JPH03239387A - 光集積回路 - 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、光集積回路に関する。

〔従来技術〕

例えば、従来の光ヘテロダイン検波用光集積回路の構成
の一例を第４図を用いて説明する。

同図において、ｎ型ＩｎＰ基板５工があり、このｎ型Ｉ
ｎＰ基板５１の主表面には１局部発信器用の可変波長半
導体レーザ５２と、この可変波長半導体レーザ５２接続
される導波路５３と、この導波路５３の他端に接続され
るＰＩＮフォトダイオードからなる光検出器５４と、こ
の光検出器５４とは別個の領域に形成され前記光検出器
５４と４に設される光検出器５５と、この光検出器５５
に接続されかつ前記導波路５３と併設して配置された導
波路５６と、からなり、前記各導波路５３．５６は、そ
のほぼ中央部でいわゆる方向性結合型３デシベルカツプ
ラ５７を構成している（ホトニック・テクノロジ・レタ
ーズ　１巻　１１号　３９８頁　１９８９年　参照）。

〔発明が解決しようとする課題〕

そしてこのような構成において、前記光検出器５４およ
び光検出器５５は、前記可変波長半導体レーザ５２であ
る局部発信器の強度雑音を抑制させる等の理由から、そ
れぞれ直列にすなわちｐ−ｎ−ｐ−ｎ接続されて、いわ
ゆるバランスド・ミキサ構造とすることが提案されてい
る。

この提案されているバランスド・ミキサ構造の光検出器
５４．５５の詳細を第５図を用いて説明する。同図にお
いて、半絶縁性ＩｎＰ基板５０があり、この半絶縁性Ｉ
ｎＰ基板５０上の前記光検出器５４は、次に示す積層構
造からなっている。

すなわち、Ｉ　ｎ　Ｇ　ａ　Ａ　ｓ　Ｐの光吸収層２３
、ＩｎＧａＡｓＰの光ガイド層２４、ノンドープのＩｎ
２層２５、Ｐ型のＩｎＰ層２６、ｐ型のＩ　ｎ　Ｇ　ａ
Ａ　ｓ　Ｐからなるキャップ層２７が順次積層され。

その周辺部はポリイミド樹脂３０で被覆されているとと
もに、前記キャップ層２７は電極２８ａが形成されてい
る。

前記光検出器５５においても、前記光検出器５４と同様
な構成からなっている。

そして、これら各光検出器５４および５５の接続は次の
ようになっている。

前記半絶縁性ＩｎＰ基板５０の主表面に形成されたｎ型
ＩｎＰ層２２ａがあり、このｎ型１ｎＰ層２２ａは、そ
の−領域が前記光検出器５４の工ｎＧａＡｓＰの光吸収
層２３下に位置づけられ、かつ前記光吸収層２３の形成
領域外に延在されている。この延在された前記ｎ型Ｉｎ
Ｐ層２２ａには電極２８ｂの一端が接続され、その他端
は前記光検出器５５のキャップ層２７に接続されている
。

さらに、前記半絶縁性ＩｎＰ基板５０の主表面に形成さ
れたｎ型ＩｎＰ層２２ｂがあり、このｎ型３ ４− ＩｎＰ層２２ｂは、その−領域が前記光検出器５３のＩ
　ｎ　Ｇ　ａ　Ａ　ｓ　Ｐの光吸収層２３下に位置づけ
られ、かつ前記光吸収層２３の形成領域外に延在されて
いる。この延在された前記ｎ型１ｎＰ層２２ｂには電極
２９の一端が接続されている。

このようにして、前記光検出器５４および光検出器５５
は、前記電極２８ａ、２８ｂ、及びｎ型ＩｎＰ層２２ａ
、２２ｂを介して直列接続されている。

しかしながら、前記ｎ型ＩｎＰ層２２ａ、２２ｂは、前
記半絶縁性ＩｎＰ基板５０に対する不純物のイオン注入
等によって形成するものであるが、前記ｎ型ＩｎＰ層２
２ａ、２２ｂの抵抗を下げるために、Ｓｉのイオンのド
ーズ量をたとえば８×１０１３／□□□以上に上げた場
合、形成された前記ｎ型ＩｎＰ層２２ａ、２２ｂの結晶
性がきわめて悪くなるという問題点があった。

このような問題からその上面に結晶を成長させて前記光
検出器５４および光検出器５５を構成すると、その特性
が充分なものでないものとして得られる。

なお、前記イオン注入を用いず、例えばエツチングによ
り溝を形成し、その溝を含む主表面全域に前記ｎ型Ｉｎ
Ｐ層を成長させた後、前記溝以外の領域面に形成された
ｎ型ＩｎＰ層を除去する方法が考えられる。

しかし、この場合にあっても前記ｎ型ＩｎＰ層の除去に
はイオンミリングを用い、このイオンミリングによって
やはり前記ｎ型ＩｎＰ層の表面は損傷を起こしてしまい
、上述と同様の問題が生じる。

それ故、本発明は、このような事情に基づいてなされた
ものであり、その目的とするところは、同一半導体基板
上の各素子がそれぞれ半導体基板内で電気的に分離され
ているにも拘らず、充分に信頼性ある特性を有する各素
子を備えた光集積回路を提供するにある。

〔課題を解決するための手段〕

このような目的を達成するため、本発明は、まず、同一
半導体基板の主表面上に、半導体レーザ及び光検出器の
うち少なくとも一種の素子を含み。

かつ複数からなる素子を備えるとともに、それらの素子
は光導波路に接続されている光集積回路において、前記
半導体基板は、半絶縁性半導体基板とその主表面に形成
された成長層からなる半導体層とからなり、前記半導体
層は、前記各素子の形成領域周辺を他の素子の形成領域
周辺と分離する反転層が前記半絶縁性半導体基板面に到
って形成されていることを特徴とするものである。

さらに、本発明は、同一半導体基板の主表面上に、半導
体レーザ及び光検出器のうち少なくとも一種の素子を含
み、かつ複数からなる素子を備えるとともに、それらの
素子は光導波路に接続されている光集積回路において、
前記半導体基板は、半絶縁性半導体基板とその主表面に
形成された成長層からなる半導体層とからなり、前記半
導体層は、前記各素子の形成領域周辺を他の素子の形成
領域周辺と分離する分離層が前記半絶縁性半導体基板面
に到って形成され、前記分離層は、前記光導波路と交差
する部分が反転層で形成されているとともに、それ以外
の部分が条溝で形成されていることを特徴とするもので
ある。

〔作用〕

このように、本発明は、半絶縁性半導体基板上に成長さ
れた半導体層が形成されたものを使用し、この半導体層
を各素子形成領域毎に電気的に分割するように反転層を
形成しするようにしている。

このため、成長層からなる半導体層の表面にそのまま他
の成長層を積層させて可変波長半導体レーザおよび光検
知器を形成することができるようになる。この場合、前
記成長層は、少なくとも、前記可変波長半導体レーザお
よび光検知器の形成領域の表面においては、従来のよう
にイオン打ち込みのようにダメージを受けていないこと
から、前記ダメージの影響を全く受けることなく前記可
変波長半導体レーザおよび光検知器を形成することがで
きるようになる。このため、前記可変波長半導体レーザ
および光検知器を信頼性あるものとして形成することが
できる。

この場合において、前記反転層を少なくとも光導波路と
交差する箇所のみに形成し、それ以外の箇所においては
、条溝を形成することによって前記半導体層を電気的に
分離するようにしてもよい。

このようにした場合、全て反転層を用いた場合と比べて
前記半導体層との接合面に発生する容量の影響を抑制さ
せる効果をもたらすことができる。

〔発明の実施例〕

第１図は、本発明による光集積回路の一実施例を示す全
体斜視図である。第３図と同符号のものは同機能、およ
び同材料を表している。

同図において、半絶縁性ＩｎＰ基板１があり、この半絶
縁性ＩｎＰ基板１の主表面には、その全域にわたってｎ
型ＩｎＰ層６が形成されている。

このｎ型ＩｎＰ層６は成長法によって形成された成長層
であり、たとえば、１Ｘ１０１８のキャリア濃度を有し
ている。なお、この実施例の説明では、前記半絶縁性Ｉ
ｎＰ基板工と、この半絶縁性ＩｎＰ基板王の主表面に形
成されたｎ型ＩｎＰ層６とを半導体基板と称する。

そして、このｎ型ＩｎＰＪｉｉｊ６の主表面には、従来
と同様に可変波長半導体レーザ５２．光検出器５４．５
５、及び光導波路５３が形成されている。

このような構成で第４図と異なるのは、並設された前記
光検出器５４．５５の形成領域周辺を前記可変波長半導
体レーザ５２の形成領域周辺と分離するようにして、前
記ｎ型ＩｎＰ層６に反転層７が前記ｎ型Ｉ　ｎ、　Ｐ層
６の底面部に到って形成されている。

さらに、前記反転層７によって前記可変波長半導体レー
ザ５２の形成領域周辺と分離された前記前記光検出器５
４．５５の形成領域周辺において、前記光検出器５４の
形成領域周辺を前記光検出器５５の形成領域周辺と分離
する条溝８が前記ｎ型ＩｎＰ層６の底面部に到って形成
されている。このため、前記条溝８の一端部は前記反転
層７と交差するようにして交わっている。

このようにして、前記可変波長半導体レーザ５２、光検
出器５４、及び光検出器５５は、それぞれ前記反転層７
及び条溝８によって、同一半導体基板下において電気的
に分離された構造となる。

第１図のＵ−Ｕ線における断面図を第２図に示す。同図
において、第５図と同符号のものは同一材料を示してい
る。第５図と異なる構成は、それぞれの光検知器５４．
５５が前記条溝８によって互いに分離された前記ｎ型Ｉ
ｎＰ層６に搭載されている。このｎ型ＩｎＰ層６は、上
述したように前記半絶縁性Ｉ　ｎ、　Ｐ基板工面に成長
させた成長層からなっているため、例えばイオン注入方
法等で形威したｎ型層と異なり、結晶欠陥の極めて少な
い半導体層となっているものである。このため、前記ｎ
型ＩｎＰ層６面に複数種の半導体層等を積層させて構成
する光検出器５４．５５は、従来のように前記結晶欠陥
の影響を受けることなく形威されることになる。

また、第３図は前記第工図の■−■線における断面図で
ある。同図において前記半絶縁性ＩｎＰ基板１面に形威
された前記ｎ型ＩｎＰ層６に反転層７が形成されている
ことを示すものである。そして、この反転層７の幅は約
１０μｍに設定されている。また、この反転層７は例え
ばベリリウムの注入によって形威されるもので、前記光
検出器５４．５５の形成時における熱処理の温度によっ
て活性化されるようになっている。前記光検出器５４．
５５は、図示する層構造を周知のＭＯＶＰＥ成長法等の
技術を用いて形威し、その際の成長温度は通常６００〜
６５０℃となる９ また。前記ｎ型ＩｎＰ層６それ自体は、前記反転層７お
よび条溝８によって各素子毎に分離されていることから
、この０型ＩｎＰ層６を覆う層を孔空けして前記ｎ型Ｉ
ｎＰ層６の一部を露呈させ、この露呈箇所を、前記光検
知器５４の裏面電極９、及び前記可変波長半導体レーザ
２の裏面電極１−０としている。

以」＝説明したように、本実施例によれば、ＩｎＰ基板
］、からなる半絶縁性半導体基板上に成長されたｎ形Ｉ
ｎＰ層６からなる半導体層が形成されたものを使用し、
この半導体層を各素子形成領域毎に電気的に分割するよ
うに反転層７を形成しするようにしている。このため、
成長層からなる半導体層の表面にそのまま他の成長層を
積層させて１１− 可変波長半導体レーザ５２および光検知器５４．５５を
形成することができるようになる。この場合、前記成長
層は、少なくとも、前記可変波長半導体レーザ５２およ
び光検知器５４．５５の形成領域の表面においては、従
来のようにイオン打ち込みのようにダメージを受けてい
ないことから、前記ダメージの影響を全く受けることな
く前記可変波長半導体レーザ５２および光検知器５４．
５５を形成することができるようになる。このため、前
記可変波長半導体レーザ５２および光検知器５４．５５
を信頼性あるものとして形成することができる。

上述した実施例では、並設された光検知器５４．５５側
と可変波長半導体レーザ５２側とを分離するための分離
層として反転層７を形威し、前記光検知器５４側と光検
知器５５側とを分離するための分離層として条溝８を形
成したものである。しかし、これに限定されるものでな
く、例えば前記条溝８を反転層とするようにしてもよい
。前記光検知器５４側と光検知器５５側とを分離する箇
所１２− は、前記光導波路５６と交差する箇所でないことから、
条溝とすることができる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明による光集積回路によれば
、同一半導体基板上の各素子がそれぞれ半導体基板内で
電気的に分離されているにも拘らず、充分に信頼性ある
特性を有する各素子を備えるようにすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明による光集積回路の一実施例を示す全
体斜視図、 第２図は、前記第１図のト」線における断面図、 第３図は、前記第１図のｍ　＝ｍ線における断面図。 第４図は、従来の光集積回路の一例を示す全体斜視図、 第５図は、従来の光集積回路の光検出器をバランスド・
ミキサ構造とすることが提案された該バランスド・ミキ
サ構造の説明図である。 図中、工・・半絶縁性ＩｎＰ基板、６・・・ｎ型Ｉｎ２
層、７・・・反転層、８・・・条溝、５２・・・可変波
長半導体レーザ、５３．５６・・光導波路、５４．５５
・・・光検知器。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）同一半導体基板の主表面上に、半導体レーザ及び
   光検出器のうち少なくとも一種の素子を含み、かつ複数
   からなる素子を備えるとともに、それらの素子は光導波
   路に接続されている光集積回路において、前記半導体基
   板は、半絶縁性半導体基板とその主表面に形成された成
   長層からなる半導体層とからなり、前記半導体層は、前
   記各素子の形成領域周辺を他の素子の形成領域周辺と分
   離する反転層が前記半絶縁性半導体基板面に到って形成
   されていることを特徴とする光集積回路。
2. （２）同一半導体基板の主表面上に、半導体レーザ及び
   光検出器のうち少なくとも一種の素子を含み、かつ複数
   からなる素子を備えるとともに、それらの素子は光導波
   路に接続されている光集積回路において、前記半導体基
   板は、半絶縁性半導体基板とその主表面に形成された成
   長層からなる半導体層とからなり、前記半導体層は、前
   記各素子の形成領域周辺を他の素子の形成領域周辺と分
   離する分離層が前記半絶縁性半導体基板面に到って形成
   され、前記分離層は、前記光導波路と交差する部分が反
   転層で形成されているとともに、それ以外の部分が条溝
   で形成されていることを特徴とする光集積回路。