JPH05299689A - 面入出力光電融合素子 - Google Patents
面入出力光電融合素子Info
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- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
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- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/12—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof structurally associated with, e.g. formed in or on a common substrate with, one or more electric light sources, e.g. electroluminescent light sources, and electrically or optically coupled thereto
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- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
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- H01S5/026—Monolithically integrated components, e.g. waveguides, monitoring photo-detectors, drivers
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- H01S5/32—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising PN junctions, e.g. hetero- or double- heterostructures
- H01S5/323—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising PN junctions, e.g. hetero- or double- heterostructures in AIIIBV compounds, e.g. AlGaAs-laser, InP-based laser
- H01S5/32308—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising PN junctions, e.g. hetero- or double- heterostructures in AIIIBV compounds, e.g. AlGaAs-laser, InP-based laser emitting light at a wavelength less than 900 nm
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 基本的な層構造は同一で低いレーザ発振閾値
の面発光レーザ素子と、広い受光帯域を有する受光素子
を同一面上に作製する。 【構成】 ＤＢＲ２、４及び１１によって共振器を構成
し、ＤＢＲ４とＤＢＲ１１の間に挿入された活性層兼吸
収層８によってそれぞれ発光部１７、受光部１６とす
る。更に受光部には媒質内波長の半分のスペーサ層３を
挿入することによって、受光帯域を広げている。 【効果】 垂直共振器型面発光半導体レーザを作製する
技術を用いて簡単な層構造の変更をするだけで、低閾
値、低抵抗を実現できる。
の面発光レーザ素子と、広い受光帯域を有する受光素子
を同一面上に作製する。 【構成】 ＤＢＲ２、４及び１１によって共振器を構成
し、ＤＢＲ４とＤＢＲ１１の間に挿入された活性層兼吸
収層８によってそれぞれ発光部１７、受光部１６とす
る。更に受光部には媒質内波長の半分のスペーサ層３を
挿入することによって、受光帯域を広げている。 【効果】 垂直共振器型面発光半導体レーザを作製する
技術を用いて簡単な層構造の変更をするだけで、低閾
値、低抵抗を実現できる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、面入出力光電融合素子
に関し、特に高並列な光伝送や光情報処理に用いられる
面入出力光電融合素子に関する。
に関し、特に高並列な光伝送や光情報処理に用いられる
面入出力光電融合素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】面入出力光電融合素子は、同一構造で発
光と受光を行わせようとしている。（当社例として特願
平２−２１８８３３号）図４は、従来の面入出力光電融
合素子の一例である垂直共振器型面入出力光電融合素子
を示す構造断面図である。光吸収層兼活性層として動作
する量子井戸層の上下にガイド層および多層膜反射鏡を
備え、ｐｎｐｎ構造となっている。
光と受光を行わせようとしている。（当社例として特願
平２−２１８８３３号）図４は、従来の面入出力光電融
合素子の一例である垂直共振器型面入出力光電融合素子
を示す構造断面図である。光吸収層兼活性層として動作
する量子井戸層の上下にガイド層および多層膜反射鏡を
備え、ｐｎｐｎ構造となっている。
【０００３】また、図５に示すように、１９９０年、コ
ンファレンス・レコード・オブ・オプティカル・コンピ
ューティング、１６４頁から１６６頁（ＣＯＮＦＥＲＥ
ＮＣＥ ＲＥＣＯＲＤ ＯＦ ＯＰＴＩＣＡＬ ＣＯＭ
ＰＵＴＩＮＧ，ｐｐ．１６４−１６６，１９９０年）に
ある光集積素子のように、発光部（マイクロレーザ、μ
−ｌａｓｅｒｓ）と受光部（ｄｅｔｅｃｔｏｒｓ）を独
立に作成し、両特性を最適化しようとするものも提案さ
れている。
ンファレンス・レコード・オブ・オプティカル・コンピ
ューティング、１６４頁から１６６頁（ＣＯＮＦＥＲＥ
ＮＣＥ ＲＥＣＯＲＤ ＯＦ ＯＰＴＩＣＡＬ ＣＯＭ
ＰＵＴＩＮＧ，ｐｐ．１６４−１６６，１９９０年）に
ある光集積素子のように、発光部（マイクロレーザ、μ
−ｌａｓｅｒｓ）と受光部（ｄｅｔｅｃｔｏｒｓ）を独
立に作成し、両特性を最適化しようとするものも提案さ
れている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】この従来の垂直共振器
型面入出力光電融合素子は、レーザ発光の発振閾値を低
減するため、多層膜反射鏡の反射率を上げて共振時のＱ
値を高くすることが必要になる。そのため、これを受光
素子として利用しようとした時にその受光帯域が狭く、
素子の膜厚ばらつきや温度上昇による発振波長のばらつ
きに対する耐性（トレランス）が小さいという課題があ
った。そこで図５のように発光部と受光部を分離した光
集積素子の構造も提案されたが、従来の面発光型レーザ
と受光素子では構造の点において大きな相違があるため
に、これらを同一基板上に作製するのは困難であり、今
だ実現に至っていない。
型面入出力光電融合素子は、レーザ発光の発振閾値を低
減するため、多層膜反射鏡の反射率を上げて共振時のＱ
値を高くすることが必要になる。そのため、これを受光
素子として利用しようとした時にその受光帯域が狭く、
素子の膜厚ばらつきや温度上昇による発振波長のばらつ
きに対する耐性（トレランス）が小さいという課題があ
った。そこで図５のように発光部と受光部を分離した光
集積素子の構造も提案されたが、従来の面発光型レーザ
と受光素子では構造の点において大きな相違があるため
に、これらを同一基板上に作製するのは困難であり、今
だ実現に至っていない。
【０００５】本発明の目的は、基本的な層構造は同一で
低いレーザ発振閾値の面発光レーザ素子と、広い受光帯
域を有する受光素子を同一面上に作製することにある。
低いレーザ発振閾値の面発光レーザ素子と、広い受光帯
域を有する受光素子を同一面上に作製することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】第１の発明の面入出力光
電融合素子では、基板上に第一導伝型の第１の多層膜反
射鏡と、第一導伝型の第１のスペーサ層と、活性層と、
第一導伝型とは反対の導伝型の第二導伝型の第２のスペ
ーサ層と、第二導伝型の第２の多層膜反射鏡とが形成さ
れ、形成面に垂直方向に共振器を構成してある構造にお
いて、前記第１の多層膜反射鏡の中の一層を部分的に厚
くすることによって二重共振器を構成し、単共振器構造
の発光部と二重共振器構造の受光部を同一基板上に形成
してあることを特徴とする。
電融合素子では、基板上に第一導伝型の第１の多層膜反
射鏡と、第一導伝型の第１のスペーサ層と、活性層と、
第一導伝型とは反対の導伝型の第二導伝型の第２のスペ
ーサ層と、第二導伝型の第２の多層膜反射鏡とが形成さ
れ、形成面に垂直方向に共振器を構成してある構造にお
いて、前記第１の多層膜反射鏡の中の一層を部分的に厚
くすることによって二重共振器を構成し、単共振器構造
の発光部と二重共振器構造の受光部を同一基板上に形成
してあることを特徴とする。
【０００７】第２の発明の面入出力光電融合素子では、
基板上に第一導伝型の第１の多層膜反射鏡と、第一導伝
型の第１のスペーサ層と、活性層と、第一導伝型とは反
対の導伝型の第二導伝型の第２のスペーサ層と、第二導
伝型の第２の多層膜反射鏡と、第二導伝型の第３のスペ
ーサ層と、第二導伝型の第３の多層膜反射鏡とが形成さ
れ、形成面に垂直方向に二重共振器を構成してある構造
において、前記第３のスペーサ層および第３の多層膜反
射鏡を部分的に除去してあることによって単共振器を構
成し、二重共振器構造の受光素子と単共振器構造の発光
素子を同一基板上に形成してあることを特徴とする。
基板上に第一導伝型の第１の多層膜反射鏡と、第一導伝
型の第１のスペーサ層と、活性層と、第一導伝型とは反
対の導伝型の第二導伝型の第２のスペーサ層と、第二導
伝型の第２の多層膜反射鏡と、第二導伝型の第３のスペ
ーサ層と、第二導伝型の第３の多層膜反射鏡とが形成さ
れ、形成面に垂直方向に二重共振器を構成してある構造
において、前記第３のスペーサ層および第３の多層膜反
射鏡を部分的に除去してあることによって単共振器を構
成し、二重共振器構造の受光素子と単共振器構造の発光
素子を同一基板上に形成してあることを特徴とする。
【０００８】
【作用】第１および第２の本発明の受光部の吸収帯域拡
大の原理は共通で、これを以下に説明する。
大の原理は共通で、これを以下に説明する。
【０００９】同一波長で共鳴するように設計された複数
の共振器が適当なバリヤを介して接続された場合、共振
波長の分裂が生じる。このことは単一量子井戸が複数
個、結合することによって縮退が解け、いくつかの準位
が形成され、さらにミニバンドができることのアナロジ
ーで理解できる。分裂した共鳴線の各々の線幅は、それ
ぞれの共振器に閉じ込められた光子寿命の逆数で決ま
り、個々の共振波長の間隔は、光が一つの共振器に局在
した状態から別の共振器に局在した状態へと移動する時
間の逆数で決まる。このため、共振器のＤＢＲの層数を
増やすほど線幅は狭くなり、共振器間隔を増やすほどそ
れらの間隔は狭くなる。この関係を念頭において吸収ス
ペクトルができるだけ平坦に近くなるよう、ＤＢＲ全体
の層数と共振器間隔を最適に設計することができる。
の共振器が適当なバリヤを介して接続された場合、共振
波長の分裂が生じる。このことは単一量子井戸が複数
個、結合することによって縮退が解け、いくつかの準位
が形成され、さらにミニバンドができることのアナロジ
ーで理解できる。分裂した共鳴線の各々の線幅は、それ
ぞれの共振器に閉じ込められた光子寿命の逆数で決ま
り、個々の共振波長の間隔は、光が一つの共振器に局在
した状態から別の共振器に局在した状態へと移動する時
間の逆数で決まる。このため、共振器のＤＢＲの層数を
増やすほど線幅は狭くなり、共振器間隔を増やすほどそ
れらの間隔は狭くなる。この関係を念頭において吸収ス
ペクトルができるだけ平坦に近くなるよう、ＤＢＲ全体
の層数と共振器間隔を最適に設計することができる。
【００１０】
【実施例】以下本発明の実施例について、図面を参照し
ながら説明する。ただし、ここでは導伝型がｐｎｐｎと
なるサイリスタ構造の例を示している。
ながら説明する。ただし、ここでは導伝型がｐｎｐｎと
なるサイリスタ構造の例を示している。
【００１１】図１は、請求項１の発明の面入出力光電融
合素子の実施例で、その構造断面図を示してある。
合素子の実施例で、その構造断面図を示してある。
【００１２】ＧａＡｓ基板１（絶縁性）上にｎ−ＧａＡ
ｓ（膜厚５１５．４オングストローム（以下Ａとす
る）、ドーピング濃度２×１０1 8 ｃｍ- 3 ）とｎ−Ａ
ｌＡｓ（膜厚６４９．４Ａ、ドーピング濃度２×１０
1 8 ｃｍ- 3 ）の交代多層膜よりなるｎ型半導体多層膜
（ＤＢＲ１）２、ｎ−ＧａＡｓスペーサ層３（膜厚１２
１０．８Ａ、ドーピング濃度２×１０1 8 ｃｍ- 3 ）、
ｎ−ＡｌＡｓ（濃度６４９．４Ａ、ドーピング濃度２×
１０1 8 ｃｍ- 3 ）、ｎ−ＧａＡｓ（膜厚１００Ａ、ド
ーピング濃度２×１０1 8 ｃｍ- 3 、再成長前の表面ク
リーニングのための層で再成長後の図１には示してな
い。）を分子線ビームエピタキシー法（ＭＢＥ法）で形
成する。
ｓ（膜厚５１５．４オングストローム（以下Ａとす
る）、ドーピング濃度２×１０1 8 ｃｍ- 3 ）とｎ−Ａ
ｌＡｓ（膜厚６４９．４Ａ、ドーピング濃度２×１０
1 8 ｃｍ- 3 ）の交代多層膜よりなるｎ型半導体多層膜
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１０．８Ａ、ドーピング濃度２×１０1 8 ｃｍ- 3 ）、
ｎ−ＡｌＡｓ（濃度６４９．４Ａ、ドーピング濃度２×
１０1 8 ｃｍ- 3 ）、ｎ−ＧａＡｓ（膜厚１００Ａ、ド
ーピング濃度２×１０1 8 ｃｍ- 3 、再成長前の表面ク
リーニングのための層で再成長後の図１には示してな
い。）を分子線ビームエピタキシー法（ＭＢＥ法）で形
成する。
【００１３】受光部１６にのみレジストを塗布して保護
し、発光部１７のみ最上層より順にｎ−ＧａＡｓ、ｎ−
ＡｌＡｓおよびｎ−ＧａＡｓスペーサ層をエッチングに
よって最後のｎ−ＧａＡｓスペーサ層が１００Ａ残るよ
うに除去する。
し、発光部１７のみ最上層より順にｎ−ＧａＡｓ、ｎ−
ＡｌＡｓおよびｎ−ＧａＡｓスペーサ層をエッチングに
よって最後のｎ−ＧａＡｓスペーサ層が１００Ａ残るよ
うに除去する。
【００１４】レジストを除去した後再びＭＢＥチャンバ
ー内に戻し、加熱して最上層に残したｎ−ＧａＡｓを除
去し、さらにｎ−ＧａＡｓ（膜厚５１５．４Ａ、ドーピ
ング濃度２×１０1 8 1 ｃｍ- 3 ）とｎ−ＡｌＡｓ（膜
厚６４９．４Ａ、ドーピング濃度２×１０1 8 ｃ
ｍ- 3 ）の交代多層膜よりなるｎ型半導体多層膜（ＤＢ
Ｒ２）４、ｎ−Ａｌ0 . 4 Ｇａ0 . 6 Ａｓ５（膜厚１５
５３．９Ａ、ドーピング濃度２×１０1 8 ｃｍ- 3 ）、
ｐ−Ａｌ0 . 2 5 Ｇａ0 . 7 5 Ａｓ６（膜厚５０Ａ、ド
ーピング濃度１×１０1 9 ｃｍ- 3 ）、Ａｌ0 . 2 5 Ｇ
ａ0 . 7 5 Ａｓ７（膜厚１０００Ａ、ノンドープ）、活
性層兼吸収層８となるＩｎ0 . 2 Ｇａ0 . 8 Ａｓ（膜厚
１００Ａで１００ＡのノンドープＡｌ0 . 2 5 Ｇａ
0 . 7 5 Ａｓを挟んで３層、ノンドープ）、Ａｌ
0 . 2 5 Ｇａ0 . 7 5 Ａｓ９（膜厚９００Ａ、ノンドー
プ）、ｐ−Ａｌ0 . 4 5 Ｇａ0 . 6 ＡＳ１０（膜厚１５
４８．７Ａ、ドーピング濃度５×１０1 8 ｃｍ- 3 ）、
ｐ−ＧａＡｓ（膜厚５１５．４、ドーピング濃度３×１
０1 8 ｃｍ- 3 ）とｐ−ＡｌＡｓ（膜厚６３３．７Ａ、
ドーピング濃度３×１０1 8 ｃｍ- 3 ）の交代多層膜よ
りなるｐ型半導体多層膜（ＤＢＲ３）１１、ｐ−ＧａＡ
ｓ位相補正層１２（膜厚１０５０．４Ａ、ドーピング濃
度１×１０1 9 ｃｍ- 3 ）を形成する。
ー内に戻し、加熱して最上層に残したｎ−ＧａＡｓを除
去し、さらにｎ−ＧａＡｓ（膜厚５１５．４Ａ、ドーピ
ング濃度２×１０1 8 1 ｃｍ- 3 ）とｎ−ＡｌＡｓ（膜
厚６４９．４Ａ、ドーピング濃度２×１０1 8 ｃ
ｍ- 3 ）の交代多層膜よりなるｎ型半導体多層膜（ＤＢ
Ｒ２）４、ｎ−Ａｌ0 . 4 Ｇａ0 . 6 Ａｓ５（膜厚１５
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ーピング濃度１×１０1 9 ｃｍ- 3 ）、Ａｌ0 . 2 5 Ｇ
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性層兼吸収層８となるＩｎ0 . 2 Ｇａ0 . 8 Ａｓ（膜厚
１００Ａで１００ＡのノンドープＡｌ0 . 2 5 Ｇａ
0 . 7 5 Ａｓを挟んで３層、ノンドープ）、Ａｌ
0 . 2 5 Ｇａ0 . 7 5 Ａｓ９（膜厚９００Ａ、ノンドー
プ）、ｐ−Ａｌ0 . 4 5 Ｇａ0 . 6 ＡＳ１０（膜厚１５
４８．７Ａ、ドーピング濃度５×１０1 8 ｃｍ- 3 ）、
ｐ−ＧａＡｓ（膜厚５１５．４、ドーピング濃度３×１
０1 8 ｃｍ- 3 ）とｐ−ＡｌＡｓ（膜厚６３３．７Ａ、
ドーピング濃度３×１０1 8 ｃｍ- 3 ）の交代多層膜よ
りなるｐ型半導体多層膜（ＤＢＲ３）１１、ｐ−ＧａＡ
ｓ位相補正層１２（膜厚１０５０．４Ａ、ドーピング濃
度１×１０1 9 ｃｍ- 3 ）を形成する。
【００１５】各半導体多層部では素子抵抗低減のため
に、ＧａＡｓ層とＡｌＡｓ層の境界部に２０Ａから１８
０Ａまで膜厚を徐々に変化させたＧａＡｓとＡｌＡｓか
らなる疑似グレーデッド構造が形成されており、これを
含めた各層の厚さが設計共振波長／有効屈折率／４にな
るように設定してあり、ＤＢＲ１では７．５対、ＤＢＲ
２で１５．５対、ＤＢＲ３で１４．５対積層してある。
に、ＧａＡｓ層とＡｌＡｓ層の境界部に２０Ａから１８
０Ａまで膜厚を徐々に変化させたＧａＡｓとＡｌＡｓか
らなる疑似グレーデッド構造が形成されており、これを
含めた各層の厚さが設計共振波長／有効屈折率／４にな
るように設定してあり、ＤＢＲ１では７．５対、ＤＢＲ
２で１５．５対、ＤＢＲ３で１４．５対積層してある。
【００１６】そして受光部１６、発光部１７それぞれを
メサ状にｎ型半導体多層膜までエッチングし、そのトッ
プにｐ電極１３としてＡｕＺｉを、基板側にｎ電極１４
としてＡｕＧｅＮｉをつける。さらに基板裏面には発
光、受光時の戻り光を抑制するために無反射コート１５
を施してある。
メサ状にｎ型半導体多層膜までエッチングし、そのトッ
プにｐ電極１３としてＡｕＺｉを、基板側にｎ電極１４
としてＡｕＧｅＮｉをつける。さらに基板裏面には発
光、受光時の戻り光を抑制するために無反射コート１５
を施してある。
【００１７】図２は、請求項２の発明の実施例で、その
構造断面図を示している。ＧａＡｓ基板１（絶縁性）上
にｎ−ＧａＡｓ（膜厚５１５．４Ａ、ドーピング濃度２
×１０1 8 ｃｍ- 3 ）とｎ−ＡｌＡｓ（膜厚６４９．４
Ａ、ドーピング濃度２×１０1 8 ｃｍ- 3 ）の交代多層
膜よりなるｎ型半導体多層膜（ＤＢＲ１）２、ｎ−Ａｌ
0 . 4 ＧＡ0 . 6 Ａｓ５（膜厚１５５３．９Ａ、ドーピ
ング濃度２×１０1 8ｃｍ- 3 ）、ｐ−Ａｌ0 . 2 5 Ｇ
ａ0 . 7 5 Ａｓ７（膜厚５０Ａ、ドーピング濃度１×１
０1 9 ｃｍ- 3 ）、Ａｌ0 . 2 5 Ｇａ0 . 7 5 Ａｓ（膜
厚１０００Ａ、ノンドープ）、活性層兼吸収層８となる
Ｉｎ0 . 2 Ｇａ0 . 8 Ａｓ（層厚１００Ａで１００Ａの
ノンドープＡｌ0 . 2 5 Ｇａ0 . 7 5 Ａｓを挟んで３
層、ノンドープ）、Ａｌ0 . 2 5 Ｇａ0 . 7 5 Ａｓ９
（膜厚９００Ａ、ノンドープ）ｐ−Ａｌ0 . 4 5 Ｇａ
0 . 6 Ａｓ１０（膜厚１５４８．７Ａ、ドーピング濃度
５×１０1 8 ｃｍ- 3 ）、ｐ−ＧａＡｓ（膜厚５１５．
４Ａ、ドーピング濃度３×１０18 ｃｍ- 3 ）とｐ−Ａ
ｌＡｓ（膜厚６３３．７Ａ、ドーピング濃度３×１０
1 8ｃｍ- 3 ）の交代多層膜よりなるｐ型半導体多層膜
（ＤＢＲ２）４、ｐ−ＧａＡｓスペーサ層３（膜厚１２
１０．８Ａ、ドーピング濃度３×１０1 8 ｃｍ- 3 ）、
ｐ−ＧａＡｓ（膜厚５１５．４Ａ、ドーピング濃度３×
１０1 8 ｃｍ- 3 ）とｐ−ＡｌＡｓ（膜厚６３３．７
Ａ、ドーピング濃度３×１０1 8 ｃｍ- 3 ）の交代多層
膜よりなるｐ型半導体多層膜（ＤＢＲ３）１１をＭＢＥ
法で形成する。
構造断面図を示している。ＧａＡｓ基板１（絶縁性）上
にｎ−ＧａＡｓ（膜厚５１５．４Ａ、ドーピング濃度２
×１０1 8 ｃｍ- 3 ）とｎ−ＡｌＡｓ（膜厚６４９．４
Ａ、ドーピング濃度２×１０1 8 ｃｍ- 3 ）の交代多層
膜よりなるｎ型半導体多層膜（ＤＢＲ１）２、ｎ−Ａｌ
0 . 4 ＧＡ0 . 6 Ａｓ５（膜厚１５５３．９Ａ、ドーピ
ング濃度２×１０1 8ｃｍ- 3 ）、ｐ−Ａｌ0 . 2 5 Ｇ
ａ0 . 7 5 Ａｓ７（膜厚５０Ａ、ドーピング濃度１×１
０1 9 ｃｍ- 3 ）、Ａｌ0 . 2 5 Ｇａ0 . 7 5 Ａｓ（膜
厚１０００Ａ、ノンドープ）、活性層兼吸収層８となる
Ｉｎ0 . 2 Ｇａ0 . 8 Ａｓ（層厚１００Ａで１００Ａの
ノンドープＡｌ0 . 2 5 Ｇａ0 . 7 5 Ａｓを挟んで３
層、ノンドープ）、Ａｌ0 . 2 5 Ｇａ0 . 7 5 Ａｓ９
（膜厚９００Ａ、ノンドープ）ｐ−Ａｌ0 . 4 5 Ｇａ
0 . 6 Ａｓ１０（膜厚１５４８．７Ａ、ドーピング濃度
５×１０1 8 ｃｍ- 3 ）、ｐ−ＧａＡｓ（膜厚５１５．
４Ａ、ドーピング濃度３×１０18 ｃｍ- 3 ）とｐ−Ａ
ｌＡｓ（膜厚６３３．７Ａ、ドーピング濃度３×１０
1 8ｃｍ- 3 ）の交代多層膜よりなるｐ型半導体多層膜
（ＤＢＲ２）４、ｐ−ＧａＡｓスペーサ層３（膜厚１２
１０．８Ａ、ドーピング濃度３×１０1 8 ｃｍ- 3 ）、
ｐ−ＧａＡｓ（膜厚５１５．４Ａ、ドーピング濃度３×
１０1 8 ｃｍ- 3 ）とｐ−ＡｌＡｓ（膜厚６３３．７
Ａ、ドーピング濃度３×１０1 8 ｃｍ- 3 ）の交代多層
膜よりなるｐ型半導体多層膜（ＤＢＲ３）１１をＭＢＥ
法で形成する。
【００１８】各半導体多層膜部では素子抵抗低減のため
に、ＧａＡｓ層とＡｌＡｓ層の境界部に２０Ａから１８
０Ａまで膜厚を徐々に変化させたＧａＡｓとＡｌＡｓか
らなる疑似グレーデッド構造が形成されており、これを
含めた各層の厚さが設計共振波長／有効屈折率／４にな
るように設定してあり、ＤＢＲ１では２４．５対、ＤＢ
Ｒ２で１５．５対、ＤＢＲ３で５対積層してある。
に、ＧａＡｓ層とＡｌＡｓ層の境界部に２０Ａから１８
０Ａまで膜厚を徐々に変化させたＧａＡｓとＡｌＡｓか
らなる疑似グレーデッド構造が形成されており、これを
含めた各層の厚さが設計共振波長／有効屈折率／４にな
るように設定してあり、ＤＢＲ１では２４．５対、ＤＢ
Ｒ２で１５．５対、ＤＢＲ３で５対積層してある。
【００１９】次に、受光部１６にのみレジストを付け、
発光部１７のみスペーサ層までエッチングによって除去
する。その際スペーサを１０５０Ａ程度残して位相補正
層とする。そして受光部、発光部それぞれをメサ状にｎ
型半導体多層膜までエッチングし、そのトップにｐ電極
１３としてＡｕＧｅＺｉ、基板側にｎ電極１４としてＡ
ｕＧｅＮｉをつける。ただし、受光部は光を多層膜形成
面側から入力するため、受光窓を開けてあり、基板裏面
には発光時の戻り光を抑制するために無反射コート１５
を施してある。発光部のｐ電極にも発光窓を開ければ、
光の入出力をともにＭＢＥ成長面側から行う構造とする
ことも出来る。
発光部１７のみスペーサ層までエッチングによって除去
する。その際スペーサを１０５０Ａ程度残して位相補正
層とする。そして受光部、発光部それぞれをメサ状にｎ
型半導体多層膜までエッチングし、そのトップにｐ電極
１３としてＡｕＧｅＺｉ、基板側にｎ電極１４としてＡ
ｕＧｅＮｉをつける。ただし、受光部は光を多層膜形成
面側から入力するため、受光窓を開けてあり、基板裏面
には発光時の戻り光を抑制するために無反射コート１５
を施してある。発光部のｐ電極にも発光窓を開ければ、
光の入出力をともにＭＢＥ成長面側から行う構造とする
ことも出来る。
【００２０】図３に実施例についての受光部の吸収スペ
クトルを示す。吸収帯域は、単共振器構造では２〜１０
Ａ（図中の５、１０、１５は入射側ＤＢＲのペア数を示
す。）であるが、本発明の面入出力光電融合素子の受光
部では二重共振器構造となっているために吸収率５０％
以上で約６０Ａと広くなっている。この受光帯域は、Ｍ
ＢＥ法による多層膜成長の膜厚ばらつきによる発振波長
のばらつきや、発振時の温度変化による発振波長の変動
に対して充分な受光レトレランスを持っている。また、
吸収膜厚が３００Ａと通常の受光器の約１μｍに対して
薄いため、高速な応答速度が期待できる。
クトルを示す。吸収帯域は、単共振器構造では２〜１０
Ａ（図中の５、１０、１５は入射側ＤＢＲのペア数を示
す。）であるが、本発明の面入出力光電融合素子の受光
部では二重共振器構造となっているために吸収率５０％
以上で約６０Ａと広くなっている。この受光帯域は、Ｍ
ＢＥ法による多層膜成長の膜厚ばらつきによる発振波長
のばらつきや、発振時の温度変化による発振波長の変動
に対して充分な受光レトレランスを持っている。また、
吸収膜厚が３００Ａと通常の受光器の約１μｍに対して
薄いため、高速な応答速度が期待できる。
【発明の効果】以上説明したように、本発明を適用する
ならば、垂直共振器型の面発光半導体レーザを作製する
技術を用いて部分的に層構造の簡単な変更をするだけ
で、低い発振閾値の面発光レーザ素子と、広い受光帯域
を有する受光素子を同一基板上に作製できる。
ならば、垂直共振器型の面発光半導体レーザを作製する
技術を用いて部分的に層構造の簡単な変更をするだけ
で、低い発振閾値の面発光レーザ素子と、広い受光帯域
を有する受光素子を同一基板上に作製できる。
【００２１】本実施例ではＧａＡｓ系の例を述べたが、
本発明はＩｎＰ系など他材料の半導体あるいは誘電体に
も適用できる。
本発明はＩｎＰ系など他材料の半導体あるいは誘電体に
も適用できる。
【図１】本発明による第１の面入出力光電融合素子の実
施例を説明するための構造断面図である。
施例を説明するための構造断面図である。
【図２】本発明による第２の面入出力光電融合素子の実
施例を説明するための構造断面図である。
施例を説明するための構造断面図である。
【図３】第１および第２の本発明による面入出力光電融
合素子の受光部の効果を示すための吸収スペクトル図で
ある。
合素子の受光部の効果を示すための吸収スペクトル図で
ある。
【図４】従来例の垂直共振器型面入出力光電融合素子を
説明するための構造断面図である。
説明するための構造断面図である。
【図５】従来例の光集積素子を説明するための構造断面
図である。
図である。
１ 基板 ２ ＤＢＲ１ ３ スペーサ層 ４ ＤＢＲ２ ５ ｎ−Ａｌ0 . 4 Ｇａ0 . 6 Ａｓ ６ ｐ−Ａｌ0 . 2 5 Ｇａ0 . 7 5 Ａｓ ７ Ａｌ0 . 2 5 Ｇａ0 . 7 5 Ａｓ ８ 活性層兼吸収層 ９ Ａｌ0 . 2 5 Ｇａ0 . 7 5 Ａｓ １０ ｐ−Ａｌ0 . 4 5 Ｇａ0 . 6 Ａｓ １１ ＤＢＲ３ １２ 位相補正層 １３ ｐ電極 １４ ｎ電極 １５ 無反射コート １６ 受光部 １７ 発光部
Claims (2)
- 【請求項１】 基板上に第一導伝型の第１の多層膜反射
鏡と、第一導伝型の第１のスペーサ層と、活性層と、第
一導伝型とは反対の導伝型の第二導伝型の第２のスペー
サ層と、第二導伝型の第２の多層膜反射鏡とが形成さ
れ、その形成面に垂直方向に共振器を構成してある構造
において、前記第１の多層膜反射鏡の中の一層を部分的
に厚くすることによって二重共振器を構成し、単共振器
構造の発光部と二重共振器構造の受光部を同一基板上に
形成していることを特徴とする面入出力光電融合素子。 - 【請求項２】 基板上に第一導伝型の第１の多層膜反射
鏡と、第一導伝型の第１のスペーサ層と、活性層と、第
一導伝型とは反対の導伝型の第二導伝型の第２のスペー
サ層と、第二導伝型の第２の多層膜反射鏡と、第二導伝
型の第３のスペーサ層と、第二導伝型の第３の多層膜反
射鏡とが形成され、その形成面に垂直方向に二重共振器
を構成してある構造において、前記第３のスペーサ層お
よび第３の多層膜反射鏡を部分的に除去してあることに
よって単共振器を構成し、二重共振器構造の受光素子と
単共振器構造の発光素子を同一基板上に形成しているこ
とを特徴とする面入出力光電融合素子。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9099592A JP2874442B2 (ja) | 1992-04-10 | 1992-04-10 | 面入出力光電融合素子 |
| US08/044,372 US5293393A (en) | 1992-04-10 | 1993-04-06 | Vertical-to-surface transmission electrophotonic device |
| EP93302771A EP0565374B1 (en) | 1992-04-10 | 1993-04-08 | Vertical-to-surface transmission electrophotonic device |
| DE69319366T DE69319366T2 (de) | 1992-04-10 | 1993-04-08 | Elektrophotonische Vorrichtung mit Übertragung vertikal zur Oberfläche |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9099592A JP2874442B2 (ja) | 1992-04-10 | 1992-04-10 | 面入出力光電融合素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05299689A true JPH05299689A (ja) | 1993-11-12 |
| JP2874442B2 JP2874442B2 (ja) | 1999-03-24 |
Family
ID=14014092
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9099592A Expired - Fee Related JP2874442B2 (ja) | 1992-04-10 | 1992-04-10 | 面入出力光電融合素子 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5293393A (ja) |
| EP (1) | EP0565374B1 (ja) |
| JP (1) | JP2874442B2 (ja) |
| DE (1) | DE69319366T2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6667496B2 (en) | 2001-01-17 | 2003-12-23 | Canon Kabushiki Kaisha | Optical semiconductor apparatus, and its fabrication method |
| JP2010021337A (ja) * | 2008-07-10 | 2010-01-28 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体受光素子 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0674367B1 (en) * | 1993-02-22 | 1997-12-29 | Motorola, Inc. | Vertical cavity surface emitting laser with lateral index waveguide |
| US5405710A (en) * | 1993-11-22 | 1995-04-11 | At&T Corp. | Article comprising microcavity light sources |
| US5475701A (en) * | 1993-12-29 | 1995-12-12 | Honeywell Inc. | Integrated laser power monitor |
| KR100259490B1 (ko) * | 1995-04-28 | 2000-06-15 | 윤종용 | 광검출기 일체형 표면광 레이저와 이를 채용한 광픽업 장치 |
| US5848088A (en) * | 1995-07-11 | 1998-12-08 | Seiko Epson Corporation | Surface emission type semiconductor for laser with optical detector, method of manufacturing thereof, and sensor using the same |
| US5648979A (en) * | 1995-12-29 | 1997-07-15 | Samsung Electronics Co. Ltd. | Assembly of VCSEL light source and VCSEL optical detector |
| CN1089292C (zh) * | 1998-03-13 | 2002-08-21 | 明石被服兴业株式会社 | 布制品折痕增强带 |
| US6081379A (en) * | 1998-10-28 | 2000-06-27 | Coherent, Inc. | Multiple coupled Gires-Tournois interferometers for group-delay-dispersion control |
| DE10004398A1 (de) * | 2000-02-02 | 2001-08-16 | Infineon Technologies Ag | VCSEL mit monolithisch integriertem Photodetektor |
| KR100940530B1 (ko) * | 2003-01-17 | 2010-02-10 | 삼성전자주식회사 | 실리콘 광소자 제조방법 및 이에 의해 제조된 실리콘광소자 및 이를 적용한 화상 입력 및/또는 출력장치 |
| US7831152B2 (en) * | 2002-06-04 | 2010-11-09 | Finisar Corporation | Optical transceiver |
| KR20040076330A (ko) * | 2003-02-25 | 2004-09-01 | 삼성전자주식회사 | 실리콘 광소자 및 이를 적용한 광신호 입출력장치 |
| US6977954B2 (en) * | 2003-07-25 | 2005-12-20 | University Of Connecticut | Semiconductor laser array device employing modulation doped quantum well structures |
| KR100612875B1 (ko) * | 2004-11-24 | 2006-08-14 | 삼성전자주식회사 | 실리콘 광소자 제조방법 및 이에 의해 제조된 실리콘광소자 및 이를 적용한 화상 입력 및/또는 출력장치 |
| KR20060059327A (ko) * | 2004-11-27 | 2006-06-01 | 삼성전자주식회사 | 실리콘 광소자 제조방법 및 이에 의해 제조된 실리콘광소자 및 이를 적용한 화상 입력 및/또는 출력장치 |
| JP2016085968A (ja) * | 2014-10-24 | 2016-05-19 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | 発光素子、発光装置、電子機器、及び照明装置 |
| CN106201983B (zh) * | 2016-07-15 | 2019-04-23 | 浪潮(北京)电子信息产业有限公司 | 一种计算机系统 |
| JP7094694B2 (ja) * | 2017-12-01 | 2022-07-04 | キヤノン株式会社 | 発光素子アレイ及びこれを用いた露光ヘッドと画像形成装置 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| NL8803080A (nl) * | 1988-12-16 | 1990-07-16 | Philips Nv | Verstembare halfgeleiderdiodelaser met verdeelde reflectie en vervaardigingswijze van een dergelijke halfgeleiderdiodelaser. |
| US4949350A (en) * | 1989-07-17 | 1990-08-14 | Bell Communications Research, Inc. | Surface emitting semiconductor laser |
| US5012486A (en) * | 1990-04-06 | 1991-04-30 | At&T Bell Laboratories | Vertical cavity semiconductor laser with lattice-mismatched mirror stack |
| US5031188A (en) * | 1990-04-30 | 1991-07-09 | At&T Bell Laboratories | Inline diplex lightwave transceiver |
| JP2596195B2 (ja) * | 1990-08-20 | 1997-04-02 | 日本電気株式会社 | 垂直共振器型面入出力光電融合素子 |
-
1992
- 1992-04-10 JP JP9099592A patent/JP2874442B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1993
- 1993-04-06 US US08/044,372 patent/US5293393A/en not_active Expired - Lifetime
- 1993-04-08 DE DE69319366T patent/DE69319366T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1993-04-08 EP EP93302771A patent/EP0565374B1/en not_active Expired - Lifetime
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE69319366T2 (de) | 1998-10-22 |
| EP0565374B1 (en) | 1998-07-01 |
| JP2874442B2 (ja) | 1999-03-24 |
| DE69319366D1 (de) | 1998-08-06 |
| EP0565374A1 (en) | 1993-10-13 |
| US5293393A (en) | 1994-03-08 |
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