JPH02137386A - 半導体発光装置 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は光出力モニター用のフォトダイオードがモノリ
シックに集積された半導体発光装置、とりわけ光出力モ
ニター効率の直線性、温度特性にすぐれた光出力モニタ
ー用のフォトダイオードと半導体レーザをモノリシック
集積した半導体発光装置に関する。

〔従来の技術〕

近年、光通信技術の進歩とともに半導体光デバイスの高
速化・高機能化が強く求められており、並列伝送用レー
ザアレイやレーザに駆動回路・信号処理回路等をモリシ
ック集積した光電子集積回路の開発が期待されている。

ところでこれらレーザの集積化デバイスには光出力モニ
ター用のフォトダイオードを集積化する必要があり、こ
れを実現するために半導体レーザ層を電気的に分離し、
分離された一方の半導体レーザ層をフォトダイオードと
して用いる方法がある。フォトダイオードの特性として
は光出力モニター効率の直線性が良く温度依存性の小さ
いものが望ましい。このような特性を満足するためには
フォトダイオードはレーザの散乱光・自然放出光を拾い
にくい構造を持ち、半導体レーザは温度特性の良い構造
が必要である。従来から用いられている半導体レーザ層
としては活性層の両側にこの活性層と同一組成の層が残
り、かつ、電流阻止層により埋め込まれた層構造をもつ
もの（昭和６０年電子通信学会総合全国大会予稿集Ｐ、
９２５）や、活性層の両側にこの活性層と同一組成の層
がなく、かつ、電流阻止層により埋め込まれた層構造を
持つものく電子情報通信学会、光量子エレクトロニクス
研究会ＯＱＥ・８７−５２．Ｐ、４１〜４６．１９８７
）が知られていた。前者は半導体レーザとしては、電流
阻止層でのもれ電流がバンドギャップの小さい活性層両
側に残された活性層と同一組成の層を介して流れるため
、もれ電流の温度依存性が小さく、発振しきい値の温度
依存性を小さくできる。そのため、レーザ発振時の活性
層温度と周囲温度との差が小さく、温度上昇により発振
波長の長波長側へのシフト量も小さいため、フォトダイ
オードの量子効率の低下も少なくでき、モニター効率の
温度依存性を小さくできる。しかし、フォトダイオード
としては光吸収層となる活性層両側にこの活性層と同一
組成の層がある為、ここで半導体レーザの散乱光や自然
放出光を拾ってしまい、モニター効率の直線性が悪くな
ってしまう。一方、後者ではこの逆でモニター効率の直
線性は良いが、温度依存性が大きくなるといった欠点を
有していた。

〔発明が解決しようとする課題〕

本発明の目的はこのような問題点を解決し、モニター効
率の直線性、温度特性すぐれた光出力モニターフォトダ
イオードと半導体レーザをモノリシック集積化した半導
体発光装置を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の半導体発光装置の構成は、半導体レーザ層を、
電気的に分離された２つの領域に分け、前記２つの領域
の一方を半導体レーザとして、他方をフォトダイオード
として機能させ、この時、前記半導体レーザ層のうち、
半導体レーザとなる領域は半導体レーザ層を構成してい
る活性層の両側に２本の溝を有し、この溝の外側に前記
活性層と同一組成の層が残りかつ電流阻止層により埋め
込まれた層構造を有し、フォトダイオードとなる領域は
活性層、すなわち光吸収層の両側に前記光吸収層と同一
組成の層が無く、ストライプ状に形成された活性層の両
側を電流阻止層により埋め込まれた層構造を有すること
を特徴とする。

〔実施例〕

次に図面を用いて本発明の実施例を詳細に説明する。第
１図は本発明の一実施例の光出力モニターフォトダイオ
ードと半導体レーザをモノリシック集積した半導体発光
装置である。第１図（ａ）は外観図でありレーザ部１と
フォトダイオード部２との電気的分離と、レーザ部の共
振器端面形成とがエツチングによりなされている。第１
図（ｂ）、（Ｃ）はそれぞれレーザ部１とフォトダイオ
ード部２の断面図である。レーザ部１はｎ型ＩｎＰによ
りなる基板３上にノンドープＩ　ｎＧａＡｓＰ（波長組
成で１．３μｍ）よりなる活性層、ｐ型ＩｎＰよりなる
クラッド層５を積層した後エツチングにより活性層をス
トライプ状の第１の活性Ｍ６と第２の活性層７に分け、
ｐ型ＩｎＰ、ｎ型１ｎＰ、ｐ型ＩｎＰを順次積層してこ
れら３つの層で構成された電流阻止層８を形成し、最後
にｐ型ＩｎＧａＡｓＰ（波長組成で１．１５μｍ）のキ
ャップ層９を形成した層構造となっている。一方、フォ
トダイオード部は基板３上に活性層、クラッド層５を積
層した後エツチングにより活性層のうちストライプ状の
第１の活性層６を残し、その他を除去し、第１の活性層
６の両側及び上に電流阻止ＮＩ８．キャップ眉９を形成
した層構造となっている。尚、１０はｐ側電極、１１は
ｎ側電極である。

第２図は本実施例の光出力モニターフォトダイオードが
モノリシックに集積された半導体発光装置の製作工程図
である。まず基板３上に活性層４、クラッド層５をＬＰ
Ｅ法により成長する（第２図（ａ））。次にフォトレジ
ストをマスクとして臭素及びメタノールよりなるエツチ
ング液でレーザ部１は活性層４に２本の溝を形成し、活
性層４を第１の活性層６と第２の活性Ｎ７に分ける。

一方、フォトダイオード部２は同じくフォトレジストを
マスクとして臭素及びメタノールよりなるエツチング液
で第１の活性層６のみがストライプ状に残るようエツチ
ングする。（第２図（ｂ））。

次に、ＬＰＥ法により電流阻止層８、キャップ層９を積
層する（第２図（Ｃ））。次にｐ側電極１０を形成し、
塩素ガスを用いたドライエツチングによりレーザ部１と
フォトダイオード部２の電気的分離及びレーザ部１の共
振器端面形成を行ない、ｎ１ｍ電極１１を形成し、半導
体発光装置が完成する（第２図（ｄ））、本実施例では
レーザ部１では注入電流のうち、もれ電流がバンドギャ
ップの小さい第２の活性層７を介して流れるため、もれ
電流の温度依存性が小さく、レーザ発振特性の温度依存
性も小さくなる構造である。またフォトダイオード部２
では受光部は、第１の活性層６のみであり、レーザの自
然放出光や散乱光を受けにくい。従って、光出力モニタ
ー効率の直線性。

温度特性にすぐれた光出力モニター用のフォトダイオー
ドと半導体レーザをモノリシック集積した半導体発光装
置が構成できる。しかも、製作工程は上述の通り従来の
ものと比べて同様の工程で製作できる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、光出力モニター
効率の直線性、温度特性にすぐれた光出力モニターフォ
トダイオードと半導体レーザをモノリシック集積した半
導体発光装置が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）〜（ｃ）は本発明の一実施例の光出力モニ
ター用のフォトダイオードと半導体レーザを集積した半
導体発光装置の構造図、第２図（ａ）〜（ｄ）はその製
作工程図である。図中では１・・・レーザ部、２・・・
フォトダイオード部、３・・・基板、４・・・活性層、
５・・・クラッド層、６・・・第１の活性層、７・・・
第２の活性層、８・・・電流阻止層、９・・・キャップ
層、１０・・・ｐ側電極、１１・・・ｎ側電極である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 活性層をこの活性層よりもバンドギャップの大きい半導
   体で挟んだストライプ状のダブルヘテロ構造を電流阻止
   層で埋め込んだ構造で成る半導体レーザ層を、電気的に
   分離された２つの領域に分け、前記２つの領域の一方を
   半導体レーザとして、他方をフォトダイオードとして機
   能させる事を特徴とする半導体発光装置であって、前記
   半導体レーザ層のうち半導体レーザとなる領域は前記ス
   トライプ状のダブルヘテロ構造が２本の溝に挟まれて構
   成され、溝の外側に前記ストライプ状ダブルヘテロ構造
   と同一組成の層構造を有し、フォトダイオードとなる領
   域は前記ストライプ状ダブルヘテロ構造の両側には前記
   ストライプ状ダブルヘテロ構造と同一組成の層が無く、
   電流阻止層によりストライプ状ダブルヘテロ構造が埋め
   込まれた層構造になっていることを特徴とする半導体発
   光装置。