JPH10178200A - 半導体光集積素子 - Google Patents

半導体光集積素子

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JPH10178200A
JPH10178200A JP33943796A JP33943796A JPH10178200A JP H10178200 A JPH10178200 A JP H10178200A JP 33943796 A JP33943796 A JP 33943796A JP 33943796 A JP33943796 A JP 33943796A JP H10178200 A JPH10178200 A JP H10178200A
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JP
Japan
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mesa
photodiode
emitting diode
light emitting
type
Prior art date
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Pending
Application number
JP33943796A
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English (en)
Inventor
Ryoji Suzuki
良治 鈴木
Keiichi Higuchi
恵一 樋口
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Cable Ltd
Original Assignee
Hitachi Cable Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 フォトダイオードの量子効率が高く、発光ダ
イオードの動作が安定な半導体光集積素子を提供する。 【解決手段】 メサ型ストライプ構造を有するリッジ導
波路型の発光ダイオードと、発光ダイオードと同様の構
造を有するフォトダイオードとが同一半導体基板上に光
軸が同軸になるように形成された半導体光集積素子にお
いて、フォトダイオードの活性層がメサエッチングされ
て二段のメサ型ストライプ構造が形成されたことによ
り、フォトダイオード部4の量子効率が高くなり、メサ
型ストライプの寸断部11が、二段のメサ型ストライプ
構造となっている部分よりスーパールミネッセントダイ
オード部3側に形成されることにより、スーパールミネ
ッセントダイオード部3がレーザ発振することなく動作
が安定な半導体光集積素子が得られる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体光集積素子
に関する。
【0002】
【従来の技術】半導体光集積素子には、リッジ導波路型
の発光ダイオード(或いはスーパールミネセントダイオ
ード)と、発光ダイオードと同様の構造を有するリッジ
導波路型のフォトダイオードとを同一の半導体基板上に
モノリシックに集積したものがある。
【0003】このようなリッジ導波路型光集積素子は以
下のようにして製造される。
【0004】まず結晶成長により素子構造を形成する。
その後、フォトリソグラフィにより同一幅のメサ型スト
ライプ構造を有する発光ダイオードとフォトダイオード
とを同時に形成する。このとき、エッチングは活性層ま
で行わずにその上部の適当なところで停止する。これ
は、活性層の材料や構造によって活性層までエッチング
しないほうが発光ダイオードの特性や信頼性の面で良い
場合があるためである。
【0005】一方、フォトダイオードについては活性層
を貫通してエッチングしたメサ型ストライプ構造とした
方が良いため、エッチング後、発光ダイオードをマスク
してフォトダイオードのみ活性層を貫通するように追加
のメサエッチングを行う。
【0006】さらに両ダイオードの電気的なアイソレー
ションをとるために、両ダイオードの境界部でメサ型ス
トライプ構造を寸断し、その後で電極等を形成すること
によりリッジ導波路型光集積素子が得られる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】ところで、両ダイオー
ドの境界部でメサ型ストライプ構造を寸断する際の寸断
位置に関しての検討は特にされておらず、フォトダイオ
ード側に形成されるのが一般的であった。
【0008】発光ダイオードとフォトダイオードとを同
時に同一幅のメサ型ストライプ構造を形成する従来の半
導体光集積素子では、発光ダイオード部及びフォトダイ
オードのストライプ幅は基本的に等しい。
【0009】しかしながら、発光ダイオードでの光のエ
ネルギー分布はストライプ幅よりも広くなっているの
で、発光ダイオードと同一のストライプ幅のフォトダイ
オードでは発光ダイオード後端からの光を高効率で受光
することができない。
【0010】また、従来の半導体光集積素子ではフォト
ダイオードの追加エッチングの際のサイドエッチングに
より、フォトダイオードのストライプ幅が発光ダイオー
ドのストライプ幅よりも細くなるため、光の損失が大き
くなり、量子効率が低下する等の問題があった。
【0011】さらに、フォトダイオードの活性層が歪量
子井戸構造を有する場合、活性層を貫通してエッチング
する際に、活性層のメサ側面で歪量子井戸構造がその歪
のために乱れ、この乱れが受光領域に含まれていると受
光特性に悪影響を及ぼすという問題があった。
【0012】しかも、メサ型ストライプの寸断部がフォ
トダイオード側に位置していると、追加エッチングを行
った領域と、そうでない領域との境界線が、発光ダイオ
ードの後端部と略一致するので、境界部の段差面で光の
反射が生じて発光ダイオードがレーザ発振して動作が不
安定になることがある。
【0013】そこで、本発明の目的は、上記課題を解決
し、フォトダイオードの量子効率が高く、発光ダイオー
ドの動作が安定な半導体光集積素子を提供することにあ
る。
【0014】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、メサ型ストライプ構造を有するリッジ導波
路型の発光ダイオードと、発光ダイオードと同様の構造
を有するフォトダイオードとが同一半導体基板上に光軸
が同軸になるように形成された半導体光集積素子におい
て、フォトダイオードの活性層がメサエッチングされて
二段のメサ型ストライプ構造が形成されたものである。
【0015】上記構成に加え本発明は、発光ダイオード
とフォトダイオードとの境界部に電気的アイソレーショ
ンをとるためのメサ型ストライプの寸断部が、二段のメ
サ型ストライプ構造となっている部分より発光ダイオー
ド側に形成されるのが好ましい。
【0016】本発明によれば、発光ダイオードからフォ
トダイオード側へ出射される光が効率よくフォトダイオ
ード内に取り込まれるので、フォトダイオードの量子効
率が向上する。また、フォトダイオードの活性層が歪量
子井戸構造を有する場合には、追加エッチングによるメ
サ型ストライプの側面を受光領域外に形成することによ
り、メサ型ストライプの側面での歪量子井戸構造の乱れ
による悪影響も回避できる。
【0017】また、メサ型ストライプの寸断部を、二段
のメサ型ストライプ構造となっている部分より発光ダイ
オード側に形成することにより、発光ダイオードに対し
て実質的に窓構造を付加したことになり、発光ダイオー
ドのフォトダイオード側での反射率が低減する。この結
果レーザ発振が抑制される。
【0018】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を添付
図面に基づいて詳述する。
【0019】図1は本発明の半導体光集積素子の一実施
の形態を示す外観斜視図であり、図2は図1に示した半
導体光集積素子のメサ型ストライプの形状を示す模式図
である。
【0020】図1及び図2に示す半導体光集積素子1
は、n型GaAs基板2上に形成されたスーパールミネ
ッセントダイオード部3及びフォトダイオード部4から
なっている。
【0021】スーパールミネッセントダイオード部3及
びフォトダイオード部4において、n型GaAs基板上
2に、n−AlGaAs下部クラッド層5と、n−Al
GaAs光ガイド層6と、二重量子井戸構造の活性層7
と、p−AlGaAs光ガイド層8と、p−AlGaA
s上部クラッド層9と、p−GaAsコンタクト層10
とが順次形成され、かつ、n−AlGaAs光ガイド層
6〜p−GaAsコンタクト層10がメサ形ストライプ
構造を形成している。両ダイオード部3,4は光軸が同
軸になるように形成されており、フォトダイオード部4
はその活性層7がメサエッチングされた二段のメサ型ス
トライプ構造を有している。
【0022】スーパールミネッセントダイオード部3と
フォトダイオード部4との境界部には、電気的アイソレ
ーションをとるためのメサ型ストライプの寸断部11
が、二段のメサ型ストライプ構造となっている部分より
スーパールミネッセントダイオード部3側に形成されて
いる。
【0023】
【実施例】このような半導体光集積素子の製造方法につ
いて数値を挙げて説明するが限定されるものではない。
【0024】図1において、n形GaAs基板2上に分
子線エピタキシー法を用いてn−Al0.4 Ga0.6 As
下部クラッド層(厚さ約1.5μm)5、n−Al0.15
Ga0.85As光ガイド層(厚さ約0.1μm)6、un
−In0.21Ga0.79As歪量子井戸層12及びun−G
aAs障壁層13からなる二重量子井戸構造の活性層
7、p−Al0.15Ga0.85As光ガイド層(厚さ約0.
1μm)8、p−Al0.4 Ga0.6 As上部クラッド層
(厚さ約1.5μm)9、p−GaAsコンタクト層
(厚さ約0.2μm)10を順次エピタキシャル成長に
よって形成する。
【0025】図2に示すようにスーパールミネッセント
ダイオード部3及びフォトダイオード部4にストライプ
幅5μmの直線パターンを、フォトリソグラフィを用い
てフォトレジストにより形成する。このフォトレジスト
をマスクとして、ウエットエッチングによりメサを形成
する。エッチングはp−Al0.4 Ga0.6 As上部クラ
ッド層9を0.2μm残した位置で停止し、リッジ型の
光導波路構造を形成する。尚、このとき両ダイオード部
3,4の境界部で電気的アイソレーションをとるために
10μmにわたってメサが除去される。
【0026】同様に、図2に示す追加エッチング領域4
a以外の領域をレジストでマスクし、活性層7の下、n
−Al0.4 Ga0.6 As下部クラッド層5の途中までエ
ッチングを行う。この追加エッチング領域4aは、上述
した10μmの寸断部11がスーパールミネッセントダ
イオード部3側になるように設定されている。
【0027】次にp−Al0.4 Ga0.6 As上部クラッ
ド層9の上部全面にSiO2 膜14を堆積し、メサ型ス
トライプ上にp−GaAsコンタクト層10まで達する
スルーホールを形成し、その上にp側電極15,16を
形成し、n形GaAs基板2の裏面にn側電極17を形
成し、n形GaAs基板2の両端を劈開することにより
半導体光集積素子1が得られる。尚、スーパールミネッ
セントダイオード部3側の端面には低反射膜18をコー
ティングした。
【0028】このような半導体光集積素子1において、
スーパールミネッセントダイオード部3からフォトダイ
オード部4側へ出射される光が効率よくフォトダイオー
ド部4内に取り込まれるので、フォトダイオード部4の
量子効率が向上する。また、フォトダイオード部4の活
性層7が歪量子井戸構造を有する場合には、追加エッチ
ングによるメサ型ストライプの側面を受光領域外に形成
することにより、メサ型ストライプの側面での歪量子井
戸構造の乱れによる悪影響も回避できる。
【0029】さらに、メサ型ストライプの寸断部11
を、二段のメサ型ストライプ構造となっている部分より
スーパールミネッセントダイオード部3側に形成するこ
とにより、スーパールミネッセントダイオード部3に対
して実質的に窓構造を付加したことになり、スーパール
ミネッセントダイオード部3のフォトダイオード部4側
での反射率が低減する。この結果、スーパールミネッセ
ントダイオード部3がレーザ発振することが抑制され
る。
【0030】本発明の半導体光集積素子におけるフォト
ダイオード部4の量子効率は約45〜55%であった
が、従来の半導体光集積素子のフォトダイオードの量子
効率は10%未満であった。さらに本発明の半導体光集
積素子におけるスーパールミネッセントダイオード部3
がレーザ発振したものは皆無であったが、従来の半導体
光集積素子の発光ダイオードは2割程度がレーザ発振し
た。
【0031】尚、本実施の形態ではスーパールミネッセ
ントを用いた場合で説明したが、これに限定されず通常
の発光ダイオードを用いてもよい。
【0032】
【発明の効果】以上要するに本発明によれば、次のよう
な優れた効果を発揮する。
【0033】フォトダイオードの活性層がメサエッチン
グされた二段のメサ型ストライプ構造を有することによ
り、フォトダイオードの量子効率が高くなり、メサ型ス
トライプの寸断部が、二段のメサ型ストライプ構造とな
っている部分より発光ダイオード側に形成されることに
より、発光ダイオードの動作が安定な半導体光集積素子
が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の半導体光集積素子の一実施の形態を示
す外観斜視図である。
【図2】図1に示した半導体光集積素子のメサ型ストラ
イプの形状を示す模式図である。
【符号の説明】
2 n型GaAs基板(基板) 3 スーパールミネッセントダイオード部(発光ダイオ
ード) 4 フォトダイオード部 11 寸断部

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 メサ型ストライプ構造を有するリッジ導
    波路型の発光ダイオードと、該発光ダイオードと同様の
    構造を有するフォトダイオードとが同一半導体基板上に
    光軸が同軸になるように形成された半導体光集積素子に
    おいて、上記フォトダイオードの活性層がメサエッチン
    グされて二段のメサ型ストライプ構造が形成されたこと
    を特徴とする半導体光集積素子。
  2. 【請求項2】 上記発光ダイオードと上記フォトダイオ
    ードとの境界部に電気的アイソレーションをとるための
    メサ型ストライプの寸断部が、上記二段のメサス型トラ
    イプ構造となっている部分より上記発光ダイオード側に
    形成された請求項1に記載の半導体光集積素子。
JP33943796A 1996-12-19 1996-12-19 半導体光集積素子 Pending JPH10178200A (ja)

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JP33943796A JPH10178200A (ja) 1996-12-19 1996-12-19 半導体光集積素子

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JP33943796A Pending JPH10178200A (ja) 1996-12-19 1996-12-19 半導体光集積素子

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JP (1) JPH10178200A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7564883B2 (en) 2004-06-07 2009-07-21 Fujitsu Limited Optical semiconductor device and method for fabricating the same
KR20160115095A (ko) * 2015-03-26 2016-10-06 엘지이노텍 주식회사 발광 소자 및 이를 포함하는 발광 소자 어레이

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US7564883B2 (en) 2004-06-07 2009-07-21 Fujitsu Limited Optical semiconductor device and method for fabricating the same
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