JPS5831593A - 光集積化素子 - Google Patents
光集積化素子Info
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- JPS5831593A JPS5831593A JP56129057A JP12905781A JPS5831593A JP S5831593 A JPS5831593 A JP S5831593A JP 56129057 A JP56129057 A JP 56129057A JP 12905781 A JP12905781 A JP 12905781A JP S5831593 A JPS5831593 A JP S5831593A
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- Japan
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- layer
- photodiode
- laser
- type inp
- semiconductor laser
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- 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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- 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
- H01S5/1053—Comprising an active region having a varying composition or cross-section in a specific direction
- H01S5/1064—Comprising an active region having a varying composition or cross-section in a specific direction varying width along the optical axis
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- H—ELECTRICITY
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- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/20—Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers
- H01S5/2054—Methods of obtaining the confinement
- H01S5/2059—Methods of obtaining the confinement by means of particular conductivity zones, e.g. obtained by particle bombardment or diffusion
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- 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
- H01S5/20—Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers
- H01S5/22—Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers having a ridge or stripe structure
- H01S5/227—Buried mesa structure ; Striped active layer
- H01S5/2275—Buried mesa structure ; Striped active layer mesa created by etching
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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
- H01S5/20—Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers
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- H01S5/227—Buried mesa structure ; Striped active layer
- H01S5/2275—Buried mesa structure ; Striped active layer mesa created by etching
- H01S5/2277—Buried mesa structure ; Striped active layer mesa created by etching double channel planar buried heterostructure [DCPBH] laser
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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】
本発明は光集積化菓子に関し、とくに埋め込みへテロ構
造牛４俸レーザとＰＮ接合型フォトダイオードとが同一
半導体基板上に集積化された禰め込みへテロ構造半導体
レーザ・フォトダイオード光集積化素子に関する。
造牛４俸レーザとＰＮ接合型フォトダイオードとが同一
半導体基板上に集積化された禰め込みへテロ構造半導体
レーザ・フォトダイオード光集積化素子に関する。
近年党牛導体素子や元ファイバの高品質化が進み、元フ
ァイバ通信の実用化が進展しつつある。
ァイバ通信の実用化が進展しつつある。
それにつれ、各検光素子を一体化してシステムの安定化
をはかろうという気運が爾まってきており、半導体レー
ザ，半導体受光素子．光変調素子．元増４ｖ！素子等，
各検光半導体素子のハイブリッド的な，あるいはモノリ
シックな集積回路化がはかられ，光来積回路という新し
い研究分野が発展しつつある。中でも半導体レーザ、発
光ダイオード等の発光素子と受光素子との集積化は光源
の光出力をモニターする必要性からシステム構成上重要
であると考えられ、それらを同一半導体基板上に形成す
るモノリシックな集積化が関心ｔ−果めている〇半導体
レーザと光検出素子のモノリシックな集積化を０指した
ものとして１例えば１９８０年発行のエレクトロニクス
・レターズ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓｌ、ｅｔｔｅｒり
誌、第１６巻、第９号、第３４２頁から第３４３頁に報
告された伊賀氏らによる化学工ｙ ｆ ７ ／ ミツ開
面を用イタＧａ１ｎＡｓＰ／ｌｎＰ ＤＨレーザ、フォ
トダイオードの集積化装置がある。
をはかろうという気運が爾まってきており、半導体レー
ザ，半導体受光素子．光変調素子．元増４ｖ！素子等，
各検光半導体素子のハイブリッド的な，あるいはモノリ
シックな集積回路化がはかられ，光来積回路という新し
い研究分野が発展しつつある。中でも半導体レーザ、発
光ダイオード等の発光素子と受光素子との集積化は光源
の光出力をモニターする必要性からシステム構成上重要
であると考えられ、それらを同一半導体基板上に形成す
るモノリシックな集積化が関心ｔ−果めている〇半導体
レーザと光検出素子のモノリシックな集積化を０指した
ものとして１例えば１９８０年発行のエレクトロニクス
・レターズ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓｌ、ｅｔｔｅｒり
誌、第１６巻、第９号、第３４２頁から第３４３頁に報
告された伊賀氏らによる化学工ｙ ｆ ７ ／ ミツ開
面を用イタＧａ１ｎＡｓＰ／ｌｎＰ ＤＨレーザ、フォ
トダイオードの集積化装置がある。
これは通常の絶縁膜ストライプレーザの一方の共振器面
を化学エツチングによって形成し、このエツチング共Ｉ
Ｍ器面に相対し丸面をフォトダイオードの受光面として
おり、化学エツチングによって形成されたレーザ共振器
面からの光出力をモニタすべくフォトダイオードが配置
された半導体レーザ・フォトダイオード集積化素子であ
る。この集積化素子の絶縁膜ストライプレーザに正のバ
イアスをかけて゛１流を流して発振させたレーザの光出
力を外部抵抗を介して負の７（イアスをかけたフォトダ
イオードで検出することによりレーザ光を上品りするこ
とができるＯ ところでこの例においてはレーザに絶縁膜ストライプ型
の横に広がった活性ノーをもつ半導体レーザを用いてい
るためにエツチングの条件がきびしく、レーザ特性その
ものが化学エツチングの影響をきわめて受けやすい○す
なわち注入電流対光出力特性の非直線性がへき１による
共振器面をもつ半導体レニザよりも顕看になったり、発
振しきい値が畝十係以上高くなったりして、製作が容易
でなく、製造歩留りが悪いＯさらに半導体レーザの電極
ストライプ幅とフォトダイオードｏ’ｒｔ極ストライプ
−が同じであるため、レーザ光の一部しか受光すること
ができず、受光効率が悪いという欠点があった０ 本発明の目的は上記の欠点を除去すべく、エツチングの
影響を受けに＜＜、製作歩留りが大、−に向上し、かつ
フォトダイオードの受光効率のよい埋め込みへテロ構造
半導体レーザ・フォトダイオード光集積化素子を提供す
ることにある。
を化学エツチングによって形成し、このエツチング共Ｉ
Ｍ器面に相対し丸面をフォトダイオードの受光面として
おり、化学エツチングによって形成されたレーザ共振器
面からの光出力をモニタすべくフォトダイオードが配置
された半導体レーザ・フォトダイオード集積化素子であ
る。この集積化素子の絶縁膜ストライプレーザに正のバ
イアスをかけて゛１流を流して発振させたレーザの光出
力を外部抵抗を介して負の７（イアスをかけたフォトダ
イオードで検出することによりレーザ光を上品りするこ
とができるＯ ところでこの例においてはレーザに絶縁膜ストライプ型
の横に広がった活性ノーをもつ半導体レーザを用いてい
るためにエツチングの条件がきびしく、レーザ特性その
ものが化学エツチングの影響をきわめて受けやすい○す
なわち注入電流対光出力特性の非直線性がへき１による
共振器面をもつ半導体レニザよりも顕看になったり、発
振しきい値が畝十係以上高くなったりして、製作が容易
でなく、製造歩留りが悪いＯさらに半導体レーザの電極
ストライプ幅とフォトダイオードｏ’ｒｔ極ストライプ
−が同じであるため、レーザ光の一部しか受光すること
ができず、受光効率が悪いという欠点があった０ 本発明の目的は上記の欠点を除去すべく、エツチングの
影響を受けに＜＜、製作歩留りが大、−に向上し、かつ
フォトダイオードの受光効率のよい埋め込みへテロ構造
半導体レーザ・フォトダイオード光集積化素子を提供す
ることにある。
本発明によれば、活性層の周囲がよりエネルギーギャッ
プが大きく屈折率が小さい半導体材料でおおわれている
埋め込みへテロ構造半導体レーザと％フォトダイオード
とが、同−半導体基板上に集積化された埋め込みへテロ
構造半導体レーザ・フォトダイオード光集積化素子にお
いて、フォトダイオードの中ヤリア発生領域が埋め込み
へテロ構造半導体レーザの活性層と同じ組成の半導体材
料からな９．褪め込みへテロ構造中４俸レーザの少なく
とも一方の共振器向がエツチング法によって形成され、
エツチングされた共振器面からのレーザ出力光ｔ−受光
すべく、フォトダイオードがエツチングされた共＊ｉ面
に相対して配置され、フォトダイオードのキャリア発生
領域の受光面がエツチングにより形成され、エツチング
面に露出したフォトダイオードのキャリア発生領域の面
積が堀め込みへテロ構造半導体レーザの活性層の共振器
面内の面積よりも大きいことｔ−特徴とする光集積化素
子が得られる。
プが大きく屈折率が小さい半導体材料でおおわれている
埋め込みへテロ構造半導体レーザと％フォトダイオード
とが、同−半導体基板上に集積化された埋め込みへテロ
構造半導体レーザ・フォトダイオード光集積化素子にお
いて、フォトダイオードの中ヤリア発生領域が埋め込み
へテロ構造半導体レーザの活性層と同じ組成の半導体材
料からな９．褪め込みへテロ構造中４俸レーザの少なく
とも一方の共振器向がエツチング法によって形成され、
エツチングされた共振器面からのレーザ出力光ｔ−受光
すべく、フォトダイオードがエツチングされた共＊ｉ面
に相対して配置され、フォトダイオードのキャリア発生
領域の受光面がエツチングにより形成され、エツチング
面に露出したフォトダイオードのキャリア発生領域の面
積が堀め込みへテロ構造半導体レーザの活性層の共振器
面内の面積よりも大きいことｔ−特徴とする光集積化素
子が得られる。
実施例を述べる前に本発明による埋め込みへテロ構造半
導体レーザ・フォトダイオード光集積化素子の動作原理
を説明する０第１図に従来例の半導体レーザ・フォトダ
イオード光集積化素子と本発明による埋め込みへテロ構
造半導体レーザ・フォトダイオード光集積化素子の平向
図を示す０通常化学エツチングされ九結晶表面はエツチ
ングマスクであるフォトレジストがきわめてフラットな
境界をもっていて４１畝μｍ程度の深さに化学エツチン
グする場合たいてい非常に小さな凹凸を生じて、エツチ
ング１４１面の平面度は多少悪くなる０この凹凸は微細
に一部すると１〜２μｍｌ後の非常に小さなうねりとな
っていることがわかるｏＭ１図（ａ）に示した従来例に
おいては、九とえばストライプ幅１５μｍの絶縁膜スト
ライプレーザを用いているため、このような微小なうね
りの影響を強く受けてしまい１発振しきい値電流密度が
へき開面による半導体レーザに比べて威十係以上上昇し
てしまったり、あるいはレーザ発振すらしなくなるとい
うことが知られている。これに対して本発明では、埋め
込みへテロ構造半導体レーザ１０６の活性層のストライ
プ幅が２〜３μｍと小さく、そのため前述したような微
小なうねりの影響はあまり受けず製作歩留りも向上した
◎仁のようなエツチング共振器面１１０は％ｗＩＪ１図
（ａ）に示した従来例の場合と同様ｈ Ｈｃｊ ： Ｃ
鴇ｃｏｏｎ：桟０２ ” ｉ ： ２ ：１ の混合エ
ツチング液を用い、１５℃でエツチング。
導体レーザ・フォトダイオード光集積化素子の動作原理
を説明する０第１図に従来例の半導体レーザ・フォトダ
イオード光集積化素子と本発明による埋め込みへテロ構
造半導体レーザ・フォトダイオード光集積化素子の平向
図を示す０通常化学エツチングされ九結晶表面はエツチ
ングマスクであるフォトレジストがきわめてフラットな
境界をもっていて４１畝μｍ程度の深さに化学エツチン
グする場合たいてい非常に小さな凹凸を生じて、エツチ
ング１４１面の平面度は多少悪くなる０この凹凸は微細
に一部すると１〜２μｍｌ後の非常に小さなうねりとな
っていることがわかるｏＭ１図（ａ）に示した従来例に
おいては、九とえばストライプ幅１５μｍの絶縁膜スト
ライプレーザを用いているため、このような微小なうね
りの影響を強く受けてしまい１発振しきい値電流密度が
へき開面による半導体レーザに比べて威十係以上上昇し
てしまったり、あるいはレーザ発振すらしなくなるとい
うことが知られている。これに対して本発明では、埋め
込みへテロ構造半導体レーザ１０６の活性層のストライ
プ幅が２〜３μｍと小さく、そのため前述したような微
小なうねりの影響はあまり受けず製作歩留りも向上した
◎仁のようなエツチング共振器面１１０は％ｗＩＪ１図
（ａ）に示した従来例の場合と同様ｈ Ｈｃｊ ： Ｃ
鴇ｃｏｏｎ：桟０２ ” ｉ ： ２ ：１ の混合エ
ツチング液を用い、１５℃でエツチング。
水洗、乾燥をくりかえず多段エツチング法を用いてもよ
いし、あるいは８４０□膜をエツチングマスクとして１
００ＣＣのメチルアルコールＫ Ｏ，３ＣＣのブロムを
混合したＢｒメタノール混合エツチング液で３℃、２分
間エツチングすることにより、実現できる。上述のこと
がらは湿式化学エツチングに限らず、グツズｉエツチン
グ、リアクティブイオンエツチング等のエツチングプロ
セスについても〆えることで娶る。ところで埋め込み構
造レーザを用いた場合、活性層幅が狭いためにビームの
ひるが９が大きくなり、レーザＱ活性層幅と同じ幅のＦ
Ｄキヤ替ア発生値域では受光効率がさらＫそこで本発明
によれば第１図（ｂ）に示したように埋め込みへテロ構
造半導体レーザ１０６の化学エツチング共振器面１１０
に相対する面のフォトダイオード１０７のキャリア発生
領域のストライプ１０９の１ｉＩｉをレーザ放射角に対
応した光の拡がり以上に広くしておくことにより、レー
ザ元を有効にモニタすることが可１１目となった。
いし、あるいは８４０□膜をエツチングマスクとして１
００ＣＣのメチルアルコールＫ Ｏ，３ＣＣのブロムを
混合したＢｒメタノール混合エツチング液で３℃、２分
間エツチングすることにより、実現できる。上述のこと
がらは湿式化学エツチングに限らず、グツズｉエツチン
グ、リアクティブイオンエツチング等のエツチングプロ
セスについても〆えることで娶る。ところで埋め込み構
造レーザを用いた場合、活性層幅が狭いためにビームの
ひるが９が大きくなり、レーザＱ活性層幅と同じ幅のＦ
Ｄキヤ替ア発生値域では受光効率がさらＫそこで本発明
によれば第１図（ｂ）に示したように埋め込みへテロ構
造半導体レーザ１０６の化学エツチング共振器面１１０
に相対する面のフォトダイオード１０７のキャリア発生
領域のストライプ１０９の１ｉＩｉをレーザ放射角に対
応した光の拡がり以上に広くしておくことにより、レー
ザ元を有効にモニタすることが可１１目となった。
次に本発明の実地例につき図を用いて説明する。
第２図は本発明の実施例の製造方法を示すための蒸散上
面からの平面図、および第２図ｔｂＪ中Ａ−Ａ’。
面からの平面図、および第２図ｔｂＪ中Ａ−Ａ’。
Ｈ−Ｂ’で示した部分の断面図である。まず第２図（ａ
ＪおよびＡ−Ａ’ 、 Ｈ−Ｈ’部分のｗｆｒ囲図を示
す第２図（’） −（’） Ｋ オＩｔｓ テ％ （
１００） ｎ−Ｉ ｎ ）’基［２０１上４Ｃｎ−１ｎ
Ｐバｙ７ｙＪ＊２０２．Ｇａ１ｎＡｓ）’層２０３、ｐ
−Ｉｎ１’り２ツドノ１２０４を＃４次成長させた通′
イのＤＨウェファに（０１１）方向に平行にｆｉｌｌ！
２〜３μｍの埋め込みへテロ４４造牛導体レーザ（以下
ＢＨ−ＬＤと略す。ン用ストライプとなる部分２５１と
幅１１００ａの７書トダイオード（以下１’Ｄと略す）
となる部分２５２とを含む１図中に示したようなストラ
イプパターンｔ＜０１１＞方向の間ＩＩＩｔ−２００Ｊ
ｍにとって通常のフォトレジスト技術によりＨｒメタノ
ールエツチング液を用いてＧａｌｎＡｓＰ層２０３よ夕
も深くメサエッチングする。次に埋め込み成長を行なう
。第２図（ｂ） 、 （ｇ） 、 （ｈ）にあわせて示
したように５ｐ−１ｎｐｔ流ブロツブロック５、ｎｎ−
１５ｐｔプａｙｌ１層２０６． ＄）−Ｉｎｐ １１メ
込Ｊ）層２ｏｔ、ｎ−Ｉｎｐ電極層２０８を順次積層さ
せる。
ＪおよびＡ−Ａ’ 、 Ｈ−Ｈ’部分のｗｆｒ囲図を示
す第２図（’） −（’） Ｋ オＩｔｓ テ％ （
１００） ｎ−Ｉ ｎ ）’基［２０１上４Ｃｎ−１ｎ
Ｐバｙ７ｙＪ＊２０２．Ｇａ１ｎＡｓ）’層２０３、ｐ
−Ｉｎ１’り２ツドノ１２０４を＃４次成長させた通′
イのＤＨウェファに（０１１）方向に平行にｆｉｌｌ！
２〜３μｍの埋め込みへテロ４４造牛導体レーザ（以下
ＢＨ−ＬＤと略す。ン用ストライプとなる部分２５１と
幅１１００ａの７書トダイオード（以下１’Ｄと略す）
となる部分２５２とを含む１図中に示したようなストラ
イプパターンｔ＜０１１＞方向の間ＩＩＩｔ−２００Ｊ
ｍにとって通常のフォトレジスト技術によりＨｒメタノ
ールエツチング液を用いてＧａｌｎＡｓＰ層２０３よ夕
も深くメサエッチングする。次に埋め込み成長を行なう
。第２図（ｂ） 、 （ｇ） 、 （ｈ）にあわせて示
したように５ｐ−１ｎｐｔ流ブロツブロック５、ｎｎ−
１５ｐｔプａｙｌ１層２０６． ＄）−Ｉｎｐ １１メ
込Ｊ）層２ｏｔ、ｎ−Ｉｎｐ電極層２０８を順次積層さ
せる。
ここで筆者らが４＃願昭５５−１２３２６１において示
したようにストライプ幅の狭いＨ）ｉ −ＬＤ部分では
ｐ−１ｎ ｐ電流プＯｙ／層２０５、ｎ−１ｎｐ［ｄプ
。
したようにストライプ幅の狭いＨ）ｉ −ＬＤ部分では
ｐ−１ｎ ｐ電流プＯｙ／層２０５、ｎ−１ｎｐ［ｄプ
。
ツク層２０６をメサ上部のみ積層しないように結晶成長
させることができ、一方１”Ｄ部分ではメサ幅が広いた
めにこれらの層はメサ上部にも積層してしまう。
させることができ、一方１”Ｄ部分ではメサ幅が広いた
めにこれらの層はメサ上部にも積層してしまう。
次に第２図（す、（Ａ）に示したように、もとのパター
ンにそってｐ形不純物であるＺｎｌｎ−Ｉｍｐ電ｍ鳩２
Ｑ８ｔ一つきぬ１てｐ−１ｎｐ 埋メ込４７ｆ）２０７
まで達するように拡散する・なおこの際Ｂ１４−ＬＤ部
分のｚｎ拡拡散ｌｉ２０９はｐ−Ｉｎｐ電極層２０７に
達してお９、ｎ−ＩｎｐｔｇプＯｙり層２０６には至っ
ていないようにするが、ＰＤＤ部分Ｚｎ仏歓層２１０は
Ｈ−Ｉｎｐ電流ブロック層２０６會つきぬけて、ＧａＩ
ｎＡｓＰ層２０３まで達しないようにする必要があるＯ
このようなＺｎ拡散ノーはＢ１４−ＬＤ ｓ分とＰＤｇ
分とを別々に拡散するか、あるいはＦＤＤ部分み二段階
おしこみ拡散することにより、容易に形成できる。Ｚｎ
拡散を行なった後、エピタキシャル成長層側にＡｕＺｎ
オーミック電極２１１を形成し、基板＠ｔケンマして全
体の厚さを約１００／Ｊｍとし、ｎ［ＶｃＡｕＳｎ＃−
ｉ ｙ／′を極２１２を形成する。
ンにそってｐ形不純物であるＺｎｌｎ−Ｉｍｐ電ｍ鳩２
Ｑ８ｔ一つきぬ１てｐ−１ｎｐ 埋メ込４７ｆ）２０７
まで達するように拡散する・なおこの際Ｂ１４−ＬＤ部
分のｚｎ拡拡散ｌｉ２０９はｐ−Ｉｎｐ電極層２０７に
達してお９、ｎ−ＩｎｐｔｇプＯｙり層２０６には至っ
ていないようにするが、ＰＤＤ部分Ｚｎ仏歓層２１０は
Ｈ−Ｉｎｐ電流ブロック層２０６會つきぬけて、ＧａＩ
ｎＡｓＰ層２０３まで達しないようにする必要があるＯ
このようなＺｎ拡散ノーはＢ１４−ＬＤ ｓ分とＰＤｇ
分とを別々に拡散するか、あるいはＦＤＤ部分み二段階
おしこみ拡散することにより、容易に形成できる。Ｚｎ
拡散を行なった後、エピタキシャル成長層側にＡｕＺｎ
オーミック電極２１１を形成し、基板＠ｔケンマして全
体の厚さを約１００／Ｊｍとし、ｎ［ＶｃＡｕＳｎ＃−
ｉ ｙ／′を極２１２を形成する。
最後にｗＬ２図（ｄ）にボし友ように、レーザ共賊振形
成のための化学エツチングを行なう。素子ウェファのエ
ビ層側にＳｉｎ、ＣＶＤ Ｗｉｔ槓層し１通冨の７オト
レジスト技術により、図に示すよりな暢約３０μｍのエ
ッデンダストライブ１（（Ｊｌｌ）方向に平行して形成
し、まずＫｌ＋１．溶液を用いてＡｕＺｎ電極層２１１
を取９去り、その後ＳｉＯ。
成のための化学エツチングを行なう。素子ウェファのエ
ビ層側にＳｉｎ、ＣＶＤ Ｗｉｔ槓層し１通冨の７オト
レジスト技術により、図に示すよりな暢約３０μｍのエ
ッデンダストライブ１（（Ｊｌｌ）方向に平行して形成
し、まずＫｌ＋１．溶液を用いてＡｕＺｎ電極層２１１
を取９去り、その後ＳｉＯ。
ＣＶＤ膜をマスクとしてメタノールＩＱＱｃｃ、１（ｒ
Ｑ、３ ＣＣを混合したＢｒメタノールエツチング液を
用いて３℃、２分間エツチングしてレーザ共振器面を形
成する。＜０１１＞方向では通常１幀メサエツチング方
向となり、垂直なエツチング面は得にくいのだが素子表
面との密着性のすぐれたｓｉｏ。
Ｑ、３ ＣＣを混合したＢｒメタノールエツチング液を
用いて３℃、２分間エツチングしてレーザ共振器面を形
成する。＜０１１＞方向では通常１幀メサエツチング方
向となり、垂直なエツチング面は得にくいのだが素子表
面との密着性のすぐれたｓｉｏ。
ＣＶＤ膜を用いることによりＢ）ｉ−４，Ｄ活性層端面
付近は基４ｌ表面に垂直にエツチング共振器面２５３を
形成することができ、これにより％ＢＨ−ＬＤ２５４と
ＰＤ２５５とが分離される。
付近は基４ｌ表面に垂直にエツチング共振器面２５３を
形成することができ、これにより％ＢＨ−ＬＤ２５４と
ＰＤ２５５とが分離される。
すなわち５本発明の実施例においては活性積載が共振器
端面内で小さな断面積をもつＢＨ−１，Ｄ５採用したこ
とにより、レーザ共振器１１１１ｉヲ形成するための化
学エツチングが容易になり、レーザ時性が仁のエツチン
グの状態にあまり影４されず、したがって再現性、製作
歩留りが大幅に向上した。
端面内で小さな断面積をもつＢＨ−１，Ｄ５採用したこ
とにより、レーザ共振器１１１１ｉヲ形成するための化
学エツチングが容易になり、レーザ時性が仁のエツチン
グの状態にあまり影４されず、したがって再現性、製作
歩留りが大幅に向上した。
さらにＢ）４−ＬＤの化学エツチング共振器面に相対す
る面のｌ’Ｄのキャリア発生領域のストライプ幅をレー
ザ放射角に対応した光拡がりＳ度％あるいはそれ以上広
くとることにより、レーザ光を有効にモニタすることが
できた０ 第３図に本発明の実施例の斜視図を示す。ｎ−Ｉｎｐ
基板３０１上に形成さｔＬｆｌｋ３１に−ＬＤ３０２
はＱａｌｎＡｓＰ活性層３０３以外の部分がｐ−ｎ−ｐ
−ｎ電流ブロック層によって確実に電流ブロックされ、
Ｇａ１ｎＡｓＰ活性層３０３部分のみに有効に電流が流
れる構造をもっておシ、このようなり１ｌ−Ｌｎ２Ｏ３
を採用したために化学エツチング共振器面３０８内の化
学エツチングによる微小なうねシの影響が小ざく、その
ためレーザ特性は化学エツチングに強くは左右されず、
再現性、−遺歩留りが向上した。またＨＨ−Ｌｎ２Ｏ３
と相対して配置され九ｌ’１）３０９の受光面内のキャ
リア発生領域３１０端面の幅はＨＨ−Ｌ、１）３０２の
レーザ放射角ＶＣ対Ａｒ、シた光拡が９の程度か、ある
いはそれよりも広くとっであるために有効にレーザ光を
モニタすることができた。この埋め込みへテロ構造半導
体レーザ・フォトダイオード光集積化素子にＭ−ＬＤ３
０２部分に正のバイアス會かけ％ＰＤ３１０に外部抵抗
を介して負にバイアスをかけることによって、高性能な
ＭＨ−Ｌｎ２Ｏ３とそのレーザ光を有効に光モニタする
ＰＤ３１０とが同一半導体基板上に集積化された素子を
駆動することができる。
る面のｌ’Ｄのキャリア発生領域のストライプ幅をレー
ザ放射角に対応した光拡がりＳ度％あるいはそれ以上広
くとることにより、レーザ光を有効にモニタすることが
できた０ 第３図に本発明の実施例の斜視図を示す。ｎ−Ｉｎｐ
基板３０１上に形成さｔＬｆｌｋ３１に−ＬＤ３０２
はＱａｌｎＡｓＰ活性層３０３以外の部分がｐ−ｎ−ｐ
−ｎ電流ブロック層によって確実に電流ブロックされ、
Ｇａ１ｎＡｓＰ活性層３０３部分のみに有効に電流が流
れる構造をもっておシ、このようなり１ｌ−Ｌｎ２Ｏ３
を採用したために化学エツチング共振器面３０８内の化
学エツチングによる微小なうねシの影響が小ざく、その
ためレーザ特性は化学エツチングに強くは左右されず、
再現性、−遺歩留りが向上した。またＨＨ−Ｌｎ２Ｏ３
と相対して配置され九ｌ’１）３０９の受光面内のキャ
リア発生領域３１０端面の幅はＨＨ−Ｌ、１）３０２の
レーザ放射角ＶＣ対Ａｒ、シた光拡が９の程度か、ある
いはそれよりも広くとっであるために有効にレーザ光を
モニタすることができた。この埋め込みへテロ構造半導
体レーザ・フォトダイオード光集積化素子にＭ−ＬＤ３
０２部分に正のバイアス會かけ％ＰＤ３１０に外部抵抗
を介して負にバイアスをかけることによって、高性能な
ＭＨ−Ｌｎ２Ｏ３とそのレーザ光を有効に光モニタする
ＰＤ３１０とが同一半導体基板上に集積化された素子を
駆動することができる。
以上実施例を用いて述べたように本発明の埋め込みへテ
ロ構造半導体レーザ・フォトダイオード光集積化素子に
おいては活性領域が共振器端面内で小さな面積をもつｋ
ｌ）ｉ−ＬＤを採用したため、レーず共Ｍｉ器面を形成
するためのエツチングが容易にな９％レーザ特性がエツ
チングの状態に強くは影響されず、したがって再現性、
製作歩留りが向上した０さらにＨＨ−ＬＤのエツチング
共振器面に相対する面のＦＤのキャリア発生領域のスト
ライプ幅をレーず放射角に対広した光拡がり程度、ある
いはそれ以上に広くとることにより、レーザ光を有効に
モニタすることができるという特徴を有する０ なお１本発明の実施例においては特に化学エツチング技
＃にもとづいて説明したが１本発明にはこの化学エツチ
ング法だけではなく、プラズマエツチング、リアクティ
ブイオンエツチング等の他のエツチング技術も適用でき
る０また本発明の実施例においてはＩｎｐを基板とし、
ｒｎＧａＡｓＰｉＢＨ−ＬＤの活性層、およびＰＤのキ
ャリア発生領域としたｂ曲波長帝の素子を示したが、本
発明に用いる半導体材料としてはＩｎｐ系にかぎらず、
ＧａＡｉ−ＧａＡｊＡｓ糸等の半導体材料でもさしつか
えない０
ロ構造半導体レーザ・フォトダイオード光集積化素子に
おいては活性領域が共振器端面内で小さな面積をもつｋ
ｌ）ｉ−ＬＤを採用したため、レーず共Ｍｉ器面を形成
するためのエツチングが容易にな９％レーザ特性がエツ
チングの状態に強くは影響されず、したがって再現性、
製作歩留りが向上した０さらにＨＨ−ＬＤのエツチング
共振器面に相対する面のＦＤのキャリア発生領域のスト
ライプ幅をレーず放射角に対広した光拡がり程度、ある
いはそれ以上に広くとることにより、レーザ光を有効に
モニタすることができるという特徴を有する０ なお１本発明の実施例においては特に化学エツチング技
＃にもとづいて説明したが１本発明にはこの化学エツチ
ング法だけではなく、プラズマエツチング、リアクティ
ブイオンエツチング等の他のエツチング技術も適用でき
る０また本発明の実施例においてはＩｎｐを基板とし、
ｒｎＧａＡｓＰｉＢＨ−ＬＤの活性層、およびＰＤのキ
ャリア発生領域としたｂ曲波長帝の素子を示したが、本
発明に用いる半導体材料としてはＩｎｐ系にかぎらず、
ＧａＡｉ−ＧａＡｊＡｓ糸等の半導体材料でもさしつか
えない０
第１図は従来例の半導体レーザ・フォトダイオード光集
積化素子、および本発明による埋め込みへテロ構造半導
体レーザ・フォトダイオード光集積化素子の平面図、８
ｇ２図（Ｊｉ）〜（ｊ）に本発明の実施例の製造方法を
示すための平圓図および前面図、第３図は本発明の実施
例の斜視図である。図中、１０１・・・・・・絶縁膜ス
トライプレーザ、１０６・・・・・・埋め込みへテロ構
造半導体レーザ％ １０３・・・・・・□ レーザ電
極ストライプ、１０４・・・・・・フォトダイオード電
極ストライプ、１０２．１０７・・・・・・フォトダイ
オード、 １０５．１１０・・・・・・化学エツチン
グ共振器面。 １０８・・・・・・埋め込みへテロ構造半導体レーザ電
極。 １０９・・・−・フォトダイオード電極ｂ２０１・・・
・・・ｎ−Ｉｎｐ基板、 ２０３−−−−−−ＴｎＧａ
Ａａ）’Ｊ１＃％２０５−−１”” ｐｔＤｔｊａｙ１
層ｈ ２０６ ・−・−ｎ−１ｎｐ電流プＱｙり層、２
Ｇ ？−・−Ｉ）−１１１９ｍめ込みＩＩ。 ２０８・・・・・・ｎ−Ｉｎｐ電極層、 ２０９．２１
０・・・・・・Ｚｎ拡散領域、２５１・・・・・・埋め
込みヘテｕ４１１造牛導捧レーザのストライブパターン
、２５２−・・・・・フォトダイオード部分のストライ
プパターン、３０２・・・・・・埋め込みヘテｃＩ＃Ｉ
ｔ造半導体レーザ、３０３・・・・・・埋め込みへテロ
４遺牛導体レーザの１ｎＧａＡｓ）’活性層、３０９・
・・・・・フォトダイオード、３１Ｏ・・・・・・フォ
トダイオードのＩｎＧａＡｓＰキャリア発生領域である
。 第１図 （の） （ｂ’） 第２図 第２図 （Ｃ） 第２ ２１ｚ ２θ３ （λ） ２σ３ ２／２ ２りｌ
積化素子、および本発明による埋め込みへテロ構造半導
体レーザ・フォトダイオード光集積化素子の平面図、８
ｇ２図（Ｊｉ）〜（ｊ）に本発明の実施例の製造方法を
示すための平圓図および前面図、第３図は本発明の実施
例の斜視図である。図中、１０１・・・・・・絶縁膜ス
トライプレーザ、１０６・・・・・・埋め込みへテロ構
造半導体レーザ％ １０３・・・・・・□ レーザ電
極ストライプ、１０４・・・・・・フォトダイオード電
極ストライプ、１０２．１０７・・・・・・フォトダイ
オード、 １０５．１１０・・・・・・化学エツチン
グ共振器面。 １０８・・・・・・埋め込みへテロ構造半導体レーザ電
極。 １０９・・・−・フォトダイオード電極ｂ２０１・・・
・・・ｎ−Ｉｎｐ基板、 ２０３−−−−−−ＴｎＧａ
Ａａ）’Ｊ１＃％２０５−−１”” ｐｔＤｔｊａｙ１
層ｈ ２０６ ・−・−ｎ−１ｎｐ電流プＱｙり層、２
Ｇ ？−・−Ｉ）−１１１９ｍめ込みＩＩ。 ２０８・・・・・・ｎ−Ｉｎｐ電極層、 ２０９．２１
０・・・・・・Ｚｎ拡散領域、２５１・・・・・・埋め
込みヘテｕ４１１造牛導捧レーザのストライブパターン
、２５２−・・・・・フォトダイオード部分のストライ
プパターン、３０２・・・・・・埋め込みヘテｃＩ＃Ｉ
ｔ造半導体レーザ、３０３・・・・・・埋め込みへテロ
４遺牛導体レーザの１ｎＧａＡｓ）’活性層、３０９・
・・・・・フォトダイオード、３１Ｏ・・・・・・フォ
トダイオードのＩｎＧａＡｓＰキャリア発生領域である
。 第１図 （の） （ｂ’） 第２図 第２図 （Ｃ） 第２ ２１ｚ ２θ３ （λ） ２σ３ ２／２ ２りｌ
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 活性層の周囲がよりエネルギーギャップが大きく屈折率
が小さい半導体材料でおおわれている埋め込みヘテａ構
造牛導体レーザと、７オトダイオードとが、同一半導体
基板上に集積化された埋め込みヘテｏ４１１造半導体レ
ーザ・フォトダイオード光集積化素子において、前記フ
ォトダイオードのキャリア発生領域が前記埋め込みヘテ
０＃造半導体レーザの活性層と同じ組成の半導体材料か
らなり、前記埋め込みへテロ構造半導体レーザの少なく
とも＝方の共振器面がエツチング法によって形成され１
エツチングされた共振器面からのレーザ出力光を受光す
べく、前記フォトダイオードが前記エツチングされた共
振器面に相対して配置され。 前記フォトダイオードのキャリア発生領域の受光面がエ
ツチングにより形成され、エツテング面に露出り、た前
記フォトダイオードのキャリア発生−城の面積が前記纏
め込みへテロ構造半導体レーザの活性層の共振器面内の
面積よりも大きいことｔ特徴とする光集積化素子。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56129057A JPS5831593A (ja) | 1981-08-18 | 1981-08-18 | 光集積化素子 |
| US06/408,302 US4470143A (en) | 1981-08-18 | 1982-08-16 | Semiconductor laser having an etched mirror and a narrow stripe width, with an integrated photodetector |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56129057A JPS5831593A (ja) | 1981-08-18 | 1981-08-18 | 光集積化素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5831593A true JPS5831593A (ja) | 1983-02-24 |
Family
ID=15000016
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56129057A Pending JPS5831593A (ja) | 1981-08-18 | 1981-08-18 | 光集積化素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5831593A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6432694A (en) * | 1987-05-09 | 1989-02-02 | Samsung Semiconductor Tele | Manufacture of semiconductor device in which laser diode and photodiode with expanded light receiving plane are unified |
| US5281829A (en) * | 1991-09-12 | 1994-01-25 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Optical semiconductor device having semiconductor laser and photodetector |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS53105185A (en) * | 1977-02-15 | 1978-09-13 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Photo integrated semiconductor device |
-
1981
- 1981-08-18 JP JP56129057A patent/JPS5831593A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS53105185A (en) * | 1977-02-15 | 1978-09-13 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Photo integrated semiconductor device |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6432694A (en) * | 1987-05-09 | 1989-02-02 | Samsung Semiconductor Tele | Manufacture of semiconductor device in which laser diode and photodiode with expanded light receiving plane are unified |
| US5281829A (en) * | 1991-09-12 | 1994-01-25 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Optical semiconductor device having semiconductor laser and photodetector |
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