JPH01100987A - 半導体受発光装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、高効率の受発光特性を発揮し、安価な素子生
産に好適な複合半導体レープよシなる半導体受発光装置
に関するものである。

〔従来の技術〕

、レーザビームプリンタ、光デイスク記憶装置、元ファ
イバ通信システムなどの光源として、半導体レーザが広
く使われている。一般に、上記の用途においては、半導
体レーザの使用環境温度の変動、あるいは半導体レーザ
自身の劣化などが生じても、光出力が常に一定になるよ
うに、注入１１［を調整しながら使用される場合が多い
。したがって、半導体レーザの一方端面から放射される
光をモニタ光として利用するように、シリコンあるいに
ゲルマニウムホトダイオードと一対で使わねばならず、
組立、位置合わせ工程の合理化による低価格半導体装置
の提供という、社会的ニーズに対して隘路になっていた
。

上記従来技術の欠点を解決する方法として、半導体レー
ザの一方を受光ダイオードとして利用することが報告さ
れている（例えば、特開昭６０−８０２９１号）。

しかしながら、半導体レーザの出力光を受光す面積は、
半導体レーザの活性層に水平な方向の光拡ル角（〜１０
匿）と活性層厚（〜Ｑ、１μｍ）とで決まる極めて限ら
れ九狭い領域である比め、上記半導体レーザの光出力を
制御するのに十分な光紡起電流を得るに至らないという
欠点がある。ちなみに、受発光素子間の距離が２０μｍ
のとき、半導体レーザの出力光のうち、たかだか１％し
か受光できない。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記の従来技術によれば、半導体レーザとホトダイオー
ドとの活性層の厚さが同一であるため、上記半導体レー
ザの光出力を十分に受光できないという問題点があった
。

本発明は、光学的に良好な光の外部＃［Ｉ！シ出し効率
を発揮し、高品質で高信頼度を有し、かつ安価な半導体
受発光装置を得ることを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

上記目的は、段差を設けた基板上に、活性層を挾む光閉
込め層からなる積層体構造を連続液長させ次のち、上記
段差部分を中心に基板の一部に達する深さの溝を形成し
、上記段差部の・・上部に設けた積層体構造を半導体レ
ーザとし、段差部の下部に設けた積層体構造を受光ダイ
オードとすることによシ、達成される。

〔作用〕

段差を設けた基板上に対する結晶成長において段差部下
部の結晶成長速度は、段差部上部での結晶成長速度に比
較して圧倒的に大きい。上記性質を利用すれば、１回の
結晶成長により基板上には異なる成長層の厚さを有する
２組の積層体構造を、一体形成させることが可能になる
。したがって、上記２組の積層体構造はエツチング溝な
どを用いて分離することにより、特に活性層の厚さが厚
い積層体構造を大きな受光面積を有する受光ダイオード
として利用することができる。

〔実施例〕

つぎに本発明の実施例を図面とともに説明する。

第１図は本発明による半導体受発光装置の一実施例を示
すＪＩｌ！造工程図である。本実施例では（ｊａＡｓ系
結晶の場合について記載するが、ＩｎＰ系結晶などにお
いても全く同様である。（１００）　ＧａＡｓ基板１上
に、よく知られた化学エツチング法あるいはドライエツ
チング法を用いて、深さ約五６μｍの段差部２を第１図
（ａ）に示すように形成する。この時上記段差部２の深
さＨは、段差部２の上部および下部での結晶成長速度Ｉ
ζ関係する。（ｊａｌ−＞　Ａ’　ＸＡｓ（ａ≦Ｘ≦０
５）ＩＩＩ晶を用いた成長実験のＩＩＩ来によれば、段
差部２の下部における成長速度は、上部の成長速度に比
較して約１０倍大きい。したがりて、上記（ＧａＡｓ基
板１上に成長させる光閉込め層３および活性層４０層の
厚さをｄ、およびｄ、とすれば、上記段差部２の深さは
Ｈ−α９（ｄ、＋ｄ、）で与えられる。その後、通常よ
く用いられる結晶成長方法例えば液相エピタキシャル法
を用いて、光閉込め層３と活性層４と光閉込め層５およ
び電極容易層６とを連続的に積層し、上記段差部２と直
交する方法に電極容易層６を貫き、光閉込め層５の一部
に達する深さの電流制限領域（図示せず）を、熱拡散法
やイオン注入法などを用いてストライプ状に設ける。つ
ぎに、上記電極容易層６と（３ａＡｓ　基板１の裏面に
Ａｕ系電極７および８ｔ−第１図（ａ）に示すように設
けたのち、上記段差部２に沿って幅２０μｍで、かつ（
ｊａＡｓ基板１に達する深さのストライプ＃Ｉ９を第１
図（ｂ）に示すように形成し【、半導体レーザとホトダ
イオードとが一体になった受発光装置が出来上がる。

本１Ｍｉ例Ｉζおいて、段差部２の上部に形成される光
閉込め層３および活性層４の層厚がそれぞれ０．３μｍ
および０．１μｍになるように、結晶成長時間が選択し
である。段差部２の下部における結晶成長速度は上部の
結晶成長速度よシ約１０倍大きいので、段差部２の下部
における層厚はそれぞれ３μｍおよび１μｍとなり、活
性層４が成長後の結晶表面は、段差部２が埋められて平
坦になる。段差部２の上部に積層した構造体を半導体レ
ーザとし、下部における構造体をホトダイオードとして
使用すれば、半導体レーザの片面からの放射光は活性層
が厚いホトダイオードに有効に入射され、いわゆる光起
ＩＩＥ流が発生する。

半導体レーザとホトダイオードとの間の距離は２０μｍ
であるから、ガウス分布を仮定した半導体レーザの放射
光の約３０％を、上記ホトダイオードで受光することが
でき、従来比Ｆｉ３０倍以上になる。

〔発明の効果〕

上記のように本発明による半導体受発光装置は、段差ｔ
−設けた基板上に、活性層と、該活性層を挾む光閉込め
層とからなる積層体構造を連続成長させ、上記段差部を
中心として基板の一部に達する溝を形成することによシ
、半導体レーザと受光ダイオードとを一体形成したもの
であるから、段差を有する基板上での成長速度の違いを
利用して、成長層厚が異なる２つの積層体構造を同時に
形成することができ、活性層厚が薄い積層体である半導
体レーザからの放射光を、活性層厚が厚い積層体である
ホトダイオードに、高効率（３０％　）で入力すること
が可能である。ま友、本発明の場合は２つの積層体構造
が同一組成であるから、従来のシリコンホトダイオード
を用い次場合のような分光感度特性による受光効率の低
下はない。さらに、半導体レーザ、ホトダイオードなど
の個別の位置合わせ調整、組立などの工程を不賛とし、
半導体レーザの低価格化に効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）および（ｂ）は本発明による半導体受発光
装置の一実施例を示す製造工程図である。 １・・・基板、２・・・段差、３．５・・・光閉込め層
、４・・・活性層、９・・・溝。 代私弁理士小川勝男

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、段差を設けた基板上に、活性層と、該活性層を挾む
   光閉込め層とからなる積層体構造を連続成長させ、上記
   段差部を中心として基板の一部に達する溝を形成するこ
   とにより、半導体レーザと受光ダイオードとを一体形成
   した半導体受発光装置。