[發(fā)明專利]含光接收器件的光學(xué)模塊

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 97110998.2
• 申請日: 1997-04-29
• 公開（公告）號: CN1170284A
• 公開（公告）日: 1998-01-14
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 山本直樹;乘松正明;中川剛二;佐佐木誠美
• 申請（專利權(quán)）人: 富士通株式會社
• 主分類號: H04B10/00
• 分類號: H04B10/00;G02B7/00;H01L31/00
• 代理公司: 中國國際貿(mào)易促進(jìn)委員會專利商標(biāo)事務(wù)所
• 代理人: 杜日新

本發(fā)明涉及一光接收器件和包含光接收器件的一光學(xué)模塊。此外，本發(fā)明涉及到由這種光學(xué)模塊組成的光學(xué)模塊組合。

更具體地說，本發(fā)明的光接收器件是這樣一種型式的器件，它包括在器件襯底上一傾斜面，光接收器件在此傾斜面上形成，傾斜面與入射光束的光路對準(zhǔn)，把入射光束引導(dǎo)到器件襯底上。因而，此傾斜面使入射光束反射或折射到形成結(jié)型區(qū)域的器件襯底一側(cè)。

隨著把光纖用到用戶系統(tǒng)中的最新擴(kuò)展，一直并迫切要求減少光學(xué)模塊的尺寸和成本。為了滿足這種迫切的要求，有必要簡化光學(xué)模塊中光學(xué)半導(dǎo)體器件與光波導(dǎo)或光纖之間的連接，使光學(xué)連接容易實現(xiàn)。就此而論，有必要簡化光學(xué)模塊和光學(xué)模塊組合的結(jié)構(gòu)，使光學(xué)半導(dǎo)體器件具有高的集成密度。

圖1A表示適用于在光接收器件背面一側(cè)接收入射光束這種型式的普通光學(xué)模塊101的一個例子。

參照圖1A，光學(xué)模塊101包括一硅支承襯底1，它支撐在其上面的一光纖20。此支承襯底1還支撐在其上面一豎直的、通常由陶瓷材料制成的副底座2，其中副底座2支撐在其上面一光接收器件201，使器件201的感光區(qū)域面向光纖20的邊緣面20A。

另一方面，光接收器件201包括一n型InP的器件襯底3，其中n⁺型InP的緩沖膜層4和非摻雜InGaAs的光學(xué)吸收膜層5用平面工藝按順序形成在器件襯底3上。n^-型InP的膜層6在光學(xué)吸收膜層5上形成，而如此形成的InP膜層6中再形成P型InP區(qū)7a和7b，這是在上述區(qū)7a和區(qū)7b上把Zn擴(kuò)散到膜層6中的結(jié)果。擴(kuò)散區(qū)域7a和7b然后分別用P型歐姆電極8a和8b覆蓋，其中歐姆電極8a和8b中的每一個是用沉積方法形成An/zn/Au的疊層結(jié)構(gòu)，接著做退火處理。

n^-型的InP膜層6覆蓋上SiN或SiO₂的薄絕緣膜(未表示出)，聚酰亞胺的絕緣膜層12再生成在絕緣膜上。絕緣膜層12及其下面的絕緣膜然后生成接觸孔，分別對著上述P型擴(kuò)散區(qū)域7a和7b，而金屬隆起部分9a和9b，每一個具有Ti/Pt/Au/Sn/Au疊層結(jié)構(gòu)，或Ti/Pt/Au?Sn疊層結(jié)構(gòu)，或者Ti/Pt/Sn/An疊層結(jié)構(gòu)，分別形成在P型擴(kuò)散區(qū)域7a和7b上。因而，上述P型電極8a和8b分別與金屬隆起部分9a和9b形成接觸。此外，器件襯底3上有一微透鏡10，它是對著P型擴(kuò)散區(qū)域7b在器件襯底3背面一側(cè)上通過刻蝕方法形成的。如此形成的微透鏡10上面覆蓋增透層3b。

另一方面，副底座2上有印刷電路2c和2d，上述光接收器件201的金屬隆起部分9a和9b分別叩焊在印刷電路2c和2d上。應(yīng)當(dāng)注意，印刷電路2c通過貫穿副底座2的通路孔2b連接到副底座2背面一側(cè)的印刷電路2a，且一正的直流電壓E加在印刷電路2a上。另一方面，印刷電路2d也通過貫穿副底座2的通路孔2e連接到副底座2上述背面一側(cè)的印刷電路2f，而負(fù)載RL連接到印刷電路2f上。

將副底座2固定在支承襯底1上形成光學(xué)模塊101，使光接收器件201與光纖20的芯20a光學(xué)對準(zhǔn)。

圖1B表示光接收器件201的等效電路圖。

參照圖1B，光接收器件201包括兩個細(xì)光束二極管D₁和D₂，它們分別在n型InP的緩沖膜層4與P型InP的擴(kuò)散區(qū)域7a之間和在n型InP的緩沖膜層4與P型InP的擴(kuò)散區(qū)域7b之間形成，其中緩沖膜層4是細(xì)光束二極管D₁和細(xì)光束二極管D2共有的。

在圖1B的電路中，二極管D₁是正向偏置，且起到一個電流源的作用。P型擴(kuò)散區(qū)域7a通常有很大的面積(例如300×200μm)，可提供大的驅(qū)動電流。雖然二極管D₁有相對大的結(jié)電容，例如6pF左右，這個大的結(jié)電容對于電流源是可容許的。

另一方面，二極管D₂是反向偏置，且起到了形成感光區(qū)域的光電二極管作用。因此，從光纖20的邊緣面20射出的光束被微透鏡10聚焦到光吸收膜層5上形成的二極管D₂部分。對這種光束曝光的響應(yīng)是，在光吸收膜層5中有效地激發(fā)出電子空穴對，如此激發(fā)出的電子和空穴按照P型電極8a與8b之間感生的電場各自朝相反的方向漂移。換句話說，光電流流過二極管D2。由于P型擴(kuò)散區(qū)域7b的尺寸很小，通常直徑小于約40μm，二極管D₂的結(jié)電容也很小，通常約0.15pF。因此，負(fù)載R_L上對光學(xué)探測可以有非常高的響應(yīng)。