JPH05121725A - 光半導体素子およびその製造方法 - Google Patents
光半導体素子およびその製造方法Info
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- JPH05121725A JPH05121725A JP30678791A JP30678791A JPH05121725A JP H05121725 A JPH05121725 A JP H05121725A JP 30678791 A JP30678791 A JP 30678791A JP 30678791 A JP30678791 A JP 30678791A JP H05121725 A JPH05121725 A JP H05121725A
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- Japan
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- optical
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 へき開法による分離溝を素子構造に導入する
ことにより、作成容易で歩留まりの良い光半導体素子お
よびその製造方法を提供する。 【構成】 光半導体素子は、活性導波路を有するダブル
ヘテロ構造の光半導体チップと、このチップを搭載した
サブマウントと、へき開法により形成され、前記チップ
を２分割する僅かな幅の溝とを備え、この溝により分割
された一方の素子部をレーザダイオード部とし、また他
方の素子部を光変調部とする。また、その製造方法は、
レーザダイオード部と光変調部とを同じ光半導体チップ
に形成する工程と、前記チップをダイボンディングによ
りサブマウント上に搭載する工程と、このサブマウント
上の前記チップをへき開法で２分割し、前記レーザダイ
オード部と光変調部との間に僅かな幅の溝を形成する工
程とを備える。
ことにより、作成容易で歩留まりの良い光半導体素子お
よびその製造方法を提供する。 【構成】 光半導体素子は、活性導波路を有するダブル
ヘテロ構造の光半導体チップと、このチップを搭載した
サブマウントと、へき開法により形成され、前記チップ
を２分割する僅かな幅の溝とを備え、この溝により分割
された一方の素子部をレーザダイオード部とし、また他
方の素子部を光変調部とする。また、その製造方法は、
レーザダイオード部と光変調部とを同じ光半導体チップ
に形成する工程と、前記チップをダイボンディングによ
りサブマウント上に搭載する工程と、このサブマウント
上の前記チップをへき開法で２分割し、前記レーザダイ
オード部と光変調部との間に僅かな幅の溝を形成する工
程とを備える。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、光通信システムの発光
部で使用する光半導体素子およびその製造方法に関し、
特にレーザダイオード部と光変調部とを電気的には独立
させ、しかも光学的には高効率の結合状態に保つ、製造
容易で歩留まり良好な構造の光半導体素子およびその製
造方法に関する。
部で使用する光半導体素子およびその製造方法に関し、
特にレーザダイオード部と光変調部とを電気的には独立
させ、しかも光学的には高効率の結合状態に保つ、製造
容易で歩留まり良好な構造の光半導体素子およびその製
造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】光通信システムの発光部で使用する光半
導体素子は、図４にその基本構成を示すように、１チッ
プ中に半導体レーザ部、即ちレーザダイオード（Ｌａｓ
ｅｒＤｉｏｄｅ：ＬＤ）部１と吸収型の光変調部２とを
モノリシックに集積したものである。この場合、素子の
構成上、ＬＤ部１は分布帰還形（ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅ
ｄｆｅｅｄｂａｃｋ：ＤＦＢ）レーザとなり、ＬＤ部１
の光導波路３Ａと光変調部２の光導波路３Ｂとは高い結
合効率で結合される必要がある。このため、この種の素
子の作成許容度は極めて厳しいものとなる。また、光変
調部２の光導波路３Ｂの組成はＬＤ部１の光導波路３Ａ
の組成よりエネルギ的に大きい、即ち透明でなければな
らないという制約もある。この光半導体素子の動作原理
は、ＤＦＢレーザ１を一定電流で駆動した状態にしてお
き、そのとき変調部２に電流（キャリア）を注入して吸
収端波長をシフトさせ、これにより透過光を増減させて
光のＯＮ、ＯＦＦを実現しようとするものである。
導体素子は、図４にその基本構成を示すように、１チッ
プ中に半導体レーザ部、即ちレーザダイオード（Ｌａｓ
ｅｒＤｉｏｄｅ：ＬＤ）部１と吸収型の光変調部２とを
モノリシックに集積したものである。この場合、素子の
構成上、ＬＤ部１は分布帰還形（ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅ
ｄｆｅｅｄｂａｃｋ：ＤＦＢ）レーザとなり、ＬＤ部１
の光導波路３Ａと光変調部２の光導波路３Ｂとは高い結
合効率で結合される必要がある。このため、この種の素
子の作成許容度は極めて厳しいものとなる。また、光変
調部２の光導波路３Ｂの組成はＬＤ部１の光導波路３Ａ
の組成よりエネルギ的に大きい、即ち透明でなければな
らないという制約もある。この光半導体素子の動作原理
は、ＤＦＢレーザ１を一定電流で駆動した状態にしてお
き、そのとき変調部２に電流（キャリア）を注入して吸
収端波長をシフトさせ、これにより透過光を増減させて
光のＯＮ、ＯＦＦを実現しようとするものである。
【０００３】図５はＬＤ部１をＤＦＢレーザとした従来
の光半導体素子の一例を示す断面構造図である。この例
では、ＬＤ部１と変調部２との間にチップ表面から浅い
溝６を形成し、両者の間を電気的には分離するが、光学
的には高効率で結合させる素子構造が示されている。
４，５はそれぞれＬＤ部１と変調部２の電極である。
の光半導体素子の一例を示す断面構造図である。この例
では、ＬＤ部１と変調部２との間にチップ表面から浅い
溝６を形成し、両者の間を電気的には分離するが、光学
的には高効率で結合させる素子構造が示されている。
４，５はそれぞれＬＤ部１と変調部２の電極である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図５の
ように、ＤＦＢレーザ１と低損失の導波路３Ｂを有する
光変調部２とを高い結合効率でモノリシックに集積化し
なければならない従来の素子構造は、製作工程が長く且
つ難しいため、歩留まりが悪い欠点がある。特に、チッ
プ表面を電気的に分離する溝６をエッチングにより形成
する工程は時間がかかるため、生産性向上には不向きで
ある。本発明は、へき開法による分離溝を素子構造に導
入することにより、作成容易で歩留まりの良い光半導体
素子およびその製造方法を提供することを目的としてい
る。
ように、ＤＦＢレーザ１と低損失の導波路３Ｂを有する
光変調部２とを高い結合効率でモノリシックに集積化し
なければならない従来の素子構造は、製作工程が長く且
つ難しいため、歩留まりが悪い欠点がある。特に、チッ
プ表面を電気的に分離する溝６をエッチングにより形成
する工程は時間がかかるため、生産性向上には不向きで
ある。本発明は、へき開法による分離溝を素子構造に導
入することにより、作成容易で歩留まりの良い光半導体
素子およびその製造方法を提供することを目的としてい
る。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明の光半導体素子
は、活性導波路を有するダブルヘテロ構造の光半導体チ
ップと、このチップを搭載したサブマウントと、へき開
法により形成され、前記チップを２分割する僅かな幅の
溝とを備え、この溝により分割された一方の素子部をレ
ーザダイオード部とし、また他方の素子部を光変調部と
することを特徴としている。
は、活性導波路を有するダブルヘテロ構造の光半導体チ
ップと、このチップを搭載したサブマウントと、へき開
法により形成され、前記チップを２分割する僅かな幅の
溝とを備え、この溝により分割された一方の素子部をレ
ーザダイオード部とし、また他方の素子部を光変調部と
することを特徴としている。
【０００６】本発明の光半導体素子の製造方法は、レー
ザダイオード部と光変調部とを同じ光半導体チップに形
成する工程と、前記チップをダイボンディングによりサ
ブマウント上に搭載する工程と、このサブマウント上の
前記チップをへき開法で２分割し、前記レーザダイオー
ド部と光変調部との間に僅かな幅の溝を形成する工程と
を備えることを特徴としている。
ザダイオード部と光変調部とを同じ光半導体チップに形
成する工程と、前記チップをダイボンディングによりサ
ブマウント上に搭載する工程と、このサブマウント上の
前記チップをへき開法で２分割し、前記レーザダイオー
ド部と光変調部との間に僅かな幅の溝を形成する工程と
を備えることを特徴としている。
【０００７】
【作用】ダブルヘテロ（Ｄｏｕｂｌｅ Ｈｅｔｅｒｏ：
ＤＨ）構造の光半導体チップをへき開法で２分割する
と、分割された各部は電気的に独立する。従って、予め
チップ表面に必要な電極を形成しておけば、分割された
一方がＬＤ部となり、また他方が変調部となるようにす
ることができる。問題はこのＬＤ部と変調部との光学的
な結合効率である。この点に関し、本発明では分割前の
チップをサブマウント上に搭載しておくという手法をと
る。即ち、サブマウント上のチップをへき開法で分割す
ると、分割後のＬＤ部と変調部との間にはチップを表面
から裏面にかけて分断する深い溝が形成される。ところ
が、この溝の幅はチップ裏面がサブマウントに固定され
ているため数１０μｍ以下と僅かなものである。従っ
て、ＬＤ部と変調部との光学的な結合効率は、チップ内
の活性導波路に比べれば低いとしても、充分に実用性の
ある値を期待できる。
ＤＨ）構造の光半導体チップをへき開法で２分割する
と、分割された各部は電気的に独立する。従って、予め
チップ表面に必要な電極を形成しておけば、分割された
一方がＬＤ部となり、また他方が変調部となるようにす
ることができる。問題はこのＬＤ部と変調部との光学的
な結合効率である。この点に関し、本発明では分割前の
チップをサブマウント上に搭載しておくという手法をと
る。即ち、サブマウント上のチップをへき開法で分割す
ると、分割後のＬＤ部と変調部との間にはチップを表面
から裏面にかけて分断する深い溝が形成される。ところ
が、この溝の幅はチップ裏面がサブマウントに固定され
ているため数１０μｍ以下と僅かなものである。従っ
て、ＬＤ部と変調部との光学的な結合効率は、チップ内
の活性導波路に比べれば低いとしても、充分に実用性の
ある値を期待できる。
【０００８】
【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を説明
する。図１は、本発明の一実施例に係る光半導体素子の
製造方法を示す工程図である。同図（ａ）は通常の多重
量子井戸構造レーザダイオード（ＭＱＷ−ＬＤ）と同様
の工程で作成されたＤＨ構造の光半導体チップの断面構
造図である。一例を挙げると、このチップは１．５５μ
ｍのＩｎＧａＡｓ／ＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＰ構造を持つ
ＭＱＷレーザである。このチップは、通常のチップより
長い７００〜１０００μｍ程度の長さに形成されてい
る。これは、後の工程でＬＤ部と光変調部とに２分割す
るためである。そして、この２分割される部分の各表面
には予めＬＤ部用と光変調部用の電極１４，１５がそれ
ぞれ形成されている。１３は活性導波路である。
する。図１は、本発明の一実施例に係る光半導体素子の
製造方法を示す工程図である。同図（ａ）は通常の多重
量子井戸構造レーザダイオード（ＭＱＷ−ＬＤ）と同様
の工程で作成されたＤＨ構造の光半導体チップの断面構
造図である。一例を挙げると、このチップは１．５５μ
ｍのＩｎＧａＡｓ／ＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＰ構造を持つ
ＭＱＷレーザである。このチップは、通常のチップより
長い７００〜１０００μｍ程度の長さに形成されてい
る。これは、後の工程でＬＤ部と光変調部とに２分割す
るためである。そして、この２分割される部分の各表面
には予めＬＤ部用と光変調部用の電極１４，１５がそれ
ぞれ形成されている。１３は活性導波路である。
【０００９】図１（ｂ）は、同図（ａ）のチップ全体を
サブマウント２０上に搭載して固定した状態であり、例
えばダイボンディングの手法を用いる。この状態でへき
開法によりチップを縦に２分割する。具体的には、メス
刃等でチップ表面に傷をつけ、更に応力を加えて結晶面
が露出するようにチップ全体を完全に分割する。このサ
ブマウント２０の素材としては、セラミック基板の他
に、Ａｕなどをコーティングしたダイアモンドヒートシ
ンクがある。
サブマウント２０上に搭載して固定した状態であり、例
えばダイボンディングの手法を用いる。この状態でへき
開法によりチップを縦に２分割する。具体的には、メス
刃等でチップ表面に傷をつけ、更に応力を加えて結晶面
が露出するようにチップ全体を完全に分割する。このサ
ブマウント２０の素材としては、セラミック基板の他
に、Ａｕなどをコーティングしたダイアモンドヒートシ
ンクがある。
【００１０】図１（ｃ）はこの様にして分割された状態
を示している。ここでは、へき開法により形成された深
い溝１６の左右に、電極１４と１５を有するＬＤ部１１
と変調部１２が形成されている。ＬＤ部１１は長さが２
００〜３００μｍ程度であり、また変調部１２は長さが
４００〜７００μｍ程度である。これらのＬＤ部１１と
変調部１２とは溝１６を挟んで電気的には完全に独立し
ている。しかし、光学的には溝１６の幅が僅か（μｍオ
ーダ）であることから、高い効率で結合されている。こ
の様な微小幅で且つ深い溝１６は通常のエッチング法で
は形成不可能に近い。
を示している。ここでは、へき開法により形成された深
い溝１６の左右に、電極１４と１５を有するＬＤ部１１
と変調部１２が形成されている。ＬＤ部１１は長さが２
００〜３００μｍ程度であり、また変調部１２は長さが
４００〜７００μｍ程度である。これらのＬＤ部１１と
変調部１２とは溝１６を挟んで電気的には完全に独立し
ている。しかし、光学的には溝１６の幅が僅か（μｍオ
ーダ）であることから、高い効率で結合されている。こ
の様な微小幅で且つ深い溝１６は通常のエッチング法で
は形成不可能に近い。
【００１１】尚、活性層１３を実施例のようにＭＱＷに
すると、内部吸収損失が減少してＬＤ部１１の発振効率
が向上し、また光変調部１２における電流注入時と未注
入時の導波路損失の差が大きくなる利点があるが、本発
明はこれに限定されるものではない。
すると、内部吸収損失が減少してＬＤ部１１の発振効率
が向上し、また光変調部１２における電流注入時と未注
入時の導波路損失の差が大きくなる利点があるが、本発
明はこれに限定されるものではない。
【００１２】図２は、上述した製造方法で作成された本
発明に係る光半導体素子の駆動状態を示している。即
ち、ＬＤ部１１には一定の励起電流Ｉ1 を流しておき、
光変調部１２には変調電流Ｉ2 を流す。このとき得られ
る変調光出力ＰO と変調電流Ｉ2 との関係を示したのが
図３の特性図である。変調光出力ＰO は変調電流Ｉ2 が
しきい値Ｉ20を越えると急激に増加し、これ以下になる
と急激に減少する。従って、これにより光のＯＮ、ＯＦ
Ｆを行うことができる。尚、しきい値Ｉ20以上の変調電
流Ｉ2 を流す光のＯＮ領域では、変調光出力ＰO の強度
は励起電流Ｉ1 の増加に応じて増加する。また、この変
調光は、ＬＤ部１１と変調部１２との複合共振効果によ
って単一モード光となる。
発明に係る光半導体素子の駆動状態を示している。即
ち、ＬＤ部１１には一定の励起電流Ｉ1 を流しておき、
光変調部１２には変調電流Ｉ2 を流す。このとき得られ
る変調光出力ＰO と変調電流Ｉ2 との関係を示したのが
図３の特性図である。変調光出力ＰO は変調電流Ｉ2 が
しきい値Ｉ20を越えると急激に増加し、これ以下になる
と急激に減少する。従って、これにより光のＯＮ、ＯＦ
Ｆを行うことができる。尚、しきい値Ｉ20以上の変調電
流Ｉ2 を流す光のＯＮ領域では、変調光出力ＰO の強度
は励起電流Ｉ1 の増加に応じて増加する。また、この変
調光は、ＬＤ部１１と変調部１２との複合共振効果によ
って単一モード光となる。
【００１３】
【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、ＬＤ
部と光変調部とが電気的には分離し、光学的には高効率
で結合しているので、簡単に効率の良い光変調器付き発
光素子を実現することができる。また、へき開法により
ＬＤ部と変調部を分離するだけで済むので、従来のよう
にＤＦＢレーザを作成し、これを低損失導波器と接続す
るというプロセスが不要となり、プロセスの安定化、歩
留まりの向上に寄与する利点がある。
部と光変調部とが電気的には分離し、光学的には高効率
で結合しているので、簡単に効率の良い光変調器付き発
光素子を実現することができる。また、へき開法により
ＬＤ部と変調部を分離するだけで済むので、従来のよう
にＤＦＢレーザを作成し、これを低損失導波器と接続す
るというプロセスが不要となり、プロセスの安定化、歩
留まりの向上に寄与する利点がある。
【図１】 本発明の実施例に係る光半導体素子の製造方
法を示す工程図である。
法を示す工程図である。
【図２】 本発明の実施例に係る光半導体素子の駆動状
態を示す説明図である。
態を示す説明図である。
【図３】 図２の光半導体素子の光出力特性図である。
【図４】 発光部用光半導体素子の基本構成図である。
【図５】 従来の発光部用光半導体素子の一例を示す断
面構成図である。
面構成図である。
１１…レーザダイオード部、１２…光変調部、１３…活
性導波路、１４…レーザ部電極、１５…変調部電極、１
６…へき開法による溝、２０…サブマウント。
性導波路、１４…レーザ部電極、１５…変調部電極、１
６…へき開法による溝、２０…サブマウント。
Claims (2)
- 【請求項１】 活性導波路を有するダブルヘテロ構造の
光半導体チップと、 このチップを搭載したサブマウントと、 へき開法により形成され、前記チップを２分割する僅か
な幅の溝とを備え、 この溝により分割された一方の素子部をレーザダイオー
ド部とし、また他方の素子部を光変調部とすることを特
徴とする光半導体素子。 - 【請求項２】 レーザダイオード部と光変調部とを同じ
光半導体チップに形成する工程と、前記チップをダイボ
ンディングによりサブマウント上に搭載する工程と、 このサブマウント上の前記チップをへき開法で２分割
し、前記レーザダイオード部と光変調部との間に僅かな
幅の溝を形成する工程とを備えることを特徴とする光半
導体素子の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30678791A JPH05121725A (ja) | 1991-10-25 | 1991-10-25 | 光半導体素子およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30678791A JPH05121725A (ja) | 1991-10-25 | 1991-10-25 | 光半導体素子およびその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05121725A true JPH05121725A (ja) | 1993-05-18 |
Family
ID=17961251
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP30678791A Pending JPH05121725A (ja) | 1991-10-25 | 1991-10-25 | 光半導体素子およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05121725A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4901165A (en) * | 1983-12-24 | 1990-02-13 | Victor Company Of Japan, Ltd. | Video signal recording and/or reproducing apparatus |
| US10840406B2 (en) | 2017-04-17 | 2020-11-17 | Hamamatsu Photonics K.K. | Optical semiconductor element and method of driving optical semiconductor element |
-
1991
- 1991-10-25 JP JP30678791A patent/JPH05121725A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4901165A (en) * | 1983-12-24 | 1990-02-13 | Victor Company Of Japan, Ltd. | Video signal recording and/or reproducing apparatus |
| US10840406B2 (en) | 2017-04-17 | 2020-11-17 | Hamamatsu Photonics K.K. | Optical semiconductor element and method of driving optical semiconductor element |
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