JPS6132804A - 光導波路一体化受光素子およびその製造方法 - Google Patents
光導波路一体化受光素子およびその製造方法Info
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- JPS6132804A JPS6132804A JP15439384A JP15439384A JPS6132804A JP S6132804 A JPS6132804 A JP S6132804A JP 15439384 A JP15439384 A JP 15439384A JP 15439384 A JP15439384 A JP 15439384A JP S6132804 A JPS6132804 A JP S6132804A
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- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/24—Coupling light guides
- G02B6/42—Coupling light guides with opto-electronic elements
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- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Optical Couplings Of Light Guides (AREA)
- Optical Integrated Circuits (AREA)
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】
産業上の利用分野
本発明は発光部、光回路、受光部等から成る光集積回路
のうち、光導波路と受光部の一体化素子に関するもので
ある。
のうち、光導波路と受光部の一体化素子に関するもので
ある。
従来例の構成とその問題点
光集積回路は大きく分けて電気的駆動回路を含む発光部
（ＩＣ／１０′部）、光導波路を含む光スィッチ。
（ＩＣ／１０′部）、光導波路を含む光スィッチ。
光変調器等の光回路部（０１０部）、電気的増幅回路を
含む受光部（ｏ／Ｘ部）から構成されると考えられてい
る。現在各部の集積化は比較的進んでおり、ＥｌＱ部で
は、化合物半導体を用いて半導体レーザー（ＬＤ）とト
ランジスタの一体化、０／１ｃ部では半導体を用いてＰ
ＩＮフォトダイオードとＦＩＣＴの一体化等があシ、０
１０部では誘電体材料を用いた光マトリツクススイッチ
等の例がある。
含む受光部（ｏ／Ｘ部）から構成されると考えられてい
る。現在各部の集積化は比較的進んでおり、ＥｌＱ部で
は、化合物半導体を用いて半導体レーザー（ＬＤ）とト
ランジスタの一体化、０／１ｃ部では半導体を用いてＰ
ＩＮフォトダイオードとＦＩＣＴの一体化等があシ、０
１０部では誘電体材料を用いた光マトリツクススイッチ
等の例がある。
しかしながら、光集積回路本来の立場からは、同一基板
上に上記”１０部、０１０部、ｖＥ部の３部分が集積さ
れる必要がちシ、このような構成をとって初めて光集積
回路の長所が生かされ、光論理回路素子等の光機能素子
への展開が図れるものである。
上に上記”１０部、０１０部、ｖＥ部の３部分が集積さ
れる必要がちシ、このような構成をとって初めて光集積
回路の長所が生かされ、光論理回路素子等の光機能素子
への展開が図れるものである。
この場合基板材料としては発光機能を有する化合物半導
体を用いることになるが、ここで問題となるのは発光部
と光導波路、光導波路と受光部の一体化である。このう
ち受光部と光導波路の一体化は発光部と光導波路との一
体化とともに非常に重要な問題となってくる。
体を用いることになるが、ここで問題となるのは発光部
と光導波路、光導波路と受光部の一体化である。このう
ち受光部と光導波路の一体化は発光部と光導波路との一
体化とともに非常に重要な問題となってくる。
ここでＩｎＰ系材料を用いた場合の光導波路を一体化し
た受光素子の従来例を幾つか示す。第１図は第１の従来
例の素子の断面図である。ｎ＋−ＩｎＰ基板１に導波光
９を吸収しない組成のｎ −ＩｎＧａＡｓ＋Ｐ光導波層
２＋ｎ−Ｉｎｐクラッド層３を順次液相もしくは気相エ
ピタキシャル成長を行ない、受光部となる部分のｎ７−
ＩｎＰり−ｙッド層３、ｎ’−ＩｎＧａＡｓＰ層をエツ
チングで除去したのち、受光部となる部分に、導波光９
を吸収する組成のｎ７− ＩｎＧａＡｓＰもしくはｎｎ
ＩｎＧａＡｓ受光層４を選択的にエピタキシャル成長す
る。さらに受光層４の一部分にｐ型不純物を拡散しｐ−
ＩｎＧａＡｓＰもしくはｐ −１ｎＧＩＬＡＳ層６を、
ｎ−：［ｎＰ基板１の裏面にｎ型電極６、ｐ −ＩｎＧ
ａＡｓ５Ｐもしくはｐ −ＩｎＧａＡｓ層６上にはｐ型
電極７を形成してＰＩＮ型ダイオードとする。光導波層
２を伝播する導波光９は受光層４で吸収され電流に変換
される。
た受光素子の従来例を幾つか示す。第１図は第１の従来
例の素子の断面図である。ｎ＋−ＩｎＰ基板１に導波光
９を吸収しない組成のｎ −ＩｎＧａＡｓ＋Ｐ光導波層
２＋ｎ−Ｉｎｐクラッド層３を順次液相もしくは気相エ
ピタキシャル成長を行ない、受光部となる部分のｎ７−
ＩｎＰり−ｙッド層３、ｎ’−ＩｎＧａＡｓＰ層をエツ
チングで除去したのち、受光部となる部分に、導波光９
を吸収する組成のｎ７− ＩｎＧａＡｓＰもしくはｎｎ
ＩｎＧａＡｓ受光層４を選択的にエピタキシャル成長す
る。さらに受光層４の一部分にｐ型不純物を拡散しｐ−
ＩｎＧａＡｓＰもしくはｐ −１ｎＧＩＬＡＳ層６を、
ｎ−：［ｎＰ基板１の裏面にｎ型電極６、ｐ −ＩｎＧ
ａＡｓ５Ｐもしくはｐ −ＩｎＧａＡｓ層６上にはｐ型
電極７を形成してＰＩＮ型ダイオードとする。光導波層
２を伝播する導波光９は受光層４で吸収され電流に変換
される。
しかしながらこのような構造の素子では光導波層２と受
光層４界面での反射が無視できない。さらに実際の素子
作成では受光層４のエピタキシャル成長の際に光導波層
２と受光層４の界面がメルトバック等によシ変形し導波
光２の散乱の原因になる。またこの素子作成の為には２
回のエピタキシャル成長が必要である等の問題がある。
光層４界面での反射が無視できない。さらに実際の素子
作成では受光層４のエピタキシャル成長の際に光導波層
２と受光層４の界面がメルトバック等によシ変形し導波
光２の散乱の原因になる。またこの素子作成の為には２
回のエピタキシャル成長が必要である等の問題がある。
第２図は第２の構造の光導波路一体化受光素子の断面図
である。この場合はｎ−ＩｎＰ基板１上にｎ−−１ｎＧ
ａＡｓＰ光導波層２、ｎ−ＩｎＰクラッド層３ｎ−Ｉｎ
ＧａＡｓＰもしくはｎ’−ＩｎＧａＡｓ受光層４をエピ
タキシャル成長し、受光部を除いて受光層４をエツチン
グで取シ除き、拡散および電極蒸着によｐＰＩＮ型フォ
トダイオードを作成したものであり一回のエピタキシャ
ル成長でよい。受光部において光導波層２と受光層４は
一種の積層型方向性結合器を形成し、導波光９はこの部
分において光導波層２から受光層４に移行し、ここで吸
収されて電気に変換される。
である。この場合はｎ−ＩｎＰ基板１上にｎ−−１ｎＧ
ａＡｓＰ光導波層２、ｎ−ＩｎＰクラッド層３ｎ−Ｉｎ
ＧａＡｓＰもしくはｎ’−ＩｎＧａＡｓ受光層４をエピ
タキシャル成長し、受光部を除いて受光層４をエツチン
グで取シ除き、拡散および電極蒸着によｐＰＩＮ型フォ
トダイオードを作成したものであり一回のエピタキシャ
ル成長でよい。受光部において光導波層２と受光層４は
一種の積層型方向性結合器を形成し、導波光９はこの部
分において光導波層２から受光層４に移行し、ここで吸
収されて電気に変換される。
しかしながら一般に光導波層２と受光層４の屈折率は大
きく異なり、光波の結合は小さいため、導波光が効率良
く吸収されるためには受光部は非常に大きいものでなく
ては々らない。また光波の妊ム／７”ｌ税曲科に目小論
百Ｉｆｆ手省／圧背ｌ 百正縄良く素子を作成するのが
非常に難しいという問題がある。
きく異なり、光波の結合は小さいため、導波光が効率良
く吸収されるためには受光部は非常に大きいものでなく
ては々らない。また光波の妊ム／７”ｌ税曲科に目小論
百Ｉｆｆ手省／圧背ｌ 百正縄良く素子を作成するのが
非常に難しいという問題がある。
第３図は第３の従来例の素子の断面である。この場合は
第２の従来例の場合の光導波層２の上に受光層４を直接
エピタキシャル成長したもので、第２図の場合と同様−
回のエピタキシャル成長でよい。この場合光導波層２と
受光層６は強く結合され、受光部は小面積で良く、第２
図の場合のように効率が膜厚に大きく左右されることも
ない。
第２の従来例の場合の光導波層２の上に受光層４を直接
エピタキシャル成長したもので、第２図の場合と同様−
回のエピタキシャル成長でよい。この場合光導波層２と
受光層６は強く結合され、受光部は小面積で良く、第２
図の場合のように効率が膜厚に大きく左右されることも
ない。
しかしながらこの場合光導波路は空気クラッドの非対称
導波路に限定され、光回路設計の自由度が束縛されるこ
とになる。とシわけ半導体レーザーや光変調器等はダブ
ルへテロ構造をもとにし７てお９、この構造で光導波路
をダブルへテロ構造にするには製造法がさらに複雑にな
る。
導波路に限定され、光回路設計の自由度が束縛されるこ
とになる。とシわけ半導体レーザーや光変調器等はダブ
ルへテロ構造をもとにし７てお９、この構造で光導波路
をダブルへテロ構造にするには製造法がさらに複雑にな
る。
このようにこれまで述べた従来の構造では、作製が難易
であるか、効率が悪いか、効率を良くするためには大面
積を必要とするか、光導波路が限定されるか等の問題が
あった。
であるか、効率が悪いか、効率を良くするためには大面
積を必要とするか、光導波路が限定されるか等の問題が
あった。
Ｘ寓■日σ）日６←
本発明は以上の問題点を解決すべく、より平易な方法と
シわけ一回のエピタキシャル成長で作製可能で、かつよ
シ光導波路と受光部の結合効率の良い光導波路一体化受
光素子を提供することを目的とする。
シわけ一回のエピタキシャル成長で作製可能で、かつよ
シ光導波路と受光部の結合効率の良い光導波路一体化受
光素子を提供することを目的とする。
発明の構成
本発明は、半導体基板上に光導波層および受光層を有し
、前記光導波層の光導波路となる部分の終端部に導波光
を前記基板側に全反射せしめる端面（以下全反射端面）
を有し、かつ前記基板の裏面に導波光を上方へ反射せし
める金属層を有する光導波路一体化受光素子、また前記
半導体基板上に、必要とあらばバッファ層を介し、光導
波層。
、前記光導波層の光導波路となる部分の終端部に導波光
を前記基板側に全反射せしめる端面（以下全反射端面）
を有し、かつ前記基板の裏面に導波光を上方へ反射せし
める金属層を有する光導波路一体化受光素子、また前記
半導体基板上に、必要とあらばバッファ層を介し、光導
波層。
クラッド層、受光層を液相もしくは気相で多層エピタキ
シャル成長する工程と、エツチングで前記全反射端面を
形成する工程と、前記受光層の受光部となる部分にｐｎ
接合を形成するために不純物を拡散する工程と、前記不
純物拡散層上にオーミック電極を形成する工程と、前記
半導体基板の裏面を鏡面研磨し金属層を形成する工程を
含む前記光導波路一体化受光素子の製造方法を特徴とす
るものである。
シャル成長する工程と、エツチングで前記全反射端面を
形成する工程と、前記受光層の受光部となる部分にｐｎ
接合を形成するために不純物を拡散する工程と、前記不
純物拡散層上にオーミック電極を形成する工程と、前記
半導体基板の裏面を鏡面研磨し金属層を形成する工程を
含む前記光導波路一体化受光素子の製造方法を特徴とす
るものである。
実施例の説明
以下本発明の実施例を基板としてＩｎＰを用いた場合を
示す。
示す。
第４図は本発明の第１の実施例を示す素子の平面図であ
る。ここで２０は光導波路、２１はＶ溝部、２２は受光
部である。また第６図は第４図におけるＡ−ム′間の断
面図である。ここで１はｎ−ＩｎＰ基板、２は導波光を
吸収しない組成のＩｎＧａＡｓＰ 光導波層、３はＩｎ
Ｐクラッド層、４は導波光を吸収する組成のＩｎＧａＡ
ｓＰ もしくはＩｎＧａＡｌ９受光層、５は受光部２
２において受光層４内にｐｎ接合を形成するだめのｐ型
不純物拡散層である。また６は裏面のＡｕ／ｓｎ電極、
７はＡｕ／Ｚｎ電極、８はＶ溝部２１の側面を為す全反
射端面である。ここで導波光９は全反射端面８で全反射
され光１ｏとして基板１の裏面に達し、さらに基板１と
ムＶｓｎ電極６界面で反射され光１１として受光部２２
の受光層４で吸収される。
る。ここで２０は光導波路、２１はＶ溝部、２２は受光
部である。また第６図は第４図におけるＡ−ム′間の断
面図である。ここで１はｎ−ＩｎＰ基板、２は導波光を
吸収しない組成のＩｎＧａＡｓＰ 光導波層、３はＩｎ
Ｐクラッド層、４は導波光を吸収する組成のＩｎＧａＡ
ｓＰ もしくはＩｎＧａＡｌ９受光層、５は受光部２
２において受光層４内にｐｎ接合を形成するだめのｐ型
不純物拡散層である。また６は裏面のＡｕ／ｓｎ電極、
７はＡｕ／Ｚｎ電極、８はＶ溝部２１の側面を為す全反
射端面である。ここで導波光９は全反射端面８で全反射
され光１ｏとして基板１の裏面に達し、さらに基板１と
ムＶｓｎ電極６界面で反射され光１１として受光部２２
の受光層４で吸収される。
一般に光波が全反射を行なうだめの臨界角θＣは、
θｃ−癲 −・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・（１）である。ここでｎｌは高屈折率
媒質の屈折率、ｎ２は低屈折率媒体の屈折率である。高
屈折率媒質としてバンドギャップ波長λｇ＝１．０μｍ
のＩｎＧａＡＳＰ光導波層、低屈折率媒質として空気と
すると、１．３μｍの光波に対しｎ１＝ ３．２５ 、
ｎ２ ＝ １ とであシ、θＣ＝１７，９° とな
る。従って入射角が１７．９°以上であれば反射面で全
反射がおこなわれることになる。第６図は第５図におけ
るＶ溝側面である全反射面と入射光および反射光の関係
を示したものである。ここで一点鎖線は全反射面である
Ｖ溝側面８上の法線であシ、θは入射角、αはＶ溝側面
８と基板の主面とのなす角度である。当然のことながら α−θ＝９０’・・・・・・・・・・・・・・・・・川
・・・・（２）が成立する。また実際の光波は光導波路
内をある角度をもってジグザグに進行しているわけであ
るが、光導波路と基板およびクラッドとの屈折率差が十
分率さいので直進光として近似できる。第６図（ＩＬ）
はθ〈４６° の場合で、反射光１０は入射光９の進行
方向側に全反射される。この場合α〉１３５° である
。一方第６図（ｂ）は４６°〉θ）１７．９゜すなわち
１３５°〉α）１０７．９°の場合で、反射光１ｏは入
射光９の進行方向の逆方向側に全反射される。基板の主
面が（１００）の場合、■溝側面として（２１１）面を
選べばα＝１４４．７°であシ（ＩＬ）の場合に相当し
、■溝側面として（１１１）面を選べばα＝１２５．３
°で（ｂ）の条件を満たすことになる。第４図、第５図
の素子を作成するには第６図（Ｉａ）の場合でなくては
ならない。
・・・・・・・・（１）である。ここでｎｌは高屈折率
媒質の屈折率、ｎ２は低屈折率媒体の屈折率である。高
屈折率媒質としてバンドギャップ波長λｇ＝１．０μｍ
のＩｎＧａＡＳＰ光導波層、低屈折率媒質として空気と
すると、１．３μｍの光波に対しｎ１＝ ３．２５ 、
ｎ２ ＝ １ とであシ、θＣ＝１７，９° とな
る。従って入射角が１７．９°以上であれば反射面で全
反射がおこなわれることになる。第６図は第５図におけ
るＶ溝側面である全反射面と入射光および反射光の関係
を示したものである。ここで一点鎖線は全反射面である
Ｖ溝側面８上の法線であシ、θは入射角、αはＶ溝側面
８と基板の主面とのなす角度である。当然のことながら α−θ＝９０’・・・・・・・・・・・・・・・・・川
・・・・（２）が成立する。また実際の光波は光導波路
内をある角度をもってジグザグに進行しているわけであ
るが、光導波路と基板およびクラッドとの屈折率差が十
分率さいので直進光として近似できる。第６図（ＩＬ）
はθ〈４６° の場合で、反射光１０は入射光９の進行
方向側に全反射される。この場合α〉１３５° である
。一方第６図（ｂ）は４６°〉θ）１７．９゜すなわち
１３５°〉α）１０７．９°の場合で、反射光１ｏは入
射光９の進行方向の逆方向側に全反射される。基板の主
面が（１００）の場合、■溝側面として（２１１）面を
選べばα＝１４４．７°であシ（ＩＬ）の場合に相当し
、■溝側面として（１１１）面を選べばα＝１２５．３
°で（ｂ）の条件を満たすことになる。第４図、第５図
の素子を作成するには第６図（Ｉａ）の場合でなくては
ならない。
次に本素子の作成方法の一例について述べる。
第６図はまずＳドープのｎ−ＩｎＰ基板（（１００）面
〕上にＩｎＧａＡｓＰ 光導波層２ 、 ＩｎＰクラッ
ド層３゜ＩｎＧａＡｓＰ もしくはＩｎＧ４ＡＳｌ受
光層４を液相もしくは気相で多層エピタキシャル成長し
、受光部２２の受光層４にｐ型不純物としてＺｎを拡散
しｐ”−１ｎＧａＡｓＰもしくはｐ −１ｎＧａＡｓ層
５を形成する（第７図（ａ））。ここで必要とあらばＩ
ｎＰ基板１とＩｎＧａＡｓＰ 光導波層２間にＩｎＰバ
ッファ層を介してもよい。次に最上層のＩｎＧａＡｓＰ
もしくはＩｎＧａＡｓ受光層４を受光部２２を除き
硫酸−過酸化水素系エッチャントで選択的に取シ除く、
さらにＩｎＰクラッド層３を受光部２２．先導波路部２
０を除き塩酸−りん酸系エッチャントで選択的に取９除
く。この工程で第４図に示すようなメサ型の受光部２２
と装荷型の先導波路部２０が形成される。ここで先導波
路２ｏの方向は（０１１）方向にする必要がある。
〕上にＩｎＧａＡｓＰ 光導波層２ 、 ＩｎＰクラッ
ド層３゜ＩｎＧａＡｓＰ もしくはＩｎＧ４ＡＳｌ受
光層４を液相もしくは気相で多層エピタキシャル成長し
、受光部２２の受光層４にｐ型不純物としてＺｎを拡散
しｐ”−１ｎＧａＡｓＰもしくはｐ −１ｎＧａＡｓ層
５を形成する（第７図（ａ））。ここで必要とあらばＩ
ｎＰ基板１とＩｎＧａＡｓＰ 光導波層２間にＩｎＰバ
ッファ層を介してもよい。次に最上層のＩｎＧａＡｓＰ
もしくはＩｎＧａＡｓ受光層４を受光部２２を除き
硫酸−過酸化水素系エッチャントで選択的に取シ除く、
さらにＩｎＰクラッド層３を受光部２２．先導波路部２
０を除き塩酸−りん酸系エッチャントで選択的に取９除
く。この工程で第４図に示すようなメサ型の受光部２２
と装荷型の先導波路部２０が形成される。ここで先導波
路２ｏの方向は（０１１）方向にする必要がある。
次に光導波路２ｏの終端部のＶ溝部２１に光導波路２０
に垂直なく０１１）方向にＶ溝が形成するように、塩酸
−シん酸系でエツチングを行なう（第７図（ｂ））。こ
の場合Ｖ溝の側面である全反射端面は（２１１）面とな
シ、溝の底が光導波層２よシ深くなるまでエツチングを
行なう。塩酸−シん酸系エッチャントは通常ＩｎＧａＡ
ＳＰ 層はエツチングされないが、この場合のＩｎＧａ
ＡｓＰ層２はλｇ＝１．０μｍでｘｎｐに近い組成であ
るので、ＩｎＰよシも遅い速度ではあるがエツチングが
可能である。次に、Ｚｎの拡散層５上にム”／ｚｎ層７
を蒸着し電極を形成する。さらに受光層４中のｐｎ接合
に裏面からの反射光１１が達するような厚みに基板１を
裏面から鏡面研磨し、裏面にＡｕ／／ｓｎ層６を蒸着し
裏面電極および反射面とする（第７図（０））。
に垂直なく０１１）方向にＶ溝が形成するように、塩酸
−シん酸系でエツチングを行なう（第７図（ｂ））。こ
の場合Ｖ溝の側面である全反射端面は（２１１）面とな
シ、溝の底が光導波層２よシ深くなるまでエツチングを
行なう。塩酸−シん酸系エッチャントは通常ＩｎＧａＡ
ＳＰ 層はエツチングされないが、この場合のＩｎＧａ
ＡｓＰ層２はλｇ＝１．０μｍでｘｎｐに近い組成であ
るので、ＩｎＰよシも遅い速度ではあるがエツチングが
可能である。次に、Ｚｎの拡散層５上にム”／ｚｎ層７
を蒸着し電極を形成する。さらに受光層４中のｐｎ接合
に裏面からの反射光１１が達するような厚みに基板１を
裏面から鏡面研磨し、裏面にＡｕ／／ｓｎ層６を蒸着し
裏面電極および反射面とする（第７図（０））。
ところで裏面のＡｕ／／ｓｎ電極６はこのままではオー
ミック電極にならない場合もあシ、この場合はシンター
によってアロイ層を形成しなければならない。しかし光
の反射ということにおいてはこのアロイ層によって光波
が大きく散乱され反射率が小さくなる恐れがある。この
ような場合は裏面電極と裏面反射面を別々に形成し、裏
面電極のみシンターを行えばよい。こうすれば反射面と
してより反射率の高くなる金属を用いることができる。
ミック電極にならない場合もあシ、この場合はシンター
によってアロイ層を形成しなければならない。しかし光
の反射ということにおいてはこのアロイ層によって光波
が大きく散乱され反射率が小さくなる恐れがある。この
ような場合は裏面電極と裏面反射面を別々に形成し、裏
面電極のみシンターを行えばよい。こうすれば反射面と
してより反射率の高くなる金属を用いることができる。
また受光層４は受光部２２以外の部分をエツチングで取
シ除いたが、光導波路上の部分では種々の光回路素子を
形成する時のコンタクト層として穿いることができる。
シ除いたが、光導波路上の部分では種々の光回路素子を
形成する時のコンタクト層として穿いることができる。
このようにして作製した光導波路一体化受光素子は一回
のエピタキシャル成長でよく、エツチングで全反射面お
よび光導波路を形成する他は通常のダイオード作成のプ
ロセスでよく、非常に簡単な方法で作成することができ
る。また光導波路と基板との屈折率差は小さいので全反
射後のビームの拡がりは小さいので受光部は非常に小さ
く設計できる。さらに従来例に示した複雑な光軸設定や
膜厚設定を必要とせずに、光導波路と受光素子を高効率
で結合できる。
のエピタキシャル成長でよく、エツチングで全反射面お
よび光導波路を形成する他は通常のダイオード作成のプ
ロセスでよく、非常に簡単な方法で作成することができ
る。また光導波路と基板との屈折率差は小さいので全反
射後のビームの拡がりは小さいので受光部は非常に小さ
く設計できる。さらに従来例に示した複雑な光軸設定や
膜厚設定を必要とせずに、光導波路と受光素子を高効率
で結合できる。
尚、第１の実施例で、全反射端面はＶ溝の側面を利用し
たが、片側の側面が得られればよいわけで必ずしもＶ溝
にする必要はない。
たが、片側の側面が得られればよいわけで必ずしもＶ溝
にする必要はない。
ところで本発明の第２の実施例として第６図（ｂ）に示
した場合がある。これを第８図にその断面図を示す。こ
の素子は第１の実施例とほぼ同一の製造法で作成できる
が、全反射面としてはＢｒメタノールを用いて（１１１
）面を形成する。また第１の実施例と異なシ受光部は光
導波路上に形成さ？、Ｘ？−Ｊ−Ｍｅス− この場合、光導波路は受光部の下で三次元導波路が形成
できず、光回路設計上第１の実施例の構造に比べて不利
であるが、光導波路と受光部が積層構造であることから
、より小型にすることができ集積化の観点から有利であ
る。
した場合がある。これを第８図にその断面図を示す。こ
の素子は第１の実施例とほぼ同一の製造法で作成できる
が、全反射面としてはＢｒメタノールを用いて（１１１
）面を形成する。また第１の実施例と異なシ受光部は光
導波路上に形成さ？、Ｘ？−Ｊ−Ｍｅス− この場合、光導波路は受光部の下で三次元導波路が形成
できず、光回路設計上第１の実施例の構造に比べて不利
であるが、光導波路と受光部が積層構造であることから
、より小型にすることができ集積化の観点から有利であ
る。
尚、本実施例では基板にｎ −ＩｎＰを用いたが、半絶
縁性やノンドープ基板でも良く、また受光部としてはメ
サ型のダイオード構造を採用したがプレーナ型にするこ
とも可能である。またＧａＡＪ／ＡＩＧ４Ａ！系等の他
の化合物半導体を用いた場合も適用できることは言うま
でも々い。
縁性やノンドープ基板でも良く、また受光部としてはメ
サ型のダイオード構造を採用したがプレーナ型にするこ
とも可能である。またＧａＡＪ／ＡＩＧ４Ａ！系等の他
の化合物半導体を用いた場合も適用できることは言うま
でも々い。
発明の効果
以上のように本発明によれば、基板上に光導波層と受光
層を有し、前記光導波層の光導波路となる部分の終端部
に導波光を前記基板側に全反射せしめる端面を有し、か
つ前記基板の裏面に導波光を上方へ反射せしめる金属層
を有する構造の光導波路一体化受光素子は、比較的簡単
な製造方法で受光部を小面積化でき、かつ光導波路と受
光部の光波の結合効率が良好であるという利点を持つ。
層を有し、前記光導波層の光導波路となる部分の終端部
に導波光を前記基板側に全反射せしめる端面を有し、か
つ前記基板の裏面に導波光を上方へ反射せしめる金属層
を有する構造の光導波路一体化受光素子は、比較的簡単
な製造方法で受光部を小面積化でき、かつ光導波路と受
光部の光波の結合効率が良好であるという利点を持つ。
またこの構造の素子は光変調器等の光回路素子や半導体
レーザー等の発光素子との一体化への展開も可能で光集
積回路作製上の一つの要素技術になりうるものである。
レーザー等の発光素子との一体化への展開も可能で光集
積回路作製上の一つの要素技術になりうるものである。
第１図、第２図、第３図はそれぞれ先導波路一体化受光
素子の従来構造の素子の断面図、第４図は本発明の第１
の実施例に示す構造の素子の平面図、第５図はそのＡ
−Ａ’線断面図、第６図（ａ） 、 （ｂ）は全反射面
と導波光の反射を示す断面図、第７図（ａ）〜（０）は
本発明の第１の実施例の素子の製造方法を示す断面図、
第８図は本発明の第２の実施例の素子の工程断面図であ
る。 １・・・・・・ｎ−ＩｎＰ基板、２・・・・・・ｎ −
Ｉｎ（ｒａＡｓＰ光導波層、３・・・・・・ｎ−−Ｉｎ
Ｐクラッド層、４・・・・・・ｎ−−ＩｎＧａＡｓＰも
しくはｎ’−−ＩｎＧａＡｓ受光層、５−・−−−−ｐ
−ＩｎＧａＡｓＰもしくはｐ−ＩｎＧａＡｓ拡散層、６
・・・・・ｎ型電極、７・・・・・・ｐ型電極、８・・
・・・・全反射端面、９・・・・・・導波光、１ｏ・・
・・・・全反射光、１１・・・・・・裏面反射光、２０
・・・・・・光導波路、２１・・・・・・Ｖ溝部、２２
・・・・・・受光部。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 はが１名第１
図 ＠３図 第４図 ＊ ｃ。 Ｃ３−Ｓ ＋／ コ≧
〆 ｒｚ ｃ３ ゐ
＋７ ＋
７０ ｏＯ
素子の従来構造の素子の断面図、第４図は本発明の第１
の実施例に示す構造の素子の平面図、第５図はそのＡ
−Ａ’線断面図、第６図（ａ） 、 （ｂ）は全反射面
と導波光の反射を示す断面図、第７図（ａ）〜（０）は
本発明の第１の実施例の素子の製造方法を示す断面図、
第８図は本発明の第２の実施例の素子の工程断面図であ
る。 １・・・・・・ｎ−ＩｎＰ基板、２・・・・・・ｎ −
Ｉｎ（ｒａＡｓＰ光導波層、３・・・・・・ｎ−−Ｉｎ
Ｐクラッド層、４・・・・・・ｎ−−ＩｎＧａＡｓＰも
しくはｎ’−−ＩｎＧａＡｓ受光層、５−・−−−−ｐ
−ＩｎＧａＡｓＰもしくはｐ−ＩｎＧａＡｓ拡散層、６
・・・・・ｎ型電極、７・・・・・・ｐ型電極、８・・
・・・・全反射端面、９・・・・・・導波光、１ｏ・・
・・・・全反射光、１１・・・・・・裏面反射光、２０
・・・・・・光導波路、２１・・・・・・Ｖ溝部、２２
・・・・・・受光部。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 はが１名第１
図 ＠３図 第４図 ＊ ｃ。 Ｃ３−Ｓ ＋／ コ≧
〆 ｒｚ ｃ３ ゐ
＋７ ＋
７０ ｏＯ
Claims (4)
- （１）半導体基板上に、光導波路と受光部および前記光
導波路の終端部に導波光を前記半導体基板の裏面側へ全
反射せしめる角度を持つ端面、また前記半導体基板の裏
面に金属層を有し、前記光導波路を伝播する導波光を前
記端面で前記半導体基板の裏面側へ全反射せしめ、さら
に前記全反射光を裏面の前記金属層で前記半導体基板上
の受光部の方向に反射せしめ、前記導波光を前記受光部
に照射せしめることを特徴とする光導波路一体化受光素
子。 - （２）半導体基板として主面が（１００）面である基板
を用い、端面として（２１１）面を用いることを特徴と
する特許請求の範囲第１項記載の光導波路一体化受光素
子。 - （３）半導体基板として主面が（１００）面である基板
を用い、端面として（１１１）面を用いることを特徴と
する特許請求の範囲第１項記載の光導波路一体化受光素
子。 - （４）半導体基板上に、光導波層、クラッド層、受光層
を液相もしくは気相で多層エピタキシャル成長する工程
と、前記受光層の受光部となる部分にｐｎ接合を形成す
る為に不純物を拡散する工程と、エッチングで前記全反
射端面を形成する工程と、前記不純物拡散層上にオーミ
ック電極を形成する工程と、前記半導体基板の裏面に金
属層を形成する工程を含むことを特徴とする光導波路一
体化受光素子の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15439384A JPS6132804A (ja) | 1984-07-25 | 1984-07-25 | 光導波路一体化受光素子およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15439384A JPS6132804A (ja) | 1984-07-25 | 1984-07-25 | 光導波路一体化受光素子およびその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6132804A true JPS6132804A (ja) | 1986-02-15 |
Family
ID=15583156
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15439384A Pending JPS6132804A (ja) | 1984-07-25 | 1984-07-25 | 光導波路一体化受光素子およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6132804A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6326469A (ja) * | 1986-07-09 | 1988-02-04 | フィッシャー コントロールズ インターナショナル インコーポレイテッド | 弁シ−ル装着方法及び装置 |
| JPS6387766A (ja) * | 1986-07-09 | 1988-04-19 | フィリップス エレクトロニクス ネムローゼ フェンノートシャップ | 集積半導体装置 |
| JPS63135905A (ja) * | 1986-11-27 | 1988-06-08 | Fujitsu Ltd | 導波路型光デバイス |
| JPS6418110A (en) * | 1987-07-13 | 1989-01-20 | Hitachi Ltd | Photoelectron integrated circuit element |
| FR2694099A1 (fr) * | 1992-07-21 | 1994-01-28 | Menigaux Louis | Procédé pour former une structure à guide de lumière et miroir intégrés, et structure ainsi réalisée. |
| WO1997006458A1 (fr) * | 1995-08-03 | 1997-02-20 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Dispositif optique et procede pour le fabriquer |
-
1984
- 1984-07-25 JP JP15439384A patent/JPS6132804A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6326469A (ja) * | 1986-07-09 | 1988-02-04 | フィッシャー コントロールズ インターナショナル インコーポレイテッド | 弁シ−ル装着方法及び装置 |
| JPS6387766A (ja) * | 1986-07-09 | 1988-04-19 | フィリップス エレクトロニクス ネムローゼ フェンノートシャップ | 集積半導体装置 |
| JPS63135905A (ja) * | 1986-11-27 | 1988-06-08 | Fujitsu Ltd | 導波路型光デバイス |
| JPS6418110A (en) * | 1987-07-13 | 1989-01-20 | Hitachi Ltd | Photoelectron integrated circuit element |
| FR2694099A1 (fr) * | 1992-07-21 | 1994-01-28 | Menigaux Louis | Procédé pour former une structure à guide de lumière et miroir intégrés, et structure ainsi réalisée. |
| WO1997006458A1 (fr) * | 1995-08-03 | 1997-02-20 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Dispositif optique et procede pour le fabriquer |
| US6406196B1 (en) | 1995-08-03 | 2002-06-18 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Optical device and method for producing the same |
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