JPH0567800A - 光半導体装置 - Google Patents
光半導体装置Info
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- JPH0567800A JPH0567800A JP3227027A JP22702791A JPH0567800A JP H0567800 A JPH0567800 A JP H0567800A JP 3227027 A JP3227027 A JP 3227027A JP 22702791 A JP22702791 A JP 22702791A JP H0567800 A JPH0567800 A JP H0567800A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】受光領域以外の光入射を防止して、高Ｓ／Ｎ比
の向上及び高速応答性の向上を図る。 【構成】低抵抗のＮ型半導体シリコン基板１と、該Ｎ型
半導体シリコン基板１上に形成された高抵抗のＮ型半導
体領域２と、該Ｎ型半導体領域２内に形成されると共
に、Ｐ型半導体領域からなる受光領域３とよりなる受光
素子チップＦを備えた光半導体装置を前提としている。
そして、前記受光領域３の周辺には非透過性の樹脂より
なる被覆材９が形成され、受光領域３以外からの光入射
のない構造とし、拡散電流成分や内部乱反射光等による
ノイズ成分を取除き、高Ｓ／Ｎ比で、高速応答性に優れ
たものとする。
の向上及び高速応答性の向上を図る。 【構成】低抵抗のＮ型半導体シリコン基板１と、該Ｎ型
半導体シリコン基板１上に形成された高抵抗のＮ型半導
体領域２と、該Ｎ型半導体領域２内に形成されると共
に、Ｐ型半導体領域からなる受光領域３とよりなる受光
素子チップＦを備えた光半導体装置を前提としている。
そして、前記受光領域３の周辺には非透過性の樹脂より
なる被覆材９が形成され、受光領域３以外からの光入射
のない構造とし、拡散電流成分や内部乱反射光等による
ノイズ成分を取除き、高Ｓ／Ｎ比で、高速応答性に優れ
たものとする。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、受光素子チップを備え
た光半導体装置に関し、特に、拡散電流の低減対策に係
るものである。
た光半導体装置に関し、特に、拡散電流の低減対策に係
るものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、光半導体装置、とりわけ受光素子
の分野においては、これまで以上の高速な応答性を有す
るものが要求されている。特に、光通信用受光素子等に
おいては、発光素子の様々な波長に対して高速応答、高
Ｓ／Ｎ比及び低コスト等の要望が強くなってきており、
これらの要望に応えられる受光素子の必要性が高まって
いる。
の分野においては、これまで以上の高速な応答性を有す
るものが要求されている。特に、光通信用受光素子等に
おいては、発光素子の様々な波長に対して高速応答、高
Ｓ／Ｎ比及び低コスト等の要望が強くなってきており、
これらの要望に応えられる受光素子の必要性が高まって
いる。
【０００３】一方、発光素子が発する光の波長は、７８
０ｎｍの半導体レーザーをはじめ、８８０ｎｍ、８３０
ｎｍ等々様々あり、これらの光源からの光はそれぞれの
光学系を経て受光素子の入射光となる。従って、前記受
光素子に入射する光の大きさや形状は光学系で決定さ
れ、これに基づき受光領域の形状も決定される。
０ｎｍの半導体レーザーをはじめ、８８０ｎｍ、８３０
ｎｍ等々様々あり、これらの光源からの光はそれぞれの
光学系を経て受光素子の入射光となる。従って、前記受
光素子に入射する光の大きさや形状は光学系で決定さ
れ、これに基づき受光領域の形状も決定される。
【０００４】そこで、図３は、具体的な光学系の一例で
あって、発光素子１０からの光がファイバ１２を介して
メタルタイプで封じられた受光素子１３に入射する光学
系を示している。つまり、発光素子１０からの光は、レ
ンズ系１１で一度集光され、ファイバ１２に入射し、該
ファイバ１２を伝播した後、ファイバ１２から出た光は
受光素子１３に入射することになる。
あって、発光素子１０からの光がファイバ１２を介して
メタルタイプで封じられた受光素子１３に入射する光学
系を示している。つまり、発光素子１０からの光は、レ
ンズ系１１で一度集光され、ファイバ１２に入射し、該
ファイバ１２を伝播した後、ファイバ１２から出た光は
受光素子１３に入射することになる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た受光素子１３においては、実際上、ＰＮ接合に逆バイ
アスを印加した状態で使用されており、チップ表面に対
して、受光領域以外からも光が入射することがある。あ
るいは受光素子チップの側面から光が入射することもあ
る。
た受光素子１３においては、実際上、ＰＮ接合に逆バイ
アスを印加した状態で使用されており、チップ表面に対
して、受光領域以外からも光が入射することがある。あ
るいは受光素子チップの側面から光が入射することもあ
る。
【０００６】つまり、前記ファイバ１２より出射した光
は該ファイバ１２の径よりも広がり、その大きさはファ
イバ１２の出力端より離れるほど大きくなる。具体的
に、図４は、ファイバ１２の出力端から出射した光が受
光素子１３に入射する状態を示している。前記ファイバ
１２より出射して広がった光１５のために入射光は受光
領域１６以外に照射されたり、あるいはメタルキャップ
１７の内側面で反射し、その反射光が受光素子チップ１
８の側面に照射される。
は該ファイバ１２の径よりも広がり、その大きさはファ
イバ１２の出力端より離れるほど大きくなる。具体的
に、図４は、ファイバ１２の出力端から出射した光が受
光素子１３に入射する状態を示している。前記ファイバ
１２より出射して広がった光１５のために入射光は受光
領域１６以外に照射されたり、あるいはメタルキャップ
１７の内側面で反射し、その反射光が受光素子チップ１
８の側面に照射される。
【０００７】そして、このような受光領域１６以外の半
導体領域に入射した光は、電子・正孔対を生成し、拡散
電流となり、光電流として取出される。この拡散電流
は、空乏層内で生成されたドリフト電流に比べ、光が入
射されてから光電流になるまでの時間がはるかに遅いた
め、高速応答時間や高Ｓ／Ｎ比の低下をもたらすという
問題があった。
導体領域に入射した光は、電子・正孔対を生成し、拡散
電流となり、光電流として取出される。この拡散電流
は、空乏層内で生成されたドリフト電流に比べ、光が入
射されてから光電流になるまでの時間がはるかに遅いた
め、高速応答時間や高Ｓ／Ｎ比の低下をもたらすという
問題があった。
【０００８】本発明は、斯かる点に鑑みてなされたもの
で、受光領域以外からの光入射を防止しすることによ
り、不必要な光電流による高Ｓ／Ｎ比の低下や高速応答
時間の低下を防止することを目的とするものである。
で、受光領域以外からの光入射を防止しすることによ
り、不必要な光電流による高Ｓ／Ｎ比の低下や高速応答
時間の低下を防止することを目的とするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明が講じた手段は、受光領域以外からの光入
射を完全遮光するようにしたものである。
めに、本発明が講じた手段は、受光領域以外からの光入
射を完全遮光するようにしたものである。
【００１０】具体的に、請求項１に係る発明が講じた手
段は、先ず、低抵抗半導体基板と、該低抵抗半導体基板
上に形成された同一導電型の高抵抗半導体領域と、該高
抵抗半導体領域内に形成されると共に、該高抵抗半導体
領域と異なる導電型の半導体領域からなる受光領域とよ
りなる受光素子チップを備えた光半導体装置を前提とし
ている。
段は、先ず、低抵抗半導体基板と、該低抵抗半導体基板
上に形成された同一導電型の高抵抗半導体領域と、該高
抵抗半導体領域内に形成されると共に、該高抵抗半導体
領域と異なる導電型の半導体領域からなる受光領域とよ
りなる受光素子チップを備えた光半導体装置を前提とし
ている。
【００１１】そして、前記受光領域の周辺には非透過性
の樹脂よりなる被覆材が形成され他構成としている。
の樹脂よりなる被覆材が形成され他構成としている。
【００１２】また、請求項２に係る発明が講じた手段
は、前記請求項１に係る発明と同様に、まず、低抵抗半
導体基板と、該低抵抗半導体基板上に形成された同一導
電型の高抵抗半導体領域と、該高抵抗半導体領域内に形
成されると共に、該高抵抗半導体領域と異なる導電型の
半導体領域からなる受光領域とよりなる受光素子チップ
を備えた光半導体装置を前提としている。
は、前記請求項１に係る発明と同様に、まず、低抵抗半
導体基板と、該低抵抗半導体基板上に形成された同一導
電型の高抵抗半導体領域と、該高抵抗半導体領域内に形
成されると共に、該高抵抗半導体領域と異なる導電型の
半導体領域からなる受光領域とよりなる受光素子チップ
を備えた光半導体装置を前提としている。
【００１３】そして、少なくとも前記受光素子チップの
厚さより深い凹型の陥没部が形成され、該陥没部に前記
受光素子チップが搭載された構成としている。
厚さより深い凹型の陥没部が形成され、該陥没部に前記
受光素子チップが搭載された構成としている。
【００１４】
【作用】前記構成により、請求項１に係る発明では、受
光領域の周辺を非透過性樹脂の被覆材で封止することに
より、受光領域以外の領域を光学的に完全に遮光してい
る。この非透過性樹脂の被覆材で封止すると、前面にお
ける受光領域以外をはじめ受光素子チップの側面も同時
に封止されることになる。この状態において、例えば、
メタルケースで再度封止し、素子を作成する。
光領域の周辺を非透過性樹脂の被覆材で封止することに
より、受光領域以外の領域を光学的に完全に遮光してい
る。この非透過性樹脂の被覆材で封止すると、前面にお
ける受光領域以外をはじめ受光素子チップの側面も同時
に封止されることになる。この状態において、例えば、
メタルケースで再度封止し、素子を作成する。
【００１５】この結果、受光領域以外から光が受光素子
チップに入射することがなく、光学系がどのように変化
したとしても拡散電流成分の大半となる周辺光の影響が
最小限に抑えられることになり、高Ｓ／Ｎ比及び高速応
答性に優れたものとなる。
チップに入射することがなく、光学系がどのように変化
したとしても拡散電流成分の大半となる周辺光の影響が
最小限に抑えられることになり、高Ｓ／Ｎ比及び高速応
答性に優れたものとなる。
【００１６】また、請求項２に係る発明では、受光素子
チップを凹型の陥没部に搭載しているので、受光素子チ
ップの側面からの入射光が遮光されることになる。
チップを凹型の陥没部に搭載しているので、受光素子チ
ップの側面からの入射光が遮光されることになる。
【００１７】この結果、請求項１に係る発明と同様に、
周辺光の影響が最小限に抑えられることになり、高Ｓ／
Ｎ比及び高速応答性に優れたものとなる。また、最終パ
ッケージをして樹脂で封止する場合、あるいは入射光が
受光領域の正面からのみ入射する場合等において、側面
までを樹脂で封止する必要がなくなる。また逆に、類似
した樹脂を使用したりすると、二重モールドとなり、パ
ッケージの成型が極めてむずかいしくなり、これらを防
止することができる。
周辺光の影響が最小限に抑えられることになり、高Ｓ／
Ｎ比及び高速応答性に優れたものとなる。また、最終パ
ッケージをして樹脂で封止する場合、あるいは入射光が
受光領域の正面からのみ入射する場合等において、側面
までを樹脂で封止する必要がなくなる。また逆に、類似
した樹脂を使用したりすると、二重モールドとなり、パ
ッケージの成型が極めてむずかいしくなり、これらを防
止することができる。
【００１８】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細
に説明する。
に説明する。
【００１９】図１は、請求項１に係る発明の第１実施例
を示す光半導体装置である受光素子の概略断面図であ
る。該受光素子の受光素子チップＦは、低抵抗のＮ型半
導体シリコン基板１を備え、該シリコン基板１上には該
シリコン基板１と同一導電型の高抵抗のＮ型半導体領域
２がエピタキシャル成長により３０〜４０μｍ形成され
ている。尚、比抵抗は１００〜３００Ω・ｃｍを用い
た。更に、前記Ｎ型半導体領域２の中には、不純物ボロ
ンをドーピングして、該Ｎ型半導体領域２と異なる導電
型のＰ型半導体領域が形成され、該Ｐ型半導体領域が受
光領域３に構成されている。そして、該受光領域３は、
直径が５００μｍに形成されると共に、アルミニウムで
アロイし、アノード電極部４が接続されている。
を示す光半導体装置である受光素子の概略断面図であ
る。該受光素子の受光素子チップＦは、低抵抗のＮ型半
導体シリコン基板１を備え、該シリコン基板１上には該
シリコン基板１と同一導電型の高抵抗のＮ型半導体領域
２がエピタキシャル成長により３０〜４０μｍ形成され
ている。尚、比抵抗は１００〜３００Ω・ｃｍを用い
た。更に、前記Ｎ型半導体領域２の中には、不純物ボロ
ンをドーピングして、該Ｎ型半導体領域２と異なる導電
型のＰ型半導体領域が形成され、該Ｐ型半導体領域が受
光領域３に構成されている。そして、該受光領域３は、
直径が５００μｍに形成されると共に、アルミニウムで
アロイし、アノード電極部４が接続されている。
【００２０】このように形成した受光素子チップＦはス
テム５上にマウントされ、チップ裏面と外部取出しピン
とをショートさせて、該外部取出しピンがカソード端子
６になっている。また、前記アノード電極部４は、外部
取出しピンとＡｕ線７で接続され、該外部取出しピンが
アノード端子８になっている。
テム５上にマウントされ、チップ裏面と外部取出しピン
とをショートさせて、該外部取出しピンがカソード端子
６になっている。また、前記アノード電極部４は、外部
取出しピンとＡｕ線７で接続され、該外部取出しピンが
アノード端子８になっている。
【００２１】この受光素子チップＦにおいて、本発明の
特徴とし、前記受光領域３以外の領域を遮光構造に構成
されている。つまり、前記受光素子チップＦの側面と、
前面（図１の上面）における受光領域３の外側とには、
光に対して非透過性のエポキシ系の樹脂よりなる被覆材
９が被覆され、該受光領域３の正面からのみ光が受光素
子チップＦに入射するように構成されている。そして、
前記受光素子チップＦは、被覆材９を被覆した後、１６
０℃前後の定乾炉でベーキングし、硬化させている。
特徴とし、前記受光領域３以外の領域を遮光構造に構成
されている。つまり、前記受光素子チップＦの側面と、
前面（図１の上面）における受光領域３の外側とには、
光に対して非透過性のエポキシ系の樹脂よりなる被覆材
９が被覆され、該受光領域３の正面からのみ光が受光素
子チップＦに入射するように構成されている。そして、
前記受光素子チップＦは、被覆材９を被覆した後、１６
０℃前後の定乾炉でベーキングし、硬化させている。
【００２２】従って、例えば、ファイバから出射する光
のうち受光領域３の正面からのみ照射する光が受光素子
チップＦに入射することなる。この結果、従来の受光素
子チップにおいては、受光領域面積の２倍以上に相当す
る広い領域で光感度があり、実使用条件の逆方向電圧５
Ｖの印加条件下では空乏層の領域で発生するドリフト電
流成分以外に約３０％の拡散電流成分が発生していたの
に対して、本発明によれば、拡散電流を１０％以下まで
に低減することができた。この効果により、応答時間を
１０％以上短縮させることができ、Ｓ／Ｎ比が向上する
ことになる。
のうち受光領域３の正面からのみ照射する光が受光素子
チップＦに入射することなる。この結果、従来の受光素
子チップにおいては、受光領域面積の２倍以上に相当す
る広い領域で光感度があり、実使用条件の逆方向電圧５
Ｖの印加条件下では空乏層の領域で発生するドリフト電
流成分以外に約３０％の拡散電流成分が発生していたの
に対して、本発明によれば、拡散電流を１０％以下まで
に低減することができた。この効果により、応答時間を
１０％以上短縮させることができ、Ｓ／Ｎ比が向上する
ことになる。
【００２３】図２は、請求項２に係る発明の第２実施例
を示している。
を示している。
【００２４】本実施例は、前記第１実施例で用いた受光
素子チップＦの周囲に被覆材９が形成されていなもの
で、Ａｕメッキのメタルステム２０に陥没部２１が形成
されたものである。
素子チップＦの周囲に被覆材９が形成されていなもの
で、Ａｕメッキのメタルステム２０に陥没部２１が形成
されたものである。
【００２５】具体的に、該陥没部２１は、受光素子チッ
プＦ（高さ３００μｍ、１ｃｍ口）より大きく且つ深く
形成され、例えば、深さが３００μｍに、直径が１．８
ｃｍに形成されている。そして、該陥没部２１の内周面
がカソード電極部２２に構成されると共に、該陥没部２
１の内部に受光素子チップＦが搭載されている。その他
の構成は第１実施例と同様である。
プＦ（高さ３００μｍ、１ｃｍ口）より大きく且つ深く
形成され、例えば、深さが３００μｍに、直径が１．８
ｃｍに形成されている。そして、該陥没部２１の内周面
がカソード電極部２２に構成されると共に、該陥没部２
１の内部に受光素子チップＦが搭載されている。その他
の構成は第１実施例と同様である。
【００２６】従って、本第２実施例によれば、最終パッ
ケージをして樹脂で封止する場合、あるいは入射光が受
光領域３の正面からのみ入射する場合等において、ステ
ム２０の加工で容易に遮光構造を作成することができる
ので、コスト的に安価なものとなるメリットがある。
ケージをして樹脂で封止する場合、あるいは入射光が受
光領域３の正面からのみ入射する場合等において、ステ
ム２０の加工で容易に遮光構造を作成することができる
ので、コスト的に安価なものとなるメリットがある。
【００２７】尚、第１実施例及び第２実施例において、
受光素子チップＦにおける表面の受光領域３の周辺部を
２層アルミ等で遮光してもよく、この場合には、より高
速応答性とＳ／Ｎ比を向上させることができることはい
うまでもない。
受光素子チップＦにおける表面の受光領域３の周辺部を
２層アルミ等で遮光してもよく、この場合には、より高
速応答性とＳ／Ｎ比を向上させることができることはい
うまでもない。
【００２８】
【発明の効果】以上のように、請求項１に係る発明によ
れば、受光領域以外を光に対して非透過性樹脂の被覆材
で被覆することにより、該受光領域以外から光が受光素
子チップに入射することを防止することができるので、
光学系がどのように変化したとしても拡散電流成分の大
半となる周辺光の影響が最小限に抑えられることができ
ることから、高Ｓ／Ｎ比及び高速応答性に優れたものと
することができる。
れば、受光領域以外を光に対して非透過性樹脂の被覆材
で被覆することにより、該受光領域以外から光が受光素
子チップに入射することを防止することができるので、
光学系がどのように変化したとしても拡散電流成分の大
半となる周辺光の影響が最小限に抑えられることができ
ることから、高Ｓ／Ｎ比及び高速応答性に優れたものと
することができる。
【００２９】また、請求項２に係る発明によれば、請求
項１の発明と同様に高速応答時間及びＳ／Ｎ比の向上を
図ることができると同時に、簡単な加工技術で、安価に
遮光を実現することができるので、実用的価値は大なる
ものである。
項１の発明と同様に高速応答時間及びＳ／Ｎ比の向上を
図ることができると同時に、簡単な加工技術で、安価に
遮光を実現することができるので、実用的価値は大なる
ものである。
【００３０】更に、請求項１及び２に係る発明におい
て、受光素子チップのチップ表面における受光領域の周
辺部を２層アルミ等で遮光すると、高速応答時間及びＳ
／Ｎ比の向上をより効果的に発揮させることができる。
て、受光素子チップのチップ表面における受光領域の周
辺部を２層アルミ等で遮光すると、高速応答時間及びＳ
／Ｎ比の向上をより効果的に発揮させることができる。
【図１】本発明の第１実施例を示す受光素子の縦断面図
である。
である。
【図２】本発明の第２実施例を示す受光素子の縦断面図
である。
である。
【図３】従来の通信用受光素子を用いた光学系の構成図
である。
である。
【図４】従来の受光素子の拡大断面図である。
【符号の説明】 １ Ｎ型半導体シリコン基板 ２ Ｎ型半導体領域 ３ 受光領域（Ｐ型半導体領域） ４ アノード電極部 ５，20 ステム ６ カソード端子 ７ Ａｕ線 ８ アノード端子 ９ 被覆材 21 陥没部 Ｆ 受光素子チップ
Claims (2)
- 【請求項１】 低抵抗半導体基板と、該低抵抗半導体基
板上に形成された同一導電型の高抵抗半導体領域と、該
高抵抗半導体領域内に形成されると共に、該高抵抗半導
体領域と異なる導電型の半導体領域からなる受光領域と
よりなる受光素子チップを備えた光半導体装置におい
て、 前記受光領域の周辺には非透過性の樹脂よりなる被覆材
が形成されていることを特徴とする光半導体装置。 - 【請求項２】 低抵抗半導体基板と、該低抵抗半導体基
板上に形成された同一導電型の高抵抗半導体領域と、該
高抵抗半導体領域内に形成されると共に、該高抵抗半導
体領域と異なる導電型の半導体領域からなる受光領域と
よりなる受光素子チップを備えた光半導体装置におい
て、 少なくとも前記受光素子チップの厚さより深い凹型の陥
没部が形成され、該陥没部に前記受光素子チップが搭載
されてことを特徴とする光半導体装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3227027A JPH0567800A (ja) | 1991-09-06 | 1991-09-06 | 光半導体装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3227027A JPH0567800A (ja) | 1991-09-06 | 1991-09-06 | 光半導体装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0567800A true JPH0567800A (ja) | 1993-03-19 |
Family
ID=16854372
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3227027A Pending JPH0567800A (ja) | 1991-09-06 | 1991-09-06 | 光半導体装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0567800A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7649236B2 (en) | 2004-03-31 | 2010-01-19 | Hamamatsu Photonics K.K. | Semiconductor photodetector and photodetecting device having layers with specific crystal orientations |
| JP2015514309A (ja) * | 2012-03-20 | 2015-05-18 | エーエスエムエル ネザーランズ ビー．ブイ． | リソグラフィ装置、センサ及び方法 |
-
1991
- 1991-09-06 JP JP3227027A patent/JPH0567800A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7649236B2 (en) | 2004-03-31 | 2010-01-19 | Hamamatsu Photonics K.K. | Semiconductor photodetector and photodetecting device having layers with specific crystal orientations |
| JP2015514309A (ja) * | 2012-03-20 | 2015-05-18 | エーエスエムエル ネザーランズ ビー．ブイ． | リソグラフィ装置、センサ及び方法 |
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20000627 |