JPH0567768A

JPH0567768A - 光電子装置

Info

Publication number: JPH0567768A
Application number: JP22699291A
Authority: JP
Inventors: Yuji Takamizawa; 雄二高見沢
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1991-09-06
Filing date: 1991-09-06
Publication date: 1993-03-19

Abstract

(57)【要約】（修正有）【目的】小型・高性能な波長多重光伝送通信用中継機
を提供する。【構成】中継機のパッケージ１内には主面に、それぞ
れ波長の異なる光（波長λ_A，λ_B）の受光・発光を行
う発光素子部２３，２４および受光素子部２１，２２が
２つ宛設けられている。前記受光素子部には受信ケーブ
ル６によって光が導かれ、また発光素子部からは送信ケ
ーブル７によって外部に光が送られる構造となってい
る。したがって、この光中継機を光通信システムの増幅
回路に接続することによって、前記受光素子部で検出し
た信号を発光素子部から増幅して送信することができ、
波長多重伝送通信における中継機として使用できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は光電子装置、特に発光素
子部および受光素子部を複数有する光電子装置に関わ
り、たとえば、光通信における多重光通信の中継装置に
適用して有効な技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】表示装置用あるいは光通信用の発光源の
一つとして、発光ダイオードが多用されている。発光ダ
イオードについては、たとえば、工業調査会発行「電子
材料」１９８３年１１月号、昭和５８年１１月１日発
行、Ｐ６７〜Ｐ７３に記載されている。この文献には、
短波長帯発光ダイオードは、Ｇａ_1-yＡｌ_yＡｓ（０≦
ｙ≦１）を活性層とし、それよりもＡｌ組成比（混晶
比：ｙ）の高いＧａＡｌＡｓ混晶を閉じ込め層とするヘ
テロ接合構造からなるとともに、発光ダイオード素子は
ヘテロ接合が活性層の一面に設けられた単一ヘテロ接合
構造または活性層の両面にヘテロ接合が設けられた二重
ヘテロ接合構造となっている旨記載されている。また、
同文献には、「活性層中のＡｌ組成比を変えることによ
り，発光波長として０．６５〜０．９μｍの範囲のもの
が製作できる」旨の記載もある。また、オーム社「半導
体レーザと光集積回路」１９８４年４月２５日発行、Ｐ
９７にはＧａ_-xＩｎ_1xＡｓ_yＰ_1-y／ＩｎＰ発光ダイオ
ードについて記載されている。ＧａＩｎＡｓＰ／ＩｎＰ
発光ダイオードの発光波長は、前記ＧａやＡｓの混晶比
ｘ，ｙを適宜選択することによって、１．１〜１．５μ
ｍのものとなる。

【０００３】一方、オーム社発行「Ｎａｔｉｏｎａｌ
ＴｅｃｈｎｉｃａｌＲｅｐｏｒｔ（ナショナルテク
ニカルレポート）」１９８８年１月号、昭和６３年１
月１８日発行、Ｐ３５〜Ｐ４０には、受光素子と電子回
路を同一半導体基体上に集積化した光通信に用いる光電
子集積回路（ＯＥＩＣ）が紹介されている。

【０００４】また、本出願人にあっては、半導体基板の
一面に複数のレーザダイオードを配し、他面に受光素子
を設けた光通信用の光中継機を提案（特願昭６０−１５
８１６２号）している。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】近赤外発光ダイオード
（ＩＲＥＤ）においては、発光波長が相互に異なる製品
系列が市販されている。発光ダイオードの発光波長は、
前記文献でも明らかなように、活性層を構成するＧａＡ
ｌＡｓ層のＡｌ混晶比によって決定される結果、その製
造においては、エピタキシャル層を形成するウエハ（Ｇ
ａＡｓからなる化合物半導体基板）単位で決定され、最
終的に前記ウエハを分断してチップとした発光ダイオー
ド素子においては、単一（モノリシック）のチップ内で
複数の発光波長のものが得られない状況にある。また、
半導体基板の同一面側において、相互に異なる複数の発
光波長の光の発光および受光を行う構造の光電子装置は
開発されていない。

【０００６】本発明の目的は、半導体基板の同一面側に
おいて、相互に異なる複数の発光波長の光の発光および
受光を行う構造の光電子装置を提供することにある。本
発明の前記ならびにそのほかの目的と新規な特徴は、本
明細書の記述および添付図面からあきらかになるであろ
う。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち代表的なものの概要を簡単に説明すれば、下
記のとおりである。すなわち、本発明の光電子装置は、
外観的にはパッケージと、このパッケージから延在する
光ケーブルと、前記パッケージから延在する複数のリー
ドとからなっていて、波長多重伝送通信が行える構成と
なっている。前記パッケージ内には半導体チップが配設
されている。前記半導体チップはその主面の同一面に２
つの発光素子部と２つの受光素子部が設けられている。
前記２つの発光素子部において一方の発光素子部では波
長λ_A、他方の発光素子部では波長λ_Bなる光がそれぞ
れ発光される。また、２つの受光素子部において一方の
受光素子部では波長λ_A、他方の受光素子部では波長λ
_Bなる光が受光できるように構成されている。また、パ
ッケージにはパッケージ内外に亘って延在する光ケーブ
ルが設けられている。光ケーブルは受信ケーブルと、送
信ケーブルとからなっている。また、パッケージ内に延
在する受信ケーブルの先端は光分波器に接続されてい
る。光分波器には２本の光ファイバが接続され、それぞ
れの光ファイバの先端は前記２つの受光素子部の受光面
に対峙している。また、パッケージ内に延在する送信ケ
ーブルの先端は光分波器に接続されている。光分波器に
は２本の光ファイバが接続され、それぞれの光ファイバ
の先端は前記２つの発光素子部の発光面に対峙してい
る。また、パッケージにはパッケージの内外に亘って延
在するリードが固定されている。これらのリードのパッ
ケージ内での先端は、前記半導体チップの各電極に電気
的に接続されている。

【０００８】

【作用】上記した手段によれば、本発明の光電子装置
は、半導体チップの主面にそれぞれ波長の異なる光の受
光・発光を行う発光素子部および受光素子部が２つ宛設
けられているとともに、これら受光素子部には受信ケー
ブルによって光が導かれ、また発光素子部からは送信ケ
ーブルによって外部に光が送られる構造となっている。
したがって、この光電子装置を光通信システムの増幅回
路に接続することによって、前記受光素子部で検出した
信号を発光素子部から増幅して送信することができ、波
長多重伝送通信における中継機として使用できる。

【０００９】

【実施例】以下図面を参照して本発明の一実施例につい
て説明する。図１は本発明の一実施例による光電子装置
における半導体チップを示す斜視図、図２〜図９は同じ
く半導体チップの製造各工程における模式的断面図であ
って、図２は第１多層成長層領域が形成された半導体基
板を示す断面図、図３は第２多層成長層領域が形成され
た半導体基板を示す断面図、図４は第３多層成長層領域
が形成された半導体基板を示す断面図、図５は第４多層
成長層領域が形成された半導体基板を示す断面図、図６
は表裏面に電極素材が形成された半導体基板を示す断面
図、図７は発光・受光面側の電極がパターニングされた
半導体基板を示す断面図、図８は発光・受光面側にアイ
ソレーション溝が形成された半導体基板を示す断面図、
図９は発光素子部および受光素子部が形成された半導体
チップを示す断面図、図１０は発光素子部の要部を示す
模式的拡大断面図、図１１は受光素子部の要部を示す模
式的拡大断面図、図１２は波長多重伝送通信用光電子装
置の要部を示す正面図である。

【００１０】本発明の光電子装置は、図１２に示すよう
に、外観的には密閉箱型のパッケージ１と、前記パッケ
ージ１の内外に亘って延在しかつパッケージ１の一側部
に取り付けられた複数のリード２と、前記パッケージ１
の内外に亘って延在しかつパッケージ１の一側部に取り
付けられた光ケーブル３とからなっている。同図はパッ
ケージ本体４に取り付けた蓋体５を取り外してパッケー
ジ内部を見えるようにした図である。前記光ケーブル３
は受信ケーブル６と送信ケーブル７とからなっている。
これら受信ケーブル（光ケーブル）６および送信ケーブ
ル（光ケーブル）７は、前記パッケージ本体４の一側部
外面に取り付けられたガイド９内において分岐され、パ
ッケージ本体４内では相互に離れた構造となっている。
そして、前記受信ケーブル６の先端は光分波器１０に接
続されるとともに、送信ケーブル７の先端は光合波器１
１に接続されている。前記光分波器１０からは２本の光
ファイバ１２，１３が延在し、その先端は後述する２つ
の受光素子部の別々の受光面に対峙している。また、前
記光合波器１１からも２本の光ファイバ１４，１５が延
在し、その先端は後述する２つの発光素子部の別々の発
光面に対峙している。

【００１１】一方、前記パッケージ本体４内には、絶縁
体からなるチップキャリア１７が配設されている。この
チップキャリア１７の主面および側面には、一部しか図
示はしないが所望パターンにメタライズ層１９が設けら
れている。前記チップキャリア１７の主面のメタライズ
層上には、後述する半導体チップ２０が固定されてい
る。この半導体チップ２０の主面、すなわち同一面には
２つの受光素子部２１，２２と、２つの発光素子部２
３，２４が設けられている。そして、前記光分波器１０
から延在する２本の光ファイバ１２，１３の先端が、前
記２つの受光素子部２１，２２の受光面に対峙してい
る。また、前記光合波器１１から延在する２本の光ファ
イバ１４，１５の先端が、前記２つの発光素子部２３，
２４の発光面に対峙している。さらに、前記チップキャ
リア１７の主面側の各メタライズ層１９と、前記半導体
チップ２０の電極は、導電性のワイヤ２５によって電気
的に接続されている。また、チップキャリア１７の側面
に延在するメタライズ層１９と、前記リード２の内端
は、導電性のワイヤ２６によって電気的に接続されてい
る。

【００１２】したがって、この光電子装置、すなわち波
長多重伝送通信用光電子装置を光通信システムの増幅回
路に組み込んだ場合、この光電子装置２７は波長多重伝
送通信の中継機として使用することができる。すなわ
ち、前記光ケーブル３の受信ケーブル６に、波長λ_A，
波長λ_Bに乗る受信情報２８が送られて来ると、この受
信情報２８は光分波器１０によってその波長の違いによ
って２つに分離される。分離された受信信号はそれぞれ
光ファイバ１２，１３によって、受信可能な受光素子部
２１，２２の受光面に送り込まれる。前記受光素子部２
１，２２によって検出された信号は、増幅回路によって
出力が増大され、再び発光素子部２３，２４から光ファ
イバ１４，１５に送り込まれる。前記光ファイバ１４，
１５にはそれぞれ波長の異なる光（波長λ_A，波長
λ_B）が送り込まれるが、光合波器１１で一緒にされて
送信ケーブル７に送られる。この結果、送信ケーブル７
を介して外部に送信情報２９が送り出されることにな
る。

【００１３】つぎに、前記半導体チップ２０およびその
製造方法について説明する。半導体チップ２０は、図１
に示すように、長方形の半導体基板（半導体基体）３０
の主面にＥ₁，Ｅ₂で表記されるように２つの発光素子
部２３，２４と、Ｒ₁，Ｒ₂で表記されるように２つの
受光素子部２１，２２が設けられている。前記半導体基
板３０の裏面には各素子共通となるカソード電極（電
極）３１が設けられている。また、前記半導体基板３０
の主面の各素子部表面にはそれぞれアノード電極（電
極）３２が設けられているとともに、半導体基板３０の
主面にはそれぞれアイソレーション溝３３が設けられ
て、各素子部のアノード電極３２が相互に電気的に分離
されている。前記アノード電極３２は受光素子部２１，
２２にあってはリング状電極となり、発光素子部２３，
２４にあっては中央が抜ける矩形電極となっている。両
電極において、その中央が抜かれ、受信光３４，発信光
３５の障害にならないようになっている。また、前記各
アノード電極３２にはそれぞれワイヤ２５が接続されて
いる。このような半導体チップ２０にあっては、Ｅ₁な
る発光素子部２３からは波長λ_Aの発信光３５が発光さ
れ、Ｅ₂なる発光素子部２４からは波長λ_Bの発信光３
５が発光される。また、Ｒ₁なる受光素子部２１は波長
λ_Aなる受信光３４を受光し、Ｒ₂なる受光素子部２２
は波長λ_Bなる受信光３４を受光できるようになってい
る。

【００１４】つぎに、このような半導体チップ２０の製
造方法について説明する。前記半導体チップ２０の製造
にあっては、図２に示すように、半導体基板３０、具体
的にはｎ⁺−ＩｎＰ基板３０が用意される。このｎ⁺−
ＩｎＰ基板３０は、不純物濃度が２×１０¹⁸ｃｍ^-3とな
り、最終段階の厚さはおよそ３００μｍとなる。この実
施例では、前記ｎ⁺−ＩｎＰ基板３０の主面、すなわち
同一面に左から右に亘って２つの発光素子部２３，２４
と、２つの受光素子部２１，２２が形成される。また、
前記２つの発光素子部２３，２４および２つの受光素子
部２１，２２は、相互に異なる波長（波長λ_A，波長λ
_B）の光を発光または受光する。このため各素子部で
は、異なる波長の光を発光または受光するため、Ｉｎ_1x
Ｇａ_-xＡｓ_yＰ_1-yで構成される活性層の混晶比を適宜
選択形成する必要がある。そこでｎ⁺−ＩｎＰ基板３０
の主面には、領域を別けて順次４つの多層成長層領域
（第１多層成長層領域，第２多層成長層領域，第３多層
成長層領域，第４多層成長層領域）が形成される。

【００１５】第１多層成長層領域は図２に示されるよう
に、ｎ⁺−ＩｎＰ基板３０の主面左端側に形成される。
この第１多層成長層領域は発光素子部２３を形成するも
のである。したがって、ｎ⁺−ＩｎＰ基板３０の第１多
層成長層領域を形成する領域を除く主面をホトレジスト
膜４１で覆う。つぎに、露出するｎ⁺−ＩｎＰ基板３０
の主面に、常用のエピタキシャル成長法によってｐ−Ｉ
ｎＧａＡｓＰ層４２を形成する。このｐ−ＩｎＧａＡｓ
Ｐ層４２の不純物濃度は５×１０¹⁷ｃｍ^-3となるととも
に、０．５μｍの厚さに形成される。また、このｐ−Ｉ
ｎＧａＡｓＰ層４２の略中央は、エッチングによって円
形に除去される。このｐ−ＩｎＧａＡｓＰ層４２はこの
エッチング処理によって電流狭窄層４３となる。前記エ
ッチング部分は直径数十μｍとなり、最終的には電流パ
ス領域となる。

【００１６】つぎに、前記電流狭窄層４３上に順次エピ
タキシャル成長を行いｎ−ＩｎＰバッファー層４４、ｐ
−ＩｎＧａＡｓＰ活性層４５、ｐ−ＩｎＰ閉込層４６、
ｎ−ＩｎＧａＡｓＰ表面層４７を形成する。前記ｎ−Ｉ
ｎＰバッファー層４４は、不純物濃度が１×１０¹⁸ｃｍ
^-3となるとともに３μｍの厚さとなっている。前記ｐ−
ＩｎＧａＡｓＰ活性層４５は、不純物濃度が３．５×１
０¹⁸ｃｍ^-3となるとともに０．５μｍの厚さとなってい
る。前記ｐ−ＩｎＰ閉込層４６は、不純物濃度が５．５
×１０¹⁷ｃｍ^-3となるとともに１μｍの厚さとなってい
る。前記ｎ−ＩｎＧａＡｓＰ表面層４７は、不純物濃度
が８×１０¹⁷ｃｍ^-3となるとともに１μｍの厚さとなっ
ている。発光素子部、すなわち発光ダイオードの形成に
あっては、前記のような発光素子部形成用多層成長層４
８を形成する（図１０参照）。

【００１７】前記第１多層成長層領域の形成後、前記ホ
トレジスト膜４１を除去するとともに、図３に示すよう
に、第２多層成長層領域形成領域を除く半導体基板３０
の主面および前記第１多層成長層領域の発光素子部形成
用多層成長層４８上にホトレジスト膜５０を形成する。
つぎに、前記処理手順と同様にして第２多層成長層領域
に発光素子部形成用多層成長層４８を形成する。ところ
で、この実施例では第１多層成長層領域に形成される発
光素子部の発信光３５の発光波長λ_Aと、第２多層成長
層領域に形成される発光素子部の発信光３５の発光波長
λ_Bとは、相互に異なるように形成する。したがって、
第１多層成長層領域および第２多層成長層領域の発光素
子部形成用多層成長層４８におけるｐ−ＩｎＧａＡｓＰ
活性層４５、すなわちｐ−Ｉｎ_1xＧａ_-xＡｓ_yＰ_1-y活
性層４５の混晶比（ｘ，ｙ）を適宜選択し、ＩｎＧａＡ
ｓＰ系での発光波長帯１．１〜１．５μｍ内で前記波長
λ_A，波長λ_Bを用途に応じて選択決定する。

【００１８】つぎに、前記ホトレジスト膜５０を除去し
た後、図４に示すように、第３多層成長層領域形成領域
を除く半導体基板３０の主面および前記第１・第２多層
成長層領域の発光素子部形成用多層成長層４８の表面に
ホトレジスト膜５１を形成する。ついで、前記半導体基
板３０の露出する主面に順次エピタキシャル成長法によ
って、ｎ^-−ＩｎＰバッファー層５３、ｎ^-−ＩｎＧａ
ＡｓＰ活性層５４、ｎ^-−ＩｎＰ層５５、ｎ^-−ＩｎＰ
窓層５６を形成し、受光素子部形成用多層成長層５７を
形成する（図１１参照）。前記ｎ^-−ＩｎＰバッファー
層５３は厚さが１．５μｍ、不純物濃度が１×１０¹⁵ｃ
ｍ^-3となっている。前記ｎ^-−ＩｎＧａＡｓＰ活性層５
４は、厚さが２．３μｍ、不純物濃度が３×１０¹⁵ｃｍ
^-3となっている。前記ｎ^-−ＩｎＰ層５５は不純物濃度
が１×１０¹⁷ｃｍ^-3となるとともに０．２μｍの厚さと
なっている。前記ｎ^-−ＩｎＰ窓層５６は不純物濃度が
１×１０¹⁵ｃｍ^-3となるとともに３μｍの厚さとなって
いる。

【００１９】つぎに、前記ホトレジスト膜５１を除去し
た後、図５に示すように、前記発光素子部形成用多層成
長層４８および受光素子部形成用多層成長層５７上にホ
トレジスト膜５８を形成する。ついで前記手順と同様に
受光素子部形成用多層成長層５７を露出する半導体基板
３０の主面、すなわち第４多層成長層領域形成領域に形
成する。隣合う２つの受光素子部形成用多層成長層５７
は、前記２つの発光素子部形成用多層成長層４８の場合
と同様に、一方の受光素子部形成用多層成長層５７は波
長λ_Aの受信光３４を、他方の受光素子部形成用多層成
長層５７は波長λ_Bの受信光３４を受光するように形成
される。したがって、これら受光素子部形成用多層成長
層５７におけるｎ^-−ＩｎＧａＡｓＰ活性層５４、すな
わちｎ^-−Ｉｎ_1xＧａ_-xＡｓ_yＰ_1-y活性層５４の混晶
比（ｘ，ｙ）を前記発光素子部の場合と同様に適宜選択
する。

【００２０】つぎに、前記ホトレジスト膜５８を除去す
る。その後、図６に示すように、前記半導体基板３０の
表裏面に電極素材６０，６１が形成される。半導体基板
３０の主面の電極素材６０は、ＡｕＧｅ−Ｎｉ−Ａｕと
なり、全体で２．７μｍ程度となる。この電極素材６０
は、図７および図１に示されるように、後にパターニン
グされて受光素子および発光素子のアノード電極３２と
なる。また、前記電極素材６１はＴｉ−Ｐｔ−Ａｕから
なり、全体で１．２μｍ程度の厚さとなっている。ま
た、この電極素材６１はそのままカソード電極３１とし
て使用される。なお、前記半導体基板３０の裏面に電極
素材６１設ける前に、前記半導体基板３０の裏面は所定
厚さ研削され、３００μｍ程度の厚さにされる。

【００２１】つぎに、図８に示されるように、前記半導
体基板３０の主面にはアイソレーション溝３３が設けら
れる。このアイソレーション溝３３は隣合う素子部のア
ノード電極３２を電気的に相互に独立させるべく設けら
れ、各素子部の境界に半導体基板３０の表面に達する深
さまで設けられる。

【００２２】つぎに、図９に示されるように、各素子部
は発光素子部２３，２４，受光素子部２１，２２として
形成され、これによって半導体チップ２０が形成され
る。前記発光素子部形成用多層成長層４８においては、
前記電流パス領域に略対応するｎ−ＩｎＧａＡｓＰ表面
層４７部分が除去される。この結果、図１０の拡大断面
図にも示すように、発光素子部２３，２４が形成され
る。この発光素子部２３，２４にあっては、前記アノー
ド電極３２とカソード電極３１に所定の電圧を印加する
と、図１にも示すように、発光面から光（発信光３５：
波長λ_A，波長λ_B）を発光する。また、受光素子部形
成用多層成長層５７においては、図１１の拡大断面図に
示すように、リング状のアノード電極３２に対応する円
形領域に、不純物（Ｚｎ）が拡散されてｐｎ接合が形成
される。亜鉛を拡散した点々を施した拡散領域６２は、
ｎ^-−ＩｎＧａＡｓＰ活性層５４にまで達するように形
成される。このようにして形成された受光素子部２１，
２２にあっては、図１にも示すように、受光面に入射す
る光（受信光３４：波長λ_A，波長λ_B）を受光し、そ
の光強度をカソード電極３１とアノード電極３２とによ
って電気出力として取り出す。

【００２３】

【発明の効果】このような実施例によれば、つぎのよう
な効果が得られる。（１）本発明の光電子装置にあっては、単一の半導体チ
ップに複数の発光素子部および受光素子部を有するため
用途の拡大が図れるという効果が得られる。

【００２４】（２）上記（１）により、本発明の半導体
チップは、微小領域内に複数の用途に応じた発光・受光
素子部がアレイされている。したがって、本発明によれ
ば、広波長帯域に亘って安定した光出力, 受光感度を有
する素子のモジュール化が可能となるという効果が得ら
れる。

【００２５】（３）本発明の光電子装置にあっては、単
一の半導体チップに複数の発光素子部および受光素子部
を有し、かつ特定の異なる発光波長の授受が行なえる構
造となっているため、波長多重伝送通信用中継機の半導
体チップとして使用できるという効果が得られる。

【００２６】（４）上記（３）により、本発明によれ
ば、単一の半導体チップで受信光を受光し、かつ発信光
を発光することができるため、中継機としての光電子装
置も小型化されるという効果が得られる。

【００２７】（５）上記（３）により、本発明によれ
ば、単一の半導体チップに複数の発光素子部および受光
素子部を有し、かつ特定の異なる発光波長の授受が行な
える構造となっているが、さらに進んで同一発光波長の
光の受信，送信を行う素子部をそれぞれ複数設けてお
き、それらを適宜使い分けることが可能とひておくこと
によって、各素子間において冗長性をもたせることがで
きる。このようにすれば、中継機の長寿命化、信頼度の
向上が達成できるという効果が得られる。

【００２８】（６）本発明の半導体チップは同一面に複
数の発光素子部および受光素子部を有する構造となって
いることから、光電子装置にあっては信号授受用の光ケ
ーブルをパッケージの一側に配設でき、使い勝手が良い
という効果が得られる。

【００２９】（７）上記（１）〜（６）により、本発明
によれば、光通信システムにおいて、信頼度が高くかつ
長寿命の光中継機を安価に提供することができるという
相乗効果が得られる。

【００３０】以上本発明者によってなされた発明を実施
例に基づき具体的に説明したが、本発明は上記実施例に
限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で
種々変更可能であることはいうまでもない、たとえば、
前記実施例では波長の異なる光を発光または受光するた
めに、混晶比を変化させるために、特に領域を区切って
別々に多層成長層を形成したが、他の構造でも良い。す
なわち、エピタキシャル層は、成長方向に沿って順次不
純物濃度が低下する傾向がある。そこで、エピタキシャ
ル層における深さ方向の不純物濃度（混晶比）分布を積
極的に大きく変化させておき、このエピタキシャル層を
図１３に示すように研磨によって傾斜させ、あるいは図
１４に示すように選択エッチングによって階段状にする
ことによって、混晶比が異なる面を形成し、この面上に
所望のエピタキシャル層を形成して発光素子部や受光素
子部を形成してもよい。図１３および図１４は発光素子
部２３，２４のみを示す。受光素子部２１，２２はその
奥側あるいは手前側に形成される。この例では、ｐ−Ｇ
ａＡｓ基板６５上に混晶比ｙが３．５〜０．０５と順次
変化する厚さが百数十μｍのＧａ_1-yＡｌ_yＡｓからな
るｐ−ＧａＡｌＡｓ活性層６６を形成し、このｐ−Ｇａ
ＡｌＡｓ活性層６６を斜めに切断し、あるいは階段状に
形成する。図１３の場合は、表面が傾斜面となった前記
ｐ−ＧａＡｌＡｓ活性層６６上に、エピタキシャル成長
法によって厚さ１．０μｍのｎ−ＧａＡｌＡｓ閉込層６
７、厚さ１．５μｍのｎ⁺−ＧａＡｓ表面層６８が順次
形成されている。前記ｎ−ＧａＡｌＡｓ閉込層６７およ
びｎ⁺−ＧａＡｓ表面層６８は、各発光素子部２３，２
４間で絶縁膜６９で電気的に分離されている。また、前
記ｎ⁺−ＧａＡｓ表面層６８はその中央が円形状に除去
されている。そして、前記ｎ⁺−ＧａＡｓ表面層６８上
にはカソード電極３１が、また、ｐ−ＧａＡｓ基板６５
の裏面にはアノード電極３２が設けられている。したが
って、前記カソード電極３１とアノード電極３２間に所
定の電流が印加されると、光（発信光３５：波長λ_A，
波長λ_B）を発光する。図１４の場合は前記ｐ−ＧａＡ
ｌＡｓ活性層６６が階段状になって異なっている以外は
全て同じである。

【００３１】前記実施例では発光素子部は発光ダイオー
ドで構成したが、半導体レーザで構成してもよいことは
勿論である。この場合、面発光型半導体レーザにすれ
ば、半導体基板の同一面側にそれぞれ発光素子部および
受光素子部を配置することができる。

【００３２】以上の説明では主として本発明者によって
なされた発明をその背景となった利用分野である光通信
システムにおける中継機に適用した場合について説明し
たが、それに限定されるものではない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例による光電子装置における半
導体チップを示す斜視図である。

【図２】第１多層成長層領域が形成された半導体基板の
模式的断面図である。

【図３】第２多層成長層領域が形成された半導体基板の
模式的断面図である。

【図４】第３多層成長層領域が形成された半導体基板の
模式的断面図である。

【図５】第４多層成長層領域が形成された半導体基板の
模式的断面図である。

【図６】表裏面に電極素材が形成された半導体基板の模
式的断面図である。

【図７】発光・受光面側の電極がパターニングされた半
導体基板の模式的断面図である。

【図８】発光・受光面側にアイソレーション溝が形成さ
れた半導体基板の模式的断面図である。

【図９】発光素子部および受光素子部が形成された半導
体チップの模式的断面図である。

【図１０】発光素子部の要部を示す模式的拡大断面図で
ある。

【図１１】受光素子部の要部を示す模式的拡大断面図で
ある。

【図１２】波長多重伝送通信用光電子装置の要部を示す
正面図である。

【図１３】本発明の他の実施例による半導体チップの断
面図である。

【図１４】本発明の他の実施例による半導体チップの断
面図である。

【符号の説明】

１…パッケージ、２…リード、３…光ケーブル、４…パ
ッケージ本体、５…蓋体、６…受信ケーブル、７…送信
ケーブル、９…ガイド、１０…光分波器、１１…光合波
器、１２，１３，１４，１５…光ファイバ、１７…チッ
プキャリア、１９…メタライズ層、２０…半導体チッ
プ、２１，２２…受光素子部、２３，２４…発光素子
部、２５，２６…ワイヤ、２７…光電子装置、２８…受
信情報、２９…送信情報、３０…半導体基板（ｎ⁺−Ｉ
ｎＰ基板）、３１…カソード電極、３２…アノード電
極、３３…アイソレーション溝、３４…受信光、３５…
発信光、４１…ホトレジスト膜、４２…ｐ−ＩｎＧａＡ
ｓＰ層、４３…電流狭窄層、４４…ｎ−ＩｎＰバッファ
ー層、４５…ｐ−ＩｎＧａＡｓＰ活性層、４６…ｐ−Ｉ
ｎＰ閉込層、４７…ｎ−ＩｎＧａＡｓＰ表面層、４８…
発光素子部形成用多層成長層、５０…ホトレジスト膜、
５１…ホトレジスト膜、５３…ｎ^-−ＩｎＰバッファー
層、５４…ｎ^-−ＩｎＧａＡｓＰ活性層、５５…ｎ^-−
ＩｎＰ層、５６…ｎ^-−ＩｎＰ窓層、５７…受光素子部
形成用多層成長層、５８…ホトレジスト膜、６０，６１
…電極素材、６２…拡散領域、６５…ｐ−ＧａＡｓ基
板、６６…ｐ−ＧａＡｌＡｓ活性層、６７…ｎ−ＧａＡ
ｌＡｓ閉込層、６８…ｎ⁺−ＧａＡｓ表面層、６９…絶
縁膜。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】発光素子部と受光素子部が単一の半導体
基板の同一面側にそれぞれ一つ以上設けられていること
を特徴とする光電子装置。
【請求項２】前記発光素子部および受光素子部はそれ
ぞれ複数設けられているとともに、前記複数の受光素子
部はそれぞれ異なった発光波長の光を受光する構造とな
り、また前記複数の発光素子部は前記異なった発光波長
の光をそれぞれ発光する構造となっていることを特徴と
する特許請求の範囲第１項記載の光電子装置。
【請求項３】パッケージと、このパッケージ内に配置
されかつ発光素子部と受光素子部をそれぞれ複数有する
半導体基板と、前記パッケージに固定されるとともに前
記受光素子部にパッケージ外からの光を案内する入力用
光ファイバと、前記パッケージに固定されるとともに前
記発光素子部から発光された光をパッケージ外に案内す
る出力用光ファイバと、前記パッケージの内外に亘って
延在し内端は前記半導体基板の所定の電極に電気的に接
続された複数のリードと、を有することを特徴とする光
電子装置。