JPH0677518A - 半導体受光素子 - Google Patents
半導体受光素子Info
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- JPH0677518A JPH0677518A JP4250729A JP25072992A JPH0677518A JP H0677518 A JPH0677518 A JP H0677518A JP 4250729 A JP4250729 A JP 4250729A JP 25072992 A JP25072992 A JP 25072992A JP H0677518 A JPH0677518 A JP H0677518A
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Landscapes
- Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
- Light Receiving Elements (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 ＩｎＧａＡｓ ｐｉｎ フォトダイオードで
は、応答特性の高速化のためのキャリアの走行時間短
縮、及び受信感度の改善に求められる光電変換効率の向
上とが、光吸収層厚に関してトレードオフの関係にあ
る。これを解決するため、例えば表面入射型素子で、素
子裏面での反射光を活用したり、あるいは入射光を光吸
収層と平行な方向から入射させるなどの工夫がなされて
いる。しかしこれらの素子にはいずれも光結合トレラン
スが低いという問題点があった。本発明の目的は、高速
応答特性および高受信感度を持ち、しかも光結合トレラ
ンスも高い半導体受光素子を提供することにある。 【構成】 素子裏面にマイクロレンズ１３を形成した裏
面入射型半導体受光素子において、素子表面で反射され
た入射光を再反射するための反射膜が、マイクロレンズ
頂上部に形成されている。反射膜はＴｉ膜１５及びＡｕ
膜１６でなっている。
は、応答特性の高速化のためのキャリアの走行時間短
縮、及び受信感度の改善に求められる光電変換効率の向
上とが、光吸収層厚に関してトレードオフの関係にあ
る。これを解決するため、例えば表面入射型素子で、素
子裏面での反射光を活用したり、あるいは入射光を光吸
収層と平行な方向から入射させるなどの工夫がなされて
いる。しかしこれらの素子にはいずれも光結合トレラン
スが低いという問題点があった。本発明の目的は、高速
応答特性および高受信感度を持ち、しかも光結合トレラ
ンスも高い半導体受光素子を提供することにある。 【構成】 素子裏面にマイクロレンズ１３を形成した裏
面入射型半導体受光素子において、素子表面で反射され
た入射光を再反射するための反射膜が、マイクロレンズ
頂上部に形成されている。反射膜はＴｉ膜１５及びＡｕ
膜１６でなっている。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、光通信などにおいて用
いられるフォトダイオード等の半導体受光素子に関す
る。
いられるフォトダイオード等の半導体受光素子に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】化合物半導体を用いた半導体受光素子は
光通信用素子などに広く用いられている。この光通信用
受光素子の一例としてＩｎＧａＡｓ ｐｉｎ フォトダ
イオードがあげられる。応答特性の高速化、受信感度の
向上がこの素子には求められている。受信感度の改善に
求められる光電変換効率を向上するためには、光吸収層
を厚くすればよいが、ある程度以上厚くするとキャリア
の走行時間制限により応答速度の劣化が起こってくるた
め無制限に厚くすることはできない。そこで、このトレ
ードオフの関係を解決するため、例えば表面入射型素子
で、鏡面研磨した素子裏面に反射膜を形成し、裏面反射
光を再び光吸収層に入射させることで実際の光吸収層は
薄く保ったまま、実効的な吸収層厚を増加させたり、あ
るいは入射光を光吸収層と平行な方向から入射させる導
波路形素子とするなどの工夫がなされている。
光通信用素子などに広く用いられている。この光通信用
受光素子の一例としてＩｎＧａＡｓ ｐｉｎ フォトダ
イオードがあげられる。応答特性の高速化、受信感度の
向上がこの素子には求められている。受信感度の改善に
求められる光電変換効率を向上するためには、光吸収層
を厚くすればよいが、ある程度以上厚くするとキャリア
の走行時間制限により応答速度の劣化が起こってくるた
め無制限に厚くすることはできない。そこで、このトレ
ードオフの関係を解決するため、例えば表面入射型素子
で、鏡面研磨した素子裏面に反射膜を形成し、裏面反射
光を再び光吸収層に入射させることで実際の光吸収層は
薄く保ったまま、実効的な吸収層厚を増加させたり、あ
るいは入射光を光吸収層と平行な方向から入射させる導
波路形素子とするなどの工夫がなされている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】前述の表面入射型素子
の場合、光吸収層厚を薄くすると接合容量が増加し、Ｃ
Ｒリミットによる応答速度の劣化が生ずる。この接合容
量を低減するために接合面積を小さくすると今度は入射
光の光結合トレランスの低下という新たな問題が生ず
る。また、導波路型素子の場合、本質的に光結合トレラ
ンスが低く、アラインメントが非常に難しいという問題
がある。
の場合、光吸収層厚を薄くすると接合容量が増加し、Ｃ
Ｒリミットによる応答速度の劣化が生ずる。この接合容
量を低減するために接合面積を小さくすると今度は入射
光の光結合トレランスの低下という新たな問題が生ず
る。また、導波路型素子の場合、本質的に光結合トレラ
ンスが低く、アラインメントが非常に難しいという問題
がある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】前述の課題を解決するた
めに本発明が提供する半導体受光素子は、素子裏面にマ
イクロレンズを形成した裏面入射型半導体受光素子にお
いて、素子表面で反射された入射光を再反射するための
反射膜が、前記マイクロレンズ頂上部に形成されている
ことを特徴とする。
めに本発明が提供する半導体受光素子は、素子裏面にマ
イクロレンズを形成した裏面入射型半導体受光素子にお
いて、素子表面で反射された入射光を再反射するための
反射膜が、前記マイクロレンズ頂上部に形成されている
ことを特徴とする。
【０００５】
【実施例】以下に本発明の一実施例について、図面を参
照して詳細に説明する。図１は本発明の一実施例を示す
ｐｉｎ フォトダイオードの断面構造模式図である。本
実施例では、半絶縁性ＩｎＰ基板１上に気相成長法によ
りｎ+−ＩｎＰ２、ｎ-−ＩｎＧａＡｓ３、ｎ−ＩｎＰ４
の結晶を順次に積層している。その後Ｚｎの選択熱拡散
によりｐ+ｎ 接合をＩｎＧａＡｓ３中に形成し、次に選
択エッチングにより受光部を含むメサ６とＰ型パッド電
極用メサ７とを形成している。このときのエッチングは
半絶縁性基板１に達するまで行うことにより、電気的に
素子及びパッドを分離している。その後プラズマＣＶＤ
により素子表面に窒化シリコン膜８を形成している。つ
ぎにｐ側電極９及びｎ側電極１０を形成している。ｐ側
電極はｐ+ 領域５上のコンタクト電極部とパッド電極部
とを段差配線で接続した構造となっている。さらにｐ側
電極、ｎ側電極それぞれの上に、フリップチップ実装の
ためのバンプ電極１１，１２を形成している。その後、
半絶縁性ＩｎＰ基板１の裏面側にウェットエッチングに
よりマイクロレンズ１３を形成している。このマイクロ
レンズは、マイクロレンズの近似的な焦点とレンズの頂
上を結ぶ線分の中点が、ＩｎＰ層４とｐ側コンタクト電
極との界面付近にくるように設計されている。次にマイ
クロレンズ１３の表面上にＡＲコート膜として窒化シリ
コン膜１４を形成する。最後に窒化シリコン膜１４上
の、マイクロレンズ１３の頂上を含む狭い領域にＴｉ膜
１５、Ａｕ膜１６を蒸着し、反射膜としている。
照して詳細に説明する。図１は本発明の一実施例を示す
ｐｉｎ フォトダイオードの断面構造模式図である。本
実施例では、半絶縁性ＩｎＰ基板１上に気相成長法によ
りｎ+−ＩｎＰ２、ｎ-−ＩｎＧａＡｓ３、ｎ−ＩｎＰ４
の結晶を順次に積層している。その後Ｚｎの選択熱拡散
によりｐ+ｎ 接合をＩｎＧａＡｓ３中に形成し、次に選
択エッチングにより受光部を含むメサ６とＰ型パッド電
極用メサ７とを形成している。このときのエッチングは
半絶縁性基板１に達するまで行うことにより、電気的に
素子及びパッドを分離している。その後プラズマＣＶＤ
により素子表面に窒化シリコン膜８を形成している。つ
ぎにｐ側電極９及びｎ側電極１０を形成している。ｐ側
電極はｐ+ 領域５上のコンタクト電極部とパッド電極部
とを段差配線で接続した構造となっている。さらにｐ側
電極、ｎ側電極それぞれの上に、フリップチップ実装の
ためのバンプ電極１１，１２を形成している。その後、
半絶縁性ＩｎＰ基板１の裏面側にウェットエッチングに
よりマイクロレンズ１３を形成している。このマイクロ
レンズは、マイクロレンズの近似的な焦点とレンズの頂
上を結ぶ線分の中点が、ＩｎＰ層４とｐ側コンタクト電
極との界面付近にくるように設計されている。次にマイ
クロレンズ１３の表面上にＡＲコート膜として窒化シリ
コン膜１４を形成する。最後に窒化シリコン膜１４上
の、マイクロレンズ１３の頂上を含む狭い領域にＴｉ膜
１５、Ａｕ膜１６を蒸着し、反射膜としている。
【０００６】次にマイクロレンズ１３、Ｔｉ膜１５、Ａ
ｕ膜１６の作用、効果について詳細に説明する。図２は
本発明の動作原理を説明するための図である。マイクロ
レンズ１３に入射した信号光１７はｐ側コンタクト電極
で反射されマイクロレンズ１３の頂上で近似的に焦点を
結ぶ。ここで信号光はＴｉ膜１５、Ａｕ膜１６により反
射され、最後にもう一度ｐ側コンタクト電極で反射され
る。結局信号光は空乏化したｎ-−ＩｎＧａＡｓ層３を
４回通ることになる。デバイスプロセスの最適化により
Ｔｉ膜１５、Ａｕ膜１６、ｐ側コンタクト電極の反射率
を高めれば光吸収層を薄く保ったままで、高い量子効率
が得られる。また、Ｔｉ膜１５、Ａｕ膜１６により遮光
される領域を除けばマイクロレンズ１３の効果により有
効受光径は約２倍に拡大されるので、接合容量低下のた
めに接合径を小さくした場合でも光結合トレランスの低
下を防ぐことができる。
ｕ膜１６の作用、効果について詳細に説明する。図２は
本発明の動作原理を説明するための図である。マイクロ
レンズ１３に入射した信号光１７はｐ側コンタクト電極
で反射されマイクロレンズ１３の頂上で近似的に焦点を
結ぶ。ここで信号光はＴｉ膜１５、Ａｕ膜１６により反
射され、最後にもう一度ｐ側コンタクト電極で反射され
る。結局信号光は空乏化したｎ-−ＩｎＧａＡｓ層３を
４回通ることになる。デバイスプロセスの最適化により
Ｔｉ膜１５、Ａｕ膜１６、ｐ側コンタクト電極の反射率
を高めれば光吸収層を薄く保ったままで、高い量子効率
が得られる。また、Ｔｉ膜１５、Ａｕ膜１６により遮光
される領域を除けばマイクロレンズ１３の効果により有
効受光径は約２倍に拡大されるので、接合容量低下のた
めに接合径を小さくした場合でも光結合トレランスの低
下を防ぐことができる。
【０００７】
【発明の効果】以上に説明したように、本発明によれば
光吸収層を薄く保ったまま高い量子効率が得られ、しか
も光結合トレランスも高い半導体受光素子が得られる。
光吸収層を薄く保ったまま高い量子効率が得られ、しか
も光結合トレランスも高い半導体受光素子が得られる。
【図１】本発明の一実施例を示すｐｉｎ フォトダイオ
ードの断面構造模式図である。
ードの断面構造模式図である。
【図２】本発明の動作原理を説明するための図である。
１ 半絶縁性ＩｎＰ基板 ２ ｎ+−ＩｎＰ ３ ｎ-−ＩｎＧａＡｓ ４ ｎ−ＩｎＰ ５ ｐ+領域 ６ 受光部を含むメサ ７ ｐ型パッド電極用メサ ８ 窒化シリコン膜 ９ ｐ側電極 １０ ｎ側電極 １１ バンプ電極 １２ バンプ電極 １３ マイクロレンズ １４ 窒化シリコン膜 １５ Ｔｉ膜 １６ Ａｕ膜 １７ 入射信号光
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 7210−4Ｍ Ｈ０１Ｌ 31/02 Ｄ
Claims (1)
- 【請求項１】 素子裏面にマイクロレンズを形成した裏
面入射型半導体受光素子において、素子表面で反射され
た入射光を再反射するための反射膜が、前記マイクロレ
ンズ頂上部に形成されていることを特徴とする半導体受
光素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4250729A JPH0677518A (ja) | 1992-08-26 | 1992-08-26 | 半導体受光素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4250729A JPH0677518A (ja) | 1992-08-26 | 1992-08-26 | 半導体受光素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0677518A true JPH0677518A (ja) | 1994-03-18 |
Family
ID=17212178
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4250729A Withdrawn JPH0677518A (ja) | 1992-08-26 | 1992-08-26 | 半導体受光素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0677518A (ja) |
Cited By (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5996187A (en) * | 1997-12-19 | 1999-12-07 | Sun A Kaken Co., Ltd. | Slider for engaging fasteners provided |
| US6899461B2 (en) | 2000-08-21 | 2005-05-31 | Showa Highpolymer Co., Ltd. | Slider of plastic chuck, bag body with slider, and method of manufacturing the bag body |
| WO2005055327A1 (ja) * | 2003-12-04 | 2005-06-16 | Hamamatsu Photonics K.K. | 半導体受光素子及びその製造方法 |
| US6915546B2 (en) | 2001-09-04 | 2005-07-12 | Showa Highpolymer Co., Ltd. | Plastic fastener with slider and bag body with plastic fastener |
| JP2007013202A (ja) * | 2003-11-28 | 2007-01-18 | Korea Electronics Telecommun | 光検出器が集積可能な光結合装置 |
| WO2008075542A1 (ja) | 2006-12-20 | 2008-06-26 | Nec Corporation | フォトダイオード、光通信デバイスおよび光インタコネクションモジュール |
| US7461434B2 (en) | 2005-05-26 | 2008-12-09 | S.C. Johnson Home Storage, Inc. | Slider for closure assembly |
| US7506416B2 (en) | 2005-05-26 | 2009-03-24 | S.C. Johnson Home Storage, Inc. | Closure assembly and slider therefore |
| US7574782B2 (en) | 2005-05-26 | 2009-08-18 | S.C. Johnson Home Storage, Inc. | Apparatus and method of operatively retaining an actuating member on an elongate closure mechanism |
| JP2009232392A (ja) * | 2008-03-25 | 2009-10-08 | Toshiba Corp | 固体撮像素子 |
| CN102142468A (zh) * | 2010-12-17 | 2011-08-03 | 西南技术物理研究所 | 带光子陷阱的光电探测芯片 |
| JP2015179819A (ja) * | 2014-02-28 | 2015-10-08 | 住友電気工業株式会社 | アレイ型受光素子 |
| WO2019146299A1 (ja) * | 2018-01-23 | 2019-08-01 | ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 | 撮像装置 |
| WO2020179290A1 (ja) * | 2019-03-06 | 2020-09-10 | ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 | センサおよび測距装置 |
-
1992
- 1992-08-26 JP JP4250729A patent/JPH0677518A/ja not_active Withdrawn
Cited By (20)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| WO2008075542A1 (ja) | 2006-12-20 | 2008-06-26 | Nec Corporation | フォトダイオード、光通信デバイスおよび光インタコネクションモジュール |
| JP2009232392A (ja) * | 2008-03-25 | 2009-10-08 | Toshiba Corp | 固体撮像素子 |
| US8604581B2 (en) | 2008-03-25 | 2013-12-10 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Solid-state image pickup device |
| CN102142468A (zh) * | 2010-12-17 | 2011-08-03 | 西南技术物理研究所 | 带光子陷阱的光电探测芯片 |
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| WO2020179290A1 (ja) * | 2019-03-06 | 2020-09-10 | ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 | センサおよび測距装置 |
| JPWO2020179290A1 (ja) * | 2019-03-06 | 2020-09-10 | ||
| US12235392B2 (en) | 2019-03-06 | 2025-02-25 | Sony Semiconductor Solutions Corporation | Sensor and distance measurement apparatus having an avalanche photodiode and on-chip lens |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 19991102 |