JPS58116788A - 集積化光半導体装置とその製造方法 - Google Patents
集積化光半導体装置とその製造方法Info
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- JPS58116788A JPS58116788A JP56213691A JP21369181A JPS58116788A JP S58116788 A JPS58116788 A JP S58116788A JP 56213691 A JP56213691 A JP 56213691A JP 21369181 A JP21369181 A JP 21369181A JP S58116788 A JPS58116788 A JP S58116788A
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- Japan
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- light emitting
- emitting element
- semiconductor device
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- 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
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/10—Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region
- H01S5/18—Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities
- H01S5/185—Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities having only horizontal cavities, e.g. horizontal cavity surface-emitting lasers [HCSEL]
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- 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
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/02—Structural details or components not essential to laser action
- H01S5/026—Monolithically integrated components, e.g. waveguides, monitoring photo-detectors, drivers
- H01S5/0262—Photo-diodes, e.g. transceiver devices, bidirectional devices
- H01S5/0264—Photo-diodes, e.g. transceiver devices, bidirectional devices for monitoring the laser-output
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- Physics & Mathematics (AREA)
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
四 発明の技術分野
本発明は集積化光半導体装置、特に発光素子としての半
導体レーザま７′−は端面放射型発光ダイオードと、接
合断面で光を受光する接合型受光素子とを同一半導体基
板上に一体集積化する光半導体装置の構造と製造方法に
関する。
導体レーザま７′−は端面放射型発光ダイオードと、接
合断面で光を受光する接合型受光素子とを同一半導体基
板上に一体集積化する光半導体装置の構造と製造方法に
関する。
（′ｂ）技術の背景
近年、光半導体装置は著しい発展を遂げているが、その
必然的傾向として発光素子と受光素子とを一対にして一
体化し、集積化して作ってしまったり、あるいは、１紀
対を７レイ状に並べて作鯛したりする技術が進歩した、
ここで発光素子と称するものは、レーザダイオード（Ｌ
Ｄ）でもよいし、また発光ダイオード（ＬＥＤ）であっ
てもよい。
必然的傾向として発光素子と受光素子とを一対にして一
体化し、集積化して作ってしまったり、あるいは、１紀
対を７レイ状に並べて作鯛したりする技術が進歩した、
ここで発光素子と称するものは、レーザダイオード（Ｌ
Ｄ）でもよいし、また発光ダイオード（ＬＥＤ）であっ
てもよい。
そして発光素子と受光素子を集積化したものの従来の構
造は第１図に示すようなものでろって、これは例えば半
導体基板１としてのｎ型のアルミニウムガリウム砒素（
ＡＪＧａＡｓ ）層上ニパッファ層２としてのｎ型のＡ
ｊｉ（Ｌ４Ｇａ（（６ＡＳを層状に１〜２μｍ積み上げ
、その上に活性層８となるｐ型のＡｌα１ｏａα９Ａｓ
ｔ一層状に０．２〜０．８７ｍ積み上げた上でさらに
その上にクツラド層４となるｐ型のＡＪα−Ｇａα６Ａ
８を１〜２μ肩積んだものを作り、その中央部附近に例
えばエツチングないしはワイヤカッタを用いて溝６を設
けて発光素子６と受光素子とを分離して作るものであっ
た。
造は第１図に示すようなものでろって、これは例えば半
導体基板１としてのｎ型のアルミニウムガリウム砒素（
ＡＪＧａＡｓ ）層上ニパッファ層２としてのｎ型のＡ
ｊｉ（Ｌ４Ｇａ（（６ＡＳを層状に１〜２μｍ積み上げ
、その上に活性層８となるｐ型のＡｌα１ｏａα９Ａｓ
ｔ一層状に０．２〜０．８７ｍ積み上げた上でさらに
その上にクツラド層４となるｐ型のＡＪα−Ｇａα６Ａ
８を１〜２μ肩積んだものを作り、その中央部附近に例
えばエツチングないしはワイヤカッタを用いて溝６を設
けて発光素子６と受光素子とを分離して作るものであっ
た。
この図において８は受光索子７の上部電極、９は発光素
子６のストライプ状の１部電極であり、ｌＯは発光素子
６．受光素子７０両者にまたがる共通な下層電極であり
、これらは共に例えば金ゲルマニウムニッケｔｖ （％
ｕＧｅＮｉ ）からなる合金層で形成される。ここで発
光素子６から放射される光は該発光素子６の活性層８の
端面より矢印イおよび口方向に射出されるのであるが、
このうち矢印イ方向に放射される光は受光素子７で受光
される。そして矢印イ方向の光を利用する場合にはこう
した光半導体装置は例えばホトカツプフのような用途に
用いられ逆に矢印口方向の光を利用する場合には矢印口
方向の光を受ける受光素子７はモニタ用としての役割を
演する。なお＃Ｉ６の輻りは例えば６０μｍに設定され
る。
子６のストライプ状の１部電極であり、ｌＯは発光素子
６．受光素子７０両者にまたがる共通な下層電極であり
、これらは共に例えば金ゲルマニウムニッケｔｖ （％
ｕＧｅＮｉ ）からなる合金層で形成される。ここで発
光素子６から放射される光は該発光素子６の活性層８の
端面より矢印イおよび口方向に射出されるのであるが、
このうち矢印イ方向に放射される光は受光素子７で受光
される。そして矢印イ方向の光を利用する場合にはこう
した光半導体装置は例えばホトカツプフのような用途に
用いられ逆に矢印口方向の光を利用する場合には矢印口
方向の光を受ける受光素子７はモニタ用としての役割を
演する。なお＃Ｉ６の輻りは例えば６０μｍに設定され
る。
（０） 従来技術と問題点
ところが第１図のような構造を採る場合には、発光、受
光面が平行面で対向しているため、発光素子６からの矢
印イ方向の出射光が受光索子７の受光面で一部反射され
、再び発光素子６中に戻ってしまい、これがために発光
素子６０発光強度対電流特性が不安定になってしまうと
いう欠点があった。
光面が平行面で対向しているため、発光素子６からの矢
印イ方向の出射光が受光索子７の受光面で一部反射され
、再び発光素子６中に戻ってしまい、これがために発光
素子６０発光強度対電流特性が不安定になってしまうと
いう欠点があった。
また上記溝６で作られた発光素子６および受光素子７の
各端面は光学的に共に平坦であることが当然必要である
にも拘らず、従来の化学的エツチング法を用いる限りで
は、各端面を平坦に作ることは困雌であった。
各端面は光学的に共に平坦であることが当然必要である
にも拘らず、従来の化学的エツチング法を用いる限りで
は、各端面を平坦に作ることは困雌であった。
■ 発明の目的
本発明は上記従来の欠点に鑑み、受光素子７の受光端面
で生じた反射光が発光素子６の活性ｍｓにそのまま戻る
ことがなく、また当該端面を光学的平坦面とすることが
できる集積化光半導体装置の構造ならびに製造方法を提
供すること１に目的とする。
で生じた反射光が発光素子６の活性ｍｓにそのまま戻る
ことがなく、また当該端面を光学的平坦面とすることが
できる集積化光半導体装置の構造ならびに製造方法を提
供すること１に目的とする。
（ｅ） 発明のｍ成
そしてこの目的は、本発明によれば、発光素子と受光素
子とを共通の半導体基板の一生面上に一体形成してなる
集積化光半導体装置において、上記発光素子の基板と垂
直な光放射面は（ＯＩＬ）面で形成され、該放射面から
射出される光を受光する受光素子の受光面は（ｌｉｔ）
Ａ面であって、該受光面が上記半導体基板となす角度を
鋭角となるように形成したことを特徴とする集積化光半
導体装置、および発光素子と受光素子とを共通の半導体
基板の一生面上に一体形成してなる集積化光半導体装置
において、（１００）面をもつ基板上に形成した受光素
子の（ｌｉｔ）受光面を反応性イオンエツチングあるい
は化学エツチングにより基板面に対して鋭角となる（１
１１）面にしたことを特徴とする集積化光半導体装置の
製造方法を提供することによって達成される。
子とを共通の半導体基板の一生面上に一体形成してなる
集積化光半導体装置において、上記発光素子の基板と垂
直な光放射面は（ＯＩＬ）面で形成され、該放射面から
射出される光を受光する受光素子の受光面は（ｌｉｔ）
Ａ面であって、該受光面が上記半導体基板となす角度を
鋭角となるように形成したことを特徴とする集積化光半
導体装置、および発光素子と受光素子とを共通の半導体
基板の一生面上に一体形成してなる集積化光半導体装置
において、（１００）面をもつ基板上に形成した受光素
子の（ｌｉｔ）受光面を反応性イオンエツチングあるい
は化学エツチングにより基板面に対して鋭角となる（１
１１）面にしたことを特徴とする集積化光半導体装置の
製造方法を提供することによって達成される。
（ｆ）発明の実施例
以下本発明の天施例を図面によって篩述する。
第２図（ａ）、（ｂ）は本実施例で取扱う集積化光半導
体装置の断面構造を模式化して示したものである。
体装置の断面構造を模式化して示したものである。
発光素子が特にレーザダイオード（以下ＬＤと略称する
）である場きには、光放射端面１１は第２図＠）、（至
）に示したように、第１図のストライプ状の上部Ｗｔ極
に対して直角な面を有する必要がるるために、基板（ｉ
ｉｌＢと垂直な面を光放射面とする構造が良い。
）である場きには、光放射端面１１は第２図＠）、（至
）に示したように、第１図のストライプ状の上部Ｗｔ極
に対して直角な面を有する必要がるるために、基板（ｉ
ｉｌＢと垂直な面を光放射面とする構造が良い。
これに対して受光素子７の受光端面１２が第２図（１）
）に示すように下向きすなわち逆メサ型であると矢印イ
方向に放射された光は矢印バー゛矢印二の方向に伝って
再び発光素子６の光放射面に−って来てしまうので好ま
しくない。このために受光素子７の受光端ｌ１１２は第
２図れ）に示すように上向きにすることが望ましく、こ
うすれば受光素子７の受光面は上向きつまり順メサとな
り、受光端向１２が基板面１８となす角度θは鋭角とな
って、該端面１２で反射された光は矢印口で示した方向
に発散し、発光素子６の先方射面に戻るような不都合は
起こらない。
）に示すように下向きすなわち逆メサ型であると矢印イ
方向に放射された光は矢印バー゛矢印二の方向に伝って
再び発光素子６の光放射面に−って来てしまうので好ま
しくない。このために受光素子７の受光端ｌ１１２は第
２図れ）に示すように上向きにすることが望ましく、こ
うすれば受光素子７の受光面は上向きつまり順メサとな
り、受光端向１２が基板面１８となす角度θは鋭角とな
って、該端面１２で反射された光は矢印口で示した方向
に発散し、発光素子６の先方射面に戻るような不都合は
起こらない。
このように角度θを鋭角となすためには、基板ｌとして
（１００）結晶面を有するものを用い、その上にバッフ
ァ層２、活性層８、およびクラッド層４を順に成長させ
、溝５を設けてから受光部７の受光面の端縁（陵）が＜
０１１＞結晶軸方向となるようにし、これに平行な陵を
有するマスクによってエツチングを行えばよく、かくす
ればθが鋭角の＜ｉｌｌ＞ Ａ面からなる受光面１２を
得ることができる。
（１００）結晶面を有するものを用い、その上にバッフ
ァ層２、活性層８、およびクラッド層４を順に成長させ
、溝５を設けてから受光部７の受光面の端縁（陵）が＜
０１１＞結晶軸方向となるようにし、これに平行な陵を
有するマスクによってエツチングを行えばよく、かくす
ればθが鋭角の＜ｉｌｌ＞ Ａ面からなる受光面１２を
得ることができる。
第８図は本発明になる集積化光半導体装置の構造を示す
斜視図であって、発光素子６の発光面１１はストライプ
状電極９に対して垂直とされているのに対し、受光素子
７の受光面１２は順メサ構造とされているため基板１の
面とのなす角度θは９０以下の所定の角度例えば８７と
なっている。
斜視図であって、発光素子６の発光面１１はストライプ
状電極９に対して垂直とされているのに対し、受光素子
７の受光面１２は順メサ構造とされているため基板１の
面とのなす角度θは９０以下の所定の角度例えば８７と
なっている。
ここでＰＩ１１４は矢印トで示しｇ＜ｏｔｔ＞結晶軸に
沿うようにされており、また矢印へで示した結晶軸は＜
０１１＞方向となるようにされている。
沿うようにされており、また矢印へで示した結晶軸は＜
０１１＞方向となるようにされている。
こうした集積化光半導体装置は１個ではなく点線矢印ホ
で示した方向に延長して作れば、発光素子６と受光索子
７の複数対を並べることもできる。
で示した方向に延長して作れば、発光素子６と受光索子
７の複数対を並べることもできる。
ちなみにＦ部ｗｔ他ＩＯは発光素子６の上部電極９なら
びに受光索子７の１部４ｆｊＡ８の両者に対向する共通
電極である・ こうした集積化光半導体装置の製造を行うには次のよう
にすればよい。
びに受光索子７の１部４ｆｊＡ８の両者に対向する共通
電極である・ こうした集積化光半導体装置の製造を行うには次のよう
にすればよい。
すなわち、まず発光素子については（１００）Ｍ晶面を
一主面とするＧａＡＳ Ｍ板ｌの上記面上に例えば液相
エピタキシャル等によって第４図に示すバッファ層２と
してのｎ型Ａ！！（１４Ｇａα６Ａ８層を例えば１〜２
μ＃Ｉ収長させる。そして次記同じく同図に示す活性−
８としてのｐ型ＡＮｌｌｔＧａα９ＡｓＩ１１を例えば
０．２〜０．８μｍ成長せしめる。さらにこの北にクラ
ッドＮＩ４としての１） ５ ＡＩＱ＊ＧａαａＡｓ
１１１ ’ｋ Ｎｌえば１〜２μｍ成長させ、ｊ＆後に
高不純物濃度層１６としてのＩＩ）” ｎ ＧａＡＳ
ｆｉをその上にさらに成長せしめ、その上面を例えば金
主鉛（ＡｕＺｎ ）の含金層９ｔ−蒸着によって秘着す
る。そして当該ＡｕＺｎ 含金層９をストライプ状にバ
ターニンクシ。
一主面とするＧａＡＳ Ｍ板ｌの上記面上に例えば液相
エピタキシャル等によって第４図に示すバッファ層２と
してのｎ型Ａ！！（１４Ｇａα６Ａ８層を例えば１〜２
μ＃Ｉ収長させる。そして次記同じく同図に示す活性−
８としてのｐ型ＡＮｌｌｔＧａα９ＡｓＩ１１を例えば
０．２〜０．８μｍ成長せしめる。さらにこの北にクラ
ッドＮＩ４としての１） ５ ＡＩＱ＊ＧａαａＡｓ
１１１ ’ｋ Ｎｌえば１〜２μｍ成長させ、ｊ＆後に
高不純物濃度層１６としてのＩＩ）” ｎ ＧａＡＳ
ｆｉをその上にさらに成長せしめ、その上面を例えば金
主鉛（ＡｕＺｎ ）の含金層９ｔ−蒸着によって秘着す
る。そして当該ＡｕＺｎ 含金層９をストライプ状にバ
ターニンクシ。
その両面をレジストで覆った債、深く化学エツチングす
る。こうすればストライプ状のＡｕＺｎ ［９ａ直下の
化合物多層半導体もえぐられ、その側面図は第４図のよ
うになり、１ｇで示したようなひさしが生じる。
る。こうすればストライプ状のＡｕＺｎ ［９ａ直下の
化合物多層半導体もえぐられ、その側面図は第４図のよ
うになり、１ｇで示したようなひさしが生じる。
したがって、このひさしの部分を折り除くことにより、
第４図の点線１７で示した 開面が現れて、発光素子６
の発光面は平坦面となる。
第４図の点線１７で示した 開面が現れて、発光素子６
の発光面は平坦面となる。
この場合第４図中で２として示した部分には、画性帯幅
がそれぞれ所定の随になされて異なった値となっている
２つの！１２＠−面ヌおよび〃が存在するためにダブル
へテロ接合構造となる。そしてまたこの部分Ｚｆ：含む
発光素子６の端面のエツチングには四塩化炭素（ＣＣｅ
４ ）ガスを用いた反応性イオンエツチング法を用いて
もよい。
がそれぞれ所定の随になされて異なった値となっている
２つの！１２＠−面ヌおよび〃が存在するためにダブル
へテロ接合構造となる。そしてまたこの部分Ｚｆ：含む
発光素子６の端面のエツチングには四塩化炭素（ＣＣｅ
４ ）ガスを用いた反応性イオンエツチング法を用いて
もよい。
次に受光部７については当該受光部の上部電極の１つの
陵を＜０１１＞軸方向となるようにし、これに平行な陵
をもつマスクを用いて化学エツチングを行なって当該受
光部を基板１から浮き上がらせるような形で形成する。
陵を＜０１１＞軸方向となるようにし、これに平行な陵
をもつマスクを用いて化学エツチングを行なって当該受
光部を基板１から浮き上がらせるような形で形成する。
この場合のエツチング液としテＩｒｉａＭ化水素（Ｈｇ
０ｇ ） 、 ｆｔｌｔＭ （Ｈ２Ｓ０ｏ。
０ｇ ） 、 ｆｔｌｔＭ （Ｈ２Ｓ０ｏ。
水（Ｈｇ０）の１Ｍ合液などの反応性体運のものを用い
ることＫより＜ｉｌｌ＞ Ａ面からなる受光面を形成す
る。またやはりＣＣｌ４ガスなどを用いた反応性エツチ
ングにより基板より上向きのｍ面を形成することもでき
る。ちなみにこの受光素子上面の電極は例えば２００μ
ｍＸ２００μｍとしてもよい。
ることＫより＜ｉｌｌ＞ Ａ面からなる受光面を形成す
る。またやはりＣＣｌ４ガスなどを用いた反応性エツチ
ングにより基板より上向きのｍ面を形成することもでき
る。ちなみにこの受光素子上面の電極は例えば２００μ
ｍＸ２００μｍとしてもよい。
■ 発明の効果
以と、詳細に説明したように、本発明に係る構造と製造
方法を用いた集積化光半導体装置は発光素子からの出射
光が受光素子の受光面で反射して再び発光素子例えば半
導体レーザや発光ダイオードに戻って行かないために、
発光素子の発光強度対電流特性が不安定になるようなこ
とは無くなり、東用と多大の効果が期待できる。
方法を用いた集積化光半導体装置は発光素子からの出射
光が受光素子の受光面で反射して再び発光素子例えば半
導体レーザや発光ダイオードに戻って行かないために、
発光素子の発光強度対電流特性が不安定になるようなこ
とは無くなり、東用と多大の効果が期待できる。
、４１図は従来の集積化光半導体装置の＃ｉＩ愈を万く
す斜視図、第２図（ａ）、（至）は集積化光半導体装置
中の受光素子の受光面形状による光の放射状−ヲホす図
、第８図は本発明に係る集積化光半導体装置の−視図、
第４図は該装置のうちの発光素子の作製法を示す図でお
る。 図においてｌは半導体基板、６は発光素子、７は受光素
子、８は受光素子の上部ｔｍ、９は発光素子のストライ
ブ状電極、ｌＯは当該光半導体装置の下部共通電極をそ
れぞれ示す。 第２図 第３図 ネ 第４ｒｙＪ
す斜視図、第２図（ａ）、（至）は集積化光半導体装置
中の受光素子の受光面形状による光の放射状−ヲホす図
、第８図は本発明に係る集積化光半導体装置の−視図、
第４図は該装置のうちの発光素子の作製法を示す図でお
る。 図においてｌは半導体基板、６は発光素子、７は受光素
子、８は受光素子の上部ｔｍ、９は発光素子のストライ
ブ状電極、ｌＯは当該光半導体装置の下部共通電極をそ
れぞれ示す。 第２図 第３図 ネ 第４ｒｙＪ
Claims (2)
- （１）＠光素子と受光素子とを共通の半導体基板の一生
面上に一体形成してなる集積化光半導体装置において、
上記発光素子の基板と垂直な光放射面は（０１１）面で
形成され該放射面から射出される光を受光する受光素子
の受光面は、（１１１）Ａ面であって、該受光面が１記
半導体基板の主面となす角度を鋭角となるように形成し
たことを特徴とする集積化光半導体装置。 - （２） 発光素子と受光素子とを共通の半導体基板の
一生面上に一体形成してなる集積化光半導体装置におい
て、（１００）ｒＩｊＪを持つ基板上に形成し丸上記受
光素子の受光面を反応性イオンエツチングあるいは化学
エツチングにより基板面に対して鋭角となる（ｉｌｌ）
面にしたことを特徴とする集積化光半導体装置の製造方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56213691A JPS58116788A (ja) | 1981-12-29 | 1981-12-29 | 集積化光半導体装置とその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56213691A JPS58116788A (ja) | 1981-12-29 | 1981-12-29 | 集積化光半導体装置とその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58116788A true JPS58116788A (ja) | 1983-07-12 |
Family
ID=16643383
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56213691A Pending JPS58116788A (ja) | 1981-12-29 | 1981-12-29 | 集積化光半導体装置とその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58116788A (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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1981
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