間の間隔Ｄを小さくでき、集積度
の向上につながる。又は受光素子２０３の小型化が図れ
る。

【００４５】更に、上記の例では、光ビームの入射面３
Ａに近い溝部２２´の方が溝部２２よりも溝の深さγを
小さくで、製造容易である。図８は他の実施の形態によ
る半導体受光素子を説明する図で、図８（Ａ）はその一
例の受光素子２０４を上下逆さまにして、かつこれをそ
の正面側斜め上より見た場合の正裏面斜視図を示してい
る。

【００４６】この受光素子２０４の基本的な構成につい
ては図９，図１０について述べた従来の受光素子１００
と同様である。但し、この受光素子２０４は、素子の接
合側に光吸収層５を含む複数（例えば２つ）の光検出部
ＰＤ₁，ＰＤ₂を備えると共に、その基板３の側の各光
ビーム入射対応面に光ビーム入射域を制限するための制
限層２３を設けた点で従来の受光素子１００とは異なっ
ている。

【００４７】一例の制限層２３は高反射率のメタル層
（金属蒸着膜）から成っており、該メタル層２３は容易
に剥離しないために、基板３の裏面の側から一体に形成
されている。そして、各光ビーム入射対応面に対しては
メタル層２３のリフトオフ等により図示の如く窓部２３
₁，２３₂が形成されている。これら窓部２３₁，２３
₂のサイズは、光ビームＢ₁，Ｂ₂についてはその全て
を透過するが、これよりビーム径の大きい光ビームＢ₁
´，Ｂ₂´についてはその一部（特に図の左右方向）の
光ビームを透過しない（制限する）ように選ばれる。

【００４８】従って、光検出部ＰＤ₁，ＰＤ₂の間に共
通の光吸収層５が介在していても、この領域には光ビー
ムＢ₁´，Ｂ₂´が到達せず、よって従来のような光信
号電流の漏れ込みは生じない。一方、光ビームＢ₁，Ｂ
₂による各光信号電流は夫々に高効率で各ｐ型拡散領域
７₁，７₂に吸収され、有効な光信号電流となる。図８
（Ｂ）は他の例の受光素子２０５を上下逆さまにして、
かつこれをその正面側斜め上より見た場合の正裏面斜視
図を示している。

【００４９】この受光素子２０５の基本的な構成につい
ては図４，図５について述べた第２の実施の形態による
受光素子２０２と同様である。但し、この受光素子２０
５は、各光検出部ＰＤ₁，ＰＤ₂にメサ構造を有しない
と共に、その基板３の側の前面３Ｃの各光ビーム入射対
応面に光ビームＢ₁´，Ｂ₂´の広がりを考慮した該光
ビーム径よりも小さな径（特に横径）の無反射コート層
３ａ₁，３ａ₂を設けた点で第２の実施の形態による受
光素子２０２とは異なる。

【００５０】このような無反射コート層３ａ₁，３ａ₂
は、例えば素子前面３Ｃの全てにＣＶＤ法等により無反
射コート層３ａを成長させた後、図示の如く窓部３
ａ₁，３ａ₂を残して他をエッチングすることにより、
容易に形成できる。これら無反射コート層３ａ₁，３ａ
₂のサイズは、光ビームＢ₁，Ｂ₂についてはその全て
を無反射で透過するが、光ビームＢ₁´，Ｂ₂´につい
てはその一部（特に図の左右方向）について無反射コー
ト層３ａ₁，３ａ₂が存在しないように選ばれる。

【００５１】従って、光検出部ＰＤ₁，ＰＤ₂の間に共
通の光吸収層５が介在していても、この領域に到達する
光ビームＢ₁´，Ｂ₂´は十分に抑制されており、よっ
て従来のような光信号電流の漏れ込みも十分に抑制され
る。一方、光ビームＢ₁，Ｂ ₂による各光信号電流は夫
々に高効率で各ｐ型拡散領域７₁，７₂に吸収され、有
効な光信号電流となる。

【００５２】なお、無反射コート層３ａ₁，３ａ₂の形
状は図示の如き矩形に限らず、例えば円形や楕円形でも
良い。また、上記溝部２１，２２の形状も上記のものに
限定されない。また、上記各実施の形態では面取り構造
を有する半導体受光素子への適用例を述べたが、本発明
は図１に示すような裏面入射型の半導体受光素子にも適
用できることは言うまでも無い。

【００５３】また、半導体受光素子を構成する半導体材
料も上記のものに限定されない。また、上記本発明に好
適なる複数の実施の形態を述べたが、本発明思想を逸脱
しない範囲内で、構成（各部の形状、構造等）及びこれ
らの組合せ（例えば各実施の形態の特徴部分を組み合わ
せる）の様々な変更が行えることは言うまでも無い。

【００５４】

【発明の効果】以上述べた如く本発明によれば、複数チ
ャネルの光信号を高帯域、高信頼性で受信可能な半導体
受光素子を小型に提供でき、光通信システムの普及、発
展に寄与する所が大きい。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本発明の原理を説明する図である。

【図２】図２は第１の実施の形態による半導体受光素子
を説明する図（１）である。

【図３】図３は第１の実施の形態による半導体受光素子
を説明する図（２）である。

【図４】図４は第２の実施の形態による半導体受光素子
を説明する図（１）である。

【図５】図５は第２の実施の形態による半導体受光素子
を説明する図（２）である。

【図６】図６は第３の実施の形態による半導体受光素子
を説明する図（１）である。

【図７】図７は第３の実施の形態による半導体受光素子
を説明する図（２）である。

【図８】図８は他の実施の形態による半導体受光素子を
説明する図である。

【図９】図９は従来技術を説明する図（１）である。

【図１０】図１０は従来技術を説明する図（２）であ
る。

【図１１】図１１は従来技術を説明する図（３）であ
る。

【符号の説明】

１支持基板２光導波路３素子基板３Ａ斜面３ａ無反射コート層４ｎ⁺型ＩｎＰバッファ層５非ドープＩｎＧａＡｓ光吸収層６ｎ^-型ＩｎＰ層７，８ｐ型ＩｎＰ拡散領域９絶縁層（保護層）１０，１１ｐ電極１２，１３ボンディングパッド１５接続バンプ１６金属層１７ｎ電極１８メタルバンプ２１溝部２２溝部２３制限層

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】半導体素子の基板側より光ビームを入射
し、対面の接合側で光検出を行う半導体受光素子におい
て、前記接合側に光吸収層を含む複数の光検出部を備え、か
つこれら隣接する光検出部の間の前記接合側表面から光
吸収層までに適宜の幅の溝部を設けたことを特徴とする
半導体受光素子。
【請求項２】半導体素子の基板側より光ビームを入射
し、対面の接合側で光検出を行う半導体受光素子におい
て、前記接合側に光吸収層を含む複数の光検出部を備え、か
つこれら各光検出部の周囲の接合側表面から光吸収層ま
でがエッチングにより画成されていることを特徴とする
半導体受光素子。
【請求項３】半導体素子の基板側より光ビームを入射
し、対面の接合側で光検出を行う半導体受光素子におい
て、前記接合側に光吸収層を含む複数の光検出部を備え、か
つこれら隣接する光検出部に至る各受光経路の間の前記
基板側に適宜のサイズの溝部を設けたことを特徴とする
半導体受光素子。
【請求項４】半導体素子の基板側より光ビームを入射
し、対面の接合側で光検出を行う半導体受光素子におい
て、前記接合側に光吸収層を含む複数の光検出部を備え、か
つ前記基板側の各光ビーム入射対応面に光ビーム入射域
を制限するための制限層を設けたことを特徴とする半導
体受光素子。
【請求項５】半導体素子の基板側より光ビームを入射
し、対面の接合側で光検出を行う半導体受光素子におい
て、前記接合側に光吸収層を含む複数の光検出部を備え、か
つ前記基板側の各光ビーム入射対応面に光ビームの広が
りを考慮した該光ビーム径よりも小さな径の無反射コー
ト層を設けたことを特徴とする半導体受光素子。
【請求項６】半導体受光素子は、基板側の側壁面に斜
面を備え、かつ該斜面で屈折し又は反射した光ビームを
接合側の光検出部に導く面取り構造を備えることを特徴
とする請求項１乃至５の何れか１に記載の半導体受光素
子。