【手続補正書】
【提出日】平成20年3月21日(2008.3.21)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
テラヘルツ波を発生或いは検出するための光半導体装置であって、
電極と半導体とを備えている光伝導膜と、
前記光伝導膜が備える電極とは異なる電極を備える基板と、を有し、
前記光伝導膜が備える電極と前記基板が備える電極とが接着していることを特徴とする光半導体装置。
【請求項２】
前記光伝導膜が備える電極と前記基板が備える電極とが、金属により接着されていることを特徴とする請求項１に記載の光半導体装置。
【請求項３】
前記基板は、前記光伝導膜から発生されたテラヘルツ波の指向性を制御するためのレンズであることを特徴とする請求項１に記載の光半導体装置。
【請求項４】
前記レンズの形状は、半球、非球面、超半球構造のいずれかであることを特徴とする請求項３に記載の光半導体装置。
【請求項５】
前記基板は、導波路を含むことを特徴とする請求項１に記載の光半導体装置。
【請求項６】
前記光伝導膜が備える半導体は、半導体基板の上に分子ビームエピタキシー法によりエピタキシャル成長させたＩＩＩ−Ｖ族半導体薄膜であることを特徴とする請求項１に記載の光半導体装置。
【請求項７】
前記光伝導膜は、前記電極を備える面に対して反対側の面に、前記テラヘルツ波が反射するための反射ミラーを備え、
前記反射ミラーは、前記光伝導膜に光を照射するための窓を有することを特徴とする請求項１に記載の光半導体装置。
【請求項８】
前記光伝導膜が備える複数の電極と、前記基板が備える複数の電極とがそれぞれ接着し、該複数の電極を用いて前記光伝導膜に電圧を印加することを特徴とする請求項１に記載の光半導体装置。
【請求項９】
前記基板が備える電極のうち、少なくとも１つは、前記光伝導膜から発生されたテラヘルツ波を伝播するための伝送線路であることを特徴とする請求項８に記載の光半導体装置。
【請求項１０】
前記基板が備える電極のうち、少なくとも１つは前記光伝導膜に照射される発振周波数の異なる２つのレーザ光の差周波に相当するテラヘルツ波が伝播するための伝送線路であることを特徴とする請求項８に記載の光半導体装置。
【請求項１１】
前記基板に集積回路が形成され、且つ前記光伝導膜が備える電極或いは該基板が備える電極にトランジスタが接続され、該光伝導膜に照射される光で該トランジスタを制御することを特徴とする請求項１に記載の光半導体装置。
【請求項１２】
半導体基板にエッチングストップ層をエピタキシャル成長させる工程と、
前記エッチングストップ層に光伝導膜をエピタキシャル成長させる工程と、
前記光伝導膜に電極を形成する工程と、
前記半導体基板とは異なる基板に電極を形成する工程と、
前記光伝導膜に形成した電極と前記半導体基板とは異なる基板に形成した電極とを接着する工程と、
前記半導体基板を除去する工程と、
を有することを特徴とする光半導体装置の製造方法。
【請求項１３】
半導体基板にエッチングストップ層をエピタキシャル成長させる工程と、
前記エッチングストップ層に光伝導膜をエピタキシャル成長させる工程と、
前記光伝導膜に電極を形成する工程と、
ホールド基板と前記電極が形成された前記光伝導膜の面とを貼り合わせる工程と、
前記半導体基板を除去する工程と、
前記電極が形成された面とは反対側の前記光伝導膜の面と前記半導体基板とは異なる基板とを接着する工程と、
を有することを特徴とする光半導体装置の製造方法。
【請求項１４】
テラヘルツ波を発生或いは検出するための光半導体装置であって、
電極と半導体とを備えている光伝導膜と、
電極を備える基板と、を有し、
前記光伝導膜と前記基板とが接着していることを特徴とする光半導体装置。
【請求項１５】
テラヘルツ波を発生或いは検出するための光半導体装置であって、
電極と半導体とを備えている光伝導膜と、
基板と、を有し、
前記光伝導膜と前記基板とが直接接着、或いは、前記電極を介して関連していることを特徴とする光半導体装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】
そこで本発明においては、テラヘルツ波を発生或いは検出するための光半導体装置であって、電極と半導体とを備えている光伝導膜と、前記光伝導膜が備える電極とは異なる電極を備える基板と、を有し、前記光伝導膜が備える電極と前記基板が備える電極とが接着していることを特徴とする光半導体装置を提供する。また、テラヘルツ波を発生或いは検出するための光半導体装置であって、電極と半導体とを備えている光伝導膜と、電極を備える基板と、を有し、前記光伝導膜と前記基板とが接着していることを特徴とする光半導体装置を提供する。また、テラヘルツ波を発生或いは検出するための光半導体装置であって、電極と半導体とを備えている光伝導膜と、基板と、を有し、前記光伝導膜と前記基板とが直接接着、或いは、前記電極を介して一体になっていることを特徴とする光半導体装置を提供する。例えば、第１の基板上に作製した光伝導膜に電極または電極を兼ねたアンテナを作製した後に、第２基板に接着させて光伝導膜のみを残し、第１の基板を除去して光伝導素子を第２の基板上に作製することを特徴としている。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２０】
次にこの素子の動作について説明する。複数の電極であるバイアス供給ラインの両端には電圧源３から１０Ｖ程度の電圧を印加する。外部よりフェムト秒レーザより１００ｆｓｅｃ程度のパルス幅を持ち、繰り返し約８０ＭＨｚ、平均パワー５ｍＷ程度の光を、素子中央部にレンズ（不図示）でフォーカスして照射すると、図１（ａ）のように１ｐｓｅｃ以下のパルス幅を持つＴＨｚパルスを発生させることができる。このＴＨｚパルスの振幅は、照射するレーザ光の強度、印加電圧に比例する。そのため、ロックイン検出するときは、印加電圧に正弦波信号を与えるか、光チョッパーにより光照射パワーを変調するとよい。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２６】
図２（ａ）において、半導体基板のＧａＡｓ基板２０の上にＧａＡｓバッファ層（不図示）、ＡｌＡｓエッチングストップ層２１、ＩＩＩ−Ｖ族半導体薄膜であるＧａＡｓ光伝導層２２を分子ビームエピタキシー法などで成長する。このとき、ＡｌＡｓ層は通常の７００℃程度で成長を行うが、ＧａＡｓ層は２５０℃程度の低温で成長を行い、ＬＴ−ＧａＡｓ膜とする。成長後には、ＬＴ−ＧａＡｓ層の平坦化などのために６００℃程度で成長炉中で加熱したあとに取り出す。場合によっては、成長炉から取り出したのちに再アニールしても良い。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２８】
図２（ｃ）において、Ｓｉレンズ２４の底面に引き出し電極２５（Ｔｉ／Ａｕ等）および電極コンタクト部分のみに金属のＡｕＳｎのハンダ剤２６を形成する。Ｓｉが十分高抵抗の場合にはこの構造でもよいが、絶縁性を向上させるにはＳｉＯ２膜（不図示）などをＳｉ表面に形成してから電極２５を形成してもよい。Ｓｉレンズのサイズは典型的には半径が５ｍｍのものを用いるが、さらに小さいものでも良い。光伝導素子を形成したＧａＡｓウエハは、１平方ｍｍサイズに切り出したあとに、Ｓｉ側と光伝導素子側のコンタクトのアライメントを行いながら、加圧して３００℃程度に加熱することで接着する。切り出すときは、ダイシングソーでカットするか、基板を１００μｍ程度まで研磨して薄くしたあとにへき開しても良い。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３０】
以上で、電極を介して光伝導膜と基板のＳｉレンズとが関連して薄膜型の光伝導素子が完成するが、上記で述べたようにＳｉレンズとは反対側のレーザ照射側からのＴＨｚ光を有効活用するために、図２（ｄ’）のように表面にさらにＡｕ層２７をミラーとして形成しても良い。中央には光照射のための窓２９を形成しておく。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３４】
図３に作製プロセスを示すが、実施例１と同じ部分については番号の記載を省略している。図３（ａ）、（ｂ）のアンテナ形成するステップまでは実施例１と同様である。図３（ｃ）において、チップに切り出したあとにガラスなどのホールド基板３０にアンテナ表面側を樹脂接着剤３１等で貼り付け、実施例１と同様な方法でＧａＡｓ基板を除去する。その後、図３（ｄ）において、高抵抗Ｓｉ基板３２にＧａＡｓ基板のエッチング後に現れた表面を貼り合わせて直接接着し、溶剤で接着剤３１を溶解させてホールド基板３０を取り外す。貼り合わせのときには、ファンデルワールス力だけで付着させてもよいが、密着力を高めるにはホールド基板を取り外したあとに高温アニール（５００℃以上）を行っても良い。また、損失の少ない樹脂性の接着剤等、たとえば光学エポキシ接着剤を使って貼り合わせても良い。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３８】
伝送線路であるコプレーナストリップライン５２ａ、５２ｂは基板５０にＴｉ／Ａｕで形成しており、典型的には幅を３０μｍ、間隔を２００μｍとした。このラインの終端近傍には実施例１と同様の方法で、電極を形成した光伝導素子の電極とこのラインのコンタクトを取りながら接着してＧａＡｓ基板を除去した薄膜型の光伝導素子５１ａ、５１ｂが転写されている。このとき、本モジュールの場合は空間にＴＨｚを取り出さず、コプレーナラインに伝播させるようにしているので、光伝導素子の電極は微小ギャップを持つアンテナではなく、ラインとコンタクトをとるためのパッド的な役割になっている。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４４】
本発明による第４の実施例は、図７のような光アドレスチップに応用するものである。Ｓｉ基板７０上には集積回路（ＩＣ）が７１の領域に形成されており、外部からの光信号を光伝導素子７４が受信して、その信号がＩＣに入力されて処理が実行される。すなわち、他のチップと光インターコネクトする受信器として本発明による薄膜型の光伝導素子を集積化したチップを応用するものである。