光半导体装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术提供一种光半导体装置，该光半导体装置包括：导电性半导体衬底、在上述导电性半导体衬底上形成的光吸收层、和在上述光吸收层上形成的导电性半导体层，其特征在于：上述导电性半导体层通过具有多个与上述导电性半导体衬底相反的导电类型的扩散区，而在上述光半导体装置中形成阵列状的光接收元件；在上述导电性半导体衬底的底部具有镜面状的薄膜。该光半导体装置充分降低了光接收元件间的串扰、小型且简单，并且可以容易地抑制对相邻的光接收元件的串扰，减少光半导体装置的光强度检测时的误差外，减小背面上的接触电阻，改善串扰，保护光半导体元件免受外部环境影响，耐湿性优良，能够确保高可靠性。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及主要用于光纤通信的光半导体装置，更具体地，涉及像应对了多沟道化的光接收元件(光电二极管PD)那样的光半导体光接收元件阵列。
技术介绍
伴随着近年来的波长复用通信等光纤通信技术的发展，必须有检测更多沟道的光的光接收元件。另一方面，为了防止伴随着多沟道化的装置的大型化，同时还希望进行装置的小型集成化。针对这些要求，形成了阵列状的光接收元件的光半导体装置，因可以接收多沟道的光且是小型装置而被广泛使用。 图IA是专利文献I中记载的现有的光半导体装置的外观图。而图IB是包含光接收部的剖面图。在图IA中例示了具有四个元件的光接收部的光半导体元件阵列，但元件数目可以根据用途进行增减而使用。图I所示的光半导体装置，通过具有在导电性半导体衬底110上形成的光吸收层112且具有多个与导电性半导体衬底110相反的导电性的扩散区120而形成。在此，光吸收层112具有绝缘性。另外，在这样的构成中，在光吸收层112的正上方设置导电性半导体层114，在导电性半导体层114上形成扩散区120。另外，在半导体衬底110上通过蒸镀等形成背面电极118，在导电性半导体层114上形成绝缘膜116和表面电极119。在此，用金属焊料130把光半导体元件100固定在背面电极118上，用键合引线132使表面电极119与在电气布线板134上形成的电气布线136连接地安装。作为用来构成光半导体元件100的材料，使用硅(Si)、锗(Ge)、砷化镓(GaAs)、磷化铟(InP)等。在以下的说明中，使用在长距离光纤通信中被广泛使用的InP系的材料进行说明。导电性半导体衬底110是η型InP (载流子浓度为I X 1018cm_3)，光吸收层112是绝缘型(n_型)砷化铟镓(InGaAs，载流子浓度为I X 1014cm_3)，导电性半导体层114是η型InP (载流子浓度为I X IO17CnT3)，在导电性半导体层114上形成的扩散区120是掺杂了 Zn的P型的ΙηΡ(载流子浓度为IX IO18CnT3)。在导电性半导体层114上形成的绝缘膜116使用氮化硅(SiN)。该绝缘膜116还同时发挥半导体接合的钝化功能并用作光入射时的无反射涂层。光接收部140的光接收直径是80 μ m，光接收元件的间隔是250 μ m。另外，导电性半导体衬底110的厚度为约200 μ m。在此，为了使背面电极118有效地用作光接收元件阵列的共用阴极，一般设置欧姆电极。即，插入用来降低InP衬底110与金属焊料130界面处的肖特基势垒的合金。本现有例，由于是η型衬底，所以使用含锗的金、镍的合金。在InP衬底上通过蒸镀而淀积合金后，通过热处理使金、锗向InP衬底扩散，降低肖特基势垒，进行界面的欧姆化。另外，虽然图I中没有记载，有时还在欧姆电极118的底部进一步附加使用了钛、钼、金等的电极。下面说明图I所示的光半导体装置的动作。首先，在表面电极119与背面电极118之间施加反向偏置电压。像图IB所示的那样，从表面经由绝缘膜116输入到光接收部140的入射光150的大部分在光吸收层112处被光电转换，成为电子171和空穴172这两种载流子。在此，因反向偏置电压被耗尽了的光吸收层112(绝缘型InGaAs)中产生能带的倾斜。因此，在光吸收层112中产生的各载流子即电子171、空穴172分别因漂移而向半导体衬底110 (η型InP)和ρ型扩散区120 (ρ型InP)移动，最终从在表面、背面上形成的电极向外部输出。在此，被输入到光吸收层112的入射光150的一部分在光吸收层112处不能完全地光电转换，成为衬底内透射光152。衬底内透射光152有时也被背面电极118反射,一部分再次被输入到光吸收层112，但像图IB的虚线箭头154所示的那样，也存在到达相邻元件162的光。·在图I所示的现有的光半导体装置中，如果像上述那样被背面电极118反射的衬底内透射光152的一部分到达相邻元件162和其附近的光吸收层112，则出现在相邻元件162中产生串扰(漏电流)170的问题。由于产生漏电流170，在光纤通信中的光强度监视时，出现了产生光强度的检测误差的问题。专利技术人分析了这样的串扰的主要原因，推测以下三个现象是主要原因。S卩，(I)因衬底背面处的漫反射而到达相邻元件的光串扰；(2)因到达相邻元件附近的吸收层的光产生的载流子(电子和空穴)的扩散所造成的电气串扰；(3)在输入元件的光吸收层处未能完全地光电转换的衬底内透射光造成的、包含(I)和(2)的现象在内的某种现象造成的串扰。在此，在现有文献中公开了针对(2)和(3)的现象的对策。首先，关于(2)的现象，在专利文献I中具有在光接收元件之间设置第二半导体接合层的结构。由此，相邻元件附近的吸收层处产生的载流子可以通过漂移被抽出，可以改善串扰。其次，关于(3)的现象，通过加厚光吸收层、设置多个光吸收层等的方法，可以减少衬底内透射光，可以改善串扰。但是，不能完全地抑制衬底内透射光。因此，降低现象(I)中的因背面处的漫反射造成的串扰是很重要的课题。但是，在现有文献中未公开降低现象(I)中的背面处的漫反射本身的技术。在此，用图IB说明发生漫反射的原因。在导电性半导体衬底110的底部设置欧姆电极作为背面电极118。这样的欧姆电极，像上述那样，是通过热处理使金、锗向InP内扩散。因此，InP与欧姆合金的界面变为粗糙状态。在图IB中示意性地示出背面电极118与InP的界面是变粗糙了的样子。该背面的粗糙成为漫反射的主要原因，出现了产生到相邻元件的串扰的问题。
技术实现思路
(本技术的目的)本技术正是鉴于这样的问题而提出的，其目的在于提供充分降低光接收元件间的漏电流的、小型且简单的光半导体装置。(所采用的方案)本技术是一种光半导体装置，包括导电性半导体衬底、在导电性半导体衬底上形成的光吸收层、和在光吸收层上形成的导电性半导体层，其特征在于导电性半导体层通过具有多个与导电性半导体衬底相反的导电类型的扩散区，而在光半导体装置中形成阵列状的光接收元件；在导电性半导体衬底的底部包括镜面状的薄膜。在本技术的一个实施方式中，其特征在于镜面状的薄膜包括包含阻挡金属(barrier metal)的背面电极。在本技术的一个实施方式中，其特征在于镜面状的薄膜形成图案，上述图案的全部或者一部分设置成使通过光接收部的光轴来到中央。在本技术的一个实施方式中，其特征在于光半导体装置在镜面状的薄膜的底部形成有作为姆欧电极的第二背面电极。 在本技术的一个实施方式中，其特征在于镜面状的薄膜包括绝缘膜。在本技术的一个实施方式中，其特征在于镜面状的薄膜包括绝缘膜和该绝缘膜底部的背面电极。在本技术的一个实施方式中，其特征在于镜面状的薄膜形成图案，上述图案的全部或者一部分设置成使通过光接收部的光轴来到中央。在本技术的一个实施方式中，其特征在于镜面状的薄膜包括绝缘膜和该绝缘膜底部的第一背面电极，且形成图案，上述图案的全部或者一部分设置成使通过光接收部的光轴来到中央；光半导体装置在镜面状的薄膜的底部形成有作为姆欧电极的第二背面电极。在本技术的一个实施方式中，其特征在于光半导体装置被收存于框体。在本技术的一个实施方式中，其特征在于光半导体装置具有二本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光半导体装置，包括：导电性半导体衬底、在上述导电性半导体衬底上形成的光吸收层、和在上述光吸收层上形成的导电性半导体层，其特征在于：?上述导电性半导体层通过具有多个与上述导电性半导体衬底相反的导电类型的扩散区，而在上述光半导体装置中形成阵列状的光接收元件；?在上述导电性半导体衬底的底部具有镜面状的薄膜。

【技术特征摘要】
2011.01.27 JP 2011-0155801.一种光半导体装置，包括导电性半导体衬底、在上述导电性半导体衬底上形成的光吸收层、和在上述光吸收层上形成的导电性半导体层，其特征在于 上述导电性半导体层通过具有多个与上述导电性半导体衬底相反的导电类型的扩散区，而在上述光半导体装置中形成阵列状的光接收元件； 在上述导电性半导体衬底的底部具有镜面状的薄膜。2.如权利要求I所述的光半导体装置，其特征在于 上述镜面状的薄膜具有包含阻挡金属的背面电极。3.如权利要求2所述的光半导体装置，其特征在于 上述镜面状的薄膜形成图案，上述图案的全部或者一部分设置成使通过光接收部的光轴来到中央。4.如权利要求3所述的光半导体装置，其特征在于 上述光半导体装置在上述镜面状的薄膜的底部形成有作为欧姆电极的第二背面电极。5.如...

【专利技术属性】
技术研发人员：土居芳行，村本好史，大山贵晴，
申请(专利权)人：NTT电子股份有限公司，日本电信电话株式会社，
类型：实用新型
国别省市：