(57)【要約】      （修正有）【課題】入射光の位置ずれを検出することができる端面入射型半導体受光素子を提供する。【解決手段】第１導電型の半導体基板２の主面側に第１導電型の第１半導体層１１と光吸収層１２と第２導電型の第２半導体層１３を積層して形成された受光部１０を備え、半導体基板２の端面側から入射する光を反射又は屈折によって光吸収層１２に入射させるように構成された端面入射型半導体受光素子１Ａにおいて、受光部１０は、第２半導体層１３が複数等分されて形成された複数の受光領域１０ａ、１０ｂを有する。【選択図】図２
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【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
第１導電型の半導体基板の主面側に第１導電型の第１半導体層と光吸収層と第２導電型の第２半導体層を積層して形成された受光部を備え、前記半導体基板の端面側から入射する光を反射又は屈折によって前記光吸収層に入射させるように構成された端面入射型半導体受光素子において、
前記受光部は、前記第２半導体層が複数等分されて形成された複数の受光領域を有することを特徴とする端面入射型半導体受光素子。
【請求項２】
前記受光部は、前記第２半導体層が前記端面に対して垂直方向及び平行方向に夫々２等分されて形成された４つの受光領域を有することを特徴とする請求項１に記載の端面入射型半導体受光素子。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案は、入射光の位置ずれを検出するための端面入射型半導体受光素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、例えば光ディスクのデータの読み書きを行うための光ピックアップのように、複数のレーザ光源を切り替えて光を出射する光源装置が利用されている。このような光源装置には、光の照射位置を精密に調整するために、入射する光の位置ずれを検出する面入射型半導体受光素子が搭載されている。この面入射型半導体受光素子は、受光部が複数等分されて形成された複数の受光領域を有し、これら受光領域の受光量の差に基づいて光の位置ずれを検出するように構成されている。
【０００３】
光の位置ずれの検知に利用される受光素子としては、例えば特許文献１のような、１つの半導体基板上に２つの受光領域を備え、主面側又は裏面側から入射する光を受光する面入射型半導体受光素子が知られている。面入射型半導体受光素子は、メイン基板と平行に出射された光が受光領域に垂直に入射するように、メイン基板に垂直に立てた姿勢でサブマウント基板を用いて固定される。
【０００４】
一方、例えば特許文献２のように、半導体基板の端面に入射した光を反射させることによって受光部に入射させる端面入射型半導体受光素子が知られている。端面入射型半導体受光素子は、メイン基板と平行に出射された光が端面に垂直に入射するように、サブマウント基板を用いることなくメイン基板に固定することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】実開平２−８９３１４号公報
【特許文献２】特許第３１５２９０７号公報
【考案の概要】
【考案が解決しようとする課題】
【０００６】
サブマウント基板を用いて特許文献１のような面入射型半導体受光素子をメイン基板に固定する場合、面入射型半導体受光素子とメイン基板に形成された対応する配線との接続が容易ではなく、製造工程が増加して製造コストが増加する課題がある。一方、特許文献２のような端面入射型半導体受光素子において、入射光の位置ずれを検出できるものは知られていない。
【０００７】
本考案の目的は、入射光の位置ずれを検出することができる端面入射型半導体受光素子を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１の考案の端面入射型半導体受光素子は、第１導電型の半導体基板の主面側に第１導電型の第１半導体層と光吸収層と第２導電型の第２半導体層を積層して形成された受光部を備え、前記半導体基板の端面側から入射する光を反射又は屈折によって前記光吸収層に入射させるように構成された端面入射型半導体受光素子において、前記受光部は、前記第２半導体層が複数等分されて形成された複数の受光領域を有することを特徴としている。
上記構成によれば、複数の受光領域から受光量に応じた光電流が夫々出力される。従って、複数の受光領域の出力に基づいて、入射光の位置ずれを検出することができる。
【０００９】
請求項２の考案の端面入射型半導体受光素子は、請求項１の考案において、前記受光部は、前記第２半導体層が前記端面に対して垂直方向及び平行方向に夫々２等分されて形成された４つの受光領域を有することを特徴としている。
上記構成によれば、４つの受光領域から受光量に応じた光電流が夫々出力される。従って、４つの受光領域の出力に基づいて、入射光の互いに直交する２方向の位置ずれを検出することができる。
【考案の効果】
【００１０】
本考案の端面入射型半導体受光素子によれば、入射光の位置ずれを検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本考案の実施例１に係る端面入射型半導体受光素子の平面図である。
【図２】図１のII−II線断面図である。
【図３】実施例１に係る端面入射型半導体受光素子の入射端面中心から入射位置が裏面側にずれた場合の受光部への入射態様を示す図である。
【図４】実施例１に係る端面入射型半導体受光素子の入射端面中心から入射位置が右方にずれた場合の受光部への入射態様を示す図である。
【図５】本考案の実施例２に係る端面入射型半導体受光素子の平面図である。
【図６】図５のVI−VI線断面図である。
【図７】実施例２に係る端面入射型半導体受光素子の入射端面中心から入射位置が主面側にずれた場合の受光部への入射態様を示す図である。
【図８】実施例２に係る端面入射型半導体受光素子の入射端面中心から入射位置が右方に入射端面中心から右方にずれた場合の受光部への入射態様を示す図である。
【考案を実施するための形態】
【００１２】
以下、本考案を実施するための形態について実施例に基づいて説明する。
【実施例１】
【００１３】
図１、図２に示すように、端面入射型半導体受光素子１Ａは、半導体基板２の主面２ａ側に矩形状に形成された受光部１０と、半導体基板２の主面２ａと裏面２ｂの間の半導体基板２内に形成された反射部２０を有する。反射部２０は、半導体基板２の裏面２ｂから例えば結晶方位に依拠する異方性エッチングを行うことによって形成されたＶ溝２１内に、例えば誘電体膜２２と金属膜２３を成膜して形成された平面鏡である。尚、受光部１０は円形に形成されていてもよい。
【００１４】
半導体基板２の主面２ａ及び裏面２ｂに夫々直交すると共に互いに直交する半導体基板２の４つ端面のうち、Ｖ溝２１が延びる方向に平行な１つの端面を入射端面３Ａとする。そして、所定の入射位置として例えば入射端面３Ａの中心に向けて、入射端面３Ａ側の光出射点ＯＰから光が入射端面３Ａに垂直に入射するように構成されている。この入射光は所定の発散角で広がりながら入射端面３Ａに入射し、半導体基板２内を進行して反射部２０で主面２ａ側の受光部１０に向けて反射される。
【００１５】
受光部１０は、第１導電型の半導体基板２として例えばｎ型のｎ−ＩｎＰ基板の主面２ａに、第１導電型の第１半導体層１１と、光吸収層１２と、第２導電型の第２半導体層１３を積層して形成されたフォトダイオードである。第１半導体層１１は、例えばｎ−ＩｎＰ層である。光吸収層１２は、例えばＩｎＧａＡｓ層である。
【００１６】
第２半導体層１３は、例えばｐ−ＩｎＰ層であり、光吸収層１２上に形成されたｎ−ＩｎＰ層内の所定の矩形領域に例えばＺｎをドープして形成されたｐ型拡散層である。尚、端面入射型半導体受光素子１Ａは、第１導電型と第２導電型を上記と反対に構成することもでき、入射光の波長に応じて上記以外の半導体材料によって構成することもできる。また、受光部１０はメサ状に形成されていてもよい。
【００１７】
矩形状の受光部１０の第２半導体層１３は複数等分されている。例えば入射端面３Ａに対して垂直方向に延びるように形成された分割溝１４ａ及び入射端面３Ａに対して平行方向に延びるように形成された分割溝１４ｂによって、第２半導体層１３が分割溝１４ａ，１４ｂに直交する方向に夫々２等分されている。これにより受光部１０は、同じ面積の４つの受光領域を有する。
【００１８】
入射端面３Ａ側から受光部１０を見て、入射端面３Ａに近い左側の受光領域を第１受光領域１０ａ、入射端面３Ａから遠い左側の受光領域を第２受光領域１０ｂとする。また、入射端面３Ａ側から受光部１０を見て、入射端面３Ａから遠い右側の受光領域を第３受光領域１０ｃ、入射端面３Ａに近い右側の受光領域を第４受光領域１０ｄとする。尚、光吸収層１２が第２半導体層１３と共に分割されていてもよく、光吸収層１２及び第１半導体層１１が第２半導体層１３と共に分割されていてもよい。
【００１９】
端面入射型半導体受光素子１Ａは、保護膜１５として例えばＳｉＯ２膜によって表面と分割溝１４ａ，１４ｂ内が覆われている。そして、保護膜１５に設けられた図示外の開口部を介して、受光部１０の第１〜第４受光領域１０ａ〜１０ｄに対応するように、分割された第２半導体層１３に夫々第１〜第４アノード電極１６ａ〜１６ｄが接続されている。
【００２０】
また、第１〜第４受光領域１０ａ〜１０ｄに対応するように、保護膜１５の表面から第１半導体層１１に到達する図示外の開口部を介して第１半導体層１１に接続された第１〜第４カソード電極１７ａ〜１７ｄが形成されている。第１〜第４受光領域１０ａ〜１０ｄから出力される光電流は、第１〜第４アノード電極１６ａ〜１６ｄと第１〜第４カソード電極１７ａ〜１７ｄを介して夫々外部に取り出される。
【００２１】
入射端面３Ａから入射した光は、反射部２０で反射され、受光部１０の第１〜第４受光領域１０ａ〜１０ｄに広がりながら入射する。光が入射端面３Ａの所定の入射位置に入射した場合には、この光は受光部１０の中央部に入射する。このとき第１〜第４受光領域１０ａ〜１０ｄの受光量が等しくなり、第１〜第４受光領域１０ａ〜１０ｄからの出力Ａ１〜Ａ４（光電流）が互いに等しくなる。
【００２２】
図３に示すように、端面入射型半導体受光素子１Ａを入射端面３Ａ側から見て、例えば入射光が入射端面３Ａの所定の入射位置から裏面２ｂ側にずれた位置に入射した場合には、受光部１０の中央部から入射端面３Ａ側にずれた位置に入射する。このとき、第１受光領域１０ａの受光量と第４受光領域１０ｄの受光量が等しくなる。また、第２受光領域１０ｂの受光量と第３受光領域１０ｃの受光量が等しくなると共に第１、第４受光領域１０ａ，１０ｄの受光量よりも少なくなる。そのため、第１〜第４受光領域１０ａ〜１０ｄの出力Ａ１〜Ａ４の関係が（Ａ１＝Ａ４）＞（Ａ２＝Ａ３）となる。
【００２３】
また、図４に示すように、端面入射型半導体受光素子１Ａを入射端面３Ａ側から見て、例えば光が入射端面３Ａの所定の入射位置から右方にずれた位置に入射した場合には、受光部１０の中央部から右方にずれた位置に入射する。このとき、第３受光領域１０ｃの受光量と第４受光領域１０ｄの受光量が等しくなる。また、第１受光領域１０ａの受光量と第２受光領域１０ｂの受光量が等しくなると共に、第３、第４受光領域１０ｃ，１０ｄの受光量よりも少なくなる。そのため、第１〜第４受光領域１０ａ〜１０ｄの出力Ａ１〜Ａ４の関係が（Ａ３＝Ａ４）＞（Ａ１＝Ａ２）となる。
【００２４】
端面入射型半導体受光素子１Ａを入射端面３Ａ側から見て、入射端面３Ａにおける所定の入射位置からの半導体基板２の厚さ方向のずれをＸ方向のずれとし、Ｘ方向に直交する左右方向のずれをＹ方向のずれとする。Ｘ方向のずれとＹ方向のずれは、第１〜第４受光領域１０ａ〜１０ｄの出力Ａ１〜Ａ４に基づいて夫々算出することができる。例えばＸ方向のずれは、（Ａ１＋Ａ４）−（Ａ２＋Ａ３）のように算出され、Ｙ方向のずれは（Ａ３＋Ａ４）−（Ａ１＋Ａ２）のように算出される。従って、端面入射型半導体受光素子１Ａによって、入射端面３Ａにおける所定の入射位置からの入射光の位置ずれが検出される。
【００２５】
また、端面入射型なので、入射光が受光部１０に垂直に入射するようにサブマウント基板を用いる必要がなく、製造コストを低減することができる。尚、受光領域が分割溝１４ｂによって入射端面３Ａに対して垂直方向に等分された場合にはＸ方向のずれのみが検出され、受光領域が分割溝１４ａによって入射端面３Ａに対して平行方向に等分された場合にはＹ方向のずれのみが検出されるが、何れの場合でもサブマウント基板を用いないことによって製造コストを低減することが可能である。
【実施例２】
【００２６】
上記実施例１を部分的に変更した端面入射型半導体受光素子１Ｂについて説明する。実施例１と同等の部分には実施例１と同じ符号を付して説明を省略する。
図５、図６に示すように、端面入射型半導体受光素子１Ｂは、半導体基板２の主面２ａ側に矩形状に形成された受光部１０と、半導体基板２の主面２ａと裏面２ｂに夫々直交すると共に互いに直交する４つ端面のうちの１つの端面２ｃに形成された傾斜端面２ｄを有する。傾斜端面２ｄは、端面２ｃと裏面２ｂに夫々例えば１３５°の鈍角に連なる平面である。尚、傾斜端面２ｄは、受光部１０に対応するように形成されて、端面２ｃの一部と裏面２ｂの一部に連なる平面であってもよい。
【００２７】
傾斜端面２ｄを入射端面３Ｂとし、所定の入射位置として例えば入射端面３Ｂの中心に向けて、端面２ｃ側の光出射点ＯＰから光が半導体基板２の主面２ａと平行に出射される。この光は所定の発散角で広がりながら入射端面３Ｂに入射し、主面２ａ側の受光部１０に向かって屈折して半導体基板２内を進行する。
【００２８】
受光部１０は、第１導電型の半導体基板２の主面２ａに第１導電型の第１半導体層１１と、光吸収層１２と、第２導電型の第２半導体層１３を積層して形成されたフォトダイオードである。矩形状の受光部１０の第２半導体層１３は複数等分されており、例えば入射端面３Ｂが形成された端面２ｃに対して垂直方向に延びる分割溝１４ａ及び平行方向に延びる分割溝１４ｂによって、分割溝１４ａ，１４ｂに直交する方向に夫々２等分されている。これにより受光部１０は、面積が同じ第１〜第４受光領域１０ａ〜１０ｄを有する。受光部１０の第１〜第４受光領域１０ａ〜１０ｄは、対応する第１〜第４アノード電極１６ａ〜１６ｄと第１〜第４カソード電極１７ａ〜１７ｄを備えている。
【００２９】
入射端面３Ｂから半導体基板２に入射した光は、広がりながら受光部１０の第１〜第４受光領域１０ａ〜１０ｄに入射する。光が入射端面３Ｂの所定の入射位置に入射した場合には、この光は受光部１０の中央部に入射する。このとき第１〜第４受光領域１０ａ〜１０ｄの受光量が等しくなり、第１〜第４受光領域１０ａ〜１０ｄからの出力Ａ１〜Ａ４（光電流）が互いに等しくなる。
【００３０】
図７に示すように、端面入射型半導体受光素子１Ｂを端面２ｃ側から見て、例えば光が入射端面３Ｂの所定の入射位置から主面２ａ側にずれた位置に入射した場合には、受光部１０の中央部から端面２ｃ側にずれた位置に入射する。このとき、第１受光領域１０ａの受光量と第４受光領域１０ｄの受光量が等しくなる。また、第２受光領域１０ｂの受光量と第３受光領域１０ｃの受光量が等しくなると共に第１、第４受光領域１０ａ，１０ｄの受光量よりも少なくなる。そのため、第１〜第４受光領域１０ａ〜１０ｄの出力Ａ１〜Ａ４の関係が（Ａ１＝Ａ４）＞（Ａ２＝Ａ３）となる。
【００３１】
また、図８に示すように、端面入射型半導体受光素子１Ｂを端面２ｃ側から見て、例えば光が入射端面３Ｂの所定の入射位置から右方にずれた位置に入射した場合には、受光部１０の中央部から右方にずれた位置に入射する。このとき、第３受光領域１０ｃの受光量と第４受光領域１０ｄの受光量が等しくなる。また、第１受光領域１０ａの受光量と第２受光領域１０ｂの受光量が等しくなると共に、第３、第４受光領域１０ｃ，１０ｄの受光量よりも少なくなる。そのため、第１〜第４受光領域１０ａ〜１０ｄの出力Ａ１〜Ａ４の関係が（Ａ３＝Ａ４）＞（Ａ１＝Ａ２）となる。
【００３２】
端面入射型半導体受光素子１Ｂを端面２ｃ側から見て、入射端面３Ｂにおける所定の入射位置からの半導体基板２の厚さ方向のずれをＸ方向のずれとし、Ｘ方向に直交する左右方向のずれをＹ方向のずれとする。Ｘ方向のずれとＹ方向のずれは、第１〜第４受光領域１０ａ〜１０ｄの出力Ａ１〜Ａ４に基づいて夫々算出することができる。例えばＸ方向のずれは、（Ａ２＋Ａ３）−（Ａ１＋Ａ４）のように算出され、Ｙ方向のずれは（Ａ３＋Ａ４）−（Ａ１＋Ａ２）のように算出される。従って、端面入射型半導体受光素子１Ｂは、入射端面３Ｂにおける所定の入射位置からの入射光の位置ずれを検出することができる。
【００３３】
また、端面入射型なので、入射光が受光部１０に垂直に入射するようにサブマウント基板を用いる必要がなく、製造コストを低減することができる。尚、受光領域が分割溝１４ｂによって端面２ｃに対して垂直方向に等分された場合にはＸ方向のずれのみが検出され、受光領域が分割溝１４ａによって端面２ｃに対して平行方向に等分された場合にはＹ方向のずれのみが検出されるが、何れの場合でもサブマウント基板を用いないことによって製造コストを低減することが可能である。
【００３４】
尚、当業者であれば、本考案の趣旨を逸脱することなく上記実施例１，２に種々の変更を付加した形態で実施可能であり、本考案はそのような変更形態も包含するものである。
【符号の説明】
【００３５】
１Ａ，１Ｂ  ：端面入射型半導体受光素子
２      ：半導体基板
２ａ    ：主面
２ｂ    ：裏面
２ｃ    ：端面
２ｄ    ：傾斜端面
３Ａ，３Ｂ    ：入射端面
１０    ：受光部
１０ａ〜１０ｄ  ：第１〜第４受光領域
１１    ：第１半導体層
１２    ：光吸収層
１３    ：第２半導体層
１４ａ，１４ｂ  ：分割溝
１５    ：保護膜
１６ａ〜１６ｄ  ：第１〜第４アノード電極
１７ａ〜１７ｄ  ：第１〜第４カソード電極
２０    ：反射部
２１    ：Ｖ溝
２２    ：誘電体膜
２３    ：金属膜
【図１】
0003231204.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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