JP2000269586A - Manufacture of light transmit-receive module - Google Patents

Manufacture of light transmit-receive module

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JP2000269586A
JP2000269586A JP11069823A JP6982399A JP2000269586A JP 2000269586 A JP2000269586 A JP 2000269586A JP 11069823 A JP11069823 A JP 11069823A JP 6982399 A JP6982399 A JP 6982399A JP 2000269586 A JP2000269586 A JP 2000269586A
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JP
Japan
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layer
photodiode
type
reflection mirror
etching
Prior art date
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Pending
Application number
JP11069823A
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Japanese (ja)
Inventor
Toshihisa Hamano
利久 浜野
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Fujifilm Business Innovation Corp
Original Assignee
Fuji Xerox Co Ltd
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To form a semiconductor laser and a photodiode in the same substrate by providing an etching stop layer inside an upper multilayer film reflection mirror layer of a region used as a photodiode and etching a region which is used as a photodiode until a surface of the stop layer is exposed. SOLUTION: In a surface light emission type semiconductor laser 52, a buffer layer 11 is provided on a substrate 10, and an n-type lower multilayer reflection mirror layer 12 is provided on the buffer layer 11. A first spacer layer 14, an i-type quantum well active layer 16 and a second spacer layer 18 are laminated thereon and an active layer 30 is formed. An etching stop layer 26 is provided between a first upper multilayer film reflection mirror layer 24 and a second upper multilayer film reflection mirror layer 27 on the active layer 30. A region which is used as a photodiode 54 is etched until a surface of the etching stop layer 26 is exposed.

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、各種光通信機器分
野において用いられる光伝送用の光送受信モジュールの
製造方法に関し、詳しくは、面発光型半導体レーザとフ
ォトダイオードとを同一半導体基板上に形成する光送受
信モジュールの製造方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for manufacturing an optical transmission / reception module for optical transmission used in various optical communication equipment fields, and more particularly, to a method for forming a surface emitting semiconductor laser and a photodiode on the same semiconductor substrate. The present invention relates to a method for manufacturing an optical transceiver module.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、光通信においては発信用の半導体
レーザと受信用のフォトダイオードは基本的に別々に作
製されていた。しかし、作製工程簡略化による低価格
化、小型化の観点から、半導体レーザとフォトダイオー
ドとを同一半導体基板上に形成して使用することが検討
されている。
2. Description of the Related Art Hitherto, in optical communication, a semiconductor laser for transmission and a photodiode for reception have been basically manufactured separately. However, from the viewpoint of cost reduction and miniaturization by simplifying the manufacturing process, it has been studied to use a semiconductor laser and a photodiode formed on the same semiconductor substrate.

【0003】例えば、特開平5−218581号公報や特開平2
−65538号公報には、半導体レーザ素子の一部をフォト
ダイオードとして機能させる光送受信モジュールが提案
されている。しかしながら、具体的な製造方法は示され
ていなかった。
For example, JP-A-5-218581 and JP-A-2
-65538 proposes an optical transceiver module in which a part of a semiconductor laser device functions as a photodiode. However, no specific production method was disclosed.

【0004】また、市販の面発光レーザ表面の多層膜ミ
ラーをイオンビームで薄く数ペアをエッチングして削
り、受光素子としての特性を評価した例(Milan Dragas
et.al.,IEEE LEOS '98 Conference Proceeding奈良, T
uE7, p107-108, 1998)があるが、多層膜ミラーをイオ
ンビームで削るという製法は、設備や生産性の観点から
実用的と言えるものではなかった。
An example in which a multilayer mirror on the surface of a commercially available surface-emitting laser is thinly etched by etching several pairs with an ion beam to evaluate the characteristics as a light receiving element (Milan Dragas)
et.al., IEEE LEOS '98 Conference Proceeding Nara, T
uE7, p107-108, 1998), but the method of cutting a multilayer mirror with an ion beam was not practical from the viewpoint of equipment and productivity.

【0005】また、G.G.Ortizet.al.,Electronics Lett
ers, Vol.32, No.13, p1205-1207,1996には、面発光型
半導体レーザ素子を結晶成長後に、多層膜で構成された
反射ミラーを1枚1枚化学薬品でエッチングして除くこ
とによって作製したフォトダイオードが提案されてい
る。しかし、このように一旦形成された多層膜を1枚1
枚、それも約20回のエッチングをAl0.15Ga0.85Asおよ
びAl0.93Ga0.07As交互に行なって除くという製法は、実
用化を考えた場合、現実的な製造方法とはいえない。
Also, GGOrtizet.al., Electronics Lett
ers, Vol.32, No.13, p1205-1207, 1996, after crystal growth of a surface emitting semiconductor laser device, the reflection mirror composed of a multilayer film is removed by etching one by one with a chemical. Has been proposed. However, the multilayer film once formed in this way is one by one.
The manufacturing method of removing about 20 times of etching alternately by Al 0.15 Ga 0.85 As and Al 0.93 Ga 0.07 As is not a realistic manufacturing method in practical use.

【0006】以上の通り、半導体レーザとフォトダイオ
ードとが同一半導体基板上に形成された光送受信モジュ
ールは、作製工程簡略化による低価格化、小型化の観点
から、実用化が期待されているが、現実的な製造方法は
未だ確立していないのが現状である。
As described above, an optical transceiver module in which a semiconductor laser and a photodiode are formed on the same semiconductor substrate is expected to be put to practical use from the viewpoint of cost reduction and size reduction by simplifying the manufacturing process. At present, a practical manufacturing method has not been established yet.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記従来技
術に問題点に鑑みなされたものであり、本発明の目的
は、面発光型半導体レーザとフォトダイオードとを同一
半導体基板上に形成する光送受信モジュールの簡易な製
造方法を提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-mentioned problems in the prior art, and an object of the present invention is to form a surface-emitting type semiconductor laser and a photodiode on the same semiconductor substrate. An object of the present invention is to provide a simple manufacturing method of an optical transceiver module.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】本発明者は、鋭意検討の
結果、下記手段により上記課題が解決されることを見出
した。
As a result of intensive studies, the present inventor has found that the above means can be solved by the following means.

【0009】すなわち、本発明の光送受信モジュールの
製造方法は、面発光型半導体レーザとフォトダイオード
とを同一半導体基板上に形成する光送受信モジュールの
製造方法であって、半導体基板上に、下部多層膜反射ミ
ラー層、量子井戸が形成された活性層を含む活性領域、
及び前記下部多層膜反射ミラー層と共に共振器構造を構
成する上部多層膜反射ミラー層を順に設けると共に、前
記上部多層膜反射ミラー層を設ける際に、フォトダイオ
ードとして使用する領域の前記上部多層膜反射ミラー層
内部にエッチングストップ層を設ける積層工程と、前記
フォトダイオードとして使用する領域を、エッチングス
トップ層表面が露出するまでエッチングするエッチング
工程と、を含むことを特徴とする。
That is, a method of manufacturing an optical transceiver module according to the present invention is a method of manufacturing an optical transceiver module in which a surface-emitting type semiconductor laser and a photodiode are formed on the same semiconductor substrate. An active region including a film reflection mirror layer, an active layer in which a quantum well is formed,
And an upper multilayer reflection mirror layer forming a resonator structure together with the lower multilayer reflection mirror layer, and the upper multilayer reflection mirror in a region used as a photodiode when the upper multilayer reflection mirror layer is provided. It is characterized by including a laminating step of providing an etching stop layer inside the mirror layer, and an etching step of etching a region used as the photodiode until the surface of the etching stop layer is exposed.

【0010】面発光型半導体レーザとフォトダイオード
とを同一半導体基板上に形成して光送受信モジュールと
する場合、面発光型半導体レーザ側は例えば反射率9
9.5%以上と高い効率のミラー特性を維持したまま面
発光型半導体レーザとして使用し、フォトダイオード側
のミラー層をエッチングによって薄くしてミラーの性能
を落とすことによってフォトダイオードとして機能させ
る。
When a surface emitting semiconductor laser and a photodiode are formed on the same semiconductor substrate to form an optical transceiver module, the surface emitting semiconductor laser side has a reflectance of, for example, 9%.
The mirror is used as a surface-emitting type semiconductor laser while maintaining a mirror characteristic of high efficiency of 9.5% or more, and the mirror layer on the photodiode side is thinned by etching to lower the performance of the mirror so as to function as a photodiode.

【0011】本発明の製造方法では、同時に形成した積
層体の上部多層膜反射ミラー層内部に、エッチングスト
ップ層として異性膜(例えば、上部反射ミラーの多層膜
とはAlとGaの濃度の異なるAlAs膜)を予め設け
ておき、その後、面発光型レーザー側の上部多層膜反射
ミラー層をマスクで保護し、フォトダイオード側の上部
多層膜反射ミラー層のみを1度のエッチングでエッチン
グストップ層の手前まで削りとることができる。
In the manufacturing method of the present invention, an isomer film (for example, AlAs having a different Al and Ga concentration from the multilayer film of the upper reflection mirror) is provided inside the upper multilayer reflection mirror layer of the laminated body as an etching stop layer. Film), the upper multilayer reflective mirror layer on the surface emitting laser side is protected by a mask, and only the upper multilayer reflective mirror layer on the photodiode side is etched once before the etching stop layer. Can be cut down.

【0012】このような単純な構成で、面発光型半導体
レーザとフォトダイオードとを同一半導体基板上に形成
された光送受信モジュールを製造可能としたことによ
り、製造プロセスがより簡易化され、光送受信モジュー
ルを安価に製造することができる。
With such a simple structure, an optical transceiver module in which a surface-emitting type semiconductor laser and a photodiode are formed on the same semiconductor substrate can be manufactured. Modules can be manufactured at low cost.

【0013】[0013]

【発明の実施の形態】以下、図1に示す光送受信モジュ
ールを例にとって、本発明の光送受信モジュールの製造
方法を詳細に説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, a method for manufacturing an optical transceiver module according to the present invention will be described in detail, taking the optical transceiver module shown in FIG. 1 as an example.

【0014】図1に示す光送受信モジュール50は、裏
面にn側電極28が設けられたn型GaAs基板10上
に、面発光型半導体レーザ52とフォトダイオード54
とが形成されたものである。面発光型半導体レーザ52
とフォトダイオード54とは、n型GaAs基板10と
後述するn型下部多層膜反射ミラー層12の途中までを
共有する外は、相互に独立したメサ53とメサ55とを
形成している。
The optical transceiver module 50 shown in FIG. 1 has a surface-emitting type semiconductor laser 52 and a photodiode 54 on an n-type GaAs substrate 10 provided with an n-side electrode 28 on the back surface.
Are formed. Surface emitting semiconductor laser 52
The photodiode 54 and the n-type GaAs substrate 10 form a mesa 53 and a mesa 55 which are independent of each other, except that the n-type GaAs substrate 10 and an n-type lower multilayer reflective mirror layer 12 described later are partially shared.

【0015】面発光型半導体レーザ52は、前記n型G
aAs基板10上に、SeをドーピングしたGaAsn
型バッファー層11が設けられ、バッファー層11の上
層には、厚さλ/(4nr)(λ:発振波長、nr:媒質
の屈折率)のn型Al0.9Ga0.1As膜と厚さλ/(4
r)のn型Al0.3Ga0.7As膜とを交互に40.5
周期程度積層して、Seをドーピングしたn型下部多層
膜反射ミラー層12が設けられている。
The surface-emitting type semiconductor laser 52 uses the above-mentioned n-type G
GaAsn doped with Se on an aAs substrate 10
A buffer layer 11 is provided. An n-type Al 0.9 Ga 0.1 As film having a thickness of λ / (4n r ) (λ: oscillation wavelength, n r : refractive index of a medium) is provided on the upper layer of the buffer layer 11. λ / (4
n r ) n-type Al 0.3 Ga 0.7 As film
An n-type lower multilayer reflection mirror layer 12 doped with Se and stacked for about a period is provided.

【0016】n型下部多層膜反射ミラー層12の上層に
は、n型Al0.6Ga0.4Asからなる第1スペーサ層1
4が設けられ、さらにこの第1スペーサ層14の上層に
は、4層の膜厚5nmのアンドープAl0.3Ga0.7As
障壁膜と3層の膜厚8nmのアンドープAl0.11Ga
0.89As膜とが交互に積層された構成の量子井戸層を含
むi型量子井戸活性層16設けられている。さらにこの
i型量子井戸活性層16の上層にはp型Al0.6Ga0.4
Asからなる第2スペーサ層18が設けられ、上記第1
スペーサ層14と上記第2スペーサ層18とでi型量子
井戸活性層16を挟みこんで活性層30を形成してい
る。
The first spacer layer 1 made of n-type Al 0.6 Ga 0.4 As is formed on the upper layer of the n-type lower multilayer reflection mirror layer 12.
4 is further provided on the first spacer layer 14, and four layers of undoped Al 0.3 Ga 0.7 As having a thickness of 5 nm are provided.
Undoped Al 0.11 Ga with a barrier film and three layers having a thickness of 8 nm
An i-type quantum well active layer 16 including a quantum well layer having a configuration in which 0.89 As films are alternately stacked is provided. Further, on the upper layer of the i-type quantum well active layer 16, p-type Al 0.6 Ga 0.4
A second spacer layer 18 made of As is provided.
The active layer 30 is formed by sandwiching the i-type quantum well active layer 16 between the spacer layer 14 and the second spacer layer 18.

【0017】第2スペーサ層18の上層には、厚さλ/
(4nr)のMgをドーピングしたp型AlAs選択酸
化層22が設けられている。p型AlAs選択酸化層2
2の上には、厚さλ/(4nr)のp型Al0.9Ga0.1
As膜と厚さλ/(4nr)のp型Al0.3Ga0.7As
膜とを交互に20周期積層してCをドーピングしたp型
第1上部多層膜反射ミラー層24が設けられ、p型第1上
部多層膜反射ミラー層24の上には、厚さλ/(4
r)のMgをドーピングしたp型AlAsエッチング
ストップ層26が設けられている。エッチングストップ
層26の上層には、厚さλ/(4nr)のp型Al0.9
0.1As膜と厚さλ/(4nr)のp型Al0. 3Ga0.7
As膜とを交互に10周期積層してCをドーピングした
p型第2上部多層膜反射ミラー層27が設けられ、p型
第2上部多層膜反射ミラー層27の上層には、Cをドー
ピングしたp型GaAsコンタクト層29が設けられて
いる。
The upper layer of the second spacer layer 18 has a thickness λ /
A p-type AlAs selective oxidation layer 22 doped with (4n r ) Mg is provided. p-type AlAs selective oxidation layer 2
2 is a p-type Al 0.9 Ga 0.1 layer having a thickness of λ / (4n r ).
As film and p-type Al 0.3 Ga 0.7 As of thickness λ / (4n r )
A p-type first upper multilayer reflection mirror layer 24 doped with C by alternately laminating the film with the film for 20 periods is provided, and a thickness λ / ( 4
A p-type AlAs etching stop layer 26 doped with nr ) Mg is provided. On the upper layer of the etching stop layer 26, a p-type Al 0.9 G layer having a thickness of λ / (4n r ) is formed.
a 0.1 As layer and a p-type Al 0. 3 Ga 0.7 thickness λ / (4n r)
A p-type second upper multilayer reflective mirror layer 27 doped with C by alternately laminating As films for 10 periods is provided, and the upper layer of the p-type second upper multilayer reflective mirror layer 27 is doped with C. A p-type GaAs contact layer 29 is provided.

【0018】また、AlAs選択酸化層22とエッチン
グストップ層26とは、Al組成が多層膜反射ミラー層
を構成するAl0.9Ga0.1As膜とAl0.3Ga0.7As
膜よりも高く設定されており、水蒸気雰囲気下での熱処
理によって酸化を受けやすく調整されている。このAl
As選択酸化層22の周縁部には酸化領域21が設けら
れ、エッチングストップ層26の周縁部には酸化領域2
5が設けられている。
The AlAs selective oxidation layer 22 and the etching stop layer 26 are composed of an Al 0.9 Ga 0.1 As film and an Al 0.3 Ga 0.7 As film whose Al composition constitutes a multilayer reflection mirror layer.
The film is set higher than the film, and is adjusted to be easily oxidized by heat treatment in a steam atmosphere. This Al
An oxidized region 21 is provided on the periphery of the As selective oxidation layer 22, and an oxidized region 2 is provided on the periphery of the etching stop layer 26.
5 are provided.

【0019】さらに、メサ53の側面には絶縁膜32が
設けられ、最上層に設けられたp型GaAsコンタクト
層29上には、p側電極34が設けられている。
Further, an insulating film 32 is provided on the side surface of the mesa 53, and a p-side electrode 34 is provided on the p-type GaAs contact layer 29 provided on the uppermost layer.

【0020】フォトダイオード54は、エッチングスト
ップ層26までは、面発光型半導体レーザーと同様の構
成であり、エッチングストップ層26上にCをドーピン
グしたp型GaAsコンタクト層36が設けられてい
る。メサ55の側面には絶縁膜32が設けられ、最上層
に設けられたp型GaAsコンタクト層36上には、p
側電極40が設けられている。
The photodiode 54 has the same structure as the surface emitting semiconductor laser up to the etching stop layer 26, and a p-type GaAs contact layer 36 doped with C is provided on the etching stop layer 26. The insulating film 32 is provided on the side surface of the mesa 55, and the p-type GaAs contact layer 36 provided on the uppermost layer is
A side electrode 40 is provided.

【0021】以下、上記構成の上記光送受信モジュール
の製造工程を図2〜図4を参照して説明する。
Hereinafter, a manufacturing process of the optical transceiver module having the above configuration will be described with reference to FIGS.

【0022】図2に示すように、n型GaAs基板10
に、SeをドーピングしたGaAsn型バッファー層1
1と、n型下部多層膜反射ミラー層12と、n型第1ス
ペーサ層14とp型第2スペーサ層18とにより量子井
戸活性層16を挟みこんだ構成の活性層30と、p型A
lAs選択酸化層22と、p型第1上部多層膜反射ミラ
ー層24と、p型AlAsエッチングストップ層26
と、p型第2上部多層膜反射ミラー層27とを、例え
ば、有機金属気相成長(MOCVD)法や分子線エピタ
キシー(MBE)法などの半導体結晶成長技術を用いて
順次積層形成する(積層工程)。
As shown in FIG. 2, an n-type GaAs substrate 10
GaAsn buffer layer 1 doped with Se
1, an n-type lower multilayer reflection mirror layer 12, an n-type first spacer layer 14 and a p-type second spacer layer 18, sandwiching the quantum well active layer 16 between the active layer 30 and the p-type A
1As selective oxidation layer 22, p-type first upper multilayer reflection mirror layer 24, p-type AlAs etching stop layer 26
And a p-type second upper multilayer reflection mirror layer 27 are sequentially formed by lamination using a semiconductor crystal growth technique such as a metal organic chemical vapor deposition (MOCVD) method or a molecular beam epitaxy (MBE) method (lamination). Process).

【0023】次に、図3に示すように、上記の層を積層
した積層体上の全面にシリコン系絶縁膜を堆積した後、
フォトリソグラフィ技術を使って最終的に面発光型半導
体レーザ52とフォトダイオード54の各メサの上面と
なる領域にフォトレジストを形成する。これをマスクと
してウエットエッチング(エッチャント:H2SO4とH2O 2
と水)により選択酸化層22の側面が露出するまでエッ
チングして、面発光型半導体レーザ52のメサ53とフ
ォトダイオード54のメサ55とを形成する(メサ形成
工程)。
Next, as shown in FIG.
After depositing a silicon-based insulating film on the entire surface of the
Finally, a surface-emitting semiconductor using photolithography technology
The upper surface of each mesa of the body laser 52 and the photodiode 54
A photoresist is formed in a region to be formed. This is a mask
And wet etching (etchant: HTwoSOFourAnd HTwoO Two
And water) until the side surface of the selective oxidation layer 22 is exposed.
And the mesa 53 of the surface-emitting type semiconductor laser 52
And a mesa 55 of the photodiode 54 (mesa formation).
Process).

【0024】その後、水蒸気を充満させた石英管内にお
いて430℃で約10分間の加熱を行うことにより、選
択酸化層22となるAlAs膜を選択的に酸化する。こ
れにより、図4に示すように、メサ53とメサ55の側
面に露出したp型AlAs選択酸化層22とp型AlA
sエッチングストップ層26とが外周部から内部に向か
って徐々に酸化され、酸化領域21と酸化領域25とが
形成される(選択酸化工程)。
Thereafter, the AlAs film serving as the selective oxidation layer 22 is selectively oxidized by heating at 430 ° C. for about 10 minutes in a quartz tube filled with water vapor. As a result, as shown in FIG. 4, the p-type AlAs selective oxidation layer 22 exposed on the side surfaces of the mesas 53 and the mesas 55 and the p-type AlA
The s etching stop layer 26 is gradually oxidized from the outer peripheral portion toward the inner portion to form an oxidized region 21 and an oxidized region 25 (selective oxidation step).

【0025】次に、メサ53の上面にフォトレジストを
形成する。これをマスクとして、全面にウエットエッチ
ング(エッチャント:H2SO4とH22と水)を行い、
フォトダイオード54のメサ55を、エッチングストッ
プ層26の表面が露出するまでエッチングする。エッチ
ングストップ層26は、その外周部に酸化領域25が形
成され、また、非酸化領域にもGaが含まれていないた
め選択比をかなり大きく取ることができ、エッチングス
トップ層として機能する。図4に示すように、これによ
りフォトダイオード54のメサ55のp型第2上部多層
膜反射ミラー層27のみを1度のエッチングで削りとる
ことができる(エッチング工程)。
Next, a photoresist is formed on the upper surface of the mesa 53. Using this as a mask, wet etching (etchant: H 2 SO 4 , H 2 O 2, and water) is performed on the entire surface,
The mesa 55 of the photodiode 54 is etched until the surface of the etching stop layer 26 is exposed. The oxidized region 25 is formed in the outer peripheral portion of the etching stop layer 26, and the non-oxidized region does not contain Ga. Therefore, the selectivity can be set to be considerably large, and the etching stop layer 26 functions as an etching stop layer. As shown in FIG. 4, only the p-type second upper multilayer reflection mirror layer 27 of the mesa 55 of the photodiode 54 can be removed by one etching (etching step).

【0026】その後、メサ53とメサ55の側面を絶縁
膜32で覆い、面発光型半導体レーザ52のメサの上面
に、MOCVD法により膜厚約20nmのp型GaAs
コンタクト層29を形成し、続いて、フォトリソグラフ
ィ技術を使って、光を射出させるための開口部20aを
形成した厚さ約300nmのCr/Auよりなるp側電
極34を形成する。フォトダイオード54のメサの上面
には、MOCVD法により膜厚約20nmのp型GaA
sコンタクト層36を形成し、続いて、フォトリソグラ
フィ技術を使って、光を射出させるための開口部20b
を形成した厚さ約300nmのCr/Auよりなるp側
電極40を形成する。最後に、GaAs基板10の裏面
側には全面にn側電極28を形成して、図1に示す構成
の光送受信モジュールを得る。
Thereafter, the side surfaces of the mesas 53 and the mesas 55 are covered with the insulating film 32, and the upper surface of the mesas of the surface-emitting type semiconductor laser 52 is p-type GaAs having a thickness of about 20 nm by MOCVD.
A contact layer 29 is formed, and subsequently, a p-side electrode 34 made of Cr / Au and having a thickness of about 300 nm and having an opening 20a for emitting light is formed by photolithography. On the upper surface of the mesa of the photodiode 54, p-type GaAs having a thickness of about 20 nm is formed by MOCVD.
forming an s-contact layer 36, and then using a photolithography technique, an opening 20b for emitting light.
Is formed, and a p-side electrode 40 of about 300 nm in thickness made of Cr / Au is formed. Finally, an n-side electrode 28 is formed on the entire back surface of the GaAs substrate 10 to obtain an optical transceiver module having the configuration shown in FIG.

【0027】以上説明したように、本発明の製造方法に
よれば、同時に形成した積層体の内部にエッチングスト
ップ層を予め設けておき、面発光型レーザー側の上部多
層膜反射ミラー層をマスクで保護するという単純な構成
で、フォトダイオード側の上部多層膜反射ミラー層のみ
を1度のエッチングで削りとることができ、面発光型半
導体レーザとフォトダイオードとを同一半導体基板上に
形成する製造プロセスがより簡易化される。これによ
り、光送受信モジュールを安価に製造することができ
る。
As described above, according to the manufacturing method of the present invention, an etching stop layer is previously provided inside the simultaneously formed laminate, and the upper multilayer reflection mirror layer on the surface emitting laser side is masked. With a simple configuration of protection, only the upper multilayer reflective mirror layer on the photodiode side can be removed by a single etching, and a manufacturing process for forming a surface emitting semiconductor laser and a photodiode on the same semiconductor substrate. Is more simplified. Thereby, the optical transceiver module can be manufactured at low cost.

【0028】また、この方法により製造された光送受信
モジュールは、外部量子効率85%を達成できることを確
認した。
Further, it was confirmed that the optical transceiver module manufactured by this method can achieve an external quantum efficiency of 85%.

【0029】さらに、本発明の製造方法は、2次元的に
素子が集積された光送受信モジュールの製造にも適用す
ることができ、例えば、図5に示すように、面発光型半
導体レーザー(LD)及びフォトダイオード(PD)を
任意の配置で形成することができる。従って、光ファイ
バーなどの伝送媒体とのリンクも容易となり、空間多重
による大容量通信技術への応用が可能となる。
Further, the manufacturing method of the present invention can be applied to the manufacture of an optical transceiver module in which elements are two-dimensionally integrated. For example, as shown in FIG. ) And the photodiode (PD) can be formed in any arrangement. Therefore, linking with a transmission medium such as an optical fiber becomes easy, and application to a large-capacity communication technology by spatial multiplexing becomes possible.

【0030】以上、特定の構成の光送受信モジュールに
ついて、その製造方法を説明したが、光送受信モジュー
ルの構成はほんの一例であり、本発明の製造方法は、2
枚の多層膜反射ミラーにより垂直共振器を構成するデバ
イスであれば、デバイスの構成にそれほど依存すること
無く適用することができる。
The method of manufacturing an optical transceiver module having a specific configuration has been described above. However, the configuration of the optical transceiver module is only an example, and the manufacturing method of the present invention is not limited to the above-described method.
As long as the device is a device that forms a vertical resonator by using a plurality of multilayer film reflection mirrors, the device can be applied without much depending on the device configuration.

【0031】本実施形態では、エッチングストップ層と
してp型AlAs膜を用いたが、これに限定される訳で
はなく、エッチングの際に上部多層膜反射ミラー層の他
の層との選択比をうまく取れるものであり、格子定数が
合い反射ミラー層の多層膜中に大きなストレスを生じ
ず、その膜厚を4分の1波長の整数倍にすることができれ
ば、他の材料から形成されていてもよい。
In this embodiment, the p-type AlAs film is used as the etching stop layer. However, the present invention is not limited to this, and the etching ratio of the upper multilayer reflection mirror layer to other layers can be improved during etching. As long as the lattice constant is matched and a large stress does not occur in the multilayer film of the reflection mirror layer and the film thickness can be made an integral multiple of a quarter wavelength, even if it is formed from other materials, Good.

【0032】また、面発光型半導体レーザー素子の特性
には特に言及していないが、面発光型半導体レーザー
は、エッチングストップ層を含んだ構成で、高い効率の
ミラー特性(例えば99.5%以上)を得ることができるこ
とが必要である。
Although the characteristics of the surface-emitting type semiconductor laser element are not particularly mentioned, the surface-emitting type semiconductor laser has a configuration including an etching stop layer and has a highly efficient mirror characteristic (for example, 99.5% or more). It is necessary to be able to obtain.

【0033】また、フォトダイオード側のP型多層膜反
射ミラー層の厚さは、フォトダイオード特性を最適化で
きる厚さとするのが好ましい。
Further, it is preferable that the thickness of the P-type multilayer reflection mirror layer on the photodiode side is such that the photodiode characteristics can be optimized.

【0034】本実施形態では、電流狭窄層をAlAs膜
の選択酸化により形成したが、これに限定される訳では
なく、プロトンのインプラによる方法で形成してもよ
い。
In the present embodiment, the current confinement layer is formed by selective oxidation of the AlAs film. However, the present invention is not limited to this. The current confinement layer may be formed by a method using proton implantation.

【0035】本実施形態では、GaAs基板を用いた
が、基板材料はこれに限られず、一般的な化合物半導体
を使用することができる。また、本実施形態では、基板
側からN−I−P−P'−Pとなる接合例を示したが、
接合方法はこれに限られず、N−I−P−P'−P"ある
いはN−I−P−M−P'(Mは金属)などの接合構成
でも良い。
In this embodiment, a GaAs substrate is used. However, the substrate material is not limited to this, and a general compound semiconductor can be used. Further, in the present embodiment, the bonding example in which NIPPP′-P is formed from the substrate side has been described.
The joining method is not limited to this, and a joining structure such as NIPPP'-P "or NIPPP '(M is a metal) may be used.

【発明の効果】本発明によれば、面発光型半導体レーザ
とフォトダイオードとを同一半導体基板上に形成する光
送受信モジュールのより簡易な製造方法が提供される。
According to the present invention, there is provided a simpler method for manufacturing an optical transceiver module in which a surface emitting semiconductor laser and a photodiode are formed on the same semiconductor substrate.

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

【図1】本発明の製造方法を適用可能な光送受信モジュ
ールの概略断面図である。
FIG. 1 is a schematic sectional view of an optical transceiver module to which the manufacturing method of the present invention can be applied.

【図2】本発明の製造方法を説明するための工程図であ
る。
FIG. 2 is a process chart for explaining the manufacturing method of the present invention.

【図3】本発明の製造方法を説明するための工程図であ
る。
FIG. 3 is a process chart for explaining the manufacturing method of the present invention.

【図4】本発明の製造方法を説明するための工程図であ
る。
FIG. 4 is a process chart for explaining the manufacturing method of the present invention.

【図5】受発光素子を任意に配置したアレイ型の光送受
信モジュールの平面図である。
FIG. 5 is a plan view of an array type optical transceiver module in which light emitting and receiving elements are arbitrarily arranged.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 GaAs基板 12 下部多層膜反射ミラー層 11 バッファー層 14 第1スペーサ層 16 量子井戸活性層 18 第2スペーサ層 21,25 酸化領域 22 選択酸化層 24 第1上部多層膜反射ミラー層 26 エッチングストップ層 27 第2上部多層膜反射ミラー層 28 n側電極 29 コンタクト層 30 活性層 32 絶縁膜 34 p側電極 36 コンタクト層 38 絶縁膜 40 p側電極 50 光送受信モジュール 52 面発光型半導体レーザ 53,55 メサ 54 フォトダイオード Reference Signs List 10 GaAs substrate 12 Lower multilayer reflective mirror layer 11 Buffer layer 14 First spacer layer 16 Quantum well active layer 18 Second spacer layer 21, 25 Oxidized area 22 Selective oxidation layer 24 First upper multilayer reflective mirror layer 26 Etch stop layer 27 second upper multilayer reflective mirror layer 28 n-side electrode 29 contact layer 30 active layer 32 insulating film 34 p-side electrode 36 contact layer 38 insulating film 40 p-side electrode 50 optical transceiver module 52 surface emitting semiconductor laser 53, 55 mesa 54 Photodiode

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 面発光型半導体レーザとフォトダイオー
ドとを同一半導体基板上に形成する光送受信モジュール
の製造方法であって、 半導体基板上に、下部多層膜反射ミラー層、量子井戸が
形成された活性層を含む活性領域、及び前記下部多層膜
反射ミラー層と共に共振器構造を構成する上部多層膜反
射ミラー層を順に設けると共に、前記上部多層膜反射ミ
ラー層を設ける際に、フォトダイオードとして使用する
領域の前記上部多層膜反射ミラー層内部にエッチングス
トップ層を設ける積層工程と、 前記フォトダイオードとして使用する領域を、エッチン
グストップ層表面が露出するまでエッチングするエッチ
ング工程と、 を含む光送受信モジュールの製造方法。
1. A method of manufacturing an optical transceiver module in which a surface emitting semiconductor laser and a photodiode are formed on the same semiconductor substrate, wherein a lower multilayer reflective mirror layer and a quantum well are formed on the semiconductor substrate. An active region including an active layer, and an upper multilayer reflection mirror layer constituting a resonator structure together with the lower multilayer reflection mirror layer are provided in order, and used as a photodiode when the upper multilayer reflection mirror layer is provided. Manufacturing an optical transceiver module, comprising: a laminating step of providing an etching stop layer inside the upper multilayer reflective mirror layer in a region; and an etching step of etching a region used as the photodiode until the surface of the etching stop layer is exposed. Method.
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