FR2655775A1 - Method of producing a photodetector guide integrated structure - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a method of producing a photodetector guide integrated structure, characterised in that it comprises the following steps: i) successively depositing, on one face of a substrate (100) and by use of a single epitaxy: a first confinement layer (110) of a low-index material, a guidance layer (120) of a high-index material, a second confinement layer (130) of a low-index material, and a photodetecting layer (140) with band gap energy lower than the three preceding ones, ii) then producing a bevel (150) in the structure, able to reflect the light from the guidance layer (120) towards the photodetecting layer (140).

Description

La présente invention concerne les structures intégrées monolithiques guide-photodétecteur. The present invention relates to monolithic integrated guide-photodetector structures.

L'expression "structure intégrée monolithique" désigne une structure qui fait appel à une technologie commune de réalisation des divers éléments et non à une technique d'assemblage de divers composants réalisés séparément. The expression “monolithic integrated structure” designates a structure which uses a common technology for producing the various elements and not a technique for assembling various components produced separately.

L'expression "structure guide-photodétecteur" désigne une structure qui comprend au moins un moyen apte à guider un rayonnement optique provenant par exemple d'une source laser ou d'un moyen équivalent, et un moyen photodétecteur sensible au rayonnement optique guidé. The expression “guide-photodetector structure” designates a structure which comprises at least one means capable of guiding optical radiation coming for example from a laser source or an equivalent means, and a photodetector means sensitive to the guided optical radiation.

L'invention trouve en particulier application dans le domaine des télécommunications optiques. The invention finds particular application in the field of optical telecommunications.

La réalisation de structures intégrées guide-photodétecteur a donné lieu à de nombreuses publications. A titre d'exemples, on citera les documents suivants - Applied Physics Letters, Vol 22, n0 9, Mai 1973, "Integrated Optical
Photodetector" D.B. Ostrowsky, R. Poirier, L.M. Reiber et C. Deverdun, qui décrit une des premières structures guide-détecteur à base de silicium.
The production of integrated guide-photodetector structures has given rise to numerous publications. Examples include the following documents - Applied Physics Letters, Vol 22, no 9, May 1973, "Integrated Optical
Photodetector "DB Ostrowsky, R. Poirier, LM Reiber and C. Deverdun, which describes one of the first guide-detector structures based on silicon.

- Applied Physics Letters, Vol 25, n0 1, Juillet 1974, "Monolithic Integrated
InGaAs Schottky - barrier waveguide photodectector" G.E. Stillman, C.M.
- Applied Physics Letters, Vol 25, no 1, July 1974, "Monolithic Integrated
InGaAs Schottky - barrier waveguide photodectector "GE Stillman, CM

Wolfe, I. Melngailis qui décrit un photodétecteur intégré à un guide.Wolfe, I. Melngailis who describes a photodetector integrated into a guide.

- Applied Physics Letters, Vol 36, n0 2, Janvier 1980, "An Integrated
Photoconductive Structure" J.C. Gammel, J.M. Ballantyne qui décrit un détecteur photoconducteur intégré à un guide.
- Applied Physics Letters, Vol 36, no 2, January 1980, "An Integrated
Photoconductive Structure "JC Gammel, JM Ballantyne which describes a photoconductive detector integrated into a guide.

- Electronics Letters, Vol 21, n0 9, Avril 1985, "Monolithic InGaAs
Photodiode Array Illuminated Through an Integrated Waveguide" R.
- Electronics Letters, Vol 21, n0 9, April 1985, "Monolithic InGaAs
Photodiode Array Illuminated Through an Integrated Waveguide "R.

Trommer qui décrit un photodétecteur intégré à un guide à base de matériau InP.Trommer which describes a photodetector integrated into a guide based on InP material.

- Electronics Letters, Vol 23, n0 1, Janvier 1987, "Waveguide-Integrated PIN
Photodiode on InP" C. Bornholdt, W. Doldissen, F. Fiedler, R. Kaiser, W.
- Electronics Letters, Vol 23, no 1, January 1987, "Waveguide-Integrated PIN
Photodiode on InP "C. Bornholdt, W. Doldissen, F. Fiedler, R. Kaiser, W.

Kowalsky. Kowalsky.

- Electronics Letters, Vol 23, n0 10, Mai 1987, "Monolithic Integrated
Waveguide Photodetector", S. Chandrasekhar, J.C. Campbell, A.G. Dentai,
G.J. Qua.
- Electronics Letters, Vol 23, no 10, May 1987, "Monolithic Integrated
Waveguide Photodetector ", S. Chandrasekhar, JC Campbell, AG Dentai,
GJ Qua.

- Proc. E.C.I.O. Mai 1987, "Monolithic Integration of An InP Inverted RIB
Waveguide with A GaInAs Photodiode", M. Erman et al.
- Proc. ECIO May 1987, "Monolithic Integration of An InP Inverted RIB
Waveguide with A GaInAs Photodiode ", M. Erman et al.

- IEEE Electron Device Letters, Vol EDL 8, n0 11, Novembre 1987, "Integrated Waveguide p.i.n. Photodetector by MOVPE Regrowth" S.- IEEE Electron Device Letters, Vol EDL 8, n0 11, November 1987, "Integrated Waveguide p.i.n. Photodetector by MOVPE Regrowth" S.

Chandrasekhar et al.Chandrasekhar et al.

- Electronics Letters, Vol 24, n0 18, Septembre 1988, "Integrated
Directional Couplers with Photodetector by hybride Vapour Phase Epitaxy" qui décrit un photo-détecteur en matériau à base d'InP, intégré à un coupleur directif.
- Electronics Letters, Vol 24, no 18, September 1988, "Integrated
Directional Couplers with Photodetector by hybride Vapor Phase Epitaxy "which describes a photo-detector made of InP-based material, integrated into a directional coupler.

Le document Electronics Letters, Vol 21, n0 9 précité décrit plus précisément comme représenté sur la figure 1 annexée une structure comprenant un substrat 10 en InP qui porte sur une première face une photodiode 20 à base d'une couche 22 de InGaAs et qui porte sur sa seconde face opposée un guide 30 formé de trois couches 32, 34, 36 en InP, InGaAsP, et InP. The aforementioned Electronics Letters, Vol 21, no. 9 document describes more precisely as shown in FIG. 1 appended a structure comprising a substrate 10 made of InP which carries on a first face a photodiode 20 based on a layer 22 of InGaAs and which carries on its second opposite face a guide 30 formed of three layers 32, 34, 36 in InP, InGaAsP, and InP.

La photodiode 20 est réalisée par une première épitaxie de la couche 22 en InGaAs suivie d'une diffusion 24 de Zn, une passivation par dépôt 26 de Si3N4 et une métallisation 27, 28 Ti/Au pour l'établissement des contacts. The photodiode 20 is produced by a first epitaxy of the layer 22 in InGaAs followed by a diffusion 24 of Zn, a passivation by deposition 26 of Si3N4 and a metallization 27, 28 Ti / Au for establishing the contacts.

Le guide 30 InP/InGaAsP/InP est réalisé grâce à une seconde épitaxie suivie d'une gravure chimique dans un plan cristallin pour la formation d'une surface de réflexion 40 apte à renvoyer la lumière 50 qui chemine dans le guide 30, vers la photodiode 20. The guide 30 InP / InGaAsP / InP is produced by means of a second epitaxy followed by chemical etching in a crystalline plane for the formation of a reflection surface 40 capable of returning the light 50 which travels in the guide 30, towards the photodiode 20.

Les diverses structures jusqu'ici proposées présentent différents inconvénients. The various structures hitherto proposed have different drawbacks.

On notera par exemple - que le détecteur photoconducteur décrit dans le document Applied Physics
Letters, Vol 36, n0 2, est peu rapide et - que dans les dispositifs décrits dans les documents Electronics Letters, Vol 23, n0 1, Electronics Letters, Vol 23, n0 10, et Proc. E.C.I.O. Mai 1987, le couplage entre le guide et le photodétecteur se fait par onde évanescente les longueurs de couplage doivent être importantes. Il s'ensuit des dimensions de diode importantes, d'où des impédances importantes et donc des vitesses de modulation réduites.
Note for example - that the photoconductive detector described in the document Applied Physics
Letters, Vol 36, no 2, is not very fast and - only in the devices described in the documents Electronic Letters, Vol 23, no 1, Electronics Letters, Vol 23, no 10, and Proc. ECIO May 1987, the coupling between the guide and the photodetector is done by evanescent wave the coupling lengths must be important. This results in large diode dimensions, hence high impedances and therefore reduced modulation speeds.

Par ailleurs et surtout, la plupart des structures connues exigent deux épitaxies. Furthermore and above all, most of the known structures require two epitaxies.

La présente invention a pour but principal de proposer un procédé de réalisation d'une structure intégrée guide-photodétecteur qui n exige qu'une seule épitaxie. The main object of the present invention is to propose a method for producing an integrated guide-photodetector structure which requires only a single epitaxy.

Ce but est atteint selon l'invention grâce à un procédé qui comprend les étapes consistant i) à déposer successivement sur une face d'un substrat, et à l'aide d'une seule épitaxie:
- une première couche de confinement en un matériau à faible indice,
- une couche de guidage en un matériau de haut indice,
- une seconde couche de confinement en un matériau de faible indice,
et
- une couche photodétectrice d'énergie de bande interdite inférieure
aux trois précédentes, ii) puis à réaliser un biseau dans la structure, apte à renvoyer la lumière de la couche de guidage, vers la couche photodétectrice.
This object is achieved according to the invention thanks to a method which comprises the steps consisting in i) depositing successively on one face of a substrate, and using a single epitaxy:
- a first confinement layer made of a low index material,
- a guide layer made of a high index material,
- a second confinement layer made of a low index material,
and
- a photodetector layer of lower band gap energy
in the previous three, ii) then making a bevel in the structure, capable of returning light from the guide layer, to the photodetector layer.

Outre le fait de n'exiger qu'une seule épitaxie, le procédé précité, conforme à la présente invention, offre les avantages suivants par rapport à celui décrit dans le document Electronics Letters, Vol 21, n0 9: - dans le cas de la structure décrite dans le document Electronics Letters,
Vol 21, n0 9, le faisceau lumineux qui chemine dans le guide 30 doit traverser le substrat 10 d'InP, formé d'une couche épaisse d'environ 200,ut, qui atténue une partie importante du faisceau du fait de l'absorption des porteurs libres. Par contre, dans le cadre de l'invention, le faisceau lumineux doit seulement traverser la couche de confinement supérieure pour atteindre la couche détectrice.
In addition to requiring only one epitaxy, the aforementioned method, in accordance with the present invention, offers the following advantages compared to that described in the document Electronics Letters, Vol 21, n0 9: - in the case of the structure described in the Electronics Letters document,
Vol 21, no 9, the light beam which travels in the guide 30 must pass through the substrate 10 of InP, formed of a thick layer of approximately 200, ut, which attenuates a significant part of the beam due to absorption free carriers. On the other hand, in the context of the invention, the light beam must only pass through the upper confinement layer to reach the detector layer.

- dans le cas de la structure décrite dans le document Electronics Letters,
Vol 21, n0 9, il s'avère difficile de faire coïncider avec précision la surface réflectrice 40 réalisée par gravure chimique sur une première face du substrat, et la structure photodétectrice 24 réalisée par diffusion sur la face opposée du substrat.
- in the case of the structure described in the Electronics Letters document,
Vol 21, no 9, it proves difficult to make the reflecting surface 40 produced by chemical etching on a first face of the substrate coincide with precision, and the photodetector structure 24 produced by diffusion on the opposite face of the substrate.

La présente invention concerne également la structure intégrée guide-photodétecteur obtenue par la mise en oeuvre du procédé précité, et comprenant, sur une face d'un substrat et déposées à l'aide d'une seule épitaxie - une première couche de confinement en un matériau à faible indice, - une couche de guidage en un matériau de haut indice, - une seconde couche de confinement en un matériau de faible indice, et - une couche photodétectrice d'énergie de bande interdite inférieure aux trois précédentes, ainsi que - un biseau réalisé dans la structure, pour renvoyer la lumière de la couche de guidage vers la couche photodétectrice. The present invention also relates to the integrated guide-photodetector structure obtained by implementing the aforementioned method, and comprising, on one face of a substrate and deposited using a single epitaxy - a first confinement layer in one low index material, - a guide layer made of a high index material, - a second confinement layer made of a low index material, and - a photodetector layer of band gap energy lower than the previous three, as well as - a bevel made in the structure, to return the light from the guide layer to the photodetector layer.

D'autres caractéristiques, buts et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui va suivre, et en regard des dessins annexés, donnés à titre d'exemples non limitatifs et sur lesquels - la figure 1 représente une vue schématique en coupe d'une structure guide-photodétecteur classique, précédemment décrite, - la figure 2 représente une vue schématique en coupe d'une première variante de réalisation d'une structure guide-photodétecteur conforme à la présente invention, - la figure 3 représente schématiquement un premier mode de réalisation de cette variante à base de GaAs, - la figure 4 représente schématiquement un second mode de réalisation de cette même variante à base d'InP, - la figure 5 représente schématiquement une autre variante de réalisation d'une structure guide-photodétecteur conforme à la présente invention à base d'InP, - les figures 6 et 7 représentent schématiquement deux étapes du procédé conformes à la présente invention, et - la figure 8 représente selon une vue schématique en coupe une troisième variante de réalisation d'une structure guide-photodétecteur conforme à la présente invention. Other characteristics, objects and advantages of the present invention will appear on reading the detailed description which follows, and with reference to the appended drawings, given by way of nonlimiting examples and in which - FIG. 1 represents a schematic view in section of a conventional guide-photodetector structure, previously described, - Figure 2 shows a schematic sectional view of a first alternative embodiment of a guide-photodetector structure according to the present invention, - Figure 3 shows schematically a first embodiment of this variant based on GaAs, - FIG. 4 schematically represents a second embodiment of this same variant based on InP, - FIG. 5 schematically represents another alternative embodiment of a guide structure -photodetector according to the present invention based on InP, - Figures 6 and 7 schematically represent two steps of the p rocédé according to the present invention, and - Figure 8 shows in a schematic sectional view a third alternative embodiment of a photodetector guide structure according to the present invention.

On aperçoit sur la figure 2 annexée, une structure guidephotodétecteur conforme à la présente invention comprenant - un substrat 100 sur une face duquel sont déposées successivement, à l'aide d'une seule épitaxie - une première couche de confinement inférieure 110, puis - une couche de guidage 120, puis - une couche de confinement supérieure 130, et - une couche détectrice 140 dans laquelle est réalisée une jonction par diffusion référencée 142. We see in Figure 2 attached, a photodetector guide structure according to the present invention comprising - a substrate 100 on one side of which are successively deposited, using a single epitaxy - a first lower confinement layer 110, then - a guide layer 120, then - an upper confinement layer 130, and - a detector layer 140 in which a diffusion junction, referenced 142, is produced.

Un biseau est ensuite réalisé dans la structure pour définir une surface réflectrice 150 inclinée, apte à renvoyer la lumière cheminant dans la couche de guidage 120, vers la couche détectrice 140, et plus précisément vers la jonction formée grâce à la diffusion 142. A bevel is then produced in the structure to define an inclined reflecting surface 150, capable of returning the light traveling in the guide layer 120, towards the detecting layer 140, and more precisely towards the junction formed thanks to the diffusion 142.

Comme indiqué précédemment, la première couche de confinement 110 est en matériau à faible indice, la couche de guidage 120 est en un matériau de haut indice, la seconde couche de confinement 130 est en un matériau de faible indice, et la couche photodétectrice 140 est en un matériau d'énergie de bande interdite inférieure aux trois précédentes. As indicated above, the first confinement layer 110 is made of a low index material, the guide layer 120 is made of a high index material, the second confinement layer 130 is made of a low index material, and the photodetector layer 140 is in an energy material with a band gap less than the previous three.

Selon le mode de réalisation particulier représenté sur la figure 3, à base de GaAs - le substrat 100 est réalisé en GaAs type n+, - la première couche de confinement 110 est réalisée en GaAlAs type n-, - la couche de guidage 120 est réalisée en GaAs type n-, - la deuxième couche de confinement 130 est réalisée en GaAlAs type n-, - la couche photodétectrice 140 est réalisée en GaInAs type n-, et - la jonction p-n est réalisée par diffusion de Zn dans la plage référencée 142. According to the particular embodiment shown in FIG. 3, based on GaAs - the substrate 100 is made of GaAs type n +, - the first confinement layer 110 is made of GaAlAs type n-, - the guide layer 120 is made in GaAs type n-, - the second confinement layer 130 is made in GaAlAs type n-, - the photodetector layer 140 is made in GaInAs type n-, and - the pn junction is made by diffusion of Zn in the range referenced 142 .

On décrira par la suite différents processus de génération du biseau 150. Various processes for generating the bevel 150 will be described below.

Le second mode de réalisation à base d'InP représenté sur la figure 4 est obtenu selon le processus suivant. Sur un substrat 100 d'InP de type n+ plan 100, on dépose par épitaxie M.O.C.V.D., L.P.E. ou E.J.M., successivement - une première couche de confinement 110 d'InP type n-. Cette première couche de confinement 110 a typiquement une épaisseur de quelques ijm, par exemple 2cil, puis - une couche de guidage 120 de GaInAsP type n-. L'épaisseur de la couche de guidage 120 est typiquement de l'ordre de 0,8ut. Elle présente une énergie de bande interdite de l'ordre de 1eV.  The second embodiment based on InP represented in FIG. 4 is obtained according to the following process. On an InP substrate 100 of type n + plane 100, M.O.C.V.D., L.P.E. or E.J.M., successively - a first confinement layer 110 of n-type InP. This first confinement layer 110 typically has a thickness of a few ijm, for example 2cil, then - a guide layer 120 of GaInAsP type n-. The thickness of the guide layer 120 is typically of the order of 0.8 μm. It has a band gap energy of the order of 1eV.

- puis une couche de confinement supérieure 130 d'InP type n-. La couche de confinement supérieure 130 a typiquement une épaisseur de quelques Cim, par exemple de l'ordre de 2#m, - enfin, une couche de photodétection 140 de Ga0,471n0,53As type n-. Cette couche 140 a typiquement une épaisseur de l'ordre de 1,5pm. - then an upper confinement layer 130 of n-type InP. The upper confinement layer 130 typically has a thickness of a few Cim, for example of the order of 2 # m, - finally, a photodetection layer 140 of Ga0,471n0,53As type n-. This layer 140 typically has a thickness of the order of 1.5 μm.

Par la suite, une diffusion localisée 142 dans la dernière couche 140 déposée permet d'obtenir la jonction p-n de la photodiode. La diffusion est par exemple de type Zn. Subsequently, localized diffusion 142 in the last layer 140 deposited makes it possible to obtain the p-n junction of the photodiode. The diffusion is for example of the Zn type.

Enfin, par un décapage approprié, par exemple une attaque chimique, on réalise le biseau 150 apte à renvoyer la lumière de la couche de guidage 120 vers la photodiode 140-142. Finally, by an appropriate pickling, for example a chemical attack, the bevel 150 is produced which is able to return the light from the guide layer 120 towards the photodiode 140-142.

Le cas échéant, un traitement par dépôt métallique sur la surface réflechissante 150 permet d'optimiser la réflexion.  If necessary, a treatment by metal deposition on the reflecting surface 150 makes it possible to optimize the reflection.

Selon un mode de réalisation préférentiel, représenté sur la figure 5, on dépose en outre par épitaxie, sur la couche 140 de GaInAs type n-, une couche 144 d'InP type n-, et la diffusion 142 est réalisée dans cette dernière. Ce dernier mode de réalisation s'avère préférentiel du fait que la photodiode réalisée dans l'InP présente de meilleures caractéristiques que dans le GaInAs. According to a preferred embodiment, represented in FIG. 5, there is also deposited by epitaxy, on the layer 140 of GaInAs type n-, a layer 144 of InP type n-, and the diffusion 142 is carried out in the latter. This latter embodiment is preferable because the photodiode produced in InP has better characteristics than in GaInAs.

On va maintenant décrire plus en détail un processus particulier de réalisation du biseau 150. We will now describe in more detail a particular process for producing the bevel 150.

Comme représenté schématiquement sur la figure 6, on procède tout d'abord au dépôt sur la couche finale 140 (ou le cas échéant sur la couche 144) d'une couche 160 de nitrure de silicium (SiNX).  As shown diagrammatically in FIG. 6, the first step is to deposit on the final layer 140 (or if necessary on the layer 144) a layer 160 of silicon nitride (SiNX).

Ensuite une ouverture 162 d'un diamètre d'environ 30,um est réalisée dans la couche 160 de SiNX. Puis on procède à une diffusion de type P localisée, par cette ouverture, pour réaliser la diode photodétectrice 142-140 (ou le cas échéant 142-144). Then an opening 162 with a diameter of about 30 µm is made in the layer 160 of SiNX. Then a localized P-type diffusion is carried out, through this opening, to produce the photodetector diode 142-140 (or if necessary 142-144).

Comme indiqué précédemment, la diffusion de type P pour réaliser la photodiode, est de préférence une diffusion de Zn. As indicated above, the P-type scattering for producing the photodiode is preferably a Zn scattering.

Par la suite, comme représenté schématiquement sur la figure 6, dans la direction [ 011 ] une partie de la couche 160 de SiNx est enlevée pour permettre une attaque chimique selon un plan cristallin [ Ii 1 ] .  Subsequently, as shown diagrammatically in FIG. 6, in the direction [011], part of the layer 160 of SiNx is removed to allow chemical attack along a crystalline plane [Ii 1].

Si la première couche à attaquer est de type InP, l'attaque est réalisée à l'aide d'une solution de H3PO4(1V) et HCl(îV).  If the first layer to be attacked is of the InP type, the attack is carried out using a solution of H3PO4 (1V) and HCl (IV).

Si la première couche à attaquer est la couche 140 de GaInAs, l'attaque est réalisée à l'aide d'une solution de H2 SO 4(5V), H2O2(lV), et H2O(îV).  If the first layer to attack is layer 140 of GaInAs, the attack is carried out using a solution of H2 SO 4 (5V), H2O2 (IV), and H2O (IV).

Puis on précède à l'attaque de la couche 130 d'InP à l'aide de la solution précitée H3PO4(lV) et HCl(lV), puis une attaque de la couche 120 GaInAsP à l'aide d'une solution H2SO4(lV), H2O2(îOV), et H2O(1V), et enfin une attaque de la couche de confinement inférieure 110 d'InP avec la solution H3PO4(1V) et HCl(lV).  Then one precedes the attack of layer 130 of InP using the aforementioned solution H3PO4 (lV) and HCl (lV), then an attack of layer 120 GaInAsP using a solution H2SO4 ( IV), H2O2 (IV), and H2O (1V), and finally an attack on the lower confinement layer 110 of InP with the solution H3PO4 (1V) and HCl (IV).

On obtient ainsi, comme représenté sur la figure 7, le biseau 150 dans le plan [ 1 Il ] .  There is thus obtained, as shown in FIG. 7, the bevel 150 in the plane [1 Il].

Pour terminer, on peut procéder à un dépôt d'or sur la surface 150 pour rendre cette dernière quasi-parfaitement réflechissante. Finally, a deposit of gold can be made on the surface 150 to make the latter almost perfectly reflective.

Le processus particulier de gravure dans le plan [ 111 ] précité s'applique à un matériau type InP comme représenté sur les figures 4 et 5. The particular etching process in the above-mentioned plane [111] applies to an InP type material as shown in FIGS. 4 and 5.

L'homme du métier pourra aisément adapté ce processus au cas d'un matériau GaAs comme représenté sur la figure 3.Those skilled in the art can easily adapt this process to the case of a GaAs material as shown in FIG. 3.

Bien entendu la présente invention n'est pas limitée à la réalisation de la surface réfléchissante 150 par une gravure chimique. Dans le cadre de la présente invention, la surface réfléchissante 140 peut être réalisée à l'aide des techniques connues de l'homme de l'art dénommées
F.I.B. (faisceau d'ions focalisés), U.I. (usineur ionique), R.I.E. (reactive ion etching), R.I.B.E. (reactive ion beam etching) ou encore par toutes techniques équivalentes.
Of course, the present invention is not limited to the production of the reflecting surface 150 by chemical etching. In the context of the present invention, the reflective surface 140 can be produced using techniques known to those skilled in the art called
FIB (focused ion beam), UI (ionic machiner), RIE (reactive ion etching), RIBE (reactive ion beam etching) or by all equivalent techniques.

On a représenté sur la figure 8 annexée, un mode de réalisation selon lequel on a intégré monolithiquement une source lumière laser L, un guide 120 et un détecteur 140-142. FIG. 8 is an annexed embodiment, an embodiment according to which a laser light source L, a guide 120 and a detector 140-142 have been monolithically integrated.

Plus précisément, comme représenté sur la figure 8 annexée, la structure comprend, déposées successivement sur une même face d'un substrat 100, et à l'aide d'une seule épitaxie - une première couche 170 de confinement inférieure de la zone active laser, - une couche 180 formant zone active laser, - une couche 110 servant à la fois de confinement supérieure pour la zone active laser et de confinement inférieure pour la couche de guidage, - une couche de guidage 120, - une couche de confinement supérieure de la couche de guidage, et - une couche de détection 140 pourvue de la diffusion 142.  More precisely, as shown in FIG. 8 appended, the structure comprises, successively deposited on the same face of a substrate 100, and using a single epitaxy - a first layer 170 of lower confinement of the active laser zone , - a layer 180 forming an active laser zone, - a layer 110 serving both for upper confinement for the active laser zone and for lower confinement for the guide layer, - a guide layer 120, - an upper confinement layer for the guide layer, and - a detection layer 140 provided with the diffusion 142.

Par rapport aux modes de réalisation décrits précédemment en regard des figures 2 à 7, on notera la présence supplémentaire de la couche de confinement inférieure 170 et de la couche zone active laser 180. Compared to the embodiments described above with reference to FIGS. 2 to 7, it will be noted the additional presence of the lower confinement layer 170 and of the active laser zone layer 180.

L'intégration monolithique de la structure laser L et de la couche de guidage 120 illustrée schématiquement dans l'encadré en traits interrompus référencé 200 sur la figure 8 est réalisée selon des techniques connues décrites dans la demande de brevet français publiée sous le n0 2562328. La technique de réalisation de la structure 200 ne sera donc pas décrite en détail par la suite. The monolithic integration of the laser structure L and of the guide layer 120 illustrated diagrammatically in the box in dashed lines referenced 200 in FIG. 8 is carried out according to known techniques described in the French patent application published under the number 2562328. The technique for producing the structure 200 will therefore not be described in detail below.

On notera simplement qu'au niveau de cette structure 200, le substrat 100 présente au moins une marche telle que, après dépôt des différentes couches par épitaxie, la zone active laser 180 soit placée en regard de la couche de guidage 120. It will simply be noted that at the level of this structure 200, the substrate 100 has at least one step such that, after deposition of the different layers by epitaxy, the active laser zone 180 is placed opposite the guide layer 120.

L'homme de l'art se rapportera utilement à la description du document FR-A-2562328 pour bien comprendre le processus de fabrication, et la structure détaillée des moyens 200. Those skilled in the art will usefully refer to the description of document FR-A-2562328 to fully understand the manufacturing process, and the detailed structure of the means 200.

Les variantes de réalisation conformes à la présente invention à base d'InP sont de préférence axées sur le domaine des télécommunications optiques (longueur d'ondes de l'ordre de 1,3Ci à 1,5Ci), tandis que les modes de réalisation à base de GaAs sont de préférence axés vers des applications mettant en oeuvre des longueurs d'ondes plus faibles, telle que la lecture laser par exemple. The embodiments in accordance with the present invention based on InP are preferably focused on the field of optical telecommunications (wavelength of the order of 1.3 Ci to 1.5 Ci), while the embodiments to GaAs-based are preferably geared towards applications using shorter wavelengths, such as laser reading for example.

Bien entendu la présente invention n'est pas limitée aux modes de réalisation particuliers qui viennent d'être décrits mais s'étend à toutes variantes conformes à son esprit.  Of course the present invention is not limited to the particular embodiments which have just been described but extends to all variants in accordance with its spirit.

Claims (24)

REVENDICATIONS
1. Procédé de réalisation d'une structure intégrée guidephotodétecteur caractérisé par le fait qu'il comprend les étapes consistant: i) à déposer successivement sur une face d'un substrat (100) et à l'aide d'une seule épitaxie - une première couche (110) de confinement en un matériau de faible indice, - une couche de guidage (120) en un matériau de haute indice, - une seconde couche de confinement (130) en un matériau de faible indice, et - une couche photodétectrice (140) d'énergie de bande interdite inférieure au trois précédentes, ii) puis à réaliser un biseau (150) dans la structure, apte à renvoyer la lumière de la couche de guidage (120) vers la couche photodétectrice (140). 1. Method for producing an integrated guidephotodetector structure characterized in that it comprises the steps consisting in: i) depositing successively on one face of a substrate (100) and using a single epitaxy - a first confinement layer (110) made of a low index material, - a guide layer (120) made of a high index material, - a second confinement layer (130) made of a low index material, and - a photodetector layer (140) band gap energy lower than the previous three, ii) then making a bevel (150) in the structure, capable of returning light from the guide layer (120) to the photodetector layer (140).
2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'il consiste à déposer successivement sur un substrat (100) en GaAs - une première couche de confinement (110) en GaAlAs, - une couche de guidage (120) en GaAs, - une seconde couche de confinement (130) en GaAlAs, et - une couche photodétectrice (140) en GaInAs. 2. Method according to claim 1, characterized in that it consists in depositing successively on a substrate (100) in GaAs - a first confinement layer (110) in GaAlAs, - a guide layer (120) in GaAs, - a second confinement layer (130) in GaAlAs, and - a photodetector layer (140) in GaInAs.
3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu il consiste à déposer successivement sur un substrat (100) en InP, à l'aide d'une seule épitaxie - une première couche de confinement (110) en InP, - une couche de guidage (120) en GaInAsP, - une seconde couche de confinement (130) en InP, et - une couche photodétectrice (140) en GaInAs. 3. Method according to claim 1, characterized in that it consists in depositing successively on a substrate (100) in InP, using a single epitaxy - a first confinement layer (110) in InP, - a guide layer (120) in GaInAsP, - a second confinement layer (130) in InP, and - a photodetector layer (140) in GaInAs.
4. Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait qu'il comprend en outre l'étape consistant à déposer sur la couche photodétectrice (140), une couche supplémentaire en InP.  4. Method according to one of claims 1 to 3, characterized in that it further comprises the step of depositing on the photodetector layer (140), an additional layer of InP.
5. Procédé selon la revendication 3, caractérisé par le fait que la couche de confinement inférieure (110) a une épaisseur de l'ordre de 2pm, la couche de guidage (120) a une épaissseur de l'ordre de 0,8pu, la couche de confinement supérieure (130) a une épaisseur de l'ordre de 2pm et la couche photodétectrice (140) a une épaisseur de l'ordre de 1,5cil.  5. Method according to claim 3, characterized in that the lower confinement layer (110) has a thickness of the order of 2 pm, the guide layer (120) has a thickness of the order of 0.8pu, the upper confinement layer (130) has a thickness of the order of 2 μm and the photodetector layer (140) has a thickness of the order of 1.5 μm.
6. Procédé selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé par le fait qu'il comprend en outre les étapes consistant - à déposer une couche de masquage (160) sur la dernière couche (140, 144) déposée par épitaxie, - à réaliser une ouverture (162) dans la couche de masquage (160), puis - à réaliser une jonction de photodiode (140-142, 144-142) par diffusion à travers l'ouverture (162). 6. Method according to one of claims 1 to 5, characterized in that it further comprises the steps consisting in - depositing a masking layer (160) on the last layer (140, 144) deposited by epitaxy, - making an opening (162) in the masking layer (160), then - making a photodiode junction (140-142, 144-142) by diffusion through the opening (162).
7. Procédé selon la revendication 6, caractérisé par le fait que le matériau de masquage (160) est du SiNX.  7. Method according to claim 6, characterized in that the masking material (160) is SiNX.
8. Procédé selon l'une des revendications 6 ou 7, caractérisé par le fait que la diffusion est de type P. 8. Method according to one of claims 6 or 7, characterized in that the diffusion is of type P.
9. Procédé selon l'une des revendications 6 à 8, caractérisé par le fait que le matériau diffusé est du Zn. 9. Method according to one of claims 6 to 8, characterized in that the diffused material is Zn.
10. Procédé selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé par le fait que le biseau conçu pour renvoyer la lumière de la couche de guidage (120) vers la couche photodétectrice (140) est réalisé par gravure chimique. 10. Method according to one of claims 1 to 9, characterized in that the bevel designed to return the light from the guide layer (120) to the photodetector layer (140) is produced by chemical etching.
11. Procédé selon la revendication 10, caractérisé par le fait que la gravure chimique est réalisée par utilisation d'une solution de 11. Method according to claim 10, characterized in that the chemical etching is carried out by using a solution of
H2SO4, H202, et H2O à l'égard des couches (140) de GaInAs, à l'aide d'une solution H3PO4 et HC1 à l'égard des couches (144, 130, 110) d'InP et à l'aide d'une solution H2SO4, H2O2, et H2O à l'égard des couches (120) deH2SO4, H202, and H2O with respect to the layers (140) of GaInAs, using a solution H3PO4 and HC1 with respect to the layers (144, 130, 110) of InP and with the aid of an H2SO4, H2O2, and H2O solution with regard to the layers (120) of
GaInAsP. GaInAsP.
12. Procédé selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé par le fait que le biseau (150) conçu pour renvoyer la lumière de la couche de guidage (120) vers la couche photodétectrice (140, 144) est réalisé à l'aide d'une technique choisie dans le groupe comprenant l'usinage par faisceau d'ions focalisés, l'usinage ionique, l'usinage par reactive ion etching et l'usinage par reaction ion beam etching. 12. Method according to one of claims 1 to 9, characterized in that the bevel (150) designed to return the light from the guide layer (120) to the photodetector layer (140, 144) is produced with using a technique chosen from the group comprising machining by focused ion beam, ion machining, machining by reactive ion etching and machining by reaction ion beam etching.
13. Procédé selon l'une des revendications 1 à 12, caractérisé par le fait qu'il comprend en outre l'étape consistant à déposer une couche métallique sur la surface réfléchissante (150). 13. Method according to one of claims 1 to 12, characterized in that it further comprises the step of depositing a metal layer on the reflective surface (150).
14. Procédé selon la revendication 13, caractérisé par le fait que le dépôt métallique sur la surface réfléchissante (150) est à base d'or. 14. Method according to claim 13, characterized in that the metallic deposit on the reflecting surface (150) is based on gold.
15. Procédé selon l'une des revendications 1 à 14, caractérisé par le fait qu'il comprend en outre les étapes initiales consistant à déposer sur le substrat (100), et au cours de la même épitaxie une première couche de confinement inférieure (170) et une couche active laser (180), avant la première couche de confinement en un matériau à faible indice (110), et le substrat présentant, de façon localisée, au moins une marche, afin d'intégrer la structure guide-photodétecteur à une source lumière laser. 15. Method according to one of claims 1 to 14, characterized in that it further comprises the initial steps consisting in depositing on the substrate (100), and during the same epitaxy a first lower confinement layer ( 170) and an active laser layer (180), before the first confinement layer made of a low index material (110), and the substrate having, in a localized manner, at least one step, in order to integrate the photodetector guide structure to a laser light source.
16. Structure intégrée guide-photodétecteur obtenue par la mise en oeuvre du procédé conforme à l'une des revendications 1 à 15. 16. Integrated guide-photodetector structure obtained by implementing the method according to one of claims 1 to 15.
17. Structure intégrée selon la revendication 16, caractérisée par le fait qu'elle comprend, déposées successivement sur une face d'un substrat (100) et à l'aide d'une seule épitaxie - une première couche de confinement (110) en un matériau à faible indice, - une couche de guidage (120) en un matériau de haut indice, - une seconde couche (130) de confinement en un matériau de faible indice, et - une couche photodétectrice (140) d'énergie de bande interdite inférieure aux trois précédentes, - ainsi qu'un biseau (150) réalisé dans la structure pour renvoyer la lumière de la couche de guidage (120) vers la couche photodétectrice (140). 17. Integrated structure according to claim 16, characterized in that it comprises, successively deposited on one face of a substrate (100) and using a single epitaxy - a first confinement layer (110) in a low index material, - a guide layer (120) made of a high index material, - a second confinement layer (130) made of a low index material, and - a photodetector layer (140) of band energy prohibited below the previous three, - as well as a bevel (150) made in the structure to return the light from the guide layer (120) to the photodetector layer (140).
18. Structure intégrée selon la revendication 17, caractérisée par le fait que - le substrat (100) est en GaAs, - la première couche de confinement (110) est en GaAlAs, - la couche de guidage (120) est en GaAs, - la seconde couche de confinement (130) est en GaAlAs, et - la couche photodétectrice (140) est en GaInAs. 18. Integrated structure according to claim 17, characterized in that - the substrate (100) is made of GaAs, - the first confinement layer (110) is made of GaAlAs, - the guide layer (120) is made of GaAs, - the second confinement layer (130) is made of GaAlAs, and - the photodetector layer (140) is made of GaInAs.
19. Structure intégrée selon la revendication 17, caractérisée par le fait que - le substrat (100) est en InP, - la première couche de confinement (110) est en InP, - la couche de guidage (120) est en GaInAsP, - la seconde couche de confinement (130) est en InP, et - la couche photodétectrice (140) est en GaInAs. 19. Integrated structure according to claim 17, characterized in that - the substrate (100) is made of InP, - the first confinement layer (110) is made of InP, - the guide layer (120) is made of GaInAsP, - the second confinement layer (130) is made of InP, and - the photodetector layer (140) is made of GaInAs.
20. Structure intégrée selon l'une des revendications 18 ou 19, caractérisée par le fait qu'elle comprend sur la couche photodétectrice en 20. Integrated structure according to one of claims 18 or 19, characterized in that it comprises on the photodetector layer in
GaInAs, une couche supplémentaire (144) en InP.GaInAs, an additional layer (144) in InP.
21. Structure intégrée selon la revendication 19, caractérisée par le fait que - la première couche de confinement (110) en InP a une épaisseur de l'ordre de 2clam, - la couche de guidage (120) en GaInAsP a une épaisseur de l'ordre de 0,8cil, - la seconde couche de confinement (130) a une épaisseur de l'ordre de 2pm, et - la couche photodétectrice (140) en GaInAs a une épaisseur de l'ordre de 1,51lm.  21. Integrated structure according to claim 19, characterized in that - the first confinement layer (110) in InP has a thickness of the order of 2clam, - the guide layer (120) in GaInAsP has a thickness of l 'order of 0.8cil, - the second confinement layer (130) has a thickness of around 2pm, and - the photodetector layer (140) made of GaInAs has a thickness of around 1.51lm.
22. Structure intégrée selon l'une des revendications 16 à 21, caractérisée par le fait qu'elle comprend en outre, dans la couche photodétectrice (140, 144), une diffusion (142), de préférence une diffusion de Zn, pour la réalisation d'une jonction de photodiode.  22. Integrated structure according to one of claims 16 to 21, characterized in that it further comprises, in the photodetector layer (140, 144), a diffusion (142), preferably a diffusion of Zn, for the realization of a photodiode junction.
23. Structure intégrée selon l'une des revendications 16 à 22, caractérisée par le fait qu'elle comprend en outre, sur la surface réfléchissante (150) du biseau, un dépôt métallique, de préférence un dépôt d'or. 23. Integrated structure according to one of claims 16 to 22, characterized in that it further comprises, on the reflecting surface (150) of the bevel, a metallic deposit, preferably a gold deposit.
24. Structure intégrée selon l'une des revendications 16 à 23, caractérisée par le fait qu'elle comprend en outre, sous la première couche de confinement (110) en un matériau à faible indice, d'une part une première couche de confinement (170) d'une zone active laser, et une couche active laser, le substrat (100) étant par ailleurs pourvu d'au moins une marche localisée.  24. Integrated structure according to one of claims 16 to 23, characterized in that it further comprises, under the first confinement layer (110) made of a low index material, on the one hand a first confinement layer (170) of a laser active zone, and a laser active layer, the substrate (100) being moreover provided with at least one localized step.
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