JPH0779181B2 - 光集積化素子 - Google Patents
光集積化素子Info
- Publication number
- JPH0779181B2 JPH0779181B2 JP17771287A JP17771287A JPH0779181B2 JP H0779181 B2 JPH0779181 B2 JP H0779181B2 JP 17771287 A JP17771287 A JP 17771287A JP 17771287 A JP17771287 A JP 17771287A JP H0779181 B2 JPH0779181 B2 JP H0779181B2
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- JP
- Japan
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- layer
- light
- light emitting
- optical integrated
- integrated device
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は光集積化素子に関し、特に発光素子部からの
光の漏れが電子素子部の働作に影響を及ぼす、いわゆる
光によるクロストークの発生を防止する構造に関する。
光の漏れが電子素子部の働作に影響を及ぼす、いわゆる
光によるクロストークの発生を防止する構造に関する。
従来、LD（レーザダイオード）、LED（発光ダイオー
ド）等の発光素子やトランジスタなどの電子素子は、個
別部品として回路を構成していたが、近年、変調周波数
の増大により、性能上、配線のインダクタンスの影響を
無視できなくなつたこと、浮遊容量を低減して高速応答
性を高める必要があること、更に小形化、低価格化を図
る必要があること等から、これらを同一基板上に一体化
して形成た構造のものの開発が活発に行なわれてきてい
る。
ド）等の発光素子やトランジスタなどの電子素子は、個
別部品として回路を構成していたが、近年、変調周波数
の増大により、性能上、配線のインダクタンスの影響を
無視できなくなつたこと、浮遊容量を低減して高速応答
性を高める必要があること、更に小形化、低価格化を図
る必要があること等から、これらを同一基板上に一体化
して形成た構造のものの開発が活発に行なわれてきてい
る。
第２図は、このような光集積化素子のうち、LDとHBT
（ヘテロバイポーラトランジスタ）を集積化したものの
一実施例を示す断面図である。図において、（１）は半
絶縁性InP基板、（２）はn+型のInP単結晶より成る導通
層（Snドープ、キヤリア濃度５×1018cm-3、厚さ１μ
ｍ）、（３）はレーザダイオード部（以下、LD部と称
す）、（４）はｎ型のInPバッファフ層（Teドープ、キ
ヤリヤ濃度１×1018cm-3、厚さ２μｍ）、（５）はｐ型
のInP電流ブロツク層（Znドープ、キヤリア濃度２×10
18cm-3、厚さ1.5μｍ）、（６）はｎ型のInP電流ブロツ
ク層（Teドープ、キヤリヤ濃度３×1018cm-3、厚さ0.5
μｍ）で、各半導体層（２）、（４）〜（６）は、例え
ばMOCVD法（金属化学成長法）、MBE法（分子線エピタキ
シヤル成長法）或いはLPE法（液相エピタキシヤル成長
法）のいずれかの方法により形成される。（７）はスト
ライプ状の溝で、フオト・リソグラフイ技術を用い、上
記の各層（４）〜（６）を塩酸によりエツチングして形
成する。（８）はｎ型のInP下クラツド層（Teドープ、
キヤリヤ濃度１×1018cm-3）、（９）はInGaAsP活性層
（アンドープ、厚さ0.15μｍ）、（10）はｐ型のInP上
クラツド層（Znドープ、キヤリヤ濃度７×1017cm-3、厚
さ３μｍ）（11）はｐ型のInGaAs（Ｐ）、LDコンタクト
層、（Znドープ、キヤリヤ濃度１×1018cm-3、厚さ0.6
μｍ）で、これらの各層（８）〜（11）はMOCVD法、MBE
法或いはLPE法のいずれかの方法により順次形成され、L
D部（３）の形成が終る。なおこの段階では、各層
（４）〜（６）、（10）、（11）は導通層（２）の全面
にわたつて形成されている。
（ヘテロバイポーラトランジスタ）を集積化したものの
一実施例を示す断面図である。図において、（１）は半
絶縁性InP基板、（２）はn+型のInP単結晶より成る導通
層（Snドープ、キヤリア濃度５×1018cm-3、厚さ１μ
ｍ）、（３）はレーザダイオード部（以下、LD部と称
す）、（４）はｎ型のInPバッファフ層（Teドープ、キ
ヤリヤ濃度１×1018cm-3、厚さ２μｍ）、（５）はｐ型
のInP電流ブロツク層（Znドープ、キヤリア濃度２×10
18cm-3、厚さ1.5μｍ）、（６）はｎ型のInP電流ブロツ
ク層（Teドープ、キヤリヤ濃度３×1018cm-3、厚さ0.5
μｍ）で、各半導体層（２）、（４）〜（６）は、例え
ばMOCVD法（金属化学成長法）、MBE法（分子線エピタキ
シヤル成長法）或いはLPE法（液相エピタキシヤル成長
法）のいずれかの方法により形成される。（７）はスト
ライプ状の溝で、フオト・リソグラフイ技術を用い、上
記の各層（４）〜（６）を塩酸によりエツチングして形
成する。（８）はｎ型のInP下クラツド層（Teドープ、
キヤリヤ濃度１×1018cm-3）、（９）はInGaAsP活性層
（アンドープ、厚さ0.15μｍ）、（10）はｐ型のInP上
クラツド層（Znドープ、キヤリヤ濃度７×1017cm-3、厚
さ３μｍ）（11）はｐ型のInGaAs（Ｐ）、LDコンタクト
層、（Znドープ、キヤリヤ濃度１×1018cm-3、厚さ0.6
μｍ）で、これらの各層（８）〜（11）はMOCVD法、MBE
法或いはLPE法のいずれかの方法により順次形成され、L
D部（３）の形成が終る。なおこの段階では、各層
（４）〜（６）、（10）、（11）は導通層（２）の全面
にわたつて形成されている。
（12）はヘテロバイポーラトランジスタ部（以下、HBT
部と称す）、（13）はｎ型のInPコレクタ層（Snドー
プ、キヤリア濃度１×1017cm-3厚さ2.5μｍ）、（14）
はｐ型のInGaAsPベース層（Znドープ、キヤリア濃度１
×1017cm-3、厚さ0.2μｍ）、（15）はｎ型のInPエミツ
タ層（Snドープ、キヤリア濃度５×1017cm-3、厚さ0.7
μｍ）、（16）はｎ型のInGaAsP HBTコンタクト層（Sn
ドープ、キヤリア濃度１×1018cm-3、厚さ１μｍ）で、
これらの各層（13）〜（16）を形成するには、先ずLD部
（３）のLDコンタクト層（11）上に、例えばSiO2膜（図
示せず）を形成し、該膜をマスクとして、HBT部（12）
が形成される部位の各層（４）〜（６）、（10）、（1
1）を塩酸等によりエツチングして除去した後、例えばM
OCVD法、MBE法或いはLPT法のいずれかの方法により各層
（13）〜（16）を順次選択成長させる。次いで、例えば
Mgを注入してp+型の拡散領域（17）を環状に形成し、HB
T部（12）の形成が終る。
部と称す）、（13）はｎ型のInPコレクタ層（Snドー
プ、キヤリア濃度１×1017cm-3厚さ2.5μｍ）、（14）
はｐ型のInGaAsPベース層（Znドープ、キヤリア濃度１
×1017cm-3、厚さ0.2μｍ）、（15）はｎ型のInPエミツ
タ層（Snドープ、キヤリア濃度５×1017cm-3、厚さ0.7
μｍ）、（16）はｎ型のInGaAsP HBTコンタクト層（Sn
ドープ、キヤリア濃度１×1018cm-3、厚さ１μｍ）で、
これらの各層（13）〜（16）を形成するには、先ずLD部
（３）のLDコンタクト層（11）上に、例えばSiO2膜（図
示せず）を形成し、該膜をマスクとして、HBT部（12）
が形成される部位の各層（４）〜（６）、（10）、（1
1）を塩酸等によりエツチングして除去した後、例えばM
OCVD法、MBE法或いはLPT法のいずれかの方法により各層
（13）〜（16）を順次選択成長させる。次いで、例えば
Mgを注入してp+型の拡散領域（17）を環状に形成し、HB
T部（12）の形成が終る。
（18）は分離溝、（19）は、例えば絶縁材のポリイミド
より成る素子間分離層で、先ずLD部（３）とHBT部（1
2）の間に、塩酸等により各形成層をエツチングして導
通層（２）との界面に至る深さで、幅が３〜４μｍの分
離溝（18）を設け、次いで該溝（18）内に、ポリイミド
を押込んで素子間分離層（19）を形成する。
より成る素子間分離層で、先ずLD部（３）とHBT部（1
2）の間に、塩酸等により各形成層をエツチングして導
通層（２）との界面に至る深さで、幅が３〜４μｍの分
離溝（18）を設け、次いで該溝（18）内に、ポリイミド
を押込んで素子間分離層（19）を形成する。
（20）は例えばSiO2より成る絶縁膜で、例えばCVD法に
より1000Å程度の厚さに形成される。
より1000Å程度の厚さに形成される。
（21）はＰ側レーザ電極、（22）はベース電極で、環状
に形成される。（23）はエミツタ電極であり、適宜、配
線（図示せず）により相互の接続をし、LD端面を劈開し
て素子が完成する。
に形成される。（23）はエミツタ電極であり、適宜、配
線（図示せず）により相互の接続をし、LD端面を劈開し
て素子が完成する。
上記の光集積化素子においては、HBT部（12）のコレク
タ層（13）とLD部（３）のカソード（ｎ側レーザ電極）
に相当するバツフア層（４）とが低抵抗の導通層（２）
で直列接続されている。
タ層（13）とLD部（３）のカソード（ｎ側レーザ電極）
に相当するバツフア層（４）とが低抵抗の導通層（２）
で直列接続されている。
エミツタ電極（23）を接地し、Ｐ側レーザ電極（アノー
ド）（21）に正のバイアスをかけると、ベース（22）−
エミツタ（23）電極間電圧が零の場合にはLD部（３）に
電流が流れて、このままではノーマリ・オン状態になる
ので、必要に応じてベース電極（22）を負にバイアスし
ておくか、エミツタ電極（23）をレベルシフトしてお
く。
ド）（21）に正のバイアスをかけると、ベース（22）−
エミツタ（23）電極間電圧が零の場合にはLD部（３）に
電流が流れて、このままではノーマリ・オン状態になる
ので、必要に応じてベース電極（22）を負にバイアスし
ておくか、エミツタ電極（23）をレベルシフトしてお
く。
この状態においてベース（22）−エミツタ（23）電極間
に変調をかけると、この間にβ・IB（βはHBTの電流増
幅率、IBはベース電流）のコレクタ電流が流れる。
に変調をかけると、この間にβ・IB（βはHBTの電流増
幅率、IBはベース電流）のコレクタ電流が流れる。
HBTにおいては、ベース層（14）へ正孔が有効に閉じ込
められるので高いβ値が得られ、大きなレーザ駆動能力
を有する。
められるので高いβ値が得られ、大きなレーザ駆動能力
を有する。
今、HBTからLDにpn接合の順方向バイアス電圧が印加さ
れると、上記コレクタ電流β・IBがLDの駆動電流として
上クラツド層（10）からストライプ状の溝（７）中の活
性層（９）へ集中して流れ、上、下クラツド層（10）、
（８）から正孔と電子が注入される。然して、注入され
たこれらのキヤリアはヘテロ接合界面におけるバリアに
よつて活性層（９）内に閉じ込められ、再結合して変調
された光を発する。
れると、上記コレクタ電流β・IBがLDの駆動電流として
上クラツド層（10）からストライプ状の溝（７）中の活
性層（９）へ集中して流れ、上、下クラツド層（10）、
（８）から正孔と電子が注入される。然して、注入され
たこれらのキヤリアはヘテロ接合界面におけるバリアに
よつて活性層（９）内に閉じ込められ、再結合して変調
された光を発する。
更に、電流ブロツク層（５）、（６）の光の吸収により
活性層（９）内の水平方向に屈折率差が生じ、横方向の
光の広がりが制限されて横モードが安定する。このよう
にして導波される光は、ストライプ状の溝（７）の奥行
方向に対して垂直な、対向する劈開端面により構成され
るフアブリ・ベロー（Fabry−Perot）型共振器によつて
レーザ発振に至る。
活性層（９）内の水平方向に屈折率差が生じ、横方向の
光の広がりが制限されて横モードが安定する。このよう
にして導波される光は、ストライプ状の溝（７）の奥行
方向に対して垂直な、対向する劈開端面により構成され
るフアブリ・ベロー（Fabry−Perot）型共振器によつて
レーザ発振に至る。
上記の光集積化素子においては、素子間分離層（19）を
設けることにより、LDとHBTが相互に干渉されることな
く独自の機能を発揮できるようになつている。
設けることにより、LDとHBTが相互に干渉されることな
く独自の機能を発揮できるようになつている。
上記のような光集積化素子においては、LDとHBTを同一
基板上にコンパクトに集積して形成したことによ、新た
な問題点が発生している。
基板上にコンパクトに集積して形成したことによ、新た
な問題点が発生している。
即ち、LDとHBTが極めて近接しているため、LDからの光
の漏れがHBTの働作に影響を及ぼす、いわゆる、光によ
るクロストーク（Cross taIk,以下、単にクロストーク
と称す）が発生することである。特に、HBTはフオト・
トランジスタと構造が同じであるため、漏れた光に対し
て増幅効果を示し、クロストークによる影響がより一層
大きなものとなる。
の漏れがHBTの働作に影響を及ぼす、いわゆる、光によ
るクロストーク（Cross taIk,以下、単にクロストーク
と称す）が発生することである。特に、HBTはフオト・
トランジスタと構造が同じであるため、漏れた光に対し
て増幅効果を示し、クロストークによる影響がより一層
大きなものとなる。
この発明は、上記のような問題点を解決するためになさ
れたもので、クロストークが発生しない光集化素子を得
ることを目的とする。
れたもので、クロストークが発生しない光集化素子を得
ることを目的とする。
この発明に係る光集積化素子は、基板上に少なくとも発
光素子部と電子素子部を形成し、該発光素子部に隣接し
て光吸収層を設け、該層の禁制帯幅を該発光素子部の活
性層のものよりも小さく形成したものである。
光素子部と電子素子部を形成し、該発光素子部に隣接し
て光吸収層を設け、該層の禁制帯幅を該発光素子部の活
性層のものよりも小さく形成したものである。
この発明においては、発光素子部に隣接して設けた光吸
収層の禁制帯幅が該発光素子部の活性層のものよりも小
さく形成されているので、該活性層よりの光の漏洩が生
じても、該光吸収層に吸収されて電子素子部へ悪影響を
及ぼすことはない。
収層の禁制帯幅が該発光素子部の活性層のものよりも小
さく形成されているので、該活性層よりの光の漏洩が生
じても、該光吸収層に吸収されて電子素子部へ悪影響を
及ぼすことはない。
第１図は、この発明の一実施例を示す断面図であり、
（１）〜（23）は上記従来例におけるものと同一又は相
当のものである。（24）は遮光溝、（25）はInGaAs
（Ｐ）の単結晶又は多結晶より成り、禁制帯幅が活性層
（９）のものより小さく形成されている遮光層（アンド
ープ）で、塩酸等により各形成層（４）〜（６）、（1
0）、（11）をエツチングして導通層（２）との界面に
至る深さで幅３〜４μｍの遮光溝（24）を設け、次いで
例えばMOCVD法、MBE法或いはLPE法のいずれかの方法に
より、遮光層（25）を該溝（24）内に選択成長する。な
お、この実施例における導通層（２）は、n+型のInGaAs
（Ｐ）単結晶より成り、かつ、その禁制帯幅は活性層
（９）のものよりも小さく形成されている。然して、従
来例におけるものと同様に導通層（２）は、LD部（３）
のカソードとなるバツフア層（４）とHBT部（12）のコ
レクタ層（13）間を低抵抗で接続すると共に、活性層
（９）から漏れて来る光を吸収する役目も果す。
（１）〜（23）は上記従来例におけるものと同一又は相
当のものである。（24）は遮光溝、（25）はInGaAs
（Ｐ）の単結晶又は多結晶より成り、禁制帯幅が活性層
（９）のものより小さく形成されている遮光層（アンド
ープ）で、塩酸等により各形成層（４）〜（６）、（1
0）、（11）をエツチングして導通層（２）との界面に
至る深さで幅３〜４μｍの遮光溝（24）を設け、次いで
例えばMOCVD法、MBE法或いはLPE法のいずれかの方法に
より、遮光層（25）を該溝（24）内に選択成長する。な
お、この実施例における導通層（２）は、n+型のInGaAs
（Ｐ）単結晶より成り、かつ、その禁制帯幅は活性層
（９）のものよりも小さく形成されている。然して、従
来例におけるものと同様に導通層（２）は、LD部（３）
のカソードとなるバツフア層（４）とHBT部（12）のコ
レクタ層（13）間を低抵抗で接続すると共に、活性層
（９）から漏れて来る光を吸収する役目も果す。
上記のように構成された光集積化素子においては、LD部
（３）が光吸収効果を持つ導通層（２）と遮光層（25）
によつて囲まれているため、活性層（９）から漏れた光
はこれら各層（２）、（25）に吸収され、隣接するHBT
部（12）へ達することはない。
（３）が光吸収効果を持つ導通層（２）と遮光層（25）
によつて囲まれているため、活性層（９）から漏れた光
はこれら各層（２）、（25）に吸収され、隣接するHBT
部（12）へ達することはない。
なお、上記実施例においては、導通層（２）と遮光層
（25）が共に活性層（９）の禁制帯幅よりも小さな半導
体層で形成されたものを示したが、これらの層（２）、
（25）のいずれか一方が同様に形成されるものであつて
も同様の効果がある。
（25）が共に活性層（９）の禁制帯幅よりも小さな半導
体層で形成されたものを示したが、これらの層（２）、
（25）のいずれか一方が同様に形成されるものであつて
も同様の効果がある。
また、LD部（３）とHBT部（12）は各１個宛で形成され
たものを示したが、例えば変調、増幅、スイツチング等
の機能を持つ他の電子素子と共に複数個で形成されるも
のであつても良く、更に、LDとHBTの組合せを示した
が、LEDとHBTの組合せであつてもよい。
たものを示したが、例えば変調、増幅、スイツチング等
の機能を持つ他の電子素子と共に複数個で形成されるも
のであつても良く、更に、LDとHBTの組合せを示した
が、LEDとHBTの組合せであつてもよい。
更にまた、各層（２）、（４）〜（６）、（８）、（1
1）、（13）〜（17）の伝導型はそれぞれ反対のもので
構成させても良い。
1）、（13）〜（17）の伝導型はそれぞれ反対のもので
構成させても良い。
この発明は以上説明したとおり、発光素子部に隣接して
光吸収層を設け、該層の禁制帯幅を該発光素子部の活性
層のものよりも小さく形成したので、該活性層より漏洩
した光は該光吸収層で吸収され、隣接して形成される電
子素子部へ達することがない。従つて、クロストークの
発生しない光集積化素子を得られる効果がある。
光吸収層を設け、該層の禁制帯幅を該発光素子部の活性
層のものよりも小さく形成したので、該活性層より漏洩
した光は該光吸収層で吸収され、隣接して形成される電
子素子部へ達することがない。従つて、クロストークの
発生しない光集積化素子を得られる効果がある。
第１図は、この発明の一実施例を示す断面図、第２図
は、従来の光集積化素子の一実施例を示す断面図であ
る。 図において、（１）は半絶縁性InP基板（基板）、
（２）はn+型のInGaAs（Ｐ）導通層、（３）はレーザダ
イオード部（LD部）、（９）はInGaAsP活性層、（12）
はヘテロバイポーラトランジスタ部（HBT部）、（25）
はInGaAs（Ｐ）遮光層である。 なお、各図中、同一符号は同一又は相当部分を示す。
は、従来の光集積化素子の一実施例を示す断面図であ
る。 図において、（１）は半絶縁性InP基板（基板）、
（２）はn+型のInGaAs（Ｐ）導通層、（３）はレーザダ
イオード部（LD部）、（９）はInGaAsP活性層、（12）
はヘテロバイポーラトランジスタ部（HBT部）、（25）
はInGaAs（Ｐ）遮光層である。 なお、各図中、同一符号は同一又は相当部分を示す。
Claims (4)
- 【請求項１】基板上に、少なくとも発光素子部と電子素
子部が集積される光集積化素子において、該発光素子部
に隣接して光吸収層を設け、該層の禁制帯幅を該発光素
子部の活性層のものよりも小さく形成したことを特徴と
する光集積化素子。 - 【請求項２】光吸収層が、基板上に設けられ発光素子部
と電子素子部が形成された導通層であることを特徴とす
る特許請求の範囲第１項記載の光集積化素子。 - 【請求項３】光吸収層が、基板上に設けられた導通層上
に、発光素子部を挾んで形成された遮光層であることを
特徴とする特許請求の範囲第１項記載の光集積化素子。 - 【請求項４】光吸収層が、基板上に設けられ発光素子部
と電子素子部が形成された導通層と、該導通層上に該発
光素子部を挾んで形成された遮光層であることを特徴と
する特許請求の範囲第１項記載の光集積化素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17771287A JPH0779181B2 (ja) | 1987-07-15 | 1987-07-15 | 光集積化素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17771287A JPH0779181B2 (ja) | 1987-07-15 | 1987-07-15 | 光集積化素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6420690A JPS6420690A (en) | 1989-01-24 |
| JPH0779181B2 true JPH0779181B2 (ja) | 1995-08-23 |
Family
ID=16035790
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17771287A Expired - Lifetime JPH0779181B2 (ja) | 1987-07-15 | 1987-07-15 | 光集積化素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0779181B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5038185A (en) * | 1989-11-30 | 1991-08-06 | Xerox Corporation | Structurally consistent surface skimming hetero-transverse junction lasers and lateral heterojunction bipolar transistors |
| US5323026A (en) * | 1992-08-03 | 1994-06-21 | Xerox Corporation | Semiconductor laser with integrated phototransistor for dynamic power stabilization |
-
1987
- 1987-07-15 JP JP17771287A patent/JPH0779181B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6420690A (en) | 1989-01-24 |
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