JPS6085579A - 発光受光素子の製造方法 - Google Patents

発光受光素子の製造方法

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JPS6085579A
JPS6085579A JP58193801A JP19380183A JPS6085579A JP S6085579 A JPS6085579 A JP S6085579A JP 58193801 A JP58193801 A JP 58193801A JP 19380183 A JP19380183 A JP 19380183A JP S6085579 A JPS6085579 A JP S6085579A
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Yoshiharu Tashiro
田代 義春
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    • H01L31/12Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof structurally associated with, e.g. formed in or on a common substrate with, one or more electric light sources, e.g. electroluminescent light sources, and electrically or optically coupled thereto
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、1つの基板上に発光素子および受光素子を有
する半導体素子、即ち発光受光素子に関する。
光ファイバーを用いて行なう従来の一般的な光通信方式
は、発光素子から発した光を光フアイバー中を伝達させ
受光素子上に集光し受光させる。
この方式において双方向通信を行なうには、発光素子、
光ファイバ及び受光素子からカる系が2組必要となるの
で、システムの価格が非常に高価となる。これを解決す
るためには発光及び受光の両機能をもつ発光受光素子が
必要である。
従来の発光受光素子としては、一般的な発光素子の活性
層の一部を発光素子部から分離し逆バイアスを印加して
受光素子として使用したものがある。第1図はこうした
構造金有する発光受光素子の模式的断面図である(但い
本図及び以下の各図では、基板及び成長層は)・7チン
グが省略して描いである)。図において、1はn”−I
口P基板、2はn” −I nP層、3はn −InG
aAsP層、4はp−InP層、5は絶縁膜、6は受光
素子部のp(t11電極、7は発光素子部のp(III
電極、8は発光素子部からのもれ光が受光素子部に入射
することを防ぐ遮光部、9はn側電極である0この発光
受光素子では、発光素子部10受光素子部11ともにn
 −InGaAsP層3とp”−InP層によりpn接
合が椙成されている。岡、遮光部8を備えた発光受光素
子はすでに本願発明者によって提案され、特許用M(特
願昭57−178828 )してある。
つぎに、第1図の発光受光素子の製造方法の一例を説明
する。第2図(a)〜(d)はこの製造方法の各中間工
程で生じる半製品の模式的断面図である0n−InP基
板1(不純物濃度1×10 m )上にバ、ファ一層と
してn+−InP層2(不純物濃度lX10 crn 
)を約4 、am、 n−InGaAsP層3(不純物
濃度I X 1017cmT3、フォトルミビーク波長
1.3 ttm )を約2 μm 、 p” −■mp
層4(不純物濃度I X 1018cm3)を約2μm
を成長させたウェーハを形成し〔本図(a) ) 、フ
ォトレジスト処理工程等によυn”−InP層2に達す
るまでリング状に工、チングする〔本図(b) ) %
その後に絶縁膜5とL テOVD −Si 02膜12
500A形成する〔本図(C)〕。
かかる後にp側電極としてAu Znのアロイ電極とそ
のボンディング用パッドのT i /P t /Auの
多層構造によシ、受光素子部のp側電極6、発光素子部
のp側電極7、遮光部8を同時に形成する。その後裏面
研磨により全厚60μmとしn”−InP基板側にAu
Geのアロイ電極とボンディング用パ。
トのAuとからなるn側電極9を形成する〔本図(d)
〕。
かかる製造工程例にょ9製作された従来の発光受光素子
は、発光素子部1oの活性層であるn−InGaAsP
層3と受光素子部11のブ0吸収層であるn−InGa
AsP層3とに同一の成長層を使用している。ところが
、活性層は高速作動のために1×10 程度以上の不純
物濃度がめられ、他方の光吸収層は1×1016程度以
下の不純物濃度が望ましい。第2図(a)〜(d)を参
照して述べた従来の発光受光素子の組成は、発光素子部
1oの特性を重視しているから、受光素子部IJでの空
乏層幅は最大でも0.4μm程度しか得ることができな
い。
このように空乏層幅が小さいと、受光素子部11は、作
動速度が遅く、感度が低く、電流−電圧特性においても
トンネル電流による暗電流が大きいという欠点があった
。従って、第1図の発光受光素子の受光素子部11はパ
ルス応答の周波数特性が悪かった。また、発光素子部1
0の高速化をはかるためには活性層の薄膜化も必要とな
るが、この点でも受光素子部の高速化、高感度化とは相
反するという問題もあった。このように、従来の発光受
光素子では、発光素子部と受光素子部との両方の特性を
最適化することができなかった。
本発明の目的は、従来のかかる欠点を除去し、発光素子
部と受光素子部との両方の最適化が可能な発光受光素子
の提供にある。
本発明の構成は、ヘテp構造を有する発光素子部と、こ
の発光素子部から独立したpn接合をその発光素子部の
外周に有する受光素子部とを同一基板上に備え、前記受
光素子部の光吸収層を形成する半導体層の不純物濃度が
前記発光素子部の光吸収層を形成する半導体層の不純物
濃度より低いことを特徴とする。
次に図面を参照して本発明の詳細な説明する。
第3図は本発明の一実施例の模式的断面図である。
図において、33はn”−InP層、34はn−−In
GaAsP層、36はp”−InP層、37は絶縁膜、
38は受光素子部のp側電極1,39は発光素子部のp
側電極、40は遮光部、41は発光素子部、42は受光
素子部、43は受光素子部のn側電極、44は発光素子
部のn側電極をそれぞれ示す。かかる実施例においては
、発光素子部41の活性層にはn−InGaAsP 3
を用い、受光素子部42の光吸収層にはn−−InGa
AsP 34を用いることによって、両者の濃度を各々
の素子で最適化することが可能となった。
上記実施例の製造方法例を説明するために、この実施例
の製造工程で作られる半製品の模式的断面図を第4図(
a)〜(C)に示すOn”−InP基板1にバ、ファ一
層としてn+−InP層2(不純物濃度1x10 cr
n )を約4μm1発光素子部の活性層としてのn−I
nGaAsP層3(不純物濃度I X 1017α フ
ォトルミピーク波長1.3μm)を約2μm1n”−I
nP層33(不純物濃度I X 1018cn+ 3)
を約2μm1 受光素子部の光吸収層としてのn−−I
 nGaAsP層34(不純物濃度8 ×1015.、
−a 7 #トルミビーク波長1.3μm)を約4 t
tm%n −InP層35(不純物濃度I X 101
6cvi3) f約2μmを成長させたウェーハを形成
し〔第4図(a))、7#トレジスト処理等を経て直径
40μmの円形にn”−InP層33に達するまでエツ
チングにょシ除去し凹部を形成する〔第4図(b)〕。
その後OdO熱拡散法により、本図(b)に点々を入れ
て現す深さ約2μmの領域をp+とする。その後、フォ
トレジスト処理等により、前記の円形の凹部の中心に位
置合わせ合し、内径が30μmで外径が50μmのリン
グ状に除去し、発光素子部41と受光素子部42とに分
離する。その後、絶縁膜37として0VDSiO,膜=
t 2500A形成し、受光素子部42のp側電極38
、発光素子部41のp側電極39、遮光部40をTi 
/Pt /Auの真空蒸着法により形成し、フォトレジ
スト処理工程後前記凹部を中心に位置合わせをし直径3
00μmの円形以外の外周部をn” −InP層33に
達するまで除去し、AuGeの真空蒸着法に↓シ受光素
子部42のn側電極43を形成する。その後ウェーハ要
約6oμrnまでn −InP基板l@を研磨し、 A
uGeの真空蒸着法にニジ発光素子部41のn側電極4
4を形成した。
以上の製造方法により製作されたこの実施例は、従来の
発光受光素子と比べると、発光素子部41を従来と同様
にした!、まで、受光素子部42の特性を向上すること
ができる。
改善例として第5図に従来の発光受光素と本実施例との
電流−電圧特性を示す。本図で、第1図に示した従来の
発光受光素子の受光素子部11の電流−電圧特性線を符
号50で、本実施例の受光素子部42の電流−電圧特性
線を符号51でそれぞれ示した。これら両特性線50.
51から、本発明による発光受光素子部の暗電流が従来
の素子に比べ低減されていることがわかる。これは受光
素子部の光吸収層の不純物濃度を低減したためにトンネ
ル電流の発生が抑えられたことによる。
また第6図にはとットレート32Mb/8.デユー 1 ブイ約−マーク率1 波長1.3μmの孤立パル2′ 
2′ スに対するパルス応答波形を示す。従来の発光受光素子
の受光素子部11のパルス応答波形が符号60で、実施
例の受光素子部42のパルス応答波形が符号61で示し
である。これによると、パルス応答波は、従来の素子で
は波形が三角形に近く振幅も小さいのに対し、実施例で
は波形が光入力(矩形波)に近づき、即ちパルス応答の
周波数特性がよく、また振幅も大きくなっている。これ
は、不純物濃度を低減した効果であシ、従来の素子では
空乏層幅は0.4μm程度しか拡がらなかったが本発明
の素子では4μm程度まで拡がることが可能となったか
ら、従来の素子では空乏層外でほとんどのキ+’)アが
発生していたのに対し、本発明の素子では空乏層内で大
部分のキャリアが発生し遅い拡散電流成分が減少したの
である。また、そのことに付随し交流量子効率も改善さ
れ、振幅が大きくなっている。
前述の実施例ではI nP/I nGaAsP系の素子
について説明したが、I nGaAs +AIQaAs
など他の3元、4元の材料を用いてもよいのは明白であ
る。
実施例では発光素子部41の活性層3と受光素子部42
の光吸収層34との導電型をn型で説明したが、p型で
もあるいは各々異っていても本発明は有効であシ、また
両者を同一組成のInGaAsPとしたが異なる組成、
異なる材料を用いたものでも有効である。また、実施例
における素子形状、電極形状もこれに規定されるもので
はない。
本発明によれば、以上説明したように、発光素子部と受
光素子部との両方の特性をそれぞれ最適化できる発光受
光素子が提供できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の発光受光素子の模式的断面図、第2図(
a)〜(d)はこの発光受光素子の製造工程で生じる半
製品の模式的断面図、第3図は本発明の一実施例の模式
的断面図、第4図(a)〜(C)はこの実施例の製造工
程で作られる半製品の模式的断面図、第5図は第1図の
従来の発光受光素子及び第3図の実施例における受光素
子部の電流−電圧特性図、第6図は受光素子部のパルス
応答波形図である。 1・・・・・・n+−InP基板、2・・・・・・n”
−InP層、3・・・−−・n−InGaAsP 屑、
4 ・・・−・−p”−InP層、5,37・・・・・
・絶縁膜、6.38・・・・・・受光素子部のp側電極
、7.39・・・・・・発光素子部のp側電極、8.4
0・・・・・・遮光部、9・・・・・・発光素子部、受
光素子部兼用のn側電極、10.41・・・・・・発光
素子部%11,42・・・・・・受光素子部、33・・
・・・・n+−InP層、34・・・・・・n −−I
nGaAsP層、 35 ・−−−−・n−l一層、3
6・・・・・・熱拡散法により形成したp+領領域43
・・・・・・受光素子部のn側電極、44・・・・・・
発光素子部のn側電極0 11 IOII LJy刀壱」 乃2閃 42 4/ 4z 躬3閉

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. ヘテロ構造を有する発光素子部と、この発光素子部4か
    ら独立したpn接合をその発光素子部の外囲に有する受
    光素子部とを同一基板上に備え、前記受光素子部の光吸
    収層を形成している半導体層の不純物濃度が前記発光素
    子部の活性層を形成している半導体層の不純物濃度よシ
    低いことを特徴とする発光受光素子。
JP58193801A 1983-10-17 1983-10-17 発光受光素子の製造方法 Granted JPS6085579A (ja)

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