JPS61123190A - 定出力半導体レ−ザ素子の製造方法 - Google Patents
定出力半導体レ−ザ素子の製造方法Info
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- JPS61123190A JPS61123190A JP22411784A JP22411784A JPS61123190A JP S61123190 A JPS61123190 A JP S61123190A JP 22411784 A JP22411784 A JP 22411784A JP 22411784 A JP22411784 A JP 22411784A JP S61123190 A JPS61123190 A JP S61123190A
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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
この発明は、半導体レニザ素子の製造方法に関し、特に
半導体レーザとその出力光を一定にするための回路素子
とを、同一基板上に集積して組み上げて製造する定出力
半導体レーザ素子の製造方法に関するものである。
半導体レーザとその出力光を一定にするための回路素子
とを、同一基板上に集積して組み上げて製造する定出力
半導体レーザ素子の製造方法に関するものである。
一般にレーザ光を発生する光出力素子は内部からの発熱
に伴い、温度が上昇し易いものである。 これは、−発熱源となる半導体レーザの光出力部つまり
、活性層断面積（幅４μｍ、厚さ０．２μｆｎ）が小さ
い割合に７０シｎＷ以上の高出力を出すので、エネルギ
ー密度が高くなり、電気エネルギーが光エネルギーに変
換する際、同時に熱エネルギーにも変換されるので、発
熱量が大きくなることによる。 レーザが発振によって発熱すると、その時点における発
熱部分（活性層）の周囲の温度と前記発振による発熱と
の相関関係でもって、熱拡散量が変わシ、前記活性層自
体の温度も変化する。 すると、熱平衡状態がくずれ、伝導体と価電子帯に注入
している電子や正孔の数が変化し、再結合の生ずる頻度
も変化する。 これに起因して、レーザの出力光のレベルも変化する。 また、半導体レーザ駆動電圧のゆらぎによりでも光出力
は大きく変化する。 これら諸要因が重なって、光出力が不安定となっている
。 そこで、これを解決するために、熱伝導性の良い物質、
例えばダイヤモンドをヒートシ／クトシて用いていた。 しかし、高価であり、かつ密着剤としてＡｕ−８ｎを使
用するためにウェー・・プロセス及びボンディングプロ
セス例多いという欠点があった。 また、不安定な出力光を安定化させる一つの方法として
、レーザの出力光をハーフミラ−で反射及び透過させ、
反射光を光電変換素子等で検：うして、その検知信号を
電流電圧制御駆動回路に帰還させていた。
に伴い、温度が上昇し易いものである。 これは、−発熱源となる半導体レーザの光出力部つまり
、活性層断面積（幅４μｍ、厚さ０．２μｆｎ）が小さ
い割合に７０シｎＷ以上の高出力を出すので、エネルギ
ー密度が高くなり、電気エネルギーが光エネルギーに変
換する際、同時に熱エネルギーにも変換されるので、発
熱量が大きくなることによる。 レーザが発振によって発熱すると、その時点における発
熱部分（活性層）の周囲の温度と前記発振による発熱と
の相関関係でもって、熱拡散量が変わシ、前記活性層自
体の温度も変化する。 すると、熱平衡状態がくずれ、伝導体と価電子帯に注入
している電子や正孔の数が変化し、再結合の生ずる頻度
も変化する。 これに起因して、レーザの出力光のレベルも変化する。 また、半導体レーザ駆動電圧のゆらぎによりでも光出力
は大きく変化する。 これら諸要因が重なって、光出力が不安定となっている
。 そこで、これを解決するために、熱伝導性の良い物質、
例えばダイヤモンドをヒートシ／クトシて用いていた。 しかし、高価であり、かつ密着剤としてＡｕ−８ｎを使
用するためにウェー・・プロセス及びボンディングプロ
セス例多いという欠点があった。 また、不安定な出力光を安定化させる一つの方法として
、レーザの出力光をハーフミラ−で反射及び透過させ、
反射光を光電変換素子等で検：うして、その検知信号を
電流電圧制御駆動回路に帰還させていた。
しかし、このような方法を採用すると、第１にハーフミ
ラ−を使用することで透過光と反射光の角度を調節する
作業に熟練度が要求され、しかもハーフミラ−自体の反
射率分布のむら等により、一定の割合で透過光と反射光
を分岐させることはむずかしいという欠点があ・つた。 さらに、光出力部としての半導体レーザ、分波器として
のハーフミラ−２光検出器としてのフォトダイオード、
駆動回路としてのＦＥＴなどを使って定出力半導体レー
ザ出力装置を構成する場合、それぞれをインターフェイ
スを介して光及び電気回路で接続していた。 そのため、光軸合わせ等の工程が複雑困難であること、
かつ装置が大型化することなどの欠点があった。 第２点として、半導体レーザ（以下、レーザダイオード
の頭文字をとってＬＤと略称する。）と光検出器とを同
一基板上に集積化した方法も提案されており、例えばＬ
Ｄの光源に近接して、光検出器を配列した集積化半導体
レーザ（Ｋ、 Ｉｇａ 、 Ｍ；Ａ。 Ｐｏ１ｌａｃｋ、 Ｂ、１．Ｍｉｌｌｅｒ、 ａｎｄ
Ｒ，Ｊ、Ｍａｒｔｉｎ： ＩＥＥＥＪ。 ｏｆ Ｑｕａｎｔｕｍ Ｅ１ｅｃｔｒｏｎ＋ ＱＥ −
１６，ＰＰ１０４４〜１０４７． ’１９８０に記
載例ある）では、光検出器例えば、ＰＣＤ（Ｐｈｏｔｏ
ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ ｄｅｔｅｃｔｏｒ）の受光部
１層（１ｎｓｕｌａｔｏｒ）が受光断面のファーフィル
トノくターンより小さいため、ＬＤから放射された光量
の一部しか検出できない。 そのため、受光量が少なく（通常、１チ以下）精度よく
検出できないという欠点もあった。 さらに、第３点として、光検出器のリーク電流が面構造
のため大きく、検出感度が落ちる。 一方、これらを防ぐためには、ｉ層を大きくすれば良い
が、工程を別工程としなければならないので、実用的で
はない。 また、第４点として、検出器とＬＤとの距離が近いため
に熱伝導によりＬＤの発振の際に生ずる熱が該検出器の
感度特性を大きく変動させる。したがって、該検出器に
温度補償回路を設ける必要があった。 そのため、この方法による集積化半導体レーザでは、チ
ップ自体も大きくなり、工程が増え、かつ歩留りが悪く
なり、その結果、素子の価格も高師となる。
ラ−を使用することで透過光と反射光の角度を調節する
作業に熟練度が要求され、しかもハーフミラ−自体の反
射率分布のむら等により、一定の割合で透過光と反射光
を分岐させることはむずかしいという欠点があ・つた。 さらに、光出力部としての半導体レーザ、分波器として
のハーフミラ−２光検出器としてのフォトダイオード、
駆動回路としてのＦＥＴなどを使って定出力半導体レー
ザ出力装置を構成する場合、それぞれをインターフェイ
スを介して光及び電気回路で接続していた。 そのため、光軸合わせ等の工程が複雑困難であること、
かつ装置が大型化することなどの欠点があった。 第２点として、半導体レーザ（以下、レーザダイオード
の頭文字をとってＬＤと略称する。）と光検出器とを同
一基板上に集積化した方法も提案されており、例えばＬ
Ｄの光源に近接して、光検出器を配列した集積化半導体
レーザ（Ｋ、 Ｉｇａ 、 Ｍ；Ａ。 Ｐｏ１ｌａｃｋ、 Ｂ、１．Ｍｉｌｌｅｒ、 ａｎｄ
Ｒ，Ｊ、Ｍａｒｔｉｎ： ＩＥＥＥＪ。 ｏｆ Ｑｕａｎｔｕｍ Ｅ１ｅｃｔｒｏｎ＋ ＱＥ −
１６，ＰＰ１０４４〜１０４７． ’１９８０に記
載例ある）では、光検出器例えば、ＰＣＤ（Ｐｈｏｔｏ
ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ ｄｅｔｅｃｔｏｒ）の受光部
１層（１ｎｓｕｌａｔｏｒ）が受光断面のファーフィル
トノくターンより小さいため、ＬＤから放射された光量
の一部しか検出できない。 そのため、受光量が少なく（通常、１チ以下）精度よく
検出できないという欠点もあった。 さらに、第３点として、光検出器のリーク電流が面構造
のため大きく、検出感度が落ちる。 一方、これらを防ぐためには、ｉ層を大きくすれば良い
が、工程を別工程としなければならないので、実用的で
はない。 また、第４点として、検出器とＬＤとの距離が近いため
に熱伝導によりＬＤの発振の際に生ずる熱が該検出器の
感度特性を大きく変動させる。したがって、該検出器に
温度補償回路を設ける必要があった。 そのため、この方法による集積化半導体レーザでは、チ
ップ自体も大きくなり、工程が増え、かつ歩留りが悪く
なり、その結果、素子の価格も高師となる。
本発明は、以上述べた集積型半導体レーザの欠点を解消
した定出力半導体レーザ素子の製造方法を実現するもの
で、その目的とするところは、（１）製造工程数を減ら
すことで価格を低減化して集積化を強め（高密度機能素
子）、 （２） レーザ光発振部と光検出部との間の熱伝導の
影！＃を少なくすることで、高信頼性を実現し、（３）
もって、モノリシックの定出力半導体レーザ素子を
製造するための方法を具現化し、（４） さらに、製
造工程を共通化して集約し、経済性をも考慮した製造方
法を実現することにある。 すなわち、同一基板上Ｋ、光出力部としての半導体レー
ザ、分波器としての光導波路分岐路、光検出器としての
フォトダイオードと半導体熱電対素子、駆動回路として
のＦＥＴ（電界効果トラン半導体レーザと光検出器とに
熱的に分離しながら一体的に同じ工程でもって製造する
高精度な定出力半導体レーザ素子を実現可能とすること
にある。 すなわち、光導波路を形成する強誘電体基板上に半導体
レーザ、駆動回路、光導波路、レーザ出力光をモニタす
るための光分波器および光パワー検出器を半導体プロセ
スおよびホトエツチング技術に代表される微細加工技術
を用いて構成し、超小形かつ安価な定出力半導体レーザ
素子の製造方法を提供するものである。この集積化され
た定出力半導体レーザ素子は、光分波器ハーフミラ−が
不要の他、半導体レーザ、先導波路、光分波路および光
パワー検出器の各々がホトエツチング技術を用いて形成
されるので、お互いの素子の位置が高精度に決定される
。し九がって、光軸合わせなど複雑・困難な作業を必要
としない定出力半導体レーザ素子の製造方法を提供する
ことを目的としている。
した定出力半導体レーザ素子の製造方法を実現するもの
で、その目的とするところは、（１）製造工程数を減ら
すことで価格を低減化して集積化を強め（高密度機能素
子）、 （２） レーザ光発振部と光検出部との間の熱伝導の
影！＃を少なくすることで、高信頼性を実現し、（３）
もって、モノリシックの定出力半導体レーザ素子を
製造するための方法を具現化し、（４） さらに、製
造工程を共通化して集約し、経済性をも考慮した製造方
法を実現することにある。 すなわち、同一基板上Ｋ、光出力部としての半導体レー
ザ、分波器としての光導波路分岐路、光検出器としての
フォトダイオードと半導体熱電対素子、駆動回路として
のＦＥＴ（電界効果トラン半導体レーザと光検出器とに
熱的に分離しながら一体的に同じ工程でもって製造する
高精度な定出力半導体レーザ素子を実現可能とすること
にある。 すなわち、光導波路を形成する強誘電体基板上に半導体
レーザ、駆動回路、光導波路、レーザ出力光をモニタす
るための光分波器および光パワー検出器を半導体プロセ
スおよびホトエツチング技術に代表される微細加工技術
を用いて構成し、超小形かつ安価な定出力半導体レーザ
素子の製造方法を提供するものである。この集積化され
た定出力半導体レーザ素子は、光分波器ハーフミラ−が
不要の他、半導体レーザ、先導波路、光分波路および光
パワー検出器の各々がホトエツチング技術を用いて形成
されるので、お互いの素子の位置が高精度に決定される
。し九がって、光軸合わせなど複雑・困難な作業を必要
としない定出力半導体レーザ素子の製造方法を提供する
ことを目的としている。
【問題を解決するための手段］
本発明の要旨は、その製造方法の工程順に従って列挙す
ると、 （１）絶縁性の基板の一部に、光導波路を形成する工程
と： （２）該光導波路の入力部に台座を、また該光導波路の
途中の一部に凹部を設ける工程と：（３１該台座から前
記基板の所定位置にかけて電極を設ける工程と： （４）前記基板の全面に多層半導体薄膜を堆積させＦｉ
ｉ前記先導波路の人力部にある台座にＬＤを形成し、前
記多層半導体薄膜の一部を用いて駆動回路を構成し、さ
らに前記先導波路の途中に設けられた凹部に光出力信号
を検出する光電変換素子を形成する工程と： （５）前記レーザダイオード、駆動回路、光電変換素子
を相互に結ぶだめの配線工程とからなる。 【発明の構成（製造方法）】 つぎに、不発明の構成について、図示した実施例に従っ
て説明する。
ると、 （１）絶縁性の基板の一部に、光導波路を形成する工程
と： （２）該光導波路の入力部に台座を、また該光導波路の
途中の一部に凹部を設ける工程と：（３１該台座から前
記基板の所定位置にかけて電極を設ける工程と： （４）前記基板の全面に多層半導体薄膜を堆積させＦｉ
ｉ前記先導波路の人力部にある台座にＬＤを形成し、前
記多層半導体薄膜の一部を用いて駆動回路を構成し、さ
らに前記先導波路の途中に設けられた凹部に光出力信号
を検出する光電変換素子を形成する工程と： （５）前記レーザダイオード、駆動回路、光電変換素子
を相互に結ぶだめの配線工程とからなる。 【発明の構成（製造方法）】 つぎに、不発明の構成について、図示した実施例に従っ
て説明する。
第１図は、絶縁性の基板ｌの一部に、光導波路２を形成
したもので、この光導波路２は該基板１の端に光の出射
端となる部分２１があり、該基板１の内方には光の入力
端２２があり、その両方を結ぶように基板１の内部もし
くは表面に延在する。 第１図（ａ）は蒸着拡散の方法により、また第１図（ｂ
）は堆積の方法によジそれぞれ光導波路２金形成してい
る。絶縁性の基板１は例えば、長さ３ ｃｍ 。 幅２ ｃｍ 、厚さ２咽程度のリチウムナイオベート（
ＬｉＮｂ０３） 、リチウムタンタレート（Ｌ＋Ｔａ０
３）が用いられる。蒸着拡散の方法によれば光をよく透
過させることのない前記絶縁性の基板１にチタン（Ｔｉ
）を所定幅；長さく例えば、５〜８μｍ ： 、１０〜
２０ｍｍ）にわたって真空蒸着し、後に熱拡散させて、
図示のように半円形状のチタン拡散領域、すなわち、光
の良透過領域である光導波路２を形成する。また、堆積
の方法によれば絶縁性の基板１上に、光の反透過材料で
あるカルコゲナイドアモルファス薄膜（Ａｓ−８ｅ−３
ｅ−Ｇｅ ） ’ｃプラズマＣＶＤ７１１法によっで稚
苗形成する。すなわち１本発明の′ｎｉ １２階は絶縁
性の基板１の一端に設けた光の出９．１端“２１力・ら
該基板１の内方ＶＣ向けて延在するよつ、１イ遵波路
：乙を該基板］の表面から基板内部−・、向けて拡融形
成するか、該基板１０表面上に堆積形成する光導波路形
成工程（第１の工程）である。 次の工程（第２の工程）は、前記形成された光導波路２
の基板の内方端にゲＣの入力端２２を成形形成し、光の
発光源となるＬＤを置くための台座３ｋ・形成シフ、光
、導波路２の中間部に、該台座３から１さの拡散伝導の
影響が及ばない程度隔てた位置に、久ｉ’（’＞’ＩＩ
透過透過光検出器を匿くための凹部・↓全形成する工程
であるっ第２図（ａ） 、 （ｂ） Ｋそれぞれ蒸着ｗ
、散方法と堆績力法により形成された光導波路２；Ｑ
１４ ＠（′（：、ついて図示した。入力端２２は光を
光導波路’、イ９（−損失なく導き入れるために、表面
は鏡面状１７工基ツ表面に対して垂直な端面全もつよう
にしなければならない２．また、人り端２２に沿って、
ＬＩ）を置ぐための台座３を作るが、この台座３け堆ｉ
”、’ｉ ／＞法によるり１．導波路で、その厚さが十
分厚い場合（・ｉ二ｌ−ｊ、Ｍ’ｌＪ ｉ ｋえぐ°る
必要はない一九検出器をＶ・するが、乾式のプラズマエ
、チ／グや、湿式のエチ・グ技術が用いられる。絶縁性
の基板１の結晶軸４選ぶことにより、湿式のエツチング
でサイド上２チノグ技法又は、ＲＩＥ（リアクティブイ
オ７工７チ／グ技法）を用いると、嫡２図（ａ７に示す
ように、台ｆｆ１３の形状上、光導波路２の人力端２２
の基板］ ｊ、（対して垂直を・こし、他の緑では傾斜
した端面となるように形成することができる。 また、乾式と湿式の工７チ／′グ工程全併用するしけニ
エリ、あるいはスバ、タリング技法を用いることにより
、いわゆるステ、プカバレージ（段差しこ生ずる接続性
）全良好にし、後記する配線工程でイ・良品！、断線不
良やニレクトロマイグレー／ヨ、／（でよる寿命低下）
を生じないようにすることもで＠ゐ、〕 つさ゛の工程（第３の工程）は、台座３の表面と基板１
の表面の所定位置ＩＩとを確実ンこ接続するための電極
５全形成する工程である。 第３図に、この工程の終了時における模様を蒸着拡散方
法による光導波路２の場合についで示１、た〜（以後１
本書においては、蒸着拡散方法による光導波路の場合に
ついて図示する。−）電極と１．ては、モリブデノ／リ
サイド（ＳｉＭｏ）。 ４／クステノンリサイド（ＳｉＷ）などが堆積される。 ｔ タ、アル？ ＝ 、、 −ｂ、 ＣＡｌ ’ｌ 、
モリブデンＣＭＯ）。 チタンｆＴｉ＞、タングステンｆｆ）などがスバ、りＩ
Ｊ〜・ケされる、 ここで、ａ実（て接続するといったのは、２テ７ブカバ
レ・−ジなどを良好にして、基板表面と台座表面とを断
線状態が生じないように接続するという意味である４゜ つき゛の工８（第１の工程）は、台ｉ３にＬＤ６を、ま
た基板ｌの所定位ｖｉｌｌに凧動回路７全同時に並列的
に形成する工程である。 第４図に、この第、↓の工程により形成された素ｆ ／
Ｉ）模式図金示す１、 駆青す回路７は、ＬＤ６蚤・駆動するためのものであり
、後に述べるＬＤ６の光強度を検出してフィー ドパツ
クをかけるようＱ・ニする作用２ｉっている能Ｂｉｈ素
子（シリえば、ＦＥＴか１りなる回路）である。 例として、ｐ形へテロ構造のＬ Ｄを作る場合について
説明する。 まず、台座３上と基板１０所定位１べＬＩヒとにそジウ
ムリン（ｐ −ＩｎＰ ） ｒｆ４を形成する。 次をて、窒化シリコン（Ｓｌ ３Ｎ； ）泊十す層を作
る。こね、が、いわゆる１層となる。ＬＤとなる！Ｉ！
ｉについては、この１層をプラズマエッチフグ法または
、ＨＦ糸でウヱノトエノチングにより除去する。 次ン（は、ＬＤのへテロ接合部となる２層（５すえは、
１ノジウム・カリウム・ヒソ・す７ Ｉ ｎＧａＡｓ
ｆ・）を形成し、いわゆる活性層とする。 さらに、ＬＤ６については、第３層としてｎ１曽（例え
ば、インジウム・リンＩｎＰ ”を形成し、レーザ発孤
でさる素子とする。この１層１１ｔｌよって“バ３＋Ｕ
ｊ興”ｊ６側Ｇ′と同時！”−ｐ ！−ｎ ”’：
ｌｒ １ｒｙのＦ Ｅ Ｔ ”７ ｎｉ；；１的に形成
する。 つぎの工程（第５の工８）は、前記四部４Ｖｃ光検出紫
子８を形成する工程である。 この光検出素子は、光導波路を通過する光のパワーの極
〈一部のみを吸収して、光電変像【〜、その変換出力を
前記駆動回路７にフィードバックしてＬＤの出力を一定
にするような作用をもつものとする。望ましくは、アモ
ルファスゾｉＪ ：′７７薄膜を用いた薄膜熱電対（ｎ
形とｎ形のアモルファスシリコンで形成される。特願昭
５６−］０８７２８号〕・がよい。 その形成方法は、凹部４は絶縁性の基板上（Ｃ堆積され
たｐ形アモルファスシリコン薄膜で埋め込まれる。ｐ形
アモルファス７リコン薄膜は、光吸収特性に波長依存性
があり、かつ我収係数の大きさとしては１０ −・１０
１ である２、従って〉〔−導波路の凹部の長さを１〜
１０μｍにすれば、ｐ形アモルファスシリコン薄膜領域
で吸収されるンーザ光の光量は０１〜］００係になる。 この場合、レー・ザ光の波長と吸収すべき光量が決ボさ
れれば、ｐ形アモル７ｒスンリコ７薄膜の組成およびフ
し導波路における四部の長さの組み合わせで構成できる
１、凹部のｐ形アモルファスンリコン薄膜は、（−−ザ
−）Ｃの吸収にｉ９発熱し高温となる。四部近傍のｐ形
アモルファス／リコン薄膜の一部に接して設けられたｎ
形アモルフ７スンリコン薄膜は、ｐ形アモルファスノリ
フン薄膜とで熱電対を構成し、四部近傍が温接点を、各
アモルファス７リコン薄膜と互いに分離して設けられた
電極対が冷接点を形成する。一般にアモルファスシリコ
ン薄膜は熱伝導性が良いので、検出感度を高めるため、
各アモルファスノリコン薄膜の形状は第５図のようにヌ
トＩＪ７ブ線状となる。 つぎの工程（第６の工程）は、光検出素子８からの信号
を前記駆動回路７にフィードバックし、ＬＤ６の出力を
一定にするための配線９を形成する工程であり、これに
よって定出力半導体レーザ素子が一体的に形成されるっ 次に薄膜堆積技術として、いわゆるＭＢＥ＋モレキュラ
ービ−ムエビタキ／＋−ル成長）法やＶＰＥ実施例につ
いて第７図（ａ）〜（ｇ）で説明する１、（ａｌは、７
８縁性の基板上にｐ型ＩｎＰ層全部分的Ｖζ堆櫃させる
方法。 （ｂ）は、緩衝層（１層： Ｓｉ、Ｎ、、 、１を全面
に堆積させる方法、 （ｃ＋は、ＬＤ上の緩衝層をレジストを使って部分的に
エツチング（ＬＩＦ系）する方法。 （ｄ）は、ＦｇＴ上の８１３Ｎ４膜全緩衝層として残す
ために、レジスト１ＦＥＴ上に塗布してから、全面に活
性層部（薄膜： ＩｎＧａＡｓＰ ）を堆積成長させる
方法、 （Ｑ）は、ＬＤ上にレジストヲ塗布してから、５１３Ｎ
４股を工／チング（ＨＦ系）により除去する方法、（ｆ
Ｊは、レジストを剥離する方法。 （ｇ）・ば、ｎ型ＩｎＰ層を部分的に堆積させる方法、
をそれぞれ示す。 これらの方法によるときは、第４の工程のＬＤと、不動
回路の形成工程と、第５の工程の光検出素子（光電変換
器）の形成工程とを一体化でき、３つの機能素子を同時
に並列的（・こ形成できる。 【発明の効果］ この発明では、 （１）絶縁性の基板の一部に、ブ１．導波路全形成す、
。 工程と； （２） 該光導波路の入力部に台座を、まだ該γ上２
゜１皮路の途中の一部に四部を設ける下院と：（３）前
記入力部に設けられた台座から前記絶縁性の基板の所定
位置にかけて′Ｆ！Ｌ極を設ける工程と：（４） 該
基板の全面に、多１層半導体薄膜を堆積させ、前記光導
波路の入力部にある台座、・、、、Ｘレーザダイオード
企形成し、該多層半４体薄膜の一部を用いで駆動回路を
構成し、前記凹部に先出力信号を検出する光電変換素子
を形成する工程と； （５）前記レーザダイオード、駆動回路、′Ａ、電変換
素子を相互に結ぶための配線工程とを採用したことから
、 一枚の絶縁性の基板の上に、光導波路とＬＤとＬ Ｄの
駆動回路と光検出器と必要な配線とを一体的に形成して
、定出力半導体レーザ素子を実現することができた。 これらの機能素子のうちのいくつかは、経済的な作業工
程で、並列的に形成できるので、定出力の半導体レーザ
素子を効率よく製造でき、各種の機器用の光源として普
く利用できることから産業上の利用効果は著しい。
したもので、この光導波路２は該基板１の端に光の出射
端となる部分２１があり、該基板１の内方には光の入力
端２２があり、その両方を結ぶように基板１の内部もし
くは表面に延在する。 第１図（ａ）は蒸着拡散の方法により、また第１図（ｂ
）は堆積の方法によジそれぞれ光導波路２金形成してい
る。絶縁性の基板１は例えば、長さ３ ｃｍ 。 幅２ ｃｍ 、厚さ２咽程度のリチウムナイオベート（
ＬｉＮｂ０３） 、リチウムタンタレート（Ｌ＋Ｔａ０
３）が用いられる。蒸着拡散の方法によれば光をよく透
過させることのない前記絶縁性の基板１にチタン（Ｔｉ
）を所定幅；長さく例えば、５〜８μｍ ： 、１０〜
２０ｍｍ）にわたって真空蒸着し、後に熱拡散させて、
図示のように半円形状のチタン拡散領域、すなわち、光
の良透過領域である光導波路２を形成する。また、堆積
の方法によれば絶縁性の基板１上に、光の反透過材料で
あるカルコゲナイドアモルファス薄膜（Ａｓ−８ｅ−３
ｅ−Ｇｅ ） ’ｃプラズマＣＶＤ７１１法によっで稚
苗形成する。すなわち１本発明の′ｎｉ １２階は絶縁
性の基板１の一端に設けた光の出９．１端“２１力・ら
該基板１の内方ＶＣ向けて延在するよつ、１イ遵波路
：乙を該基板］の表面から基板内部−・、向けて拡融形
成するか、該基板１０表面上に堆積形成する光導波路形
成工程（第１の工程）である。 次の工程（第２の工程）は、前記形成された光導波路２
の基板の内方端にゲＣの入力端２２を成形形成し、光の
発光源となるＬＤを置くための台座３ｋ・形成シフ、光
、導波路２の中間部に、該台座３から１さの拡散伝導の
影響が及ばない程度隔てた位置に、久ｉ’（’＞’ＩＩ
透過透過光検出器を匿くための凹部・↓全形成する工程
であるっ第２図（ａ） 、 （ｂ） Ｋそれぞれ蒸着ｗ
、散方法と堆績力法により形成された光導波路２；Ｑ
１４ ＠（′（：、ついて図示した。入力端２２は光を
光導波路’、イ９（−損失なく導き入れるために、表面
は鏡面状１７工基ツ表面に対して垂直な端面全もつよう
にしなければならない２．また、人り端２２に沿って、
ＬＩ）を置ぐための台座３を作るが、この台座３け堆ｉ
”、’ｉ ／＞法によるり１．導波路で、その厚さが十
分厚い場合（・ｉ二ｌ−ｊ、Ｍ’ｌＪ ｉ ｋえぐ°る
必要はない一九検出器をＶ・するが、乾式のプラズマエ
、チ／グや、湿式のエチ・グ技術が用いられる。絶縁性
の基板１の結晶軸４選ぶことにより、湿式のエツチング
でサイド上２チノグ技法又は、ＲＩＥ（リアクティブイ
オ７工７チ／グ技法）を用いると、嫡２図（ａ７に示す
ように、台ｆｆ１３の形状上、光導波路２の人力端２２
の基板］ ｊ、（対して垂直を・こし、他の緑では傾斜
した端面となるように形成することができる。 また、乾式と湿式の工７チ／′グ工程全併用するしけニ
エリ、あるいはスバ、タリング技法を用いることにより
、いわゆるステ、プカバレージ（段差しこ生ずる接続性
）全良好にし、後記する配線工程でイ・良品！、断線不
良やニレクトロマイグレー／ヨ、／（でよる寿命低下）
を生じないようにすることもで＠ゐ、〕 つさ゛の工程（第３の工程）は、台座３の表面と基板１
の表面の所定位置ＩＩとを確実ンこ接続するための電極
５全形成する工程である。 第３図に、この工程の終了時における模様を蒸着拡散方
法による光導波路２の場合についで示１、た〜（以後１
本書においては、蒸着拡散方法による光導波路の場合に
ついて図示する。−）電極と１．ては、モリブデノ／リ
サイド（ＳｉＭｏ）。 ４／クステノンリサイド（ＳｉＷ）などが堆積される。 ｔ タ、アル？ ＝ 、、 −ｂ、 ＣＡｌ ’ｌ 、
モリブデンＣＭＯ）。 チタンｆＴｉ＞、タングステンｆｆ）などがスバ、りＩ
Ｊ〜・ケされる、 ここで、ａ実（て接続するといったのは、２テ７ブカバ
レ・−ジなどを良好にして、基板表面と台座表面とを断
線状態が生じないように接続するという意味である４゜ つき゛の工８（第１の工程）は、台ｉ３にＬＤ６を、ま
た基板ｌの所定位ｖｉｌｌに凧動回路７全同時に並列的
に形成する工程である。 第４図に、この第、↓の工程により形成された素ｆ ／
Ｉ）模式図金示す１、 駆青す回路７は、ＬＤ６蚤・駆動するためのものであり
、後に述べるＬＤ６の光強度を検出してフィー ドパツ
クをかけるようＱ・ニする作用２ｉっている能Ｂｉｈ素
子（シリえば、ＦＥＴか１りなる回路）である。 例として、ｐ形へテロ構造のＬ Ｄを作る場合について
説明する。 まず、台座３上と基板１０所定位１べＬＩヒとにそジウ
ムリン（ｐ −ＩｎＰ ） ｒｆ４を形成する。 次をて、窒化シリコン（Ｓｌ ３Ｎ； ）泊十す層を作
る。こね、が、いわゆる１層となる。ＬＤとなる！Ｉ！
ｉについては、この１層をプラズマエッチフグ法または
、ＨＦ糸でウヱノトエノチングにより除去する。 次ン（は、ＬＤのへテロ接合部となる２層（５すえは、
１ノジウム・カリウム・ヒソ・す７ Ｉ ｎＧａＡｓ
ｆ・）を形成し、いわゆる活性層とする。 さらに、ＬＤ６については、第３層としてｎ１曽（例え
ば、インジウム・リンＩｎＰ ”を形成し、レーザ発孤
でさる素子とする。この１層１１ｔｌよって“バ３＋Ｕ
ｊ興”ｊ６側Ｇ′と同時！”−ｐ ！−ｎ ”’：
ｌｒ １ｒｙのＦ Ｅ Ｔ ”７ ｎｉ；；１的に形成
する。 つぎの工程（第５の工８）は、前記四部４Ｖｃ光検出紫
子８を形成する工程である。 この光検出素子は、光導波路を通過する光のパワーの極
〈一部のみを吸収して、光電変像【〜、その変換出力を
前記駆動回路７にフィードバックしてＬＤの出力を一定
にするような作用をもつものとする。望ましくは、アモ
ルファスゾｉＪ ：′７７薄膜を用いた薄膜熱電対（ｎ
形とｎ形のアモルファスシリコンで形成される。特願昭
５６−］０８７２８号〕・がよい。 その形成方法は、凹部４は絶縁性の基板上（Ｃ堆積され
たｐ形アモルファスシリコン薄膜で埋め込まれる。ｐ形
アモルファス７リコン薄膜は、光吸収特性に波長依存性
があり、かつ我収係数の大きさとしては１０ −・１０
１ である２、従って〉〔−導波路の凹部の長さを１〜
１０μｍにすれば、ｐ形アモルファスシリコン薄膜領域
で吸収されるンーザ光の光量は０１〜］００係になる。 この場合、レー・ザ光の波長と吸収すべき光量が決ボさ
れれば、ｐ形アモル７ｒスンリコ７薄膜の組成およびフ
し導波路における四部の長さの組み合わせで構成できる
１、凹部のｐ形アモルファスンリコン薄膜は、（−−ザ
−）Ｃの吸収にｉ９発熱し高温となる。四部近傍のｐ形
アモルファス／リコン薄膜の一部に接して設けられたｎ
形アモルフ７スンリコン薄膜は、ｐ形アモルファスノリ
フン薄膜とで熱電対を構成し、四部近傍が温接点を、各
アモルファス７リコン薄膜と互いに分離して設けられた
電極対が冷接点を形成する。一般にアモルファスシリコ
ン薄膜は熱伝導性が良いので、検出感度を高めるため、
各アモルファスノリコン薄膜の形状は第５図のようにヌ
トＩＪ７ブ線状となる。 つぎの工程（第６の工程）は、光検出素子８からの信号
を前記駆動回路７にフィードバックし、ＬＤ６の出力を
一定にするための配線９を形成する工程であり、これに
よって定出力半導体レーザ素子が一体的に形成されるっ 次に薄膜堆積技術として、いわゆるＭＢＥ＋モレキュラ
ービ−ムエビタキ／＋−ル成長）法やＶＰＥ実施例につ
いて第７図（ａ）〜（ｇ）で説明する１、（ａｌは、７
８縁性の基板上にｐ型ＩｎＰ層全部分的Ｖζ堆櫃させる
方法。 （ｂ）は、緩衝層（１層： Ｓｉ、Ｎ、、 、１を全面
に堆積させる方法、 （ｃ＋は、ＬＤ上の緩衝層をレジストを使って部分的に
エツチング（ＬＩＦ系）する方法。 （ｄ）は、ＦｇＴ上の８１３Ｎ４膜全緩衝層として残す
ために、レジスト１ＦＥＴ上に塗布してから、全面に活
性層部（薄膜： ＩｎＧａＡｓＰ ）を堆積成長させる
方法、 （Ｑ）は、ＬＤ上にレジストヲ塗布してから、５１３Ｎ
４股を工／チング（ＨＦ系）により除去する方法、（ｆ
Ｊは、レジストを剥離する方法。 （ｇ）・ば、ｎ型ＩｎＰ層を部分的に堆積させる方法、
をそれぞれ示す。 これらの方法によるときは、第４の工程のＬＤと、不動
回路の形成工程と、第５の工程の光検出素子（光電変換
器）の形成工程とを一体化でき、３つの機能素子を同時
に並列的（・こ形成できる。 【発明の効果］ この発明では、 （１）絶縁性の基板の一部に、ブ１．導波路全形成す、
。 工程と； （２） 該光導波路の入力部に台座を、まだ該γ上２
゜１皮路の途中の一部に四部を設ける下院と：（３）前
記入力部に設けられた台座から前記絶縁性の基板の所定
位置にかけて′Ｆ！Ｌ極を設ける工程と：（４） 該
基板の全面に、多１層半導体薄膜を堆積させ、前記光導
波路の入力部にある台座、・、、、Ｘレーザダイオード
企形成し、該多層半４体薄膜の一部を用いで駆動回路を
構成し、前記凹部に先出力信号を検出する光電変換素子
を形成する工程と； （５）前記レーザダイオード、駆動回路、′Ａ、電変換
素子を相互に結ぶための配線工程とを採用したことから
、 一枚の絶縁性の基板の上に、光導波路とＬＤとＬ Ｄの
駆動回路と光検出器と必要な配線とを一体的に形成して
、定出力半導体レーザ素子を実現することができた。 これらの機能素子のうちのいくつかは、経済的な作業工
程で、並列的に形成できるので、定出力の半導体レーザ
素子を効率よく製造でき、各種の機器用の光源として普
く利用できることから産業上の利用効果は著しい。
第１図は、本発明に係る光導波路の形成工程で作られた
素子の模式図で、（ａ）は蒸着拡散方法による場合、（
ｂ）は堆積方法による場合をそれぞれ示す。 第２図は、光検出器を置くための凹部形成工程で作られ
た素子の模式図で、（ａ）は蒸着拡散方法による場合、
（ｂ）は堆積方法による場合をそれぞれ示す。 第３図は、電極形成工程で作られた素子の模式図で、蒸
着拡散方法による場合を示す。 第４図は、台座にレーザダイオードを、また基板の所定
位置に駆動回路を同時に並列的に形成した場合の模式図
を示す。 第５図は、光検出素子形成工程で作られた素子の模式図
を示す。 第６図は、配線形成工程で作られた素子の模式図で、こ
れが本発明の製造方法によシ製造された波路、３は台座
、４は凹部、５は電極、６はレーザダイオード、７は駆
動回路、８は光検出素子、９は配線、２１は出射端、２
２は入力端を示す。 特許出願人 安立電気株式会社 代理人 弁理士 小 池 龍太部 阜厖 （ａン （ｂ） １７面 （ａン （ｂン 系、ｆ図 第２梠 ＜ｂ＞ （Ｃ） ■−−− 〇−−− （ｅ） （ｆ） ’？’−１ｓｌ’ ７−３（−ａＮ４ 六−１ｎｒ ｉ−ムＩ Ｉ−Ｉへｒ ｎ−ＩＡ７’
素子の模式図で、（ａ）は蒸着拡散方法による場合、（
ｂ）は堆積方法による場合をそれぞれ示す。 第２図は、光検出器を置くための凹部形成工程で作られ
た素子の模式図で、（ａ）は蒸着拡散方法による場合、
（ｂ）は堆積方法による場合をそれぞれ示す。 第３図は、電極形成工程で作られた素子の模式図で、蒸
着拡散方法による場合を示す。 第４図は、台座にレーザダイオードを、また基板の所定
位置に駆動回路を同時に並列的に形成した場合の模式図
を示す。 第５図は、光検出素子形成工程で作られた素子の模式図
を示す。 第６図は、配線形成工程で作られた素子の模式図で、こ
れが本発明の製造方法によシ製造された波路、３は台座
、４は凹部、５は電極、６はレーザダイオード、７は駆
動回路、８は光検出素子、９は配線、２１は出射端、２
２は入力端を示す。 特許出願人 安立電気株式会社 代理人 弁理士 小 池 龍太部 阜厖 （ａン （ｂ） １７面 （ａン （ｂン 系、ｆ図 第２梠 ＜ｂ＞ （Ｃ） ■−−− 〇−−− （ｅ） （ｆ） ’？’−１ｓｌ’ ７−３（−ａＮ４ 六−１ｎｒ ｉ−ムＩ Ｉ−Ｉへｒ ｎ−ＩＡ７’
Claims (3)
- （１）絶縁性の基板の一端に設けた光の出射端から該基
板の内方に向けて延在する光導波路を形成する第１の工
程と； 前記形成された光導波路の基板の内方端に光の入力端を
成形形成し、さらに光の発光源となる部材を置くための
台座を形成して、前記光導波路の中間部に該台座から熱
の拡散伝導が及ばない程度隔てた位置に、光透過形の光
検出器を置くための凹部を形成する第２の工程と； 前記台座の表面と、前記基板の表面の所定位置とを確実
に接続するための電極を形成する第３の工程と； 前記台座にレーザダイオードを、前記基板の所定位置に
該レーザダイオードを駆動するための駆動回路を同時に
並列的に形成する第４の工程と；前記凹部に、前記光導
波路を通過する光の一部を吸収し、光電変換して出力す
る光検出素子を形成する第５の工程と； 前記光検出素子からの出力信号を前記駆動回路へフィー
ドバックするための配線を形成する第６の工程とを具備
することを特徴とする定出力半導体レーザ素子の製造方
法。 - （２）前記絶縁性の基板の一端に設けた光の出射端から
該基板の内方に向けて延在する光導波路が、該基板の表
面から該基板の内部に向けて拡散形成するようにしたこ
とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の定出力半導
体レーザ素子の製造方法。 - （３）前記絶縁性の基板の一端に設けた光の出射端から
該基板の内方に向けて延在する光導波路が、該基板の表
面上に堆積形成するようにしたことを特徴とする特許請
求の範囲第１項記載の定出力半導体レーザ素子の製造方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22411784A JPS61123190A (ja) | 1984-10-26 | 1984-10-26 | 定出力半導体レ−ザ素子の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22411784A JPS61123190A (ja) | 1984-10-26 | 1984-10-26 | 定出力半導体レ−ザ素子の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61123190A true JPS61123190A (ja) | 1986-06-11 |
Family
ID=16808801
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22411784A Pending JPS61123190A (ja) | 1984-10-26 | 1984-10-26 | 定出力半導体レ−ザ素子の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61123190A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS637687A (ja) * | 1986-06-27 | 1988-01-13 | Yokogawa Electric Corp | 半導体レ−ザ波長安定化装置 |
| JPH01209776A (ja) * | 1987-02-20 | 1989-08-23 | Siemens Ag | レーザ送信器装置 |
| EP0579440A2 (en) * | 1992-07-15 | 1994-01-19 | AT&T Corp. | Method of making an assembly including patterned film submount with self-aligned electronic device |
| EP1233487A2 (en) * | 2001-02-14 | 2002-08-21 | Nec Corporation | Optical semiconductor module equipped with a light monitor for monitoring signal light emitted from a light emitting element |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5365090A (en) * | 1976-11-19 | 1978-06-10 | Licentia Gmbh | Semiconductor laser output controller |
| JPS5437485A (en) * | 1977-08-29 | 1979-03-19 | Fujitsu Ltd | Output stabilizing method for semiconductor laser |
-
1984
- 1984-10-26 JP JP22411784A patent/JPS61123190A/ja active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5365090A (en) * | 1976-11-19 | 1978-06-10 | Licentia Gmbh | Semiconductor laser output controller |
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| EP0579440A3 (en) * | 1992-07-15 | 1994-02-09 | AT&T Corp. | Method of making an assembly including patterned film submount with self-aligned electronic device |
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| EP1233487A3 (en) * | 2001-02-14 | 2003-11-12 | Nec Corporation | Optical semiconductor module equipped with a light monitor for monitoring signal light emitted from a light emitting element |
| US6973239B2 (en) | 2001-02-14 | 2005-12-06 | Nec Corporation | Optical semiconductor module equipped with a light monitor for monitoring signal light emitted from a light emitting element |
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