JP6413518B2 - Optical semiconductor device, optical sensor, and manufacturing method of optical semiconductor device - Google Patents
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Description
本発明は、光半導体素子、光センサ及び光半導体素子の製造方法に関する。 The present invention relates to an optical semiconductor element, an optical sensor, and an optical semiconductor element manufacturing method.
従来、光を検知するために光半導体素子が用いられている。また、複数の光半導体素子を2次元のアレイ状に配置して、画像を撮像する光センサが用いられている。 Conventionally, an optical semiconductor element has been used to detect light. In addition, an optical sensor that captures an image by arranging a plurality of optical semiconductor elements in a two-dimensional array is used.
光センサは、用途に応じて検知すべき所定の波長に感度を有する。 The optical sensor has sensitivity to a predetermined wavelength to be detected according to the application.
例えば、赤外線の波長領域に感度を有する光半導体素子がある。このような赤外線を検知する光半導体素子は、熱源の探知又は暗視野監視等において用いられる。赤外線を検知する光半導体素子には、例えば、波長が3〜5μmのMW帯と、波長が8〜10μmのLW帯の2つの波長を検知するものがある。 For example, there is an optical semiconductor element having sensitivity in the infrared wavelength region. Such an optical semiconductor element that detects infrared rays is used for detecting a heat source or monitoring a dark field. An optical semiconductor element that detects infrared rays includes, for example, one that detects two wavelengths: a MW band having a wavelength of 3 to 5 μm and an LW band having a wavelength of 8 to 10 μm.
このような光半導体素子は、第1波長の赤外線に感度を有する活性層と、第2波長の赤外線に感度を有する活性層とを有しており、これら2つの活性層が積層されて形成されるものがある。 Such an optical semiconductor element has an active layer sensitive to infrared rays of the first wavelength and an active layer sensitive to infrared rays of the second wavelength, and is formed by laminating these two active layers. There is something.
図1は、従来例の光半導体素子を示す図である。 FIG. 1 is a diagram showing a conventional optical semiconductor device.
光半導体素子100は、基板11と、基板11上に配置されるバッファ層12と、バッファ層12上に配置される第1電極層13と、第1電極層13上に配置される第1活性層14と、第1活性層14上に配置される第2電極層15を備える。第2電極層15上には、第2活性層16が配置され、第2活性層16上には第3電極層17が配置される。 The optical semiconductor device 100 includes a substrate 11, a buffer layer 12 disposed on the substrate 11, a first electrode layer 13 disposed on the buffer layer 12, and a first active disposed on the first electrode layer 13. A layer 14 and a second electrode layer 15 disposed on the first active layer 14 are provided. A second active layer 16 is disposed on the second electrode layer 15, and a third electrode layer 17 is disposed on the second active layer 16.
第1活性層14及び第2活性層16それぞれは、基板11側から入射した所定の波長を有する光を受光して、電気信号を生成する。第1活性層14は第1波長の光に感度を有し、第2活性層16は第2波長の光に感度を有しており、それぞれ異なる波長に感度を有する。 Each of the first active layer 14 and the second active layer 16 receives light having a predetermined wavelength incident from the substrate 11 side, and generates an electrical signal. The first active layer 14 is sensitive to light of the first wavelength, and the second active layer 16 is sensitive to light of the second wavelength, each having sensitivity to a different wavelength.
第1電極層13と第2電極層15との間に所定の電圧を印加して、第1活性層14の電気信号が読み出される。また、第3電極層17と第2電極層15との間に所定の電圧を印加して、第2活性層16の電気信号が読み出される。 A predetermined voltage is applied between the first electrode layer 13 and the second electrode layer 15, and the electric signal of the first active layer 14 is read out. Further, a predetermined voltage is applied between the third electrode layer 17 and the second electrode layer 15, and the electric signal of the second active layer 16 is read out.
第3電極層17上には、光結合層120及び反射層18が配置される。光結合層120は、第2波長の格子周期を有する回折格子により形成されており、第2波長の光を選択的に乱反射して、光半導体素子内に光を戻す働きを有する。光結合層120の乱反射により光半導体素子内へ戻された光の電界成分を、第2活性層16内のキャリアと相互作用させて励起させることにより、第2波長の光に対する受光感度が高められる。 An optical coupling layer 120 and a reflective layer 18 are disposed on the third electrode layer 17. The optical coupling layer 120 is formed of a diffraction grating having a grating period of the second wavelength, and has a function of selectively irregularly reflecting the light of the second wavelength and returning the light into the optical semiconductor element. By exciting the electric field component of the light returned into the optical semiconductor element due to the irregular reflection of the optical coupling layer 120 by interacting with the carriers in the second active layer 16, the light receiving sensitivity to the light of the second wavelength is enhanced. .
図1に示す光半導体素子10の光結合層120は、第2波長の光に対しては光半導体素子内に戻すように乱反射して、外部量子効率を向上する働きを有するが、第1波長の光を乱反射する働きはない。そのため、第1波長の光に対する外部量子効率は、第2波長の光よりも小さい。 The optical coupling layer 120 of the optical semiconductor element 10 shown in FIG. 1 has a function of improving the external quantum efficiency by irregularly reflecting light of the second wavelength back into the optical semiconductor element. There is no function to diffusely reflect the light. Therefore, the external quantum efficiency for the first wavelength light is smaller than that for the second wavelength light.
そこで、第1波長及び第2波長の格子周期を有する回折格子を有する光結合層が提案されている。 Therefore, an optical coupling layer having a diffraction grating having a grating period of the first wavelength and the second wavelength has been proposed.
図2は、従来例の他の光半導体素子を示す図である。 FIG. 2 is a diagram showing another optical semiconductor element of the conventional example.
光半導体素子200は、第1波長の格子周期を有する回折格子と、第2波長の格子周期を有する回折格子を含む光結合層220を備える。光結合層220の一方の半分の領域には、第1波長の格子周期を有する回折格子が形成され、他方の半分の領域には、第2波長の格子周期を有する回折格子が形成される。 The optical semiconductor element 200 includes an optical coupling layer 220 including a diffraction grating having a grating period of a first wavelength and a diffraction grating having a grating period of a second wavelength. A diffraction grating having a grating period of the first wavelength is formed in one half region of the optical coupling layer 220, and a diffraction grating having a grating period of the second wavelength is formed in the other half region.
光結合層220は、第1波長及び第2波長の光を乱反射して、光半導体素子内に光を戻す働きを有する。 The optical coupling layer 220 has a function of irregularly reflecting the light of the first wavelength and the second wavelength and returning the light into the optical semiconductor element.
しかし、図2に示す光半導体素子200では、第2波長の格子周期を有する回折格子の領域は、図1に示す光半導体素子100の半分に減っているので、第2波長の光に対する受光感度が低下する。同様の理由から、図2に示す光半導体素子200では、第1波長の光に対する受光感度は十分ではないおそれがある。 However, in the optical semiconductor element 200 shown in FIG. 2, the area of the diffraction grating having the grating period of the second wavelength is reduced to half that of the optical semiconductor element 100 shown in FIG. Decreases. For the same reason, in the optical semiconductor element 200 shown in FIG. 2, there is a possibility that the light receiving sensitivity with respect to the light of the first wavelength is not sufficient.
本明細書は、2つの波長に対する感度を向上した光半導体素子を提供することを課題とする。 This specification makes it a subject to provide the optical semiconductor element which improved the sensitivity with respect to two wavelengths.
本明細書に開示する光半導体素子の一形態によれば、第1電極層と、上記第1電極層上に配置され、第1波長に感度を有する第1活性層と、上記第1活性層上に配置される第2電極層と、上記第2電極層上に配置され、第2波長に感度を有する第2活性層と、上記第2活性層上に配置される第3電極層と、上記第2電極層に対して上記第1活性層側に配置され、入射した光の内の第1波長を有する光を選択的に第1活性層に導く第1光結合層と、上記第2電極層に対して上記第2活性層側に配置され、入射した光の内の第2波長を有する光を選択的に第2活性層に導く第2光結合層と、を備える。 According to an embodiment of the optical semiconductor element disclosed in the present specification, a first electrode layer, a first active layer disposed on the first electrode layer and having sensitivity to a first wavelength, and the first active layer A second electrode layer disposed on the second electrode layer, a second active layer disposed on the second electrode layer and sensitive to a second wavelength; a third electrode layer disposed on the second active layer; A first optical coupling layer disposed on the first active layer side with respect to the second electrode layer and selectively guiding light having a first wavelength of incident light to the first active layer; and A second optical coupling layer which is disposed on the second active layer side with respect to the electrode layer and selectively guides light having a second wavelength of incident light to the second active layer.
また、本明細書に開示する光センサの一形態によれば、第1電極層と、上記第1電極層上に配置され、第1波長に感度を有する第1活性層と、上記第1活性層上に配置される第2電極層と、上記第2電極層上に配置され、第2波長に感度を有する第2活性層と、上記第2活性層上に配置される第3電極層と、上記第2電極層に対して上記第1活性層側に配置され、入射した光の内第1波長を有する光を選択的に第1活性層に導く第1光結合層と、上記第2電極層に対して上記第2活性層側に配置され、入射した光の内第2波長を有する光を選択的に第2活性層に導く第2光結合層と、を有する複数の光半導体素子と、各上記光半導体素子の電気信号を読み出す信号処理部と、を備える。 Moreover, according to one form of the optical sensor disclosed in this specification, the first electrode layer, the first active layer disposed on the first electrode layer and having sensitivity to the first wavelength, and the first active layer are provided. A second electrode layer disposed on the layer, a second active layer disposed on the second electrode layer and sensitive to a second wavelength, and a third electrode layer disposed on the second active layer, A first optical coupling layer disposed on the first active layer side with respect to the second electrode layer and selectively guiding light having a first wavelength of incident light to the first active layer; and the second A plurality of optical semiconductor elements having a second optical coupling layer that is disposed on the second active layer side with respect to the electrode layer and selectively guides light having a second wavelength of incident light to the second active layer And a signal processing unit that reads an electrical signal of each of the optical semiconductor elements.
更に、本明細書に開示する光半導体素子の製造方法の一形態によれば、基板上に、第1電極層を形成し、上記第1電極層上に、第1波長に感度を有する第1活性層を形成し、上記第1活性層上に、第2電極層を形成し、上記第2電極層上に、第2波長に感度を有する第2活性層を形成し、上記第2活性層上に、第3電極層を形成し、上記第3電極層上に、第2波長を有する光を選択的に第2光吸収層に導く第2光結合層を形成し、上記基板を加工して、第1波長を有する光を選択的に第1光吸収層に導く第1光結合層を形成する。 Furthermore, according to one form of the manufacturing method of the optical semiconductor element disclosed in this specification, the first electrode layer is formed on the substrate, and the first electrode having sensitivity to the first wavelength is formed on the first electrode layer. An active layer is formed, a second electrode layer is formed on the first active layer, a second active layer having sensitivity to a second wavelength is formed on the second electrode layer, and the second active layer is formed. A third electrode layer is formed thereon, a second optical coupling layer for selectively guiding light having the second wavelength to the second light absorption layer is formed on the third electrode layer, and the substrate is processed. Thus, a first optical coupling layer that selectively guides light having the first wavelength to the first light absorption layer is formed.
上述した本明細書に開示する光半導体素子の一形態によれば、2つの波長に対する感度が向上する。 According to one mode of the optical semiconductor element disclosed in the present specification described above, sensitivity to two wavelengths is improved.
また、上述した本明細書に開示する光センサの一形態によれば、2つの波長に対する感度が向上する。 Moreover, according to one form of the optical sensor disclosed in the present specification described above, sensitivity to two wavelengths is improved.
更に、上述した本明細書に開示する光半導体素子の製造方法の一形態によれば、2つの波長に対する感度を向上した光半導体素子が得られる。 Furthermore, according to one mode of the method for manufacturing an optical semiconductor element disclosed in the present specification, an optical semiconductor element having improved sensitivity to two wavelengths can be obtained.
本発明の目的及び効果は、特に請求項において指摘される構成要素及び組み合わせを用いることによって認識され且つ得られるだろう。 The objects and advantages of the invention will be realized and obtained by means of the elements and combinations particularly pointed out in the appended claims.
前述の一般的な説明及び後述の詳細な説明の両方は、例示的及び説明的なものであり、特許請求の範囲に記載されている本発明を制限するものではない。 Both the foregoing general description and the following detailed description are exemplary and explanatory and are not restrictive of the invention as claimed.
以下、本明細書で開示する光半導体素子の好ましい一実施形態を、図を参照して説明する。但し、本発明の技術範囲はそれらの実施形態に限定されず、特許請求の範囲に記載された発明とその均等物に及ぶものである。 Hereinafter, a preferred embodiment of the optical semiconductor device disclosed in this specification will be described with reference to the drawings. However, the technical scope of the present invention is not limited to these embodiments, but extends to the invention described in the claims and equivalents thereof.
図3は、本明細書に開示する光半導体素子の一実施形態を示す図である。 FIG. 3 is a diagram showing an embodiment of an optical semiconductor device disclosed in this specification.
本実施形態の光半導体素子10は、2つの異なる波長の光に対して良好な感度を有する。光半導体素子10は、入射面10aから光を受光して、2つの所定の波長を有する光を検知して電気信号に変換する。 The optical semiconductor element 10 of this embodiment has good sensitivity to light of two different wavelengths. The optical semiconductor element 10 receives light from the incident surface 10a, detects light having two predetermined wavelengths, and converts it into an electrical signal.
光半導体素子10は、第1光結合層20と、第1光結合層20上に配置されるバッファ層12と、バッファ層12上に配置される第1電極層13と、第1電極層13上に配置される第1活性層14と、第1活性層14上に配置される第2電極層15を備える。 The optical semiconductor element 10 includes a first optical coupling layer 20, a buffer layer 12 disposed on the first optical coupling layer 20, a first electrode layer 13 disposed on the buffer layer 12, and a first electrode layer 13. A first active layer 14 disposed above and a second electrode layer 15 disposed on the first active layer 14 are provided.
また、光半導体素子10は、第2電極層15上に配置される第2活性層16と、第2活性層16上に配置される第3電極層17と、第3電極層17上に配置される第2光結合層21と、第2光結合層21上に配置される反射層18を備える。 The optical semiconductor element 10 is disposed on the second active layer 16 disposed on the second electrode layer 15, the third electrode layer 17 disposed on the second active layer 16, and the third electrode layer 17. The second optical coupling layer 21 and the reflective layer 18 disposed on the second optical coupling layer 21.
第1活性層14及び第2活性層16それぞれは、入射面10aから入射した所定の波長を有する光を受光して、電気信号を生成する。第1活性層14は第1波長の光に感度を有し、第2活性層16は第2波長の光に感度を有しており、それぞれ、同一又は異なる波長に感度を有する。本実施形態では、第1活性層14及び第2活性層16それぞれは、異なる波長に感度を有する。 Each of the first active layer 14 and the second active layer 16 receives light having a predetermined wavelength incident from the incident surface 10a and generates an electrical signal. The first active layer 14 is sensitive to light of the first wavelength, and the second active layer 16 is sensitive to light of the second wavelength, each having sensitivity to the same or different wavelength. In the present embodiment, each of the first active layer 14 and the second active layer 16 has sensitivity to different wavelengths.
第1電極層13と第2電極層15との間に所定の電圧を印加して、第1活性層14の電気信号が読み出される。また、第3電極層17と第2電極層15との間に所定の電圧を印加して、第2活性層16の電気信号が読み出される。このようにして、光半導体素子10は、第1波長の光及び第2波長の光を検知することができる。 A predetermined voltage is applied between the first electrode layer 13 and the second electrode layer 15, and the electric signal of the first active layer 14 is read out. Further, a predetermined voltage is applied between the third electrode layer 17 and the second electrode layer 15, and the electric signal of the second active layer 16 is read out. In this way, the optical semiconductor element 10 can detect the first wavelength light and the second wavelength light.
第1活性層14は、第1波長の光を選択的に吸収して、電気信号を生成する。所定の波長に高い感度を有する観点から、第1活性層14は、量子井戸又は量子ドットを用いて形成されることが好ましい。 The first active layer 14 selectively absorbs light of the first wavelength and generates an electrical signal. From the viewpoint of high sensitivity at a predetermined wavelength, the first active layer 14 is preferably formed using a quantum well or a quantum dot.
第2活性層16は、第1波長とは異なる第2波長の光を選択的に吸収して、電気信号を生成する。所定の波長に高い感度を有する観点から、第2活性層16は、量子井戸又は量子ドットを用いて形成されることが好ましい。 The second active layer 16 selectively absorbs light having a second wavelength different from the first wavelength to generate an electrical signal. From the viewpoint of high sensitivity at a predetermined wavelength, the second active layer 16 is preferably formed using quantum wells or quantum dots.
第1活性層14及び第2活性層16は、層の積層方向に1次元的に量子化されているので、第1活性層14内及び第2活性層16内のキャリアは、積層面に対して垂直な方向に入射した光の電界成分との相互作用が弱い。 Since the first active layer 14 and the second active layer 16 are one-dimensionally quantized in the stacking direction of the layers, carriers in the first active layer 14 and the second active layer 16 are relative to the stacking surface. The interaction with the electric field component of light incident in a perpendicular direction is weak.
そこで、第1光結合層20は、第2電極層15に対して第1活性層14側に配置され、入射した光の内の第1波長を有する光を選択的に第1活性層14に導く。 Therefore, the first optical coupling layer 20 is disposed on the first active layer 14 side with respect to the second electrode layer 15, and selectively transmits light having the first wavelength of incident light to the first active layer 14. Lead.
同様に、第2光結合層21は、第2電極層15に対して第2活性層16側に配置され、入射した光の内の第2波長を有する光を選択的に第2活性層16に導く。 Similarly, the second optical coupling layer 21 is disposed on the second active layer 16 side with respect to the second electrode layer 15, and selectively selects light having the second wavelength of incident light from the second active layer 16. Lead to.
第1光結合層20は、第1波長の格子周期を有する回折格子により形成されており、第1波長の光を選択的に乱反射して、光半導体素子内に光を戻す働きを有する。第1光結合層20の乱反射により光半導体素子内へ戻された光の電界成分を、第1活性層14内のキャリアと相互作用させて励起させることにより、第1波長の光に対する光半導体素子10の受光感度が高められる。 The first optical coupling layer 20 is formed of a diffraction grating having a grating period of the first wavelength, and has a function of selectively irregularly reflecting the light of the first wavelength and returning the light into the optical semiconductor element. An optical semiconductor element for light of the first wavelength is obtained by exciting the electric field component of the light returned into the optical semiconductor element due to the irregular reflection of the first optical coupling layer 20 by interacting with the carriers in the first active layer 14. The light receiving sensitivity of 10 is increased.
同様に、第2光結合層21は、第2波長の格子周期を有する回折格子により形成されており、第2波長の光を選択的に乱反射して、光半導体素子内に光を戻す働きを有する。第2光結合層21の乱反射により光半導体素子内へ戻された光の電界成分を、第2活性層16内のキャリアと相互作用させて励起させることにより、第2波長の光に対する光半導体素子10の受光感度が高められる。 Similarly, the second optical coupling layer 21 is formed of a diffraction grating having a grating period of the second wavelength, and selectively diffuses and reflects light of the second wavelength to return the light into the optical semiconductor element. Have. An optical semiconductor element for the light of the second wavelength is obtained by exciting the electric field component of the light returned into the optical semiconductor element due to the irregular reflection of the second optical coupling layer 21 by interacting with the carriers in the second active layer 16. The light receiving sensitivity of 10 is increased.
また、光半導体素子10は、反射層18を用いて、入射した光を光半導体素子内部へ戻すことにより、第1活性層14及び第2活性層16のキャリアと光との相互作用をする機会を増やしている。 In addition, the optical semiconductor element 10 uses the reflective layer 18 to return incident light to the inside of the optical semiconductor element, thereby allowing the carriers of the first active layer 14 and the second active layer 16 to interact with light. Is increasing.
第1活性層14及び第2活性層16の内、相対的に短い波長に対する感度を有する方の活性層を入射面10a側に配置することが、光の損失を低減して、感度を高める観点から好ましい。本実施形態では、第1波長λMは、第2波長λLよりも波長が短いので、第1波長λMの光に感度を有する第1活性層14が、入射面10a側に配置される。また、第1波長λMを有する光を選択的に第1活性層14に導く第1光結合層20が、第2電極層15に対して第1活性層14側に配置される。 Of the first active layer 14 and the second active layer 16, disposing the active layer having sensitivity to a relatively short wavelength on the incident surface 10 a side reduces light loss and increases sensitivity. To preferred. In the present embodiment, since the first wavelength λM is shorter than the second wavelength λL, the first active layer 14 sensitive to the light having the first wavelength λM is disposed on the incident surface 10a side. A first optical coupling layer 20 that selectively guides light having the first wavelength λM to the first active layer 14 is disposed on the first active layer 14 side with respect to the second electrode layer 15.
仮に、相対的に波長の長い第2波長λLに感度を有する第2活性層16が入射面10a側に配置された場合には、光が第2活性層16を通過する時に、第1波長λMの光の一部が、第2活性層16で吸収されるおそれがある。一方、相対的に波長の長い第2波長λLを有する光は、第1活性層14ではほとんど吸収されないので、相対的に波長の短い第1波長に感度を有する第2活性層16を入射面10a側に配置することの影響は少ない。 If the second active layer 16 having sensitivity to the second wavelength λL having a relatively long wavelength is disposed on the incident surface 10a side, when the light passes through the second active layer 16, the first wavelength λM A part of the light may be absorbed by the second active layer 16. On the other hand, since the light having the relatively long second wavelength λL is hardly absorbed by the first active layer 14, the second active layer 16 having sensitivity to the relatively short first wavelength is incident on the incident surface 10a. There is little influence of placing on the side.
次に、第1光結合層20及び第2光結合層21の働きを、図を参照しながら、以下に説明する。 Next, functions of the first optical coupling layer 20 and the second optical coupling layer 21 will be described below with reference to the drawings.
まず、第1波長λM及び第2波長λLを含む光が入射面10aに照射される。光が入射面10aに入射する角度は、一般に、入射面10aに対して、平行よりも垂直に近い。 First, light including the first wavelength λM and the second wavelength λL is irradiated on the incident surface 10a. The angle at which light enters the incident surface 10a is generally closer to perpendicular to the incident surface 10a than parallel.
光半導体素子10内に入射した光は、第1波長λMの光の一部が第1活性層14で吸収され、第2波長λLの光の一部が第2活性層16で吸収された後、第2光結合層21に到達する。 The light incident on the optical semiconductor element 10 is after a part of the light having the first wavelength λM is absorbed by the first active layer 14 and a part of the light having the second wavelength λL is absorbed by the second active layer 16. The second optical coupling layer 21 is reached.
第2光結合層21は、第2波長λLを有する光を選択的に回折することにより、第2光結合層21に到達した光を乱反射する。また、第2波長λL以外の波長の光は、反射層18により鏡面反射されて、光半導体素子内部に戻る。 The second light coupling layer 21 selectively diffracts the light having the second wavelength λL to diffusely reflect the light reaching the second light coupling layer 21. In addition, light having a wavelength other than the second wavelength λL is specularly reflected by the reflective layer 18 and returns to the inside of the optical semiconductor element.
第2光結合層21により乱反射された第2波長λLを有する光は、第2活性層16の層方向に進む割合が増加するので、第2活性層16内のキャリアと相互作用が増加することにより、光半導体素子10の第2波長の光に対する感度が高められる。 Since the ratio of the light having the second wavelength λL that is irregularly reflected by the second optical coupling layer 21 travels in the layer direction of the second active layer 16 increases, the interaction with the carriers in the second active layer 16 increases. Thereby, the sensitivity with respect to the light of the 2nd wavelength of the optical semiconductor element 10 is improved.
一方、反射層18により鏡面反射された第2波長λL以外の波長の光は、第1活性層14を通過する時に第1波長λMの光の一部が第1活性層14で吸収された後、第1光結合層20に到達する。 On the other hand, light having a wavelength other than the second wavelength λL specularly reflected by the reflection layer 18 is partially absorbed by the first active layer 14 when passing through the first active layer 14. The first optical coupling layer 20 is reached.
第1光結合層20は、第1波長λMを有する光を選択的に回折することにより、第1光結合層20に到達した光を乱反射する。第1光結合層20により乱反射された第1波長λMを有する光は、第1活性層14の層方向に進む割合が増加するので、第1活性層14内のキャリアと相互作用が増加することにより、光半導体素子10の第1波長の光に対する受光感度が高められる。 The first light coupling layer 20 selectively diffracts the light having the first wavelength λM to diffusely reflect the light reaching the first light coupling layer 20. Since the ratio of the light having the first wavelength λM that is irregularly reflected by the first optical coupling layer 20 travels in the layer direction of the first active layer 14 increases, the interaction with the carriers in the first active layer 14 increases. Thus, the light receiving sensitivity of the optical semiconductor element 10 with respect to the first wavelength light is increased.
また、第1波長λM以外の波長の光の一部は、第1光結合層20とバッファ層12との境界で鏡面反射されて、光半導体素子10内部に戻る。光半導体素子10内部に戻った光は、上述した過程を繰り返す。また、第1波長λM以外の波長の光の一部は、光半導体素子10の外部へ出ていく。 Further, a part of the light having a wavelength other than the first wavelength λM is specularly reflected at the boundary between the first optical coupling layer 20 and the buffer layer 12 and returns to the inside of the optical semiconductor element 10. The light returning to the inside of the optical semiconductor element 10 repeats the above-described process. In addition, part of light having a wavelength other than the first wavelength λM goes out of the optical semiconductor element 10.
第1光結合層20を形成する材料としては、回折格子として働く上で、バッファ層12とは異なる屈折率を有することが好ましい。また、第1光結合層20を形成する材料は、第1波長λM及び第2波長λLの光に対する吸収係数が低いことが好ましい。 The material forming the first optical coupling layer 20 preferably has a refractive index different from that of the buffer layer 12 in functioning as a diffraction grating. Moreover, it is preferable that the material forming the first optical coupling layer 20 has a low absorption coefficient for light having the first wavelength λM and the second wavelength λL.
図4は、光半導体素子の電界強度分布の計算結果である。 FIG. 4 shows the calculation result of the electric field intensity distribution of the optical semiconductor element.
図4は、第1波長λMとして4.7μmの光に感度を有する第1活性層14と、第2波長λLとして10.8μmの光に感度を有する第2活性層16を備える光半導体素子10に対して、波長4.7μmの光を照射した時の計算結果を示す。 FIG. 4 shows an optical semiconductor device 10 having a first active layer 14 sensitive to light having a first wavelength λM of 4.7 μm and a second active layer 16 sensitive to light having a second wavelength λL of 10.8 μm. Shows the calculation results when light having a wavelength of 4.7 μm is irradiated.
光半導体素子10の形成材料については、後述する光半導体素子の製造方法の説明で記載する。 The material for forming the optical semiconductor element 10 will be described in the description of the method for manufacturing the optical semiconductor element described later.
光半導体素子の電界強度分布の計算は、電磁界シミュレータを用いて、マクスウェル方程式の境界値問題を解くことにより行った。 Calculation of the electric field strength distribution of the optical semiconductor element was performed by solving the boundary value problem of the Maxwell equation using an electromagnetic field simulator.
図4の縦軸は、光半導体素子の厚さ方向の位置を示し、横軸は、光半導体素子の層方向の位置を示す。また、図4の右側に配置する指標は、光半導体素子内の電界成分Eyの電界強度を示す。 The vertical axis in FIG. 4 indicates the position in the thickness direction of the optical semiconductor element, and the horizontal axis indicates the position in the layer direction of the optical semiconductor element. 4 indicates the electric field intensity of the electric field component Ey in the optical semiconductor element.
また、図4に示す計算とは別に、第1光結合層を配置しない光半導体素子に対しても、同様に、光半導体素子内の電界強度分布の計算を行った。 In addition to the calculation shown in FIG. 4, the electric field intensity distribution in the optical semiconductor element was similarly calculated for the optical semiconductor element in which the first optical coupling layer was not disposed.
両計算結果を比較した所、第1光結合層を配置することにより、第1活性層内の電界成分Eyの積算量が1.08倍になることが分かった。 When both calculation results were compared, it was found that the integrated amount of the electric field component Ey in the first active layer was increased by 1.08 times by arranging the first optical coupling layer.
更に、図4に示す計算とは別に、波長10.8μmの光を照射した時の光半導体素子内の電界強度分布の計算を行った所、光半導体素子内の電界成分Eyの値には変化は見られなかった。即ち、第1光結合層を配置することが、相対的に波長の長い第2波長の受光感度に影響を与えないと考えられる。 In addition to the calculation shown in FIG. 4, when the electric field intensity distribution in the optical semiconductor element when irradiated with light having a wavelength of 10.8 μm was calculated, the value of the electric field component Ey in the optical semiconductor element changed. Was not seen. That is, it is considered that the arrangement of the first optical coupling layer does not affect the light receiving sensitivity of the second wavelength having a relatively long wavelength.
上述した本実施形態の光半導体素子10によれば、2つの波長に対する感度が向上する。従って、光半導体素子10は、第1波長及び第2波長の光に対する外部量子効率が共に向上する。 According to the optical semiconductor element 10 of the present embodiment described above, the sensitivity to two wavelengths is improved. Therefore, the optical semiconductor element 10 improves both the external quantum efficiencies for the light of the first wavelength and the second wavelength.
また、上述した実施形態の光半導体素子では、相対的に短い波長に感度を有する活性層及び光結合層を、入射面10a側に配置していたが、相対的に長い波長に感度を有する活性層及びその光結合層を、入射面10a側に配置してもよい。このような構成を用いても、2つの波長に対する感度が向上する効果を得ることができる。 In the optical semiconductor device of the above-described embodiment, the active layer and the optical coupling layer that are sensitive to relatively short wavelengths are arranged on the incident surface 10a side, but the active layer that is sensitive to relatively long wavelengths is active. The layer and its optical coupling layer may be arranged on the incident surface 10a side. Even if such a configuration is used, an effect of improving the sensitivity to two wavelengths can be obtained.
図5は、光半導体素子の変形例を示す図である。 FIG. 5 is a diagram showing a modification of the optical semiconductor element.
本変型例の光半導体素子10では、第1光結合層20は、第1活性層14に隣接して配置され、第2光結合層21は、第2活性層16に隣接して配置される。具体的には、第1光結合層20は、第1活性層14と第1電極層13との間に配置され、第2光結合層21は、第2活性層16と第3電極層17との間に配置される。 In the optical semiconductor device 10 of this modification, the first optical coupling layer 20 is disposed adjacent to the first active layer 14, and the second optical coupling layer 21 is disposed adjacent to the second active layer 16. . Specifically, the first photocoupling layer 20 is disposed between the first active layer 14 and the first electrode layer 13, and the second photocoupling layer 21 is composed of the second active layer 16 and the third electrode layer 17. Between.
また、第1光結合層20を、第2電極層15の第1活性層14側の面上に配置し、第2光結合層21を、第2電極層15の第2活性層16側の面上に配置してもよい。 Further, the first optical coupling layer 20 is disposed on the surface of the second electrode layer 15 on the first active layer 14 side, and the second optical coupling layer 21 is disposed on the second active layer 16 side of the second electrode layer 15. You may arrange | position on a surface.
次に、上述した本明細書に開示する複数の光半導体素子が2次元アレイ状に配置された光センサを、図面を参照して、以下に説明する。 Next, an optical sensor in which a plurality of optical semiconductor elements disclosed in this specification are arranged in a two-dimensional array will be described below with reference to the drawings.
本実施形態の光センサ30は、2次元アレイ状に配置された複数の光半導体素子10と、各光半導体素子10の電気信号を読み出す信号処理部40を備える。各光半導体素子10は、光センサ30の一画素として機能する。光センサ30は、2次元アレイ状に配置された複数の光半導体素子10が受光した光を電気信号に変換することにより、画像信号を生成する。 The optical sensor 30 of the present embodiment includes a plurality of optical semiconductor elements 10 arranged in a two-dimensional array, and a signal processing unit 40 that reads an electrical signal of each optical semiconductor element 10. Each optical semiconductor element 10 functions as one pixel of the optical sensor 30. The optical sensor 30 generates an image signal by converting light received by a plurality of optical semiconductor elements 10 arranged in a two-dimensional array into an electrical signal.
各光半導体素子10は、入射面を外方に向けた状態で、信号処理部40上に配置される。信号処理部40と、各光半導体素子10の各電極とは、図示しないバンプ等を用いて、電気的に接続される。 Each optical semiconductor element 10 is arranged on the signal processing unit 40 with the incident surface facing outward. The signal processing unit 40 and each electrode of each optical semiconductor element 10 are electrically connected using a bump or the like (not shown).
図6に示す例では、光半導体素子10が2次元アレイ状に配置されているが、光半導体素子10は、1次元アレイ状に配置されていてもよい。 In the example shown in FIG. 6, the optical semiconductor elements 10 are arranged in a two-dimensional array, but the optical semiconductor elements 10 may be arranged in a one-dimensional array.
次に、本明細書に開示する光センサの製造方法の一形態を、図面を参照しながら、以下に説明する。 Next, one mode of a method for manufacturing an optical sensor disclosed in this specification will be described below with reference to the drawings.
本実施形態では、説明を分かり易くするために、光センサが有する光半導体素子アレイ内の一の光半導体素子の部分の製造工程を説明する。他の光半導体素子の部分も同様に形成される。 In this embodiment, in order to make the explanation easy to understand, a manufacturing process of a part of one optical semiconductor element in the optical semiconductor element array included in the optical sensor will be described. Other optical semiconductor element portions are formed in the same manner.
まず、図7に示すように、基板11上に、バッファ層12と、n型の極性を有する第1電極層13と、第1活性層14と、n型の極性を有する第2電極層15と、第2活性層16と、n型の極性を有する第3電極層17と、加工層22とが、順番に形成される。 First, as shown in FIG. 7, a buffer layer 12, a first electrode layer 13 having n-type polarity, a first active layer 14, and a second electrode layer 15 having n-type polarity are formed on a substrate 11. The second active layer 16, the third electrode layer 17 having n-type polarity, and the processed layer 22 are formed in order.
各層を形成する方法としては、例えば、分子線エピタキシー法(MBE)、又は有機金属気相成長法(MOCVD)を用いることができる。 As a method of forming each layer, for example, molecular beam epitaxy (MBE) or metal organic chemical vapor deposition (MOCVD) can be used.
本実施形態では、基板11として、半絶縁性のGaAs基板を用いた。バッファ層は、GaAsを用いて形成した。第1電極層13と、第2電極層15と、第3電極層17は、Siが1×1018cm−3程度の濃度でドーピングされたGaAsを用いて形成した。第1活性層14は、InGaAs/GaAs/AlGaAsを用いた量子井戸により形成した。量子井戸の繰り返し数は10〜50周期とした。各層の厚さと、In組成及びAl組成は、第1波長に感度を有するように決定される。また、InGaAs層には、Siをドーピングしてもよい。第2活性層16は、GaAs/AlGaAsを用いた量子井戸により形成した。量子井戸の繰り返し数は10〜50周期とした。各層の厚さと、Al組成は、第2波長に感度を有するように決定される。また、GaAs層には、Siをドーピングしてもよい。加工層22は、SiをドーピングしたGaAsを用いて形成した。 In this embodiment, a semi-insulating GaAs substrate is used as the substrate 11. The buffer layer was formed using GaAs. The first electrode layer 13, the second electrode layer 15, and the third electrode layer 17 were formed using GaAs doped with Si at a concentration of about 1 × 10 18 cm −3 . The first active layer 14 was formed by a quantum well using InGaAs / GaAs / AlGaAs. The number of repetitions of the quantum well was 10 to 50 cycles. The thickness of each layer, the In composition, and the Al composition are determined so as to be sensitive to the first wavelength. The InGaAs layer may be doped with Si. The second active layer 16 was formed by a quantum well using GaAs / AlGaAs. The number of repetitions of the quantum well was 10 to 50 cycles. The thickness of each layer and the Al composition are determined so as to be sensitive to the second wavelength. The GaAs layer may be doped with Si. The processed layer 22 was formed using GaAs doped with Si.
次に、図8に示すように、加工層22が回折格子に加工されて、第2光結合層21が形成される。第2光結合層21は、例えば、フォトリソグラフィー法を用いて、加工層22上にレジストパターンを形成した後、ドライエッチング法又はウェットエッチング法を用いて、露出している加工層22の部分を除去して形成される。回折格子の格子間隔は、第2波長の周期と一致するように決定される。 Next, as shown in FIG. 8, the processed layer 22 is processed into a diffraction grating to form the second optical coupling layer 21. The second optical coupling layer 21 is formed by forming a resist pattern on the processing layer 22 using, for example, a photolithography method, and then exposing the exposed portion of the processing layer 22 using a dry etching method or a wet etching method. It is formed by removing. The grating interval of the diffraction grating is determined so as to coincide with the period of the second wavelength.
次に、図9に示すように、第3電極層17上の第2光結合層21を覆うように、反射層18が形成される。反射層18は、例えば、真空蒸着法又は真空スパッタ法等の公知の金属膜の成膜法を用いて形成できる。本実施形態では、反射層18を、Auを用いて形成した。 Next, as shown in FIG. 9, the reflective layer 18 is formed so as to cover the second optical coupling layer 21 on the third electrode layer 17. The reflective layer 18 can be formed using, for example, a known metal film forming method such as vacuum deposition or vacuum sputtering. In the present embodiment, the reflective layer 18 is formed using Au.
次に、図10に示すように、第2電極層15の一部が露出するように、この第2電極層15の部分の上に位置する第3電極層17及び第2活性層16がエッチングされる。また、第1電極層13の一部が露出するように、この第1電極層13の部分の上に位置する第3電極層17及び第2活性層16及び第2電極層15及び第1活性層14がエッチングされる。また、隣接する光半導体素子同士を電気的に絶縁してバッファ層12が露出するように、バッファ層12の上に位置する第3電極層17及び第2活性層16及び第2電極層15及び第1活性層14及びバッファ層12及び第1電極層13がエッチングされる。各層をエッチングする方法としては、例えば、ドライエッチング法又はウェットエッチング法を用いることができる。 Next, as shown in FIG. 10, the third electrode layer 17 and the second active layer 16 located on the second electrode layer 15 are etched so that a part of the second electrode layer 15 is exposed. Is done. Further, the third electrode layer 17, the second active layer 16, the second electrode layer 15, and the first active layer located on the portion of the first electrode layer 13 so that a part of the first electrode layer 13 is exposed. Layer 14 is etched. Further, the third electrode layer 17, the second active layer 16, the second electrode layer 15, and the second electrode layer 15 located on the buffer layer 12, so that the adjacent optical semiconductor elements are electrically insulated and the buffer layer 12 is exposed. The first active layer 14, the buffer layer 12, and the first electrode layer 13 are etched. As a method for etching each layer, for example, a dry etching method or a wet etching method can be used.
次に、図11に示すように、バッファ層12から反射層18上に電気絶縁性の絶縁層31が形成された後、第2電極層15を露出する開口32aと、反射層18を露出する開口32bと、第1電極層13を露出する開口32cが絶縁層31に形成される。絶縁層31は、光半導体素子10の各層を保護する機能も有する。本実施形態では、絶縁層31を、SiONを用いて形成した。開口32a〜32cは、例えば、ドライエッチング法又はウェットエッチング法を用いて形成される。 Next, as shown in FIG. 11, after an electrically insulating insulating layer 31 is formed on the reflective layer 18 from the buffer layer 12, an opening 32a exposing the second electrode layer 15 and the reflective layer 18 are exposed. An opening 32 b and an opening 32 c exposing the first electrode layer 13 are formed in the insulating layer 31. The insulating layer 31 also has a function of protecting each layer of the optical semiconductor element 10. In the present embodiment, the insulating layer 31 is formed using SiON. The openings 32a to 32c are formed using, for example, a dry etching method or a wet etching method.
次に、図12に示すように、開口32aに露出する第2電極層15と電気的に接続し、反射層18上の絶縁層31の部分まで延びる配線層33が形成される。また、開口32cに露出する第1電極層13と電気的に接続し、反射層18上の絶縁層31の部分まで延びる配線層34が形成される。 Next, as shown in FIG. 12, a wiring layer 33 that is electrically connected to the second electrode layer 15 exposed in the opening 32a and extends to the insulating layer 31 on the reflective layer 18 is formed. In addition, a wiring layer 34 that is electrically connected to the first electrode layer 13 exposed in the opening 32 c and extends to the insulating layer 31 on the reflective layer 18 is formed.
そして、配線層34上にバンプ35aが形成され、配線層34上にバンプ35cが形成される。また、開口32bに露出している反射層18上にバンプ35bが形成される。反射層18は電気伝導性を有するので、バンプ35bと第3電極層17は、電気的に接続する。 A bump 35 a is formed on the wiring layer 34, and a bump 35 c is formed on the wiring layer 34. A bump 35b is formed on the reflective layer 18 exposed in the opening 32b. Since the reflective layer 18 has electrical conductivity, the bump 35b and the third electrode layer 17 are electrically connected.
次に、図13に示すように、光半導体素子10を、別に用意した信号処理部40と電気的に接続する。具体的には、光半導体素子10のバンプ35a〜35cを、信号処理部40の対応するバンプ36a〜36bとがフリップチップボンディングされる。 Next, as shown in FIG. 13, the optical semiconductor element 10 is electrically connected to a separately prepared signal processing unit 40. Specifically, the bumps 35a to 35c of the optical semiconductor element 10 and the corresponding bumps 36a to 36b of the signal processing unit 40 are flip-chip bonded.
次に、図14に示すように、基板11が回折格子に加工されて、第1光結合層20が形成されて光半導体素子10が得られると共に光半導体素子10のアレイを有する光センサ30が完成する。回折格子の格子間隔は、第1波長の周期と一致するように決定される。基板11は、例えば、ドライエッチング法又はウェットエッチング法を用いて、厚さを薄くされた後、レーザ加工法等を用いて、回折格子に加工される。 Next, as shown in FIG. 14, the substrate 11 is processed into a diffraction grating to form the first optical coupling layer 20 to obtain the optical semiconductor element 10, and the optical sensor 30 having an array of the optical semiconductor elements 10. Complete. The grating interval of the diffraction grating is determined so as to coincide with the period of the first wavelength. The substrate 11 is thinned using, for example, a dry etching method or a wet etching method, and then processed into a diffraction grating using a laser processing method or the like.
上述した実施形態では、各光半導体素子10の第1電極層13及び第2電極層15及び第3電極層17が、電気的に絶縁されていたが、第1電極層13及び第3電極層17が、各光半導体素子で一体になるように形成してもよい。この場合には、各光半導体素子10には、第2電極層15と電気的に接続するバンプ35bが形成され、第1活性層14及び第2活性層16の電気信号は、バンプ35bから出力される。 In the above-described embodiment, the first electrode layer 13, the second electrode layer 15, and the third electrode layer 17 of each optical semiconductor element 10 are electrically insulated, but the first electrode layer 13 and the third electrode layer 17 may be formed so as to be integrated with each optical semiconductor element. In this case, each optical semiconductor element 10 is provided with a bump 35b that is electrically connected to the second electrode layer 15, and electrical signals of the first active layer 14 and the second active layer 16 are output from the bump 35b. Is done.
本発明では、上述した実施形態の光半導体素子、光センサ及び光半導体素子の製造方法は、本発明の趣旨を逸脱しない限り適宜変更が可能である。また、一の実施形態が有する構成要件は、他の実施形態にも適宜適用することができる。 In the present invention, the optical semiconductor element, the optical sensor, and the method for manufacturing the optical semiconductor element of the above-described embodiment can be appropriately changed without departing from the gist of the present invention. In addition, the configuration requirements of one embodiment can be applied to other embodiments as appropriate.
例えば、図15は、光半導体素子の他の実施形態を示す図である。 For example, FIG. 15 is a diagram showing another embodiment of the optical semiconductor element.
光半導体素子10は、第1光結合層20と、第1光結合層20上に配置されるバッファ層12と、バッファ層12上に配置される第1電極層13と、第1電極層13上に配置される第1活性層14を備える。 The optical semiconductor element 10 includes a first optical coupling layer 20, a buffer layer 12 disposed on the first optical coupling layer 20, a first electrode layer 13 disposed on the buffer layer 12, and a first electrode layer 13. A first active layer 14 is provided thereon.
また、光半導体素子10は、第1活性層14上に配置される第3電極層17と、第3電極層17上に配置される第2光結合層21と、第2光結合層21上に配置される反射層18を備える。 In addition, the optical semiconductor element 10 includes the third electrode layer 17 disposed on the first active layer 14, the second optical coupling layer 21 disposed on the third electrode layer 17, and the second optical coupling layer 21. The reflective layer 18 is provided.
本実施形態の光半導体素子は、第2電極層及び第2活性層を備えていない。 The optical semiconductor device of this embodiment does not include the second electrode layer and the second active layer.
入射光の一部は、入射面10aで反射して、全ての入射光がバッファ層12を介して第1活性層14へ入射するわけではない。一方、受光感度を増加する観点から、入射面10aで反射する光量を低減することが望まれる。 A part of the incident light is reflected by the incident surface 10 a, and not all the incident light enters the first active layer 14 via the buffer layer 12. On the other hand, from the viewpoint of increasing the light receiving sensitivity, it is desired to reduce the amount of light reflected by the incident surface 10a.
入射面10aで反射する光量を低減する方法として、例えば、反射防止膜(ARコート)を入射面10aに形成することがあるが、厚さの薄い光半導体素子10の入射面10aに反射防止膜を形成することは、一般に困難である。 As a method for reducing the amount of light reflected by the incident surface 10a, for example, an antireflection film (AR coating) may be formed on the incident surface 10a. The antireflection film is formed on the incident surface 10a of the thin optical semiconductor element 10. Is generally difficult to form.
そこで、第1光結合層20を入射面10aに配置することにより、入射面10aで反射する光量を低減することができる。例えば、電磁界シミュレータを用いた光半導体素子の電界強度分布の計算によれば、入射面10aで反射する光量を30%低減することができる。 Therefore, the amount of light reflected by the incident surface 10a can be reduced by arranging the first optical coupling layer 20 on the incident surface 10a. For example, according to the calculation of the electric field intensity distribution of the optical semiconductor element using the electromagnetic field simulator, the amount of light reflected by the incident surface 10a can be reduced by 30%.
また、第1光結合層20を入射面10aに配置することにより、光が入射面10aで回折するので、第1活性層14内における電界成分が増加する効果も得られる。 Moreover, since the light is diffracted by the incident surface 10a by arranging the first optical coupling layer 20 on the incident surface 10a, an effect of increasing the electric field component in the first active layer 14 is also obtained.
第1光結合層20は、回折格子により形成されており、回折格子の周期は、第1活性層14が感度を有する第1波長と同じでもよい。また、回折格子の周期は、第1波長と同じでなくとも、上述した入射面10aで反射する光量を低減及び第1活性層14内における電界成分が増加する効果を得ることができる。 The first optical coupling layer 20 is formed of a diffraction grating, and the period of the diffraction grating may be the same as the first wavelength at which the first active layer 14 has sensitivity. Moreover, even if the period of the diffraction grating is not the same as the first wavelength, it is possible to obtain the effect of reducing the amount of light reflected by the incident surface 10a and increasing the electric field component in the first active layer 14.
ここで述べられた全ての例及び条件付きの言葉は、読者が、発明者によって寄与された発明及び概念を技術を深めて理解することを助けるための教育的な目的を意図する。ここで述べられた全ての例及び条件付きの言葉は、そのような具体的に述べられた例及び条件に限定されることなく解釈されるべきである。また、明細書のそのような例示の機構は、本発明の優越性及び劣等性を示すこととは関係しない。本発明の実施形態は詳細に説明されているが、その様々な変更、置き換え又は修正が本発明の精神及び範囲を逸脱しない限り行われ得ることが理解されるべきである。 All examples and conditional words mentioned herein are intended for educational purposes to help the reader deepen and understand the inventions and concepts contributed by the inventor. All examples and conditional words mentioned herein are to be construed without limitation to such specifically stated examples and conditions. Also, such exemplary mechanisms in the specification are not related to showing the superiority and inferiority of the present invention. While embodiments of the present invention have been described in detail, it should be understood that various changes, substitutions or modifications can be made without departing from the spirit and scope of the invention.
10 光半導体素子
10a 入射面
11 基板
12 バッファ層
13 第1電極層
14 第1活性層
15 第2電極層
16 第2活性層
17 第3電極層
18 反射層
20 第1光結合層
21 第2光結合層
22 加工層
30 光センサ
31 絶縁層
32a、32b、32c 開口
33 配線層
34 配線層
35a、35b、35c 電極
36a、36b、36c バンプ
40 信号処理部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Optical semiconductor element 10a Incident surface 11 Substrate 12 Buffer layer 13 1st electrode layer 14 1st active layer 15 2nd electrode layer 16 2nd active layer 17 3rd electrode layer 18 Reflective layer 20 1st optical coupling layer 21 2nd light Bonding layer 22 Processing layer 30 Optical sensor 31 Insulating layer 32a, 32b, 32c Opening 33 Wiring layer 34 Wiring layer 35a, 35b, 35c Electrode 36a, 36b, 36c Bump 40 Signal processing unit
Claims (6)
前記第1電極層上に配置され、第1波長に感度を有する第1活性層と、
前記第1活性層上に配置される第2電極層と、
前記第2電極層上に配置され、第2波長に感度を有する第2活性層と、
前記第2活性層上に配置される第3電極層と、
前記第2電極層に対して前記第1活性層側に配置され、入射した光の内の第1波長を有する光を選択的に第1活性層に導く第1光結合層と、
前記第2電極層に対して前記第2活性層側に配置され、入射した光の内の第2波長を有する光を選択的に第2活性層に導く第2光結合層と、
前記第2光結合層上に配置され、第1波長を有する光を反射する反射層と、
を備え、
前記第1光結合層は、前記第1電極層の外方に配置され、前記第2光結合層は、前記第3電極層の外方に配置され、
前記第1電極層側に光の入射面を備え、第1波長は、第2波長よりも波長が短い光半導体素子。 A first electrode layer;
A first active layer disposed on the first electrode layer and sensitive to a first wavelength;
A second electrode layer disposed on the first active layer;
A second active layer disposed on the second electrode layer and sensitive to a second wavelength;
A third electrode layer disposed on the second active layer;
A first optical coupling layer that is disposed on the first active layer side with respect to the second electrode layer and selectively guides light having a first wavelength of incident light to the first active layer;
A second optical coupling layer that is disposed on the second active layer side with respect to the second electrode layer and selectively guides light having a second wavelength of incident light to the second active layer;
A reflective layer disposed on the second optical coupling layer and reflecting light having a first wavelength;
Bei to give a,
The first optical coupling layer is disposed outside the first electrode layer, and the second optical coupling layer is disposed outside the third electrode layer.
An optical semiconductor element comprising a light incident surface on the first electrode layer side, wherein the first wavelength is shorter than the second wavelength .
前記第1電極層上に配置され、第1波長に感度を有する第1活性層と、
前記第1活性層上に配置される第2電極層と、
前記第2電極層上に配置され、第2波長に感度を有する第2活性層と、
前記第2活性層上に配置される第3電極層と、
前記第2電極層に対して前記第1活性層側に配置され、入射した光の内第1波長を有する光を選択的に第1活性層に導く第1光結合層と、
前記第2電極層に対して前記第2活性層側に配置され、入射した光の内第2波長を有する光を選択的に第2活性層に導く第2光結合層と、
前記第2光結合層上に配置され、第1波長を有する光を反射する反射層と、
を有し、
前記第1光結合層は、前記第1電極層の外方に配置され、前記第2光結合層は、前記第3電極層の外方に配置され、
前記第1電極層側に光の入射面を備え、第1波長は、第2波長よりも波長が短い、
複数の光半導体素子と、
各前記光半導体素子の電気信号を読み出す信号処理部と、
を備える光センサ。 A first electrode layer;
A first active layer disposed on the first electrode layer and sensitive to a first wavelength;
A second electrode layer disposed on the first active layer;
A second active layer disposed on the second electrode layer and sensitive to a second wavelength;
A third electrode layer disposed on the second active layer;
A first optical coupling layer that is disposed on the first active layer side with respect to the second electrode layer and selectively guides light having a first wavelength of incident light to the first active layer;
A second optical coupling layer that is disposed on the second active layer side with respect to the second electrode layer, and selectively guides light having a second wavelength of incident light to the second active layer;
A reflective layer disposed on the second optical coupling layer and reflecting light having a first wavelength;
Have
The first optical coupling layer is disposed outside the first electrode layer, and the second optical coupling layer is disposed outside the third electrode layer.
Provided with a light incident surface on the first electrode layer side, the first wavelength is shorter than the second wavelength,
A plurality of optical semiconductor elements;
A signal processing unit for reading an electrical signal of each of the optical semiconductor elements;
An optical sensor comprising:
前記第1電極層上に、第1波長に感度を有する第1活性層を形成することと、
前記第1活性層上に、第2電極層を形成することと、
前記第2電極層上に、第2波長に感度を有する第2活性層を形成することと、
前記第2活性層上に、第3電極層を形成することと、
前記第3電極層上に、第2波長を有する光を選択的に第2光吸収層に導く第2光結合層を形成することと、
前記第2光結合層上に、第1波長を有する光を反射する反射層を形成することと、
前記基板を加工して、第1波長を有する光を選択的に第1光吸収層に導く第1光結合層を形成することと、
を含み、
前記第1電極層側に光の入射面を備え、第1波長は、第2波長よりも波長が短い、光半導体素子の製造方法。 Forming a first electrode layer on a substrate;
Forming a first active layer sensitive to a first wavelength on the first electrode layer;
Forming a second electrode layer on the first active layer;
Forming a second active layer having sensitivity to a second wavelength on the second electrode layer;
Forming a third electrode layer on the second active layer;
Forming a second optical coupling layer on the third electrode layer for selectively guiding light having the second wavelength to the second light absorption layer ;
Forming a reflective layer for reflecting light having the first wavelength on the second optical coupling layer;
Processing the substrate to form a first optical coupling layer that selectively guides light having a first wavelength to the first light absorption layer ;
Including
A method for manufacturing an optical semiconductor element , comprising a light incident surface on the first electrode layer side, wherein the first wavelength is shorter than the second wavelength .
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