KR19990043106A - Wavelength Division Multiplexing with Integrated Semiconductor Laser and Photodetector in a Single Chip - Google Patents

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Abstract

본 발명은 각각 다른 파장의 송신 및 수신용 빛을 사용하여 한 가닥의 광섬유를 통하여 동시에 신호를 전송하는 파장 분할 다중화 양방향 광통신에 있어서, 별도의 광도파로 형태의 파장 분할 다중화 소자 없이 짧은 파장의 빛을 내는 광송신용 반도체 레이저와 긴 파장의 빛을 받는 광수신용 광검출기 소자를 동일한 반도체 기판 위에 수직 집적시켜 반도체 레이저의 활성층과 광검출기의 광흡수층을 매우 근접하여 위치시키므로써 동일한 광섬유와의 광결합이 상기 두 가지 소자에 대하여 모두 용이하게 이루어지도록 하는 한편, 적층된 반도체 레이저와 광검출기의 p형 반도체층은 동일한 층을 서로 공유하여 수직으로 NPN 구조를 이루도록 하며 이때 반도체 레이저 및 광검출기 소자가 공통으로 사용하는 p형 반도체층과 상부에 위치한 광검출기의 N형 반도체층은 반도체 레이저에서 나오는 짧은 파장의 송신용 빛은 흡수하고 광검출기에 흡수되는 긴 파장의 수신용 빛은 통과시키는 에너지 밴드 갭을 갖는 물질로 구성하여 파장 분할 필터 역할을 하도록 하는 파장 분할 다중화 소자의 구조 및 제조 공정에 관한것이다. 따라서 이와 같이 단일칩 집적에 의한 반도체 레이저와 광검출기가 집적된 파장 분할 다중화 소자를 사용하므로써 파장 분할 양방향 광통신용 모듈의 제작시 광부품 수 저감 및 광패키징 공정 간략화에 따른 모듈의 소형화, 제작 원가 절감 및 특성 개선 등의 효과를 거둘 수 있다.In the present invention, in the wavelength division multiplexing bidirectional optical communication in which signals are simultaneously transmitted through one strand of optical fiber by using light for transmission and reception of different wavelengths, light having a short wavelength without a wavelength division multiplexing device in the form of a separate optical waveguide is used. Integrating the light transmitting semiconductor laser and the light-receiving photodetector element receiving long-wavelength light vertically on the same semiconductor substrate allows the active layer of the semiconductor laser and the light absorbing layer of the photodetector to be positioned very close together so that optical coupling with the same optical fiber is achieved. While both devices are easily made, the stacked semiconductor laser and the p-type semiconductor layer of the photodetector share the same layer to form an NPN structure vertically, and the semiconductor laser and the photodetector element are commonly used. P-type semiconductor layer and N-type photodetector The semiconductor layer is composed of a material having an energy band gap that absorbs the short wavelength transmission light from the semiconductor laser and passes the long wavelength reception light absorbed by the photodetector, thereby acting as a wavelength division multiplexing device. It relates to the structure and manufacturing process. Therefore, by using the wavelength division multiplexing device in which the semiconductor laser and the photodetector are integrated by the single chip integration, the module size is reduced and the manufacturing cost is reduced by reducing the number of optical components and simplifying the optical packaging process. And property improvement.

Description

반도체 레이저와 광검출기가 단일칩에 집적된 파장 분할 다중화 소자Wavelength Division Multiplexing with Integrated Semiconductor Laser and Photodetector on a Single Chip

본 발명은 광소자의 제조 방법에 관한것으로, 특히 송신 및 수신용 빛을 사용하여 한 가닥의 광섬유를 통하여 동시에 신호를 전송하는 파장분할 양방향 광통신용 소자 및 그 제작 방법에 관한것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for manufacturing an optical device, and more particularly, to an element for wavelength division bidirectional optical communication and a method for manufacturing the same, which simultaneously transmit signals through a single optical fiber using light for transmission and reception.

일반적으로, 한 가닥의 광섬유를 사용하여 송신 및 수신 광신호를 동시에 전송하는 파장분할 다중화 양방향 광통신에 있어서 가장 중요한 요소 중의 하나는 파장분할 다중화 광송수신 모듈이다.In general, one of the most important elements in wavelength division multiplexing bidirectional optical communication using a single optical fiber to simultaneously transmit and receive optical signals is a wavelength division multiplexed optical transmission / reception module.

이러한 파장분할 다중화 광송수신 모듈은, 한 개의 광경로를 파장에 따라 각각 다른 두개의 경로로 나누어주는 광도파로를 사용하는 파장분할 다중화 소자와 반도체 레이저 및 광검출기 소자로 구성되어 있다. 이러한 파장분할 다중화 소자에서 한 개의 공통 광도파로 부분은 광섬유와 광결합 하게 되며, 두개의 분기된 광도파로는 각각 반도체 레이저 또는 광검출기와 광결합을 이루도록 구성되어 있어서, 반도체 레이저에서 나온 송신용 파장의 빛은 파장분할 다중화 소자와 광결합되어 광도파로를 따라 빛이 진행하다 광섬유로 광결합되어 나가게 되며, 반면에 광섬유를 따라 입력되는 수신용 파장의 빛은 공통의 광도파로로 결합되어 진행하다 파장분할 다중화 소자의 파장 선택 경로에서 광검출기 쪽 경로를 따라 광도파를 진행하다 광검출기로 광결합되어 신호가 검출되게 된다.The wavelength division multiplexing optical transmission / reception module includes a wavelength division multiplexing element, a semiconductor laser, and a photodetector element using an optical waveguide that divides one optical path into two different paths depending on the wavelength. In this wavelength division multiplexing device, one common optical waveguide portion is optically coupled to an optical fiber, and two branched optical waveguides are configured to optically couple with a semiconductor laser or a photodetector. The light is optically coupled with the wavelength division multiplexing element and the light travels along the optical waveguide. The light is optically coupled to the optical waveguide, while the light of the receiving wavelength input along the optical fiber is combined and traveled in a common optical waveguide. In the wavelength selection path of the multiplexing device, the optical waveguide travels along the path of the photodetector and is optically coupled to the photodetector to detect a signal.

종래의 파장분할 다중화 양방향 광통신 모듈을 보면, 이는 파장분할 다중화 소자, 반도체 레이저 및 광검출기 등을 별도의 소자로 제작하여 이들을 광섬유와 더불어 하이브리드 형태로 광집적시키는 것이다. 즉, 상기 파장분할 다중화 소자를 반도체 레이저 및 광검출기 소자와 각각 두개의 분기된 광도파로가 광정렬되도록 정렬 고정시키고, 파장분할 다중화 소자의 공통 광도파로 부분은 광섬유와 정렬되도록 고정시켜 모듈로 제작하는 것이다. 이때 파장분할 다중화 소자는 광도파로를 이용하여 빛의 파장에 따라 경로를 달리하도록 하거나 또는 광분기 도파로와 파장 선택 필터를 동시에 사용하여 파장에 따라 빛의 경로를 바꾸어 주는 두 가지 방법이 주로 사용된다.In the conventional wavelength division multiplexing bidirectional optical communication module, a wavelength division multiplexing device, a semiconductor laser, a photodetector, etc. are fabricated as separate devices and optically integrated in a hybrid form together with an optical fiber. That is, the wavelength division multiplexing element is aligned and fixed so that the semiconductor laser and the photodetector element and two branched optical waveguides are optically aligned, and the common optical waveguide portion of the wavelength division multiplexing element is fixed to be aligned with the optical fiber and manufactured as a module. will be. At this time, the wavelength division multiplexing device is mainly used to change the path according to the wavelength of the light by using the optical waveguide or to change the path of the light according to the wavelength by using the optical branch waveguide and the wavelength selection filter at the same time.

그러나 이러한 파장분할 양방향 광통신 모듈에 따르면, 세 종류의 광소자를 별도로 제작하여야 하며, 이들 광소자들 사이에는 각각 별도의 정밀한 광정렬 및 고정 공정이 필요하게 되어 모듈의 제작 원가 상승의 요인이 되며 소형의 모듈을 제작하기 어려운 단점이 있다. 그뿐 아니라 반도체 레이저로부터 광섬유까지 또는 광섬유로부터 광검출기까지의 광경로에 각각 두 번 이상의 소자간 광결합 점과 한번의 광분기점이 있어서 전체적인 삽입 손실이 매우 커지게 되며, 이러한 큰 삽입 손실은 송신되는 빛의 광출력과 수신되는 빛의 수신감도를 모두 악화시키게 된다.However, according to the wavelength division bidirectional optical communication module, three kinds of optical devices must be manufactured separately, and each of these photonic elements requires a separate precise optical alignment and fixing process, which increases the manufacturing cost of the module. The disadvantage is that the module is difficult to manufacture. In addition, the optical path from semiconductor laser to optical fiber or from optical fiber to photodetector has two or more inter-element optical coupling points and one optical branch point, respectively, which greatly increases the overall insertion loss. This will deteriorate both the light output and the sensitivity of the received light.

이에 이러한 파장분할 양방향 광통신 모듈의 단점을 해소하기 위하여, 동일한 반도체 기판 위에 광도파로를 사용하는 파장분할 다중화 소자, 반도체 레이저 및 광검출기 소자를 단일칩 집적시켜 제작한다. 이러한 파장분할 양방향 광통신 모듈은 많은 종류의 광부품 수, 많은 광결합 점의 수 및 이들로 인한 조립 비용의 상승 및 특성 악화 등을 해결할 수 있는 장점은 있으나, 반면에 동일한 반도체 기판 위에서 각각 서로 다른 구조와 제작 공정을 갖는 세 가지 종류의 광소자를 동일한 공정 과정을 거쳐 단일칩 집적시켜야 하므로 구조 및 제작 공정이 매우 복잡해질 뿐 아니라 각각의 소자들이 최대의 특성을 갖도록 구조를 최적화시키는 것도 어렵게 되어 결과적으로 전체적인 특성 악화를 피할 수 없게 되는 단점이 있다.Accordingly, in order to solve the disadvantage of the wavelength division bidirectional optical communication module, a wavelength division multiplexing device, a semiconductor laser, and a photodetector device using an optical waveguide are fabricated on a same chip on the same semiconductor substrate. Such a wavelength division bidirectional optical communication module has many advantages, such as a large number of optical components, a large number of optical coupling points, and an increase in assembly cost and deterioration due to them. Since the three kinds of optical devices having the process of fabrication and fabrication must be integrated in a single chip through the same process, the structure and fabrication process becomes very complicated and it is difficult to optimize the structure so that each device has the maximum characteristics. There is a disadvantage in that deterioration of the characteristics cannot be avoided.

전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 본 발명은, 한 가닥의 광섬유를 사용하여 송신 및 수신 광신호를 동시에 전송하는 파장분할 다중화 광통신에 있어서, 짧은 파장의 빛을 내는 광송신용 반도체 레이저와 긴 파장의 빛을 받는 광수신용 광검출기 소자를 동일한 반도체 기판 위에 단일칩에 집적시켜 구현하여 광소자의 소형화 및 특성이 개선된 파장분할 양방향 광통신용 소자 및 그 제작 방법을 제공함을 그 목적으로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the problems described above. In the wavelength division multiplexed optical communication in which transmission and reception optical signals are simultaneously transmitted using a single optical fiber, a semiconductor laser for transmitting light and a long wavelength that emit light having a short wavelength are long. It is an object of the present invention to provide a wavelength division bidirectional optical communication device and a method of manufacturing the same, which are implemented by integrating a photodetector device for receiving light of a wavelength into a single chip on the same semiconductor substrate.

도 1 은 본 발명에 따른 반도체 레이저와 광검출기가 단일칩 집적된 파장 분할 다중화 소자의 평면도.1 is a plan view of a wavelength division multiplexing device in which a semiconductor laser and a photodetector are integrated in a single chip according to the present invention.

도 2 는 본 발명에 의한 반도체 레이저와 광검출기가 단일칩 집적된 파장분할 다중화 소자의 A-A' 선을 따라 자른 단면도.2 is a cross-sectional view taken along line A-A 'of a wavelength division multiplexing device in which a semiconductor laser and a photodetector are integrated in a single chip according to the present invention;

도 3a 내지 도 3g는 본 발명에 따른 파장분할 다중화 소자의 형성 방법을 나타내는 공정 단면도.3A to 3G are cross-sectional views illustrating a method of forming a wavelength division multiplexing device according to the present invention.

도 4 는 본 발명에 따른 반도체 레이저와 광검출기가 단일칩 집적된 파장분할 다중화 소자를 광섬유와 결합시킨 단면도.4 is a cross-sectional view of a semiconductor laser and a photodetector combining a wavelength division multiplexing device in which a single chip is integrated with an optical fiber;

* 도면의 주요 부분에 대한 부호 설명* Explanation of symbols on the main parts of the drawing

1 : 반도체 레이저 영역 2 : 광검출기 영역1 semiconductor laser region 2 photodetector region

3 : P형 공통 전극 4 : 광검출기의 N형 전극3: P-type common electrode 4: N-type electrode of photodetector

5 : 질화막 6 : 반도체 레이저의 N형 전극5: nitride film 6: N-type electrode of semiconductor laser

7 : N형 InP 기판 8 : N형 InP 버퍼층7: N-type InP substrate 8: N-type InP buffer layer

9 : 비도핑된 InGaAsP 활성층9: undoped InGaAsP active layer

10 : P형 InP 클래드층10: P type InP cladding layer

11 : P형 InGaAsP 저항성 접촉층11: P-type InGaAsP resistive contact layer

12 : 비도핑된 InP 식각정지층12: undoped InP etch stop layer

13 : 비도핑된 InGaAs 광흡수층13: undoped InGaAs light absorption layer

14 : N형 InGaAsP 저항성 접촉층14: N-type InGaAsP resistive contact layer

15 : 반도체 레이저로부터 방출되는 파장15: wavelength emitted from a semiconductor laser

16 : 광검출기로 입사되는 파장16: wavelength incident on the photodetector

17 : P형 InP 버퍼층 18 : 식각마스크17: P-type InP buffer layer 18: etching mask

19 : 반도체 레이저의 P형 InP 전류차단층19: P type InP current blocking layer of semiconductor laser

20 : 반도체 레이저의 N형 InP 전류차단층20: N-type InP current blocking layer of semiconductor laser

21 : 반도체 레이저의 P형 InP 전류차단층21: P type InP current blocking layer of semiconductor laser

22 : 실리콘 기판 23 : V-홈22 silicon substrate 23 V-groove

24 : 금속 반사막 25 : 광섬유24: metal reflective film 25: optical fiber

26 : 광섬유 코아 (core)26: fiber core

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 파장분할 양방향 광통신용 소자는, 제1도전형의 반도체 기판; 상기 반도체 기판 상부에 위치하는 제1도전형의 버퍼층, 활성층, 제2도전형의 버퍼층, 제2도전형의 파장필터층을 차례로 구비하여 이루어지는 반도체 레이저; 상기 제2도전형의 파장필터층 상부의 소정 영역에 위치하는 식각정지층, 광흡수층, 제1도전형의 파장필터층을 차례로 구비하여 이루어지는 광검출기; 상기 반도체 레이저 및 상기 광검출기 상부 및 측면에 위치하는 보호막; 및 상기 제1도전형의 파장필터층의 표면 일부를 노출시키기 위해 이루어지는 광흡수창을 포함하여 이루어진다.In order to achieve the above object, the wavelength division bidirectional optical communication device of the present invention, the first conductive semiconductor substrate; A semiconductor laser including a first conductive buffer layer, an active layer, a second conductive buffer layer, and a second conductive wavelength filter layer positioned on the semiconductor substrate; A photodetector comprising an etch stop layer, a light absorbing layer, and a wavelength filter layer of the first conductive type located in a predetermined region above the wavelength filter layer of the second conductive type; Protective films positioned on the semiconductor laser and the photodetector, respectively; And a light absorption window made to expose a portion of the surface of the wavelength filter layer of the first conductive type.

그리고, 본 발명에 따른 파장분할 양방향 광통신용 소자의 제작 방법은, 제1도전형의 반도체 기판을 준비하는 제1단계; 상기 반도체 기판 상부에 제1도전형의 버퍼층, 활성층, 제2도전형의 버퍼층을 차례로 형성하고 반도체 레이저 영역을 정의하는 식각마스크 패턴을 형성하는 제2단계; 상기 식각마스크 패턴을 이용한 식각 공정으로 상기 제2도전형의 버퍼층, 활성층, 제1도전형 버퍼층을 습식식각하는 제3단계; 상기 제3단계가 완료된 결과물 상부에 상기 반도체 레이저 영역을 절연시키는 전류차단층을 형성하되 상기 식각마스크 패턴 상부로 형성하지 않도록 하는 제4단계; 상기 제4단계가 완료된 결과물 상부에 제2도전형의 파장필터층, 식각정지층, 광흡수층, 제1도전형의 파장필터층을 차례로 형성하는 제5단계; 및 선택 식각공정을 진행하여 상기 반도체 레이저와 오버랩 되는 제1도전형의 파장필터층, 광흡수층, 식각정지층으로 이루어지는 광검출기를 형성하는 제6단계를 포함하여 이루어진다.In addition, the method for fabricating a wavelength division bidirectional optical communication device according to the present invention includes a first step of preparing a semiconductor substrate of a first conductivity type; A second step of sequentially forming a first conductive buffer layer, an active layer, and a second conductive buffer layer on the semiconductor substrate, and forming an etching mask pattern defining a semiconductor laser region; A third step of wet etching the second conductive buffer layer, the active layer, and the first conductive buffer layer by an etching process using the etching mask pattern; A fourth step of forming a current blocking layer insulating the semiconductor laser region on the resultant of which the third step is completed, but not forming the upper portion of the etch mask pattern; A fifth step of sequentially forming a second conductive wavelength filter layer, an etch stop layer, a light absorption layer, and a first conductive type wavelength filter layer on the resultant of the fourth step; And a sixth step of performing a selective etching process to form a photodetector including a wavelength filter layer, a light absorption layer, and an etch stop layer of the first conductivity type overlapping the semiconductor laser.

본 발명의 반도체 레이저와 광검출기가 단일칩 집적된 파장분할 다중화 소자는(이하 소자칩 이라 함), N형 반도체 기판 위에 짧은 파장의 빛을 내는 반도체 레이저 구조를 먼저 형성하고 그 위 소정의 영역에 긴 파장의 빛을 흡수하는 광검출기 구조를 형성한 수직 집적 구조를 갖고 있으며, 적층된 반도체 레이저와 광검출기는 P형 반도체층을 서로 공유함으로써, 수직으로 형성된 NPN 구조를 이루게 된다. 이러한 NPN구조의 P형 반도체층과 광검출기의 상부에 위치하는 N형 반도체층은, 반도체 레이저로부터 방출되는 짧은 파장의 송신용 빛은 흡수하고 광검출기로 흡수되는 긴 파장의 수신용 빛은 통과시키는 에너지 밴드 갭을 갖는 물질로 구성되어 파장필터 역할을 하게 된다. 따라서 이러한 구조의 소자 칩을 한 가닥의 광섬유와 광결합시키면, 소자 칩의 반도체 레이저에서 나오는 짧은 파장의 빛은 광섬유에 결합되어 송신되고 광섬유로부터 나오는 긴 파장의 빛은 소자 칩의 광검출기에 결합되어 수신된다. 이때 반도체 레이저에서 나오는 빛 중에서 광섬유 단면에서 반사를 일으켜 광검출기 쪽으로 향하는 빛은 상기한 공통 P형 반도체층과 광검출기의 N형 반도체층에서 필터링되므로 광검출기의 흡수층에서 흡수되어 광전류로 변환되지는 못한다.The wavelength division multiplexing device in which the semiconductor laser and the photodetector of the present invention are integrated into a single chip (hereinafter referred to as a device chip) first forms a semiconductor laser structure that emits light of a short wavelength on an N-type semiconductor substrate, and then It has a vertically integrated structure that forms a photodetector structure that absorbs light of a long wavelength, and the stacked semiconductor laser and the photodetector share a P-type semiconductor layer with each other, thereby forming a vertically formed NPN structure. The NPN-type P-type semiconductor layer and the N-type semiconductor layer positioned on the photodetector absorb the short wavelength transmission light emitted from the semiconductor laser and pass the long wavelength reception light absorbed by the photodetector. It is composed of a material having an energy band gap to act as a wavelength filter. Therefore, when the device chip of this structure is optically coupled with one strand of optical fiber, the light of short wavelength from the semiconductor laser of the device chip is coupled to the optical fiber and transmitted, and the light of long wavelength from the optical fiber is coupled to the photodetector of the device chip. Is received. At this time, the light emitted from the semiconductor laser is reflected by the optical fiber cross-section and directed toward the photodetector, so the light is filtered by the common P-type semiconductor layer and the N-type semiconductor layer of the photodetector, and thus is not absorbed by the absorption layer of the photodetector and is not converted into photocurrent. .

이하, 본 발명의 반도체 레이저와 광검출기가 단일칩 집적된 파장분할 다중화 소자는 1.3㎛ 파장의 평면 매립형 이종 접합 구조 반도체 레이저 (PBH-LD : Planar Buried Hetrostructur Laser Diode, 이하 반도체 레이저라 함)와 1.55㎛ 파장의 InGaAs PIN-PD (PIN Photodiode, 이하 광검출기라 함)가 집적된 경우에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, the wavelength division multiplexing device in which the semiconductor laser and the photodetector are integrated into a single chip include a planar buried heterojunction structure semiconductor laser (PBH-LD) and a 1.55 wavelength of 1.3 μm. A case in which InGaAs PIN-PD (PIN Photodiode, hereinafter referred to as a photodetector) having a 탆 wavelength is integrated will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도1은 본 발명에 따른 반도체 레이저와 광검출기가 단일칩 집적된 파장분할 다중화 소자의 평면도이고, 도2는 본 발명에 의한 반도체 레이저와 광검출기가 단일칩 집적된 파장분할 다중화 소자를 나타내는 도1 B-B`의 단면도로서 이를 참조하여 파장분할 다중화 소자의 구조를 설명한다.1 is a plan view of a wavelength division multiplexing device in which a semiconductor laser and a photodetector are integrated into a single chip, and FIG. 2 is a wavelength division multiplexing device in which a semiconductor laser and a photodetector are integrated into a single chip according to the present invention. The structure of a wavelength division multiplexing element is demonstrated with reference to this as sectional drawing of BB '.

먼저, 도2에 도시된 바와 같이, N형 InP 기판(7) 위에 N형 InP 버퍼층(8), 비도핑된 InGaAsP 활성층(이하, 활성층이라 함)(9), P형 InP 버퍼층(17), P형 InP 클래드층(이하 클래드층)(10), P형 InGaAsP 저항성 접촉층(11)을 구비하여 이루어지는 반도체 레이저(1) 구조와 P형 InGaAsP 저항성 접촉층(11), 비도핑된 InP 식각정지층(12), 비도핑된 InGaAs 광흡수층(이하 광흡수층)(13), N형 InGaAsP 저항성 접촉층(14)을 구비하여 이루어지는 광검출기(2)가 차례로 적층된 구조를 갖고 있다.First, as shown in FIG. 2, an N-type InP buffer layer 8, an undoped InGaAsP active layer (hereinafter referred to as an active layer) 9, a P-type InP buffer layer 17, and the like on the N-type InP substrate 7 P-type InP cladding layer (hereinafter referred to as cladding layer) 10, P-type InGaAsP resistive contact layer 11, P-type InGaAsP resistive contact layer 11, undoped InP etch stop The layer 12, the undoped InGaAs light absorbing layer (hereinafter referred to as the light absorbing layer) 13, and the N-type InGaAsP resistive contact layer 14 have a structure in which the photodetectors 2 are sequentially stacked.

여기서, 반도체 레이저(1)와 광검출기(2)는 P형 InGaAsP 저항성 접촉층(11)을 서로 공유하고 N형 InGaAsP 저항성 접촉층(14), P형 InGaAsP 저항성 접촉층(11) 및 N형 기판(7)을 구비하여 수직으로 형성된 NPN 구조를 이루게 된다. 이와 같이 수직 집적된 구조에서 반도체 레이저(1)의 활성층(9)과 광검출기(2)의 광흡수층(13)이 2㎛ 내지 3㎛ 이내로 매우 근접하게 위치하도록 하므로써, 동일한 광섬유(도4의 "25"참조)와의 광결합이 상기 두 가지 소자에 대하여 모두 용이하게 이루어져 광송신 및 수신 특성을 양호하게 한다.Here, the semiconductor laser 1 and the photodetector 2 share a P-type InGaAsP resistive contact layer 11 with each other, and an N-type InGaAsP resistive contact layer 14, a P-type InGaAsP resistive contact layer 11, and an N-type substrate. It is provided with (7) to form a vertically formed NPN structure. In such a vertically integrated structure, the active layer 9 of the semiconductor laser 1 and the light absorbing layer 13 of the photodetector 2 are located very close to each other within 2 µm to 3 µm so that the same optical fiber (" Optical coupling to " 25 " is facilitated for both of these devices to improve optical transmission and reception characteristics.

또한, 광검출기(2)의 상하부에 각각 위치하는 N형 InGaAsP 저항성 접촉층(14)과 광검출기의 N형전극(4) 및 P형공통전극(3)과 저항성 접촉을 이루는 P형 InGaAsP 저항성 접촉층(11)은 반도체 레이저에서 나오는 송신용 파장의 빛(15)은 흡수하고 광검출기로 들어가는 수신용 파장의 빛(16)은 통과시키는 에너지 밴드 갭을 갖는 물질로 구성하여 파장의 선택적 필터 역할을 하도록 하므로써 송신 및 수신용 신호 사이의 간섭을 최소화한다.Further, an N-type InGaAsP resistive contact layer 14 positioned at the upper and lower portions of the photodetector 2, and a P-type InGaAsP resistive contact making ohmic contact with the N-type electrode 4 and the P-type common electrode 3 of the photodetector. The layer 11 is composed of a material having an energy band gap which absorbs light 15 of the wavelength of transmission from the semiconductor laser and passes light 16 of the wavelength of reception, which enters the photodetector, thereby acting as a selective filter of the wavelength. This minimizes the interference between the transmission and reception signals.

다음으로, 도3a 내지 도3g를 참조하여 본 발명에 따른 파장분할 다중화 소자를 공정 단계별로 상술한다.Next, the wavelength division multiplexing device according to the present invention will be described in detail with respect to the process steps with reference to FIGS. 3A to 3G.

도3a에 도시된 바와 같이, N형 InP 기판(7) 상부에 MOCVD (Metal-Organic Chemical Vapor Deposition)와 같은 에피층 결정 성장 방법으로, N형 InP 버퍼층(8), 1.3㎛ 파장의 활성층(9), 및 P형 InP 버퍼층(17)을 차례로 성장한다. 이때 활성층(9)은 단순한 InGaAsP 단층 또는 다중 양자 우물 (MQW: Multi Quatum Well) 구조와 같은 다층 구조로 형성할 수 있다.As shown in FIG. 3A, an N-type InP buffer layer 8 and an active layer having a wavelength of 1.3 mu m are formed by an epitaxial crystal growth method such as MOCVD (Metal-Organic Chemical Vapor Deposition) on the N-type InP substrate 7. ), And the P-type InP buffer layer 17 is sequentially grown. In this case, the active layer 9 may be formed in a multilayer structure such as a simple InGaAsP single layer or a multi quantum well (MQW) structure.

도3b에 도시된 바와 같이, P형 InP 버퍼층(17) 상부에, 반도체 레이저(1)의 영역을 정의하기 위한 식각 마스크층으로 질화막(18)을 형성하고, 식각공정을 진행하는데, 이때 식각 마스크층으로는 질화막(18)과 같은 유전체 절연막을 사용하여도 무관하며, 식각 깊이는 N형 InP 버퍼층(8) 또는 N형 InP 기판(7) 까지 식각한다.As shown in FIG. 3B, a nitride film 18 is formed on the P-type InP buffer layer 17 as an etching mask layer for defining a region of the semiconductor laser 1, and an etching process is performed. As the layer, a dielectric insulating film such as nitride film 18 may be used, and the etching depth is etched to the N-type InP buffer layer 8 or the N-type InP substrate 7.

도3c에 도시된 바와 같이, 전술한 식각공정 후 식각마스크로 사용한 질화막(18)을 그대로 둔 채, MOCVD와 같은 에피층 결정 성장법을 수행한다. 여기서 성장되는 에피층은 P형 InP층(19), N형 InP층(20) 및 P형 InP층(21)으로 질화막(18)이 없는 영역에만 결정 성장이 되도록 하며, 이러한 층들은 반도체 레이저(1) 영역만으로 전류가 흐르도록 유도하는 전류차단층 역할을 한다.As shown in FIG. 3C, an epitaxial crystal growth method such as MOCVD is performed while leaving the nitride film 18 used as an etching mask after the above-described etching process. The epitaxial layer grown here is a P-type InP layer 19, an N-type InP layer 20, and a P-type InP layer 21 so that crystal growth may be performed only in a region where the nitride film 18 is not present. 1) It acts as a current blocking layer that induces current to flow through only the region.

도3d에 도시된 바와 같이, 식각마스크로 사용한 질화막(18)을 제거한 후, 그 상부에 P형 클래드층(10), 1.3㎛와 1.55㎛ 중간의 파장을 갖는 P형 InGaAsP 저항성 접촉층(11), 비도핑된 InP 식각정지층(12), 광흡수층(13) 및 상기 P형 InGaAsP저항성 접촉층(11)과 동일한 파장을 갖는 N형 InGaAsP 저항성 접촉층(14)을 차례로 형성한다. 여기서, P형 클래드층(10)은 반도체 레이저(1)의 P쪽 클래드(clad)층이 되며, P형 InGaAsP 저항성 접촉층(11)은 반도체 레이저(1)로 부터 방출되는1.3㎛ 파장의 빛(15)을 흡수하므로써, 1.3㎛파장의 빛(15)의 일부가 광섬유의 단면으로부터 반사되더라도 광검출기의 광흡수층(13)으로 들어가지 못하도록 막는 파장필터 역할을 하게 되며, 비도핑된 InP 식각정지층(12)은 후속으로 진행되는 식각공정에 의해 광검출기(2) 영역을 정의할 때 선택 식각의 식각정지층 역할을 한다. 그리고 광흡수층(13)은 광섬유로부터 발산되는 1.55㎛ 파장의 빛(16)에 대한 광검출기(2)의 광흡수층이 되며, N형 InGaAsP 저항성 접촉층(14)은 반도체 레이저(1)로 부터 방출되는1.3㎛ 파장의 빛(15)의 일부가 광섬유의 단면으로부터 반사되더라도 광검출기의 광흡수층(13)으로 들어가지 못하도록 막는 역할 즉, 송신용 반도체 레이저 빛(15)은 흡수하고 1.55㎛ 파장의 수신용 빛(16)은 통과시키는 파장필터 역할을 한다.As shown in FIG. 3D, after removing the nitride film 18 used as the etching mask, the P-type cladding layer 10, P-type InGaAsP resistive contact layer 11 having a wavelength between 1.3 mu m and 1.55 mu m is disposed thereon. , An undoped InP etch stop layer 12, a light absorbing layer 13, and an N-type InGaAsP resistive contact layer 14 having the same wavelength as the P-type InGaAsP resistive contact layer 11 are sequentially formed. Here, the P-type cladding layer 10 becomes a P-side cladding layer of the semiconductor laser 1, and the P-type InGaAsP resistive contact layer 11 emits light having a wavelength of 1.3 μm emitted from the semiconductor laser 1. Absorption of (15) serves as a wavelength filter that prevents a portion of the light 15 having a wavelength of 1.3 mu m from entering the light absorbing layer 13 of the photodetector even when reflected from a cross section of the optical fiber, and undoped InP etching stop. The layer 12 serves as an etch stop layer for selective etching when defining the photodetector 2 region by a subsequent etching process. The light absorbing layer 13 becomes a light absorbing layer of the photodetector 2 with respect to light 16 having a wavelength of 1.55 µm emitted from the optical fiber, and the N-type InGaAsP resistive contact layer 14 emits from the semiconductor laser 1. A portion of the light 15 having a wavelength of 1.3 μm is prevented from entering the light absorbing layer 13 of the photodetector even if it is reflected from the end face of the optical fiber, that is, the transmitting semiconductor laser light 15 absorbs the number of the wavelength of 1.55 μm. The credit light 16 acts as a wavelength filter for passing.

도3e에 도시된 바와 같이, 광검출기(2) 영역을 정의하기 위하여 N형 InGaAsP 저항성 접촉층(14), 광흡수층(13), 비도핑된 InP 식각정지층(12)을 선택적으로 식각 하는 습식 식각제를 사용하여 광검출기 영역만을 제외한 나머지 부분의 N형 InGaAsP 저항성 접촉층(14), 광흡수층(13), 비도핑된 InP 식각정지층(12)을 차례로 식각한다.As shown in FIG. 3E, a wet etching method selectively etches an N-type InGaAsP resistive contact layer 14, a light absorbing layer 13, and an undoped InP etch stop layer 12 to define a photodetector 2 region. The etchant is used to etch the N-type InGaAsP resistive contact layer 14, the light absorbing layer 13, and the undoped InP etch stop layer 12 in the remaining portions except for the photodetector region.

도3f에 도시된 바와 같이, 전체 구조 상부에 질화막(5)을 PECVD(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition)와 같은 증착 방법으로 형성한후, 선택적 식각공정을 실시하여 N형 InGaAsP 저항성 접촉층(14) 및 P형 InGaAsP 저항성 접촉층(11)을 노출시킨다.As shown in FIG. 3F, a nitride film 5 is formed on the entire structure by a deposition method such as PECVD (Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition), and then subjected to selective etching to perform an N-type InGaAsP resistive contact layer 14 and The P-type InGaAsP resistive contact layer 11 is exposed.

여기서, N형 InGaAsP 저항성 접촉층(14)의 노출은 광검출기(2)의 광흡수창 부분을 형성하기 위함이고, P형 InGaAsP 저항성 접촉층(11)의 노출은 N형 InGaAsP 저항성 접촉층(14) 및 P형 InGaAsP 저항성 접촉층(11)의 저항성 접촉창을 형성하기 위함이다.Here, the exposure of the N-type InGaAsP resistive contact layer 14 is for forming a light absorption window portion of the photodetector 2, and the exposure of the P-type InGaAsP resistive contact layer 11 is an N-type InGaAsP resistive contact layer 14. ) And P-type InGaAsP resistive contact layer 11 to form a resistive contact window.

도3g에 도시된 바와 같이, 광검출기의 N형전극(4)과 광검출기(2) 및 반도체 레이저(1)의 P형공통전극(3)을 형성하되, 각각 N형 InGaAsP저항성 접촉층(14)과 P형 InGaAsP 저항성 접촉층(11)과 콘택 되는 금속을 사용하여 리프트오프 (lift-off) 방법으로 형성하고 급속 열처리 (RTA: Rapid Thermal Annealing) 장치를 사용하여 열처리한다. 그리고, 웨이퍼의 뒷면을 일정 두께로 연마하고 N형 InP 기판(7)과 저항성 접촉을 이루는 금속을 증착하여 반도체 레이저의 N형전극(6)을 형성한후 RTA 장치를 사용하여 열처리한다.As shown in Fig. 3G, the N-type electrode 4 of the photodetector, the P-type common electrode 3 of the photodetector 2 and the semiconductor laser 1 are formed, respectively, and the N-type InGaAsP resistive contact layer 14, respectively. ) And metal contacted with the P-type InGaAsP resistive contact layer 11 are formed by a lift-off method and heat-treated using a Rapid Thermal Annealing (RTA) device. Then, the back surface of the wafer is polished to a predetermined thickness, and metals in ohmic contact with the N-type InP substrate 7 are deposited to form the N-type electrode 6 of the semiconductor laser, and then heat-treated using an RTA apparatus.

전술한 바와 같은 공정 순서에 따르는 공정이 완료된 파장분할 다중화 소자 는 벽개 (cleaving)에 의해 반도체 레이저(1)의 공진기를 형성하고 칩으로 분리해 내면 된다.The wavelength division multiplexing element in which the process according to the above-described process sequence is completed may be formed by cleaving the resonator of the semiconductor laser 1 and separating it into chips.

다음으로, 도4를 참조하여 반도체 레이저(1)와 광검출기(2)가 집적된 소자 칩을 광통신에 응용하기 위하여 광섬유와 광결합시키는 원리를 V-홈이 파진 실리콘 기판(22)을 모재로 사용하여 소자 칩과 광섬유(25)를 고정 및 광결합시키는 경우를 설명한다.Next, referring to FIG. 4, the principle of optically coupling an element chip in which the semiconductor laser 1 and the photodetector 2 are integrated with an optical fiber is based on a V-grooveed silicon substrate 22. The case where the element chip and the optical fiber 25 are fixed and optically coupled is described.

소자 칩은 전술한 소자 칩의 광검출기(2)가 광섬유(25)가 위치하게 될 V-홈(23)쪽을 향하도록 뒤집어서 실리콘 기판(22)의 소정 위치에 플립칩 본딩(flip chip bonding) 방법으로 부착하고, 광섬유(25)는 V-홈(23) 내에 고정시킨다. 여기서 실리콘 기판(22) 위의 플립칩 본딩용 패드(pad)의 위치와 V-홈(23)의 폭은, 상기 반도체 레이저 활성층(9)과 광섬유의 코아(26)의 정렬 정도에 따라서 결정되는데, 플립칩 본딩용 패드(pad)의 위치와 V-홈(23)의 폭은 반도체 레이저 활성층(9)과 광섬유의 코아(26)가 일렬로 정렬되도록 설계되어야 한다.The device chip is flipped so that the photodetector 2 of the above-described device chip faces toward the V-groove 23 where the optical fiber 25 is to be located and flip chip bonding at a predetermined position of the silicon substrate 22. The optical fiber 25 is fixed in the V-groove 23. The position of the flip chip bonding pad on the silicon substrate 22 and the width of the V-groove 23 are determined according to the degree of alignment of the semiconductor laser active layer 9 and the core 26 of the optical fiber. The position of the flip chip bonding pad and the width of the V-groove 23 should be designed so that the semiconductor laser active layer 9 and the core 26 of the optical fiber are aligned in a line.

이러한 플립칩 본딩이 끝난 후, P형공통전극(3)과 반도체 레이저의 N형전극(6)에 전류를 인가하여 반도체 레이저(1)를 발진시키면 반도체 레이저 활성층(9)으로 부터 1.3㎛ 파장의 빛(15)이 방출되며 이 1.3㎛파장의 빛(15)은 광섬유 코아(26)로 광결합되어 광섬유를 통하여 송신된다. 반면에 광섬유(25)로 부터 전송되는 1.55㎛ 파장의 빛(16)은 광섬유 코아(26)로부터 상기 소자 칩 방향으로 발산되며 이렇게 발산되는 1.55㎛ 파장의 빛(16) 중에서 아래쪽으로 향하는 빛 성분은 소자 칩 단면 또는 광검출기 흡수창을 통하여 광검출기의 흡수층(13)으로 흡수되어 전류로 변환된다. 이 전류 성분은 역바이어스 전압이 걸린 P쪽공통전극(3)과 광검출기의 N형전극(4)을 통하여 외부 회로로 검출된다.After the flip chip bonding is finished, the semiconductor laser 1 is oscillated by applying a current to the P-type common electrode 3 and the N-type electrode 6 of the semiconductor laser. Light 15 is emitted and light 1.3 having a wavelength of 1.3 탆 is optically coupled to the fiber core 26 and transmitted through the optical fiber. On the other hand, the light 16 having a wavelength of 1.55 μm transmitted from the optical fiber 25 is emitted from the optical fiber core 26 toward the device chip, and the light component which is directed downward from the light 16 having the wavelength of 1.55 μm is emitted. It is absorbed into the absorption layer 13 of the photodetector through the device chip cross section or the photodetector absorption window and converted into current. This current component is detected by an external circuit through the P-side common electrode 3 subjected to the reverse bias voltage and the N-type electrode 4 of the photodetector.

이때에 광검출기로 입사되는 빛(16)이 효과적으로 광흡수창으로 집속되도록 하기 위하여 실리콘 기판 V-홈(23)의 경사면에 금속 반사막(24)을 코팅하면 칩 아래쪽으로 향하는 빛들은 도4에서 보는 바와 같이 금속막(24)에서 반사 후 광검출기로 향하여 흡수되어 광검출기의 수신감도를 향상시킬 수 있다.At this time, in order for the light 16 incident on the photodetector to be effectively focused on the light absorption window, the metal reflective film 24 is coated on the inclined surface of the silicon substrate V-groove 23 so that the light directed toward the bottom of the chip is seen in FIG. As described above, the metal film 24 is absorbed toward the photodetector after reflection to improve the reception sensitivity of the photodetector.

또한 반도체 레이저(1)로 부터 방출되는 1.3㎛ 파장의 빛(15) 중에서 광섬유(25) 단면에서의 반사등에 의해 상기 소자 칩으로 되돌아가는 빛 성분은 본 발명의 구조상 특징인 광검출기(2) 영역의 상하부에 위치하는 1.3㎛ 파장의 빛에 대하여 필터 역할을 하는 N형 InGaAsP저항성 접촉층(14)과 P형 InGaAsP저항성 접촉층(11)에 의해 흡수되므로 수신 광신호(16)에 대한 송신 광신호(15)의 간섭을 최소화시킬 수 있다.Also, among the light 15 having a wavelength of 1.3 탆 emitted from the semiconductor laser 1, the light component returned to the device chip by reflecting light at the cross section of the optical fiber 25 is a region of the photodetector 2 which is a structural feature of the present invention. It is absorbed by the N-type InGaAsP resistive contact layer 14 and the P-type InGaAsP resistive contact layer 11 serving as a filter for light having a wavelength of 1.3 μm located above and below the transmission optical signal for the received optical signal 16. The interference of (15) can be minimized.

상기한 바와 같은 본 발명에 따른 광소자는, 한 가닥의 광섬유를 사용하여 짧은 파장의 송신 및 긴 파장의 수신용 광신호를 동시에 전송하는 파장분할 양방향 광통신 모듈에 있어서, 별도의 광도파로 형태의 파장분할 다중화 소자 없이 광송신용 반도체 레이저와 광수신용 광검출기 소자를 동일한 반도체 기판 위에 수직 집적시켜 반도체 레이저의 활성 영역과 광검출기 소자의 광흡수 영역을 매우 근접하여 위치시킴과 동시에 광검출기의 상하부에 반도체 레이저에서 나오는 짧은 파장의 빛은 흡수하고 광검출기로 들어가는 긴 파장의 빛은 통과시키는 에너지 밴드 갭을 갖는 물질을 위치시키므로써 동일한 광섬유와의 광결합이 상기 두 가지 소자에 대하여 모두 용이하게 이루어지며 아울러 송신 및 수신 신호 사이의 간섭도 최소화시켜 결과적으로, 광부품 수 저감 및 광패키징 공정 간략화에 따라 파장분할 양방향 광통신용 광모듈의 소형화, 제작 원가 절감 및 특성 개선 등의 효과를 거둘 수 있다.As described above, the optical device according to the present invention is a wavelength division bidirectional optical communication module for simultaneously transmitting a short wavelength transmission and a long wavelength reception optical signal using a single optical fiber, wherein the wavelength division in the form of a separate optical waveguide is performed. Without the multiplexing device, the semiconductor laser for transmitting light and the photodetecting device for photoreceiving are vertically integrated on the same semiconductor substrate, so that the active area of the semiconductor laser and the light absorbing area of the photodetector element are located very close together and at the top and bottom of the photodetector. By combining a material with an energy band gap that absorbs the shorter wavelengths of light coming in and enters the photodetectors, the optical coupling with the same optical fiber is facilitated for both of these devices. Also minimizes interference between received signals Can achieve effects such as miniaturization, cost reduction and improved production characteristics of the wavelength division two-way optical communication optical module according to the number of parts reduced, and optical packaging process simplified.

Claims (15)

제1도전형의 반도체 기판;A first conductive semiconductor substrate; 상기 반도체 기판 상부에 위치하는 제1도전형의 버퍼층, 활성층, 제2도전형의 버퍼층, 제2도전형의 파장필터층을 차례로 구비하여 이루어지는 반도체 레이저;A semiconductor laser including a first conductive buffer layer, an active layer, a second conductive buffer layer, and a second conductive wavelength filter layer positioned on the semiconductor substrate; 상기 제2도전형의 파장필터층 상부의 소정 영역에 위치하는 식각정지층, 광흡수층, 제1도전형의 파장필터층을 차례로 구비하여 이루어지는 광검출기;A photodetector comprising an etch stop layer, a light absorbing layer, and a wavelength filter layer of the first conductive type located in a predetermined region above the wavelength filter layer of the second conductive type; 상기 반도체 레이저 및 상기 광검출기 상부 및 측면에 위치하는 보호막; 및Protective films positioned on the semiconductor laser and the photodetector, respectively; And 상기 제1도전형의 파장필터층의 표면 일부를 노출시키기 위해 이루어지는 광흡수창A light absorption window is formed to expose a portion of the surface of the first conductive type wavelength filter layer. 을 포함하여 이루어지는 파장분할 양방향 광통신용 소자.Wavelength division bidirectional optical communication device comprising a. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 파장분할 양방향 광통신용 소자은,The wavelength division bidirectional optical communication device, 상기 광흡수창을 통하여 상기 제1도전형 파장필터층과 콘택 되는 상기 광검출기의 제1전극;A first electrode of the photodetector contacting the first conductive wavelength filter layer through the light absorption window; 상기 제2도전형의 파장필터 상부에 위치하는 보호막의 식각공정에 의하여 형성되는 접촉창을 통하여 상기 제2도전형의 파장필터에 콘택 되는 상기 광검출기의 제2전극 및 상기 반도체 레이저의 제1전극으로 사용되는 공통 전극; 및A second electrode of the photodetector and a first electrode of the semiconductor laser contacted to the wavelength filter of the second conductive type through a contact window formed by an etching process of a protective film positioned on the wavelength filter of the second conductive type; Common electrode used as; And 상기 반도체 기판 하부에 위치하는 상기 반도체 레이저의 제2전극A second electrode of the semiconductor laser positioned under the semiconductor substrate 을 더 포함하여 이루어지는 파장분할 양방향 광통신용 소자.Wavelength division bidirectional optical communication device further comprising. 제2항에 있어서,The method of claim 2, 상기 광검출기의 제2전극은 상기 노출되는 제1도전형의 파장필터층 상부에 형성되도록 하여 상기 광검출기 및 반도체 레이저의 두개의 전극이 각각 형성되도록 하는 파장분할 양방향 광통신용 소자.And a second electrode of the photodetector is formed on the exposed wavelength filter layer of the first conductive type so that two electrodes of the photodetector and the semiconductor laser are formed, respectively. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 반도체 레이저의 활성층은 제1파장의 빛을 방출하는 파장분할 양방향 광통신용 소자.The active layer of the semiconductor laser device for wavelength division bidirectional optical communication that emits light of the first wavelength. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 광검출기의 광흡수층은 상기 제1파장의 빛보다 큰 파장을 나타내는 제2파장의 빛을 흡수하는 파장분할 양방향 광통신용 소자.And a light absorbing layer of the photodetector absorbs light of a second wavelength having a wavelength larger than that of the first wavelength. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 제1 및 제2도전형의 파장필터층은 상기 제1파장의 빛을 흡수하도록 하는 파장분할 양방향 광통신용 소자.The wavelength filter layer of the first and second conductive type is a wavelength division bidirectional optical communication device to absorb the light of the first wavelength. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 반도체 기판, 제1 및 제2도전형의 버퍼층, 식각정지층은 InP막을 사용하여 이루어지는 파장분할 양방향 광통신용 소자.And the semiconductor substrate, the first and second conductive buffer layers, and the etch stop layer are formed using an InP film. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 활성층, 제1 및 제2도전형의 파장필터층은 InGaAsP막을 사용하여 이루어지고, 상기 광흡수층은 InGaAs막을 사용하여 이루어지는 파장분할 양방향 광통신용 소자.The active layer, the wavelength filter layer of the first and second conductive type is made of InGaAsP film, and the light absorption layer is made of InGaAs film for wavelength division bidirectional optical communication device. 제6항에 있어서,The method of claim 6, 상기 제1 및 제2도전형의 파장필터층은 상기 제2파장의 빛을 통과시키도록 하는 파장분할 양방향 광통신용 소자.The wavelength filter layer of the first and second conductive type is a wavelength division bidirectional optical communication device for passing the light of the second wavelength. 제1도전형의 반도체 기판을 준비하는 제1단계;A first step of preparing a first conductive semiconductor substrate; 상기 반도체 기판 상부에 제1도전형의 버퍼층, 활성층, 제2도전형의 버퍼층을 차례로 형성하고 반도체 레이저 영역을 정의하는 식각마스크 패턴을 형성하는 제2단계;A second step of sequentially forming a first conductive buffer layer, an active layer, and a second conductive buffer layer on the semiconductor substrate, and forming an etching mask pattern defining a semiconductor laser region; 상기 식각마스크 패턴을 이용한 식각공정으로 상기 제2도전형의 버퍼층, 활성층, 제1도전형 버퍼층을 습식식각하는 제3단계;A third step of wet etching the second conductive buffer layer, the active layer, and the first conductive buffer layer by an etching process using the etching mask pattern; 상기 제3단계가 완료된 결과물 상부에 상기 반도체 레이저 영역을 절연시키는 전류차단층을 형성하되 상기 식각마스크 패턴 상부로 형성하지 않도록 하는 제4단계;A fourth step of forming a current blocking layer insulating the semiconductor laser region on the resultant of which the third step is completed, but not forming the upper portion of the etch mask pattern; 상기 제4단계가 완료된 결과물 상부에 제2도전형의 파장필터층, 식각정지층, 광흡수층, 제1도전형의 파장필터층을 차례로 형성하는 제5단계; 및A fifth step of sequentially forming a second conductive wavelength filter layer, an etch stop layer, a light absorption layer, and a first conductive type wavelength filter layer on the resultant of the fourth step; And 선택 식각공정을 진행하여 상기 반도체 레이저와 오버랩 되는 제1도전형의 파장필터층, 광흡수층, 식각정지층으로 이루어지는 광검출기를 형성하는 제6단계A sixth step of forming a photodetector comprising a wavelength filter layer, a light absorption layer, and an etch stop layer of a first conductivity type overlapping the semiconductor laser by performing a selective etching process; 를 포함하여 이루어지는 파장분할 양방향 광통신용 소자의 제작 방법.A method of manufacturing a wavelength division bidirectional optical communication device comprising a. 제10항에 있어서,The method of claim 10, 상기 제6단계 후에After the sixth step 제6단계가 완료된 결과물 상부에 보호막을 형성하는 제7단계;A seventh step of forming a protective film on the resultant of the sixth step is completed; 상기 보호막의 선택적 식각에 의하여 상기 제2도전형 파장필터층을 노출시켜 광흡수창을 형성하는 동시에, 제1도전형의 파장필터층을 노출시키는 제8단계;An eighth step of exposing the second conductive wavelength filter layer by selective etching of the passivation layer to form a light absorption window and exposing the first conductive wavelength filter layer; 상기 광흡수창을 통하여 상기 제1도전형 파장필터층과 콘택 되는 상기 광검출기 제1전극을 형성하는 제9단계;A ninth step of forming the photodetector first electrode in contact with the first conductive wavelength filter layer through the light absorption window; 상기 제2도전형의 파장필터 상부에 위치하는 보호막의 식각공정에 의하여 형성되는 접촉창을 통하여 상기 제2도전형의 파장필터에 콘택 되는 상기 광검출기의 제2전극 및 상기 반도체 레이저의 제1전극을 형성하는 제10단계; 및A second electrode of the photodetector and a first electrode of the semiconductor laser contacted to the wavelength filter of the second conductive type through a contact window formed by an etching process of a protective film positioned on the wavelength filter of the second conductive type; Forming a tenth step; And 상기 반도체 기판 하부에 상기 반도체 레이저의 제2전극을 형성하는 제11단계An eleventh step of forming a second electrode of the semiconductor laser under the semiconductor substrate 를 포함하여 이루어지는 파장분할 양방향 광통신용 소자의 제작 방법.A method of manufacturing a wavelength division bidirectional optical communication device comprising a. 제10항에 있어서,The method of claim 10, 상기 반도체 레이저의 활성층은 제1파장의 빛을 방출하는 파장분할 양방향 광통신용 소자의 제작 방법.The active layer of the semiconductor laser is a method of manufacturing a device for wavelength division bidirectional optical communication that emits light of a first wavelength. 제10항에 있어서,The method of claim 10, 상기 광검출기의 광흡수층은 상기 제1파장의 빛보다 큰 파장을 나타내는 제2파장의 빛을 흡수하는 파장분할 양방향 광통신용 소자의 제작 방법.And a light absorption layer of the photodetector absorbs light of a second wavelength having a wavelength larger than that of the first wavelength. 제10항에 있어서,The method of claim 10, 상기 제1 및 제2도전형의 파장필터층은 상기 제1파장의 빛을 흡수하도록 하는 파장분할 양방향 광통신용 소자의 제작 방법.And the wavelength filter layers of the first and second conductive types absorb the light of the first wavelength. 제10항에 있어서,The method of claim 10, 상기 제1 및 제2도전형의 파장필터층은 상기 제2파장의 빛을 통과시키도록 하는 파장분할 양방향 광통신용 소자의 제작 방법.And the wavelength filter layers of the first and second conductive types allow the light of the second wavelength to pass through.
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