JPS60225808A - 光素子 - Google Patents
光素子Info
- Publication number
- JPS60225808A JPS60225808A JP8180884A JP8180884A JPS60225808A JP S60225808 A JPS60225808 A JP S60225808A JP 8180884 A JP8180884 A JP 8180884A JP 8180884 A JP8180884 A JP 8180884A JP S60225808 A JPS60225808 A JP S60225808A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- optical element
- optical fiber
- optical
- light
- hole
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- Pending
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の利用分野〕
本発明は光フアイバー通信用の発・受光素子に係り、特
にファイバーとの接続を適格に行う構造に関する。
にファイバーとの接続を適格に行う構造に関する。
従来、ファイバー先端や、光素子を格納するパッケージ
上部にレンズを設けていたが、光ファイバーとの位置合
せが十分に行われないため、光エネルギーの伝達損失が
大きく、ある程度の位置ずれを許容しているため半導体
素子に形成するｐｎ接合部の面積を小さくできず、この
ため応答周波数を上げることが困難であった。
上部にレンズを設けていたが、光ファイバーとの位置合
せが十分に行われないため、光エネルギーの伝達損失が
大きく、ある程度の位置ずれを許容しているため半導体
素子に形成するｐｎ接合部の面積を小さくできず、この
ため応答周波数を上げることが困難であった。
本発明の第１の目的は、光ファイバーとの接続を容易な
らしめ、光エネルギーの伝達効率の高い光素子を提供す
ることである。
らしめ、光エネルギーの伝達効率の高い光素子を提供す
ることである。
第２の目的は、光ファイバーからの出入射光を精度良く
光素子のｐ ｎ接合部に導き、この結果、ｐｎ接合部面
積を低減させることによって、応答周波数の高い光素子
を提供することである。
光素子のｐ ｎ接合部に導き、この結果、ｐｎ接合部面
積を低減させることによって、応答周波数の高い光素子
を提供することである。
本発明は、光ファイバーからの出入射光を精度よく光素
子のｐ ｎ接合部に導くため、（１）光素子の裏面に凹
型内を形成し、これに光フアイバー光端を位置決めする
、（２）光素子を台座に位置決め固定し、これとある寸
法関係にある細管を設け、光ファイバーを滑合挿入させ
、前記光素子の一面に設けた凹型内に光フアイバー先端
を導く。
子のｐ ｎ接合部に導くため、（１）光素子の裏面に凹
型内を形成し、これに光フアイバー光端を位置決めする
、（２）光素子を台座に位置決め固定し、これとある寸
法関係にある細管を設け、光ファイバーを滑合挿入させ
、前記光素子の一面に設けた凹型内に光フアイバー先端
を導く。
これにより、高精度の位置決めを実現し、伝達効率向上
を図るとともに光素子のｐｎ接合面積を低減させて応答
周波数を向上させる。
を図るとともに光素子のｐｎ接合面積を低減させて応答
周波数を向上させる。
以下本発明の実施例を第１．第２図を用いて説明する。
１は半導体材料からなる受光素子、１１はこれを位置決
め固定する台座、１２は光素子の受発光部に位置を合せ
て設けた光フアイバー挿入用の細管、１３はガラス封着
部、７はその一部に封着されたリード引出用のピンで前
記光素子の電極からリード線６がワイヤボンディングさ
れている。１５は光素子を外気の汚染から保護するため
のキャップである。本発明は以上の構成であるからまず
（１）光ファイバー２０は第２図のファイバー外被２３
を合せて細管１２に挿入するだけで粗い位置合せができ
１次に（２）光素子の固定などによる位置ずれは光素子
のｎ形基板１に設けたテーパ状の凹型穴（第２図参照）
をガイドとして光フアイバー先端部のフレキシビリティ
−を利用することにより、端面を光素子のＰ型拡散部２
の下面ｐｎ接合部に導くことができる。従って光ファイ
バーのガラス部外径２２が１２５μｍと細−くとも、コ
ア部２１からの出入光を光素子に有効に導くことが可能
である。位置合せを行うテーパ状の穴は、半導体材料と
してシリコン単結晶を用いる場合には、（１００）面の
ウェハとし、表面に設けた受光素子の中心を両面マスク
アライナ−により合せ裏面にガイド穴９の入口径に相当
するパタンをホトリソグラフィプロセスで形成し、５ｉ
ｎ１２などシリコンに比ベエッチング耐性の大きい材料
をレジストとしてガイド穴９を形成する。ＫＯＨを用い
るアルカリエツチング法ではシリコン単結晶固有の異方
性エツチングが行われるため、受光素子の接合部２に有
効に光を導き、かつ、光ファイバーの外径２２をテーパ
面にガイドするのに必要なガイド穴９の入口径を計算で
めることができる。また、ＣＦ−６などのガスエツチン
グ法によりガイド穴を形成する場合は結晶方向の選択性
がないので半導体材料をシリコンの（１００）面に限定
する必要はないが、サイドエッチ量などを考慮する必要
がある。
め固定する台座、１２は光素子の受発光部に位置を合せ
て設けた光フアイバー挿入用の細管、１３はガラス封着
部、７はその一部に封着されたリード引出用のピンで前
記光素子の電極からリード線６がワイヤボンディングさ
れている。１５は光素子を外気の汚染から保護するため
のキャップである。本発明は以上の構成であるからまず
（１）光ファイバー２０は第２図のファイバー外被２３
を合せて細管１２に挿入するだけで粗い位置合せができ
１次に（２）光素子の固定などによる位置ずれは光素子
のｎ形基板１に設けたテーパ状の凹型穴（第２図参照）
をガイドとして光フアイバー先端部のフレキシビリティ
−を利用することにより、端面を光素子のＰ型拡散部２
の下面ｐｎ接合部に導くことができる。従って光ファイ
バーのガラス部外径２２が１２５μｍと細−くとも、コ
ア部２１からの出入光を光素子に有効に導くことが可能
である。位置合せを行うテーパ状の穴は、半導体材料と
してシリコン単結晶を用いる場合には、（１００）面の
ウェハとし、表面に設けた受光素子の中心を両面マスク
アライナ−により合せ裏面にガイド穴９の入口径に相当
するパタンをホトリソグラフィプロセスで形成し、５ｉ
ｎ１２などシリコンに比ベエッチング耐性の大きい材料
をレジストとしてガイド穴９を形成する。ＫＯＨを用い
るアルカリエツチング法ではシリコン単結晶固有の異方
性エツチングが行われるため、受光素子の接合部２に有
効に光を導き、かつ、光ファイバーの外径２２をテーパ
面にガイドするのに必要なガイド穴９の入口径を計算で
めることができる。また、ＣＦ−６などのガスエツチン
グ法によりガイド穴を形成する場合は結晶方向の選択性
がないので半導体材料をシリコンの（１００）面に限定
する必要はないが、サイドエッチ量などを考慮する必要
がある。
本紐明の構造は受光素子を設ける面とは反対側から光フ
ァイバーをガーイドするため、電極４やボンディングワ
イヤ６など素子構造に対する制約がないため、ガイド穴
９を深くエツチングすることにより、受光部２に十分近
接できる故、集芯効果と癲まって効率良く光を伝達する
ことが可能である。
ァイバーをガーイドするため、電極４やボンディングワ
イヤ６など素子構造に対する制約がないため、ガイド穴
９を深くエツチングすることにより、受光部２に十分近
接できる故、集芯効果と癲まって効率良く光を伝達する
ことが可能である。
従来構造のように受光素子側から光を導く構造の場合、
高速応答を図るための受光部面積を小さくしてゆくと素
子から引出す電極４の占める面積が無視できなくなるが
、本発明はこのような欠点がなく、高速応答化向きの構
造である。
高速応答を図るための受光部面積を小さくしてゆくと素
子から引出す電極４の占める面積が無視できなくなるが
、本発明はこのような欠点がなく、高速応答化向きの構
造である。
第３図は受光素子の構造例である。シリコン単結晶基板
１１の上に熱酸化膜３１が形成され、この上にシリコン
のｎ型のエピタキシャル層１が形成される。このエピタ
キシャル層の中に受光部２を形成するため、周知のホト
リソ技術を用いてｐ型の不純物を選択拡散しｐｎ接合部
を形成する。
１１の上に熱酸化膜３１が形成され、この上にシリコン
のｎ型のエピタキシャル層１が形成される。このエピタ
キシャル層の中に受光部２を形成するため、周知のホト
リソ技術を用いてｐ型の不純物を選択拡散しｐｎ接合部
を形成する。
（アバランシェ型素子の場合はｐｉｎ接合）。上面には
ｐ型頭域２とｎ型領域１からそれぞれ電極４．４１が取
出される。一方、裏側には、受光部２と中心を合わせ両
面マスクアライメント後シリコン基板１１１をエツチン
グ除去する事により光フアイバーガイド穴９を形成する
。この時の位置合せ精度は約１μｍと極めて高精度に行
うことが可能となる故光ファイバー２０との芯合せが確
実に行える。酸化膜３１は光透過性である故光ファイバ
ーからの入射光を妨げることはないが、この構造の特徴
として、光透過性膜３１の材料や厚みを選定することに
より入射光の波長選択性を持たせることが可能であり、
いわゆるカラーブイルター付きの受光素子を実現するこ
とができる。
ｐ型頭域２とｎ型領域１からそれぞれ電極４．４１が取
出される。一方、裏側には、受光部２と中心を合わせ両
面マスクアライメント後シリコン基板１１１をエツチン
グ除去する事により光フアイバーガイド穴９を形成する
。この時の位置合せ精度は約１μｍと極めて高精度に行
うことが可能となる故光ファイバー２０との芯合せが確
実に行える。酸化膜３１は光透過性である故光ファイバ
ーからの入射光を妨げることはないが、この構造の特徴
として、光透過性膜３１の材料や厚みを選定することに
より入射光の波長選択性を持たせることが可能であり、
いわゆるカラーブイルター付きの受光素子を実現するこ
とができる。
以上の説明は受光素子の例について述べて来たが、発光
素子についたも同様の構造をとることが可能で同じよう
な効果を奏することができる。特に光透過性［３１は光
ファイバー２０からの光が反射するのを防ぐいわゆる反
射防止膜の機能を与えることができる。
素子についたも同様の構造をとることが可能で同じよう
な効果を奏することができる。特に光透過性［３１は光
ファイバー２０からの光が反射するのを防ぐいわゆる反
射防止膜の機能を与えることができる。
以上説明のように本構造の光素子は伝達効率向上と高速
応答性に加え、フィルターや反射防止膜を簡単な構成で
取入れることができる優れた光フアイバー接続型光素子
（実現できる。
応答性に加え、フィルターや反射防止膜を簡単な構成で
取入れることができる優れた光フアイバー接続型光素子
（実現できる。
第４図は第１図の組立構造と上下関係を逆にしたパッケ
ージの例であり、受発光部電極をチップの裏側でケース
１５に接続したものである。本例のように受光部表面を
露出させることなく、裏側から光を導く構造が実現でき
、パッシベーションやヒートシンクの点から有利な構造
をとることもできる。
ージの例であり、受発光部電極をチップの裏側でケース
１５に接続したものである。本例のように受光部表面を
露出させることなく、裏側から光を導く構造が実現でき
、パッシベーションやヒートシンクの点から有利な構造
をとることもできる。
本発明によれば次の効果がある。
（１）受発光部とは反対面に光フアイバーガイドを形成
するため、受発光部の電極構造に対する制約がなく、光
ファイバーを近接させて組立かでき光ファイバーからの
出入射光を光素子のｐｎ接合部に有効に導くことができ
る。このため接続による光エネルギーの損失が小さい。
するため、受発光部の電極構造に対する制約がなく、光
ファイバーを近接させて組立かでき光ファイバーからの
出入射光を光素子のｐｎ接合部に有効に導くことができ
る。このため接続による光エネルギーの損失が小さい。
（２）位置決めが正確であるため、ｐｎ接合部の面積が
小さくでき、従って応答周波数の高い光景子を提供する
ことができる。
小さくでき、従って応答周波数の高い光景子を提供する
ことができる。
イ
第１図は本発明の実施例の全体構造断面図、第２図は光
ファイバーと光素子の接続部詳細図、第３図は光素子の
構造例を示す断面図、第４図は第１図と上下関係を逆に
した組立構造図である。 ■・・・半導体光素子、６・・・リード線、７・・・ピ
ン、９・・・凹型穴、１１・・・台座、１５・・・キャ
ップ、２０・・・カ ４ ｍ
ファイバーと光素子の接続部詳細図、第３図は光素子の
構造例を示す断面図、第４図は第１図と上下関係を逆に
した組立構造図である。 ■・・・半導体光素子、６・・・リード線、７・・・ピ
ン、９・・・凹型穴、１１・・・台座、１５・・・キャ
ップ、２０・・・カ ４ ｍ
Claims (1)
- ■、半導体部材からなるプレーナ型の発・受光素子、該
素子を形成した面とは反対面に、発受光部と同心的に凹
型内を形成したことを特徴とする光素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8180884A JPS60225808A (ja) | 1984-04-25 | 1984-04-25 | 光素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8180884A JPS60225808A (ja) | 1984-04-25 | 1984-04-25 | 光素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60225808A true JPS60225808A (ja) | 1985-11-11 |
Family
ID=13756788
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8180884A Pending JPS60225808A (ja) | 1984-04-25 | 1984-04-25 | 光素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60225808A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62192710A (ja) * | 1986-02-14 | 1987-08-24 | エイ・ティ・アンド・ティ・コーポレーション | 光学結合アセンブリ |
| JPH0395510A (ja) * | 1989-08-17 | 1991-04-19 | American Teleph & Telegr Co <Att> | 光ファイバ結合手段を有する光学的組立品 |
| US7389013B2 (en) * | 2004-09-30 | 2008-06-17 | Stmicroelectronics, Inc. | Method and system for vertical optical coupling on semiconductor substrate |
-
1984
- 1984-04-25 JP JP8180884A patent/JPS60225808A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62192710A (ja) * | 1986-02-14 | 1987-08-24 | エイ・ティ・アンド・ティ・コーポレーション | 光学結合アセンブリ |
| JPH0395510A (ja) * | 1989-08-17 | 1991-04-19 | American Teleph & Telegr Co <Att> | 光ファイバ結合手段を有する光学的組立品 |
| US7389013B2 (en) * | 2004-09-30 | 2008-06-17 | Stmicroelectronics, Inc. | Method and system for vertical optical coupling on semiconductor substrate |
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