JPS5880887A - 半導体レ−ザ・フオトダイオ−ド光集積化素子 - Google Patents
半導体レ−ザ・フオトダイオ−ド光集積化素子Info
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- JPS5880887A JPS5880887A JP56179303A JP17930381A JPS5880887A JP S5880887 A JPS5880887 A JP S5880887A JP 56179303 A JP56179303 A JP 56179303A JP 17930381 A JP17930381 A JP 17930381A JP S5880887 A JPS5880887 A JP S5880887A
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- Japan
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- layer
- laser
- semiconductor laser
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- 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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- 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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- 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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- H01S5/00—Semiconductor lasers
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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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- Semiconductor Lasers (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】
本発明は光集積化素子に関し、と下に埋め込みへテロ構
造半導体レーザと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。
造半導体レーザと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。
近年光半導体素子や光ファイバの高品質化によ〕、光フ
アイバ通信の実用化が進み、各種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高まるにつれ、
光集積回路という新しい研究分野が発展しつつある。な
かでも半導体レーザ。
アイバ通信の実用化が進み、各種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高まるにつれ、
光集積回路という新しい研究分野が発展しつつある。な
かでも半導体レーザ。
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ｔ％エターする必！！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−半導体基板上に形
成するモノリシックな集積化が関心を集めている。半導
体レーザと光検出素子のモノリシックな集積化をめざし
九ものとして、Ｎえば１９８０年発行のエレクトロニク
ス・レターズ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｌｅｔｔ＠ｒ
ｓ）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エツチングミラー面を
用いたＩｎＧａＡａＰ／ＩｎＰ ＤＨｖ−ず・７オトダ
イオードの集積化素子がある。これ杜通常の絶縁膜スト
ライプレーザの一方の共振器面を化学エツチングにより
、て形成し、このエツチング共振器面に＼ 相対した面をフォトダイオードの受光面としておシ、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九半
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
かけ電流を流して発振させたレーザの光出力の一部を外
部抵抗を介して負のバイアスをかけ九７オトダイオード
で検出することによ〕レーザ光をモニタすることができ
る。
源の光出力ｔ％エターする必！！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−半導体基板上に形
成するモノリシックな集積化が関心を集めている。半導
体レーザと光検出素子のモノリシックな集積化をめざし
九ものとして、Ｎえば１９８０年発行のエレクトロニク
ス・レターズ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｌｅｔｔ＠ｒ
ｓ）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エツチングミラー面を
用いたＩｎＧａＡａＰ／ＩｎＰ ＤＨｖ−ず・７オトダ
イオードの集積化素子がある。これ杜通常の絶縁膜スト
ライプレーザの一方の共振器面を化学エツチングにより
、て形成し、このエツチング共振器面に＼ 相対した面をフォトダイオードの受光面としておシ、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九半
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
かけ電流を流して発振させたレーザの光出力の一部を外
部抵抗を介して負のバイアスをかけ九７オトダイオード
で検出することによ〕レーザ光をモニタすることができ
る。
ところで、この９１においてはレーザに絶縁膜ストライ
プをの横に広がり九活性層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無びしく、レーザ特性そ
のものが化学エツチングの影響を無わめて受は中すい、
すなわち注入電流対光出力特性の非直線性かへ自問によ
る共振器面をもつ半導体レーザよ〕も顕著になったル１
発振しきい値が数十％以上高くな−）えシして、製作が
容易でなく、製造歩Ｉｎが悪い、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の電極ストライプ
幅が同じであるため、レーザ出力光の一部しか受光する
ことができず、受光効率が悪い。
プをの横に広がり九活性層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無びしく、レーザ特性そ
のものが化学エツチングの影響を無わめて受は中すい、
すなわち注入電流対光出力特性の非直線性かへ自問によ
る共振器面をもつ半導体レーザよ〕も顕著になったル１
発振しきい値が数十％以上高くな−）えシして、製作が
容易でなく、製造歩Ｉｎが悪い、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の電極ストライプ
幅が同じであるため、レーザ出力光の一部しか受光する
ことができず、受光効率が悪い。
あるいは半導体レーザの共振ｗＩｉｉｉとフォトダイオ
ードの受光面とが平行に配置されているため、フォトダ
イオードの受光面で反射し九レーザ発振光が半導体レー
ザに再入射して、反射雑音とな〕、半導体レーずのモー
ド不安定性の原因となるといった欠点があった。
ードの受光面とが平行に配置されているため、フォトダ
イオードの受光面で反射し九レーザ発振光が半導体レー
ザに再入射して、反射雑音とな〕、半導体レーずのモー
ド不安定性の原因となるといった欠点があった。
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〈＜、製作歩留シが大幅に向上し、かつフ
ォトダイオードの受光効率がよく。
影響を受けに〈＜、製作歩留シが大幅に向上し、かつフ
ォトダイオードの受光効率がよく。
レーザの発振横モード、軸モードが安定化された埋め込
みへテロ構造半導体レーザ・７オトダイオード光集積化
素子を提供することにある。
みへテロ構造半導体レーザ・７オ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
プが大急く屈折率が不適な生部体材料でおおわれている
埋め込みペテロ構造半導体レーザと、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半導体レーザ・
フォトダイオード光集積化素子において、埋め込みへテ
ロ構造半導体レーザの少なくと４一方の共振器面がエツ
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を受光すべく、フォトダイオードが
エツチングされたレーザ共振器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〕形成され、エツチング面に露出したｍ起フォ
トダイオードの葦ヤリア発生領域が、埋め込みへテロ構
造半導体レーザの活性層の共振器面内面積より４大きな
面積をもち、受光面がレーザ共振軸に対して喬直童ない
ことを特徴とする中導体し−ず・フォトダイオード光集
積化素子が得られる。
プが大急く屈折率が不適な生部体材料でおおわれている
埋め込みペテロ構造半導体レーザと、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半導体レーザ・
フォトダイオード光集積化素子において、埋め込みへテ
ロ構造半導体レーザの少なくと４一方の共振器面がエツ
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を受光すべく、フォトダイオードが
エツチングされたレーザ共振器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〕形成され、エツチング面に露出したｍ起フォ
トダイオードの葦ヤリア発生領域が、埋め込みへテロ構
造半導体レーザの活性層の共振器面内面積より４大きな
面積をもち、受光面がレーザ共振軸に対して喬直童ない
ことを特徴とする中導体し−ず・フォトダイオード光集
積化素子が得られる。
実施例を述べる＃に本発明による堀め込みへテロ構造半
導体レーザ・７オトダイオート°光集積化素子の動作原
理を図を用いて説明する。第１図に従来例の半導体レー
ず・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
化素子の平面図を示す。通常化学エツチングされた結晶
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７ラツトな境界をもっていても数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、エツチング側面の平面度は多少悪くなる。この凹
凸紘黴細に観察すると１〜２μｍ前後の非常に小さなう
ねシとなっていることがわかる。第１図（＆）に示した
従来例においては％九とえばストライプ幅１５４ｍ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
小なうねルの影響を強く受けてしまい５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数十％以
上、上昇してしまったシ、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截体レーザ１０６の活性層
のストライプ幅が２〜３ａｍと小さく、そのため前述し
たような微小なうね〕の影響はあｔＪ７受けず製作歩留
ｐも向上し声。このような嵐好なエツチング共振器面１
１０は第１図（ａ）に示した従来例の場合と同様Ｈｅｎ
：ＣＨｓＣＯＯＨ：Ｈ＊０嵩−１：２：１の混合エツチ
ング液を用い、１５℃でエツチング−水洗、乾燥を〈プ
かえず多段エツチング法を用いてもよいし、あるｖｈは
８ｉ０＊ ＠ｔ−ｘｙチングマ゛スクとして１００Ｃ
Ｃのメチルアルコールに０．３ｃｃのブームを混合した
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〕、実現で龜る。上述のことがらは
湿式化学エツチング法に限らず、プラズマエツチング、
す・アクティブイオンエツチング等のエツチングプロセ
スについても言えることである。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
ろが〕が大きくなり、レーザの活性層幅と同じ幅のフォ
トダイオードキャリア発生領域では受光効率が著しく低
下し、有効なモニタができにくかった。それに対して本
発明によれに第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１
１０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の幅ｔレーザ放射角に対応
した光の拡がシ以上に広くしておくことによシ、レーザ
光を有効にモニタすることが可能となった。また半導体
レーザは一般に、外部から入射する光にはきわめて敏感
である。半導体レーザから出射したレーザ光が光ファイ
バの入射端面、あるいは光ファイバの出射端面から反射
して半導体レーザに再入射することによシ、半導体レー
ザの発振モードが不安定となシ、軸モードのホッピング
やふらつきが生じて、いわゆるフイ（７下パック雑音と
なることが知られている。第１図（ａ）Ｋ示した従来例
においてはフォトダイオードの受光面が半導体レーザ共
振器面とほぼ平行に形成されているため、このフィード
バック雑音の影響ｔ−色わめて受けやすく％ｖｈｍ軸モ
ードが不安定になることが多かった。ところが第１図（
ｂ）に示したような本発明による埋め込みへテロ構麺中
導体レーザ・フォトダイオード光集積化素子においては
％７オトダイオード受光面ｔレーザ共振軸に対して垂直
にせず、受光面で反射したレーザ光が、レーザ共振ＩＩ
ＥＩには達しても。
導体レーザ・７オトダイオート°光集積化素子の動作原
理を図を用いて説明する。第１図に従来例の半導体レー
ず・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
化素子の平面図を示す。通常化学エツチングされた結晶
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７ラツトな境界をもっていても数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、エツチング側面の平面度は多少悪くなる。この凹
凸紘黴細に観察すると１〜２μｍ前後の非常に小さなう
ねシとなっていることがわかる。第１図（＆）に示した
従来例においては％九とえばストライプ幅１５４ｍ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
小なうねルの影響を強く受けてしまい５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数十％以
上、上昇してしまったシ、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截体レーザ１０６の活性層
のストライプ幅が２〜３ａｍと小さく、そのため前述し
たような微小なうね〕の影響はあｔＪ７受けず製作歩留
ｐも向上し声。このような嵐好なエツチング共振器面１
１０は第１図（ａ）に示した従来例の場合と同様Ｈｅｎ
：ＣＨｓＣＯＯＨ：Ｈ＊０嵩−１：２：１の混合エツチ
ング液を用い、１５℃でエツチング−水洗、乾燥を〈プ
かえず多段エツチング法を用いてもよいし、あるｖｈは
８ｉ０＊ ＠ｔ−ｘｙチングマ゛スクとして１００Ｃ
Ｃのメチルアルコールに０．３ｃｃのブームを混合した
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〕、実現で龜る。上述のことがらは
湿式化学エツチング法に限らず、プラズマエツチング、
す・アクティブイオンエツチング等のエツチングプロセ
スについても言えることである。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
ろが〕が大きくなり、レーザの活性層幅と同じ幅のフォ
トダイオードキャリア発生領域では受光効率が著しく低
下し、有効なモニタができにくかった。それに対して本
発明によれに第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１
１０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の幅ｔレーザ放射角に対応
した光の拡がシ以上に広くしておくことによシ、レーザ
光を有効にモニタすることが可能となった。また半導体
レーザは一般に、外部から入射する光にはきわめて敏感
である。半導体レーザから出射したレーザ光が光ファイ
バの入射端面、あるいは光ファイバの出射端面から反射
して半導体レーザに再入射することによシ、半導体レー
ザの発振モードが不安定となシ、軸モードのホッピング
やふらつきが生じて、いわゆるフイ（７下パック雑音と
なることが知られている。第１図（ａ）Ｋ示した従来例
においてはフォトダイオードの受光面が半導体レーザ共
振器面とほぼ平行に形成されているため、このフィード
バック雑音の影響ｔ−色わめて受けやすく％ｖｈｍ軸モ
ードが不安定になることが多かった。ところが第１図（
ｂ）に示したような本発明による埋め込みへテロ構麺中
導体レーザ・フォトダイオード光集積化素子においては
％７オトダイオード受光面ｔレーザ共振軸に対して垂直
にせず、受光面で反射したレーザ光が、レーザ共振ＩＩ
ＥＩには達しても。
活性層に再入射してガイドされない１変に傾斜させるこ
とによｐ、上記のようなフィードバック雑音の影響をと
りのそくことかで龜る。
とによｐ、上記のようなフィードバック雑音の影響をと
りのそくことかで龜る。
次に本発明の実施的につき図を用いて説明する。
第２図は本発明の実施列の製造方法を示す丸めの平向図
、および第２図（２）中Ａ−Ａ’、Ｂ−Ｂｌで示した部
分の断面図である。ｔず第２図（１）、しよび（２）の
Ａ−Ａ’ 、Ｂ−８１部分の断面図を示す第２図（５）
、 （６）において、（１０Ｇ）ｆｌ−ＩｎＰ 基板
２０１上にｎ−ＩｎＰバッファ層２０２、’ＩｎＧａＡ
ａＰ層２０３．ｐ−ＩｎＰクラッド層２０４を順次成長
させた通常のＤＨウェファに＜Ｏｌｌ＞方向に平行に幅
２〜３μｍｏ埋め込みへテロ構造半導体レーザ（以下Ｈ
Ｈ−ＬＤと略す。）用ストライプとなる部分２５１と幅
１００μｍのフォトダイオード（以下ＦＤと略す。）と
なる部分２５２とを含む図中に示し九ようなストライプ
パターンを＜０１１＞方向の間隔を２００ ａｍにとっ
て通常の７オトレジスト技術によｐＢｒメタノールエツ
チング液を用いてＩｎＧａＡｓＰ層２０３よシも深くメ
サエッチングする。次に埋め込み成長を行なう。第２図
（２）。
、および第２図（２）中Ａ−Ａ’、Ｂ−Ｂｌで示した部
分の断面図である。ｔず第２図（１）、しよび（２）の
Ａ−Ａ’ 、Ｂ−８１部分の断面図を示す第２図（５）
、 （６）において、（１０Ｇ）ｆｌ−ＩｎＰ 基板
２０１上にｎ−ＩｎＰバッファ層２０２、’ＩｎＧａＡ
ａＰ層２０３．ｐ−ＩｎＰクラッド層２０４を順次成長
させた通常のＤＨウェファに＜Ｏｌｌ＞方向に平行に幅
２〜３μｍｏ埋め込みへテロ構造半導体レーザ（以下Ｈ
Ｈ−ＬＤと略す。）用ストライプとなる部分２５１と幅
１００μｍのフォトダイオード（以下ＦＤと略す。）と
なる部分２５２とを含む図中に示し九ようなストライプ
パターンを＜０１１＞方向の間隔を２００ ａｍにとっ
て通常の７オトレジスト技術によｐＢｒメタノールエツ
チング液を用いてＩｎＧａＡｓＰ層２０３よシも深くメ
サエッチングする。次に埋め込み成長を行なう。第２図
（２）。
（７） 、 （８）にあわせて示したように、ｐ−Ｉｎ
Ｐ電流プａｙり層２０５、ｏ−ＩａＰ 電流プａｙり
層２０６ｓｐ−ＩａＰｉｌめ込み層２０７．ａ−１ｎＰ
電極層２０８を順次積層させる。こむで筆者らが特ｗ４
昭５５−１２４２６１号明細書において示したようスト
ライプ幅Ｏ狭ｈＢＨ＝ＬＤ部分ではｐ−ＩｎＰ電流ブロ
ック層２０！ｓ、５−ＩａＰ電流プａｙり層２０６ ｔ
メ？上部Ｏ４積層しないように結晶成長させることがで
き、一方ＰＤ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（３）および
（９） ＃ １１Ｇ）にあわせて示したように、もとの
パターンにそってｐ形不純物であるＺｎをｎ−ＩｎＰ電
極層２０８をつ龜ぬけてｐ−Ｉ口Ｐ埋め込み鳩２０７ｔ
で達するように拡散する。なｓＰヒｏＨｎ）ｌ−ＬＤ部
分のＺｎ拡散層２０９はｐ−ＩｎＰ 埋め込み層２０７
に達してお〉、ａ−ＩｎＰ電流電流クロッ２層２０６至
っていないようにすｂが、ＦＤ線部分Ｚｎ拡散層２１６
ｉｊ （１−ＩＯＰ電流電流クロッ２層２０６ｔぬけ
て、かつＩｎＧａＡｓＰ層２０３ｔでは達していないよ
うにする必要がある。このようなＺｎ拡散層はＢＨ−Ｌ
Ｄ部分と２０部分とを別々に拡散するか、あるいはＦＤ
線部分み二ＲＮおしこみ拡散する仁とによシ、容品に形
成することができる。Ｚｎ拡１１ｋｌ−行なつ′＃−後
、エピタキシャル成長１ｆ１ｍにＡｕＺｎオーイック電
極、２１１ ｋ形成し、基板＠を研磨して全体の厚さを
約１００ μｍとし、ｆｉ側にＡｕｒａオーミック電極
２１２ｔ−形成する。最後に第２図（４）に示したよう
に、レーザ共振器、およびＦＤ受光面２６０形成のため
の化学エツチングを行なう。素子ウェファのエピタキシ
ャル成長層側に８ｓＯｓＣＶＤ＠を積層し１通常の７オ
トレジスト技術によ〕、図に示しえよつなエツチングパ
ターンを形成する。なおこの際ＢＨ−ＬＤ共振器面がく
Ｏｌｌ〉方向に平行になるように、またＦＤ受光面２６
０がらの反射光がＢＨ−ＬＤ活性層に再入射して光導波
されない程度にＰＤの受光面２６０ｔ−レーザ共振軸に
対して傾斜させることが必要である。そのＬ ｔずＫ
Ｉ ＋ Ｉｓ ＠ｉ［を用いて人ｕＺｎ電極層２１１ｔ
”ｉｌｐ去りその後８ｔＯｓＣＶＤｌ［ｔ−マスクとし
てメタノール１００ｃｃ 、ＢｒＯ，３ｃｃ を混合し
ｆｔ−ＢｒメタノールエツチングｆＩＬｔ−用いて３℃
、２分間エツチングしてレーず共振−面を形成する。（
０１１）方向では通常順メサエツチング方向となり、喬
直なエツチング面は得にくいのだが、素子狭面との密着
性のすぐれた８ｓＯｘＣＶＤ ＠を用いることにょシ
ＢＨ−ＬＤｒｔＩ性層端面付近は基板表面に垂直にエツ
チング共振５ｍｇ５ｓｔ形成することができ。
Ｐ電流プａｙり層２０５、ｏ−ＩａＰ 電流プａｙり
層２０６ｓｐ−ＩａＰｉｌめ込み層２０７．ａ−１ｎＰ
電極層２０８を順次積層させる。こむで筆者らが特ｗ４
昭５５−１２４２６１号明細書において示したようスト
ライプ幅Ｏ狭ｈＢＨ＝ＬＤ部分ではｐ−ＩｎＰ電流ブロ
ック層２０！ｓ、５−ＩａＰ電流プａｙり層２０６ ｔ
メ？上部Ｏ４積層しないように結晶成長させることがで
き、一方ＰＤ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（３）および
（９） ＃ １１Ｇ）にあわせて示したように、もとの
パターンにそってｐ形不純物であるＺｎをｎ−ＩｎＰ電
極層２０８をつ龜ぬけてｐ−Ｉ口Ｐ埋め込み鳩２０７ｔ
で達するように拡散する。なｓＰヒｏＨｎ）ｌ−ＬＤ部
分のＺｎ拡散層２０９はｐ−ＩｎＰ 埋め込み層２０７
に達してお〉、ａ−ＩｎＰ電流電流クロッ２層２０６至
っていないようにすｂが、ＦＤ線部分Ｚｎ拡散層２１６
ｉｊ （１−ＩＯＰ電流電流クロッ２層２０６ｔぬけ
て、かつＩｎＧａＡｓＰ層２０３ｔでは達していないよ
うにする必要がある。このようなＺｎ拡散層はＢＨ−Ｌ
Ｄ部分と２０部分とを別々に拡散するか、あるいはＦＤ
線部分み二ＲＮおしこみ拡散する仁とによシ、容品に形
成することができる。Ｚｎ拡１１ｋｌ−行なつ′＃−後
、エピタキシャル成長１ｆ１ｍにＡｕＺｎオーイック電
極、２１１ ｋ形成し、基板＠を研磨して全体の厚さを
約１００ μｍとし、ｆｉ側にＡｕｒａオーミック電極
２１２ｔ−形成する。最後に第２図（４）に示したよう
に、レーザ共振器、およびＦＤ受光面２６０形成のため
の化学エツチングを行なう。素子ウェファのエピタキシ
ャル成長層側に８ｓＯｓＣＶＤ＠を積層し１通常の７オ
トレジスト技術によ〕、図に示しえよつなエツチングパ
ターンを形成する。なおこの際ＢＨ−ＬＤ共振器面がく
Ｏｌｌ〉方向に平行になるように、またＦＤ受光面２６
０がらの反射光がＢＨ−ＬＤ活性層に再入射して光導波
されない程度にＰＤの受光面２６０ｔ−レーザ共振軸に
対して傾斜させることが必要である。そのＬ ｔずＫ
Ｉ ＋ Ｉｓ ＠ｉ［を用いて人ｕＺｎ電極層２１１ｔ
”ｉｌｐ去りその後８ｔＯｓＣＶＤｌ［ｔ−マスクとし
てメタノール１００ｃｃ 、ＢｒＯ，３ｃｃ を混合し
ｆｔ−ＢｒメタノールエツチングｆＩＬｔ−用いて３℃
、２分間エツチングしてレーず共振−面を形成する。（
０１１）方向では通常順メサエツチング方向となり、喬
直なエツチング面は得にくいのだが、素子狭面との密着
性のすぐれた８ｓＯｘＣＶＤ ＠を用いることにょシ
ＢＨ−ＬＤｒｔＩ性層端面付近は基板表面に垂直にエツ
チング共振５ｍｇ５ｓｔ形成することができ。
これによｆｉ、ＢＨ−ＬＤ２５４ とＰＤ２５５とが分
離される。
離される。
すなわち１本発明の実施例においては、活性領域が共振
器端面内で小さな断面積ｔ４っＢＨ−ＬＤを採用したこ
とによ）、レーザ共振器面を形成する丸めの化学エツチ
ングが容易ＫＬＪＩ、レーザ特性がこのエツチングの状
態にあｔカ影響されず、したがって再現性、製作歩’ａ
ｎｔが大幅に向上した。さらにＢＨ−ＬＤの化学エツチ
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ザ放射角に対応し九光拡が）程度あ
るいはそれ以上に広くとる仁とによル、レーザ光を有効
にモニタすることかで龜た。ｔた７オトダイオードの受
光面をレーザ共振器面に対して傾けることによって、Ｆ
Ｄ受光面からの反射光がＢ ）ｉ −、Ｌ Ｄ活性層に
再入射することによる光フィードバック雑音の影曽管と
シ除くことかで龜た。
器端面内で小さな断面積ｔ４っＢＨ−ＬＤを採用したこ
とによ）、レーザ共振器面を形成する丸めの化学エツチ
ングが容易ＫＬＪＩ、レーザ特性がこのエツチングの状
態にあｔカ影響されず、したがって再現性、製作歩’ａ
ｎｔが大幅に向上した。さらにＢＨ−ＬＤの化学エツチ
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ザ放射角に対応し九光拡が）程度あ
るいはそれ以上に広くとる仁とによル、レーザ光を有効
にモニタすることかで龜た。ｔた７オトダイオードの受
光面をレーザ共振器面に対して傾けることによって、Ｆ
Ｄ受光面からの反射光がＢ ）ｉ −、Ｌ Ｄ活性層に
再入射することによる光フィードバック雑音の影曽管と
シ除くことかで龜た。
この埋め込みヘテＧ２′ｌｌｔ造半導体レーザ・フォト
ダイオード光集積化索子□ＫＢＨ−ＬＤ２５４部分に正
のバイアスｔかけて電ｆｉ會流し、Ｐｉ）２５５に外部
抵抗を介して負のバイアスをかけることによって、高性
能なりＨ−ＬＤ２５４とそ０レーず光を有効に光モニタ
するＰＤ２５５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龜る。
ダイオード光集積化索子□ＫＢＨ−ＬＤ２５４部分に正
のバイアスｔかけて電ｆｉ會流し、Ｐｉ）２５５に外部
抵抗を介して負のバイアスをかけることによって、高性
能なりＨ−ＬＤ２５４とそ０レーず光を有効に光モニタ
するＰＤ２５５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龜る。
なお本発明のｓｍ例においては、特に化学エツチング技
術にもとすいて説明したが１本発明においてはこの化学
エツチング法に限ることなく、プラズマエッチーング、
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
も適用で龜る。また本発明の実施例にお−てはＩａＰ
を基板とし、ＩｎＧ１ＡｓｐＨｔＢＨ−ＬＤノ活性層、
およびＰＤのキャリア発生領域としたｌ＃ｍ帯の素子を
示したが１本発明に用いる半導体材料としてはＩａＰ系
にかぎらず、 ＧａＡｓ−Ｇ暑ＡｊｌＡｓ 系等の半
導体材料でもさしつかえない。
術にもとすいて説明したが１本発明においてはこの化学
エツチング法に限ることなく、プラズマエッチーング、
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
も適用で龜る。また本発明の実施例にお−てはＩａＰ
を基板とし、ＩｎＧ１ＡｓｐＨｔＢＨ−ＬＤノ活性層、
およびＰＤのキャリア発生領域としたｌ＃ｍ帯の素子を
示したが１本発明に用いる半導体材料としてはＩａＰ系
にかぎらず、 ＧａＡｓ−Ｇ暑ＡｊｌＡｓ 系等の半
導体材料でもさしつかえない。
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ヘテａ 構造半
導体レーザ・フォトダイオード光集積化素゛芋の平面図
、＃Ｉ２図は本発明の実施例の製造方＠を示す丸めの平
面図および断面図である。 図中１０１・・・・・・絶縁模ストライプレーザ、１０
６・・・・・・埋め込みへテロ構造半導体レーザ、１０
３・・・・・・レーザ電極ストライプ、１０４・・・・
・・７オ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、２０１ …ｅ・ｎ−ＩｎＰ基
板、２０Ｂ−…ＩｎＧａＡｓＰ層、 ２０５ ・・・−
ｐ−ＩｎＰ を流プａｙり層、２０６・・・・・・ｎ−
ＩｎＰ電流電流クロッ２層０７・・・・・・ｐ−ＩｎＰ
埋め込み層、２０８・・・・・・ｎ−ＩｎＰ電極層、
２０９、．２１０・・・・・・Ｚｎ拡散領域、２５１・
・・・・・堀め込みへテロ構造半導体レーザパターン、
２５２・・・・・・フォトダイオード部分のストライプ
パターン。 ２６０・・・・・・フォトダイオードの受光面である。 羊 ｌ 図 年２ 図 ６０ 隼２図
積化素子、および本発明による埋め込みヘテａ 構造半
導体レーザ・フォトダイオード光集積化素゛芋の平面図
、＃Ｉ２図は本発明の実施例の製造方＠を示す丸めの平
面図および断面図である。 図中１０１・・・・・・絶縁模ストライプレーザ、１０
６・・・・・・埋め込みへテロ構造半導体レーザ、１０
３・・・・・・レーザ電極ストライプ、１０４・・・・
・・７オ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、２０１ …ｅ・ｎ−ＩｎＰ基
板、２０Ｂ−…ＩｎＧａＡｓＰ層、 ２０５ ・・・−
ｐ−ＩｎＰ を流プａｙり層、２０６・・・・・・ｎ−
ＩｎＰ電流電流クロッ２層０７・・・・・・ｐ−ＩｎＰ
埋め込み層、２０８・・・・・・ｎ−ＩｎＰ電極層、
２０９、．２１０・・・・・・Ｚｎ拡散領域、２５１・
・・・・・堀め込みへテロ構造半導体レーザパターン、
２５２・・・・・・フォトダイオード部分のストライプ
パターン。 ２６０・・・・・・フォトダイオードの受光面である。 羊 ｌ 図 年２ 図 ６０ 隼２図
Claims (1)
- 活性層の、周卦がよ〕エネルギーギャップが大きく屈折
率が小さな半導体材料でおおわれている堀め込みへテロ
構造半導体レーザと、フォトダイオードとが、同一半導
体基板上に集積化された半導体レーザ・フォトダイオー
ド光集積化素子においてｍ配置め込みへテロ構造半導体
レーザの少なくとも一方の共振器面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
チングされたレーザ共振器面に相対して配置されｓ ｆ
ｆａ紀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〕形成され、エツチング面に露出した前
記フォトダイオードのキャリア発生領域が、前記埋め込
みへテロ構造半導体レーザの活性層の共振器面内面積よ
りも大舞な面積をもち、繭重受光面がレーザ共振軸に対
して垂直でないことを特徴とする半導体レーザ・フォト
ダイオード光集積化素子。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56179303A JPS5880887A (ja) | 1981-11-09 | 1981-11-09 | 半導体レ−ザ・フオトダイオ−ド光集積化素子 |
| 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 |
|---|---|---|---|
| JP56179303A JPS5880887A (ja) | 1981-11-09 | 1981-11-09 | 半導体レ−ザ・フオトダイオ−ド光集積化素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5880887A true JPS5880887A (ja) | 1983-05-16 |
Family
ID=16063464
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56179303A Pending JPS5880887A (ja) | 1981-08-18 | 1981-11-09 | 半導体レ−ザ・フオトダイオ−ド光集積化素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5880887A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63156381A (ja) * | 1986-12-20 | 1988-06-29 | Fujitsu Ltd | 半導体発光装置 |
| JP2002232069A (ja) * | 2001-02-02 | 2002-08-16 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 光半導体装置の製造方法 |
| CN110304678A (zh) * | 2019-07-03 | 2019-10-08 | 北京大漠石油工程技术有限公司 | 低温分离甲醇汽提塔合一装置 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5214393A (en) * | 1975-07-16 | 1977-02-03 | Post Office | Laser and optical detector |
| JPS53105185A (en) * | 1977-02-15 | 1978-09-13 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Photo integrated semiconductor device |
| JPS566494A (en) * | 1979-06-26 | 1981-01-23 | Philips Nv | Semiconductor laser device |
-
1981
- 1981-11-09 JP JP56179303A patent/JPS5880887A/ja active Pending
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5214393A (en) * | 1975-07-16 | 1977-02-03 | Post Office | Laser and optical detector |
| JPS53105185A (en) * | 1977-02-15 | 1978-09-13 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Photo integrated semiconductor device |
| JPS566494A (en) * | 1979-06-26 | 1981-01-23 | Philips Nv | Semiconductor laser device |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63156381A (ja) * | 1986-12-20 | 1988-06-29 | Fujitsu Ltd | 半導体発光装置 |
| JP2002232069A (ja) * | 2001-02-02 | 2002-08-16 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 光半導体装置の製造方法 |
| CN110304678A (zh) * | 2019-07-03 | 2019-10-08 | 北京大漠石油工程技术有限公司 | 低温分离甲醇汽提塔合一装置 |
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