JPS6133273B2 - - Google Patents
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- JPS6133273B2 JPS6133273B2 JP580879A JP580879A JPS6133273B2 JP S6133273 B2 JPS6133273 B2 JP S6133273B2 JP 580879 A JP580879 A JP 580879A JP 580879 A JP580879 A JP 580879A JP S6133273 B2 JPS6133273 B2 JP S6133273B2
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- Japan
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- type semiconductor
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- light
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- optical fiber
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Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
Landscapes
- Led Devices (AREA)
- Light Receiving Elements (AREA)
- Photo Coupler, Interrupter, Optical-To-Optical Conversion Devices (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は光フアイバ通信システム、特に光フア
イバ双方向伝送システムに適合した半導体光送受
信デバイスに関するものである。
イバ双方向伝送システムに適合した半導体光送受
信デバイスに関するものである。
近年、光半導体素子や光フアイバの高品質化が
進み、光フアイバ通信の実用化が急速に進展して
いる。この光フアイバ通信の実用化において、１
本の光フアイバに光信号を両方向に伝送して双方
向で信号の授受を行う光フアイバ双方向伝送シス
テムは、電算機や工業計測などのデータ伝送に適
している。１本の光フアイバを利用するこの双方
向伝送システムは、簡易な低価格システムとして
の期待が大きく、その研究開発が活発に進められ
ている。
進み、光フアイバ通信の実用化が急速に進展して
いる。この光フアイバ通信の実用化において、１
本の光フアイバに光信号を両方向に伝送して双方
向で信号の授受を行う光フアイバ双方向伝送シス
テムは、電算機や工業計測などのデータ伝送に適
している。１本の光フアイバを利用するこの双方
向伝送システムは、簡易な低価格システムとして
の期待が大きく、その研究開発が活発に進められ
ている。
この種の双方向伝送システムに用いられる基本
デバイスの１つが半導体光送受信デバイスであ
る。最近、発光源を受光器として兼用する光送受
信デバイスが各所で開発されつつある。このデバ
イスは、例えば従来のAlGaAsLEDをそのまま用
いることができるという簡便さがあるものの、発
光源を受光器と兼用するため、送信と受信を時間
的に分割して通信を行う、所謂、時分割通信シス
テムにしか用いることができない。
デバイスの１つが半導体光送受信デバイスであ
る。最近、発光源を受光器として兼用する光送受
信デバイスが各所で開発されつつある。このデバ
イスは、例えば従来のAlGaAsLEDをそのまま用
いることができるという簡便さがあるものの、発
光源を受光器と兼用するため、送信と受信を時間
的に分割して通信を行う、所謂、時分割通信シス
テムにしか用いることができない。
従つて本発明の目的は、発光部と受光部とを同
一基板上に形成し、発信及び受信を時間的に各々
独立させて機能させることにより、光フアイバ双
方向伝送用として総合的にみて従来の兼用方式デ
バイスに比べて性能の向上が期待できる半導体光
送受信デバイスを提供することにある。
一基板上に形成し、発信及び受信を時間的に各々
独立させて機能させることにより、光フアイバ双
方向伝送用として総合的にみて従来の兼用方式デ
バイスに比べて性能の向上が期待できる半導体光
送受信デバイスを提供することにある。
本発明の構成について述べると、本発明は、ｎ
形半導体層と、このｎ形半導体層の表面に形成し
たｐ形半導体層と、このｐ形半導体層から前記の
ｎ形半導体層に到達するまでの深さで前記ｐ形半
導体層を光の入射部と出射部に２分割する溝と、
前記光の入射部と出射部の各々の少くとも一部を
取り囲む形状で形成した金属電極とを含むことを
特徴とする半導体光送受信デバイスである。
形半導体層と、このｎ形半導体層の表面に形成し
たｐ形半導体層と、このｐ形半導体層から前記の
ｎ形半導体層に到達するまでの深さで前記ｐ形半
導体層を光の入射部と出射部に２分割する溝と、
前記光の入射部と出射部の各々の少くとも一部を
取り囲む形状で形成した金属電極とを含むことを
特徴とする半導体光送受信デバイスである。
以下本発明を実施例により図面を参照して説明
する。
する。
第１図，第２図，第３図は本発明の第１の実施
例の製造工程を明かにするためのデバイスの斜視
図を示す。まず第１図はキヤリア濃度が５×1017
〜３×1013程度のnGaAs基板１に、
nAl0.35Ga0.65As層（Sn又はTeドープ、厚さ３〜
５μｍ）２，Al0.05Ga0.95As層（ノンドーブ、厚
さ0.5〜１μｍ）３，pAl0.35Ga0.65As層（Geドー
プ、厚さ１〜３μｍ）４を順次エピタキシヤル成
長させたウエーハを示す。エピタキシヤル成長に
は、通常のカーボンスライドボートを使用した液
相エピタキシヤル成長装置を用いる。ウエーハの
構造は光の発光もしくは光の検出を行う
Al0.05Ga0.95Asの活性層３がハンドギヤツプの高
いnAl0.35Ga0.65As層２とpAl0.35Ga0.65As層４に
より挾まれた、所謂ダブルヘテロ構造である。
例の製造工程を明かにするためのデバイスの斜視
図を示す。まず第１図はキヤリア濃度が５×1017
〜３×1013程度のnGaAs基板１に、
nAl0.35Ga0.65As層（Sn又はTeドープ、厚さ３〜
５μｍ）２，Al0.05Ga0.95As層（ノンドーブ、厚
さ0.5〜１μｍ）３，pAl0.35Ga0.65As層（Geドー
プ、厚さ１〜３μｍ）４を順次エピタキシヤル成
長させたウエーハを示す。エピタキシヤル成長に
は、通常のカーボンスライドボートを使用した液
相エピタキシヤル成長装置を用いる。ウエーハの
構造は光の発光もしくは光の検出を行う
Al0.05Ga0.95Asの活性層３がハンドギヤツプの高
いnAl0.35Ga0.65As層２とpAl0.35Ga0.65As層４に
より挾まれた、所謂ダブルヘテロ構造である。
第２図は上記ウエーハのnGaAs基板１を研磨
し、ウエーハ全体の厚さを70〜100μｍ程度に薄
くしたのち、pAl0.35Ga0.65As層４側には光の入
射窓としての直径ａの円形部５を除いて、Cr−
Auのｐ側電極６を蒸着し、nGaAs基板１側には
Au−Ge−Niのｎ側電極７を蒸着して得られた状
態を表わす。水素雰囲気中で、400℃１〜３分程
度熱処理することにより、両側の電極ともオーミ
ツク性電極として使用できる。
し、ウエーハ全体の厚さを70〜100μｍ程度に薄
くしたのち、pAl0.35Ga0.65As層４側には光の入
射窓としての直径ａの円形部５を除いて、Cr−
Auのｐ側電極６を蒸着し、nGaAs基板１側には
Au−Ge−Niのｎ側電極７を蒸着して得られた状
態を表わす。水素雰囲気中で、400℃１〜３分程
度熱処理することにより、両側の電極ともオーミ
ツク性電極として使用できる。
第３図は第２図の素子に発光部と受光部の２つ
の領域を得るために、溝８を設けた状態を表わし
ている。溝８をメサエツチングするエツチング液
としては、流酸系（3H2SO4：1H2O2：1H2O）等
が用いられる。溝８はnAl0.35Ga0.65As層２にま
で到達しており、pn接合は発光部と受光部との
間で完全に分離される。
の領域を得るために、溝８を設けた状態を表わし
ている。溝８をメサエツチングするエツチング液
としては、流酸系（3H2SO4：1H2O2：1H2O）等
が用いられる。溝８はnAl0.35Ga0.65As層２にま
で到達しており、pn接合は発光部と受光部との
間で完全に分離される。
光の入出射窓５の直径ａの大きさを300μｍと
し、この窓５を幅約20μｍで２等分割して作製し
た半導体光送受信デバイスの特性の測定結果を簡
単に記す。すなわち第４図はこのデバイスの受光
スペクトル感度特性を示すものである。この素子
が検出可能な波長領域は、短波長側については
pAl0.35Ga0.65As層４が窓となる650nm付近から、
Al0.05Ga0.95As層３での吸収を受ける840nm付近
まであることがわかる。これは
pAl0.35Ga0.65As，Al0.05Ga0.95Asそれぞれのバン
ドギヤツプエネルギーである1.88eV，1.48eVに
相当している。
し、この窓５を幅約20μｍで２等分割して作製し
た半導体光送受信デバイスの特性の測定結果を簡
単に記す。すなわち第４図はこのデバイスの受光
スペクトル感度特性を示すものである。この素子
が検出可能な波長領域は、短波長側については
pAl0.35Ga0.65As層４が窓となる650nm付近から、
Al0.05Ga0.95As層３での吸収を受ける840nm付近
まであることがわかる。これは
pAl0.35Ga0.65As，Al0.05Ga0.95Asそれぞれのバン
ドギヤツプエネルギーである1.88eV，1.48eVに
相当している。
第５図は、このデバイスの発光スペクトル特性
を示すものである。発光スペクトルは活性層であ
るAl0.05Ga0.95As層３のバンドギヤツプエネルギ
ーに相当する波長よりも、ピーク波長が若干長波
長側に移行した形状をしている。これは活性層に
おける温度上昇などの熱的な要因によるものであ
る。しかしながら、発光スペクトルの充分広い領
域が、第４図に示した発光スペクトル感度特性で
の検出可能波長領域内に含まれていることがわか
る。このように本発明によるこのデバイスは発光
部、受光部の両方を有する半導体光送受信デバイ
スとして使用できる。
を示すものである。発光スペクトルは活性層であ
るAl0.05Ga0.95As層３のバンドギヤツプエネルギ
ーに相当する波長よりも、ピーク波長が若干長波
長側に移行した形状をしている。これは活性層に
おける温度上昇などの熱的な要因によるものであ
る。しかしながら、発光スペクトルの充分広い領
域が、第４図に示した発光スペクトル感度特性で
の検出可能波長領域内に含まれていることがわか
る。このように本発明によるこのデバイスは発光
部、受光部の両方を有する半導体光送受信デバイ
スとして使用できる。
第６図は半導体光送受信デバイスと光フアイバ
９を結合させた状態を示す。半導体光送受信デバ
イスの溝８によつて２つに分割された片方を発信
部Ｅ，他方を受信部Ｄとして用いている。発信部
Ｅでは電気入力信号に従つて変調された光が発光
し、光フアイバ９へと結合される。発光部Ｄで
は、光フアイバ９を伝送して来た光が入射して光
電流が発生し、負荷抵坑ＲLを通して出力信号と
して取り出される。こうしてこの半導体光送受信
デバイスを用いることにより、特別な光回路素子
を用いることもなく、光フアイバ双方向伝送を行
うことができる。
９を結合させた状態を示す。半導体光送受信デバ
イスの溝８によつて２つに分割された片方を発信
部Ｅ，他方を受信部Ｄとして用いている。発信部
Ｅでは電気入力信号に従つて変調された光が発光
し、光フアイバ９へと結合される。発光部Ｄで
は、光フアイバ９を伝送して来た光が入射して光
電流が発生し、負荷抵坑ＲLを通して出力信号と
して取り出される。こうしてこの半導体光送受信
デバイスを用いることにより、特別な光回路素子
を用いることもなく、光フアイバ双方向伝送を行
うことができる。
次に第７図を用いて本発明の第２の実施例につ
いて説明する。図に示すように、発光部Ｅと受光
部ＤはnAl0.35Ga0.65As層２まで到達する環状の
溝８によつて完全に分離されている。また発光部
Ｅの電極１０は環状の形状を有し、リード線の取
り出し部では、受光部Ｄの電極６とSiO2の絶縁
膜１１によつて絶縁されている。光フアイバを伝
送する光の強度分布は、中心軸に対し軸対称であ
ることを考慮すると、光フアイバと半導体光送受
信デバイスとの結合効率を上げるには、発光部、
受光部とも円形状が望ましい。この第２の実施例
では上述の結合効率の向上を考慮し、発光部Ｅ，
受光部Ｄを円形若しくは環状の形状にしている。
発光部Ｄの受光部Ｅに対する面積の相対比はでき
るだけ大きい方が良いが、この値は発光部Ｅの発
光強度、受信部Ｅの光電変換の量子効率、及び光
フアイバとの結合効率によつて定められるもので
ある。
いて説明する。図に示すように、発光部Ｅと受光
部ＤはnAl0.35Ga0.65As層２まで到達する環状の
溝８によつて完全に分離されている。また発光部
Ｅの電極１０は環状の形状を有し、リード線の取
り出し部では、受光部Ｄの電極６とSiO2の絶縁
膜１１によつて絶縁されている。光フアイバを伝
送する光の強度分布は、中心軸に対し軸対称であ
ることを考慮すると、光フアイバと半導体光送受
信デバイスとの結合効率を上げるには、発光部、
受光部とも円形状が望ましい。この第２の実施例
では上述の結合効率の向上を考慮し、発光部Ｅ，
受光部Ｄを円形若しくは環状の形状にしている。
発光部Ｄの受光部Ｅに対する面積の相対比はでき
るだけ大きい方が良いが、この値は発光部Ｅの発
光強度、受信部Ｅの光電変換の量子効率、及び光
フアイバとの結合効率によつて定められるもので
ある。
以上の第１，第２の実施例においては、発光効
率を向上させるために、nAl0.35Ga0.65As層２と
pAl0.35Ga0.65As層４との間に活性層としてノン
ドーブのAl0.05Ga0.95As層３を挾んだダブルヘテ
ロ構造であるが、活性層としては
nAl0.05Ga0.95As又はpAl0.05Ga0.95Asでも良い。
活性層膜厚は0.5〜１μｍ程度と薄いため基本的
にｎ形半導体層にｐ形半導体層を形成したことと
同等である。また上記実施例ではGaAs，
AlGaAs半導体がｐ形半導体層、ｎ形半導体層に
用いられたが、これに限定されず、InP，
InGaAs，InGaAsP等の他の組成の半導体が用い
られても良いことは当然である。
率を向上させるために、nAl0.35Ga0.65As層２と
pAl0.35Ga0.65As層４との間に活性層としてノン
ドーブのAl0.05Ga0.95As層３を挾んだダブルヘテ
ロ構造であるが、活性層としては
nAl0.05Ga0.95As又はpAl0.05Ga0.95Asでも良い。
活性層膜厚は0.5〜１μｍ程度と薄いため基本的
にｎ形半導体層にｐ形半導体層を形成したことと
同等である。また上記実施例ではGaAs，
AlGaAs半導体がｐ形半導体層、ｎ形半導体層に
用いられたが、これに限定されず、InP，
InGaAs，InGaAsP等の他の組成の半導体が用い
られても良いことは当然である。
最後に本発明が有する効果について述べると、
本発明によれば、発光部と受光部の両方を有する
ため、時間分割を必要としない光フアイバ双方向
伝送システムを構成することのできる半導体光送
受信デバイスを得ることができ、しかも従来の半
導体製造技術をそのまま用いて容易に製造するこ
とができる長所を有している。
本発明によれば、発光部と受光部の両方を有する
ため、時間分割を必要としない光フアイバ双方向
伝送システムを構成することのできる半導体光送
受信デバイスを得ることができ、しかも従来の半
導体製造技術をそのまま用いて容易に製造するこ
とができる長所を有している。
第１図，第２図，第３図は本発明の第１の実施
例の製造工程を明かにするための各工程における
デバイスの斜視図を示し、第１図はｎ形GaAs基
板上にエピタキシヤル成長させたウエーハ、第２
図は光の入出射部を除いて電極を蒸着した図、第
３図はメサエツチングにより素子を光の送信部及
び受信部に分離した図、第４図は前記により作製
した光送受信デバイスのスペクトル感度特性、第
５図は同じく発光スペクトル特性、第６図は光送
受信デバイスと光フアイバとの結合との結合の状
態を示す一部断面図、第７図は電極構造の異なる
第２の実施例の光送受信デバイスの斜視図を示
す。 なお図面に使用した符号はそれぞれ以下のもの
を示す。１……GaAs基板、２……
nAl0.35Ga0.65As層、３……Al0.05Ga0.95As層、４
……pAl0.35Ga0.65As層、５……光の入出射部、
６，７，１０……電極、８……発光部と受光部と
に分離するための溝、９……光フアイバ、１１…
…SiO2膜。
例の製造工程を明かにするための各工程における
デバイスの斜視図を示し、第１図はｎ形GaAs基
板上にエピタキシヤル成長させたウエーハ、第２
図は光の入出射部を除いて電極を蒸着した図、第
３図はメサエツチングにより素子を光の送信部及
び受信部に分離した図、第４図は前記により作製
した光送受信デバイスのスペクトル感度特性、第
５図は同じく発光スペクトル特性、第６図は光送
受信デバイスと光フアイバとの結合との結合の状
態を示す一部断面図、第７図は電極構造の異なる
第２の実施例の光送受信デバイスの斜視図を示
す。 なお図面に使用した符号はそれぞれ以下のもの
を示す。１……GaAs基板、２……
nAl0.35Ga0.65As層、３……Al0.05Ga0.95As層、４
……pAl0.35Ga0.65As層、５……光の入出射部、
６，７，１０……電極、８……発光部と受光部と
に分離するための溝、９……光フアイバ、１１…
…SiO2膜。
Claims (1)
- １ 光フアイバ通信システム、特に光フアイバ双
方向伝送システムに使用するに適した半導体光送
受信デバイスにおいて、ｎ形半導体層と、このｎ
形半導体層の表面に形成したｐ形半導体層と、こ
のｐ形半導体層側から前記のｎ形半導体層に到達
するまでの深さで前記ｐ形半導体層を光の入射部
と出射部に２分割する溝と、前記光の入射部と出
射部の各々の少くとも一部を取り囲む形状で形成
した金属電極とを含むことを特徴とする半導体光
送受信デバイス。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP580879A JPS5598880A (en) | 1979-01-20 | 1979-01-20 | Light transmitting/receiving semiconductor device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP580879A JPS5598880A (en) | 1979-01-20 | 1979-01-20 | Light transmitting/receiving semiconductor device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5598880A JPS5598880A (en) | 1980-07-28 |
| JPS6133273B2 true JPS6133273B2 (ja) | 1986-08-01 |
Family
ID=11621374
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP580879A Granted JPS5598880A (en) | 1979-01-20 | 1979-01-20 | Light transmitting/receiving semiconductor device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5598880A (ja) |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2493047A1 (fr) * | 1980-10-28 | 1982-04-30 | Thomson Csf | Transistor emetteur-recepteur de lumiere pour telecommunications a l'alternat sur fibre optique |
| JPS5778186A (en) * | 1980-11-04 | 1982-05-15 | Hitachi Ltd | Optical fiber transceiving composite device |
| JPS57115882A (en) * | 1981-01-09 | 1982-07-19 | Mitsubishi Electric Corp | Two way light transmitting circuit |
| JPS57139976A (en) * | 1981-02-23 | 1982-08-30 | Omron Tateisi Electronics Co | Light emitting/receiving device |
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-
1979
- 1979-01-20 JP JP580879A patent/JPS5598880A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5598880A (en) | 1980-07-28 |
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