JP2540850B2 - 半導体レ−ザ - Google Patents

半導体レ−ザ

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JP2540850B2 JP62072565A JP7256587A JP2540850B2 JP 2540850 B2 JP2540850 B2 JP 2540850B2 JP 62072565 A JP62072565 A JP 62072565A JP 7256587 A JP7256587 A JP 7256587A JP 2540850 B2 JP2540850 B2 JP 2540850B2
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Description

【発明の詳細な説明】 以下の順序に従って本発明を説明する。
A.産業上の利用分野 B.発明の概要 C.従来技術［第３図］ D.発明が解決しようとする問題点［第４図、第５図］ E.問題点を解決するための手段 F.作用 G.実施例［第１図、第２図］ H.発明の効果 （A.産業上の利用分野） 本発明は半導体レーザ、特にモニター用フォトダイオ
ード付き半導体レーザに関する。
（B.発明の概要） 本発明は、モニター用フォトダイオード付き半導体レ
ーザにおいて、 単一電源でレーザダイオードには順方向電圧を、モニ
ター用フォトダイオードには逆方向電圧を与えることが
できるようにするため、 レーザダイオード及びモニター用フォトダイオードの
うちの一方のアノードと他方のカソードを互いに接続し
た共通端子を得るようにしてなるものである。
（C.従来技術）［第３図］ コンパクトディスクプレイヤー、レーザディスクプレ
イヤー等に信号読取り用として用いられる半導体レーザ
は、レーザ光を発生するレーザダイオードのほかに、そ
のレーザ光の強さを一定に保つコントロールのためにレ
ーザ光をモニターするフォトダイオードを備えているの
が普通である。
第３図（Ａ）、（Ｂ）はそのような半導体レーザの従
来例を示すものであり、同図（Ａ）は断面図、同図
（Ｂ）は回路図である。同図において、ａはSiからなる
N+型半導体基板、ｂは該基板ａの上に形成されたＮ型エ
ピタキシャル成長層、ｃは該エピタキシャル成長層ｂ表
面部に選択的に形成されたＰ型拡散層で、フォトダイオ
ードPDのアノードを成す。ｄはエピタキシャル成長層ｂ
の表面部に選択的に形成されたＰ型拡散層、ｅは該Ｐ型
拡散層ｄの表面部に選択的に形成されたＮ型拡散層、ｆ
は半導体表面に形成された酸化膜で、該酸化膜ｆに選択
的にエッチングにより２つの窓が形成されている。ｇは
上記窓の一つを通してＰ型拡散層ｃに接続された電極で
ある。ｈは他の窓を通して上記Ｎ型拡散層ｅに接続され
た電極であり、レーザダイオードLDのアノード電極を成
す。該電極ｈ上にレーザダイオードLDが接着されてい
る。ｉは該レーザダイオードLDのＰ側半導体層、ｊは活
性層、ｋはＮ型の基板側、ｌは電極である。該電極ｌは
半導体基板１に電気的に接続（具体的にはＮ型エピタキ
シャル成長層ｂ表面の酸化膜ｆの窓を介して接続）され
ている。
この半導体レーザは第３図（Ｂ）に示すようにレーザ
ダイオードLDとフォトダイオードPDのカソードどうし接
続された回路構成を有していた。
（D.発明が解決しようとする問題点）［第４図、第５
図］ ところで、レーザダイオードLDを発光させるにはそれ
に順方向電圧を印加させる必要があり、また、フォトダ
イオードPDにレーザダイオードLDからのレーザを受光さ
せるには逆方向電圧の電圧をかけるのが好ましい。しか
し、従来の半導体レーザは第３図（Ｂ）に示すようにレ
ーザダイオードLDとフォトダイオードPDのカソードどう
しが互いに接続された回路構成なので、単一電源ではレ
ーザダイオードLDには順方向電圧を、フォトダイオード
PDには逆方向電圧をそれぞれ印加するようにすることは
不可能である。
そのため、単一電源で駆動する場合、従来においては
レーザダイオードLDに順方向電圧を印加するけれどもフ
ォトダイオードPDには逆方向電圧を印加することなく無
バイアスで動作させざるを得なかった。第４図はフォト
ダイオードPDを無バイアスで動作させる光検知回路を示
すものである。
この回路はフォトダイオードPDに抵抗Ｒを接続して閉
ループをつくり、フォトダイオードPDから抵抗Ｒに流れ
る光電流Ｉによって抵抗Ｒに生じる電圧降下をオプアン
プOPAにより増幅して取り出すものである。
ところで、フォトダイオードPDは第５図に示すような
電圧・電流特性を有し、光入力と出力電圧との関係がリ
ニアリティを有するリニア動作範囲は0.2V以下である。
従って、入力光に対して出力電圧が比例して変化する範
囲が狭く、レーザダイオードLDの出力を一定に保つAPC
（オートパワーコントロール）をスムーズに行うように
することが容易ではない。
しかも、第４図に示す光検知回路によって得られる光
検知電圧は0.2V程度あるいはそれ以下になるので、普通
のトランジスタ増幅回路では検知し増幅することができ
ない。増幅回路としてオペレーショナルアンプと称され
るかなり複雑で高性能のアンプOPAを用いなければなら
なくなる。これは半導体レーザを用いた光ピックアップ
の価格を高くすることになり好ましくない。
そして、ユーザー側はフォトダイオードPDを逆方向電
圧を印加して使用するものであると一般的に認識してい
るので無バイアスで使用することにとまどい、性能に疑
念を抱き、不安を訴えることも少なくなかった。
本発明はこのような問題点を解決すべく為されたもの
であり、単一電源でレーザダイオードには順方向電圧
を、フォトダイオードには逆方向電圧をそれぞれ印加す
ることができる半導体レーザを提供することを目的とす
る。
（E.問題点を解決するための手段） 本発明半導体レーザは上記問題点を解決するため、第
１導電型半導体基板の表面部に選択的にアイソレーショ
ン用第２導電型半導体層を形成し、上記半導体基板の上
記第２導電型半導体層が形成されていない部分の表面部
に選択的にモニター用フォトダイオードを一方の電極と
なる第２導電型半導体層を形成し、上記半導体基板の上
記アイソレーション用第２導電型半導体層上に、レーザ
ダイオードを、その出射光の一部が上記モニター用フォ
トダイオードにより受光されるように設け、上記レーザ
ダイオード及びモニター用フォトダイオードのうちの一
方のアノードと他方のカソードとが互いに接続されて一
つの端子とされ、該端子と、上記レーザダイオードの反
モニター用フォトダイオード側の端子と、上記モニター
用フォトダイオードの反レーザダイオード側の端子の３
つの端子を備えたことを特徴とする。
（F.作用） 本発明半導体レーザによれば、レーザダイオードとモ
ニター用フォトダイオードの違った極どうしが互いに接
続されて共通端子とされているので、その共通端子、即
ち、レーザダイオードとモニター用フォトダイオードと
の接続点に電源の一方の極（例えば陰極）を接続し、レ
ーザダイオードの反モニター用フォトダイオード側の端
子及びモニター用フォトダイオードの反レーザダイオー
ド側の端子に電源の他方の極（例えば陽極）側の電位を
与えることにより、単一電源でレーザダイオードには順
方向電圧を、フォトダイオードには逆方向電圧をそれぞ
れ印加することができる。
そして、モニター用フォトダイオードとレーザダイオ
ードとの間は、第１導電型半導体基板と、該半導体基板
の表面部に形成された第２導電型半導体層との間に形成
されたPN接合により接合分離することができるので、電
気的に確実に分離することができる。
（G.実施例）［第１図、第２図］ 以下、本発明半導体レーザを図示実施例に従って詳細
に説明する。
第１図（Ａ）、（Ｂ）は本発明半導体レーザの第１の
実施例を示すものであり、同図（Ａ）は断面図である。
図面において、１はP+型半導体基板、２は該基板１の表
面に形成されたＰ型エピタキシャル成長層、３は該エピ
タキシャル成長層２の表面部に選択的に形成されたＮ型
拡散層で、フォトダイオードPDのカソードを成す。４は
該拡散槽３と同時に形成されたＮ型拡散層、５はエピタ
キシャル成長層２表面部に形成された酸化膜、６は該酸
化膜５の窓7aを通してＮ型拡散槽３に接続されるように
形成された電極膜、８は酸化膜５の窓7bを通して上記Ｎ
型拡散層４に接続されるように形成された電極膜で、該
電極膜８上にレーザダイオードLDがボンディングされて
いる。
９はレーザダイオードLDのＰ側部分で、レーザダイオ
ードLDはこのＰ側の部分にて上記電極膜８にボンディン
グされる。10は活性層、11はＮ型基板側の部分、12はレ
ーザダイオードLDの基板底面（ボンディングされた状態
では上面）上に形成された電極膜である。該電極膜12は
コネクトワイヤ（図示しない）を介してＰ型半導体基板
１に電気的に接続されている。具体的には、酸化膜５に
形成した図面に現れない窓を通してエピタキシャル成長
層２と接する電極膜を形成し、該電極膜と上記電極膜12
との間をコネクト線で繋ぐことによってその電気的接続
をしている。
このような半導体レーザは、第１図（Ｂ）に示すよう
にレーザダイオードLDのカソードと、モニター用フォト
ダイオードPDのアノードとを接続した回路構成になる。
従って、レーザダイオードLDの電極膜８及びフォトダイ
オードPDの電極膜６にプラスの電位（例えば＋5V）を与
え、半導体基板１にそれよりもマイナスの電位を与える
ことにより、レーザダイオードLDには順方向電圧を、フ
ォトダイオードPDには逆方向電圧を単一電源で印加する
ことができる。従って、逆方向電圧を受けるフォトダイ
オードPDから充分な大きさの光検知出力を得ることがで
き、増幅にオペアンプOPAを使用する必要もない。
また、半導体基板１のレーザダイオードLDが形成され
た側と、Ｎ型拡散層３をカソードとするモニター用フォ
トダイオードPDが形成された側との間には、Ｎ型拡散層
３とＰ型エピタキシャル層２によるPN接合が存在し、該
接合は逆方向バイアスされているので、そのレーザダイ
オードLD・モニター用フォトダイオードPD間は接合分離
により電気的に分離される。従って、レーザダイオード
LDとモニター用フォトダイオードPDとの間の電気的な分
離も確実にできる。
また、第１図（Ａ）に示す半導体レーザにおいてはＰ
型エピタキシャル成長層２の表面に形成する拡散層はＮ
型拡散層３と４のみで済み、しかも、この２つの拡散層
３と４は同時に形成することができる。従って、第３図
（Ａ）に示す従来の半導体レーザに比較して製造工程数
が少なくて済む。しかして、製造コストの低減を図るこ
とができるという利点もある。
第２図は本発明半導体レーザの第２の実施例を示す断
面図である。この半導体レーザはレーザダイオードLDと
して基板がＰ型のものを用いたものであり、エピタキシ
ャル成長層２のレーザダイオードLDがボンディングされ
る領域にはＮ型の拡散層が設けられておらず、代わりに
P+型拡散層2aが形成されている。但し、この拡散層2aは
必ずしも必要としない。
この半導体レーザはレーザダイオードLDの電極膜12は
勿論半導体基板１側とは接続されず、独立したアノード
電極を成す。
本発明半導体レーザは第２図に示す態様でも実施する
ことができる。
（H.発明の効果） 以上に述べたように、本発明半導体レーザは、第１導
電型半導体基板の表面部に選択的にアイソレーション用
第２導電型半導体層を形成し、上記半導体基板の上記第
２導電型半導体層が形成されていない部分の表面部に選
択的にモニター用フォトダイオードの一方の電極となる
第２導電型半導体層を形成し、上記半導体基板の上記ア
イソレーション用第２導電型半導体層上に、レーザダイ
オードを、その出射光の一部が上記モニター用フォトダ
イオードにより受光されるように設け、上記レーザダイ
オード及びモニター用フォトダイオードのうちの一方の
アノードと他方のカソードとが互いに接続されて一つの
端子とされ、該端子と、上記レーザダイオードの反モニ
ター用フォトダイオード側の端子と、上記モニター用フ
ォトダイオードの反レーザダイオード側の端子の３つの
端子を備えたことを特徴とするものである。
従って、本発明半導体レーザによれば、レーザダイオ
ードとモニター用フォトダイオードの違った極どうしが
互いに接続されているので、レーザダイオードとモニタ
ー用フォトダイオードの接続点に電源の一方の極（例え
ば陰極）を接続し、レーザダイオードの反モニター用フ
ォトダイオード側の端子及びモニター用フォトダイオー
ドの反レーザダイオード側の端子に電源の他方の極（例
えば陽極）側の電位を与えることにより、単一電源でレ
ーザダイオードには順方向電圧を、フォトダイオードに
は逆方向電圧をそれぞれ印加することができる。
そして、モニター用フォトダイオードとレーザダイオ
ードとの間は、第１導電型半導体基板と、該半導体基板
の表面部に形成された第２導電型半導体層との間に形成
されたPN接合により接合分離することができるので、電
気的に確実に分離することができる。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明半導体レーザの第１の実施例を示すもの
で、同図（Ａ）は断面図、同図（Ｂ）は回路図、第２図
は本発明半導体レーザの第２の実施例を示す断面図、第
３図は従来例を示すもので、同図（Ａ）は断面図、同図
（Ｂ）は回路図、第４図及び第５図は発明が解決しよう
とする問題点を説明するためのもので、第４図は従来モ
ニター用フォトダイオードによる光検知に用いざるを得
なかった光検知回路の回路図、第５図フォトダイオード
の電圧・電流特性図である。 符号の説明 LD……レーザダイオード、 PD……フォトダイオード。

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】第１導電型半導体基板の表面部に選択的に
    アイソレーション用第２導電型半導体層を形成し、 上記半導体基板の上記第２導電型半導体層が形成されて
    いない部分の表面部に選択的にモニター用フォトダイオ
    ードの一方の電極となる第２導電型半導体層を形成し、 上記半導体基板の上記アイソレーション用第２導電型半
    導体層上に、レーザダイオードをその出射光の一部が上
    記モニター用フォトダイオードにより受光されるように
    設け、 上記レーザダイオード及びモニター用フォトダイオード
    のうちの一方のアノードと他方のカソードとが互いに接
    続されて一つの端子とされ、 上記端子と、上記レーザダイオードの反モニター用フォ
    トダイオード側の端子と、上記モニター用フォトダイオ
    ードの反レーザダイオード側の端子の３つの端子を備え
    た ことを特徴とする半導体レーザ
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