KR970005215B1 - 반도체수광장치 - Google Patents
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Abstract
내용 없음.
Description
제1도는 종래의 반도체수광장치의 제1예의 측단면도.
제2도는 종래의 반도체수광장치의 제2예의 단면도.
제3도는 종래의 반도체수광장치내에 설치된 포토다이오드칩의 단면도.
제4도는 본 발명의 제1측면에 따른 반도체수광장치의 주요부의 측면단면도.
제5도는 제1 및 제2측면에 따른 반도체수광장치내에 설치된 포토다이오드칩의 단면도.
제6도는 본 발명의 제2측면의 제1실시예에 따른 반도체수광장치의 측단면도.
제7도는 본 발명의 제2측면에 따른 반도체수광장치의 측단면도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 포토다이오드칩 2 : 헤더
3 : 리드선 4 : 캡
5 : 투광창 6 : 광파이버
7 : 페룰 8 : 하우징
11 : 기판 12 : 에피택셜층
13 : 수광영역 14,15 : 전극
17 : 전하포획영역 18 : 구면렌즈
19 : 렌즈장착대 20 : 렌즈캡부
20A : 렌즈 20B : 캡
본 발명은 광통신시스템의 수광장치 등에 사용되는 반도체수광장치에 관한 것이다. 제1도(종래의 반도체 수광장치의 제1예)에 도시한 바와같이, 광파이버를 사용하는 광통신에 이용되는 반도체수광장치에 있어서는, 종래 수광수단인 포토다이오드칩(1)은 헤더(2)위에 장착되고, 이 포토다이오드칩(1)에 리드선(3)이 접속됨으로써, 페룰(7)에 의해 하우징에 삽입된 광파이버(6)의 일단면으로부터 방출되는 신호광을 인출하여 전기신호로 변환한다.
캡(4)은, 포토다이오드(1)를 기밀하게 밀봉하고 또한 신호광을 통과시키는 투광창(5)을 가지고 있다.
집광렌즈(9)는 광파이버(6)의 일단면으로부터 방출된 신호광을 포토다이오드칩(1)에 효율적으로 인가하는 수단으로서 사용된다. 또, 제1도의 장치는 동축형으로 칭한다.
한편, 제2도에 도시한 제2종래예의 반도체구광장치는 나비형으로 칭한다. 이와같은 타입의 장치는 하우징(8)의 단면형상이 직사각형이다. 또, 이 타입은 제1도의 예와 마찬가지의 기능을 가지나, 하우징(8)의 안쪽에 고정된 헤더(2)위에 IC(집적회로)를 배치하여 수광수단인 포토다이오드칩(1)의 p-n 접합부에서 발생된 광전류(광전전류신호)를 어느 정도 증폭하고, 증폭된 광전류를 인출하는 것이 가능하다.
수광수단이 포토다이오드칩(1)은 제3도에 도시한 바와같이, 반도체기판(11)위에 성장된 에피택셜층(12)과, 에피택셜층(12)의 표면위에 형성되고, 또한 금속원소를 확산시켜 이 에피택셜층과 반대의 극성을 가지는 확산영역(13)으로 구성되어 있다.
상기 에피택셜층(12)과 확산층(13) 사이의 계면은 p-n 접합부를 가지므로, 발생된 광전류가 전극(14), (15)을 통하여 전기신호로 인출된다.
그러나, 이들 종래의 반도체수광장치는 다음과 같은 문제점을 가지고 있다.
단심식파이버나 다심식파이버를 예를들면 1.3㎛ 대역의 광을 위한 광파이버(6)로서 사용하는 경우, 코어의 직경은 단심식파이버에 대해서는 약 10㎛이고, 다심식파이버에 대해서는 약 50㎛이다. 광파이버의 일단면으로부터 방출된 광은 광파이버(6)의 코어와 피복재간의 굴절률차에 대응하는 각도로 분산된다.
집광렌즈(9)는 이와같이 분산된 신호광을 수광수단인 포토다이오드칩(1)의 수광면에 집광시키는데 본래적으로 사용된다. 특히 100㎛ 이하의 작은 수광직경의 고속포토다이오드에 있어서는, 집광특성이 보다 좋은 비구면렌즈나 셀포크(selfoc)렌즈가 종종 사용되므로, 고가의 부품을 불리하게 사용하여야 한다.
또, 이들 고가의 렌즈를 사용하는 경우에도. 또, 상기 렌즈(9)와 광파이버를 정렬하기 위해서는 극히 고정밀도가 요구된다. 특히, 제1도의 B부분에 집광렌즈(9)를 고정시킬때, 포토다이오드의 수광영역인 p-n 접합부의 감도분포를 ±0.5 이내로 유지하기 위하여, 정밀도오차의 허용한계는 렌즈(9)와 광파이버(6)를 정확하게 정렬하기 위해서 약 15㎛정도이어야 한다.
이들 부품을 고정시키기 위해서는 YAG(Yttrium Aluminum Garnet)레이저에 의한 스폿용접에 대개 사용되나, 고정된 부품의 위치변위가 발생하여, 수율은 70∼80% 정도로 낮다. 또한, 1개의 정렬에 대해 20∼30분 정도로 긴 시간이 소요된다.
특히 문제가 되는 것은, 집광된 광선(광파이버의 일단면으로부터 방출된 신호광)이 포토다이오드의 수광영역이외의 부분으로 방사(조사)되는 경우이다(제3도에 있어서, (16)은 광파이버(6)의 코어(6')로부터 방사된 광선의 일탈상태를 나타낸다.)
수광영역(13) 및 그 부근(약 3∼5㎛)에서 흡수된 신호광의 일부는 p-n 접합부에 인가된 전계때문에 효율적으로 고속으로 광전류를 발생하는데 기여하나, 수광영역 및 그 부근이외의 바깥쪽에는 전계가 인가되어 있지 않기때문에 수광영역 및 그 부근이외의 바깥쪽으로 흡수된 신호광의 일부는 응답속도가 매우 낮은 광전류를 불리하게 발생한다.
후자의 경우의 결과로서, 애널로그신호광의 재생시(광전변환시), 그 결과 발생된 신호는 위상변위되어 높은 변형레벨을 가진다. 이 때의 문제점은 재생된 신호파형이 잡음을 가진다는 점이다. 또, 디지틀신호광의 재생시(광전변환시), 재생된 신호파형은 왜곡된 형상을 가진다(특히 직사각형 펄스는 하강시에 μsec 정도의 긴 꼬리형상의 에지를 가진다). 따라서, 고속통신을 행할 수 없다고 하는 문제점이 있다.
이러한 상황하에서, 이들 문제점을 제거하기 위해서는 광파이버의 일단면으로부터 방출되는 신호광을, 고가이고 고품질인 광학렌즈계를 개재해서, 포토다이오드칩의 수광영역(p-n 접합부)에 집광시켜야 한다.
또, 반도체수광장치가 광통신분야에서 필수적이지만, 종래의 반도체 수광장치는 상기 문제점을 가지는 동시에 고가이므로, 광통신시스템의 점진적인 보급을 저해하고 있었다.
본 발명의 목적은, 상기 문제점을 해소하여, 안정한 작동성을 확보하는 동시에 반도체수광장치자체의 제작과 구조를 간단화하는데 있다.
본 발명의 제1측면에 따른 반도체수광장치는, 포토다이오드칩이 장착된 헤더가 일체적으로 고정되어 있는 동시에 광파이버가 삽입되어 있는 하우징을 구비하고 있고, 상기 포토다이오드칩은, 광전류를 수광신호로서 출력하는 수광면인 p-n 접합부와 상기 p-n 접합부의 주변영역에서 발생된 캐리어를 포획하는 영역으로 구성되어 있고, 상기 포토다이오드칩의 수광면은 광파이버의 신호광발광단면과 대향하고 있다.
또, 본 발명의 제2측면에 따른 반도체수광장치는, 포토다이오드칩이 장착된 헤더가 일체적으로 고정되어 있는 동시에 광파이버가 삽입되어 있는 하우징을 구비하고 있고, 상기 포토다이오드칩은 광전류를 수광신호로서 출력하는 수광면인 p-n 접합부와 상기 p-n 접합부의 주변영역에서 발생된 캐리어를 포획하는 영역으로 구성되어 있고, 상기 포토다이오드칩의 수광면은 광학렌즈계를 개재해서 광파이버의 신호광발광단면과 대향하고 있다.
상기 제1 및 제2측면에 관련된 포토다이오드칩은, 기판상에 성장된 에피택셜층위에 금속원소의 열확산에 의해 형성된 수광영역인 p-n 접합부(이 영역은 에피택셜층과 반대의 극성을 가짐)와, 상기와 동일방식으로 그 주변영역에 형성된 전하포획영역을 구비하고 있다.
제1측면에 따르면, 수광수단인 포토다이오드칩은 불필요한 활성캐리어를 포획하기 위한 영역을 포함하는 포토다이오드칩으로 형성되어 있으므로, 광파이버와 포토다이오드칩 사이에 광학렌즈계를 배치함이 없이 신호광이 광파이버의 단면으로부터 조사되는 경우에도 신호의 파형왜곡은 발생하지 않는다.
또한, 제2측면에 따르면, 수광수단인 포토다이오드칩은 불필요한 활성캐리어를 포획하기 위한 영역을 포함하는 포토다이오드칩으로 형성되어 있으므로, 광파이버와 포토다이오드칩 사이에 저렴한 구면렌즈를 배치한 상태에서 신호광이 광파이버의 단면으로부터 포토다이오드칩으로 조사되는 경우에도 신호의 파형왜곡이 발생되지 않는다.
본 발명은 예시만으로 부여되어 본 발명을 한정하는 것으로 고려되지 않는 첨부 도면과 이하의 상세한 설명으로부터 한층 더 완전히 이해될 것이다.
또, 본 발명의 적용범위는 이하의 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다. 그러나, 본 발명의 기술사상과 기술적범위내에서 각종 수정과 변형이 상기 상세한 설명으로부터 당업자에게 자명하므로, 본 발명의 바람직한 실시예를 표시하는 상세한 설명 및 특정한 예는 예시만으로 부여된 것으로 이해되어야 한다.
이하, 본 발명에 의한 반도체수광장치의 바람직한 실시예에 대해 제4도 내지 제7도를 참조하면서 상세히 설명한다.
제4도는 본원의 제1측면에 따른 반도체수광장치의 주요부의 측단면도이다.
종래의 반도체수광장치(제1도)와 본 실시예에 의한 반도체수광장치의 차이점은, 수광소자인 포토다이오드칩(1)으로서, 수광영역인 p-n 접합부의 주변부에 조사된 신호광에 의해 발생된 광전류를 무효로 하는 구조를 가진 타입의 포토다이오드칩(이하 전하포획형 포토다이오드칩으로 칭함)을 사용하는 점이다. 이러한 수광장치의 일예가 제5도에 도시되어 있다. 또, 광파이버(6)는 포토다이오드칩(1)에 인접하여 배치되어 있다. 그 사이에 광학렌즈계를 배치하지 않고도 필요한 감도를 얻을 수 있다.
제4도에 도시한 바와같이, 포토다이오드칩(1)은 헤더(2)위에 장착되어 있고, 하우징(8)은 이 헤더(2)와 일체로 형성되어 있으며, 광파이버(6)는 페룰(7)을 개재해서 하우징(8)안으로 삽입되어 있다. 광파이버(6)의 발광단면과 포토다이오드칩(1)의 수광면은 광학렌즈계없이 서로 대향하고 있다.
본 발명의 제1측면에 따른 반도체수광장치에 사용가능한 포토다이오드칩(1)으로서는, 수광영역인 p-n 접합부의 주변영역에 조사된 광에 의해 발생된 광전류를 무효로 하는 구조를 가진 타입의 전하포획형 포토다이오드칩을 사용할 수 있으며, 이러한 포토다이오드칩(1)의 일예의 구조가 제5도에 도시되어 있다.
기판(11)위에 성장된 에피택셜층(12)위에 수광영역(13)과 동일한 극성을 가진 영역(17)을 금속원소의 열확산에 의해 형성함으로써, 이 영역(17)에서 발생된 포토캐리어는 상기 영역(13)으로 흐르지 않고 에피택셜층(12)과 영역(17)사이의 p-n 접합부 근방이나 포토다이오드칩(1)의 일단면위에 노출된 p-n 접합부 근방에서 소멸된다. 이에 대한 상세는 본원의 출원인이 출원한 일본국 특원평2-230206호에 개시되어 있다.
이와같이 개량된 포토다이오드칩(1)을 수광수단으로서 사용하는 경우에도, 발생된 광전류는 광파이버(6)의 일단면으로부터 방출된 광선이 분산된 상태에서도 지속응답성을 가진 성분을 포함하고 있지 않으므로, 고가의 렌즈를 사용할 필요가 없으며 또 광파이버와 렌즈와의 정밀도 높은 정렬을 행할 필요가 없다. 따라서, 저렴한 반도체수광장치를 매우 용이하게 제작할 수 있다.
본 발명자 등은, 본 발명의 제1측면에 따라 일실시예로서, 장파장대역(1.1∼1.6㎛)의 광통신에 사용하기 위하여 제4도의 구조의 반도체수광장치를 제조하였다.
포토다이오드칩(1)으로서는, InP기판과, 에피택셜층(12)위에 Zn열확산법에 의해 p-n 접합부로서 형성된 직경 100㎛의 수광영역(13)과, 동일방법에 의해 형성된 전하포획영역(17)으로 구성된 전하포획형 포토다이오드칩을 사용하였다.
이 포토다이오드칩(1)에는, p-n 접합부는 SiN막으로 보호처리되어 있고, 수광영역(13)과 전하포획영역(17)의 전체면은 반사방지막으로 피복되어 있음은 물론이다. 이 포토다이오드칩(1)은 AuSn을 사용해서 코바르제의 헤더(2)에 본딩되고, 또 직경이 30㎛인 Au와이어와 금속리드선(3)에 의해 광전류신호가 외부로 인출된다.
귀환광(반사광)을 방지하기 위하여 신호광발광단면을 약 8°정도 경사지게 절단한 광파이버(6)는 페룰(7)에 고정되어 있고, 이 페룰(7)은 스테이레스제의 하우징(8)에 고정되어 있다. 또 페룰(7)의 고정위치는 포토다이오드칩(1)의 수광면의 면적에 따라서 광파이버(6)의 선단면과 포토다이오드칩(1)의 수광면간의 거리를 기하광학적으로 계산된 값으로 설정된다.
다음에, 포토다이오드칩(1)의 수광면에 대해 광파이버(6)의 단면으로부터 1.3㎛의 레이저광선을 조사하는 동시에 광전류를 모니터하면서, 하우징(8)을 제4도의 A부분에서 YAG레이저용접기에 의해 헤더(2)에 고정한다. 렌즈가 없기 때문에, 실제 이 작업시, 코어정렬과 용접을 단시간(2∼3분)내에 행할 수 있으며, 이와같이 제작된 반도체수광장치의 95%가 0.8A/W 정도의 높은 응답도를 나타내었다.
이와같이 제작된 반도체수광장치를 사용해서 디지틀통신에 의해 125Mbps의 광신호를 수광하는 경우, 파형왜곡이나 파형의 상승부분이나 하강부분이 일시적으로 편향하는 지터 등의 현상이 전혀 관찰되지 않았다. 또, 40채널형 애너로그화상 전송장치의 수광부로서 상기 반도체수광장치를 사용한 경우, 응답도는 충분히 0.8A/W이었다. 종래에는 응답의 감도가 높음에도 불구하고, 소량의 누설광에 의해 위상이 변위된 신호때문에 플릭(flick)이 화면에 나타났으나, 본 실시예에 의한 반도체수광장치에 의해서는 플릭이 나타나지 않았다. 또, 모든 불필요한 광은 반사방지 처리된 전하포획영역(17)에 의해 흡수되므로, 광통신에서 잡음을 일으키는 반사광이나 산란광은 발생되지 않았다.
이와같이 광파이버를 단시간에 반도체수광장치에 장착할 수 있어 생산비용을 절감할 수 있고 또한 많은 응용분야에서 파형왜곡 및 잡음이 발생하지 않는다. 따라서, 종래의 반도체수광장치가 고가이기 때문에 그 진행이 늦었지만, 본 발명의 제1측면에 따른 반도체수광장치는 광통신의 응용분야의 범위를 일시에 광범위하게 진척시킬 수 있다. 본 발명의 제1측면에 따른 다른 실시예에 있어서는, 반도체수광장치를 나비형 하우징에 적용시켜도 마찬가지의 효과를 얻을 수 있다.
본 발명의 제2측면의 일실시예에 의한 반도체수광장치에 대하여 제6도를 참조하면서 설명한다.
본 실시예에 의한 반도체수광장치와 종래의 반도체수광장치와의 차이점은, 수광소자인 포토다이오드칩(1)으로서, 수광영역인 p-n 접합부의 주변부에 조사된 신호광에 의해 발생된 광전류를 무효로 하는 구조를 가진 타입의 전하포획형 포토다이오드칩을 사용하고, 광파이버의 단면으로부터 방출된 광이 상기 광파이버와 포토다이오드칩 사이에 배치된 광학렌즈계로서 저렴한 구면렌즈(18)에 의해 포토다이오드칩(1)의 수광면에 인가되도록 구성된 점이다.
제6도에 도시한 바와같이, 포토다이오드칩(1)의 헤더(2)위에 장착되어 있고, 하우징(8)은 이 헤더(2)와 일체로 형성되어 있으며, 광파이버(6)은 페룰(7)을 개재해서 하우징(8)안으로 삽입되어 있다. 또, 광파이버의 발광단면과 포토다이오드칩(1)의 수광면은 구면렌즈를 개재해서 대향되어 있다.
본 발명의 제2측면에 따른 반도체수광장치의 일예로서 사용가능한 포토다이오드칩(1)으로서는, 수광영역인 p-n 접합부의 주변영역에 조사되는 광에 의해 발생된 광전류를 무효로 하는 구조를 가진 타입의 전하포획형 포토다이오드칩을 사용할 수 있으며, 본 실시예에 포함된 포토다이오드칩(1)의 구조는 제1측면에서의 것과 마찬가지이다.
기판위에 성장된 에피택셜층(12)위에 수광영역(13)과 동일한 극성을 가진 영역(17)을 금속원소의 열확산에 의해 형성함으로써, 이 영역(17)에서 발생된 포토캐리어는 상기 영역(13)으로 흐르지 않고 에피택셜층(12)과 영역(17)사이의 p-n 접합부근방이나 포토다이오드칩(1)의 일단면위에 노출된 p-n 접합부근방에서 소멸된다. 본 발명의 제2측면에 포함된 포토다이오드칩(1)의 구조 및 동작의 상세는 본원의 출원인이 출원한 일본국 특원평2-230206호에 개시되어 있다.
이와같이 개량된 포토다이오드칩(1)을 사용하면, 광선을 구면렌즈(18)에 의해 충분히 집광할 수 없는 상태에서도 광전류의 저속응답성분은 발생하지 않으므로, 고가의 셀포크렌즈를 사용할 필요가 없고 또 광파이버(6)의 코어를 정밀도 높게 정렬할 필요가 없어, 매우 간단하고 저렴한 반도체수광장치를 제작할 수 있다.
본 발명자 등은 장파장대역(1.1∼1.6㎛)의 광통신에 사용하기 위하여 제6도의 구조의 반도체수광장치를 일예로서 제조하였다.
포토다이오드칩(1)으로서는, InP기판위에 성장된 InGaAs의 에피택셜층(12)위에 Zn의 열확산법에 의해 p-n 접합부로서 형성된 직경 100㎛의 수광영역(13)과, 동일방법에 의해 형성된 전하포획영역(17)으로 구성된 전하포획형 포토다이오드칩을 사용하였다.
이 포토다이오드칩(1)에는, p-n 접합부는 SiN막으로 보호처리되어 있고, 수광영역(13)과 전하포획영역(1)의 전체면이 반사방지막으로 피복되어 있음은 물론이다. 이 포토다이오드칩(1)은 AuSn을 사용해서 코바르제의 헤더(2)에 본딩되어 있고, 또 직경이 20㎛인 Au와이어와 금속리드선(3)에 의해 광전류신호가 외부로 인출된다.
저렴한 볼렌즈(18)를 지지하는 렌즈장착대(렌즈지지대)(19)는 제6도의 A부분에서 YAG레이저에 의해 헤더(2)에 용접되어 있다. 또 귀환광을 방지하기 위하여 신호광발광단면을 8°정도 경사지게 절단한 광파이버(6)(단심식 파이버)는 페룰(7)에 고정되어 있고, 이 페룰(7)은 스테인레스제의 하우징(8)에 고정되어 있다.
또, 포토다이오드칩(1)의 수광면에 대해 광파이버(6)의 단면으로부터 1.3㎛의 레이저광선을 조사하는 동시에 광전류를 모니터하면서, 하우징(8)을 제6도의 B부분에서 렌즈장착대(19)에 고정한다. 실제 작업시에, 구면렌즈를 사용하므로, 집광도를 낮출 수 있고, 코어정렬과 용접을 단시간(5∼10분)내에 행할 수 있으며, 이와같이 제작된 반도체수광장치의 90%가 0.85A/W 정도의 높은 응답도를 나타내었다.
제2측면(제6도)에서와 마찬가지로, 이와같이 제작된 반도체수광장치를 사용해서 디지틀통신에 의해 125Mbps의 광신호를 수광하는 경우, 파형왜곡이나 파형의 상승부분이나 하강부분이 일시적으로 편향하는 지터 등의 현상이 전혀 관찰되지 않았다. 또, 40채널형 애널로그화상전송장치의 수광부로서 상기 반도체수광장치를 사용한 경우, 응답도는 충분히 0.8A/W로서 충분하였다. 종래에는 응답의 감도가 높음에도 불구하고, 소량의 누설광에 의해 위상이 변위된 신호때문에 플릭이 화면에 나타났으나, 본 실시예에 의한 반도체수광장치에 의해서는 플릭이 나타나지 않았다. 또 반사방지처리된 전하포획영역(17)에 의해 모든 불필요한 광이 흡수되므로, 광통신에서 잡음을 일으키는 반사광이나 산란광은 발생되지 않았다.
제7도는 본 발명의 제2측면의 다른 실시예에 의한 반도체수광장치의 측단면도이다.
통상 캡(20B)과 렌즈(20A)의 기능을 일체화한 통상의 렌즈캡으로 칭하는 부품(20)으로 제6도의 실시예의 캡(20B)과 렌즈(20A)를 대체하여 부품수를 적게 하였으며, 저렴한 반도체수광장치를 제공할 수 있다. 제조방법이나 각 부재의 기능, 발명의 효과는 상기 실시예(제6도)와 마찬가지이다.
반도체칩(1)을 수납하는 동시에 헤더(2)와 캡(4)에 의해 기밀하게 밀폐된 공간에는 건조상태에서 불활성가스 예를들면 질소가스로 채워져 있고, 따라서 저온상태에서도 상기 불활성가스는 반도체장치의 표면을 적시는 일은 없다.
종래에는 누설광의 발생을 방지하기 위해서, 고가의 광학계를 사용하였으나, 이들을 개량한 포토다이오드칩(1)을 사용하는 경우에는 광학계의 집광특성이 완벽하지 않은 저렴한 렌즈를 사용하는 것이 가능하다.
이와같이 광파이버를 단시간에 반도체수광장치에 장착할 수 있어 생산비용을 절감할 수 있고 또한 많은 응용분야에서 파형왜곡 및 잡음이 발생하지 않는다. 따라서, 종래의 반도체수광장치가 고가이기 때문에 그 진행이 늦었지만, 본 발명의 제2측면에 따른 반도체수광장치는 광통신의 응용분야의 범위를 일시에 광범위하게 진척시킬 수 있다. 본 발명의 제2측면에 따른 다른 실시예에 있어서는, 반도체수광장치를 나비형하우징에 적용시켜도 마찬가지의 효과를 얻을 수 있다.
수광수단인 포토다이오드칩으로서 불필요한 활성캐리어를 포획하는 영역을 가진 구조의 포토다이오드칩을 이용하면 다음과 같은 효과가 있다.
제1측면에 있어서는, 광파이버와 포토다이오드칩사이에 광학렌즈계를 배치함이 없이 광파이버부터의 신호광을 포토다이오드칩의 수광면에 조사해도, 신호파형의 왜곡은 발생하지 않는다(즉 광전류의 저속응답성분이 발생하지 않는다). 또, 고가의 렌즈를 사용하지 않고 저렴한 반도체수광장치를 제작할 수 있는 동시에 애널로그신호광의 재생된(광전변환된) 신호가 위상변위되어 높은 변형레벨을 가지고 또한 디지틀신호의 신호파형이 고속통신시 부적절하게 왜곡되는 종래의 문제점을 완전히 해소한 반도체수광장치를 제공할 수 있다.
또, 제2측면에 있어서는, 광파이버와 포토다이오드칩사이에 저렴한 렌즈를 배치하여 광파이버부터의 신호광을 포토다이오드칩의 수광면에 조사해도. 신호파형의 왜곡은 발생하지 않는다(즉, 광전류의 저속응답성분은 발생하지 않는다). 이와같이 고가의 렌즈를 사용하지 않고 저렴한 반도체수광장치를 제작할 수 있는 동시에, 애널로그신호광의 재생된(광전변환된) 신호가 위상변위되어 높은 변형레벨을 가지고 또한 디지틀신호의 신호파형이 고속통신시 부적절하게 왜곡되는 종래의 문제점을 완전히 해소한 반도체수광장치를 제공할 수 있다.
이상 설명한 본 발명으로부터, 본 발명을 각종 방식으로 변형시킬 수 있음은 명백하다. 이와같은 변형은, 본 발명의 기술적사상과 기술적범위로부터 벗어나는 것으로 간주되지 않으며, 당업자에게 명백한 바와같은 이러한 모든 변형을 다음의 특허청구의 범위내에 포함시키고자 한다.
Claims (19)
- 광전송로인 광파이버(6)와, 광파이버(6)의 단부가 삽입된 하우징(8)과, 하우징(8)에 일체적으로 고정된 헤더(2)와, 헤더(2)위에 장착되고 하우징(8)에 수납되는 포토다이오드칩(1)을 구비한 반도체수광장치에 있어서, 광파이버(6)의 단부의 발광단면은 포토다이오드칩(1)의 수광면에 대해서 서로 대향하면서 경사져 있고, 포토다이오드칩(1)은, 광파이버(6)의 발광단면으로부터 방출된 신호광에 의해 발생된 광전류를 수광신호로서 출력하는 p-n 접합부와, p-n 접합부의 주변영역에서 발생된 캐리어를 포획하는 영역(17)을 구비하고, p-n 접합부와 p-n 접합부의 주변영역은, 포토다이오드칩(1)의 수광면위에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 반도체수광장치.
- 제1항에 있어서, 상기 포토다이오드칩(1)은, 기판(11)위에 성장된 에피택셜층(12)위에 금속원소의 열확산에 의해 형성된 전하포획영역(17)을 구비하고, 수광영역과 전하포획영역(17)은 동일한 극성을 가지는 것을 특징으로 하는 반도체수광장치.
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 포토다이오드칩(1)의 수광면은 광학렌즈계(18 ; 20A)를 통하여 광파이버(6)의 신호발광단면에 대향하고 있는 것을 특징으로 하는 반도체수광장치.
- 제3항에 있어서, 광파이버(6)와 포토다이오드칩(1)은 광학렌즈계(18 ; 20A)를 통하여 서로 비접촉상태로 광학적으로 결합되어 있는 것을 특징으로 하는 반도체수광장치.
- 제1항, 제2항, 제4항중 어느 한항에 있어서, 헤더(2)위에 장착된 포토다이오드칩(1)은 캡(4)으로 기밀하게 밀봉되어 있고, 캡(4)의 내부는 불활성원소로 채워져 있는 것을 특징으로 하는 반도체수광장치.
- 제5항에 있어서, 캡(4)은 광파이버(6)의 발광단면으로부터 방출된 신호광을 통과시키기 위한 투광창(5)을 가지고 있는 것을 특징으로 하는 반도체수광장치.
- 제3항에 있어서, 광학렌즈계(18 ; 20A)는 구면렌즈를 사용하는 것을 특징으로 하는 반도체수광장치.
- 제7항에 있어서, 구면렌즈(18)는 하우징(8)과 일체로 형성된 렌즈지지대(19)에 고정되어 있는 것을 특징으로 하는 반도체수광장치.
- 제7항에 있어서, 구면렌즈(20A)는 헤더(2)위에 장착된 포토다이오드칩(1)을 기밀하게 밀봉하는 캡(20B)에 고정되어 있는 것을 특징으로 하는 반도체수광장치.
- 제9항에 있어서, 구면렌즈(20A)는 투광창이 설치된 캡(20B)위의 위치에 고정되어 있는 것을 특징으로 하는 반도체수광장치.
- 제3항에 있어서, 헤더(2)위에 장착된 포토다이오드칩(1)은 캡(4)으로 기밀하게 밀봉되어 있고, 캡(4)의 내부는 불활성원소로 채워져 있는 것을 특징으로 하는 반도체수광장치.
- 제11항에 있어서, 캡(4)은 광파이버(6)의 발광단면으로부터 방출된 신호광을 통과시키기 위한 투광창(5)을 가지고 있는 것을 특징으로 하는 반도체수광장치.
- 제4항, 제6항, 제11항, 제12항중 어느 한항에 있어서, 광학렌즈계(18 ; 20A)는 구면렌즈를 사용하는 것을 특징으로 하는 반도체수광장치.
- 제5항에 있어서, 광학렌즈계(18 ; 20A)는 구면렌즈를 사용하는 것을 특징으로 하는 반도체수광장치.
- 제13항에 있어서, 구면렌즈(18)는 하우징(8)과 일체로 형성된 렌즈지지대(19)에 고정되어 있는 것을 특징으로 하는 반도체수광장치.
- 제14항에 있어서, 구면렌즈(18)는 하우징(8)과 일체로 형성된 렌즈지지대(19)에 고정되어 있는 것을 특징으로 하는 반도체수광장치.
- 제13항에 있어서, 구면렌즈(20A)는 헤더(2)위에 장착된 포토다이오드칩(1)을 기밀하게 밀봉하는 캡(20B)에 고정되어 있는 것을 특징으로 하는 반도체수광장치.
- 제14항에 있어서, 구면렌즈(20A)는 헤더위에 장착된 포토다이오드칩(1)을 기밀하게 밀봉하는 캡(20B)에 고정되어 있는 것을 특징으로 하는 반도체수광장치.
- 제17항 또는 18항에 있어서, 구면렌즈(20A)는 투광창이 설치된 캡(20B)위의 위치에 고정되어 있는 것을 특징으로 하는 반도체수광장치.
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