半導体受光装置
【課題】 配線の長さだけに律則されることなく、インダクタンスおよびキャパシタンスを決定し、これによって半導体受光装置の特性を向上する。
【解決手段】 半導体受光装置は、出力側電極と基準電位側電極とを備える半導体受光素子と、前記出力側電極および前記基準電位側電極にそれぞれ接続された引出配線と、を備え、前記出力側電極に接続された前記引出配線の幅が、前記基準電位側電極に接続された引出配線の幅よりも小さいことを特徴とするものである。
【解決手段】 半導体受光装置は、出力側電極と基準電位側電極とを備える半導体受光素子と、前記出力側電極および前記基準電位側電極にそれぞれ接続された引出配線と、を備え、前記出力側電極に接続された前記引出配線の幅が、前記基準電位側電極に接続された引出配線の幅よりも小さいことを特徴とするものである。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体受光装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
フリップチップ型のメサ状半導体受光素子を半導体基板上に備える半導体受光装置が開発されている。例えば、半導体基板上にメサ構造の受光部が設けられ、受光部上に形成された電極と電気的に接続する電極パッドが、受光部のメサとは別のダミーメサ部上に形成される構造の半導体受光素子が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平４−２９０４７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このような半導体受光装置において、受光素子のｐ側電極とｎ側電極とに接続される引出配線の幅は、いずれも同じ幅であった。したがって、この引出配線におけるインダクタンスおよびキャパシタンスは、いずれも配線の長さによって実質的に律則されていた。
【０００５】
本発明は上記課題に鑑みなされたものであり、配線の長さだけに律則されることなく、インダクタンスおよびキャパシタンスを決定し、これによって半導体受光装置の特性を向上することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る半導体受光装置は、出力側電極と基準電位側電極とを備える半導体受光素子と、前記出力側電極および前記基準電位側電極にそれぞれ接続された引出配線と、を備え、前記出力側電極に接続された前記引出配線の幅が、前記基準電位側電極に接続された引出配線の幅よりも小さいことを特徴とするものである。本発明に係る半導体受光装置によれば、配線の長さだけに律則されることなく、インダクタンスおよびキャパシタンスを決定し、これによって特性を向上することができる。
【０００７】
前記半導体受光素子を２つ備え、両方の前記半導体受光素子の出力側電極は、共通に接続される電極であってもよい。前記共通に接続される電極は、互いに独立して設けられ、前記半導体受光装置を実装する実装基板上に共通に接続されてもよい。前記半導体受光素子は、半導体基板上に互いに独立して設けられたメサ構造を有していてもよい。
【０００８】
前記引出配線は、前記互いに独立して設けられた前記メサ構造の間の前記半導体基板上に設けられていてもよい。前記半導体受光素子は、前記メサの上部に前記出力側電極および前記基準電位側電極の一方が設けられ、前記引出配線は、前記メサの上部および側面から前記半導体基板上に引き出される領域を備え、前記メサの側面における前記引き出し配線の幅は、前記半導体基板上における幅よりも小さくてもよい。
【０００９】
前記引出配線の幅は、前記引出配線の長さ方向において、その側壁が平行する部分のうち、もっとも長い部位の幅であってもよい。前記半導体受光素子は、半導体基板上に設けられたメサ構造を有し、前記引出配線のうち、前記もっとも長い部位の長さは、前記メサ構造の上面の直径よりも長くてもよい。
【００１０】
本発明に係る他の半導体受光装置は、出力側電極と基準電位側電極とを備える半導体受光素子と、前記出力側電極および前記基準電位側電極にそれぞれ接続された引出配線と、を備え、前記出力側電極に接続された前記引出配線のキャパシタンスは、前記基準電位側電極に接続された引出配線のキャパシタンスよりも小さいことを特徴とするものである。本発明に係る他の半導体受光装置によれば、配線の長さだけに律則されることなく、インダクタンスおよびキャパシタンスを決定し、これによって特性を向上することができる。前記基準電位側電極に接続された引出配線のインダクタンスは、前記出力側電極に接続された前記引出配線のインダクタンスよりも小さくてもよい。
【００１１】
本発明に係るさらに他の半導体受光装置は、第１導電型電極および第２導電型電極を有する第１半導体受光素子と、第１導電型電極および第２導電型電極を有する第２半導体受光素子と、前記第１半導体受光素子の前記第１導電型電極に接続された第１引出配線と、前記第１半導体受光素子の前記第２導電型電極に接続された第２引出配線と、前記第２半導体受光素子の前記第１導電型電極に接続された第３引出配線と、前記第２半導体受光素子の前記第２導電型電極に接続された第４引出配線と、を備え、前記第２引出配線および前記第３引出配線の幅は、前記第１引出配線および前記第４引出配線の幅より小さいことを特徴とするものである。本発明に係るさらに他の半導体受光装置によれば、配線の長さだけに律則されることなく、インダクタンスおよびキャパシタンスを決定し、これによって特性を向上することができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、配線の長さだけに律則されることなく、インダクタンスおよびキャパシタンスを決定し、これによって半導体受光装置の特性を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】（ａ）は比較例１に係る半導体受光装置の平面図であり、（ｂ）は比較例２に係る半導体受光装置の平面図である。
【図２】実施例１に係る半導体受光装置の平面図である。
【図３】（ａ）はキャリアと半導体受光装置とが接続されることによって構成されるモジュールを表した図であり、（ｂ）はモジュールの回路図である。
【図４】図２のＡ−Ａ´線断面図である。
【図５】受光素子の拡大断面図である。
【図６】実施例２に係る半導体受光装置の平面図である。
【図７】（ａ）はキャリアと半導体受光装置とが接続されることによって構成されるモジュールを表した図であり、（ｂ）はモジュールの回路図である。
【図８】実施例３に係る半導体受光装置の平面図である。
【図９】（ａ）はキャリアと半導体受光装置とが接続されることによって構成されるモジュールを表した図であり、（ｂ）はモジュールの回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
実施例の説明の前に、図１（ａ）および図１（ｂ）を参照しつつ、比較例について説明する。
【比較例】
【００１５】
図１（ａ）は、比較例１に係る半導体受光装置２０１の平面図である。図１（ｂ）は、比較例２に係る半導体受光装置２０２の平面図である。図１（ａ）および図１（ｂ）に示すように、半導体受光装置２０１，２０２は、半導体基板１０上に、受光素子２０ａ，２０ｂおよびダミーメサ３０ａ〜３０ｃが設けられた構成を有する。受光素子２０ａ，２０ｂおよびおよびダミーメサ３０ａ〜３０ｃは、互いに独立してメサ状に形成されている。なお、半導体受光装置２０１、２０２には、チップ領域とその周辺部にスクライブ領域が形成されており、チップ領域の角には、アライメントマーク８０が形成されている。
【００１６】
受光素子２０ａ，２０ｂは、下部メサ２１上に上部メサ２２および上部電極２３がこの順に配置された構造を有する。例えば、下部メサ２１は、略円柱形状を有している。上部メサ２２は、下部メサ２１よりも小さい径を有する略円柱形状を有し、下部メサ２１の略中央に配置されている。上部メサ２２は、受光領域として機能する。上部電極２３は、上部メサ２２よりも小さい径を有する略円柱形状を有し、上部メサ２２の略中央に配置されている。すなわち、受光素子２０ａ，２０ｂは、下部ほど径が大きく上部ほど径が小さいメサ形状を有する。さらに、受光素子２０ａ，２０ｂは、下部メサ２１の上部メサ２２以外の領域に下部電極２４を備える。比較例１，２においては、上部電極２３がｐ側電極として機能し、下部電極２４がｎ側電極として機能する。
【００１７】
ダミーメサ３０ａ〜３０ｃは、下部メサ３１上に、上部メサ３２および上部電極３３がこの順に配置された構造を有する。例えば、下部メサ３１は、略円柱形状を有している。上部メサ３２は、下部メサ３１よりも小さい径を有する略円柱形状を有し、下部メサ３１の略中央に配置されている。上部電極３３は、上部メサ３２よりも小さい径を有する略円柱形状を有し、上部メサ３２の略中央に配置されている。すなわち、ダミーメサ３０ａ〜３０ｃは、下部ほど径が大きく上部ほど径が小さいメサ形状を有する。また、ダミーメサ３０ａ〜３０ｃは、受光素子としての機能は有していない。
【００１８】
ダミーメサ３０ａの上部電極３３と受光素子２０ａの下部電極２４とは、ダミーメサ３０ａの表面、半導体基板１０上、および受光素子２０ａの表面を通る引出配線４０ａによって接続されている。受光素子２０ａの上部電極２３とダミーメサ３０ｂの上部電極３３とは、受光素子２０ａの表面、半導体基板１０上、およびダミーメサ３０ｂの表面を通る引出配線４０ｂによって接続されている。
【００１９】
ダミーメサ３０ｂの上部電極３３と受光素子２０ｂの下部電極２４とは、ダミーメサ３０ｂの表面、半導体基板１０上、および受光素子２０ｂの表面を通る引出配線４０ｃによって接続されている。受光素子２０ｂの上部電極２３とダミーメサ３０ｃの上部電極３３とは、受光素子２０ｂの表面、半導体基板１０上、およびダミーメサ３０ｃの表面を通る引出配線４０ｄによって接続されている。
【００２０】
受光素子２０ａ，２０ｂの表面、ダミーメサ３０ａ〜３０ｃの表面、および半導体基板１０の表面は、たとえば窒化シリコン（ＳｉＮ）などからなる絶縁膜によって覆われている。引出配線４０ａ〜４０ｄは、絶縁膜上に配置されている。それにより、各引出配線と受光素子２０ａ，２０ｂ、ダミーメサ３０ａ〜３０ｃおよび半導体基板１０との間が絶縁されている。
【００２１】
ここで、半導体受光装置２０１，２０２においては、引出配線４０ａ〜４０ｄはインダクタンスおよびキャパシタンスを持っている。キャパシタンスを小さくするためには、絶縁膜を厚くする方法、比誘電率の大きい絶縁膜を採用する方法、などが考えられる。しかしながら、これらの方法では、プロセス条件の変更を伴うとともに、特性劣化を引き起こすおそれがある。
【００２２】
図１の半導体受光装置２０１のように引出配線４０ａ〜４０ｄを小さい幅にすると、引出配線４０ａ〜４０ｄのキャパシタンスは低下するが、引出配線４０ａ〜４０ｄのインダクタンスが大きくなってしまう。また、図１の半導体受光装置２０２のように引出配線４０ａ〜４０ｄを大きい幅にすると、引出配線４０ａ〜４０ｄのインダクタンスは低下するが、引出配線４０ａ〜４０ｄのキャパシタンスが大きくなってしまう。このように、半導体受光装置においては、キャパシタンスとインダクタンスとがトレードオフの関係を有している。なお、ここで引出配線４０ａ〜４０ｄの幅とは、引出配線４０ａ〜４０ｄの長さ方向において、その側壁が平行する部分のうち、もっとも長い部位の幅を指す。以下の説明においても同様である。
【実施例１】
【００２３】
図２は、実施例１に係る半導体受光装置１００の平面図である。図３（ａ）は、キャリア５０と半導体受光装置１００とが接続されることによって構成されるモジュール１０１を表した図である。キャリア５０は、半導体受光装置１００を実装する実装基板として機能する。図３（ｂ）は、モジュール１０１の回路図である。図２、図３（ａ）および図３（ｂ）に示すように、半導体受光装置１００が図１の半導体受光装置２０１，２０２と異なる点は、引出配線４０ａ〜４０ｄの幅の関係である。本実施例においては、半導体基板１０上において、引出配線４０ａ，４０ｄの平行に形成されてなる幅は、引出配線４０ｂ，４０ｃの平行に形成されてなる幅よりも大きくなっている。また、引出配線４０ａ〜４０ｄは、メサの上面の直径（上部メサ２２の直径）よりも長い。一例として、受光素子２０ａ，２０ｂの下部メサ２１の直径は１００μｍ、上部メサ２２の直径は５０μｍである。引出配線４０ａ，４０ｃの平行に形成されてなる長さは１２０μｍ、引出配線４０ｂ，４０ｄの平行に形成されてなる長さは１７０μｍである。半導体基板１０上において、引出配線４０ａ，４０ｄの幅は２０μｍであり、引出配線４０ｂ，４０ｃの幅は１０μｍである。なお、引出配線４０ａ〜４０ｄの平行に形成されてなる長さは、５０μｍ〜２００μｍが好ましい。
【００２４】
次に、図３（ａ）に示すように、ダミーメサ３０ａの上部電極３３に、キャリア配線５０ａが接続されている。また、ダミーメサ３０ｂの上部電極３３に、キャリア配線５０ｂが接続されている。さらに、ダミーメサ３０ｃの上部電極３３に、キャリア配線５０ｃが接続されている。
【００２５】
以上のことから、図３（ｂ）に示すように、モジュール１０１においては、受光素子２０ａと受光素子２０ｂとが同じ方向に縦続接続されているバランスタイプの受光素子が構成される。実施例１においては、受光素子２０ａのｐ側電極と受光素子２０ｂのｎ側電極とが接続されている。また、キャリア配線５０ａは、受光素子２０ａのｎ側電極に接続されたｎ端子として機能する。キャリア配線５０ｂは、受光素子２０ａと受光素子２０ｂとの間に接続された共通端子として機能する。キャリア配線５０ｃは、受光素子２０ｂのｐ側電極に接続されたｐ端子として機能する。共通端子は出力側の端子であり、出力信号が取り出される。また、高周波的に、ｎ端子およびｐ端子は、グランド端子として機能する。図３（ｂ）の例では、ｐ端子およびｎ端子には、それぞれ逆バイアスが印加される。これにより、バランスタイプのモジュール１０１は、信号振幅を拡大して出力することができる。
【００２６】
図４は、図２のＡ−Ａ´線断面図である。図４では、キャリア５０の断面も併せて描かれている。図５は、受光素子２０ａの拡大断面図である。図４および図５に示すように、受光素子２０ａは、半導体基板１０上において、ｎ型半導体層２５、ｉ型半導体層２６、ｐ型半導体層２７、およびコンタクト層２８がこの順に積層された構造を有する。ｎ型半導体層２５は、例えば、ｎ型ＩｎＰからなる。ｉ型半導体層２６は、例えば、ｉ型ＩｎＧａＡｓからなる。ｐ型半導体層２７は、例えば、ｐ型ＩｎＰからなる。ｎ型半導体層２５の厚さは、例えば、１．０μｍである。ｉ型半導体層２６の厚さは、例えば、１．０μｍである。ｐ型半導体層２７の厚さは、例えば、１．０μｍである。
【００２７】
ｐ型半導体層２７は、ｉ型半導体層２６よりも小さい径を有する。ｉ型半導体層２６上かつｐ型半導体層２７の側面には、ｎ型半導体層２９が配置されている。ｎ型半導体層２９は、例えば、ｎ型ＩｎＰからなる。半導体基板１０は、半絶縁性半導体からなり、例えば、２．２〜６．６×１０７Ωｃｍの抵抗率を有する。一例として、半導体基板１０は、半絶縁性のＩｎＰからなる。コンタクト層２８は、例えば、ｐ型ＩｎＧａＡｓからなる。図２の下部メサ２１は、ｎ型半導体層２５を含む。図２の上部メサ２２は、ｎ型半導体層２５の一部、ｉ型半導体層２６、ｐ型半導体層２７、コンタクト層２８、およびｎ型半導体層２９を含む。受光素子２０ｂは、受光素子２０ａと同様の構造を有する。また、半導体基板１０の裏面において受光素子２０ａ，２０ｂに対応する位置に、レンズ１１が設けられている。それにより、半導体基板１０の裏面から入射した光を受光素子２０ａ，２０ｂに対して集光することができる。
【００２８】
また、ダミーメサ３０ａ，３０ｂは、半導体基板１０上において、ｎ型半導体層３４、ｉ型半導体層３５、およびｎ型半導体層３６がこの順に積層された構造を有する。ｎ型半導体層３４は、例えば、ｎ型ＩｎＰからなる。ｉ型半導体層３５は、例えば、ｉ型ＩｎＧａＡｓからなる。ｎ型半導体層３６は、例えば、ｎ型ＩｎＰからなる。図２の下部メサ３１は、ｎ型半導体層３４を含む。図２の上部メサ３２は、ｎ型半導体層３４の一部、ｉ型半導体層３５、およびｎ型半導体層３６を含む。ダミーメサ３０ｃは、ダミーメサ３０ａと同様の構造を有する。
【００２９】
絶縁膜６０は、ＳｉＮの窒化膜物からなり、受光素子２０ａ，２０ｂの表面、ダミーメサ３０ａ〜３０ｃの表面、および半導体基板１０の表面を覆っている。なお、ｎ型半導体層２９の上面と絶縁膜６０との間には、拡散マスク６２が介在している。拡散マスク６２は、ＳｉＮの窒化物からなり、例えば０．２μｍ程度の厚みを有する。引出配線４０ａ，４０ｂは、半導体基板１０側から、Ｔｉ／Ｐｔ層４１、Ａｕスパッタ層４２、およびＡｕめっき層４３が積層された構成を有し、絶縁膜６０上に配置されている。それにより、引出配線４０ａ，４０ｂと受光素子２０ａ、ダミーメサ３０ａ，３０ｂおよび半導体基板１０との間が絶縁されている。絶縁膜６０の厚さは、例えば、０．２μｍである。引出配線４０ａ，４０ｂの厚さは、例えば、２．０μｍである。引出配線４０ｃ，４０ｄは、引出配線４０ａ，４０ｂと同様の構造を有する。
【００３０】
ただし、絶縁膜６０は、コンタクト層２８上において開口を有する。それにより、受光素子２０ａのコンタクト層２８は、引出配線４０ｂと接触する。同様に、受光素子２０ｂのコンタクト層２８は、引出配線４０ｄと接触する。また、絶縁膜６０は、下部メサ２１の上部メサ２２が設けられていない領域において開口を有する。下部メサ２１の開口には、コンタクト層６１が形成されている。それにより、受光素子２０ａのｎ型半導体層２５は、コンタクト層６１を介して引出配線４０ａと接触する。同様に、受光素子２０ｂのｎ型半導体層２５は、コンタクト層６１を介して引出配線４０ｃと接触する。コンタクト層６１は、例えば、ＡｕＧｅ／Ａｕからなる。また、絶縁膜６０は、ダミーメサ３０ａ〜３０ｃの表面を覆うとともに、受光素子とダミーメサとの間の半導体基板１０上を覆っている。
【００３１】
なお、受光素子２０ａの下部メサ２１上の引出配線４０ａが、受光素子２０ａの下部電極２４として機能する。受光素子２０ａのコンタクト層２８上の引出配線４０ｂが、受光素子２０ａの上部電極２３として機能する。受光素子２０ｂの下部メサ２１上の引出配線４０ｃが、受光素子２０ｂの下部電極２４として機能する。受光素子２０ｂのコンタクト層２８上の引出配線４０ｄが、受光素子２０ｂの上部電極２３として機能する。
【００３２】
本実施例によれば、半導体基板１０上に絶縁膜６０を介して形成された引出配線４０ｂ，４０ｃの幅が引出配線４０ａ，４０ｄの幅よりも小さいため、キャパシタンスを抑制することができる。引出配線４０ｂ，４０ｃは、半導体受光装置の出力側となるダミーメサ３０ｂの上部電極３３と接続される。半導体受光装置の出力側にかかる寄生容量が低減できるため、その特性が向上する。一方、引出配線４０ａ，４０ｄの幅は引出配線４０ｂ，４０ｃの幅よりも大きい。このことから、引出配線４０ａ，４０ｄのインダクタンスを抑制することができる。図３（ｂ）に示すように、引出配線４０ａ，４０ｄは、ダミーメサ３０ａ，３０ｃの上部電極３３と接続される。これら上部電極３３は、それぞれ基準電位と接続される。たとえば上部電極３３の一方がグランド、他方が高電位電源に接続される。あるいは上部電極３３の一方が低電位電源、他方が高電位電源に接続される。すなわち、引出配線４０ａ，４０ｄはいずれも基準電位に接続される配線であるため、基準電位との間に介在するインダクタンスを低減することは、特性向上に寄与する。
【００３３】
以上のことから、本実施例に係る半導体受光装置１００の構成によれば、引出配線に起因するキャパシタンスの影響を抑制できるとともに、引出配線のインダクタンスを抑制することができる。また、従来の半導体受光装置と比較して引出配線の幅を変更するだけで済むため、従来の半導体受光装置と同じ製造方法を利用することができる。
【００３４】
なお、本実施例においては、受光素子２０ａ，２０ｂが、第１導電型電極および第２導電型電極を備える第１半導体受光素子または第２半導体受光素子として機能する。受光素子２０ａの上部電極２３および受光素子２０ｂの下部電極２４が、出力側電極として機能する。受光素子２０ａの下部電極２４および受光素子２０ｂの上部電極２３が基準電位側電極として機能する。引出配線４０ａが第１半導体受光素子の第１導電型電極に接続された第１引出配線として機能する。引出配線４０ｂが第１半導体受光素子の第２導電型電極に接続された第２引出配線として機能する。引出配線４０ｃが第２半導体受光素子の第１導電型電極に接続された第３引出配線として機能する。引出配線４０ｄが第２半導体受光素子の第２導電型電極に接続された第４引出配線として機能する。
【実施例２】
【００３５】
図６は、実施例２に係る半導体受光装置１００ａの平面図である。図７（ａ）は、キャリア５０と半導体受光装置１００ａとが接続されることによって構成されるモジュール１０１ａを表した図である。図７（ｂ）は、モジュール１０１ａの回路図である。図６、図７（ａ）および図７（ｂ）に示すように、半導体受光装置１００ａが図２の半導体受光装置１００と異なる点は、ダミーメサ３０ｂの代わりにダミーメサ３０ｄが設けられている点である。
【００３６】
ダミーメサ３０ｄにおいては、下部メサ３１上に上部メサ３２が配置され、上部メサ３２上に上部電極３３ａと上部電極３３ｂとが設けられている。上部電極３３ａは、引出配線４０ｂに接続されている。上部電極３３ｂは、引出配線４０ｃに接続されている。上部電極３３ａおよび上部電極３３ｂは、絶縁膜６０上に配置され、互いに離間している。したがって、上部電極３３ａと上部電極３３ｂとは、電気的に絶縁されている。ダミーメサ３０ｄは、受光素子としての機能は有していない。
【００３７】
受光素子２０ａの上部電極２３とダミーメサ３０ｄの上部電極３３ａとは、受光素子２０ａの表面、半導体基板１０上、およびダミーメサ３０ｄの表面を通る引出配線４０ｂによって接続されている。ダミーメサ３０ｄの上部電極３３ｂと受光素子２０ｂの下部電極２４とは、ダミーメサ３０ｄの表面、半導体基板１０上、および受光素子２０ｂの表面を通る引出配線４０ｃによって接続されている。
【００３８】
次に、図７（ａ）に示すように、ダミーメサ３０ａの上部電極３３に、キャリア配線５０ａが接続されている。また、ダミーメサ３０ｂの上部電極３３ａおよび上部電極３３ｂの両方にまたがって、キャリア配線５０ｂが接続されている。さらに、ダミーメサ３０ｃの上部電極３３に、キャリア配線５０ｃが接続されている。以上のことから、図７（ｂ）に示すように、モジュール１０１ａにおいては、受光素子２０ａと受光素子２０ｂとが同じ方向に縦続接続されているバランスタイプの受光素子が構成される。
【００３９】
本実施例においても、半導体基板１０上において、引出配線４０ｂ，４０ｃの幅が引出配線４０ａ，４０ｄの幅よりも小さいため、引出配線に起因するキャパシタンスの影響を抑制できるとともに、引出配線のインダクタンスを抑制することができる。また、受光素子２０ａの上部電極２３と受光素子２０ｂの下部電極とを接続する引出配線は、必ずしも途切れ目が無い必要はなく、キャリア配線などを間に介在させていてもよい。
【実施例３】
【００４０】
図８は、実施例３に係る半導体受光装置１００ｂの平面図である。半導体受光装置１００ｂが図６の半導体受光装置１００ａと異なる点は、受光素子２０ａ，２０ｂの形状および引出配線４０ａ〜４０ｄの形状である。図６に示すように、下部メサ２１（ｎ型半導体層２５）は、略円柱形状を有し、外周の一部に切り欠きを有する。図９（ａ）は、キャリア５０と半導体受光装置１００ｂとが接続されることによって構成されるモジュール１０１ｂを表した図である。図９（ｂ）は、モジュール１０１ｂの回路図である。図９（ｂ）に示すように、モジュール１０１ｂは、モジュール１０１ａと同様に受光素子２０ａと受光素子２０ｂとが同じ方向に縦続接続されているバランスタイプの受光素子を構成する。
【００４１】
本実施例においては、引出配線４０ｂは、一部の箇所で、他の箇所と比較して小さい幅を有している。このように、引出配線は、半導体基板１０上において同じ幅を有していなくてもよい。ただし、半導体基板１０上における引出配線４０ａ，４０ｄの少なくとも一部は、半導体基板１０上における引出配線４０ｂ，４０ｃの最大幅よりも大きい幅を有する。それにより、引出配線に起因するキャパシタンスの影響を抑制できるとともに、引出配線のインダクタンスを抑制することができる。
【００４２】
図８の例では、引出配線４０ｂは、受光素子２０ａの上面および側面において、半導体基板１０上における幅よりも小さい幅を有している。この場合、引出配線４０ｂと受光素子２０ａとの間に発生するキャパシタンスを抑制することができる。なお、引出配線４０ｄも、受光素子２０ｂの上面および側面において、半導体基板１０上における幅よりも小さい幅を有していてもよい。この場合、引出配線４０ｄと受光素子２０ｂとの間に発生するキャパシタンスを抑制することができる。一例として、受光素子２０ａ，２０ｂの下部メサ２１の直径は１００μｍ、上部メサ２２の直径は５０μｍである。半導体基板１０上において、引出配線４０ａ，４０ｄの平行に形成されてなる幅は２０μｍであり、引出配線４０ｂ，４０ｃの平行に形成されてなる幅は１０μｍである。引出配線４０ｂにおいて、受光素子２０ａ側の受光素子２０ａの上面、側面および半導体基板１０上の狭い部分の幅は、５μｍである。また、引出配線４０ｄにおいて、受光素子２０ｂ側の受光素子２０ｂの上面、側面および半導体基板１０上の狭い部分の幅は、５μｍである。引出配線４０ａ〜４０ｄの平行に形成されてなる長さは１２０μｍである。引出配線４０ｂにおいて、受光素子２０ａ側の受光素子２０ａの上面、側面および半導体基板１０上の幅の狭い部分の長さは、５０μｍである。引出配線４０ｄにおいて、受光素子２０ｂ側の受光素子２０ｂの上面、側面および半導体基板１０上の平行に形成されてなる幅の狭い部分の長さは、５０μｍである。なお、引出配線４０ａ〜４０ｄの平行に形成されてなる長さは、５０μｍ〜２００μｍが好ましい。
【００４３】
なお、上記各実施例においては、半導体基板１０上において、引出配線４０ａ，４０ｄの両方とも引出配線４０ｂ，４０ｃよりも大きい幅を有しているが、いずれか一方が引出配線４０ｂ，４０ｃよりも大きい幅を有していてもよい。この場合においても、引出配線に起因するキャパシタンスの影響を抑制できるとともに、引出配線のインダクタンスを抑制することができる。また、上記各実施例においては、裏面入射型の受光素子に本発明が適用されているが、表面入射型の受光素子についても本発明を適用することができる。
【００４４】
また、本発明を適用した結果、引出配線４０ｂ，４０ｃそれぞれのキャパシタンスが、引出配線４０ａ，４０ｄよりも小さくなるとは限らない。キャパシタンスは、引出配線の長さにも影響されるためである。引出配線の長さは、半導体受光素子やパッドのレイアウトによって任意に変更され得る。しかし、本発明によれば、引出配線４０ｂ，４０ｃの幅を引出配線４０ａ，４０ｄの幅よりも小さくしたことによるキャパシタンスの低減効果は発揮されるため、そのような場合であっても、本発明は半導体受光装置の特性向上に寄与する。
【００４５】
また、本発明は以上説明したようなバランスタイプの半導体受光素子以外にも適用することができる。たとえば、半導体受光素子が１つの場合であっても、本発明にしたがって、出力側に接続される引出配線の幅を基準電位側に接続される引出配線の幅よりも小さくすることができる。これにより、出力側の寄生容量が低減されるとともに、基準電位側の寄生インダクタンスが低減できて、半導体受光装置の特性を向上することができる。
【００４６】
なお、半導体受光装置はｐ側電極およびｎ側電極を備えているが、出力側に接続される電極は、そのいずれであってもよい。また同様に基準電位側に接続される電極もｐ側電極あるいはｎ側電極のいずれであってもよい。
【００４７】
以上、本発明の実施例について詳述したが、本発明は係る特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
【符号の説明】
【００４８】
１０ 半導体基板
２０ａ，２０ｂ 受光素子
２１ 下部メサ
２２ 上部メサ
２３ 上部電極
２４ 下部電極
２５ ｎ型半導体層
２６ ｉ型半導体層
２７ ｐ型半導体層
２８ コンタクト層
２９ ｎ型半導体層
３０ａ〜３０ｄ ダミーメサ
３１ 下部メサ
３２ 上部メサ
３３ 上部電極
３４ ｎ型半導体層
３５ ｉ型半導体層
３６ ｎ型半導体層
４０ａ〜４０ｄ 引出配線
６０ 絶縁膜
１００ 半導体受光装置
１０１ モジュール
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体受光装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
フリップチップ型のメサ状半導体受光素子を半導体基板上に備える半導体受光装置が開発されている。例えば、半導体基板上にメサ構造の受光部が設けられ、受光部上に形成された電極と電気的に接続する電極パッドが、受光部のメサとは別のダミーメサ部上に形成される構造の半導体受光素子が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平４−２９０４７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このような半導体受光装置において、受光素子のｐ側電極とｎ側電極とに接続される引出配線の幅は、いずれも同じ幅であった。したがって、この引出配線におけるインダクタンスおよびキャパシタンスは、いずれも配線の長さによって実質的に律則されていた。
【０００５】
本発明は上記課題に鑑みなされたものであり、配線の長さだけに律則されることなく、インダクタンスおよびキャパシタンスを決定し、これによって半導体受光装置の特性を向上することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る半導体受光装置は、出力側電極と基準電位側電極とを備える半導体受光素子と、前記出力側電極および前記基準電位側電極にそれぞれ接続された引出配線と、を備え、前記出力側電極に接続された前記引出配線の幅が、前記基準電位側電極に接続された引出配線の幅よりも小さいことを特徴とするものである。本発明に係る半導体受光装置によれば、配線の長さだけに律則されることなく、インダクタンスおよびキャパシタンスを決定し、これによって特性を向上することができる。
【０００７】
前記半導体受光素子を２つ備え、両方の前記半導体受光素子の出力側電極は、共通に接続される電極であってもよい。前記共通に接続される電極は、互いに独立して設けられ、前記半導体受光装置を実装する実装基板上に共通に接続されてもよい。前記半導体受光素子は、半導体基板上に互いに独立して設けられたメサ構造を有していてもよい。
【０００８】
前記引出配線は、前記互いに独立して設けられた前記メサ構造の間の前記半導体基板上に設けられていてもよい。前記半導体受光素子は、前記メサの上部に前記出力側電極および前記基準電位側電極の一方が設けられ、前記引出配線は、前記メサの上部および側面から前記半導体基板上に引き出される領域を備え、前記メサの側面における前記引き出し配線の幅は、前記半導体基板上における幅よりも小さくてもよい。
【０００９】
前記引出配線の幅は、前記引出配線の長さ方向において、その側壁が平行する部分のうち、もっとも長い部位の幅であってもよい。前記半導体受光素子は、半導体基板上に設けられたメサ構造を有し、前記引出配線のうち、前記もっとも長い部位の長さは、前記メサ構造の上面の直径よりも長くてもよい。
【００１０】
本発明に係る他の半導体受光装置は、出力側電極と基準電位側電極とを備える半導体受光素子と、前記出力側電極および前記基準電位側電極にそれぞれ接続された引出配線と、を備え、前記出力側電極に接続された前記引出配線のキャパシタンスは、前記基準電位側電極に接続された引出配線のキャパシタンスよりも小さいことを特徴とするものである。本発明に係る他の半導体受光装置によれば、配線の長さだけに律則されることなく、インダクタンスおよびキャパシタンスを決定し、これによって特性を向上することができる。前記基準電位側電極に接続された引出配線のインダクタンスは、前記出力側電極に接続された前記引出配線のインダクタンスよりも小さくてもよい。
【００１１】
本発明に係るさらに他の半導体受光装置は、第１導電型電極および第２導電型電極を有する第１半導体受光素子と、第１導電型電極および第２導電型電極を有する第２半導体受光素子と、前記第１半導体受光素子の前記第１導電型電極に接続された第１引出配線と、前記第１半導体受光素子の前記第２導電型電極に接続された第２引出配線と、前記第２半導体受光素子の前記第１導電型電極に接続された第３引出配線と、前記第２半導体受光素子の前記第２導電型電極に接続された第４引出配線と、を備え、前記第２引出配線および前記第３引出配線の幅は、前記第１引出配線および前記第４引出配線の幅より小さいことを特徴とするものである。本発明に係るさらに他の半導体受光装置によれば、配線の長さだけに律則されることなく、インダクタンスおよびキャパシタンスを決定し、これによって特性を向上することができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、配線の長さだけに律則されることなく、インダクタンスおよびキャパシタンスを決定し、これによって半導体受光装置の特性を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】（ａ）は比較例１に係る半導体受光装置の平面図であり、（ｂ）は比較例２に係る半導体受光装置の平面図である。
【図２】実施例１に係る半導体受光装置の平面図である。
【図３】（ａ）はキャリアと半導体受光装置とが接続されることによって構成されるモジュールを表した図であり、（ｂ）はモジュールの回路図である。
【図４】図２のＡ−Ａ´線断面図である。
【図５】受光素子の拡大断面図である。
【図６】実施例２に係る半導体受光装置の平面図である。
【図７】（ａ）はキャリアと半導体受光装置とが接続されることによって構成されるモジュールを表した図であり、（ｂ）はモジュールの回路図である。
【図８】実施例３に係る半導体受光装置の平面図である。
【図９】（ａ）はキャリアと半導体受光装置とが接続されることによって構成されるモジュールを表した図であり、（ｂ）はモジュールの回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
実施例の説明の前に、図１（ａ）および図１（ｂ）を参照しつつ、比較例について説明する。
【比較例】
【００１５】
図１（ａ）は、比較例１に係る半導体受光装置２０１の平面図である。図１（ｂ）は、比較例２に係る半導体受光装置２０２の平面図である。図１（ａ）および図１（ｂ）に示すように、半導体受光装置２０１，２０２は、半導体基板１０上に、受光素子２０ａ，２０ｂおよびダミーメサ３０ａ〜３０ｃが設けられた構成を有する。受光素子２０ａ，２０ｂおよびおよびダミーメサ３０ａ〜３０ｃは、互いに独立してメサ状に形成されている。なお、半導体受光装置２０１、２０２には、チップ領域とその周辺部にスクライブ領域が形成されており、チップ領域の角には、アライメントマーク８０が形成されている。
【００１６】
受光素子２０ａ，２０ｂは、下部メサ２１上に上部メサ２２および上部電極２３がこの順に配置された構造を有する。例えば、下部メサ２１は、略円柱形状を有している。上部メサ２２は、下部メサ２１よりも小さい径を有する略円柱形状を有し、下部メサ２１の略中央に配置されている。上部メサ２２は、受光領域として機能する。上部電極２３は、上部メサ２２よりも小さい径を有する略円柱形状を有し、上部メサ２２の略中央に配置されている。すなわち、受光素子２０ａ，２０ｂは、下部ほど径が大きく上部ほど径が小さいメサ形状を有する。さらに、受光素子２０ａ，２０ｂは、下部メサ２１の上部メサ２２以外の領域に下部電極２４を備える。比較例１，２においては、上部電極２３がｐ側電極として機能し、下部電極２４がｎ側電極として機能する。
【００１７】
ダミーメサ３０ａ〜３０ｃは、下部メサ３１上に、上部メサ３２および上部電極３３がこの順に配置された構造を有する。例えば、下部メサ３１は、略円柱形状を有している。上部メサ３２は、下部メサ３１よりも小さい径を有する略円柱形状を有し、下部メサ３１の略中央に配置されている。上部電極３３は、上部メサ３２よりも小さい径を有する略円柱形状を有し、上部メサ３２の略中央に配置されている。すなわち、ダミーメサ３０ａ〜３０ｃは、下部ほど径が大きく上部ほど径が小さいメサ形状を有する。また、ダミーメサ３０ａ〜３０ｃは、受光素子としての機能は有していない。
【００１８】
ダミーメサ３０ａの上部電極３３と受光素子２０ａの下部電極２４とは、ダミーメサ３０ａの表面、半導体基板１０上、および受光素子２０ａの表面を通る引出配線４０ａによって接続されている。受光素子２０ａの上部電極２３とダミーメサ３０ｂの上部電極３３とは、受光素子２０ａの表面、半導体基板１０上、およびダミーメサ３０ｂの表面を通る引出配線４０ｂによって接続されている。
【００１９】
ダミーメサ３０ｂの上部電極３３と受光素子２０ｂの下部電極２４とは、ダミーメサ３０ｂの表面、半導体基板１０上、および受光素子２０ｂの表面を通る引出配線４０ｃによって接続されている。受光素子２０ｂの上部電極２３とダミーメサ３０ｃの上部電極３３とは、受光素子２０ｂの表面、半導体基板１０上、およびダミーメサ３０ｃの表面を通る引出配線４０ｄによって接続されている。
【００２０】
受光素子２０ａ，２０ｂの表面、ダミーメサ３０ａ〜３０ｃの表面、および半導体基板１０の表面は、たとえば窒化シリコン（ＳｉＮ）などからなる絶縁膜によって覆われている。引出配線４０ａ〜４０ｄは、絶縁膜上に配置されている。それにより、各引出配線と受光素子２０ａ，２０ｂ、ダミーメサ３０ａ〜３０ｃおよび半導体基板１０との間が絶縁されている。
【００２１】
ここで、半導体受光装置２０１，２０２においては、引出配線４０ａ〜４０ｄはインダクタンスおよびキャパシタンスを持っている。キャパシタンスを小さくするためには、絶縁膜を厚くする方法、比誘電率の大きい絶縁膜を採用する方法、などが考えられる。しかしながら、これらの方法では、プロセス条件の変更を伴うとともに、特性劣化を引き起こすおそれがある。
【００２２】
図１の半導体受光装置２０１のように引出配線４０ａ〜４０ｄを小さい幅にすると、引出配線４０ａ〜４０ｄのキャパシタンスは低下するが、引出配線４０ａ〜４０ｄのインダクタンスが大きくなってしまう。また、図１の半導体受光装置２０２のように引出配線４０ａ〜４０ｄを大きい幅にすると、引出配線４０ａ〜４０ｄのインダクタンスは低下するが、引出配線４０ａ〜４０ｄのキャパシタンスが大きくなってしまう。このように、半導体受光装置においては、キャパシタンスとインダクタンスとがトレードオフの関係を有している。なお、ここで引出配線４０ａ〜４０ｄの幅とは、引出配線４０ａ〜４０ｄの長さ方向において、その側壁が平行する部分のうち、もっとも長い部位の幅を指す。以下の説明においても同様である。
【実施例１】
【００２３】
図２は、実施例１に係る半導体受光装置１００の平面図である。図３（ａ）は、キャリア５０と半導体受光装置１００とが接続されることによって構成されるモジュール１０１を表した図である。キャリア５０は、半導体受光装置１００を実装する実装基板として機能する。図３（ｂ）は、モジュール１０１の回路図である。図２、図３（ａ）および図３（ｂ）に示すように、半導体受光装置１００が図１の半導体受光装置２０１，２０２と異なる点は、引出配線４０ａ〜４０ｄの幅の関係である。本実施例においては、半導体基板１０上において、引出配線４０ａ，４０ｄの平行に形成されてなる幅は、引出配線４０ｂ，４０ｃの平行に形成されてなる幅よりも大きくなっている。また、引出配線４０ａ〜４０ｄは、メサの上面の直径（上部メサ２２の直径）よりも長い。一例として、受光素子２０ａ，２０ｂの下部メサ２１の直径は１００μｍ、上部メサ２２の直径は５０μｍである。引出配線４０ａ，４０ｃの平行に形成されてなる長さは１２０μｍ、引出配線４０ｂ，４０ｄの平行に形成されてなる長さは１７０μｍである。半導体基板１０上において、引出配線４０ａ，４０ｄの幅は２０μｍであり、引出配線４０ｂ，４０ｃの幅は１０μｍである。なお、引出配線４０ａ〜４０ｄの平行に形成されてなる長さは、５０μｍ〜２００μｍが好ましい。
【００２４】
次に、図３（ａ）に示すように、ダミーメサ３０ａの上部電極３３に、キャリア配線５０ａが接続されている。また、ダミーメサ３０ｂの上部電極３３に、キャリア配線５０ｂが接続されている。さらに、ダミーメサ３０ｃの上部電極３３に、キャリア配線５０ｃが接続されている。
【００２５】
以上のことから、図３（ｂ）に示すように、モジュール１０１においては、受光素子２０ａと受光素子２０ｂとが同じ方向に縦続接続されているバランスタイプの受光素子が構成される。実施例１においては、受光素子２０ａのｐ側電極と受光素子２０ｂのｎ側電極とが接続されている。また、キャリア配線５０ａは、受光素子２０ａのｎ側電極に接続されたｎ端子として機能する。キャリア配線５０ｂは、受光素子２０ａと受光素子２０ｂとの間に接続された共通端子として機能する。キャリア配線５０ｃは、受光素子２０ｂのｐ側電極に接続されたｐ端子として機能する。共通端子は出力側の端子であり、出力信号が取り出される。また、高周波的に、ｎ端子およびｐ端子は、グランド端子として機能する。図３（ｂ）の例では、ｐ端子およびｎ端子には、それぞれ逆バイアスが印加される。これにより、バランスタイプのモジュール１０１は、信号振幅を拡大して出力することができる。
【００２６】
図４は、図２のＡ−Ａ´線断面図である。図４では、キャリア５０の断面も併せて描かれている。図５は、受光素子２０ａの拡大断面図である。図４および図５に示すように、受光素子２０ａは、半導体基板１０上において、ｎ型半導体層２５、ｉ型半導体層２６、ｐ型半導体層２７、およびコンタクト層２８がこの順に積層された構造を有する。ｎ型半導体層２５は、例えば、ｎ型ＩｎＰからなる。ｉ型半導体層２６は、例えば、ｉ型ＩｎＧａＡｓからなる。ｐ型半導体層２７は、例えば、ｐ型ＩｎＰからなる。ｎ型半導体層２５の厚さは、例えば、１．０μｍである。ｉ型半導体層２６の厚さは、例えば、１．０μｍである。ｐ型半導体層２７の厚さは、例えば、１．０μｍである。
【００２７】
ｐ型半導体層２７は、ｉ型半導体層２６よりも小さい径を有する。ｉ型半導体層２６上かつｐ型半導体層２７の側面には、ｎ型半導体層２９が配置されている。ｎ型半導体層２９は、例えば、ｎ型ＩｎＰからなる。半導体基板１０は、半絶縁性半導体からなり、例えば、２．２〜６．６×１０７Ωｃｍの抵抗率を有する。一例として、半導体基板１０は、半絶縁性のＩｎＰからなる。コンタクト層２８は、例えば、ｐ型ＩｎＧａＡｓからなる。図２の下部メサ２１は、ｎ型半導体層２５を含む。図２の上部メサ２２は、ｎ型半導体層２５の一部、ｉ型半導体層２６、ｐ型半導体層２７、コンタクト層２８、およびｎ型半導体層２９を含む。受光素子２０ｂは、受光素子２０ａと同様の構造を有する。また、半導体基板１０の裏面において受光素子２０ａ，２０ｂに対応する位置に、レンズ１１が設けられている。それにより、半導体基板１０の裏面から入射した光を受光素子２０ａ，２０ｂに対して集光することができる。
【００２８】
また、ダミーメサ３０ａ，３０ｂは、半導体基板１０上において、ｎ型半導体層３４、ｉ型半導体層３５、およびｎ型半導体層３６がこの順に積層された構造を有する。ｎ型半導体層３４は、例えば、ｎ型ＩｎＰからなる。ｉ型半導体層３５は、例えば、ｉ型ＩｎＧａＡｓからなる。ｎ型半導体層３６は、例えば、ｎ型ＩｎＰからなる。図２の下部メサ３１は、ｎ型半導体層３４を含む。図２の上部メサ３２は、ｎ型半導体層３４の一部、ｉ型半導体層３５、およびｎ型半導体層３６を含む。ダミーメサ３０ｃは、ダミーメサ３０ａと同様の構造を有する。
【００２９】
絶縁膜６０は、ＳｉＮの窒化膜物からなり、受光素子２０ａ，２０ｂの表面、ダミーメサ３０ａ〜３０ｃの表面、および半導体基板１０の表面を覆っている。なお、ｎ型半導体層２９の上面と絶縁膜６０との間には、拡散マスク６２が介在している。拡散マスク６２は、ＳｉＮの窒化物からなり、例えば０．２μｍ程度の厚みを有する。引出配線４０ａ，４０ｂは、半導体基板１０側から、Ｔｉ／Ｐｔ層４１、Ａｕスパッタ層４２、およびＡｕめっき層４３が積層された構成を有し、絶縁膜６０上に配置されている。それにより、引出配線４０ａ，４０ｂと受光素子２０ａ、ダミーメサ３０ａ，３０ｂおよび半導体基板１０との間が絶縁されている。絶縁膜６０の厚さは、例えば、０．２μｍである。引出配線４０ａ，４０ｂの厚さは、例えば、２．０μｍである。引出配線４０ｃ，４０ｄは、引出配線４０ａ，４０ｂと同様の構造を有する。
【００３０】
ただし、絶縁膜６０は、コンタクト層２８上において開口を有する。それにより、受光素子２０ａのコンタクト層２８は、引出配線４０ｂと接触する。同様に、受光素子２０ｂのコンタクト層２８は、引出配線４０ｄと接触する。また、絶縁膜６０は、下部メサ２１の上部メサ２２が設けられていない領域において開口を有する。下部メサ２１の開口には、コンタクト層６１が形成されている。それにより、受光素子２０ａのｎ型半導体層２５は、コンタクト層６１を介して引出配線４０ａと接触する。同様に、受光素子２０ｂのｎ型半導体層２５は、コンタクト層６１を介して引出配線４０ｃと接触する。コンタクト層６１は、例えば、ＡｕＧｅ／Ａｕからなる。また、絶縁膜６０は、ダミーメサ３０ａ〜３０ｃの表面を覆うとともに、受光素子とダミーメサとの間の半導体基板１０上を覆っている。
【００３１】
なお、受光素子２０ａの下部メサ２１上の引出配線４０ａが、受光素子２０ａの下部電極２４として機能する。受光素子２０ａのコンタクト層２８上の引出配線４０ｂが、受光素子２０ａの上部電極２３として機能する。受光素子２０ｂの下部メサ２１上の引出配線４０ｃが、受光素子２０ｂの下部電極２４として機能する。受光素子２０ｂのコンタクト層２８上の引出配線４０ｄが、受光素子２０ｂの上部電極２３として機能する。
【００３２】
本実施例によれば、半導体基板１０上に絶縁膜６０を介して形成された引出配線４０ｂ，４０ｃの幅が引出配線４０ａ，４０ｄの幅よりも小さいため、キャパシタンスを抑制することができる。引出配線４０ｂ，４０ｃは、半導体受光装置の出力側となるダミーメサ３０ｂの上部電極３３と接続される。半導体受光装置の出力側にかかる寄生容量が低減できるため、その特性が向上する。一方、引出配線４０ａ，４０ｄの幅は引出配線４０ｂ，４０ｃの幅よりも大きい。このことから、引出配線４０ａ，４０ｄのインダクタンスを抑制することができる。図３（ｂ）に示すように、引出配線４０ａ，４０ｄは、ダミーメサ３０ａ，３０ｃの上部電極３３と接続される。これら上部電極３３は、それぞれ基準電位と接続される。たとえば上部電極３３の一方がグランド、他方が高電位電源に接続される。あるいは上部電極３３の一方が低電位電源、他方が高電位電源に接続される。すなわち、引出配線４０ａ，４０ｄはいずれも基準電位に接続される配線であるため、基準電位との間に介在するインダクタンスを低減することは、特性向上に寄与する。
【００３３】
以上のことから、本実施例に係る半導体受光装置１００の構成によれば、引出配線に起因するキャパシタンスの影響を抑制できるとともに、引出配線のインダクタンスを抑制することができる。また、従来の半導体受光装置と比較して引出配線の幅を変更するだけで済むため、従来の半導体受光装置と同じ製造方法を利用することができる。
【００３４】
なお、本実施例においては、受光素子２０ａ，２０ｂが、第１導電型電極および第２導電型電極を備える第１半導体受光素子または第２半導体受光素子として機能する。受光素子２０ａの上部電極２３および受光素子２０ｂの下部電極２４が、出力側電極として機能する。受光素子２０ａの下部電極２４および受光素子２０ｂの上部電極２３が基準電位側電極として機能する。引出配線４０ａが第１半導体受光素子の第１導電型電極に接続された第１引出配線として機能する。引出配線４０ｂが第１半導体受光素子の第２導電型電極に接続された第２引出配線として機能する。引出配線４０ｃが第２半導体受光素子の第１導電型電極に接続された第３引出配線として機能する。引出配線４０ｄが第２半導体受光素子の第２導電型電極に接続された第４引出配線として機能する。
【実施例２】
【００３５】
図６は、実施例２に係る半導体受光装置１００ａの平面図である。図７（ａ）は、キャリア５０と半導体受光装置１００ａとが接続されることによって構成されるモジュール１０１ａを表した図である。図７（ｂ）は、モジュール１０１ａの回路図である。図６、図７（ａ）および図７（ｂ）に示すように、半導体受光装置１００ａが図２の半導体受光装置１００と異なる点は、ダミーメサ３０ｂの代わりにダミーメサ３０ｄが設けられている点である。
【００３６】
ダミーメサ３０ｄにおいては、下部メサ３１上に上部メサ３２が配置され、上部メサ３２上に上部電極３３ａと上部電極３３ｂとが設けられている。上部電極３３ａは、引出配線４０ｂに接続されている。上部電極３３ｂは、引出配線４０ｃに接続されている。上部電極３３ａおよび上部電極３３ｂは、絶縁膜６０上に配置され、互いに離間している。したがって、上部電極３３ａと上部電極３３ｂとは、電気的に絶縁されている。ダミーメサ３０ｄは、受光素子としての機能は有していない。
【００３７】
受光素子２０ａの上部電極２３とダミーメサ３０ｄの上部電極３３ａとは、受光素子２０ａの表面、半導体基板１０上、およびダミーメサ３０ｄの表面を通る引出配線４０ｂによって接続されている。ダミーメサ３０ｄの上部電極３３ｂと受光素子２０ｂの下部電極２４とは、ダミーメサ３０ｄの表面、半導体基板１０上、および受光素子２０ｂの表面を通る引出配線４０ｃによって接続されている。
【００３８】
次に、図７（ａ）に示すように、ダミーメサ３０ａの上部電極３３に、キャリア配線５０ａが接続されている。また、ダミーメサ３０ｂの上部電極３３ａおよび上部電極３３ｂの両方にまたがって、キャリア配線５０ｂが接続されている。さらに、ダミーメサ３０ｃの上部電極３３に、キャリア配線５０ｃが接続されている。以上のことから、図７（ｂ）に示すように、モジュール１０１ａにおいては、受光素子２０ａと受光素子２０ｂとが同じ方向に縦続接続されているバランスタイプの受光素子が構成される。
【００３９】
本実施例においても、半導体基板１０上において、引出配線４０ｂ，４０ｃの幅が引出配線４０ａ，４０ｄの幅よりも小さいため、引出配線に起因するキャパシタンスの影響を抑制できるとともに、引出配線のインダクタンスを抑制することができる。また、受光素子２０ａの上部電極２３と受光素子２０ｂの下部電極とを接続する引出配線は、必ずしも途切れ目が無い必要はなく、キャリア配線などを間に介在させていてもよい。
【実施例３】
【００４０】
図８は、実施例３に係る半導体受光装置１００ｂの平面図である。半導体受光装置１００ｂが図６の半導体受光装置１００ａと異なる点は、受光素子２０ａ，２０ｂの形状および引出配線４０ａ〜４０ｄの形状である。図６に示すように、下部メサ２１（ｎ型半導体層２５）は、略円柱形状を有し、外周の一部に切り欠きを有する。図９（ａ）は、キャリア５０と半導体受光装置１００ｂとが接続されることによって構成されるモジュール１０１ｂを表した図である。図９（ｂ）は、モジュール１０１ｂの回路図である。図９（ｂ）に示すように、モジュール１０１ｂは、モジュール１０１ａと同様に受光素子２０ａと受光素子２０ｂとが同じ方向に縦続接続されているバランスタイプの受光素子を構成する。
【００４１】
本実施例においては、引出配線４０ｂは、一部の箇所で、他の箇所と比較して小さい幅を有している。このように、引出配線は、半導体基板１０上において同じ幅を有していなくてもよい。ただし、半導体基板１０上における引出配線４０ａ，４０ｄの少なくとも一部は、半導体基板１０上における引出配線４０ｂ，４０ｃの最大幅よりも大きい幅を有する。それにより、引出配線に起因するキャパシタンスの影響を抑制できるとともに、引出配線のインダクタンスを抑制することができる。
【００４２】
図８の例では、引出配線４０ｂは、受光素子２０ａの上面および側面において、半導体基板１０上における幅よりも小さい幅を有している。この場合、引出配線４０ｂと受光素子２０ａとの間に発生するキャパシタンスを抑制することができる。なお、引出配線４０ｄも、受光素子２０ｂの上面および側面において、半導体基板１０上における幅よりも小さい幅を有していてもよい。この場合、引出配線４０ｄと受光素子２０ｂとの間に発生するキャパシタンスを抑制することができる。一例として、受光素子２０ａ，２０ｂの下部メサ２１の直径は１００μｍ、上部メサ２２の直径は５０μｍである。半導体基板１０上において、引出配線４０ａ，４０ｄの平行に形成されてなる幅は２０μｍであり、引出配線４０ｂ，４０ｃの平行に形成されてなる幅は１０μｍである。引出配線４０ｂにおいて、受光素子２０ａ側の受光素子２０ａの上面、側面および半導体基板１０上の狭い部分の幅は、５μｍである。また、引出配線４０ｄにおいて、受光素子２０ｂ側の受光素子２０ｂの上面、側面および半導体基板１０上の狭い部分の幅は、５μｍである。引出配線４０ａ〜４０ｄの平行に形成されてなる長さは１２０μｍである。引出配線４０ｂにおいて、受光素子２０ａ側の受光素子２０ａの上面、側面および半導体基板１０上の幅の狭い部分の長さは、５０μｍである。引出配線４０ｄにおいて、受光素子２０ｂ側の受光素子２０ｂの上面、側面および半導体基板１０上の平行に形成されてなる幅の狭い部分の長さは、５０μｍである。なお、引出配線４０ａ〜４０ｄの平行に形成されてなる長さは、５０μｍ〜２００μｍが好ましい。
【００４３】
なお、上記各実施例においては、半導体基板１０上において、引出配線４０ａ，４０ｄの両方とも引出配線４０ｂ，４０ｃよりも大きい幅を有しているが、いずれか一方が引出配線４０ｂ，４０ｃよりも大きい幅を有していてもよい。この場合においても、引出配線に起因するキャパシタンスの影響を抑制できるとともに、引出配線のインダクタンスを抑制することができる。また、上記各実施例においては、裏面入射型の受光素子に本発明が適用されているが、表面入射型の受光素子についても本発明を適用することができる。
【００４４】
また、本発明を適用した結果、引出配線４０ｂ，４０ｃそれぞれのキャパシタンスが、引出配線４０ａ，４０ｄよりも小さくなるとは限らない。キャパシタンスは、引出配線の長さにも影響されるためである。引出配線の長さは、半導体受光素子やパッドのレイアウトによって任意に変更され得る。しかし、本発明によれば、引出配線４０ｂ，４０ｃの幅を引出配線４０ａ，４０ｄの幅よりも小さくしたことによるキャパシタンスの低減効果は発揮されるため、そのような場合であっても、本発明は半導体受光装置の特性向上に寄与する。
【００４５】
また、本発明は以上説明したようなバランスタイプの半導体受光素子以外にも適用することができる。たとえば、半導体受光素子が１つの場合であっても、本発明にしたがって、出力側に接続される引出配線の幅を基準電位側に接続される引出配線の幅よりも小さくすることができる。これにより、出力側の寄生容量が低減されるとともに、基準電位側の寄生インダクタンスが低減できて、半導体受光装置の特性を向上することができる。
【００４６】
なお、半導体受光装置はｐ側電極およびｎ側電極を備えているが、出力側に接続される電極は、そのいずれであってもよい。また同様に基準電位側に接続される電極もｐ側電極あるいはｎ側電極のいずれであってもよい。
【００４７】
以上、本発明の実施例について詳述したが、本発明は係る特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
【符号の説明】
【００４８】
１０ 半導体基板
２０ａ，２０ｂ 受光素子
２１ 下部メサ
２２ 上部メサ
２３ 上部電極
２４ 下部電極
２５ ｎ型半導体層
２６ ｉ型半導体層
２７ ｐ型半導体層
２８ コンタクト層
２９ ｎ型半導体層
３０ａ〜３０ｄ ダミーメサ
３１ 下部メサ
３２ 上部メサ
３３ 上部電極
３４ ｎ型半導体層
３５ ｉ型半導体層
３６ ｎ型半導体層
４０ａ〜４０ｄ 引出配線
６０ 絶縁膜
１００ 半導体受光装置
１０１ モジュール
【特許請求の範囲】
【請求項１】
出力側電極と基準電位側電極とを備える半導体受光素子と、
前記出力側電極および前記基準電位側電極にそれぞれ接続された引出配線と、を備え、
前記出力側電極に接続された前記引出配線の幅が、前記基準電位側電極に接続された引出配線の幅よりも小さいことを特徴とする半導体受光装置。
【請求項２】
前記半導体受光素子を２つ備え、両方の前記半導体受光素子の出力側電極は、共通に接続される電極であることを特徴とする請求項１記載の半導体受光装置。
【請求項３】
前記共通に接続される電極は、互いに独立して設けられ、前記半導体受光装置を実装する実装基板上に共通に接続されることを特徴とする請求項２記載の半導体受光装置。
【請求項４】
前記半導体受光素子は、半導体基板上に互いに独立して設けられたメサ構造を有することを特徴とする請求項１〜３記載の半導体受光装置。
【請求項５】
前記引出配線は、前記互いに独立して設けられた前記メサ構造の間の前記半導体基板上に設けられてなることを特徴とする請求項４記載の半導体受光装置。
【請求項６】
前記半導体受光素子は、前記メサの上部に前記出力側電極および前記基準電位側電極の一方が設けられ、
前記引出配線は、前記メサの上部および側面から前記半導体基板上に引き出される領域を備え、
前記メサの側面における前記引き出し配線の幅は、前記半導体基板上における幅よりも小さいことを特徴とする請求項４記載の半導体受光装置。
【請求項７】
前記引出配線の幅は、前記引出配線の長さ方向において、その側壁が平行する部分のうち、もっとも長い部位の幅である事を特徴とする請求項１記載の半導体受光装置。
【請求項８】
前記半導体受光素子は、半導体基板上に設けられたメサ構造を有し、前記引出配線のうち、前記もっとも長い部位の長さは、前記メサ構造の上面の直径よりも長いことを特徴とする請求項７記載の半導体受光装置。
【請求項９】
出力側電極と基準電位側電極とを備える半導体受光素子と、
前記出力側電極および前記基準電位側電極にそれぞれ接続された引出配線と、を備え、
前記出力側電極に接続された前記引出配線のキャパシタンスは、前記基準電位側電極に接続された引出配線のキャパシタンスよりも小さいことを特徴とする半導体受光装置。
【請求項１０】
前記基準電位側電極に接続された引出配線のインダクタンスは、前記出力側電極に接続された前記引出配線のインダクタンスよりも小さいことを特徴とする請求項８記載の半導体受光装置。
【請求項１１】
第１導電型電極および第２導電型電極を有する第１半導体受光素子と、
第１導電型電極および第２導電型電極を有する第２半導体受光素子と、
前記第１半導体受光素子の前記第１導電型電極に接続された第１引出配線と、
前記第１半導体受光素子の前記第２導電型電極に接続された第２引出配線と、
前記第２半導体受光素子の前記第１導電型電極に接続された第３引出配線と、
前記第２半導体受光素子の前記第２導電型電極に接続された第４引出配線と、を備え、
前記第２引出配線および前記第３引出配線の幅は、前記第１引出配線および前記第４引出配線の幅より小さいことを特徴とする半導体受光装置。
【請求項１】
出力側電極と基準電位側電極とを備える半導体受光素子と、
前記出力側電極および前記基準電位側電極にそれぞれ接続された引出配線と、を備え、
前記出力側電極に接続された前記引出配線の幅が、前記基準電位側電極に接続された引出配線の幅よりも小さいことを特徴とする半導体受光装置。
【請求項２】
前記半導体受光素子を２つ備え、両方の前記半導体受光素子の出力側電極は、共通に接続される電極であることを特徴とする請求項１記載の半導体受光装置。
【請求項３】
前記共通に接続される電極は、互いに独立して設けられ、前記半導体受光装置を実装する実装基板上に共通に接続されることを特徴とする請求項２記載の半導体受光装置。
【請求項４】
前記半導体受光素子は、半導体基板上に互いに独立して設けられたメサ構造を有することを特徴とする請求項１〜３記載の半導体受光装置。
【請求項５】
前記引出配線は、前記互いに独立して設けられた前記メサ構造の間の前記半導体基板上に設けられてなることを特徴とする請求項４記載の半導体受光装置。
【請求項６】
前記半導体受光素子は、前記メサの上部に前記出力側電極および前記基準電位側電極の一方が設けられ、
前記引出配線は、前記メサの上部および側面から前記半導体基板上に引き出される領域を備え、
前記メサの側面における前記引き出し配線の幅は、前記半導体基板上における幅よりも小さいことを特徴とする請求項４記載の半導体受光装置。
【請求項７】
前記引出配線の幅は、前記引出配線の長さ方向において、その側壁が平行する部分のうち、もっとも長い部位の幅である事を特徴とする請求項１記載の半導体受光装置。
【請求項８】
前記半導体受光素子は、半導体基板上に設けられたメサ構造を有し、前記引出配線のうち、前記もっとも長い部位の長さは、前記メサ構造の上面の直径よりも長いことを特徴とする請求項７記載の半導体受光装置。
【請求項９】
出力側電極と基準電位側電極とを備える半導体受光素子と、
前記出力側電極および前記基準電位側電極にそれぞれ接続された引出配線と、を備え、
前記出力側電極に接続された前記引出配線のキャパシタンスは、前記基準電位側電極に接続された引出配線のキャパシタンスよりも小さいことを特徴とする半導体受光装置。
【請求項１０】
前記基準電位側電極に接続された引出配線のインダクタンスは、前記出力側電極に接続された前記引出配線のインダクタンスよりも小さいことを特徴とする請求項８記載の半導体受光装置。
【請求項１１】
第１導電型電極および第２導電型電極を有する第１半導体受光素子と、
第１導電型電極および第２導電型電極を有する第２半導体受光素子と、
前記第１半導体受光素子の前記第１導電型電極に接続された第１引出配線と、
前記第１半導体受光素子の前記第２導電型電極に接続された第２引出配線と、
前記第２半導体受光素子の前記第１導電型電極に接続された第３引出配線と、
前記第２半導体受光素子の前記第２導電型電極に接続された第４引出配線と、を備え、
前記第２引出配線および前記第３引出配線の幅は、前記第１引出配線および前記第４引出配線の幅より小さいことを特徴とする半導体受光装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１３−３０６８９（Ｐ２０１３−３０６８９Ａ）
【公開日】平成２５年２月７日（２０１３．２．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１６７２２８（Ｐ２０１１−１６７２２８）
【出願日】平成２３年７月２９日（２０１１．７．２９）
【出願人】（０００１５４３２５）住友電工デバイス・イノベーション株式会社 (291)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年２月７日（２０１３．２．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年７月２９日（２０１１．７．２９）
【出願人】（０００１５４３２５）住友電工デバイス・イノベーション株式会社 (291)
【Ｆターム（参考）】
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