光半導體裝置制造方法及圖紙

本實用新型專利技術提供一種光半導體裝置，該光半導體裝置包括：導電性半導體襯底、在上述導電性半導體襯底上形成的光吸收層、和在上述光吸收層上形成的導電性半導體層，其特征在于：上述導電性半導體層通過具有多個與上述導電性半導體襯底相反的導電類型的擴散區，而在上述光半導體裝置中形成陣列狀的光接收元件；在上述導電性半導體襯底的底部具有鏡面狀的薄膜。該光半導體裝置充分降低了光接收元件間的串擾、小型且簡單，并且可以容易地抑制對相鄰的光接收元件的串擾，減少光半導體裝置的光強度檢測時的誤差外，減小背面上的接觸電阻，改善串擾，保護光半導體元件免受外部環境影響，耐濕性優良，能夠確保高可靠性。（*該技術在2022年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

本技術涉及主要用于光纖通信的光半導體裝置，更具體地，涉及像應對了多溝道化的光接收元件(光電二極管PD)那樣的光半導體光接收元件陣列。
技術介紹
伴隨著近年來的波長復用通信等光纖通信技術的發展，必須有檢測更多溝道的光的光接收元件。另一方面，為了防止伴隨著多溝道化的裝置的大型化，同時還希望進行裝置的小型集成化。針對這些要求，形成了陣列狀的光接收元件的光半導體裝置，因可以接收多溝道的光且是小型裝置而被廣泛使用。 圖IA是專利文獻I中記載的現有的光半導體裝置的外觀圖。而圖IB是包含光接收部的剖面圖。在圖IA中例示了具有四個元件的光接收部的光半導體元件陣列，但元件數目可以根據用途進行增減而使用。圖I所示的光半導體裝置，通過具有在導電性半導體襯底110上形成的光吸收層112且具有多個與導電性半導體襯底110相反的導電性的擴散區120而形成。在此，光吸收層112具有絕緣性。另外，在這樣的構成中，在光吸收層112的正上方設置導電性半導體層114，在導電性半導體層114上形成擴散區120。另外，在半導體襯底110上通過蒸鍍等形成背面電極118，在導電性半導體層114上形成絕緣膜116和表面電極119。在此，用金屬焊料130把光半導體元件100固定在背面電極118上，用鍵合引線132使表面電極119與在電氣布線板134上形成的電氣布線136連接地安裝。作為用來構成光半導體元件100的材料，使用硅(Si)、鍺(Ge)、砷化鎵(GaAs)、磷化銦(InP)等。在以下的說明中，使用在長距離光纖通信中被廣泛使用的InP系的材料進行說明。導電性半導體襯底110是η型InP (載流子濃度為I X 1018cm_3)，光吸收層112是絕緣型(n_型)砷化銦鎵(InGaAs，載流子濃度為I X 1014cm_3)，導電性半導體層114是η型InP (載流子濃度為I X IO17CnT3)，在導電性半導體層114上形成的擴散區120是摻雜了 Zn的P型的ΙηΡ(載流子濃度為IX IO18CnT3)。在導電性半導體層114上形成的絕緣膜116使用氮化硅(SiN)。該絕緣膜116還同時發揮半導體接合的鈍化功能并用作光入射時的無反射涂層。光接收部140的光接收直徑是80 μ m，光接收元件的間隔是250 μ m。另外，導電性半導體襯底110的厚度為約200 μ m。在此，為了使背面電極118有效地用作光接收元件陣列的共用陰極，一般設置歐姆電極。即，插入用來降低InP襯底110與金屬焊料130界面處的肖特基勢壘的合金。本現有例，由于是η型襯底，所以使用含鍺的金、鎳的合金。在InP襯底上通過蒸鍍而淀積合金后，通過熱處理使金、鍺向InP襯底擴散，降低肖特基勢壘，進行界面的歐姆化。另外，雖然圖I中沒有記載，有時還在歐姆電極118的底部進一步附加使用了鈦、鉬、金等的電極。下面說明圖I所示的光半導體裝置的動作。首先，在表面電極119與背面電極118之間施加反向偏置電壓。像圖IB所示的那樣，從表面經由絕緣膜116輸入到光接收部140的入射光150的大部分在光吸收層112處被光電轉換，成為電子171和空穴172這兩種載流子。在此，因反向偏置電壓被耗盡了的光吸收層112(絕緣型InGaAs)中產生能帶的傾斜。因此，在光吸收層112中產生的各載流子即電子171、空穴172分別因漂移而向半導體襯底110 (η型InP)和ρ型擴散區120 (ρ型InP)移動，最終從在表面、背面上形成的電極向外部輸出。在此，被輸入到光吸收層112的入射光150的一部分在光吸收層112處不能完全地光電轉換，成為襯底內透射光152。襯底內透射光152有時也被背面電極118反射,一部分再次被輸入到光吸收層112，但像圖IB的虛線箭頭154所示的那樣，也存在到達相鄰元件162的光。·在圖I所示的現有的光半導體裝置中，如果像上述那樣被背面電極118反射的襯底內透射光152的一部分到達相鄰元件162和其附近的光吸收層112，則出現在相鄰元件162中產生串擾(漏電流)170的問題。由于產生漏電流170，在光纖通信中的光強度監視時，出現了產生光強度的檢測誤差的問題。專利技術人分析了這樣的串擾的主要原因，推測以下三個現象是主要原因。S卩，(I)因襯底背面處的漫反射而到達相鄰元件的光串擾；(2)因到達相鄰元件附近的吸收層的光產生的載流子(電子和空穴)的擴散所造成的電氣串擾；(3)在輸入元件的光吸收層處未能完全地光電轉換的襯底內透射光造成的、包含(I)和(2)的現象在內的某種現象造成的串擾。在此，在現有文獻中公開了針對(2)和(3)的現象的對策。首先，關于(2)的現象，在專利文獻I中具有在光接收元件之間設置第二半導體接合層的結構。由此，相鄰元件附近的吸收層處產生的載流子可以通過漂移被抽出，可以改善串擾。其次，關于(3)的現象，通過加厚光吸收層、設置多個光吸收層等的方法，可以減少襯底內透射光，可以改善串擾。但是，不能完全地抑制襯底內透射光。因此，降低現象(I)中的因背面處的漫反射造成的串擾是很重要的課題。但是，在現有文獻中未公開降低現象(I)中的背面處的漫反射本身的技術。在此，用圖IB說明發生漫反射的原因。在導電性半導體襯底110的底部設置歐姆電極作為背面電極118。這樣的歐姆電極，像上述那樣，是通過熱處理使金、鍺向InP內擴散。因此，InP與歐姆合金的界面變為粗糙狀態。在圖IB中示意性地示出背面電極118與InP的界面是變粗糙了的樣子。該背面的粗糙成為漫反射的主要原因，出現了產生到相鄰元件的串擾的問題。
技術實現思路
(本技術的目的)本技術正是鑒于這樣的問題而提出的，其目的在于提供充分降低光接收元件間的漏電流的、小型且簡單的光半導體裝置。(所采用的方案)本技術是一種光半導體裝置，包括導電性半導體襯底、在導電性半導體襯底上形成的光吸收層、和在光吸收層上形成的導電性半導體層，其特征在于導電性半導體層通過具有多個與導電性半導體襯底相反的導電類型的擴散區，而在光半導體裝置中形成陣列狀的光接收元件；在導電性半導體襯底的底部包括鏡面狀的薄膜。在本技術的一個實施方式中，其特征在于鏡面狀的薄膜包括包含阻擋金屬(barrier metal)的背面電極。在本技術的一個實施方式中，其特征在于鏡面狀的薄膜形成圖案，上述圖案的全部或者一部分設置成使通過光接收部的光軸來到中央。在本技術的一個實施方式中，其特征在于光半導體裝置在鏡面狀的薄膜的底部形成有作為姆歐電極的第二背面電極。 在本技術的一個實施方式中，其特征在于鏡面狀的薄膜包括絕緣膜。在本技術的一個實施方式中，其特征在于鏡面狀的薄膜包括絕緣膜和該絕緣膜底部的背面電極。在本技術的一個實施方式中，其特征在于鏡面狀的薄膜形成圖案，上述圖案的全部或者一部分設置成使通過光接收部的光軸來到中央。在本技術的一個實施方式中，其特征在于鏡面狀的薄膜包括絕緣膜和該絕緣膜底部的第一背面電極，且形成圖案，上述圖案的全部或者一部分設置成使通過光接收部的光軸來到中央；光半導體裝置在鏡面狀的薄膜的底部形成有作為姆歐電極的第二背面電極。在本技術的一個實施方式中，其特征在于光半導體裝置被收存于框體。在本技術的一個實施方式中，其特征在于光半導體裝置具有二本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種光半導體裝置，包括：導電性半導體襯底、在上述導電性半導體襯底上形成的光吸收層、和在上述光吸收層上形成的導電性半導體層，其特征在于：?上述導電性半導體層通過具有多個與上述導電性半導體襯底相反的導電類型的擴散區，而在上述光半導體裝置中形成陣列狀的光接收元件；?在上述導電性半導體襯底的底部具有鏡面狀的薄膜。

【技術特征摘要】
2011.01.27 JP 2011-0155801.一種光半導體裝置，包括導電性半導體襯底、在上述導電性半導體襯底上形成的光吸收層、和在上述光吸收層上形成的導電性半導體層，其特征在于 上述導電性半導體層通過具有多個與上述導電性半導體襯底相反的導電類型的擴散區，而在上述光半導體裝置中形成陣列狀的光接收元件； 在上述導電性半導體襯底的底部具有鏡面狀的薄膜。2.如權利要求I所述的光半導體裝置，其特征在于 上述鏡面狀的薄膜具有包含阻擋金屬的背面電極。3.如權利要求2所述的光半導體裝置，其特征在于 上述鏡面狀的薄膜形成圖案，上述圖案的全部或者一部分設置成使通過光接收部的光軸來到中央。4.如權利要求3所述的光半導體裝置，其特征在于 上述光半導體裝置在上述鏡面狀的薄膜的底部形成有作為歐姆電極的第二背面電極。5.如...

【專利技術屬性】
技術研發人員：土居芳行，村本好史，大山貴晴，
申請(專利權)人：NTT電子股份有限公司，日本電信電話株式會社，
類型：實用新型
國別省市：