[发明专利]受光器件阵列和受光器件阵列芯片

说明书

本发明涉及受光器件阵列，特别是涉及可以降低受光器件间的串扰的受光器件阵列。此外，还涉及可以减小芯片尺寸的受光器件阵列。

受光器件阵列，在例如波分复用传送方式的光通信系统中，用于在接收一侧使多路传送过来的光分离并监视每一个波长光谱的光分波器中。

用图1说明光分波器的一个例子。该光分波器以输入光纤2、准直透镜4、衍射光栅6和作为光检测器的受光器件阵列和器件8为构成要素，用彼此嵌入的3个管状构件装配起来。单芯的输入光纤2用光纤连接部分14固定到透明的光纤装配用管10的端面的光纤固定用窗口12上。准直透镜4被固定到中间管16的端部上。衍射光栅6被固定到衍射光栅装配用管18的端面的衍射光栅固定用窗口20上。在本例中，在中间管16的两个端部上外装有光纤装配用管10和衍射光栅装配用管18，使得可以在光轴方向上移动且作成可以在光轴周围旋转，以便进行主动对准(active alignment)。

从输入光纤2导入到管内部后，相应于输入光纤2的孔径数进行了扩展的发散光束，到达准直透镜4，在变换成平行光束后到达衍射光栅6。相应于衍射光栅6的波长色散特性分离成每一个波长的光束，借助于准直透镜4把每一个分离波长变换成收敛光束，在与准直透镜4的焦点一致的窗口12上对每一个波长进行聚光后排列成一列。通过使该每一个波长的聚光点和受光器件阵列和器件8的各个受光器件分别对应的方式把受光器件阵列和器件8固定到窗口20上，就可以进行每一个波长的光检测。

图2示出了可以在这样的光分波器中使用的市售的受光器件阵列。受光器件阵列芯片具备受光器件和键合焊盘。受光器件阵列的构成为把受光器件22直线状地排列起来，各个受光器件的电极，交互地接到受光器件阵列两侧的键合焊盘24上。

构成现有的受光器件阵列的受光器件，是用扩散形成了pn结的pin构造的光电二极管。图3示出了图2的受光器件阵列的A-A’线的局部扩大剖面图。在n型InP衬底26上，层叠n型InP层(窗口层)28、i型InGaAs层(光吸收层)30、n型InP层(窗口层)32，在n型InP层32内扩散Zn形成p型区域34，制作pin光电二极管。在这种情况下，扩散是等方向性的，也向横向进行Zn扩散。扩散长度，由于InP的扩散系数比InGaAs的扩散系数大，结果就变成为Zn扩散在横向比纵向的扩散延伸得还长。因此，在这样的现有的扩散型受光器件的情况下，减小器件间隔是有限制的，被限定为50微米的节距。图2示出了50微米尺寸。

键合焊盘24，由于其尺寸(100微米×100微米)的关系，如上所述，配置在受光器件阵列的两侧，而且，变成为单侧两列的排列。由于这些键合焊盘的存在，芯片的尺寸增大。

由以上的说明可知，在把受光器件排列成阵列状时，在器件间隔方面存在着限制。就是说。器件间隔不能狭窄到超过某一固定值。因此，在光分波器中，需要加长分波后的光路长度，在光分波器的小型化方面会产生限制。

此外，在现有的受光器件阵列的情况下，由于键合焊盘的面积大，且其尺寸不能做小，故当要配置象受光器件那么多的焊盘时，则芯片面积增大，此外，键合焊盘的单侧取出是困难的。由于以上的原因，现有的受光器件阵列对于高密度集成是不合适的。

此外，扩散型的受光器件的光吸收层，由于在器件之间没有进行隔离，归因于因光吸收而发生的载流子的横向扩散，载流子向相邻的受光器件的移动是可能的。这种移动就是对相邻的受光器件的串扰，会使受光器件阵列的特性劣化。

本发明的目的在于提供可以降低对相邻的受光器件的串扰的受光器件阵列。

本发明的另一个目的在于提供可以减小受光器件的尺寸和节距，并对受光器件个数可以减小芯片尺寸的受光器件阵列。

如上所述，现有的扩散型受光器件阵列的问题是在受光器件的间隔方面存在着限制。这是因为用Zn扩散形成pn结的缘故。因此，在本发明中，采用在受光器件阵列用外延晶片的窗口层成膜时掺入作为p型的材料的办法，来制作pn结，而且通过用刻蚀法使受光器件间隔离形成台面构造的受光器件阵列。借助于此，就可以减小受光器件阵列的尺寸和节距。

此外，由于采用用刻蚀的办法除去受光器件间部分的台面式构造，故器件之间隔离独立，由于不存在在受光器件内的向横向进行的载流子扩散，故可以降低对相邻的受光器件的串扰。

此外，现有技术的另外的问题是芯片面积增大的问题。对此，在本发明中，采用导入矩阵布线方式，减少键合焊盘个数的办法，得以缩小芯片面积，此外，键合焊盘的取出也可以变成为单侧。