JPH0593827A - 光受信モジユール - Google Patents

光受信モジユール

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JPH0593827A
JPH0593827A JP3256525A JP25652591A JPH0593827A JP H0593827 A JPH0593827 A JP H0593827A JP 3256525 A JP3256525 A JP 3256525A JP 25652591 A JP25652591 A JP 25652591A JP H0593827 A JPH0593827 A JP H0593827A
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receiving element
optical
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light
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Goro Sasaki
吾朗 佐々木
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    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • H10W90/00Package configurations
    • H10W90/701Package configurations characterised by the relative positions of pads or connectors relative to package parts
    • H10W90/751Package configurations characterised by the relative positions of pads or connectors relative to package parts of bond wires
    • H10W90/756Package configurations characterised by the relative positions of pads or connectors relative to package parts of bond wires between a chip and a stacked lead frame, conducting package substrate or heat sink

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  • Light Receiving Elements (AREA)
  • Optical Couplings Of Light Guides (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 光ファイバーと受光素子との光結合を良好且
つ均一化することができると共に、生産性向上を図るの
に優れた構造を有する光受信モジュールを提供すること
を目的とする。 【構成】 半導体基板24の一面に設けられた受光素子
26と、受光素子26に対向する半導体基板24の裏面
に形成されると共に、終端部に受光素子26の受光面と
鋭角度θをもって対向する傾斜面32を有する長溝28
と、終端面を傾斜面32に対向して長溝28内に固着さ
れた光ファイバー30とを具備し、光ファイバーを伝送
してきた光信号を傾斜面32で反射して半導体基板24
の裏面側から受光素子26に入射させる構造とした。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、光ファイバ通信に用い
られる光受信モジュールに関する。
【0002】
【従来の技術】光受信モジュールとして、信学技報Vo
l.91,No.201(OQE 91−60〜68)
に開示されたものが知られている。従来、かかる光受信
モジュールは、図6や図7に示す構造となっていた。
【0003】図6に示す光受信モジュールは、下側パッ
ケージ2の内部に受光素子4とプリアンプ回路を形成し
たICチップ6を固着し、光ファイバー8をその終端部
が受光素子4の受光面に対向するようにして上側パッケ
ージ10に垂直に固定すると共に、下側パッケージ2と
上側パッケージ10を密封して外部からの光の漏れ入射
を阻止する構造となっている。
【0004】そして、光ファイバー8を伝送して来た光
信号を受光素子4で受光して電気信号に変換し、更に電
気信号をICチップ6のプリアンプ回路で増幅して、リ
ード端子12を介して出力する。
【0005】一方、図7に示す光受信モジュールは、外
部からの光の漏れ入射を阻止するための密封構造を有す
るパッケージ14の内部に、受光素子16とプリアンプ
回路を形成したICチップ18を固着し、受光素子16
の受光面に対して光ファイバー20の終端部を平行に配
置した構造となっている。更に、光ファイバー20の終
端部は斜めに研磨され、光ファイバー20を伝送して来
た光を該研磨面22で反射して受光素子16の受光面に
入射させる形状となっている。
【0006】そして、受光素子16で光電変換した電気
信号をICチップ18のプリアンプ回路で増幅して、リ
ード端子(図示せず)を介して出力する。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな構造を有する従来の光受信モジュールにあっては、
パッケージにICチップ、受光素子及び光ファイバーを
個々独立に配置して固着することで一体化する構造とな
っており、夫々の部品の位置決め精度が光ファイバーと
受光素子との対向精度を決定するので、受光感度のばら
つきを招来したり、規定通りの受光感度を得るようにひ
とつひとつ位置決め調整しながら製造する必要があるこ
とから製造が煩雑となり、生産性の向上が図れないとい
う問題があった。
【0008】特に、複数の光ファイバーとそれに対応す
る複数の受光素子をアレー状に配列して並列通信を行う
ようにした光受信モジュールにあっては、光ファイバー
と受光素子との光結合を全ての組合せについて良好且つ
均一にしなければならないことから、極めて高い機械精
度が必要となり、歩止まり等の点で十分な生産性が得ら
れない問題があった。
【0009】本発明はこのような従来の課題に鑑みて成
されたものであり、光ファイバーと受光素子との光結合
を良好且つ均一に設定することができると共に、生産性
向上を図るのに優れた構造を有する光受信モジュールを
提供することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために本発明は、半導体基板の一面に設けられた受光
素子と、該受光素子に対向する該半導体基板の裏面に形
成されると共に、終端部に該受光素子の受光面と鋭角度
をもって対向する傾斜面を有する溝と、終端面を該傾斜
面に対向して該溝内に固着された光ファイバーとを具備
する構造とした。
【0011】又、半導体基板の一面に設けられた複数の
受光素子と、これらの受光素子に対向する該半導体基板
の裏面に形成されると共に、夫々の終端部に上記夫々の
受光素子の各受光面と鋭角度をもって対向する傾斜面を
有する複数の溝と、終端面を上記傾斜面に対向して上記
夫々の溝内に個々独立に固着された複数の光ファイバー
とを具備することで、複数の光通信を行う光受信モジュ
ールを構成した。
【0012】更に、上記溝を、フォト・マスク及び食刻
処理によって形成することとした。
【0013】
【作用】このような構成によれば、上記溝に固着された
光ファイバーを伝送してきた光信号を上記傾斜面で反射
して半導体基板の裏面側から受光素子に入射させ、光フ
ァイバーと受光素子との間での極めて高精度の光結合を
実現することができ、更に、機械的な可動部分を排除す
ることができることから耐久性に優れている。
【0014】又、周知のプレーナ・プロセス等を適用し
て製造することにより、高い位置決め精度で上記溝を形
成することができるので、特性の向上及び均一化を容易
に実現でき、生産性の向上を図ることができる。
【0015】
【実施例】以下、本発明による光受信モジュールの一実
施例を図面と共に説明する。
【0016】図1は、1本の光ファイバーで伝送されて
くる光信号を1個の受光素子で受信する基本的な光受信
モジュールを示す。図1において、インジウム・リン結
晶の半導体基板24の上面に受光素子26を設け、半導
体基板24の裏面に形成された長溝28内に光ファイバ
ー30を嵌め込んで固着し、光ファイバー30で伝送さ
れてくる光信号を半導体基板24の裏面側から上面の受
光素子26に入射させる構造となっている。
【0017】ここで、受光素子26は、基本的にはガリ
ウム・インジウム・砒素層にpn接合を形成したpin
型フォトダイオード、又はアバランシェフォトダイオー
ドが適用され、受光径が30μmないし80μm程度に
設定されている。
【0018】長溝28は、半導体基板24の裏面に化学
的ウェットエッチングによる食刻で約100μm程度の
深さに形成され、長溝28の終端部が受光素子26の受
光面と対向する位置関係に設定し、更に、その終端部は
受光素子26の受光面に対して鋭角度θをもって傾斜す
る傾斜面32となっている。
【0019】光ファイバー30の終端面は長手方向に対
して垂直にカットされており、該終端面と傾斜面32が
対向して長溝28内に固着している。したがって、光フ
ァイバー30を伝送して該終端面から出力した光信号
は、傾斜面32で反射し、更に、半導体基板24中を透
過して受光素子26の受光面に裏面側から入射する。
【0020】図2は、図1のX−X線矢視断面図、図3
は、半導体基板24の裏面側から見た背面図であり、光
ファイバー30を熱硬化性接着剤や半田34によって長
溝28内に固着している。
【0021】そして、受光素子26と光ファイバー30
を一体に固着した半導体基板24全体を、外部からの光
の侵入を阻止するように密封した構造のパッケージ(図
示せず)内に収納し、更に、受光素子26が光電変換し
た電気信号を増幅するためのプリアンプ回路を形成した
ICチップ(図示せず)等も同時に該パッケージ内に設
けられる。
【0022】次に、かかる構造の光受信モジュールの製
造工程を図4のフローチャートに従って説明する。
【0023】まず、第1の工程Aでは、半導体基板24
の裏面に両面マスクアライナを用いて、長溝32を形成
すべき面を除く残余の面にフォトレジストを塗設する。
尚、長溝32の終端部が受光素子26の受光面と対向す
る位置となるように設計される。
【0024】次の第2の工程Bでは、このフォトレジス
トをエッチングマスクトして、例えば、臭素とメタノー
ルから成るエッチング液を用いた化学的ウェットエッチ
ングにより、フォトレジスト以外の部分を約100μm
程度の深さに食刻した後、フォトレジストを除去する。
【0025】この第2の工程Bの処理により、〈01
〉及び〈01〉方向のエッチング面が半導体基板2
4の裏面(100)に対して鋭角となる長溝28が形成
され、同時に、長溝28の受光素子26と対向する終端
部には、半導体基板24の結晶方位によって、裏面と鋭
角になる所謂逆メサ(内側に向けて凹状となる段部)が
形成されことで、約54°の鋭角度の傾斜面32が形成
される。
【0026】次の第3の工程Cでは、光ファイバー30
の終端面を傾斜面32に対向させるようにして、光ファ
イバー30を長溝28に嵌め込み、接着材等によって半
導体基板24の裏面に固着し、パッケージ内に組み込む
ことで組立工程を完了する。この実施例の構造及びこれ
らの処理工程によれば、受光素子26と傾斜面32との
対向精度及び傾斜面32と光ファイバー30の終端部と
の対向精度を、周知の基本的なプレーナ・プロセス等に
よって、容易に1μm以内に設定することが可能である
ことから、光ファイバー30と受光素子26の間での極
めて高精度の光結合を実現することができ、更に、機械
的な可動部分を排除することができることから、耐久性
にも優れている。
【0027】次に、他の実施例を図5と共に説明する。
この実施例は、半導体基板36の上面にアレー状に設け
られた複数の受光素子群38の夫々の受光素子の受光面
に対向するように、前述の第1の実施例と同様に製造工
程を適用することによって、半導体基板36の裏面に複
数の長溝を形成し、これらの長溝に複数の光ファイバー
群40を固着している。
【0028】ここで、各受光素子に対向する各長溝の終
端部は、図1に示したのと同様に、鋭角度θの傾斜面と
なっており、各長溝に固着された各光ファイバーを伝送
してきた光信号をこれらの傾斜面で反射して夫々所定の
受光素子に入射させる構造となっている。
【0029】そして、各受光素子で光電変換した電気信
号を、個々独立に設けられたプリアンプ回路で増幅し、
ボンディングワイヤーを介して所定のリード端子に出力
するように成っており、更に、全体を外部光の入射を阻
止する密閉パッケージ内に収納している。
【0030】この実施例に示すように、本発明は、複数
の光通信を並列処理する光受信モジュールに適用でき、
優れた光結合と耐久性に優れた並列処理型の光受信モジ
ュールを実現する上で極めて優れた技術を提供するもの
である。
【0031】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
半導体基板の一面に設けられた受光素子と、該受光素子
に対向する該半導体基板の裏面に形成されると共に、終
端部に該受光素子の受光面と鋭角度をもって対向する傾
斜面を有する溝と、終端面を該傾斜面に対向して該溝内
に固着された光ファイバーとを具備し、溝に固着された
光ファイバーを伝送してきた光信号を傾斜面で反射して
半導体基板の裏面側から受光素子に入射させる構造とし
たので、光ファイバーと受光素子との間での極めて高精
度の光結合を実現することができ、更に、機械的な可動
部分を排除することができることから耐久性に優れてい
る。
【0032】又、周知のプレーナ・プロセス等を適用し
て製造することにより、高い位置決め精度で上記溝を形
成することができるので、特性の向上及び均一化を容易
に実現でき、生産性の向上を図ることができる。特に、
優れた光結合と耐久性が要求される並列処理型の光受信
モジュールに適用した場合に、極めて優れた技術を提供
することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】一実施例の要部縦断面構造を示す縦断面図であ
る。
【図2】図1のX−X線矢視断面図である。
【図3】一実施例の背面図である。
【図4】製造工程を説明するためのフローチャートであ
る。
【図5】他の実施例の外観構造を示す斜視図である。
【図6】従来例の構造を概略的に示す断面図である。
【図7】他の従来例の構造を概略的に示す断面図であ
る。
【符号の説明】
24,36;半導体基板 26;受光素子 28;長溝 30;光ファイバー 32;傾斜面 38;受光素子群 40;光ファイバー群

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体基板の一面に設けられた受光素子
    と、 該受光素子に対向する該半導体基板の裏面に形成される
    と共に、終端部に該受光素子の受光面と鋭角度をもって
    対向する傾斜面を有する溝と、 終端面を該傾斜面に対向して該溝内に固着された光ファ
    イバーと、を具備する光受信モジュール。
  2. 【請求項2】 半導体基板の一面に設けられた複数の受
    光素子と、 これらの受光素子に対向する該半導体基板の裏面に形成
    されると共に、夫々の終端部に上記夫々の受光素子の各
    受光面と鋭角度をもって対向する傾斜面を有する複数の
    溝と、 終端面を上記傾斜面に対向して上記夫々の溝内に個々独
    立に固着された複数の光ファイバーと、を具備する光受
    信モジュール。
  3. 【請求項3】 前記溝は、フォト・マスク及び食刻処理
    によって形成される請求項1又は請求項2の光受信モジ
    ュール。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2734083A1 (fr) * 1995-05-12 1996-11-15 Fujitsu Ltd Module optique integre comportant un guide d'ondes et un dispositif de photoreception, et son procede de fabrication
US6327407B1 (en) 1997-11-07 2001-12-04 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Semiconductor light-receiving device, method of manufacturing the same, bidirectional optical semiconductor device, and optical transmission system
JP2012129390A (ja) * 2010-12-16 2012-07-05 Opnext Japan Inc 半導体発光素子、及びその製造方法
JP2013500507A (ja) * 2009-07-28 2013-01-07 タイコ・エレクトロニクス・コーポレイション 光ファイバ相互接続デバイス

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