(57)【要約】【課題】製造工程の工程数の増大を抑制しつつ、受光面での反射光に起因するノイズが抑制される半導体受光素子、及び、その製造方法の提供。【解決手段】半導体入射光の光軸に対して法線方向が斜交して配置される受光面と、該受光面との交差稜線に対して対称的に形成される傾斜面と、を有するとともに、該入射光を受光して電気信号に変換する受光素子部、を複数備える、半導体受光素子であって、１の前記受光素子部への入射光の光軸と、該入射光が該受光面で反射してなる反射光の光軸とからなる入射面が、該反射光の進行方向側で、少なくとも他の１の前記受光素子部への入射光の光軸と交差しないように、該他の１の受光素子部が配置されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
入射光の光軸に対して法線方向が斜交して配置される受光面と、該受光面との交差稜線に対して対称的に形成される傾斜面と、を有するとともに、該入射光を受光して電気信号に変換する受光素子部、
を複数備える、半導体受光素子であって、
１の前記受光素子部への入射光の光軸と、該入射光が該受光面で反射してなる反射光の光軸とからなる入射面が、該反射光の進行方向側で、少なくとも他の１の前記受光素子部への入射光の光軸と交差しないように、該他の１の受光素子部が配置されている、
ことを特徴とする、半導体受光素子。
【請求項２】
前記入射面が、前記反射光の進行方向側で、前記複数の受光素子部のうち前記１以外の全ての受光素子部それぞれへの入射光の光軸と交差しないように、前記１以外の全ての受光素子部がそれぞれ配置されている、
ことを特徴とする、請求項１に記載の半導体受光素子。
【請求項３】
前記１の受光素子部への前記入射光の光軸が前記１の受光素子部の受光面と交わる点から、前記他の１の受光素子部への入射光の光軸が前記他の１の受光素子部の受光面と交わる点への向きが、前記１の受光素子部における前記入射面となす角は、４５度以上である、
ことを特徴とする、請求項１に記載の半導体受光素子。
【請求項４】
前記１の受光素子部への前記入射光の光軸が前記１の受光素子部の受光面と交わる点から、前記他の１の受光素子部への入射光の光軸が前記他の１の受光素子部の受光面と交わる点への向きが、前記１の受光素子部における前記入射面と直交する、
ことを特徴とする、請求項１に記載の半導体受光素子。
【請求項５】
前記１の受光素子部への前記入射光の光軸が前記１の受光素子部の受光面と交わる点から、前記１以外の全ての受光素子部それぞれへの入射光の光軸が前記１以外の全ての受光素子部の受光面と交わる点への向きそれぞれが、前記１の受光素子部における前記入射面となす角は、４５度以上である、
ことを特徴とする、請求項２に記載の半導体受光素子。
【請求項６】
前記１の受光素子部への前記入射光の光軸が前記１の受光素子部の受光面と交わる点から、前記１以外の全ての受光素子部それぞれへの入射光の光軸が前記１以外の全ての受光素子部の受光面と交わる点への向きそれぞれが、前記１の受光素子部における前記入射面と直交する、
ことを特徴とする、請求項２に記載の半導体受光素子。
【請求項７】
前記複数の受光素子部とは、前記１の受光素子部と、前記他の１の受光素子部であり、
前記１の受光素子部の受光面が前記１の受光素子部の傾斜面より、前記他の１の受光素子部の近くに配置され、
前記他の１の受光素子部の受光面が前記他の１の受光素子部の傾斜面より、前記１の受光素子部の近くに配置される、
ことを特徴とする、請求項１に記載の半導体受光素子。
【請求項８】
入射光の光軸に対して法線方向が斜交して配置される受光面と、該受光面との交差稜線に対して対称的に形成される傾斜面と、を有するとともに、該入射光を受光して電気信号に変換する受光素子部、
を複数備える、半導体受光素子の製造方法であって、
各前記受光素子部への入射光の受光領域を含む開口領域が除かれる所定の形状に、基板の表面にレジストを形成する工程と、
前記基板の表面を、ウェットエッチングにより、前記開口領域にある前記基板の表面を除去して、前記受光面に対応する傾斜面を形成する工程とを、含み、
前記レジストを形成する工程において、
１の前記受光素子部に対応する前記開口領域を矩形状とするとともに、前記開口領域が短手方向の中心線により分けられる２個の領域のうち一方側の領域に前記入射光の受光領域が含まれるよう、かつ、前記入射光の光軸と前記開口領域の長手方向とを含む平面が、前記一方側の他方側の外方において、少なくとも他の１の前記受光素子部への入射光の光軸と交差しないよう、所定の形状にレジストを形成する、
ことを特徴とする、半導体受光素子の製造方法。
【請求項９】
前記レジストを形成する工程において、
前記入射光の光軸と前記開口領域の長手方向とを含む平面が、前記他方側の外方において、前記複数の受光素子部のうち前記１以外のすべての受光素子部への入射光の光軸と交差しないよう、所定の形状にレジストを形成する、
ことを特徴とする、請求項８に記載の半導体受光素子の製造方法。
【請求項１０】
前記複数の受光素子部とは、前記１の受光素子部と、前記他の１の受光素子部であり、
前記レジストを形成する工程において、
前記１の受光素子部に対応する前記開口領域の前記一方側の領域を、前記２個の領域のうち、前記他の１の受光素子部に近い側の領域とし、
前記他の１の受光素子部に対応する前記開口領域を矩形状とするとともに、前記開口領域が短手方向の中心線により分けられる２個の領域のうち、前記１の受光素子部に近い側の領域に前記入射光の受光領域が含まれるよう、所定の形状にレジストを形成する、
ことを特徴とする、請求項８に記載の半導体受光素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体発光素子、及びその製造方法に関する。特に、裏面入射型半導体受光素子の受光面での反射光に起因するノイズを抑制する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
光通信装置などに備えられる受光モジュールにおいて、外部より光ファイバー等へ入力される信号光を半導体受光素子が受光し、受光した光を半導体受光素子が電気信号に変換している。しかしながら、受光モジュールの内部へ入射する信号光の一部が、半導体受光素子の受光面などで反射され、その反射光が光ファイバー等に戻ることで、受光モジュールを備える装置においてノイズの原因になり得る。
【０００３】
信号光の反射に起因するノイズを抑制する従来技術が、特許文献１乃至特許文献３に記載されている。特許文献１及び特許文献２では、光ファイバより入射する入射光の光軸に対して、受光素子を搭載する面が傾斜しているサブマウントを配置することにより、受光素子の受光面からの反射光が光ファイバに戻ることを抑制している。また、特許文献３には、受光素子の受光面をドライエッチングにより傾斜をつけることにより、反射光が光ファイバに戻ることを抑制している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平８−１８６３２１号公報
【特許文献２】特開平８−９４８８７号公報
【特許文献３】特開平５−１５２５９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
図７は、従来技術に係る半導体受光素子１０１を備える受光モジュールの概略斜視図である。ここで、半導体受光素子１０１は、裏面入射型の受光素子部を複数備えるアレイ型受光素子である。図７には、４個の光ファイバ４０が示されており、各々の光ファイバ４０は、対応する４個の受光素子部へ光を出射している。この光は、受光素子部への入射光５０であり、受光素子部は入射光５０を受光して電気信号に変換している。入射光５０の一部は、受光素子部の内部へは進入することなく受光面で反射され、反射光５１となる。反射光５１が光ファイバ４０に戻ることにより、受光モジュールを備える装置においてノイズの原因となる。なお、受光モジュールにおいて、半導体受光素子１０１は、サブマウント４１の上に配置されている。また、半導体受光素子１０１の受光面には反射防止膜が形成されており、反射防止膜は、反射光５１の強度が低下される膜厚に成膜されている。
【０００６】
受光素子を搭載する面が傾斜しているサブマウントを用いる場合、傾斜面を有するサブマウントに加工する工程や、受光素子をサブマウントに実装する工程において、作業工程が増大しコストが増大する。さらに、受光素子がサブマウントに実装された実装品を特性評価する際に、平坦なサブマウントに実装する場合と比較して、困難な場合が生じることとなる。
【０００７】
また、特許文献３には、ドライエッチングにより、受光素子の受光面を傾斜をつける技術が開示されている。具体的には、エッチングマスクとして受光領域を囲むようにホトレジストマスクを形成し、例えば６°斜め方向からイオンビームを照射してドライエッチングを行うことにより、傾斜がつけられた受光面を形成するとの記載がある。しかし、実際に、このような角度でイオンビームを照射して、傾斜がつけられた受光面を形成することは困難である。それにもかかわらず、イオンビームにより受光面に傾斜をつける困難を克服する方法について、具体的な開示や示唆はなされていない。
【０００８】
本発明は、係る事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、製造工程の工程数の増大を抑制しつつ、受光面での反射光に起因するノイズが抑制される半導体受光素子、及び、その製造方法の提供にある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
（１）上記課題を解決するために、本発明に係る半導体受光素子は、入射光の光軸に対して法線方向が斜交して配置される受光面と、該受光面との交差稜線に対して対称的に形成される傾斜面と、を有するとともに、該入射光を受光して電気信号に変換する受光素子部、を複数備える、半導体受光素子であって、１の前記受光素子部への入射光の光軸と、該入射光が該受光面で反射してなる反射光の光軸とからなる入射面が、該反射光の進行方向側で、少なくとも他の１の前記受光素子部への入射光の光軸と交差しないように、該他の１の受光素子部が配置されている、ことを特徴とする。
【００１０】
（２）上記（１）に記載の半導体受光素子であって、前記入射面が、前記反射光の進行方向側で、前記複数の受光素子部のうち前記１以外の全ての受光素子部それぞれへの入射光の光軸と交差しないように、前記１以外の全ての受光素子部がそれぞれ配置されていてもよい。
【００１１】
（３）上記（１）に記載の半導体受光素子であって、前記１の受光素子部への前記入射光の光軸が前記１の受光素子部の受光面と交わる点から、前記他の１の受光素子部への入射光の光軸が前記他の１の受光素子部の受光面と交わる点への向きが、前記１の受光素子部における前記入射面となす角は、４５度以上であってもよい。
【００１２】
（４）上記（１）に記載の半導体受光素子であって、前記１の受光素子部への前記入射光の光軸が前記１の受光素子部の受光面と交わる点から、前記他の１の受光素子部への入射光の光軸が前記他の１の受光素子部の受光面と交わる点への向きが、前記１の受光素子部における前記入射面と直交していてもよい。
【００１３】
（５）上記（２）に記載の半導体受光素子であって、前記１の受光素子部への前記入射光の光軸が前記１の受光素子部の受光面と交わる点から、前記１以外の全ての受光素子部それぞれへの入射光の光軸が前記１以外の全ての受光素子部の受光面と交わる点への向きそれぞれが、前記１の受光素子部における前記入射面となす角は、４５度以上であってもよい。
【００１４】
（６）上記（２）に記載の半導体受光素子であって、前記１の受光素子部への前記入射光の光軸が前記１の受光素子部の受光面と交わる点から、前記１以外の全ての受光素子部それぞれへの入射光の光軸が前記１以外の全ての受光素子部の受光面と交わる点への向きそれぞれが、前記１の受光素子部における前記入射面と直交していてもよい。
【００１５】
（７）上記（１）に記載の半導体受光素子であって、前記複数の受光素子部とは、前記１の受光素子部と、前記他の１の受光素子部であり、前記１の受光素子部の受光面が前記１の受光素子部の傾斜面より、前記他の１の受光素子部の近くに配置され、前記他の１の受光素子部の受光面が前記他の１の受光素子部の傾斜面より、前記１の受光素子部の近くに配置されていてもよい。
【００１６】
（８）本発明に係る半導体受光素子の製造方法は、入射光の光軸に対して法線方向が斜交して配置される受光面と、該受光面との交差稜線に対して対称的に形成される傾斜面と、を有するとともに、該入射光を受光して電気信号に変換する受光素子部、を複数備える、半導体受光素子の製造方法であって、各前記受光素子部への入射光の受光領域を含む開口領域が除かれる所定の形状に、基板の表面にレジストを形成する工程と、前記基板の表面を、ウェットエッチングにより、前記開口領域にある前記基板の表面を除去して、前記受光面に対応する傾斜面を形成する工程とを、含み、前記レジストを形成する工程において、１の前記受光素子部に対応する前記開口領域を矩形状とするとともに、前記開口領域が短手方向の中心線により分けられる２個の領域のうち一方側の領域に前記入射光の受光領域が含まれるよう、かつ、前記入射光の光軸と前記開口領域の長手方向とを含む平面が、前記一方側の他方側の外方において、少なくとも他の１の前記受光素子部への入射光の光軸と交差しないよう、所定の形状にレジストを形成してもよい。
【００１７】
（９）上記（８）に記載の半導体受光素子の製造方法であって、前記レジストを形成する工程において、前記入射光の光軸と前記開口領域の長手方向とを含む平面が、前記他方側の外方において、前記複数の受光素子部のうち前記１以外のすべての受光素子部への入射光の光軸と交差しないよう、所定の形状にレジストを形成してもよい。
【００１８】
（１０）上記（８）に記載の半導体受光素子の製造方法であって、前記複数の受光素子部とは、前記１の受光素子部と、前記他の１の受光素子部であり、前記レジストを形成する工程において、前記１の受光素子部に対応する前記開口領域の前記一方側の領域を、前記２個の領域のうち、前記他の１の受光素子部に近い側の領域とし、前記他の１の受光素子部に対応する前記開口領域を矩形状とするとともに、前記開口領域が短手方向の中心線により分けられる２個の領域のうち、前記１の受光素子部に近い側の領域に前記入射光の受光領域が含まれるよう、所定の形状にレジストを形成してもよい。
【発明の効果】
【００１９】
本発明により、製造工程の工程数の増大を抑制しつつ、受光面での反射光に起因するノイズが抑制される半導体発光素子、及び、その製造方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る半導体受光素子を備える受光モジュールの概略斜視図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る半導体受光素子１の図１におけるＩＩ−ＩＩ断面を示す図である。
【図３】本発明の第１の実施形態に係る半導体受光素子の裏面を示す概念図である。
【図４Ａ】本発明の第１の実施形態に係る半導体受光素子の製造工程における状態を示す断面図である。
【図４Ｂ】本発明の第１の実施形態に係る半導体受光素子の製造工程における状態を示す断面図である。
【図４Ｃ】本発明の第１の実施形態に係る半導体受光素子の製造工程における状態を示す断面図である。
【図４Ｄ】本発明の第１の実施形態に係る半導体受光素子の製造工程における状態を示す断面図である。
【図４Ｅ】本発明の第１の実施形態に係る半導体受光素子の製造工程における状態を示す断面図である。
【図４Ｆ】本発明の第１の実施形態に係る半導体受光素子の製造工程における状態を示す断面図である。
【図４Ｇ】本発明の第１の実施形態に係る半導体受光素子の製造工程における状態を示す断面図である。
【図４Ｈ】本発明の第１の実施形態に係る半導体受光素子の製造工程における状態を示す断面図である。
【図４Ｉ】本発明の第１の実施形態に係る半導体受光素子の製造工程における状態を示す断面図である。
【図４Ｊ】本発明の第１の実施形態に係る半導体受光素子の製造工程における状態を示す断面図である。
【図４Ｋ】本発明の第１の実施形態に係る半導体受光素子の製造工程における状態を示す断面図である。
【図５】本発明の第２の実施形態に係る半導体受光素子を備える受光モジュールの概略斜視図である。
【図６】本発明の関連技術に係る半導体受光素子を備える受光モジュールの概略斜視図である。
【図７】従来技術に係る半導体受光素子を備える受光モジュールの概略斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
本発明に係る実施形態について、以下に、詳細な説明をする。ただし、以下に示す図は、あくまで、各実施形態の実施例を説明するものであって、図の大きさと本実施例記載の縮尺は必ずしも一致するものではない。
【００２２】
［第１の実施形態］
本発明の第１の実施形態に係る半導体発光素子について説明する。図１は、当該実施形態に係る半導体受光素子１を備える受光モジュールの概略斜視図である。ここで、当該実施形態に係る半導体受光素子１は、裏面入射型の受光素子部を複数備えるアレイ型受光素子であり、各受光素子部の構造はＰＩＮ−ホトダイオードである。なお、受光素子部の構造は、ＰＩＮ−ホトダイオードに限定されることはなく、アバランシェホトダイオードなど、他の受光素子の構造であってもよい。
【００２３】
図１には、４個の光ファイバ４０が示されており、各々の光ファイバ４０は、対応する４個の受光素子部へ光を出射している。この光は、受光素子部への入射光５０であり、受光素子部は入射光５０を受光して電気信号に変換している。すなわち、裏面入射型の受光素子部は、入射光５０が半導体受光素子１の図中の上面側（裏面側）へ入射し、その光の一部が受光素子部の内部へ進行し、吸収層にて電気信号に変換される受光素子である。なお、半導体受光素子１は、平坦なサブマウント４１の上に配置されている。
【００２４】
入射光５０が受光素子部へ入射する面は、受光面２である。受光面２は、入射光５０の光軸に対して法線方向が斜交するよう形成されている。受光面２の法線方向が入射光５０の光軸に対して斜交していることにより、入射光５０が受光面２で反射してなる反射光５１が、入射光５０を出射している光ファイバ４０に戻ることを抑制しつつ、さらに、他の光ファイバ４０へ入射することをも抑制している。
【００２５】
ここで、入射光５０とは、半導体受光素子１の受光素子部の受光感度を最適化する方向から入射する光であり、半導体受光素子１の受光素子部に受光感度を最適化する入射光５０が入射するように、受光モジュールにおいて光ファイバ４０が配置されるのが一般的である。さらに、入射光５０の光軸とは、進行する光束の中心となる仮想的な光線を指しており、本明細書における入射光５０や反射光５１の光軸は、この定義によって用いられる。また、図１では、光ファイバ４０が出射する入射光５０が、半導体受光素子１の受光素子部へ入射しているが、光ファイバ４０と半導体受光素子１の間に、レンズを設けて、半導体受光素子１へ入射する入射光５０が収束光となっている場合もあり得る。
【００２６】
図２は、当該実施形態に係る半導体受光素子１の図１におけるＩＩ−ＩＩ断面を示す図である。図１に示す半導体受光素子１の下側が、図２では上側になるよう示されている。Ｆｅがドープされる半絶縁性ＩｎＰ基板１１の図中上側に、ｎ型ＩｎＰコンタクト層１２、ｎ型ＩｎＡｌＧａＡｓクラッド層１３、アンドープＩｎＧａＡｓ光吸収層１４、ｐ型ＩｎＡｌＧａＡｓクラッド層１５、ｐ型ＩｎＧａＡｓコンタクト層１６からなる多層が積層され、所定の形状に形成されている。多層構造の上面には、パッシベーション膜１７が形成されるとともに、所定の形状にスルーホールが設けられ、スルーホールを通して、ｐ型電極３がｐ型ＩｎＧａＡｓコンタクト層１６と、ｎ型電極４がｎ型ＩｎＰコンタクト層１２と、電気的に接続されている。
【００２７】
本発明の特徴は、図２中の下側に示す半絶縁性ＩｎＰ基板１１の裏面のうち、所定の領域が、ウェットエッチングにより除去されており、受光面２に対応する平面と、対となる他の平面とが、半導体受光素子１の裏面の他の領域に対して傾斜して形成されている点にある。ここで、受光面２に対応する平面と、対となる他の平面とは、交差稜線によって交差しており、両平面は交差稜線に対して対称的に形成されている。すなわち、両平面のテーパー角は互いに等しく、テーパー角は半絶縁性ＩｎＰ基板１１の結晶構造とウェットエッチングに用いるエッチング液とに依存して決定される。なお、半絶縁性ＩｎＰ基板１１の裏面には、反射防止膜１９が所定の膜厚に形成されている。ここで、反射防止膜１９は、ＳｉＯ２によって形成される低反射膜であり、反射光５１の強度が低下される膜厚に成膜されている。
【００２８】
図３は、当該実施形態に係る半導体受光素子１の裏面を示す概念図であり、図１に示す半導体受光素子１を上側から見た図である。図には、４個の受光素子部が示されており、下側から順に、第１受光素子部、第２受光素子部、第３受光素子部、第４受光素子部とする。前述の通り、各受光素子部の受光面２は、各入射光５０の光軸に対して、法線方向が斜交している。入射光５０が受光面２に照射する領域が、受光領域６として、図に示さされている。
【００２９】
ここで、第１受光素子部を、複数の受光素子部のうち、１の受光素子部とする。第１受光素子部への入射光５０の光軸と、入射光５０が第１受光素子部の受光面２で反射してなる反射光５１の光軸とで、形成される入射面を考える。すなわち、当該入射面は、入射光５０の光軸と、反射光５１の光軸とを含み、受光面２に垂直な面である。
【００３０】
本発明の特徴は、第１受光素子部における入射面が、第１受光素子部の反射光５１の進行方向側で、例えば、第２受光素子部への入射光５０の光軸と交差しないよう、第１受光素子部に対して第２受光素子部が配置されているところにある。ここで、例えば、第２受光素子部が、他の１の受光素子部である。第１受光素子部の受光面２の法線方向が、入射光５０の光軸に対して斜交していることにより、反射光５１の光軸は入射光５０の光軸と斜交しており、反射光５１が入射光５０の光軸方向へ戻ることが抑制され、すなわち、入射光５０を出射している光ファイバ４０へ反射光５１が戻ることが抑制されている。さらに、第１受光素子部の入射面が、反射光５１の進行方向側で、第２受光素子部への入射光５０の光軸と交差していないことにより、第２受光素子部へ入射光５０を出射している光ファイバ４０へ反射光５１が進入することが抑制されている。これにより、受光モジュールの外部より入力される信号光を受光する受光素子部を複数備える半導体受光素子１の受光面２にでの反射光５１に起因して装置に生じるノイズが抑制されている。
【００３１】
同様に、第１受光素子部の入射面が、反射光５１の進行方向側で、第２受光素子部のみならず、第３受光素子部や第４受光素子部それぞれへの入射光５０の光軸と交差しないよう、第３受光素子部や第４受光素子部がそれぞれ配置されている。それにより、第３受光素子部や第４受光素子部それぞれへ入射光５０を出射しているそれぞれの光ファイバ４０へ反射光５１が進入することが抑制されている。すなわち、第１受光素子部の入射面が、反射光５１の進行方向側で、複数の受光素子部のうち、第１受光素子部以外の全ての受光素子部それぞれへの入射光５０の光軸と交差しないよう、第１受光素子部以外の全ての受光素子部がそれぞれ配置されている。それにより、複数の受光素子部のうち、第１受光素子部以外の全ての受光素子部への入射光５０の光軸方向へ進入することが抑制されており、すなわち、第１受光素子部以外の全ての受光素子部それぞれへ入射光５０を出射しているそれぞれの光ファイバ４０へ反射光５１が進入することが抑制されており、反射光５１に起因して装置に生じるノイズがさらに抑制されている。
【００３２】
第１受光素子部への入射光５０の光軸が第１受光素子部の受光面２と交わる点から、第２受光素子部への入射光５０の光軸が第２受光素子部の受光面２と交わる点への向きが、図３に、ベクトルａとして示されている。また、第１受光素子部の入射面を、半導体受光素子１の裏面上側から見た場合、入射面は図３の横方向に延びる面であり、図３には、横方向のうち、反射光５１の進行方向側に延びる向きが、ベクトルｂとして示されている。
【００３３】
例えば、入射光５０が収束光である場合、反射光５１は発散光となる。また、入射光５０が直進する光束であったとしても、回折現象により、反射光５１は広がりながら進行する。それゆえ、第１受光素子部の受光面２での反射光５１が、第２受光素子部へ入射光５０を出射している光ファイバ４０へ進入するのが抑制されるには、ベクトルａがベクトルｂと平行であってはならず、ベクトルａとベクトルｂがなす角は大きい方が望ましい。
【００３４】
すなわち、ベクトルａが、第１受光素子部における入射面となす角は、大きい方が望ましく、４５°以上であるのが望ましい。特に、ベクトルａが、該入射面と直交しているのが、さらに望ましい。
【００３５】
第２受光素子部のみならず、第３受光素子部や第４受光素子部に対しても、同様である。すなわち、第１受光素子部への入射光５０の光軸が第１受光素子部の受光面２と交わる点から、第３（第４）受光素子部への入射光５０の光軸が第３（第４）受光素子部の受光面２と交わる点への向きが、第１受光素子部における入射面となす角は、大きい方が望ましく、４５°以上であるのが望ましい。特に、当該向きが、当該入射面と直交しているのが、さらに望ましい。
【００３６】
すなわち、１の受光素子部への入射光５０の光軸が１の受光素子部の受光面２と交わる点から、他の全ての受光素子部それぞれへの入射光５０の光軸が他の全ての受光素子部の受光面２とそれぞれ交わる点への向きそれぞれが、１の受光素子部における入射面となす角は、大きい方が望ましく、４５°以上であるのが望ましい。特に、当該向きそれぞれが、当該入射面と直交しているのが、さらに望ましい。
【００３７】
なお、ここでは、第１受光素子部を１の受光素子部として説明したが、他の受光素子部のいずれを１の受光素子部とした場合であっても、上記説明は適用出来ることは言うまでもない。また、図３に示す通り、各受光素子部の受光面２が、受光面２との交差稜線に対して対称的に形成される傾斜面より、図中左側になるように配置されているが、奇数番目の受光素子部の受光面２が左側になるように、偶数番目の受光素子部の受光面２が右側になるように、交互に配置されていてもよいし、他の配置であってもよい。さらに、図３には、複数の受光素子部が縦方向に１列に並ぶ場合について示しているが、他の配置であってもよい。
【００３８】
次に、当該実施形態に係る半導体受光素子１の製造方法について、説明する。図４Ａ乃至図４Ｋは、当該実施形態に係る半導体受光素子１の製造工程における状態を示す断面図である。当該断面は、図１に示すＩＩ−ＩＩ断面に対応している。
【００３９】
半絶縁性ＩｎＰ基板１１に、分子線エピタキシャル成長法により、順に、不純物濃度５×１０１８ａｔｏｍ／ｃｍ３で厚さ１．０μmとなるｎ型ＩｎＰコンタクト層１２、不純物濃度５×１０１８ａｔｏｍ／ｃｍ３で厚さ０.５μｍとなるｎ型ＩｎＡｌＧａＡｓクラッド層１３、不純物濃度１×１０１５ａｔｏｍ／ｃｍ３以下で厚さ１.２μｍとなるアンドープＩｎＧａＡｓ光吸収層１４、不純物濃度１×１０１8ａｔｏｍ／ｃｍ３で厚さ０．５μｍとなるｐ型ＩｎＡｌＧａＡｓクラッド層１５、及び不純物濃度５×１０１９ａｔｏｍ／ｃｍ３で厚さ０.１μｍとなるｐ型ＩｎＧａＡｓコンタクト層１６からなる多層構造を形成する（図４Ａ）。
【００４０】
ｐ型ＩｎＧａＡｓコンタクト層１６の上側に、ハードマスク３１を円形状に形成する（図４Ｂ）。ハードマスク３１をマスクとして、上記多層構造のハードマスク３１が形成されていない領域について、上から順に、ｐ型ＩｎＧａＡｓコンタクト層１６、ｐ型ＩｎＡｌＧａＡｓクラッド層１５、アンドープＩｎＧａＡｓ光吸収層１４、ｎ型ＩｎＡｌＧａＡｓクラッド層１３、及びｎ型ＩｎＰコンタクト層１２と、さらに、半絶縁性ＩｎＰ基板１１の上側の一部とを、エッチングにより除去することにより、基板上に、第１メサ構造２１を形成する（図４Ｃ）。
【００４１】
次に、ハードマスク３１を除去し、ｐ型ＩｎＧａＡｓコンタクト層１６の上側に、ハードマスク３２を円形状に形成する。ここで、ハードマスク３２の円形状は、ハードマスク３１の円形状と同心上に形成するのが望ましく、ハードマスク３２の円形状の半径は、ハードマスク３１の円形状の半径より小さい。ハードマスク３２をマスクとして、上記多層構造のハードマスク３２が形成されていない領域について、上側から順に、ｐ型ＩｎＧａＡｓコンタクト層１６、ｐ型ＩｎＡｌＧａＡｓクラッド層１５、アンドープＩｎＧａＡｓ光吸収層１４、及びｎ型ＩｎＡｌＧａＡｓクラッド層１３を、エッチングにより除去することにより、第１メサ構造２１の上側に第２メサ構造２２を形成する（図４Ｄ）。そして、ハードマスク３２を除去する。
【００４２】
さらに、マグネトロンスパッタ法により、第１メサ構造２１、第２メサ構造２２を含む基板上面の全領域に対して、順に、ＳｉＮ層と、ＳｉＯ２層とを成膜し、２層からなるパッシベーション膜１７を形成する（図４Ｅ）。
【００４３】
そして、パッシベーション膜１７の上側に、スルーホールを形成するためのレジスト３３を所定の形状に、ホトリソグラフィー技術により形成する（図４Ｆ）。ドライエッチングにより、パッシベーション膜１７のうち、レジスト３３が形成されていない領域を除去し、ｐ型電極用スルーホール２３と、ｎ型電極用スルーホール２４を形成する（図４Ｇ）。ここで、後述する通り、ｐ型電極３が所定の形状となるよう、ｐ型電極用スルーホール２３は、円形状に形成される。その後、レジスト３３を除去する。
【００４４】
ｐ型電極３とｎ型電極４が所定の形状となるよう、基板の上側に、電極を形成するためのレジスト３４を所定の形状に、ホトリソグラフィー技術により形成する。そして、基板の上側に、蒸着法により、順に、Ｔｉ層、Ｐｔ層、Ｔｉ層、Ｐｔ層、Ａｕ層を積層し、多層からなる金属膜１８を形成する（図４Ｈ）。ここで、金属膜１８の総膜厚を０．６μｍにする。
【００４５】
さらに、レジスト３４を、レジスト３４の上側に形成される金属膜１８とともに除去することにより残存する金属膜１８より、ｐ型電極３とｎ型電極４とを形成する（図４Ｉ）。前述の通り、ｐ型ＩｎＧａＡｓコンタクト層１６上に形成されるｐ型電極用スルーホール２３は円形状をしており、ｐ型電極３のうち、ｐ型ＩｎＧａＡｓコンタクト層１６と接する領域は、この円形状をしている。ｐ型電極３がｐ型ＩｎＧａＡｓコンタクト層１６と接する領域を円形状とすることにより、ｐ型電極３とｐ型ＩｎＧａＡｓコンタクト層１６との間に生じる電気抵抗を抑制することが出来る。
【００４６】
なお、ｐ型電極３の形状は、この例に限られない。たとえば、レジスト３４の形状によりｐ型電極用スルーホール２３を同心円からなるリング形状に形成してもよい。この場合、ｐ型電極３がｐ型ＩｎＧａＡｓコンタクト層１６と接する領域は、このリング形状をしている。ｐ型ＩｎＧａＡｓコンタクト層１６の上側で、リング形状の内部円となる領域には、パッシベーション膜１７が形成されており、パッシベーション膜１７の個の領域の上側には、金属膜が形成されている。よって、この領域には、パッシベーション膜１７上にメタライズとして金属膜１８が形成されており、鏡（ミラー）として機能することとなる。
【００４７】
次に、半絶縁性ＩｎＰ基板１１の裏面を研磨加工することにより、基板（ウエハ）の層厚を１２０μm程度に加工する。ここで、裏面とは、図４Ｉなどの下側に示される面である。そして、半絶縁性ＩｎＰ基板１１の裏面（入射光５０が入射する側の表面）に、受光面２に対応する平面と、対となる他の平面とを形成するために、レジスト３５を所定の形状に、ホトリソグラフィー技術により形成する（図４Ｊ）。
【００４８】
ここで、所定の形状とは、各受光素子部の受光領域６を含む矩形状の領域が除かれた形状である。すなわち、当該矩形状の領域には、レジスト３５が形成されない。レジスト３５が形成されない領域をレジスト開口領域とすると、当該矩形状のレジスト開口領域は、図３に示す、各受光素子部の受光面２とその対となる面とを含む矩形状の領域である。レジスト開口領域が短手方向の中心線により分けられる２個の領域のうち一方側（図３中の左側）の領域に受光領域６が含まれている。例えば、第１受光素子部に対応するレジスト開口領域の長手方向（図３の横方向）と、第１受光素子部への入射光５０の光軸とを含む平面が、他方側（図３中の右側）の外方において、第２受光素子部への入射光５０の光軸と交差しないよう、レジスト開口領域が配置されている。同様に、当該平面は、他の全ての受光素子部への入射光５０の光軸と交差しないよう、レジスト開口領域が配置されている。さらに、他の受光素子部に対応するレジスト開口領域も同様に配置されている。よって、各受光素子部に対応するレジスト開口領域は、レジスト開口領域の短手方向に順に並んでいる。
【００４９】
さらに、レジスト３５をマスクとして、半絶縁性ＩｎＰ基板１１の裏面（入射光５０が入射する側の表面）を、ウェットエッチングにより除去する（図４Ｋ）。ウェットエッチングをする際、臭化水素酸、過酸化水素、水を配合したエッチング液を用いる。
【００５０】
この際、レジスト開口領域が前述の矩形状をしていることにより、当該矩形状の短手方向の中心線付近からウェットエッチングによる除去が進行し。さらに、半絶縁性ＩｎＰ基板１１の特定の結晶面に沿ってウェットエッチングによる除去が進行していくことにより、これにより、図４Ｋに示す交差稜線に対して対称的に形成される２個の平面が形成される。レジスト３５を形成する工程と、ウェットエッチング工程とにより、２個の平面を形成することが出来ており、製造工程の増大が抑制されている。
【００５１】
なお、ここでレジスト開口領域を矩形状として説明している。矩形状は、ほぼ並行して延伸する２辺と、該２辺にほぼ直交する２辺とによって形成されているが、各頂点において直角である必要はなく、各頂点において丸みを帯びていてもよい。さらに、基板の特定の結晶面に沿って、交差稜線に対して対称的に形成される２個の平面がウェットエッチングによって形成されるのであれば、レジスト開口領域は矩形状に限定されることはない。この場合、例えば、第１受光素子部に対応するレジスト開口領域の中心近傍を長手方向に延伸する直線が該レジスト開口領域と交わる２個の交点の中点を通り、該長手方向に垂直な直線により該レジスト開口領域が分けられる２個の領域のうち一方側に受光領域６が含まれていればよい。さらに、該レジスト開口領域の長手方向と、第１受光素子部への入射光５０の光軸とを含む平面が、他方側の外方において、第２受光素子部への入射光５０の光軸と交差しないよう、該レジスト開口領域が配置されていればよい。同様に、当該平面は、他の全ての受光素子部への入射光５０の光軸と交差しないよう、該レジスト開口領域が配置されていればなおよい。また、ウェットエッチングにより、半絶縁性ＩｎＰ基板１１の裏面のうち、レジスト開口領域の外方の領域も、サイドエッチによって除去される。それゆえ、サイドエッチによって除去される領域を考慮して、レジスト開口領域の形状が決定されればよい。
【００５２】
最後に、レジスト３５を除去し、半絶縁性ＩｎＰ基板１１の裏面の全域に対して、マグネトロンスパッタ法により、ＳｉＯ２膜を所望の膜厚に成膜することにより、反射防止膜１９を形成する。ここで、所望の膜厚とは、入射光５０の波長に対して、反射光５１の強度を低下させる膜厚である。その後、個々のチップに分割することにより、図２に示す当該実施形態に係る半導体受光素子１が完成する。ここで、半絶縁性ＩｎＰ基板１１の裏面に形成された２個の平面のうち一方の平面上に形成される反射防止膜１９が、受光素子部の受光面２となる。
【００５３】
こうして作製された半導体受光素子１が、平坦なサブマウント４１に実装される。そして、半導体受光素子１が実装されるサブマウント４１に加えて、半導体受光素子１の受光電流を増幅するＩＣ（図示せず）や、バイパスコンデンサなどの電子部品を、ＣＡＮ型パッケージに実装し、複数の光ファイバ４０を、半導体受光素子１の受光素子部が受光する入射光５０の強度が最大となるように位置調整を行い、ＹＡＧ溶接により複数の光ファイバ４０をキャップに固定して、受光モジュールが完成する。
【００５４】
当該受光モジュールを備える光学装置は、図７に示す従来技術に係る受光モジュールを備える光学装置と比較して、半導体受光素子１の受光面における反射光に起因するノイズが抑制されているので、光学的リターンロス特性が１０ｄＢ以上向上している。
【００５５】
なお、レジスト開口領域の長手方向が異なるように、複数のレジスト開口領域を配置することが可能であり、それにより、法線方向が異なる複数の平面を形成することが出来る。これにより、工程数を増大させることなく、異なる法線方向の受光面２を有する受光素子部を複数備える半導体受光素子を形成することが出来る。
【００５６】
［第２の実施形態］
本発明の第２の実施形態に係る半導体受光素子６２の構造は、第１の実施形態に係る半導体受光素子１の構造と、基本的に同じである。図５は、当該実施形態に係る半導体受光素子６２を備える受光モジュールの概略斜視図である。半導体受光素子６２は、裏面入射型の受光素子部を２個備えるアレイ型受光素子であり、第１の実施形態と同様に、各受光素子部の構造は、ＰＩＮ−ホトダイオードなどである。
【００５７】
ここで、図５には、２個の受光素子部が示されており、左側から順に、第１受光素子部、第２受光素子部とする。前述の通り、半絶縁性ＩｎＰ基板１１の裏面をウェットエッチングによって除去する工程により、各レジスト開口領域に、交差稜線に対して対称的に２個の平面が形成される。第１受光素子部の受光面２は、２個の平面のうち右側の平面に対応しており、第２受光素子部の受光面２は、左側の平面に対応している。
【００５８】
第１受光素子部における入射面が、第１の受光素子部の反射光５１の進行方向側で、第２受光素子部への入射光５０の光軸と交差していない。さらに、第１の実施形態と同様に、ベクトルａ及びベクトルｂを定義すると、ベクトルａは、図中右向きであり、ベクトルｂは、図中左向きである。前述の通り、ベクトルａとベクトルｂがなす角は大きい方が望ましく、半導体受光素子６２においては、ベクトルａとベクトルｂがなす角は１８０°となっている。
【００５９】
３以上の受光素子部を備える第１の実施形態に係る半導体受光素子１とは異なり、当該実施形態に係る半導体受光素子６２では、ベクトルａとベクトルｂのなす角をより大きくすることが可能となっており、第１受光素子部の反射光５１が、第２受光素子部へ入射光５０を出射する光ファイバ４０へ進入するのが、さらに抑制されている。
【００６０】
ここで、第１受光素子部及び第２受光素子部それぞれの受光面２と傾斜面とは、各受光面２を内側に対称的に配置されているが、これに限定されることはない。第１受光素子部における受光面２が、第１受光素子部の傾斜面より、第２受光素子部の近くに配置されることにより、第１受光素子部での入射面は、反射光５１側において、第２受光素子部への入射光５０の光軸と交差しない。同様に、第２受光素子部における受光面２が、第２受光素子部の傾斜面より、第１受光素子部の近くに配置されることにより、第２受光素子部での入射面は、反射光５１側において、第１受光素子部への入射光５０の光軸と交差しない。
【００６１】
当該実施形態に係る半導体受光素子６２の製造方法は、第１の実施形態に係る半導体受光素子１の製造方法と基本的には同じである。半絶縁性ＩｎＰ基板１１の基板の裏面に２個の平面を形成するために、半絶縁性ＩｎＰ基板１１の裏面に形成するレジスト３５の形状が第１の実施形態と異なっている。
【００６２】
第１の実施形態と同様に、２個の受光素子部の受光領域６をそれぞれ含む２個のレジスト開口領域はそれぞれ矩形状をしている。当該矩形状の長手方向は、第１受光素子部と第２受光素子部が並ぶ方向と平行である。そして、２個のレジスト開口領域は、当該長手方向に沿って並んでいる。第１受光素子部に対応するレジスト開口領域が短手方向の中心線により分けられる２個の領域のうち、第２受光素子部に近い側となる領域に受光領域６が含まれるよう、第１受光素子部に対応するレジスト開口領域を配置する。第２受光素子部に対応するレジスト開口領域についても同様で、２個の領域のうち、第１受光素子部に近い側となる領域に受光領域６が含まれるように、第２受光素子部に対応するレジスト開口領域を配置する。
【００６３】
ウェットエッチングによる除去により、交差稜線を境に対称的に形成される２個の平面が形成されることにより、１回のウェットエッチング工程により、法線方向が異なる２枚の平面を形成することが出来る。
【００６４】
［関連技術］
本発明の関連技術に係る半導体受光素子６１の構造は、第１の実施形態に係る半導体受光素子１の構造と、基本的に同じである。図６は、当該実施形態に係る半導体受光素子６１を備える受光モジュールの概略斜視図である。半導体受光素子６１は、裏面入射型の受光素子部を１個備える受光素子であり、第１の実施形態と同様に、各受光素子部の構造は、ＰＩＮ−ホトダイオードなどである。
【００６５】
当該半導体受光素子６１の特徴は、半絶縁性ＩｎＰ基板１１の裏面に、受光面２に対応する平面と、対となる他の平面とが、交差稜線に対して対称的に形成されている点にある。半導体受光素子６１の受光素子部における受光面２の法線方向が、入射光５０の光軸に対して斜交していることにより、反射光５１の光軸は入射光５０の光軸と斜交しており、反射光５１が入射光５０の光軸方向へ戻ることが抑制され、すなわち、入射光５０を出射している光ファイバ４０へ反射光５１が戻ることが抑制されている。
【符号の説明】
【００６６】
１  半導体受光素子、２  受光面、３  ｐ型電極、４  ｎ型電極、６  受光領域、１１  半絶縁性ＩｎＰ基板、１２  ｎ型ＩｎＰコンタクト層、１３  ｎ型ＩｎＡｌＧａＡｓクラッド層、１４  アンドープＩｎＧａＡｓ光吸収層、１５  ｐ型ＩｎＡｌＧａＡｓクラッド層、１６  ｐ型ＩｎＧａＡｓコンタクト層、１７  パッシベーション膜、１８  金属膜、１９  反射防止膜、２１  第１メサ構造、２２  第２メサ構造、２３  ｐ型電極用スルーホール、２４  ｎ型電極用スルーホール、３１，３２  ハードマスク、３３，３４，３５  レジスト、４０  光ファイバ、４１  サブマウント、５０  入射光、５１  反射光、６１，６２，１０１  半導体受光素子。
【図１】
2012129390.tif 000003
【図２】
2012129390.tif 000004
【図３】
2012129390.tif 000005
【図４Ａ】
2012129390.tif 000006
【図４Ｂ】
2012129390.tif 000007
【図４Ｃ】
2012129390.tif 000008
【図４Ｄ】
2012129390.tif 000009
【図４Ｅ】
2012129390.tif 000010
【図４Ｆ】
2012129390.tif 000011
【図４Ｇ】
2012129390.tif 000012
【図４Ｈ】
2012129390.tif 000013
【図４Ｉ】
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【図４Ｊ】
2012129390.tif 000015
【図４Ｋ】
2012129390.tif 000016
【図５】
2012129390.tif 000017
【図６】
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【図７】
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