JP2000232252A - Semiconductor optical integrated device and manufacture thereof - Google Patents

Semiconductor optical integrated device and manufacture thereof

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JP2000232252A
JP2000232252A JP11032730A JP3273099A JP2000232252A JP 2000232252 A JP2000232252 A JP 2000232252A JP 11032730 A JP11032730 A JP 11032730A JP 3273099 A JP3273099 A JP 3273099A JP 2000232252 A JP2000232252 A JP 2000232252A
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JP
Japan
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layer
light receiving
integrated device
optical integrated
oxidized
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JP11032730A
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Japanese (ja)
Inventor
Norihiro Iwai
則広 岩井
Tomokazu Mukohara
智一 向原
Takeji Yamaguchi
武治 山口
Akihiko Kasukawa
秋彦 粕川
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Furukawa Electric Co Ltd
Original Assignee
Furukawa Electric Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a semiconductor optical integrated device where a laser device and a photodetector which are monolithically formed on a common semiconductor substrate can be driven by a single power supply. SOLUTION: This device 39 is equipped with a laser device 40 and a photodetector 41 which are monolithically formed on a common InP substrate 21, where the laser device 40 and the photodetector 41 are electrically isolated from each other by an isolation groove 42. The photodetector 41 is possessed of a laminated structure composed of an N-AlInAs layer 22 of thickness 100 nm, an N-InP clad layer 23, an MQW active layer 24, a P-InP clad layer 25, a P-AlInAs layer 26 of thickness 50 nm, a P-type InP clad layer 27, and a P-GaInAs contact layer 28. Al contained in the P-AlInAs layer is oxidized into an Al oxide layer 29 which is formed on each side of a ridge stripe of P-AlInAs layer to serve as a current constriction structure, and the N-AlInAs layer 22 is turned into an Al oxide layer 30 where Al contained in all the layer 22 is all oxidized. The photodetector is electrically isolated from a semiconductor substrate by the Al oxide layer 30 and electrically separated by an isolation groove.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、レーザ素子と受光
素子とを半導体基板上にモノリシックに形成した半導体
光集積装置に関し、更に詳細には単一の電源で駆動する
ことができるレーザ素子と受光素子とを備えた半導体光
集積装置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor optical integrated device in which a laser device and a light receiving device are monolithically formed on a semiconductor substrate, and more particularly, to a laser device and a light receiving device which can be driven by a single power supply. The present invention relates to a semiconductor optical integrated device provided with an element.

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体光集積装置は、機能の相互に異な
る光素子を一つの基板上にモノリシックに形成した装置
であって、例えば半導体レーザ素子と受光素子とを一つ
の基板上に集積したものがある。
2. Description of the Related Art A semiconductor optical integrated device is a device in which optical elements having mutually different functions are monolithically formed on one substrate. For example, a semiconductor laser device and a light receiving element are integrated on one substrate. There is.

【0003】ここで、図7を参照して、半導体レーザ素
子と受光素子を共通の半導体基板上にモノリシックに形
成した、従来の半導体光集積装置の構成を説明する。図
7(a)は従来の半導体光集積装置の構成を示す断面
図、図7(b)は従来の半導体光集積装置の回路図であ
る。従来の半導体光集積装置20は、図7(a)に示す
ように、レーザ素子10と受光素子11とが共通のn−
InP基板1上に形成され、分離溝8により相互に電気
的に分離されており、各々独立に駆動させることができ
る。
Here, a configuration of a conventional semiconductor optical integrated device in which a semiconductor laser element and a light receiving element are monolithically formed on a common semiconductor substrate will be described with reference to FIG. FIG. 7A is a sectional view showing a configuration of a conventional semiconductor optical integrated device, and FIG. 7B is a circuit diagram of the conventional semiconductor optical integrated device. In the conventional semiconductor optical integrated device 20, as shown in FIG. 7A, the laser element 10 and the light receiving element 11 have a common n-type.
It is formed on the InP substrate 1 and is electrically separated from each other by a separation groove 8, and can be independently driven.

【0004】レーザ素子10と、受光素子11とは、そ
れぞれ、InP基板1上にn−InPクラッド層2、G
aInAsP活性層3、p−InPクラッド層4、及び
+−GaInAsコンタクト層5からなる半導体層の
積層構造を備え、各積層構造上にp側電極6を、InP
基板1の裏面に共通のn側電極7を備えている。尚、活
性層3は、受光素子11では光吸収層として機能する。
分離溝8は、p側電極6、コンタクト層5、クラッド層
4、活性層3、及びクラッド層2を分離してInP基板
1の上層まで切れ込んでいる。
A laser element 10 and a light receiving element 11 are respectively provided on an InP substrate 1 with an n-InP cladding layer 2 and a G
The semiconductor device has a laminated structure of a semiconductor layer including an aInAsP active layer 3, a p-InP clad layer 4, and ap + -GaInAs contact layer 5, and a p-side electrode 6 is provided on each laminated structure.
A common n-side electrode 7 is provided on the back surface of the substrate 1. Note that the active layer 3 functions as a light absorbing layer in the light receiving element 11.
The separation groove 8 separates the p-side electrode 6, the contact layer 5, the cladding layer 4, the active layer 3, and the cladding layer 2, and cuts into the upper layer of the InP substrate 1.

【0005】次に、図8を参照して、半導体光集積装置
の作製方法を説明する。図8は図7(a)の矢視III −
III の分離溝に平行な断面の断面図である。まず、図8
に示すように、n−InP基板1上にMOCVD法によ
り、n−InPクラッド層2、GaInAsP活性層
3、及び、p−InPクラッド層4を、順次、積層す
る。次に、SiO2 膜をマスクとし、例えばRIBE等
のドライエッチングにより幅1.5μm程度のストライ
プ状のメサを形成する。その後、前述のSiO2 膜をマ
スクとし、MOCVD法によりp−InP12及びn−
InP13からなる電流ブロッキング層をメサ側面のみ
に選択的に成長させる。
Next, a method for manufacturing a semiconductor optical integrated device will be described with reference to FIG. FIG. 8 is a view III- of FIG.
It is sectional drawing of the cross section parallel to the isolation | separation groove of III. First, FIG.
As shown in (1), an n-InP cladding layer 2, a GaInAsP active layer 3, and a p-InP cladding layer 4 are sequentially stacked on an n-InP substrate 1 by MOCVD. Next, using the SiO 2 film as a mask, a stripe-shaped mesa having a width of about 1.5 μm is formed by dry etching such as RIBE. Then, using the above-mentioned SiO 2 film as a mask, p-InP 12 and n-
A current blocking layer made of InP13 is selectively grown only on the mesa side surface.

【0006】次いで、SiO2 膜をバッファードフッ酸
により除去した後、MOCVD法によりp−InPクラ
ッド層4A、p+ −GaInAsコンタクト層5を全面
に積層する。次に、分離溝8を例えばRIBEにより形
成する。その後、InP基板の裏面を約100μm程度
の厚さに研磨した後、p側電極6及びn側電極7をそれ
ぞれ形成する。
Next, after removing the SiO 2 film with buffered hydrofluoric acid, a p-InP cladding layer 4A and ap + -GaInAs contact layer 5 are laminated on the entire surface by MOCVD. Next, the separation groove 8 is formed by, for example, RIBE. After polishing the back surface of the InP substrate to a thickness of about 100 μm, the p-side electrode 6 and the n-side electrode 7 are formed.

【0007】一つの基板上にモノリシックに形成したこ
のような半導体光集積装置では、レーザ素子の活性層と
受光素子の光吸収層とを同一のプロセス工程で同一の組
成で形成できるので、従来のように、半導体光集積装置
の実装時のアライメントが必要でなくなり、また部品数
を低減させることができるので、半導体光集積装置モジ
ュール全体のコストを低減することができる。
In such a semiconductor optical integrated device formed monolithically on one substrate, the active layer of the laser element and the light absorbing layer of the light receiving element can be formed in the same process step with the same composition. As described above, the alignment at the time of mounting the semiconductor optical integrated device is not required, and the number of components can be reduced, so that the cost of the entire semiconductor optical integrated device module can be reduced.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】しかし、レーザ素子に
は順バイアスを、受光素子には逆バイアスを印加して駆
動する必要があるので、このように、共通の半導体基板
上にレーザ素子と受光素子とを形成した場合、図7
(b)に示すように、個別に2個の電源が必要になる。
従って、例えば半導体光集積装置をパッケージとして搭
載する際には、電気回路がそれだけ複雑になり、パッケ
ージ全体のコストが増大すると共にパッケージが大きく
なる。
However, since it is necessary to drive the laser device by applying a forward bias to the laser device and to apply a reverse bias to the light receiving device, the laser device and the light receiving device are thus provided on a common semiconductor substrate. When the element is formed, FIG.
As shown in (b), two separate power supplies are required.
Therefore, for example, when a semiconductor optical integrated device is mounted as a package, the electric circuit becomes more complicated, the cost of the entire package increases, and the package becomes larger.

【0009】そこで、本発明の目的は、共通の半導体基
板上にモノリシックに形成したレーザ素子と受光素子と
を単一の電源によって駆動することができる構成を備え
た半導体光集積装置及びその作製方法を提供することで
ある。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a semiconductor optical integrated device having a configuration in which a laser element and a light receiving element formed monolithically on a common semiconductor substrate can be driven by a single power supply, and a method of manufacturing the same. It is to provide.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明に係る半導体光集積装置は、共通の半導体基
板上にモノリシックに形成され、素子分離領域により相
互に電気的に分離されたレーザ素子と受光素子とを有す
る半導体光集積装置であって、レーザ素子及び受光素子
のいずれか一方の素子の電極が、半導体基板裏面に形成
され、かつ、他方の素子が、半導体基板から電気的分離
帯により電気的に分離されていることを特徴としてい
る。
In order to achieve the above object, a semiconductor optical integrated device according to the present invention is formed monolithically on a common semiconductor substrate and is electrically isolated from each other by element isolation regions. A semiconductor optical integrated device having a laser element and a light receiving element, wherein an electrode of one of the laser element and the light receiving element is formed on a back surface of the semiconductor substrate, and the other element is electrically connected to the semiconductor substrate. It is characterized by being electrically separated by a separation band.

【0011】本発明では、電気的分離帯の構成に制約は
なく、酸化絶縁膜、例えばAl酸化層で形成することが
できる。電気的分離帯をAl酸化層で形成し、かつ、電
流狭窄構造をAl酸化層で形成することにより、一つの
酸化プロセスで電気的分離帯及び電流狭窄構造の双方を
形成することができる。レーザ素子及び受光素子を構成
する化合物半導体積層構造の組成、膜厚等には制約な
く、本発明を適用することができる。
In the present invention, there is no restriction on the configuration of the electrical separation zone, and it can be formed of an oxide insulating film, for example, an Al oxide layer. By forming the electrical isolation band with the Al oxide layer and the current confinement structure with the Al oxide layer, both the electrical isolation band and the current confinement structure can be formed by one oxidation process. The present invention can be applied without any restrictions on the composition, film thickness, and the like of the compound semiconductor multilayer structure forming the laser element and the light receiving element.

【0012】また、本発明に係る半導体光集積装置の作
製方法は、共通の半導体基板上にモノリシックに形成さ
れ、素子分離領域により相互に電気的に分離されたレー
ザ素子と受光素子とを有する半導体光集積装置の作製方
法であって、レーザ素子形成領域及び受光素子形成領域
の双方の半導体基板上に、Alを含む化合物半導体から
なる第一の被酸化層と、第一の被酸化層の上に形成さ
れ、Alを含む化合物半導体からなる第二の被酸化層と
を少なくとも含むダブルへテロ構造を形成する工程と、
レーザ素子形成領域では、第二の被酸化層を露出させた
第一のリッジストライプを形成する工程と、受光素子形
成領域では、第一のリッジストライプの形成に加えて、
更に、第一のリッジストライプよりも幅が広く、第一の
被酸化層を露出させた第二のリッジストライプを形成す
る工程と、水蒸気雰囲気中にて熱処理を施し、レーザ素
子形成領域では第二の被酸化層のリッジストライプ側部
を、受光素子形成領域では第一の被酸化層の全層及び第
二の被酸化層のリッジストライプ側部を酸化させる工程
とを備えることを特徴としている。
Further, according to the present invention, there is provided a method of manufacturing a semiconductor optical integrated device, comprising: a semiconductor device having a laser element and a light receiving element formed monolithically on a common semiconductor substrate and electrically separated from each other by an element isolation region. A method for manufacturing an optical integrated device, comprising: forming a first oxidized layer made of a compound semiconductor containing Al on a semiconductor substrate in both a laser element forming region and a light receiving element forming region; Forming a double heterostructure including at least a second oxidized layer made of a compound semiconductor containing Al;
In the laser element formation region, a step of forming a first ridge stripe exposing the second oxidized layer, and in the light receiving element formation region, in addition to the formation of the first ridge stripe,
Further, a step of forming a second ridge stripe wider than the first ridge stripe and exposing the first layer to be oxidized, and performing a heat treatment in a water vapor atmosphere to form a second ridge stripe in the laser element formation region Oxidizing the side of the ridge stripe of the layer to be oxidized, and all the layers of the first layer to be oxidized and the side of the ridge stripe of the second layer to be oxidized in the light receiving element formation region.

【0013】[0013]

【発明の実施の形態】以下に、実施形態例を挙げ、添付
図面を参照して、本発明の実施の形態を具体的かつ詳細
に説明する。半導体光集積装置の実施形態例 本実施形態例は、本発明に係る半導体光集積装置の実施
形態の一例であって、図1(a)は本実施形態例の半導
体光集積装置のレーザ素子及び受光素子の層構造を示す
断面図、図1(b)はレーザ素子及び受光素子の回路
図、図2(a)は図1のレーザ素子の矢視I−Iの断面
図、及び図2(b)は図1の受光素子の矢視II−IIの断
面図である。本実施形態例の半導体光集積装置39は、
図1に示すように、共通のInP基板21上にモノリシ
ックに形成され、分離溝42により電気的に分離されて
いるレーザ素子40と受光素子41とから構成されてい
る。
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings. Embodiment of Semiconductor Optical Integrated Device This embodiment is an example of an embodiment of a semiconductor optical integrated device according to the present invention. FIG. 1A shows a laser device and a semiconductor optical integrated device of this embodiment. FIG. 1B is a cross-sectional view illustrating a layer structure of the light receiving element, FIG. 1B is a circuit diagram of the laser element and the light receiving element, FIG. 2A is a cross-sectional view of the laser element of FIG. 2B is a sectional view of the light receiving element of FIG. 1 taken along the line II-II. The semiconductor optical integrated device 39 of the present embodiment is
As shown in FIG. 1, a laser device 40 and a light receiving device 41 are formed monolithically on a common InP substrate 21 and are electrically separated by a separation groove 42.

【0014】レーザ素子40は、図1(a)及び図2
(a)に示すように、厚さ100μmのn−InP基板
21上に、順次、エピタキシャル成長した膜厚100n
mのn−AlInAs層22、n−InPクラッド層2
3、GRIN−SCH−MQW活性層24、p−InP
クラッド層25、膜厚50nmのp−AlInAs層2
6、p−InPクラッド層27、及びp+ −GaInA
sコンタクト層28からなる積層構造を有する。
The laser element 40 is shown in FIGS.
As shown in FIG. 3A, a 100-nm-thick epitaxially-grown film having a thickness of 100 nm is formed on an n-InP substrate 21 having a thickness of 100 μm.
m-n-AlInAs layer 22, n-InP cladding layer 2
3, GRIN-SCH-MQW active layer 24, p-InP
Cladding layer 25, p-AlInAs layer 2 having a thickness of 50 nm
6, p-InP cladding layer 27, and p + -GaInA
It has a laminated structure composed of the s-contact layer 28.

【0015】レーザ素子40では、n−InPクラッド
層23の上層を含み、それから上の積層構造は、図2
(a)に示すように、ストライプ状メサに形成されてい
る。更に、ストライプ状メサは、p−InPクラッド層
25及びp−AlInAs層26からなるリッジストラ
イプと、リッジストライプを覆うp−InPクラッド層
27及びp+ −GaInAsコンタクト層28から構成
されている。リッジストライプを構成するp−AlIn
As層26の両側部は、AlInAs層中のAlが酸化
されたAl酸化層29となって電流狭窄構造を構成して
いる。
The laser device 40 includes the upper layer of the n-InP cladding layer 23, and the laminated structure thereabove is shown in FIG.
As shown in (a), it is formed in a stripe-shaped mesa. Further, the stripe-shaped mesa includes a ridge stripe composed of a p-InP clad layer 25 and a p-AlInAs layer 26, a p-InP clad layer 27 covering the ridge stripe, and a p + -GaInAs contact layer 28. P-AlIn forming ridge stripe
On both sides of the As layer 26, an Al oxide layer 29 obtained by oxidizing Al in the AlInAs layer forms a current confinement structure.

【0016】メサ上には、コンタクト層28上に窓を形
成するように形成された絶縁膜31を介してp側電極3
2が設けてあり、また、InP基板21の裏面にはn側
電極33が設けてある。
The p-side electrode 3 is formed on the mesa via an insulating film 31 formed so as to form a window on the contact layer 28.
2 is provided, and an n-side electrode 33 is provided on the back surface of the InP substrate 21.

【0017】受光素子41は、図1(a)及び図2
(b)に示すように、膜厚100nmのn−AlInA
s層22の全層にわたりAlが酸化されたAl酸化層3
0になっていること、レーザ素子40と同じメサに加え
てInP基板21の上層から上のメサを有する2段メサ
構造になっていること、n−InPクラッド層23上に
n側電極35が形成されていること、p側電極34はメ
サの上部にのみ形成されていることを除いて、レーザ素
子40と同じ構成の積層構造を備えている。受光素子4
1は、Al酸化層30により半導体基板21から電気的
に分離され、分離溝42によりレーザ素子40から電気
的に分離されている。
The light receiving element 41 is shown in FIGS.
As shown in FIG. 2B, n-AlInA having a thickness of 100 nm is formed.
Al oxide layer 3 in which Al is oxidized over all layers of s layer 22
0, a two-step mesa structure having a mesa from the upper layer of the InP substrate 21 in addition to the same mesa as the laser element 40, and an n-side electrode 35 on the n-InP clad layer 23. Except that it is formed and the p-side electrode 34 is formed only on the upper part of the mesa, it has the same laminated structure as the laser element 40. Light receiving element 4
1 is electrically separated from the semiconductor substrate 21 by the Al oxide layer 30 and is electrically separated from the laser element 40 by the separation groove 42.

【0018】上述のように、受光素子41は、レーザ素
子40と電気的に独立しているので、本実施形態例の半
導体光集積装置39は、図1(b)に示すようにな回路
を構成することにより、単一の電源によってレーザ素子
40と受光素子41とを動作させることができる。
As described above, since the light receiving element 41 is electrically independent of the laser element 40, the semiconductor optical integrated device 39 of the present embodiment has a circuit as shown in FIG. With this configuration, the laser element 40 and the light receiving element 41 can be operated by a single power supply.

【0019】半導体光集積装置の作製方法の実施形態例 本実施形態例は、半導体光集積装置の本発明に係る作製
方法の実施形態の一例であって、図3(a)と(b)、
図4(a)と(b)、図5(a)と(b)、及び、図6
(a)と(b)は、それぞれ、本実施形態例に従って半
導体光集積装置を作製する際の各工程の層構造を示す断
面図である。図4、図5及び図6中、(a)はレーザ素
子形成領域を、(b)は受光素子形成領域を示す。本実
施形態例方法では、まず、図3(a)に示すように、n
−InP基板21上に、MOCVD法により膜厚100
nmのn−AlInAs層22、n−InPクラッド層
23、GRIN−SCH−MQW活性層24、及びp−
InPクラッド層25を、順次、積層する。
The embodiment this embodiment of a method for manufacturing a semiconductor optical integrated device is an example embodiment of the manufacturing method according to the present invention a semiconductor optical integrated device, FIG. 3 (a) (b),
4 (a) and (b), FIGS. 5 (a) and (b), and FIG.
FIGS. 3A and 3B are cross-sectional views illustrating the layer structure of each step when fabricating the semiconductor optical integrated device according to the embodiment. 4, 5, and 6, (a) shows a laser element forming region, and (b) shows a light receiving element forming region. In the method of the present embodiment, first, as shown in FIG.
A film thickness of 100 on the InP substrate 21 by MOCVD;
nm-AlInAs layer 22, n-InP clad layer 23, GRIN-SCH-MQW active layer 24, and p-
The InP cladding layers 25 are sequentially laminated.

【0020】次に、一般的なフォトリソグラフィー及び
RIBEによるドライエッチングにより、p−InPク
ラッド層25の途中までをエッチング除去し、幅2.5
μmのリッジストライプを形成する。その後、MOCV
D法によりリッジストライプを含めてウエハ全面に、図
3(b)に示すように、膜厚50nmのp−AlInA
s層26、p−InPクラッド層27、及びp+ −Ga
InAsコンタクト層28を、順次、積層する。
Next, the middle of the p-InP cladding layer 25 is removed by etching by a general photolithography and dry etching by RIBE, and a width of 2.5 p.
A μm ridge stripe is formed. After that, MOCV
As shown in FIG. 3B, a p-AlInA film having a thickness of 50 nm is formed on the entire surface of the wafer including the ridge stripe by the D method.
s layer 26, p-InP clad layer 27, and p + -Ga
The InAs contact layers 28 are sequentially stacked.

【0021】次に、一般的なフォトリソグラフィー及び
RIBEによるドライエッチングを用い、コンタクト層
28、p−InPクラッド層27、p−AlInAs層
26、p−InPクラッド層25、MQW活性層24、
及びn−InPクラッド層23の途中までをエッチング
除去し、図4(a)に示すように、幅10μmのリッジ
ストライプを形成する。
Next, the contact layer 28, the p-InP cladding layer 27, the p-AlInAs layer 26, the p-InP cladding layer 25, the MQW active layer 24, and the dry etching by general photolithography and RIBE are used.
Then, a part of the n-InP cladding layer 23 is removed by etching to form a ridge stripe having a width of 10 μm as shown in FIG.

【0022】受光素子の形成領域では、図4(b)に示
すように、更に、n−InPクラッド層23、n−Al
InAs層22、及びn−InP基板21の途中まで別
途除去し、幅20μmのリッジを形成する。
In the region where the light receiving element is formed, as shown in FIG. 4B, the n-InP cladding layer 23 and the n-Al
The InAs layer 22 and the n-InP substrate 21 are separately removed halfway to form a ridge having a width of 20 μm.

【0023】次いで、窒素をキャリアガスとして水蒸気
を導入した反応炉中にて、500℃の温度で、4時間程
度熱処理を基板に施す。熱処理では、AlInAs層の
酸化速度が層厚に依存し、層厚が厚いほど酸化速度が速
くなることを利用し、レーザ素子40及び受光素子41
の電流狭窄層として用いるAl酸化層29と、受光素子
41の電気的分離用として用いるAl酸化層30の双方
を一括して形成している。即ち、AlInAs層22と
AlInAs層26とでは、AlInAs層26の膜厚
50nmに対して、AlInAs層22の方が100n
mと膜厚が厚く、更にリッジ側面でAlInAs層26
の厚さが薄くなるために、酸化速度がより一層遅くな
る。これにより、電流狭窄用のAl酸化層29は、確実
にリッジの側面で酸化が止まり、AlInAs層22は
全領域にわたり全層が酸化される。以上のように、熱処
理を施すことにより、リッジ側面に露出してるAlIn
As層22、26を酸化して、それぞれ、Al酸化層2
9、30を、図5(a)及び図5(b)に示すように、
レーザ素子形成領域及び受光素子形成領域に形成する。
Next, the substrate is subjected to a heat treatment at a temperature of 500 ° C. for about 4 hours in a reaction furnace into which steam is introduced using nitrogen as a carrier gas. The heat treatment utilizes the fact that the oxidation rate of the AlInAs layer depends on the layer thickness, and the oxidation rate increases as the layer thickness increases.
An Al oxide layer 29 used as a current confinement layer and an Al oxide layer 30 used for electrical isolation of the light receiving element 41 are formed together. That is, in the AlInAs layer 22 and the AlInAs layer 26, the AlInAs layer 22 has a thickness of 100 nm with respect to the thickness of the AlInAs layer 26 of 50 nm.
m, and an AlInAs layer 26 on the side surface of the ridge.
Oxidation rate is further reduced due to the reduced thickness. As a result, the oxidation of the Al oxide layer 29 for current confinement is reliably stopped at the side surface of the ridge, and the entire layer of the AlInAs layer 22 is oxidized over the entire region. As described above, by performing the heat treatment, the AlIn
The As layers 22 and 26 are oxidized to form Al oxide layers 2 respectively.
9 and 30, as shown in FIGS. 5 (a) and 5 (b),
It is formed in a laser element formation area and a light receiving element formation area.

【0024】次に、レーザ素子40と受光素子41とを
電気的に分離する分離溝42を形成する。この時、少な
くとも溝のレーザ側の面は、レーザの共振器ミラーを形
成するため、基板に対してほぼ垂直に形成する必要があ
る。垂直な溝の形成は、RIBEを用いたドライエッチ
ングや塩酸系のエッチング液を用いたウェットエッチン
グにて容易に形成できる。また戻り光対策として溝の受
光素子側の面を斜めに形成することでレーザ光の反射を
防ぐこともできる。
Next, a separation groove 42 for electrically separating the laser element 40 from the light receiving element 41 is formed. At this time, at least the surface of the groove on the laser side needs to be formed substantially perpendicular to the substrate in order to form a laser cavity mirror. The vertical groove can be easily formed by dry etching using RIBE or wet etching using a hydrochloric acid-based etchant. Also, as a countermeasure against the return light, the reflection of the laser light can be prevented by forming the surface of the groove on the light receiving element side obliquely.

【0025】続いてInP基板21を約100μm程度
の厚さに研磨する。レーザ素子40では、図6(a)に
示すように、コンタクト層28上に窓を明けるようにし
てメサ上面に絶縁膜31を形成し、次いで絶縁膜31上
にp側電極32を形成する。また、n型電極33をn−
InP基板21に形成する。一方、受光素子41では、
図6(b)に示すように、n−InPクラッド層23上
の一部及びコンタクト層28上に窓を開けて露出させた
絶縁膜31を形成し、次いで絶縁膜31上にp側電極3
4を形成する。また、露出したn−InPクラッド層2
3上にn側電極35を形成する。
Subsequently, the InP substrate 21 is polished to a thickness of about 100 μm. In the laser element 40, as shown in FIG. 6A, an insulating film 31 is formed on the upper surface of the mesa so as to open a window on the contact layer 28, and then a p-side electrode 32 is formed on the insulating film 31. Further, the n-type electrode 33 is n-
It is formed on an InP substrate 21. On the other hand, in the light receiving element 41,
As shown in FIG. 6B, an insulating film 31 is formed by opening a window on a part of the n-InP cladding layer 23 and on the contact layer 28, and then the p-side electrode 3 is formed on the insulating film 31.
4 is formed. Further, the exposed n-InP cladding layer 2
An n-side electrode 35 is formed on 3.

【0026】このように作製した集積素子では、Al酸
化層30により、受光素子41が共通のInP基板21
から電気的に分離されているので、パッケージに搭載し
た場合に、単一電源にてレーザ素子40及び受光素子4
1とを動作させることができる。また、当然のことなが
ら、レーザ素子の活性層と受光素子の光吸収層は同じプ
ロセスで形成しているので、実装時にアライメントを行
う必要がない。尚、分離溝42、即ち素子分離領域42
に、空気と半導体で形成されたDBR反射鏡を形成する
こともできる。
In the integrated device manufactured as described above, the light receiving device 41 is shared by the AlP layer 30 and the common InP substrate 21.
Is electrically separated from the laser element 40 and the light receiving element 4 by a single power supply when mounted on a package.
1 can be operated. Also, needless to say, since the active layer of the laser element and the light absorption layer of the light receiving element are formed by the same process, there is no need to perform alignment during mounting. The separation groove 42, that is, the element isolation region 42
Alternatively, a DBR reflector made of air and a semiconductor can be formed.

【0027】[0027]

【発明の効果】本発明の構成によれば、素子分離領域に
より相互に電気的に分離されたレーザ素子と受光素子と
を共通の半導体基板上にモノリシックに形成した半導体
光集積装置において、レーザ素子及び受光素子のいずれ
か一方の素子の電極を半導体基板裏面に形成し、かつ、
他方の素子を、半導体基板から電気的分離帯により電気
的に分離することにより、単一の電源で動作させること
ができる半導体光集積装置を実現する。本発明方法は、
本発明に係る半導体光集積装置の最適な作製方法を実現
している。
According to the structure of the present invention, in a semiconductor optical integrated device in which a laser element and a light receiving element which are electrically separated from each other by an element isolation region are monolithically formed on a common semiconductor substrate, And forming an electrode of one of the light-receiving elements on the back surface of the semiconductor substrate, and
By electrically separating the other element from the semiconductor substrate by an electrical separation band, a semiconductor optical integrated device that can be operated by a single power supply is realized. The method of the present invention comprises:
An optimum method for manufacturing a semiconductor optical integrated device according to the present invention is realized.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】図1(a)は本実施形態例の半導体光集積装置
のレーザ素子及び受光素子の層構造を示す断面図、図1
(b)はレーザ素子及び受光素子の回路図である。
FIG. 1A is a sectional view showing a layer structure of a laser element and a light receiving element of a semiconductor optical integrated device according to an embodiment of the present invention;
(B) is a circuit diagram of a laser element and a light receiving element.

【図2】図2(a)は図1のレーザ素子の矢視I−Iの
断面図、及び図2(b)は図1の受光素子の矢視II−II
の断面図である。
2A is a cross-sectional view taken along a line II of the laser device of FIG. 1, and FIG. 2B is a cross-sectional view taken along a line II-II of the light receiving device of FIG.
FIG.

【図3】図3(a)及び図3(b)は、それぞれ、実施
形態例に従って半導体光集積装置を作製する際の各工程
の層構造を示す断面図である。
FIGS. 3A and 3B are cross-sectional views each showing a layer structure in each step when manufacturing a semiconductor optical integrated device according to an embodiment.

【図4】図4(a)及び図4(b)は、それぞれ、図3
(b)に続いて、実施形態例に従って半導体光集積装置
を作製する際の各工程の層構造を示す断面図である。図
4(a)はレーザ素子形成領域を、図4(b)は受光素
子形成領域を示す。
4 (a) and FIG. 4 (b) correspond to FIG.
FIG. 5B is a cross-sectional view illustrating the layer structure in each step of manufacturing the semiconductor optical integrated device according to the embodiment example, following FIG. FIG. 4A shows a laser element forming area, and FIG. 4B shows a light receiving element forming area.

【図5】図5(a)及び図5(b)は、それぞれ、図4
に続いて、実施形態例に従って半導体光集積装置を作製
する際の各工程の層構造を示す断面図である。図5
(a)はレーザ素子形成領域を、図5(b)は受光素子
形成領域を示す。
5 (a) and FIG. 5 (b) correspond to FIG.
4 is a cross-sectional view showing a layer structure in each step when manufacturing the semiconductor optical integrated device according to the embodiment. FIG.
5A shows a laser element forming region, and FIG. 5B shows a light receiving element forming region.

【図6】図6(a)及び図6(b)は、それぞれ、図5
に続いて、実施形態例に従って半導体光集積装置を作製
する際の各工程の層構造を示す断面図である。図6
(a)はレーザ素子形成領域を、図6(b)は受光素子
形成領域を示す。
6 (a) and FIG. 6 (b) correspond to FIG.
4 is a cross-sectional view showing a layer structure in each step when manufacturing the semiconductor optical integrated device according to the embodiment. FIG.
6A shows a laser element forming region, and FIG. 6B shows a light receiving element forming region.

【図7】図7(a)は従来の半導体光集積装置のレーザ
素子及び受光素子の層構造を示す断面図、図7(b)は
レーザ素子及び受光素子の回路図である。
FIG. 7A is a cross-sectional view showing a layer structure of a laser element and a light receiving element of a conventional semiconductor optical integrated device, and FIG. 7B is a circuit diagram of the laser element and the light receiving element.

【図8】図7(a)の矢視III −III の分離溝に平行な
断面の断面図である。
8 is a sectional view of a section parallel to the separation groove taken along the line III-III in FIG. 7A.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 n−InP基板 2 n−InPクラッド層 3 GaInAsP活性層 4 p−InPクラッド層 5 p+ −GaInAsコンタクト層 6 p側電極 7 n側電極 8 分離溝 10 レーザ素子 11 受光素子 12 p−InP層 13 n−InP層 20 従来の半導体光集積装置 21 n−InP基板 22 n−AlInAs層 23 n−InPクラッド層 24 GRIN−SCH−MQW活性層 25 p−InPクラッド層 26 p−AlInAs層 27 p−InPクラッド層 28 p−GaInAsコンタクト層 29、30 Al酸化層 31 絶縁膜 32 p側電極 33 n側電極 34 p側電極 35 n側電極 39 実施形態例の半導体光集積装置 40 レーザ素子 41 受光素子 42 分離溝Reference Signs List 1 n-InP substrate 2 n-InP cladding layer 3 GaInAsP active layer 4 p-InP cladding layer 5 p + -GaInAs contact layer 6 p-side electrode 7 n-side electrode 8 separation groove 10 laser element 11 light-receiving element 12 p-InP layer 13 n-InP layer 20 conventional semiconductor optical integrated device 21 n-InP substrate 22 n-AlInAs layer 23 n-InP cladding layer 24 GRIN-SCH-MQW active layer 25 p-InP cladding layer 26 p-AlInAs layer 27 p- InP cladding layer 28 p-GaInAs contact layer 29, 30 Al oxide layer 31 insulating film 32 p-side electrode 33 n-side electrode 34 p-side electrode 35 n-side electrode 39 semiconductor optical integrated device of embodiment 40 laser element 41 light receiving element 42 Separation groove

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山口 武治 東京都千代田区丸の内2丁目6番1号 古 河電気工業株式会社内 (72)発明者 粕川 秋彦 東京都千代田区丸の内2丁目6番1号 古 河電気工業株式会社内 Fターム(参考) 5F073 AA13 AA46 AA74 AB13 CA12 CB02 DA05 DA22 DA25  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (72) Inventor Takeharu Yamaguchi 2-6-1 Marunouchi, Chiyoda-ku, Tokyo Inside Furukawa Electric Co., Ltd. (72) Inventor Akihiko Kasukawa 2-6-1 Marunouchi, Chiyoda-ku, Tokyo F-term in Furukawa Electric Co., Ltd. (reference) 5F073 AA13 AA46 AA74 AB13 CA12 CB02 DA05 DA22 DA25

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 共通の半導体基板上にモノリシックに形
成され、素子分離領域により相互に電気的に分離された
レーザ素子と受光素子とを有する半導体光集積装置であ
って、 レーザ素子及び受光素子のいずれか一方の素子の電極
が、半導体基板裏面に形成され、かつ、他方の素子が、
半導体基板から電気的分離帯により電気的に分離されて
いることを特徴とする半導体光集積装置。
1. A semiconductor optical integrated device having a laser element and a light receiving element which are monolithically formed on a common semiconductor substrate and are electrically separated from each other by an element isolation region. The electrode of one of the elements is formed on the back surface of the semiconductor substrate, and the other element is
A semiconductor optical integrated device, which is electrically separated from a semiconductor substrate by an electrical separation band.
【請求項2】 電気的分離帯がAl酸化層で形成され、
かつ、電流狭窄構造がAl酸化層で形成されていること
を特徴とする請求項1に記載の半導体光集積装置。
2. An electrical separation zone is formed by an Al oxide layer,
2. The semiconductor optical integrated device according to claim 1, wherein the current confinement structure is formed of an Al oxide layer.
【請求項3】 共通の半導体基板上にモノリシックに形
成され、素子分離領域により相互に電気的に分離された
レーザ素子と受光素子とを有する半導体光集積装置の作
製方法であって、 レーザ素子形成領域及び受光素子形成領域の双方の半導
体基板上に、Alを含む化合物半導体からなる第一の被
酸化層と、第一の被酸化層の上に形成され、Alを含む
化合物半導体からなる第二の被酸化層とを少なくとも含
むダブルへテロ構造を形成する工程と、 レーザ素子形成領域では、第二の被酸化層を露出させた
第一のリッジストライプを形成する工程と、 受光素子形成領域では、第一のリッジストライプの形成
に加えて、更に、第一のリッジストライプよりも幅が広
く、第一の被酸化層を露出させた第二のリッジストライ
プを形成する工程と、 水蒸気雰囲気中にて熱処理を施し、レーザ素子形成領域
では第二の被酸化層のリッジストライプ側部を、受光素
子形成領域では第一の被酸化層の全層及び第二の被酸化
層のリッジストライプ側部を酸化させる工程とを備える
ことを特徴とする半導体光集積装置の作製方法。
3. A method of manufacturing a semiconductor optical integrated device having a laser element and a light receiving element which are monolithically formed on a common semiconductor substrate and are electrically separated from each other by an element isolation region. A first oxidized layer made of an Al-containing compound semiconductor on the semiconductor substrate in both the region and the light receiving element formation region; and a second oxidized compound semiconductor formed on the first oxidized layer and made of the Al-containing compound semiconductor Forming a double heterostructure including at least a layer to be oxidized; forming a first ridge stripe exposing a second layer to be oxidized in a laser element forming region; Forming a second ridge stripe that is wider than the first ridge stripe and exposes the first oxidized layer, in addition to forming the first ridge stripe; In a laser element forming region, the ridge stripe side portion of the second oxidized layer is applied, and in the light receiving element forming region, all the first oxidized layer and the ridge of the second oxidized layer are formed. Oxidizing a side portion of the stripe.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US7199441B2 (en) 2004-06-11 2007-04-03 Hitachi, Ltd. Optical module device driven by a single power supply
JP2010287669A (en) * 2009-06-10 2010-12-24 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Semiconductor laser modulator differential type semiconductor device
JP2010287668A (en) * 2009-06-10 2010-12-24 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Semiconductor optical modulator differential type semiconductor device

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