JPS6358391B2 - - Google Patents
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- JPS6358391B2 JPS6358391B2 JP56181618A JP18161881A JPS6358391B2 JP S6358391 B2 JPS6358391 B2 JP S6358391B2 JP 56181618 A JP56181618 A JP 56181618A JP 18161881 A JP18161881 A JP 18161881A JP S6358391 B2 JPS6358391 B2 JP S6358391B2
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- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 16
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 claims description 15
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 9
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 2
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 7
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 4
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 3
- 238000005253 cladding Methods 0.000 description 2
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/02—Structural details or components not essential to laser action
- H01S5/026—Monolithically integrated components, e.g. waveguides, monitoring photo-detectors, drivers
- H01S5/0262—Photo-diodes, e.g. transceiver devices, bidirectional devices
- H01S5/0264—Photo-diodes, e.g. transceiver devices, bidirectional devices for monitoring the laser-output
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor 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
- H01L31/12—Semiconductor 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
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L33/0004—Devices characterised by their operation
- H01L33/002—Devices characterised by their operation having heterojunctions or graded gap
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
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- H01S5/10—Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region
- H01S5/1053—Comprising an active region having a varying composition or cross-section in a specific direction
- H01S5/1064—Comprising an active region having a varying composition or cross-section in a specific direction varying width along the optical axis
-
- H—ELECTRICITY
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- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/20—Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers
- H01S5/2054—Methods of obtaining the confinement
- H01S5/2059—Methods of obtaining the confinement by means of particular conductivity zones, e.g. obtained by particle bombardment or diffusion
-
- H—ELECTRICITY
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- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
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- H01S5/22—Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers having a ridge or stripe structure
- H01S5/227—Buried mesa structure ; Striped active layer
- H01S5/2275—Buried mesa structure ; Striped active layer mesa created by etching
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
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- H01S5/22—Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers having a ridge or stripe structure
- H01S5/227—Buried mesa structure ; Striped active layer
- H01S5/2275—Buried mesa structure ; Striped active layer mesa created by etching
- H01S5/2277—Buried mesa structure ; Striped active layer mesa created by etching double channel planar buried heterostructure [DCPBH] laser
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- Semiconductor Lasers (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は埋め込みヘテロ構造半導体レーザと
PN接合型フオトダイオードとが同一半導体基板
上に形成された半導体レーザ・フオトダイオード
光集積化素子に関する。
PN接合型フオトダイオードとが同一半導体基板
上に形成された半導体レーザ・フオトダイオード
光集積化素子に関する。
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進められている。
それにつれ、各種光半導体素子を一体化してシス
テムの安定化をはかろうとする気運が高まつてき
ており、光集積回路という新しい研究分野が発展
しつつある。中でも半導体レーザと受光素子との
集積化は光源の光出力をモニタする必要性からシ
ステム構成上重要である。性能のよい埋め込みヘ
テロ構造半導体レーザ（BH−LD）とフオトダ
イオード（PD）とを同一半導体基板上に集積化
したものとして本出願人は特願昭56−129057号明
細書に示した様なエツチング法を用いたBH−
LD・PD光集積化素子を発明した。これはBH−
LDの一方の共振器面をエツチングによつて形成
し、それに相対する面をPDの受光面としたもの
である。この素子においてはPDのキヤリア発生
領域のストライプ幅がBH−LDの活性層の幅よ
りも大きいため受光効率がよく、またBH−LD
の特性が共振器面形成のためのエツチングにあま
り強く左右されず、したがつて製造歩留りが良い
という特徴と有している。
み、光フアイバ通信の実用化が進められている。
それにつれ、各種光半導体素子を一体化してシス
テムの安定化をはかろうとする気運が高まつてき
ており、光集積回路という新しい研究分野が発展
しつつある。中でも半導体レーザと受光素子との
集積化は光源の光出力をモニタする必要性からシ
ステム構成上重要である。性能のよい埋め込みヘ
テロ構造半導体レーザ（BH−LD）とフオトダ
イオード（PD）とを同一半導体基板上に集積化
したものとして本出願人は特願昭56−129057号明
細書に示した様なエツチング法を用いたBH−
LD・PD光集積化素子を発明した。これはBH−
LDの一方の共振器面をエツチングによつて形成
し、それに相対する面をPDの受光面としたもの
である。この素子においてはPDのキヤリア発生
領域のストライプ幅がBH−LDの活性層の幅よ
りも大きいため受光効率がよく、またBH−LD
の特性が共振器面形成のためのエツチングにあま
り強く左右されず、したがつて製造歩留りが良い
という特徴と有している。
しかしながら、上述の光素子においては幅の狭
いBH−LDのメサストライプと幅の広いPDのメ
サストライプとの中間部分では埋め込み成長時
に、明確な結晶の面方位が出ないため、しばしば
異常成長することが観測され、素子の製造歩留り
の低下を招いていた。
いBH−LDのメサストライプと幅の広いPDのメ
サストライプとの中間部分では埋め込み成長時
に、明確な結晶の面方位が出ないため、しばしば
異常成長することが観測され、素子の製造歩留り
の低下を招いていた。
本発明の目的は上記の欠点を除去すべく、結晶
成長の再現性が向上し、製造歩留りのよい半導体
レーザ・フオトダイオード光集積化素子を提供す
ることにある。
成長の再現性が向上し、製造歩留りのよい半導体
レーザ・フオトダイオード光集積化素子を提供す
ることにある。
本発明によれば、活性層の周囲がよりエネルギ
ーギヤツプの大きな、屈折率の小さな半導体材料
でおおわれている埋め込みヘテロ構造半導体レー
ザとフオトダイオードとが、同一半導体基板上に
レーザ共振軸方向に集積化された半導体レーザ・
フオトダイオード光集積化素子において、埋め込
みヘテロ構造半導体レーザが２つの溝にはさまれ
た、発光再結合する活性層を含む１本のメサスト
ライプを有し、メサストライプ以外の部分に電流
ブロツク領域が形成され、前記電流ブロツク領域
が少なくとも活性層と同じ組成の半導体層および
異なる導電型の半導体多層構造を有し、前記フオ
トダイオードが前記半導体レーザと共通な前記２
本の溝によつて分割されたキヤリア発生領域を有
してなることを特徴とする半導体レーザ・フオト
ダイオード光集積化素子が得られる。
ーギヤツプの大きな、屈折率の小さな半導体材料
でおおわれている埋め込みヘテロ構造半導体レー
ザとフオトダイオードとが、同一半導体基板上に
レーザ共振軸方向に集積化された半導体レーザ・
フオトダイオード光集積化素子において、埋め込
みヘテロ構造半導体レーザが２つの溝にはさまれ
た、発光再結合する活性層を含む１本のメサスト
ライプを有し、メサストライプ以外の部分に電流
ブロツク領域が形成され、前記電流ブロツク領域
が少なくとも活性層と同じ組成の半導体層および
異なる導電型の半導体多層構造を有し、前記フオ
トダイオードが前記半導体レーザと共通な前記２
本の溝によつて分割されたキヤリア発生領域を有
してなることを特徴とする半導体レーザ・フオト
ダイオード光集積化素子が得られる。
以下本発明の実施例を示す図面を参照しつつ、
本発明を説明する。
本発明を説明する。
第１図は本発明の実施例の断面図を示す。図中
ａはその中のBH−LDの断面図、ｂはPDの断面
図である。また第２図はこの光素子の平面図を示
す。第２図に示すようにBH−LD２０１とPD２
０２とがエツチングされた溝２０３に相対して、
同一半導体基板上に直列に配列されている。この
ような素子を得るにはまず（100）ｎ−InP基板
１０１上に、ｎ−InPバツフア層１０２、発光波
長が1.3μｍの組成のIn0.72Ga0.28As0.61P0.39活性層
１０３、ｐ−InPクラツド層１０４を順次積層さ
せた多層膜構造半導体ウエフアに＜011＞方向に
平行に幅5μｍ、深さ2μｍの２本の平行な溝１２
０，１２１を形成し、これらの２本の溝にはさま
れた幅2μｍのメサストライプ１０５を形成する。
続いてｐ−InP電流ブロツク層１０６、ｎ−InP
電流ブロツク層１０７をメサストライプ１０５の
上面のみを除いて、さらにｐ−InP埋め込み層１
０８、発光波長1.1μｍ組成のｐ−In0.85Ga0.15
As0.33P0.67電極層１０９を順次積層させる。メサ
ストライプを除く、ｐ−Inp電流ブロツク層１０
６、ｎ−Inp電流ブロツク層１０７の形成された
全ての部分がBH−LD２０１の電流ブロツク領
域となる。この中には溝１２０，１２１以外の部
分に活性層１０３と同じ組成のIn0.72Ga0.28As0.39
層が含まれ、またエピ成長層表面からｐ型、ｎ
型、ｐ型、ｎ型と異なる導電型の半導体多層構造
が含まれている。PD用の全面Zn拡散を溝の両わ
きの部分でｎ−InP電流ブロツク層１０７をつき
ぬける深さまで行なつて、Zn拡散層１１０を形
成した後、電極を形成し、さらに共振器形成のた
めのエツチングを行なつて目的の集積化素子を得
る。この光素子において、BH−LD２０１に正
のバイアスをかけて電流を流しレーザ発振させ、
PD２０２に基板に対して負のバイアスをかける
ことにより、レーザ出力光をモニタすることがで
きた。この際PD２０２のキヤリア発生層となる
In0.72Ga0.28As0.61P0.39層１０３が細い２本の溝に
よつて分離されているものの、幅が広く、したが
つてこのPDは広い幅にわたつて受光することが
できるため、レーザ出力光を有効にモニタするこ
とができ、受光感度はさらに向上した。
ａはその中のBH−LDの断面図、ｂはPDの断面
図である。また第２図はこの光素子の平面図を示
す。第２図に示すようにBH−LD２０１とPD２
０２とがエツチングされた溝２０３に相対して、
同一半導体基板上に直列に配列されている。この
ような素子を得るにはまず（100）ｎ−InP基板
１０１上に、ｎ−InPバツフア層１０２、発光波
長が1.3μｍの組成のIn0.72Ga0.28As0.61P0.39活性層
１０３、ｐ−InPクラツド層１０４を順次積層さ
せた多層膜構造半導体ウエフアに＜011＞方向に
平行に幅5μｍ、深さ2μｍの２本の平行な溝１２
０，１２１を形成し、これらの２本の溝にはさま
れた幅2μｍのメサストライプ１０５を形成する。
続いてｐ−InP電流ブロツク層１０６、ｎ−InP
電流ブロツク層１０７をメサストライプ１０５の
上面のみを除いて、さらにｐ−InP埋め込み層１
０８、発光波長1.1μｍ組成のｐ−In0.85Ga0.15
As0.33P0.67電極層１０９を順次積層させる。メサ
ストライプを除く、ｐ−Inp電流ブロツク層１０
６、ｎ−Inp電流ブロツク層１０７の形成された
全ての部分がBH−LD２０１の電流ブロツク領
域となる。この中には溝１２０，１２１以外の部
分に活性層１０３と同じ組成のIn0.72Ga0.28As0.39
層が含まれ、またエピ成長層表面からｐ型、ｎ
型、ｐ型、ｎ型と異なる導電型の半導体多層構造
が含まれている。PD用の全面Zn拡散を溝の両わ
きの部分でｎ−InP電流ブロツク層１０７をつき
ぬける深さまで行なつて、Zn拡散層１１０を形
成した後、電極を形成し、さらに共振器形成のた
めのエツチングを行なつて目的の集積化素子を得
る。この光素子において、BH−LD２０１に正
のバイアスをかけて電流を流しレーザ発振させ、
PD２０２に基板に対して負のバイアスをかける
ことにより、レーザ出力光をモニタすることがで
きた。この際PD２０２のキヤリア発生層となる
In0.72Ga0.28As0.61P0.39層１０３が細い２本の溝に
よつて分離されているものの、幅が広く、したが
つてこのPDは広い幅にわたつて受光することが
できるため、レーザ出力光を有効にモニタするこ
とができ、受光感度はさらに向上した。
本発明の実施例においては、埋め込み成長前ま
での基板のメサエツチングパターンに、ストライ
プ方向で何ら不連続な要素がなく、電流ブロツク
層の形成もきわめてスムーズになされる。また
PD側のキヤリア発生層となるInGaAsP層１０３
は２本の溝によつて分離されているが、等価的に
横に広く広がつた形状をもつており、横方向に拡
がつたレーザ出力光を効率よく受光することがで
きた。
での基板のメサエツチングパターンに、ストライ
プ方向で何ら不連続な要素がなく、電流ブロツク
層の形成もきわめてスムーズになされる。また
PD側のキヤリア発生層となるInGaAsP層１０３
は２本の溝によつて分離されているが、等価的に
横に広く広がつた形状をもつており、横方向に拡
がつたレーザ出力光を効率よく受光することがで
きた。
本発明の特徴はメサエツチングパターンが、ス
トライプ方向に何ら不連続性をもたないために、
埋め込み成長がきわめてスムーズに行なうことが
でき、BH−LD・PD光集積化素子の製造歩留り
が大幅に向上したことであり、PDのキヤリア発
生領域が等価的に横に拡がつた構造であるために
受光効率もきわめて良い。
トライプ方向に何ら不連続性をもたないために、
埋め込み成長がきわめてスムーズに行なうことが
でき、BH−LD・PD光集積化素子の製造歩留り
が大幅に向上したことであり、PDのキヤリア発
生領域が等価的に横に拡がつた構造であるために
受光効率もきわめて良い。
第１図ａはBH−LDの断面図、第１図ｂはPD
の断面図、第２図は本発明の実施例の光素子の平
面図である。 図中１０１はｎ−InP基板、１０２はｎ−InP
バツフア層、１０３はIn0.72Ga0.28As0.61P0.39活性
層、１０４はｐ−InPクラツド層、１０５はメサ
ストライプ、１０６はｐ−InP電流ブロツク層、
１０７はｎ−InP電流ブロツク層、１０８はｐ−
InP埋め込み層、１０９はｐ−In0.85Ga0.15As0.33
P0.67電極層、１１０はZn拡散層、１１１，１１
２はｐ形オーミツク電極、１１３はｎ形オーミツ
ク電極、１２０，１２１は平行な溝、２０１は
BH−LD、２０２はPD、２０３はエツチング
溝、２０４はBH−LDの活性層部分である。
の断面図、第２図は本発明の実施例の光素子の平
面図である。 図中１０１はｎ−InP基板、１０２はｎ−InP
バツフア層、１０３はIn0.72Ga0.28As0.61P0.39活性
層、１０４はｐ−InPクラツド層、１０５はメサ
ストライプ、１０６はｐ−InP電流ブロツク層、
１０７はｎ−InP電流ブロツク層、１０８はｐ−
InP埋め込み層、１０９はｐ−In0.85Ga0.15As0.33
P0.67電極層、１１０はZn拡散層、１１１，１１
２はｐ形オーミツク電極、１１３はｎ形オーミツ
ク電極、１２０，１２１は平行な溝、２０１は
BH−LD、２０２はPD、２０３はエツチング
溝、２０４はBH−LDの活性層部分である。
Claims (1)
- １ 活性層の周囲がよりエネルギーギヤツプが大
きくかつ屈折率の小さな半導体材料でおおわれて
いる埋め込みヘテロ構造半導体レーザとフオトダ
イオードとが、同一半導体基板上にレーザ共振軸
方向に集積化された半導体レーザ・フオトダイオ
ード光集積化素子において、前記埋め込みヘテロ
構造半導体レーザが２つの溝にはさまれた、発光
再結合する活性層を含む１本のメサストライプを
有し、そのメサストライプ以外の部分に電流ブロ
ツク領域が形成され、前記電流ブロツク領域が少
なくとも活性層と同じ組成の半導体層および異な
る導電型の半導体多層構造を有し、前記電流ブロ
ツク領域を構成する半導体層のうち少なくとも導
電型の異なる２つの電流ブロツク層が前記メサス
トライプの頂部を除く全表面をおおい、前記フオ
トダイオードが半導体レーザと共通な前記２本の
溝によつて分割されたキヤリア発生領域を有して
なることを特徴とする半導体レーザ・フオトダイ
オード光集積化素子。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56181618A JPS5884484A (ja) | 1981-11-12 | 1981-11-12 | 半導体レ−ザ・フオトダイオ−ド光集積化素子 |
| US06/408,302 US4470143A (en) | 1981-08-18 | 1982-08-16 | Semiconductor laser having an etched mirror and a narrow stripe width, with an integrated photodetector |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56181618A JPS5884484A (ja) | 1981-11-12 | 1981-11-12 | 半導体レ−ザ・フオトダイオ−ド光集積化素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5884484A JPS5884484A (ja) | 1983-05-20 |
| JPS6358391B2 true JPS6358391B2 (ja) | 1988-11-15 |
Family
ID=16103939
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56181618A Granted JPS5884484A (ja) | 1981-08-18 | 1981-11-12 | 半導体レ−ザ・フオトダイオ−ド光集積化素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5884484A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4870468A (en) * | 1986-09-12 | 1989-09-26 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Semiconductor light-emitting device and method of manufacturing the same |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5548991A (en) * | 1978-09-21 | 1980-04-08 | Nec Corp | Semiconductor joining laser forming method |
-
1981
- 1981-11-12 JP JP56181618A patent/JPS5884484A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5548991A (en) * | 1978-09-21 | 1980-04-08 | Nec Corp | Semiconductor joining laser forming method |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5884484A (ja) | 1983-05-20 |
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