JPH0744263B2 - 光集積回路装置 - Google Patents
光集積回路装置Info
- Publication number
- JPH0744263B2 JPH0744263B2 JP62033846A JP3384687A JPH0744263B2 JP H0744263 B2 JPH0744263 B2 JP H0744263B2 JP 62033846 A JP62033846 A JP 62033846A JP 3384687 A JP3384687 A JP 3384687A JP H0744263 B2 JPH0744263 B2 JP H0744263B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- layer
- semiconductor
- integrated circuit
- optical integrated
- substrate
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10H—INORGANIC LIGHT-EMITTING SEMICONDUCTOR DEVICES HAVING POTENTIAL BARRIERS
- H10H29/00—Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one light-emitting semiconductor element covered by group H10H20/00
- H10H29/10—Integrated devices comprising at least one light-emitting semiconductor component covered by group H10H20/00
-
- 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
- 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
- H01S5/0261—Non-optical elements, e.g. laser driver components, heaters
Landscapes
- Semiconductor Lasers (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、半導体レーザと電子回路を集積化した光集積
回路装置に関するものである。
回路装置に関するものである。
従来の技術 近年、半導体レーザをはじめとした発光素子と、それを
駆動するための電子回路や受光素子などを同一チップ上
に集積化した光集積回路の開発が進められている。
駆動するための電子回路や受光素子などを同一チップ上
に集積化した光集積回路の開発が進められている。
従来の光集積回路について、図面を参照しながら説明す
る。第３図は、半絶縁性InP基板１上に半導体レーザ２
と電界効果トランジスタ（FET）３を集積化したもので
ある。この例では、FETのドレインと半導体レーザのｎ
型クラッド層４が電極５でつながれており、FETの出力
電流で半導体レーザが駆動されている。
る。第３図は、半絶縁性InP基板１上に半導体レーザ２
と電界効果トランジスタ（FET）３を集積化したもので
ある。この例では、FETのドレインと半導体レーザのｎ
型クラッド層４が電極５でつながれており、FETの出力
電流で半導体レーザが駆動されている。
次に第４図は、半絶縁性GaAs基板上10に半導体レーザ２
とFET3を集積化したものである。この例においてもFET3
のドレイン６と半導体レーザのｎ型クラッド層４が電極
５でつながれており、FET3の出力電流で半導体レーザが
駆動されている。
とFET3を集積化したものである。この例においてもFET3
のドレイン６と半導体レーザのｎ型クラッド層４が電極
５でつながれており、FET3の出力電流で半導体レーザが
駆動されている。
発明が解決しようとする問題点 しかしながら、上記の第３図、第４図の例では、それぞ
れ以下に述べるような欠点を有していた。
れ以下に述べるような欠点を有していた。
第３図の例は、IUP基板を用いているために、電子回路
を形成するFETをInP上に作製しなければならないが、現
在、InPのFETは、良好な特性の素子を再現性良く作製す
ることが技術的に困難である。したがって、第３図のよ
うな光集積回路を作製しても、電子回路およびレーザ部
分がともに良好に動作する素子を得ることは難しい。
を形成するFETをInP上に作製しなければならないが、現
在、InPのFETは、良好な特性の素子を再現性良く作製す
ることが技術的に困難である。したがって、第３図のよ
うな光集積回路を作製しても、電子回路およびレーザ部
分がともに良好に動作する素子を得ることは難しい。
また、第４図の例では、電子回路のFETがGaAs上に形成
されているため、作製に関しては第３図の例に比べ容易
である。しかし、レーザもGaAs系材料で形成されている
ため、その発光波長は、光ファイバが最も低損失，低分
散となる波長領域（波長1.3μｍおよび1.55μｍ）を含
むことができず、従って長距離光通信用としては、用い
ることができない。
されているため、作製に関しては第３図の例に比べ容易
である。しかし、レーザもGaAs系材料で形成されている
ため、その発光波長は、光ファイバが最も低損失，低分
散となる波長領域（波長1.3μｍおよび1.55μｍ）を含
むことができず、従って長距離光通信用としては、用い
ることができない。
本発明は上記欠点に鑑み、光通信用の長波長レーザとそ
れを高速で駆動する電子回路を同一基板上に再現性良く
作製することのできる光集積回路装置を提供するもので
ある。
れを高速で駆動する電子回路を同一基板上に再現性良く
作製することのできる光集積回路装置を提供するもので
ある。
問題点を解決するための手段 上記問題点を解決するために、本発明の光集積回路装置
は、半導体基板上に半導体レーザが形成され、この半導
体レーザとは別の半導体基板の部分に、前記半導体基板
とは異なる材料の半導体層が形成され、かつ前記半導体
基板と前記半導体層の間に、組成が前記半導体基板の組
成から前記半導体層の組成に徐々に変化しているグレー
ディッド層が形成されるとともに、前記半導体層に電子
回路が構成されている。
は、半導体基板上に半導体レーザが形成され、この半導
体レーザとは別の半導体基板の部分に、前記半導体基板
とは異なる材料の半導体層が形成され、かつ前記半導体
基板と前記半導体層の間に、組成が前記半導体基板の組
成から前記半導体層の組成に徐々に変化しているグレー
ディッド層が形成されるとともに、前記半導体層に電子
回路が構成されている。
作用 この構成によって、InGaAsP系半導体レーザを形成する
ことにより、長距離光通信に最適な1.33μｍおよび1.55
μｍ発光波長の光出力が得られ、また電子回路部をGaAs
FETで形成することにより、高速動作が可能で作製も比
較的容易となり、光通信用の光集積回路を再現性良く作
製できる。
ことにより、長距離光通信に最適な1.33μｍおよび1.55
μｍ発光波長の光出力が得られ、また電子回路部をGaAs
FETで形成することにより、高速動作が可能で作製も比
較的容易となり、光通信用の光集積回路を再現性良く作
製できる。
実 施 例 以下、本発明の一実施例について、図面を参照しながら
説明する。
説明する。
第１図は本発明の実施例における光集積回路の断面図を
示すものである。第１図において、１はｐ型InP基板、
２〜８は、半導体レーザを構成するInGaAsPおよびInPの
各層、９はInP基板上に成長したIn1-xGaxAs層、10はGaA
s層、11〜13はFETを構成するドレイン領域，チャネル領
域，ソース領域の各領域、14〜17は電極である。
示すものである。第１図において、１はｐ型InP基板、
２〜８は、半導体レーザを構成するInGaAsPおよびInPの
各層、９はInP基板上に成長したIn1-xGaxAs層、10はGaA
s層、11〜13はFETを構成するドレイン領域，チャネル領
域，ソース領域の各領域、14〜17は電極である。
ここで、２〜８の各層で構成される半導体レーザは、Ｐ
型InP電流ブロック層６があることと、半導体レーザを
構成する各層に隣接して高抵抗層のIn1-xGaxAs層9,GaAs
層10があるために、電極14,17に順方向バイアスが加わ
った場合、3aのInGaAs活性層部分に電流が注入され発光
がおこる。
型InP電流ブロック層６があることと、半導体レーザを
構成する各層に隣接して高抵抗層のIn1-xGaxAs層9,GaAs
層10があるために、電極14,17に順方向バイアスが加わ
った場合、3aのInGaAs活性層部分に電流が注入され発光
がおこる。
In1-xGaxAs層９の組成は、InP基板１上ではｘ＝0.47、
すなわちInP基板１に格子整合する値になっており、InP
基板１と格子定数が0.03％以上のGaAs層10に近づくに従
ってｘの値は１に近づくようになっているグレーディッ
ド層となっている。この関係を第２図に示す。すなわ
ち、In1-xGaxAs層９の存在によってInP基板１とGaAs層1
0の間の格子不整合が緩和され、良好なGaAs層10の成長
層が得られるわけである。
すなわちInP基板１に格子整合する値になっており、InP
基板１と格子定数が0.03％以上のGaAs層10に近づくに従
ってｘの値は１に近づくようになっているグレーディッ
ド層となっている。この関係を第２図に示す。すなわ
ち、In1-xGaxAs層９の存在によってInP基板１とGaAs層1
0の間の格子不整合が緩和され、良好なGaAs層10の成長
層が得られるわけである。
In1-xGaxAs層9,GaAs10は、InP基板１上にレーザの各層
２〜８を形成した後、その一部をエッチングによって削
除し結晶成長を行うわけであるが、結晶成長法として
は、MOCVD（Metal Organic Chemical Vapor Depositio
n）法を用いた。すなわち、InGaAsPキャップ層８上に酸
化膜SiO2を形成しておけば、それ以外の部分だけに選択
的に結晶成長を行うことができる。また、高抵抗層を得
るために不純物としてFeを添加した。Feの材料としては
Fe（C5H5）２を使用した。
２〜８を形成した後、その一部をエッチングによって削
除し結晶成長を行うわけであるが、結晶成長法として
は、MOCVD（Metal Organic Chemical Vapor Depositio
n）法を用いた。すなわち、InGaAsPキャップ層８上に酸
化膜SiO2を形成しておけば、それ以外の部分だけに選択
的に結晶成長を行うことができる。また、高抵抗層を得
るために不純物としてFeを添加した。Feの材料としては
Fe（C5H5）２を使用した。
ドレイン領域11,チャネル領域12,ソース領域13は、GaAs
層10へのイオン注入によって形成される。第１図ではFE
Tは１素子しか示されていないが、実際の実施例では、
いくつかのFETが組み合わされて、電子回路部分が形成
されることになる。
層10へのイオン注入によって形成される。第１図ではFE
Tは１素子しか示されていないが、実際の実施例では、
いくつかのFETが組み合わされて、電子回路部分が形成
されることになる。
最後に、ドレイン電極14、ゲート電極15、ソース電極1
6、レーザバイアス電極17が形成される。ところで、GaA
s層10を成長させる場合に、InGaAsPキャップ層８とGaAs
層10の段差がなくなるように表面を平坦化しておけば、
電極形成プロセスは非常に簡単になり再現性も向上す
る。
6、レーザバイアス電極17が形成される。ところで、GaA
s層10を成長させる場合に、InGaAsPキャップ層８とGaAs
層10の段差がなくなるように表面を平坦化しておけば、
電極形成プロセスは非常に簡単になり再現性も向上す
る。
以上のように構成された光集積回路について以下その動
作を説明する。FETで構成された電子回路の出力は、最
終段のFETのドレイン11からドレイン電極14によってレ
ーザ部に入力される。レーザ部は、電極14と17で、順方
向にバイアスされて、長距離光通信に必要な1.3μｍあ
るいは1.55μｍの波長の光出力が得られることになる。
作を説明する。FETで構成された電子回路の出力は、最
終段のFETのドレイン11からドレイン電極14によってレ
ーザ部に入力される。レーザ部は、電極14と17で、順方
向にバイアスされて、長距離光通信に必要な1.3μｍあ
るいは1.55μｍの波長の光出力が得られることになる。
本実施例では、FETの電子回路と半導体レーザによる光
集積回路を取り上げたが、特にこの組み合せに限定され
るものではなく、受光素子等も集積化しても良い。レー
ザの構造も、第１図に示したものに限定されるものでは
ない。また、基板やレーザ部、電子回路部の材料の組み
合せも、本実施例のものに限定されるものではなく、各
々の材料の特長を生かし、本発明で示した、異なる格子
定数の材料で形成された素子を集積化する技術によるも
のであれば良い。
集積回路を取り上げたが、特にこの組み合せに限定され
るものではなく、受光素子等も集積化しても良い。レー
ザの構造も、第１図に示したものに限定されるものでは
ない。また、基板やレーザ部、電子回路部の材料の組み
合せも、本実施例のものに限定されるものではなく、各
々の材料の特長を生かし、本発明で示した、異なる格子
定数の材料で形成された素子を集積化する技術によるも
のであれば良い。
発明の効果 以上のように本発明は、半導体基板と電子回路部を設け
る半導体層との間に形成された、組成が前記半導体基板
の組成から前記半導体層の組成に徐々に変化しているグ
レーディッド層を形成することにより、同一基板上に格
子定数が0.03％以上異なる材料で形成された素子を集積
化することが可能で、例えば、再現性良く作成可能なGa
AsFETで形成された駆動回路の集積化のように、各々の
材料の特長を生かした光集積回路を設計することが可能
となり、その実用的効果は大なるものがある。
る半導体層との間に形成された、組成が前記半導体基板
の組成から前記半導体層の組成に徐々に変化しているグ
レーディッド層を形成することにより、同一基板上に格
子定数が0.03％以上異なる材料で形成された素子を集積
化することが可能で、例えば、再現性良く作成可能なGa
AsFETで形成された駆動回路の集積化のように、各々の
材料の特長を生かした光集積回路を設計することが可能
となり、その実用的効果は大なるものがある。
第１図は本発明の実施例における光集積回路の断面図、
第２図は本発明の一実施例におけるIn1-xGaxAs層の厚さ
方向の混晶比ｘの変化を示す図、第３図、第４図は、そ
れぞれ従来の光集積回路の断面図である。 １……ｐ型InP基板、３……InGaAsP活性層、９……In
1-xGaxAs層、10……GaAs層。
第２図は本発明の一実施例におけるIn1-xGaxAs層の厚さ
方向の混晶比ｘの変化を示す図、第３図、第４図は、そ
れぞれ従来の光集積回路の断面図である。 １……ｐ型InP基板、３……InGaAsP活性層、９……In
1-xGaxAs層、10……GaAs層。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 清水 裕一 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (56)参考文献 特開 昭62−215931（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−165387（ＪＰ，Ａ)
Claims (3)
- 【請求項１】半導体基板上に、半導体レーザ素子が形成
され、前記半導体素子が形成された部分とは異なる前記
半導体基板の部分に、前記半導体基板とは異なる材料か
らなる半導体層が形成され、かつ前記半導体基板と前記
半導体層の間に、組成が前記半導体基板の組成から前記
半導体層の組成に徐々に変化しているグレーディッド層
が介在し、前記半導体層の中に電子回路が形成されてい
ることを特徴とする光集積回路装置。 - 【請求項２】電子回路部の表面と、半導体レーザ素子の
表面との間に段差がないことを特徴とする特許請求の範
囲第１項記載の光集積回路装置。 - 【請求項３】半導体基板がInPからなり、半導体レーザ
素子がInGaAsP系のレーザで、半導体層がGaAsからな
り、電子回路が前記半導体レーザ素子の駆動回路である
ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の光集積回
路装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62033846A JPH0744263B2 (ja) | 1987-02-17 | 1987-02-17 | 光集積回路装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62033846A JPH0744263B2 (ja) | 1987-02-17 | 1987-02-17 | 光集積回路装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63200564A JPS63200564A (ja) | 1988-08-18 |
| JPH0744263B2 true JPH0744263B2 (ja) | 1995-05-15 |
Family
ID=12397862
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62033846A Expired - Lifetime JPH0744263B2 (ja) | 1987-02-17 | 1987-02-17 | 光集積回路装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0744263B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3286920B2 (ja) * | 1992-07-10 | 2002-05-27 | 富士通株式会社 | 半導体装置の製造方法 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62165387A (ja) * | 1986-01-16 | 1987-07-21 | Mitsubishi Electric Corp | 光・電子集積回路素子 |
| JPS62215931A (ja) * | 1986-03-18 | 1987-09-22 | Nec Corp | 光双安定素子 |
-
1987
- 1987-02-17 JP JP62033846A patent/JPH0744263B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63200564A (ja) | 1988-08-18 |
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