JPS5918694A - 光半導体集積回路装置 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 （ａ）　　発明の技術分野 本発明は発光素子と回Ｍ素子とを含む光半導体集積回路
装置、特に温度上昇が抑制さカて連続発振が可能で特性
及び信頼性が優ｆ＋た光半導体集積回路装置に関する。

（ｂ）　　技術の背ｆ 光フアイバ通信その他の光を情報信号媒体とする技術分
野において、現在実用化されている発光装置及び受光数
置等の光デバイスは年−の機能を有する個別のデバイス
である。しかしながら光を媒体とするこれらのシステム
の性能、信頼性及び経済性を向上するために、こ第１ら
の光デバイスを含む回路の集積化が志向されている。例
えば光フアイバ通信等の光源とする半導体レーザには、
これに所要の電流を供給し、かつ情報信号によシ光信号
すなわち前記電流を変調する電子回路が必要であり、ま
た半導体受光素子についても光電流を増幅する電子回路
等が必要であるが、これらの電子回路と光デバイスとを
集積化することによってこれらの装置の性能、信頼性及
び経済性等を向上しようとするものである。

（ｅ）　　従来技術と問題点 現在実用化されている半導体発光素子特にレーザの多く
は、第一クラッド層−活性層二第二クラッド層よりなる
ダブルへテロ接合構造を有し、第一クラッド層側の電極
は基板裏面に、第二クシラド層側の電極は直接に又はキ
ャップ層を介して第二クラッド層上に配設されており、
パッケージ組立に除しては第二クシラド層側の電極がヒ
ートシンクに接続されることによって熱抵抗が低下され
ている。。

また従来提供されている光集積回路装置は、光デバイス
をもまないトランジスタ等の半導体電子回絡始子のみに
よって構成される集積回路装置と同様に、半導体基板の
同一主面上に光デバイス及び電子回路素子を搭載する構
造を有して、前記の如き構造の半導体レーザの基板側の
電極がヒートが増大する。また牛導体し−ザ累子の２個
の電極をトランジスタと同様に基板に対向する半導体層
上に配設する構造も、４？に集積回路化に適ブる構が上
昇して、連続発振が不可能となシ、又は発振の安定性の
低下或いｔｊＪ命の短縮勢の問題を含んでいる。

（ｄ）　　発明の目的 本発明は、現在得られている単一の半導体発光素子及び
半導体回路素子と同郷以上の素子特性及導体集積回路装
置を提供することを目的とする。

（ｅ）　　発明の構成 本発明の前記目的は、半導体基板の第１の主面近伶に半
導体発光素子の活性領域が形成され、前記第１の主面に
対向する前記半導体基板の第２の主面に、前記半導体発
光素子の一電極及び該−電極と電気的に接続された半導
体素子が形成され、前記第１の主面側においてヒートシ
ンクに融着される光半導体集積回路装置により達成され
る。

（ｆ）　　発明の実施例 以下本発明を実施例により図面を参照して具体的に説明
する。

第１図（ａ）は本発明の実施例のｆ）視図、第１図（ｂ
）はその回路図を示す。

第１図（ａ）において、１はｎ＆ＧａＡ３基板であり、
その一方の主面上にエピタキシャル成長層２乃至５が形
成式れ、Ｐ＋型領域８及びｐＨ！ｌ［極１３が設置Ｑ）
られてレーザの活性領域を含む主要部分が形成されてｂ
る。基板１の他方の主面上にはエピタキシャル成長層１
０及び１１が形成され、その一部は選択的Ｖｃｌ！ｌｌ
Ｊ、去きれて基板１を表出し、基板１及び工 エピタキシャル成長層１１にオーミック接触してレーザ
のｎ　１ｌｌｌ電極と電界効果トランジスタ（以下にＥ
Ｔと略称する。）のドレインＰｔ１ｔ極を一体化した電
＆１６が配設埒ｉ′１、その他のｔ極１７乃至２１がエ
ピタキシャル成長層ｌｌ上に配設されて、ｊｇｘ図（ｂ
）に示す如き３個のＦＥＴを含むレーザの駆動回路が形
成されている。組立工程においてはこの集積回路素子の
Ｐ側［極１３がヒートンｙりに融着される。

第１図（ｂ）の回路図において一、ＬＤは前記レーザ、
Ｔｒｌｉｄリミッタ、Ｔｒ２は直流バイアス電流ドライ
バ、Ｔｒ３は変調を行なうパルス゛電流ドライバであシ
、第１図（ａ）と同一符号によって対応する以上説明し
た実施例の″Ｉｊ造方法を第２図（ａ）乃至（ｄ）に示
す断面図を参照して説明する。

＃ｒ２図（ａ）参照。

例えば錫（Ｓｎ）がＩＸＩＯ１８（ｃｍ−”）程度ドー
プされたｎ型ＧａＡ−基板１０第１の主面上に１例えば
硫黄＠）が５Ｘ１０”（ｃｆＲ−”）程度ドーグされた
ｎ型ＧａＯ，７Ａｔ０．３Ａｓり２クド層２を厚さ２．
０（ａｍ）程度に、ノンドー１のＧａＯ，９２ＡｔＯ，
０８Ａｓ活性層３０．７Ａｔｌ）、３Ａｓクラッド層４
を厚さ１．５Ｃμｍ）程度に、ＳｎがｌＸｌ０”（ｃｍ
−”〕程度ドー１されたｎＷＧａＡｓ層５を厚さ１．０
〔μｍ〕程度に、例えば液相エピタキシャル成長方法に
よって順次成長させる。

坩 次いでスパッタ法等で層積させた二酸化シリ；ン（ｓｉ
ｏ、）膜６にストライプ状窓７を設けて、例えば砒化亜
鉛（ＺｎＡｇ＊）を用いて亜鉛（Ｚｎ）を前記Ｐ型（、
ａＯ，７ＡｔＯ，３Ａｓクラッド層４に達する深さに拡
散せしめてＰ＋型領域８を形成する。

第２図（ｂ）参照。

拡散マスクとした前記５ｉＯＬ膜６をエッチング除去し
た後に改めてｓｉｏ、膜９を設けてＰ＋型領域８を含む
ｎ型ＧａＡｓ屓５の全表面を保設する。次いで基板１の
第２の主面に研摩などを施して基板１の厚さを例えば８
０〔μｍ〕程度に調整する。

しかる後に基板１の第２の主面上に、例えば鉄（Ｆｅ　
）がｌＸｌ０”（ｃｍ−”〕程度ドープされた半絶縁性
ＧａＡｓバッフｙＦｆ１１０を厚さ数（μｍ）Ｋｓテル
ル（Ｔｅ　）が１×１０１７〔ｃｒｎ″″３〕程度ドー
プされたｎ型ＧａＡｇ活性Ｎ１１を厚さ０．１乃至０．
２〔μｍ〕程度に順次エピタキシャル成長させる。次い
でｎｍＧａＡｓ活性Ｎ１１の全表面′ｆｃＳ　ｉ　Ｏｓ
膜１２に、よって保賎する。

第２図（ｅ）参照０ 再び基板１の第１の主面において、前記ｓｔｏｗ膜９を
エツチング除去し、例えは電子ビーム蒸着１３が得られ
る０ 次いで更に一７オトリングラフイ法を適用して素子分割
用溝１４を配設する４、 第２図（ｄ）参照。

再び基板１の第２の主面において、前記５ｉｆｔ膜１２
を選択的に除去してマスクとし、例えは硫酸（Ｊ（ｔｓ
Ｏ＋）：過酸化水素水：水＝８　：　１　：　１８度の
混合液を用いてエツチングを行ない１１型Ｇ　ｎ　Ａ　
Ｂ活性層１１及び半絶縁性ＧａＡｓバッファ層１０を貫
通して基板１に達する溝１５を形成する。

次いでＳｌｏ！膜１２全１２してフォトレジストによっ
てリフトオフ用マスクを形成し、例えば金・ゲルマニウ
ム（ＡｕＧｅ　）／ニッケル（Ｎｉ　）を蒸着して前記
マスクを剥離した後に熱処理を施すことによって、先に
説明したレーザのｎ　（ｔｉｌｌ　穎”、極とＦＥ’ｌ
’のドレイン電極が一体化された電極１６及び他のソー
ス・ドレイン電極１７及び１８が形成される０更にアル
ミニウム（Ａｚ）等を用いて同様の方法によってゲ」計
電極１９．２０及び２１が形成される１（第１図（ａ）
参照） しかる後にこの半導体基体をまずアレイ状に分割して骨
間によって光共振器の鏡面とする端面を形成し、史に素
子分割用＄１４に沿う骨間などＫよって先に第１図（ａ
）に示した光半導体集積回路の極１３をヒートシンクに
融着させることによシ、従来の単一のレーザと同様の放
熱効果が得られる。

以上説明した実施例のレーザの構造紘−例を示すもので
あυ、前記説明によって明らかなる如く、発光素子の活
性層等の主要部分は独立して任意の構造を選択すること
ができる０ （ロ））発明の詳細 な説明した如く本発明によれば、半導体発光素子の活性
領域の最も近くにヒートシンクを融着することができる
ため（゛、放熱効率が最も優れて温度上昇が最も少く、
レーザの連続発振、特性の安定度及び信頼性勢に関して
従来の単一の発光素子に比較して不利となる条件がなく
、更に発光素子の構造及び製造方法についても集積化の
ために特に制約を受けることなく、最適の構造を選択す
ることかできるために、集積化の効果を充分に発揮する
ことが可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）は本発明の実施例を示す斜視図、第１図（
ｂ）はその回路図、第２図（ａ）乃至（ｄ）は前記実施
例の主要製造工程を示す断面図である。 図において、１はｎ型ＧａＡｓ基板、２はクラッド層、
３はＱａＡｔＡＪ活性層、４はり２ラド層、素子のｎ側
電極とＦＩＴのドレインτ（５，極が一体化された電極
、１７乃至２１はその他のＦＥＴの電極を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 半導体基板の第１の主面近傍に半導体発光素子の活性領
   域が形成され、前記第１の主面に対向する前記半導体基
   板の第２の主面に、前記半導体発光素子の一電伜及びＫ
   Ｎ−ｕ極と電気的に接続された半導体素子が形成され、
   前記第１の主面側においてヒートシンクに融着されるこ
   とを特徴とする光半導体集積回路装置。