JPS61144888A - Photo receiver and photo electronic device incorporated with photo receiver - Google Patents

Photo receiver and photo electronic device incorporated with photo receiver

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Publication number
JPS61144888A
JPS61144888A JP59266225A JP26622584A JPS61144888A JP S61144888 A JPS61144888 A JP S61144888A JP 59266225 A JP59266225 A JP 59266225A JP 26622584 A JP26622584 A JP 26622584A JP S61144888 A JPS61144888 A JP S61144888A
Authority
JP
Japan
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light
receiving element
photo
light receiving
layer
Prior art date
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Pending
Application number
JP59266225A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Uichirou Kobayashi
小林 宇一朗
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
Renesas Eastern Japan Semiconductor Inc
Original Assignee
Hitachi Ltd
Hitachi Tohbu Semiconductor Ltd
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Publication date
Application filed by Hitachi Ltd, Hitachi Tohbu Semiconductor Ltd filed Critical Hitachi Ltd
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Publication of JPS61144888A publication Critical patent/JPS61144888A/en
Pending legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/08Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof in which radiation controls flow of current through the device, e.g. photoresistors
    • H01L31/09Devices sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation

Abstract

PURPOSE:To make it possible to detect the light with its different wavelengths being simultaneously differenciated, by a method wherein photo receivers with wavelength selection layers and different arreas, and an optical fiber corresponding to them are positioned on the main surface of a semiconductor. CONSTITUTION:The incident laser light 8 on an optical fiber 4 fixed on a celamic sleeve 5 of a cap 2 irradiated itself on a photo-receiving sections 7 on the photo receiver 6, and its output is taken out through a lead 9 mounted on a stem 1, and a wire 11. On the other hand, the photo-receiver 6 consists of p type Ga1-xAlxAs layers 17-19 formed on a GaAs substrate 15 with the liquid phase epitaxial method. The crystalline mixing ratio of Al, (x) satisfies the relation of a<b<c (a=0, b=0.2, c=0.4, etc) and differs in its transmissing wavelength regions. Therefore, the light with different wavelength regions can be differenciated by the photo receiving sections 7.

Description

【発明の詳細な説明】 〔技術分野〕 本発明は受光技術、特に波長多重通信技術に適用して有
効な技術であって、たとえば、波長多重通信における受
光素子、またはこのような受光素子部を有する集積化光
デバイス(OEIC素子)等の受光素子を組み込んだ光
電子装置に関する。
[Detailed Description of the Invention] [Technical Field] The present invention is a technology that is effective when applied to light reception technology, particularly wavelength division multiplex communication technology, and includes, for example, a light reception element in wavelength division multiplex communication, or a light reception element section of this kind. The present invention relates to an optoelectronic device incorporating a light receiving element such as an integrated optical device (OEIC element).

〔背景技術〕[Background technology]

光フアイバ通信における多重伝送の一つとして、波長分
割多重伝送が知られている。この波長分割多重伝送の基
本構成は、複数の情報を一本の光ファイバによって送信
側から受信側に伝送するシステムであって、各情報は相
互に波長が異なる複数の光情報として伝送される。この
ため、送信側では、送信器が複数段けられ、各送信器か
ら発光される光信号が接続用の光ファイバを介して伝送
用のメイン光ファイバにそれぞれ送り込まれる。この際
、発光源に接続された光ファイバは光合波器を介してメ
イン光ファイバに光学的に接続される。
Wavelength division multiplexing is known as one type of multiplexed transmission in optical fiber communications. The basic configuration of this wavelength division multiplexing transmission is a system in which a plurality of pieces of information are transmitted from a transmitting side to a receiving side through a single optical fiber, and each piece of information is transmitted as a plurality of pieces of optical information having mutually different wavelengths. Therefore, on the transmission side, a plurality of transmitters are arranged in multiple stages, and the optical signals emitted from each transmitter are sent to the main optical fiber for transmission via the optical fiber for connection. At this time, the optical fiber connected to the light emitting source is optically connected to the main optical fiber via an optical multiplexer.

また、受信側ではメイン光ファイバに光分波器が接続さ
れ、この光分波器では光信号は各波長ごとに分波(また
、分波の他の手段としてはプリズムによる方法がある。
Furthermore, on the receiving side, an optical demultiplexer is connected to the main optical fiber, and the optical demultiplexer demultiplexes the optical signal into wavelengths (other methods for demultiplexing include a method using a prism).

)される。光分波器で分波された各光信号は光分波器に
接続された光ファイバを通って各受信器に接続されてい
る受光素子に送られる。光信号は受光素子によって電気
信号に変換され、受信器に情報が伝達される。
) to be done. Each optical signal demultiplexed by the optical demultiplexer is sent to a light receiving element connected to each receiver through an optical fiber connected to the optical demultiplexer. The optical signal is converted into an electrical signal by the light receiving element, and the information is transmitted to the receiver.

ところで、前記受信システムにおいては、各受光部とメ
イン光ファイバとの光学的接続は、光分波器および光分
波器と受光素子とを接続する光ファイバとが使用されて
いるため、光学的接続箇所が多く、光の損失低減を妨げ
ている。また、前記光学的接続作業は煩瑣であること、
および構成部品数が多い等によりコスト低減を妨げてい
る。
By the way, in the receiving system, the optical connection between each light receiving section and the main optical fiber is achieved by using an optical demultiplexer and an optical fiber connecting the optical demultiplexer and the light receiving element. There are many connection points, which hinders the reduction of optical loss. Further, the optical connection work is cumbersome;
Also, the large number of component parts hinders cost reduction.

一方、半導体レーザや発光ダイオードに使用されるGa
AfLAs、InGaAsP等の化合物半導体材料は、
その構成材料の成分比、すなわち混晶比Xが変化すると
エネルギーギャップ(Eg)が変化して、波長(λ)が
変化する(エネルギーギャップと波長との関係について
は、たとえば工業調査会発行「電子材料J 1983年
4月号、昭和58年4月1日発行、P90〜P95に記
載されている。)。また、光の波長(λ)とエネルギー
ギャップ(Eg)との関係は次式で与えられる。
On the other hand, Ga used in semiconductor lasers and light emitting diodes
Compound semiconductor materials such as AfLAs and InGaAsP are
When the component ratio of the constituent materials, that is, the mixed crystal ratio X changes, the energy gap (Eg) changes, and the wavelength (λ) changes. Materials J, April 1983 issue, published on April 1, 1983, pages 90 to 95.) In addition, the relationship between the wavelength of light (λ) and the energy gap (Eg) is given by the following equation. It will be done.

Eg ここで、hはブランク定数、Cは光速である。Eg Here, h is a blank constant and C is the speed of light.

前述の諸状況から本発明者は、混晶比がそれぞれ異なる
層を各受光部に設けることによって、モノリシックなチ
ップで波長域の異なる複数の光を同時に識別受光できる
ことに気が付き本発明を成した。
In view of the above-mentioned circumstances, the present inventor realized that by providing each light receiving portion with a layer having a different mixed crystal ratio, it was possible to simultaneously identify and receive a plurality of lights having different wavelength ranges with a monolithic chip, and accomplished the present invention.

〔発明の目的〕[Purpose of the invention]

本発明の目的は波長領域が異なる複数の光を同時に識別
しながら受光できる受光素子およびこのような受光素子
を組み込んだ光電子装置を提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a light-receiving element that can simultaneously identify and receive a plurality of lights having different wavelength regions, and a photoelectronic device incorporating such a light-receiving element.

本発明の他の目的は光学的損失が少ない波長分割多重伝
送システム用受信用光電子装置を提供することにある。
Another object of the present invention is to provide a receiving optoelectronic device for a wavelength division multiplexing transmission system with low optical loss.

本発明の他の目的は製造コストの低減が達成できる波長
分割多重伝送システム用送信用光電子装置を提供するこ
とにある。
Another object of the present invention is to provide a transmitting optoelectronic device for a wavelength division multiplexing transmission system that can reduce manufacturing costs.

本発明の前記ならびにそのほかの目的と新規な特徴は、
本明細書の記述および添付図面からあきらかになるであ
ろう。
The above and other objects and novel features of the present invention include:
It will become clear from the description of this specification and the accompanying drawings.

〔発明の概要〕[Summary of the invention]

本願において開示される発明のうち代表的なものの概要
を簡単に説明すれば、下記のとおりである。
A brief overview of typical inventions disclosed in this application is as follows.

すなわち、本発明のモノリシックな受光素子は、複数の
受光部を有し、各受光部主面には、波長選択層が設けら
れている。このため、この受光素子で1本の光ファイバ
によって伝送されて来た複数の波長を持つ光を受光した
際、各受光部は選択された波長の光に対応する電気信号
が発生できる。
That is, the monolithic light-receiving element of the present invention has a plurality of light-receiving parts, and a wavelength selection layer is provided on the main surface of each light-receiving part. Therefore, when this light-receiving element receives light having a plurality of wavelengths transmitted through one optical fiber, each light-receiving section can generate an electric signal corresponding to the light of the selected wavelength.

以上の構成とすることにより、光学的接続は光ファイバ
と受光素子による一回の接続で充分となり、従来に比較
して光軸合わせ箇所が少なくなることから、光学的損失
の低減が達成でき、波長分割多重伝送システムの性能向
上が達成できる。また、前述のように光学的接続回数が
少ないこと、従来必要とした光分波器および接続用光フ
ァイバの廃止によって部品点数が少なくなること、等に
よって光電子装置の製造コスト低減が達成できる。
With the above configuration, a single connection between the optical fiber and the light-receiving element is sufficient for optical connection, and there are fewer optical axis alignment points than in the past, so optical loss can be reduced. Improved performance of wavelength division multiplexing transmission systems can be achieved. Further, as mentioned above, the manufacturing cost of the optoelectronic device can be reduced by reducing the number of optical connections, eliminating the conventionally required optical demultiplexer and connecting optical fiber, and reducing the number of parts.

〔実施例〕〔Example〕

第1図は本発明の一実施例による波長分割多重伝送シス
テムにおける光通信用受信装置(光電子過波長(nm)
との関係を示すグラフ、第4図は本発明による受光素子
の製造工程を示すフローチャート、第5図は化合物半導
体板(ウェハ)の要部を示す断面図、第6図はZn拡散
を施した後のウェハを示す断面図、第7図はA層および
8層を部分エツチングした状態のウェハを示す断面図、
第8図はアイソレートエツチング後のウェハを示す断面
図、第9図は電極付けが終了した受光素子の断面図であ
る。
FIG. 1 shows an optical communication receiver (photoelectronic excess wavelength (nm)) in a wavelength division multiplexing transmission system according to an embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a flowchart showing the manufacturing process of a light receiving element according to the present invention, FIG. 5 is a cross-sectional view showing the main part of a compound semiconductor board (wafer), and FIG. 6 is a diagram showing the relationship between Zn diffusion. FIG. 7 is a cross-sectional view showing the wafer after partially etching the A layer and the 8th layer;
FIG. 8 is a cross-sectional view of the wafer after isolated etching, and FIG. 9 is a cross-sectional view of the light-receiving element after electrode attachment.

この実施例における波長分割多重伝送システム用の光通
信用受信装置(光電子装置)は、第1図に示されるよう
な構造となっている。すなわち、光通信用受信装置は、
コバールの如き金属製板状のステム1と、このステム1
の主面側に溶接によって気密的に取付けられたコバール
の如き金属製のキャップ2とからなるパフケージ3と、
キャップ2の中央から突出する光ファイバ4を嵌合した
セラミックスリーブ5とからなっている。また、この装
置は前記ステム1の主面(上面)に受光素子6を有する
とともに、この受光素子6の受光面(上面)には前記キ
ャップ2の中心に貫通固定された光ファイバ4の内端が
臨んだ構造となっている。前記受光素子6は、後で詳細
に説明するが、受光素子6の受光面にそれぞれ近接して
配置された複数の受光部7を有し、単一の光ファイバ4
から送り込まれるレーザ光8を受光するようになってい
る。
The optical communication receiving device (optoelectronic device) for the wavelength division multiplexing transmission system in this embodiment has a structure as shown in FIG. In other words, the optical communication receiving device is
A metal plate-shaped stem 1 like Kovar and this stem 1
a puff cage 3 consisting of a cap 2 made of metal such as Kovar, which is airtightly attached to the main surface side of the puff cage by welding;
It consists of a ceramic sleeve 5 into which an optical fiber 4 protruding from the center of the cap 2 is fitted. Further, this device has a light receiving element 6 on the main surface (upper surface) of the stem 1, and the inner end of an optical fiber 4 fixed through the center of the cap 2 is provided on the light receiving surface (upper surface) of the light receiving element 6. It is a structure that faces. The light-receiving element 6 has a plurality of light-receiving sections 7 each disposed close to the light-receiving surface of the light-receiving element 6, as will be described in detail later, and has a single optical fiber 4.
It is designed to receive laser light 8 sent from.

一方、前記ステム1には4本のり一ド9がステム1に対
して垂直状態で取付けられている。前記リード9のうち
1本のリード9はステムlと電気的に導通状態で固定さ
れている。また、他の3本のり一ド9はそれぞれステム
1を貫通しかつガラスのような絶縁体10を介してステ
ムに絶縁的に固定されている。そして、これら3本の貫
通リード9の上端は、それぞれ前記受光素子6の各受光
部7の電極にワイヤ11を介して電気的に接続されてい
る。
On the other hand, four glue rods 9 are attached to the stem 1 in a perpendicular state to the stem 1. One of the leads 9 is fixed to the stem 1 in an electrically conductive state. The other three glues 9 each pass through the stem 1 and are insulatively fixed to the stem via an insulator 10 such as glass. The upper ends of these three through leads 9 are electrically connected to the electrodes of each light receiving portion 7 of the light receiving element 6 via wires 11, respectively.

他方・前記キャンプ2はフランジ12を有する帽子型構
造となっていて、フランジ12のプロジェクション部分
13でステム1に溶接され、気密的に固定されている。
On the other hand, the camp 2 has a cap-shaped structure having a flange 12, and the projection part 13 of the flange 12 is welded to the stem 1 and fixed airtightly.

また、キャップ2の中央上部にはセラミックスリーブ5
が挿嵌されるとともに、このセラミックスリーブ5には
光ファイバ4が挿入され、かつキャップ2に設けられた
光ファイバー4の挿入孔に注入した半田14によってキ
ャップ2に固定されている。また、前記光ファイバ4の
コア径は50μmあるいはそれ以下となっているが、光
ファイバ5の先端から放射されたレーザ光8は拡がるた
め、縦横がそれぞれ百μm前後となる受光素子6の主面
全域にレーザ光8が照射するようになっている。したが
って、当然のことながら相互に離れた位置にある各受光
部7にレーザ光8が確実に到達するようになっている。
In addition, a ceramic sleeve 5 is attached to the upper center of the cap 2.
is inserted into the ceramic sleeve 5, and an optical fiber 4 is inserted into the ceramic sleeve 5, and is fixed to the cap 2 by solder 14 injected into an insertion hole for the optical fiber 4 provided in the cap 2. The core diameter of the optical fiber 4 is 50 μm or less, but since the laser beam 8 emitted from the tip of the optical fiber 5 spreads, the main surface of the light receiving element 6 has a length and a width of about 100 μm. The entire area is irradiated with laser light 8. Therefore, as a matter of course, the laser light 8 is ensured to reach each of the light receiving sections 7 located at positions apart from each other.

つぎに、受光素子6の製造方法について、第4図のフロ
ーチャートおよび第5図〜第9図の断面図を用いて説明
する。
Next, a method for manufacturing the light-receiving element 6 will be explained using the flowchart of FIG. 4 and the cross-sectional views of FIGS. 5 to 9.

受光素子6は第4図に示されるフローに従って製造され
る。すなわち、受光素子は、多層エピタキシャル成長工
程、電極コンタクト用拡散層形成工程、p形A層部分除
去工程、p形B層部分除去工程、アイソレート用エッチ
ング工程、電極形成工程、ウェハ裏面エッチング工程、
裏面電極形成工程、チップ化工程を順次径て製造される
。受光素子6の製造に際して、最初に第5図に示すよう
な化合物半導体の基板15が用意される。この基板15
は、400μm程度の厚さのn導伝形(n形)のQaA
sによって形成されている。この基板15はチップにさ
れる前の状態では大径で薄いことから、この基板15そ
のものあるいはこの基板15の主面に形成された複数の
化合物半導体層等をも含めて一般にウェハ16と呼ばれ
ている。
The light receiving element 6 is manufactured according to the flow shown in FIG. That is, the light receiving element is manufactured through a multilayer epitaxial growth process, a diffusion layer formation process for electrode contact, a p-type A layer partial removal process, a p-type B layer partial removal process, an isolation etching process, an electrode formation process, a wafer backside etching process,
It is manufactured by sequentially performing a back electrode forming process and a chip forming process. When manufacturing the light receiving element 6, first a compound semiconductor substrate 15 as shown in FIG. 5 is prepared. This board 15
is an n-conducting type (n-type) QaA with a thickness of about 400 μm.
It is formed by s. Since the substrate 15 has a large diameter and is thin before being made into chips, the substrate 15 itself or the plurality of compound semiconductor layers formed on the main surface of the substrate 15 is generally called a wafer 16. ing.

そこでこのウェハ16(基板15)の主面に順次液相エ
ピタキシャル法によってGaI−xAjLxAs(Xは
AJILの混晶比である。)からなるp導電形(p形)
の化合物半導体層が、各々厚さ0゜2〜0.6μm程度
に3層形成される。この際、前記各層におけるA1の混
晶比Xがそれぞれ異なるように形成される。混晶比Xは
a < b < cなる関係のものが選ばれる。混晶比
a、  b、  cは、たとえば、再結合の効率を落さ
ないようにするとした場合、a=o、  b =0. 
2.  c=0. 4等が選ばれる。
Therefore, p conductivity type (p type) consisting of GaI-xAjLxAs (X is the mixed crystal ratio of AJIL) was sequentially formed on the main surface of the wafer 16 (substrate 15) by liquid phase epitaxial method.
Three compound semiconductor layers are formed, each having a thickness of about 0.2 to 0.6 μm. At this time, each layer is formed so that the mixed crystal ratio X of A1 is different from each other. The mixed crystal ratio X is selected to satisfy the relationship a < b < c. The mixed crystal ratios a, b, and c are, for example, a=o, b=0, if the recombination efficiency is not to be reduced.
2. c=0. 4th prize will be chosen.

この結果、前記基板15の上面には混晶比XがCとなる
0層17.この0層17上に形成されかつ混晶比Xがb
となる8層18.このB1118上に形成されかつ混晶
比XがaとなるA層19が順次積層形成される。
As a result, the upper surface of the substrate 15 has a 0 layer 17.0 with a mixed crystal ratio X of C. is formed on this 0 layer 17 and has a mixed crystal ratio X of b
8 layers 18. An A layer 19 formed on this B1118 and having a mixed crystal ratio X of a is sequentially laminated.

これら多層エピタキシャル層は、それぞれ混晶比Xが相
互に異ることから透過波長域が異なる。
These multi-layered epitaxial layers each have different mixed crystal ratios X and therefore have different transmission wavelength ranges.

すなわち、G a I−X A jL +1 A Sに
おける混晶比Xと透過波長領域との関係は、第3図のグ
ラフに示すようになっている。すなわちこのグラフにお
いて、曲線の上部領域(斜線部分)が各波長および各混
晶比Xにおける透過領域である。Aiの混晶比Xが0〜
1に変化するにつれて透過波長(λ)は、およそ880
nm〜500nmに変化する。
That is, the relationship between the mixed crystal ratio X and the transmission wavelength region in G a I-X A jL +1 A S is as shown in the graph of FIG. 3. That is, in this graph, the upper region (hatched portion) of the curve is the transmission region at each wavelength and each mixed crystal ratio X. The mixed crystal ratio X of Ai is 0~
1, the transmission wavelength (λ) is approximately 880
It changes from nm to 500 nm.

また、A>B>Cなる関係の波長を考えた場合、Aの波
長の透過限界となる混晶比Xはaとなり、Bの波長の透
過限界となる混晶比Xはbとなり、Cの波長の透過限界
となる混晶比XはCとなる。
Furthermore, when considering wavelengths in the relationship A>B>C, the mixed crystal ratio X that becomes the transmission limit for wavelength A is a, the mixed crystal ratio The mixed crystal ratio X, which is the wavelength transmission limit, is C.

つぎに、このウェハ16にはコンタクト用拡散層形成工
程が施される。すなわち、ウェハ16の主面には常用の
ホトリソグラフィによって5i02等からなる絶縁性の
マスク20が部分的に形成される。そして、ウェハ16
の主面からイオン打ち込みおよびそれに続くアニーリン
グによって亜鉛拡散層からなるコンタクト用拡散層21
が部分的に形成される。このコンタクト用拡散層21は
前記0層17に達するように形成される。しかし、この
コンタクト用拡散層21は、電極コンタレト用に設けら
れる層であり、0層17と基板15とによって形成され
るpn接合29には達しない。
Next, this wafer 16 is subjected to a process of forming a contact diffusion layer. That is, an insulating mask 20 made of 5i02 or the like is partially formed on the main surface of the wafer 16 by conventional photolithography. And wafer 16
A contact diffusion layer 21 made of a zinc diffusion layer is formed by ion implantation from the main surface of the contact diffusion layer 21 and subsequent annealing.
is partially formed. This contact diffusion layer 21 is formed to reach the 0 layer 17. However, this contact diffusion layer 21 is a layer provided for electrode contact, and does not reach the pn junction 29 formed by the 0 layer 17 and the substrate 15.

その後、前記マスク20は除去される。Thereafter, the mask 20 is removed.

つぎに、常用のホトリソグラフィによって、前記A層1
9および8層18は部分的に除去される。
Next, the A layer 1 is
9 and 8 layers 18 are partially removed.

すなわち、第7図はA層19を部分的にエツチングし、
さらに、Si0g膜等からなる絶縁体のマスク22を設
けて、8層18を部分的にエツチングした状態を示すも
のである。前記エツチングは紙面に垂直となる方向に帯
状に行われる。前記エツチングにおけるエッチャントは
、硫酸系あるいはリン酸系が使用される。その後、前記
マスク22はエツチング除去される。
That is, in FIG. 7, the A layer 19 is partially etched,
Further, a mask 22 made of an insulator such as a Si0g film is provided, and the eight layers 18 are partially etched. The etching is performed in a band-like manner in a direction perpendicular to the plane of the paper. The etchant used in the etching is sulfuric acid or phosphoric acid. Thereafter, the mask 22 is etched away.

この結果、A層19は勿論のこと8層18および0層1
7は全面的にあるいは部分的に露出する。
As a result, not only the A layer 19 but also the 8th layer 18 and the 0th layer 1
7 is fully or partially exposed.

つぎに、常用のホトリソグラフィによって、ウェハ16
の主面にはSiO2膜等からなるエツチング用のマスク
23が設けられるとともに、アイソレーションエツチン
グが施される。また、前記マスク23は除去される。こ
の結果、0層17のみからなるABCアイランド24、
CJi17および8層18からなるABアイランド25
.0層エフおよび8層18ならびにA層19からなるA
アイランド26がそれぞれ形成される。
Next, by conventional photolithography, the wafer 16 is
An etching mask 23 made of a SiO2 film or the like is provided on the main surface, and isolation etching is performed. Also, the mask 23 is removed. As a result, the ABC island 24 consisting of only the 0 layer 17,
AB island 25 consisting of CJi 17 and 8 layers 18
.. A consisting of 0 layer F and 8 layer 18 and A layer 19
Islands 26 are respectively formed.

つぎに、第9図および第1図(符号表示省略)で示され
ように、各アイランドの主面に電極(アノード電極)2
7が常用のリフトオフ法によって形成される。すなわち
、電極27が形成される領域を除くウェハ16の主面領
域には、ホトレジスト(図示せず)が被着され、その後
、電極形成物質が蒸着され、蒸着後ホトレジストが除去
される。
Next, as shown in FIG. 9 and FIG. 1 (numerals not shown), an electrode (anode electrode) 2 is placed on the main surface of each island.
7 is formed by a conventional lift-off method. That is, a photoresist (not shown) is deposited on the main surface area of the wafer 16 except for the area where the electrode 27 is formed, then an electrode forming material is deposited, and after the deposition, the photoresist is removed.

これによって、化合物半導体層に接触する電極形成物質
はそのまま残留するが、ホトレジストに載った電極形成
物質はホトレジストの離脱とともに除去され、第9図に
示されるように、電極27が形成される。電極は、たと
えば、下層が1000〜2000人の厚さのCr、上層
が1μm前後の厚さのAuで形成されている。なお、ア
ノード電極27は前記コンタクト用拡散層21が設けら
れた領域に重なるように設けられている。
As a result, the electrode forming material in contact with the compound semiconductor layer remains as it is, but the electrode forming material on the photoresist is removed as the photoresist is removed, forming an electrode 27 as shown in FIG. The electrode is formed of, for example, a lower layer of Cr with a thickness of 1,000 to 2,000 people, and an upper layer of Au with a thickness of about 1 μm. Note that the anode electrode 27 is provided so as to overlap the region where the contact diffusion layer 21 is provided.

つぎに、ウェハ16の裏面はエツチングされ、基板15
の厚さは、たとえば、数十μm〜100μm程度に形成
される。また、ウェハ16の裏面には蒸着によって電極
(カソード電極)28が形成される。カソード電極28
はたとえば、AuG−e N i / Cr / A 
uと順次積層形成され、全体で1μm前後の厚さに形成
される。
Next, the back side of the wafer 16 is etched, and the substrate 15 is etched.
The thickness is, for example, approximately several tens of μm to 100 μm. Furthermore, an electrode (cathode electrode) 28 is formed on the back surface of the wafer 16 by vapor deposition. Cathode electrode 28
For example, AuG-e Ni/Cr/A
The film is sequentially laminated with u, and is formed to have a total thickness of about 1 μm.

その後、このウェハ16はスクライブおよびそれに続く
クランキングあるいはダイシングによって分断され、第
9図および第1図に示されるような縦横100μm前後
の大きさの受光素子6が形成される。
Thereafter, this wafer 16 is divided by scribing and subsequent cranking or dicing to form light-receiving elements 6 having a length and width of about 100 μm as shown in FIGS. 9 and 1.

さらに、この受光素子6は、第1図に示されるように、
ステム1の主面の所定位置に搭載される。
Furthermore, this light receiving element 6, as shown in FIG.
It is mounted at a predetermined position on the main surface of the stem 1.

また、各受光部7のアノード電極27とステム1に貫通
固定されたリード9とはワイヤ11によって電気的に接
続される。また、受光素子6が固定されたステム1には
、光ファイバ4が取り付けられたキャンプ2が溶接によ
って気密的に固定される。このようにして波長分割多重
伝送システム用の受信装置が製造される。
Further, the anode electrode 27 of each light receiving section 7 and the lead 9 fixedly fixed to the stem 1 are electrically connected by a wire 11. Furthermore, a camp 2 to which an optical fiber 4 is attached is hermetically fixed to the stem 1 to which the light receiving element 6 is fixed by welding. In this way, a receiving device for a wavelength division multiplexing transmission system is manufactured.

このような受信装置にあっては、光ファイバ4の内端か
ら送り込まれる波長多重通信によるレーザ光8は、単一
(モノリシック)な受光素子6によって受光され、受光
素子6の各受光部7でそれ−ぞれ所定領域の波長毎の伝
送情報が電気信号に変換されるようになっている。すな
わち、第2図に示されるように、A、 B、 Cなる波
長の光は、ABCアイランド24にあっては、pn接合
29(同図では二重の線で示しである。)の上部にはA
1の混晶比XがCとなる0層17しか存在しないことか
ら、第3図のグラフからも分かるように、A、  B、
 Cのレーザ光8の総てが透過してpn接合29に達す
る。また、Allの混晶比XがCとなる0層17とAJ
lの混晶比Xがbとなる8層18とからなるABアイラ
ンド25にあっては、同様にA、 Bなる波長のレーザ
光8が透過してpn接合29に達する。さらに、A、1
1の混晶比XがCとなる0層17およびAfLの混晶比
x lJ< bとなる8層18ならびにAfLの混晶比
XがaとなるA層19とからなるAアイランド26にあ
っては、Aなる単一の波長のレーザ光8が透過してpn
接合29に達する。たとえばABCアイランド24上の
電極27cから(且+塁+Ω)なる電気信号、ABアイ
ランド25上の電極27bから(i + k)なる電気
信号、Aアイランド26上の電極27aから(、L)な
る電気信号が得られるとすると、各波長に対応する信号
は、つぎのように得られる。
In such a receiving device, the laser beam 8 transmitted from the inner end of the optical fiber 4 by wavelength division multiplexing is received by a single (monolithic) light receiving element 6, and each light receiving part 7 of the light receiving element 6 receives the laser light 8. Transmission information for each wavelength in a predetermined region is converted into an electrical signal. That is, as shown in FIG. 2, in the ABC island 24, the lights of wavelengths A, B, and C reach the upper part of the pn junction 29 (indicated by a double line in the figure). is A
Since there is only 0 layer 17 where the mixed crystal ratio X of 1 is C, as can be seen from the graph in Figure 3, A, B,
All of the C laser beam 8 is transmitted and reaches the pn junction 29. In addition, the 0 layer 17 and AJ where the All mixed crystal ratio X is C
In the AB island 25 made up of eight layers 18 in which the mixed crystal ratio X of l is b, laser beams 8 of wavelengths A and B are similarly transmitted and reach the pn junction 29. Furthermore, A,1
The A island 26 consists of the 0 layer 17 where the mixed crystal ratio X of 1 is C, the 8 layer 18 where the mixed crystal ratio X of AfL is Then, the laser beam 8 with a single wavelength A is transmitted and pn
Junction 29 is reached. For example, an electric signal consisting of (and + base + Ω) from the electrode 27c on the ABC island 24, an electric signal consisting of (i + k) from the electrode 27b on the AB island 25, an electric signal consisting of (,L) from the electrode 27a on the A island 26 Assuming that a signal can be obtained, the signal corresponding to each wavelength can be obtained as follows.

(i+に十党) −(i+k)−Ω (i+k) −(t) =に ’、r−’− したがって、各受光部7で受光された波長域のレーザ光
8の信号の差を取ることによって、ムt B t O単
独の信号を得ることが可能となるため、波長分割多重伝
送が達成できることになるO 第10図は、受光素子6の上面平面図を示す。
(10 parties for i+) −(i+k)−Ω (i+k) −(t) =′, r−′− Therefore, the difference between the signals of the laser beams 8 in the wavelength ranges received by each light receiving section 7 is taken. 10 shows a top plan view of the light receiving element 6. As a result, it becomes possible to obtain a single signal of MtBtO, thereby achieving wavelength division multiplex transmission. FIG. 10 shows a top plan view of the light receiving element 6.

第10図に示されるように受光素子6にあって。As shown in FIG. 10, in the light receiving element 6.

各受光部7at711r7oの受光面積がそれぞれ異な
るようにすることによって、感度の異なる波長、透過係
数の異なる波長の光の受光信頼度の向 以下余白 上が達成できる。すなわち、受光感度が低い(または、
透過係数の低い)波長に対しては受光面積を大きくした
受光部7aを、受光感度が高い(または、透過係数の高
しリ波長の光に対しては受光面積を小さくした受光部7
bを設ければよい。27 a、  27 b、  27
 cは各アノード電極を示す。
By making the light-receiving area of each light-receiving section 7at711r7o different, it is possible to improve the reliability of light reception of light of wavelengths with different sensitivities and wavelengths with different transmission coefficients. In other words, the light receiving sensitivity is low (or
The light receiving section 7a has a large light receiving area for wavelengths with low transmission coefficients, and the light receiving section 7a has a small light receiving area for wavelengths with high light receiving sensitivity (or high transmission coefficients).
b may be provided. 27 a, 27 b, 27
c indicates each anode electrode.

また−第11図に示されるように、分子線エピタキシャ
ル法、ビームアシステツドプロセス等によって、n形の
基板15の主面に直接混晶比Xの異なるp形層30.3
1.32を設ければ、前記実施例同様な効果が得られる
In addition, as shown in FIG. 11, a p-type layer 30.3 having a different mixed crystal ratio
If 1.32 is provided, the same effect as in the above embodiment can be obtained.

第12図は、本発明の他の一実施例を示す受光素子50
の断面図である。
FIG. 12 shows a light receiving element 50 showing another embodiment of the present invention.
FIG.

本実施例において特徴的なことは、アノード電極51.
52.53のオーミック・コンタクト用拡散層54.5
5.56がpn接合57.5B、59に接触しないよう
にn形基板60の所望位置が凹部61.62.63とな
っている点にある。
The characteristic feature of this embodiment is that the anode electrode 51.
52.53 ohmic contact diffusion layer 54.5
5.56 does not come into contact with the pn junctions 57.5B and 59, the desired position of the n-type substrate 60 is a recess 61, 62, 63.

このような構造とする理由は、第2図の如き構造では、
pn接合61〜63上の0M64.8層65、A層66
の全体の膜厚が0. 6μm 〜2゜4μmと薄いため
、コンタクト用拡散層54,55.56形成時の熱処理
条件がほんの少し変化しただけで、pn接合が破壊され
てしまうと考えられるためである。
The reason for this structure is that in the structure shown in Figure 2,
0M64.8 layer 65 and A layer 66 on pn junctions 61 to 63
The total film thickness is 0. This is because, since the contact diffusion layers 54, 55, and 56 are thin and are as thin as 6 μm to 2°4 μm, even a slight change in the heat treatment conditions when forming the contact diffusion layers 54, 55, and 56 would destroy the pn junction.

本実施例では、凹部61,62.63を設けであるため
、A層66表面からpn接合61,62゜63までの距
離を長くし、コンタクト用拡散層の形成条件が多少変化
してもpn接合破壊が起こらない、すなわち、歩留りの
向上が達成できる。同図において、67はカソード電極
、68はステム、69はSiO□またはリンシリケート
ガラス(PSG)の如きパンシベーション膜、70,7
1゜72はボンディングワイヤである。
In this embodiment, since the recesses 61, 62, and 63 are provided, the distance from the surface of the A layer 66 to the pn junctions 61, 62, and 63 is made long, and even if the formation conditions of the contact diffusion layer change somewhat, the pn Bonding failure does not occur, that is, an improvement in yield can be achieved. In the figure, 67 is a cathode electrode, 68 is a stem, 69 is a pansivation film such as SiO□ or phosphosilicate glass (PSG), and 70, 7
1°72 is a bonding wire.

〔効果〕〔effect〕

(1)本発明の受信装置は、内蔵している受光素子が受
光部を複数有するモノリシンクな構造となっているため
、複数の受光素子を寄せ集めた構造の受信装置と比較し
て信顧度が高いという効果が得られる。
(1) The receiver of the present invention has a monolithic structure in which the built-in light-receiving element has a plurality of light-receiving parts, so it has a higher reliability compared to a receiver with a structure in which a plurality of light-receiving elements are assembled. The effect is that the

(2)本発明の受信装置は、受光部を複数有する受光素
子に対して光ファイバの先端を対峙させる構造となって
いることから、メイン光ファイバと各受光素子間を光フ
ァイバで光学的に接続する従来構造に比較して、接続箇
所が減少するため、光結合の損失が少な(なり、性能が
向上するという効果が得られる。
(2) Since the receiver of the present invention has a structure in which the tip of an optical fiber faces a light receiving element having a plurality of light receiving parts, optical fibers are used to connect the main optical fiber and each light receiving element. Compared to the conventional structure in which connections are made, the number of connection points is reduced, resulting in less optical coupling loss and improved performance.

(3)上記(2)から、本発明の受信装置は部品数が少
なくなることから、受信装置の小型化が図れ、据付面積
が小さくなるという効果が得られる。
(3) From the above (2), since the receiving device of the present invention has fewer parts, the receiving device can be made smaller and the installation area can be reduced.

(4)上記(2)から、本発明の受信装置は部品数が少
なくなることから維持管理が容易となるという効果が得
られる。
(4) From the above (2), the receiving device of the present invention has the effect that maintenance is easy because the number of parts is reduced.

(5)上記(2)から、本発明の受信装置は部品数が少
なくなることから、その製造にあって工数が低減できる
ため、製造コストが安価となるという効果が得られる。
(5) From the above (2), since the receiving device of the present invention has fewer parts, the number of man-hours in its manufacture can be reduced, and therefore the manufacturing cost can be reduced.

(6)上記(1)、 (21,(41から、本発明によ
れば、波長分割多重伝送システムの信鯨度が向上すると
いう効果が得られる。
(6) From the above (1), (21, and (41), according to the present invention, the effect of improving the reliability of the wavelength division multiplexing transmission system can be obtained.

(7)上記(1)乃至(6)により、本発明によれば性
能および信顛度が高い小型の受信装置を安価に提供する
ことができるという相乗効果が得られる。
(7) According to the above (1) to (6), the present invention provides a synergistic effect in that a compact receiving device with high performance and reliability can be provided at low cost.

以上本発明者によってなされた発明を実施例に基づき具
体的に説明したが、本発明は上記実施例に限定されるも
のではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能
であることはいうまでもない。
Although the invention made by the present inventor has been specifically explained above based on Examples, it goes without saying that the present invention is not limited to the above Examples and can be modified in various ways without departing from the gist thereof. Nor.

また、本発明における受光素子6を構成するものとして
、Siあるいは三元および四元の化合物半導体等を用い
ても前記実施例同様な効果が得られる。
Furthermore, the same effects as in the above embodiments can be obtained even if Si, ternary and quaternary compound semiconductors, or the like are used to constitute the light-receiving element 6 of the present invention.

〔利用分野〕[Application field]

以上の説明では主として本発明者によってなされた発明
をその背景となった利用分野である波長分割多重伝送シ
ステムにおける受信装置の製造技術に適用した場合につ
いて説明したが、それに限定されるものではなく、たと
えば、計測技術、医療技術などに適用できる。
In the above explanation, the invention made by the present inventor was mainly applied to the manufacturing technology of a receiving device in a wavelength division multiplexing transmission system, which is the field of application that formed the background of the invention, but the invention is not limited to this. For example, it can be applied to measurement technology, medical technology, etc.

本発明は少な(とも複数の波長を有する光の受信装置の
製造技術には適用できる。
The present invention can be applied to manufacturing techniques for light receiving devices having a small number of wavelengths (at least a plurality of wavelengths).

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

第1図は本発明の一実施例による波長分割多重伝送シス
テムにおける光通信用受信装置(光電子装置)を示す要
部斜視図、 第2図は同じく受信原理を示す模式図、第3図はA、1
1混晶比(x)と透過波長(nm)との関係を示すグラ
フ、 第4図は本発明による受光素子の製造工程を示すフロー
チャート、 第5図は化合物半導体板(ウェハ)の要部を示す断面図
、 第6図はZn拡散を施した後のウェハを示す断面図、 第7図はA層およびB層を部分エツチングした状態のウ
ェハを示す断面図、 第8図はアイソレートエツチング後のウェハを示す断面
図、 第9図は電極付けが終了した受光素子の断面図、第1θ
図は本発明の他の実施例による受光素子の平面図、 第11図は本発明のさらに他の実施例による受光素子の
断面図、      ・ 第12図は本発明のさらに他の一実施例による受光素子
の断面図である。 1・・・ステム、2・・・キャップ、3・・・パッケー
ジ、4・・・光ファイバ、5・・・セラミックスリーブ
、6・・・受光素子、7・・・受光部、8・・・レーザ
光、9・・・リード、10・・・絶縁体、11・・・ワ
イヤ、12・・・フランジ、13・・・プロジェクショ
ン部分、14・・・半田、15・・・基板、16・・・
ウェハ、17・・・0層、I8・・・B層、19・・・
A層、20・・・マスク、21・・・コンタクト用拡散
層、22・・・マスク、23・・・マスク、24・・・
ABCアイランド、25・・・ABアイランド、26・
・・Aアイランド、27・・・アノード電極、28・・
・カソード電極、29・・・pn接合、30.31.3
2・・・p形層、50・・・受光素子、51,52.5
3・・・アノード電極、54.55.56・・・オーミ
ック・コンタクト用拡散層、57.58.59・・・p
n接合、60・・・n形基板、61. 62. 63・
・・凹部、64・・・0層、65・・・B層、66・・
・A層、67・・・カソード電極、68・・・ステム、
69・・・バンシベーション膜、70.71.72・・
・ボンディングワイヤ。
FIG. 1 is a perspective view of the main parts of an optical communication receiving device (optoelectronic device) in a wavelength division multiplexing transmission system according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a schematic diagram showing the reception principle, and FIG. 3 is an A ,1
1 is a graph showing the relationship between the mixed crystal ratio (x) and the transmission wavelength (nm). Figure 4 is a flowchart showing the manufacturing process of a light receiving element according to the present invention. Figure 5 is a diagram showing the main parts of a compound semiconductor board (wafer). Figure 6 is a cross-sectional view of the wafer after Zn diffusion, Figure 7 is a cross-sectional view of the wafer with the A and B layers partially etched, and Figure 8 is after isolated etching. Figure 9 is a cross-sectional view of the photodetector after electrode attachment, and the 1θth
The figure is a plan view of a light receiving element according to another embodiment of the present invention, FIG. 11 is a sectional view of a light receiving element according to still another embodiment of the present invention, and FIG. 12 is a plan view of a light receiving element according to still another embodiment of the present invention. FIG. 3 is a cross-sectional view of a light receiving element. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Stem, 2... Cap, 3... Package, 4... Optical fiber, 5... Ceramic sleeve, 6... Light receiving element, 7... Light receiving part, 8... Laser light, 9... Lead, 10... Insulator, 11... Wire, 12... Flange, 13... Projection part, 14... Solder, 15... Board, 16...・
Wafer, 17...0 layer, I8...B layer, 19...
A layer, 20...mask, 21... contact diffusion layer, 22... mask, 23... mask, 24...
ABC Island, 25... AB Island, 26.
...A island, 27... Anode electrode, 28...
・Cathode electrode, 29... pn junction, 30.31.3
2...p-type layer, 50...light receiving element, 51, 52.5
3...Anode electrode, 54.55.56...Diffusion layer for ohmic contact, 57.58.59...p
n-junction, 60... n-type substrate, 61. 62. 63・
... recess, 64... 0 layer, 65... B layer, 66...
・A layer, 67... cathode electrode, 68... stem,
69... Vansivation film, 70.71.72...
・Bonding wire.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、半導体主面に相互に独立した複数の受光部を有する
ことを特徴とする受光素子。 2、前記受光部の主面には受光波長領域を決定する波長
選択層が設けられていることを特徴とする特許請求の範
囲第1項記載の受光素子。 3、前記各受光部の受光面積は各々異なった面積である
ことを特徴とする特許請求の範囲第2項記載の受光素子
。 4、前記各波長選択層における受光波長領域は相互に異
なることを特徴とする特許請求の範囲第2項記載の受光
素子。 5、化合物半導体主面に相互に独立した複数の受光部を
有する受光素子と、これに対応する光ファイバと、を有
することを特徴とする光電子装置。 6、前記受光素子の各受光部の受光波長領域は相互に異
なることを特徴とする特許請求の範囲第5項記載の光電
子装置。 7、前記受光素子の各受光部による受光波長からそれぞ
れ所望の波長の伝送情報を選択することを特徴とする特
許請求の範囲第6項記載の光電子装置。
[Scope of Claims] 1. A light-receiving element characterized by having a plurality of mutually independent light-receiving parts on a main surface of a semiconductor. 2. The light-receiving element according to claim 1, wherein the main surface of the light-receiving section is provided with a wavelength selection layer that determines a wavelength range for receiving light. 3. The light-receiving element according to claim 2, wherein the light-receiving areas of each of the light-receiving parts are different from each other. 4. The light receiving element according to claim 2, wherein the light receiving wavelength ranges in each of the wavelength selection layers are different from each other. 5. An optoelectronic device comprising a light receiving element having a plurality of mutually independent light receiving parts on the main surface of a compound semiconductor, and an optical fiber corresponding to the light receiving element. 6. The optoelectronic device according to claim 5, wherein the light receiving wavelength regions of the respective light receiving portions of the light receiving element are different from each other. 7. The optoelectronic device according to claim 6, wherein transmission information of a desired wavelength is selected from the wavelengths of light received by each light receiving section of the light receiving element.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5262657A (en) * 1992-01-24 1993-11-16 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army Optically activated wafer-scale pulser with AlGaAs epitaxial layer

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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