JPH10242500A - Monolithic light emitting / receiving element and optical pickup using the same - Google Patents
Monolithic light emitting / receiving element and optical pickup using the sameInfo
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 発光部でのレーザ発振特性と、受光部での光
−電流変換効率とをともに良好に確保できるモノリシッ
ク受発光素子を提供すること。
【解決手段】 高抵抗の半導体基板101上の少なくと
も2つの領域に、発光部100Aと受光部100Bを形
成する。発光部100Aは垂直共振器型面発光レーザ1
00A1とPIN型フォトダイオード100A2からな
り、100A2で100A1の出射光量をモニタする。
受光部100Bは共振器構造を持つPIN型フォトダイ
オードからなり、その共振器長は室温において100A
1の出射光の波長に対して共振するように構成されてい
る。また、100A2の部分の下部ミラーはこの部分と
半導体基板101の部分に穴部120を形成することに
より除去されている。
(57) [Problem] To provide a monolithic light emitting / receiving element capable of ensuring both laser oscillation characteristics in a light emitting section and light-current conversion efficiency in a light receiving section. A light emitting unit and a light receiving unit are formed in at least two regions on a high-resistance semiconductor substrate. The light emitting unit 100A is a vertical cavity surface emitting laser 1
00A1 and a PIN photodiode 100A2, and the output light amount of 100A1 is monitored by 100A2.
The light receiving section 100B is composed of a PIN photodiode having a resonator structure, and the length of the resonator is 100A at room temperature.
It is configured to resonate with the wavelength of one outgoing light. The lower mirror of the portion 100A2 is removed by forming a hole 120 in this portion and the portion of the semiconductor substrate 101.
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、発光素子と受光素
子を同一の半導体基板上に集積したモノリシック受発光
素子およびそれを用いた光ピックアップに関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a monolithic light emitting / receiving element in which a light emitting element and a light receiving element are integrated on the same semiconductor substrate, and an optical pickup using the same.
【0002】[0002]
【従来の技術】フォトダイオード等の受光部と半導体レ
ーザ等の発光部とを一対で使用するものとして、例えば
光を用いて情報を記録再生する光ピックアップが知られ
ている。これは、半導体レーザからのレーザ光を記録媒
体に入射させ、その反射光を受光部にて検出して、情報
の記録、再生を行うものである。2. Description of the Related Art An optical pickup that records and reproduces information using light, for example, is known as a device that uses a light receiving unit such as a photodiode and a light emitting unit such as a semiconductor laser in a pair. In this technique, laser light from a semiconductor laser is made incident on a recording medium, and the reflected light is detected by a light receiving unit to record and reproduce information.
【0003】近年、この光ピックアップの小型化、簡素
化をはかるために様々な研究がなされているが、その一
つに発光素子と受光素子を同一の半導体基板上に集積す
ることが検討されている。なかでも、光源を半導体基板
の垂直方向にレーザ光を出射するようにこの半導体基板
に垂直な方向に共振器を形成した垂直共振器型面発光レ
ーザ(以下、VCSEL:Vertical Cavi
ty SurfaceEmitting Laserと
記す)とし、受光素子をVCSELの共振器と同一の構
造である共振器構造を持つフォトダイオードとして光源
と受光素子をモノリシック化したモノリシック受発光素
子は、その作成の容易さ、受発光素子のレイアウトの自
由度の大きさ等から特に注目されている。このモノリシ
ック受発光素子としては、例えば、Electoron
ics Letters 20th June 199
6 Vol.32 No.13 pp.1205〜12
07において開示されたものが知られている。これは図
11に示すように、半導体基板上301に下部分布反射
型多層膜ミラー302、クラッド層に挟まれた多重量子
井戸活性層からなる活性領域303、上部分布反射型多
層膜ミラー304を順次成長させ、その後、受光素子を
形成する部分300Bの上部分布反射型多層膜ミラー3
04の一部を化学的エッチングで取り除くことによって
フォトダイオードの受光感度の最適化を行っている。In recent years, various studies have been made to reduce the size and simplification of the optical pickup. One of the studies is to integrate a light emitting element and a light receiving element on the same semiconductor substrate. I have. Above all, a vertical cavity surface emitting laser (hereinafter, VCSEL: Vertical Cavi) in which a light source emits laser light in a direction perpendicular to the semiconductor substrate and a resonator is formed in a direction perpendicular to the semiconductor substrate.
ty Surface Emitting Laser), and the light receiving element is a photodiode having the same resonator structure as that of the VCSEL, and the light source and the light receiving element are monolithically integrated. In particular, attention has been paid to the degree of freedom in the layout of light emitting elements. As this monolithic light emitting / receiving element, for example, Electron
ics Letters 20th June 199
6 Vol. 32 No. 13 pp. 1205-12
What is disclosed at 07 is known. As shown in FIG. 11, a lower distributed reflection type multilayer mirror 302, an active region 303 composed of a multiple quantum well active layer sandwiched between cladding layers, and an upper distributed reflection type multilayer mirror 304 are sequentially formed on a semiconductor substrate 301 as shown in FIG. Grown, and then the upper distributed reflection type multilayer mirror 3 in the portion 300B where the light receiving element is formed.
The light receiving sensitivity of the photodiode is optimized by removing a part of the substrate 04 by chemical etching.
【0004】このように、受光部と発光部を同一基板上
で同時に結晶成長させて形成しているため、受光部と発
光部との位置関係は、フォトリソグラフィー工程でのパ
ターニング精度で定まり、高い位置精度を確保できる。
また、受光部を共振器構造を持つフォトダイオードとす
ることにより、受光感度が向上するのみならず、その受
光感度の波長帯域を狭くすることができ、例えば外光等
のノイズを低減できるというメリットを持つ。As described above, since the light receiving portion and the light emitting portion are formed by crystal growth on the same substrate at the same time, the positional relationship between the light receiving portion and the light emitting portion is determined by the patterning accuracy in the photolithography process, and is high. Position accuracy can be ensured.
In addition, by using a photodiode having a resonator structure as the light receiving section, not only the light receiving sensitivity is improved, but also the wavelength band of the light receiving sensitivity can be narrowed, and noise such as external light can be reduced. have.
【0005】しかし、本発明者らの検討によれば、発光
部と受光部とでは、同一の結晶成長層ににて求められる
最適条件が異なっており、一方の素子特性に合ったプロ
セス条件にて結晶成長層を形成すると、他方の素子特性
が劣化するという問題点があった。特に、発光部の素子
特性に合ったプロセス条件にて結晶成長を行うと、受光
部の感度が劣化し、受光部にて微弱な強度の光を精度良
く検出することができなかった。However, according to the study of the present inventors, the optimum conditions required for the same crystal growth layer are different between the light emitting portion and the light receiving portion, and the process conditions suitable for one of the device characteristics are different. When the crystal growth layer is formed by the above, there is a problem that the other element characteristics are deteriorated. In particular, when crystal growth is performed under process conditions that match the element characteristics of the light emitting unit, the sensitivity of the light receiving unit is deteriorated, and it is not possible to accurately detect weak intensity light at the light receiving unit.
【0006】この課題を解決するために、本発明者らは
特願平7−198203において、PN型のフォトダイ
オードの上にVCSEL積層する構造の受光部を備えた
面発光型半導体レーザを開示した。In order to solve this problem, the present inventors have disclosed in Japanese Patent Application No. Hei 7-198203 a surface-emitting type semiconductor laser having a light receiving portion having a structure in which a VCSEL is stacked on a PN type photodiode. .
【0007】[0007]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この構
造では、フォトダイオードが共振器構造をとらないた
め、高い受光感度を得ることができず、共振器構造をと
ることによるノイズに強くなるメリットを持たない。さ
らに、PN型のフォトダイオードであるため、高速変調
された光に対する応答速度に限界があるという課題を有
していた。However, in this structure, since the photodiode does not have a resonator structure, a high light receiving sensitivity cannot be obtained, and there is an advantage that the photodiode is resistant to noise due to the resonator structure. Absent. Furthermore, since it is a PN-type photodiode, there is a problem that the response speed to high-speed modulated light is limited.
【0008】本発明はこのような課題を解決するもので
あり、その目的とするところは、同一基板上に発光部お
よび受光部を形成しながらも、良好な発光部でのレーザ
発振特性と、高い感度特性を持ち、外光などのノイズを
低減でき、さらに応答速度の速い受光部を持つモノリシ
ック受発光素子およびそれを用いた光ピックアップを提
供することにある。The present invention has been made to solve such a problem, and an object of the present invention is to form a light emitting section and a light receiving section on the same substrate, and obtain good laser oscillation characteristics in the light emitting section. It is an object of the present invention to provide a monolithic light emitting / receiving element having a light receiving section which has high sensitivity characteristics, can reduce noise such as external light, and has a high response speed, and an optical pickup using the same.
【0009】[0009]
【課題を解決するための手段】本発明の第1のモノリシ
ック化受発光素子は、高抵抗の半導体基板上の少なくと
も2つの領域に、第1導電型半導体層と、第2導電型半
導体層とがそれぞれ複数積層して形成され、一方の領域
には、前記第1、第2導電型半導体層にて第1のPIN
型フォトダイオードと、垂直共振器型面発光レーザがこ
の順に積層されて形成され、他方の領域には、前記第
1、第2導電型半導体層にて共振器構造を持つ第2のP
IN型フォトダイオードが形成され、前記第1のPIN
型フォトダイオードと前記第2のPIN型フォトダイオ
ードが同一の半導体層で形成されることを特徴とする。According to a first monolithic light emitting / receiving element of the present invention, a first conductive type semiconductor layer and a second conductive type semiconductor layer are formed in at least two regions on a high resistance semiconductor substrate. Are formed by laminating a plurality of layers, and a first PIN is formed in one region by the first and second conductive semiconductor layers.
Photodiode and a vertical cavity surface emitting laser are stacked in this order, and a second P-type semiconductor layer having a resonator structure of the first and second conductive semiconductor layers is formed in the other region.
Forming an IN-type photodiode, wherein the first PIN
And the second PIN photodiode is formed of the same semiconductor layer.
【0010】また本発明の第2のモノリシック受発光素
子は、前記第1のPIN型フォトダイオードは前記垂直
共振器型面発光レーザの出射光を検出し、前記第2のP
IN型フォトダイオードは前記垂直共振器型面発光レー
ザの出射光の外部反射光、あるいは他の発光素子からの
光を検出することを特徴とする。In a second monolithic light emitting / receiving element according to the present invention, the first PIN photodiode detects an emitted light of the vertical cavity surface emitting laser, and the second PIN photodiode detects the light emitted from the vertical cavity surface emitting laser.
The IN-type photodiode is characterized by detecting external reflected light of light emitted from the vertical cavity surface emitting laser or light from another light emitting element.
【0011】また本発明の第3のモノリシック受発光素
子は、前記高抵抗の半導体基板上に、第1導電型の第1
の半導体多層膜ミラーと、第1導電型の第1のコンタク
ト層と、吸収層と、第2導電型の第2のコンタクト層
と、第2導電型の第2の半導体多層膜ミラーと、第2導
電型の第1のクラッド層と、量子井戸構造の活性層と、
第1導電型の第2のクラッド層と、第1導電型の第3の
半導体多層膜ミラーと、第1導電型の第3のコンタクト
層がこの順に積層され、前記一方の領域は、該領域の前
記高抵抗の半導体基板および前記第1の半導体ミラーを
除去し、前記第1のコンタクト層と、前記吸収層と、前
記第2のコンタクト層にて前記第1のPIN型フォトダ
イオードと、前記第2の半導体多層膜ミラーと、前記第
1のクラッド層と、前記活性層と、前記第2のクラッド
層と、前記第3の半導体多層膜ミラーと、前記第3のコ
ンタクト層にて前記垂直共振器型面発光レーザが形成さ
れ、前記他方の領域は、前記第1の半導体多層膜ミラー
と、前記第1のコンタクト層と、前記吸収層と、前記第
2のコンタクト層と、前記第2の半導体多層膜ミラーの
一部にて共振器構造を持つ前記第2のPIN型フォトダ
イオードが形成されていることを特徴とする。The third monolithic light emitting / receiving element of the present invention may further comprise a first conductivity type first light emitting element on the high resistance semiconductor substrate.
A first conductive type first contact layer, an absorption layer, a second conductive type second contact layer, a second conductive type second semiconductor multilayer mirror, A two-conductivity-type first cladding layer, an active layer having a quantum well structure,
A second cladding layer of the first conductivity type, a third semiconductor multilayer mirror of the first conductivity type, and a third contact layer of the first conductivity type are laminated in this order, and the one region is formed of the region Removing the high-resistance semiconductor substrate and the first semiconductor mirror of the first contact layer, the absorption layer, and the second contact layer to form the first PIN photodiode; The second semiconductor multilayer mirror, the first cladding layer, the active layer, the second cladding layer, the third semiconductor multilayer mirror, and the third contact layer have the vertical structure. A cavity surface emitting laser is formed, and the other region includes the first semiconductor multilayer mirror, the first contact layer, the absorption layer, the second contact layer, and the second Resonator structure in part of the semiconductor multilayer mirror It said second PIN photodiode having, characterized in that is formed.
【0012】また本発明の第4のモノリシック受発光素
子は、前記高抵抗の半導体基板上に、前記第1の半導体
多層膜ミラーと、前記第1のコンタクト層と、前記吸収
層と、前記第2のコンタクト層と、前記第2の半導体多
層膜ミラーと、前記第1のクラッド層と、前記活性層
と、前記第2のクラッド層と、前記第3のコンタクト層
と、誘電体多層膜ミラーがこの順に積層され、前記一方
の領域は、該領域の前記高抵抗の半導体基板および前記
第1の半導体ミラーを除去し、前記第1のコンタクト層
と、前記吸収層と、前記第2のコンタクト層にて前記第
1のPIN型フォトダイオードと、前記第2の半導体多
層膜ミラーと、前記第1のクラッド層と、前記活性層
と、前記第2のクラッド層と、前記第3のコンタクト層
と、前記誘電体多層膜ミラーにて前記垂直共振器型面発
光レーザが形成され、前記他方の領域は、前記第1の半
導体多層膜ミラーと、前記第1のコンタクト層と、前記
吸収層と、前記第2のコンタクト層と、前記第2の半導
体多層膜ミラーの一部にて共振器構造を持つ前記第2の
PIN型フォトダイオードが形成されていることを特徴
とする。According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a monolithic light emitting / receiving element, wherein the first semiconductor multilayer mirror, the first contact layer, the absorbing layer, and the 2 contact layer, the second semiconductor multilayer mirror, the first clad layer, the active layer, the second clad layer, the third contact layer, and the dielectric multilayer mirror Are stacked in this order, and in the one region, the high-resistance semiconductor substrate and the first semiconductor mirror in the region are removed, and the first contact layer, the absorption layer, and the second contact are removed. The first PIN photodiode, the second semiconductor multilayer mirror, the first clad layer, the active layer, the second clad layer, and the third contact layer. And the dielectric multilayer film The vertical cavity surface emitting laser is formed by the first mirror, and the other region includes the first semiconductor multilayer mirror, the first contact layer, the absorption layer, and the second contact layer. And the second PIN photodiode having a resonator structure is formed by a part of the second semiconductor multilayer mirror.
【0013】また本発明の第5のモノリシック受発光素
子は、前記垂直共振器型面発光レーザで室温において共
振する波長は、前記第2のPIN型フォトダイオードで
室温において共振する波長よりも短波長となるように、
各半導体層の膜厚を決めたことを特徴とする。In the fifth monolithic light emitting / receiving device of the present invention, the wavelength at which the vertical cavity surface emitting laser resonates at room temperature is shorter than the wavelength at which the second PIN photodiode resonates at room temperature. So that
The thickness of each semiconductor layer is determined.
【0014】また本発明の第6のモノリシック受発光素
子は、前記第1のコンタクト層と前記第2のコンタクト
層と前記第3のコンタクト層をそれぞれ露出させ、その
露出させた部分にそれぞれ第1の電極と第2の電極と第
3の電極を形成し、前記一方の領域では、前記第2の電
極と前記第3の電極にて前記垂直共振器型面発光レーザ
に電流を注入し、前記第1の電極と第2の電極にて前記
第1のPIN型フォトダイオードに流れる電流を検出
し、前記他方の領域では、前記第1の電極と前記第2の
電極にて共振器構造を持つ前記第2のPIN型フォトダ
イオードに流れる電流を検出することを特徴とする。According to a sixth monolithic light emitting / receiving element of the present invention, the first contact layer, the second contact layer, and the third contact layer are respectively exposed, and the exposed portions are each provided with a first contact layer. And a second electrode and a third electrode are formed, and in the one region, a current is injected into the vertical cavity surface emitting laser at the second electrode and the third electrode, A current flowing through the first PIN photodiode is detected by a first electrode and a second electrode, and the other region has a resonator structure formed by the first electrode and the second electrode. A current flowing through the second PIN photodiode is detected.
【0015】また本発明の第7のモノリシック受発光素
子は、前記一方の領域の各半導体層と前記他方の領域の
各半導体層との間とが、それぞれ電気的に絶縁されてい
ることを特徴とする。According to a seventh aspect of the present invention, there is provided a monolithic light emitting / receiving element, wherein each semiconductor layer in the one region is electrically insulated from each semiconductor layer in the other region. And
【0016】また本発明の第1の光ピックアップは、前
記モノリシック化受発光素子を有し、前記垂直共振器型
面発光レーザから出射されたレーザ光を、光ディスクに
照射し、該光ディスクからの反射光を共振器構造を持つ
第2のPIN型フォトダイオードにて受光して、前記光
ディスクに対してデータを記録再生することを特徴とす
る。Further, a first optical pickup of the present invention has the monolithic light emitting / receiving element, irradiates a laser beam emitted from the vertical cavity surface emitting laser to an optical disk, and reflects the laser light from the optical disk. Light is received by a second PIN photodiode having a resonator structure, and data is recorded on and reproduced from the optical disk.
【0017】また本発明の第2の光ピックアップは、一
方の面上に対物レンズを、他方の面上に回折格子をそれ
ぞれ形成した透明基板と、前記モノリシック受発光素子
とを、前記透明基板の前記回折格子が形成された面と、
前記モノリシック受発光素子の前記垂直共振器型面発光
レーザの光を出射する面とが対向し、前記透明基板上の
前記対物レンズの光軸と、前記垂直共振器型面発光レー
ザの発光部の中心とが略一致するように、位置合わせし
て貼り合わせることによって形成し、浮上スライダに搭
載することを特徴とする。In a second optical pickup according to the present invention, a transparent substrate having an objective lens formed on one surface and a diffraction grating formed on the other surface, the monolithic light emitting / receiving element, A surface on which the diffraction grating is formed,
The surface of the monolithic light emitting / receiving element that emits light of the vertical cavity surface emitting laser faces the optical axis of the objective lens on the transparent substrate, and the light emitting portion of the vertical cavity surface emitting laser. It is formed by positioning and bonding so that the center substantially coincides with the center, and mounted on the flying slider.
【0018】また本発明の第3の光ピックアップは、前
記対物レンズが前記透明基板上に形成した鋸歯形状を持
つブレーズ化グレーティングレンズであることを特徴と
する。In a third optical pickup according to the present invention, the objective lens is a blazed grating lens having a sawtooth shape formed on the transparent substrate.
【0019】また本発明の第4の光ピックアップは、前
記対物レンズが前記透明基板上に円形開口を持つマスク
を形成した後、イオン交換処理によって前記透明基板中
に屈折率分布を付けることによって作成したマイクロ平
板レンズであることを特徴とする。The fourth optical pickup of the present invention is formed by forming a mask having a circular opening on the transparent substrate by the objective lens and then forming a refractive index distribution in the transparent substrate by ion exchange processing. Characterized in that it is a micro flat lens.
【0020】また本発明の第5の光ピックアップは、前
記モノリシック受発光素子は前記第2のPIN型フォト
ダイオードからなる2つの受光部を有し、前記回折格子
は前記光ディスクの記録トラックに平行な直線で2つの
領域で分割され、前記光ディスクからの反射光のうち、
前記回折格子の一方の領域による回折光が、前記一方の
受光部に入射し、前記回折格子の他方の領域による回折
光が、前記他方の受光部に入射して、双方の前記受光部
の差をとることによりトラックエラー信号を、双方の前
記受光部の和をとることにより前記データを再生するこ
とを特徴とする。According to a fifth optical pickup of the present invention, the monolithic light receiving / emitting element has two light receiving portions composed of the second PIN photodiode, and the diffraction grating is parallel to a recording track of the optical disk. It is divided into two regions by a straight line, and of the reflected light from the optical disc,
Diffracted light by one region of the diffraction grating is incident on the one light receiving portion, and diffracted light by the other region of the diffraction grating is incident on the other light receiving portion, and the difference between the two light receiving portions is obtained. , And the data is reproduced by taking the track error signal by taking the sum of the two light receiving portions.
【0021】[0021]
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例について、
図面を用いて説明する。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, embodiments of the present invention will be described.
This will be described with reference to the drawings.
【0022】(実施例1)図1は本発明の一実施例にお
けるモノリシック受発光素子100の発光部と受光部の
断面を模式的に示す図であり、図2はその概略斜視図で
ある。(Embodiment 1) FIG. 1 is a view schematically showing a cross section of a light emitting section and a light receiving section of a monolithic light receiving / emitting element 100 according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a schematic perspective view thereof.
【0023】図1、図2に示すモノリシック受発光素子
100は、高抵抗の半導体基板101上の異なる領域
に、それぞれ発光部100Aと受光部100Bとが形成
されている。本実施例では、発光部100Aが垂直共振
器型面発光レーザ(VCSEL100A1)とその出射
光量をモニタするPIN型フォトダイオード100A2
で、受光部100Bが共振器構造を持つPIN型フォト
ダイオードでそれぞれ形成されている。この発光部10
0A、受光部100Bの平面的レイアウトとしては、図
2に示すように、例えば発光部100Aの両側の2ヶ所
に、受光部100Bを形成している。このモノリシック
受発光素子100の発光部100A、受光部100Bの
数は、図2に示す数に限定されるものではなく、複数の
発光部と複数の受光部を平面的にレイアウトすることが
可能である。In the monolithic light emitting / receiving element 100 shown in FIGS. 1 and 2, a light emitting section 100A and a light receiving section 100B are formed in different regions on a high-resistance semiconductor substrate 101, respectively. In the present embodiment, the light emitting unit 100A includes a vertical cavity surface emitting laser (VCSEL 100A1) and a PIN photodiode 100A2 that monitors the amount of emitted light.
The light receiving sections 100B are each formed of a PIN photodiode having a resonator structure. This light emitting unit 10
As a planar layout of the light receiving unit 100A and the light receiving unit 100B, as shown in FIG. 2, for example, light receiving units 100B are formed at two positions on both sides of the light emitting unit 100A. The numbers of the light emitting portions 100A and the light receiving portions 100B of the monolithic light emitting and receiving element 100 are not limited to the numbers shown in FIG. 2, and a plurality of light emitting portions and a plurality of light receiving portions can be laid out in a plane. is there.
【0024】まず、発光部100Aの構造について説明
すると、GaAsからなる半導体基板101上には、p
型Al0.15Ga0.85As層とp型AlAs層を
この順に交互に30ペア積層し例えば波長780nm付
近の光に対し99.5%以上の反射率を持つ分布反射型
多層膜ミラー(第1のp型DBRミラー102)、p型
Al0.15Ga0.85As層(第1のp型コンタク
ト層103)、GaAs層(吸収層104)、n型Al
0.15Ga0.85As層(n型コンタクト層10
5)が形成される。そしてその上には1層のn型AlA
s層を積層し、さらにn型Al0.15Ga0.85A
s層とn型AlAs層をこの順に交互に30ペア積層し
た、波長780nm付近の光に対し99.5%以上の反
射率を持つ分布反射型多層膜ミラー(n型DBRミラー
106A)が形成されている。そしてさらにその上に
は、n型Al0.5Ga0.5As層(n型クラッド層
107)、Al0.3Ga0.7Asバリア層とGaA
s量子井戸層からなり量子井戸層が5層で構成される多
重量子井戸構造の活性層108、p型Al0.5Ga
0.5As層(p型クラッド層109)、p型AlAs
層とp型Al0.15Ga0.85As層をこの順に交
互に13ペア積層し波長780nm付近の光に対し9
8.5%〜99%の反射率を持つの分布反射型多層膜ミ
ラー(第2のp型DBRミラー110)、p型Al
0.15Ga0.85As層(第2のp型コンタクト層
111)が形成されている。そして、第1のp型DBR
ミラー102および半導体基板101は発光部100A
の直下の部分で除去されている。したがって、発光部1
00Aは、n型DBRミラー106Aとこれより上に積
層された部分でVCSEL100A1を、第1のp型コ
ンタクト層103と吸収層104およびn型コンタクト
層105でVCSELの出射光量をモニタするPIN型
フォトダイオード100A2をそれぞれ形成する。そし
て、p型オーミック電極116とn型オーミック電極1
17AによりVCSEL100A1に電流を注入する。
また、p型オーミック電極118Aとn型オーミック電
極117Aにより第1のp型DBRミラー102からの
VCSELの出射光量に応じた電流を検出する。ここ
で、100A2はPIN型フォトダイオードであるため
応答速度が速く、高速変調されたVCSELからの出射
光に対して十分な応答速度を持つことができる。First, the structure of the light emitting section 100A will be described. On the semiconductor substrate 101 made of GaAs, p
A distributed reflection type multi-layer mirror (having a reflectivity of 99.5% or more with respect to light near a wavelength of 780 nm, for example) in which 30 pairs of type Al 0.15 Ga 0.85 As layers and p-type AlAs layers are alternately stacked in this order. First p-type DBR mirror 102), p-type Al 0.15 Ga 0.85 As layer (first p-type contact layer 103), GaAs layer (absorption layer 104), n-type Al
0.15 Ga 0.85 As layer (n-type contact layer 10
5) is formed. And a single layer of n-type AlA
An s layer is stacked, and n-type Al 0.15 Ga 0.85 A
A distributed-reflection multilayer mirror (n-type DBR mirror 106A) having an reflectivity of 99.5% or more with respect to light near a wavelength of 780 nm is formed by alternately stacking 30 pairs of s layers and n-type AlAs layers in this order. ing. Further thereon, an n-type Al 0.5 Ga 0.5 As layer (n-type clad layer 107), an Al 0.3 Ga 0.7 As barrier layer and a GaAs
An active layer 108 having a multiple quantum well structure composed of s quantum well layers and five quantum well layers, p-type Al 0.5 Ga
0.5 As layer (p-type cladding layer 109), p-type AlAs
Layers and p-type Al 0.15 Ga 0.85 As layers are laminated alternately in this order in 13 pairs, and 9 layers are formed for light near a wavelength of 780 nm.
Distributed reflection type multilayer mirror having a reflectance of 8.5% to 99% (second p-type DBR mirror 110), p-type Al
A 0.15 Ga 0.85 As layer (second p-type contact layer 111) is formed. And the first p-type DBR
The mirror 102 and the semiconductor substrate 101 are provided with a light emitting unit 100A.
Has been removed in the area directly below. Therefore, the light emitting unit 1
Reference numeral 00A denotes an n-type DBR mirror 106A and a VCSEL 100A1 at a portion stacked thereover, and a first p-type contact layer 103, an absorption layer 104, and a n-type contact layer 105 to monitor the amount of light emitted from the VCSEL. The diodes 100A2 are respectively formed. Then, the p-type ohmic electrode 116 and the n-type ohmic electrode 1
A current is injected into the VCSEL 100A1 by 17A.
Further, a current corresponding to the amount of light emitted from the VCSEL from the first p-type DBR mirror 102 is detected by the p-type ohmic electrode 118A and the n-type ohmic electrode 117A. Here, since 100A2 is a PIN photodiode, its response speed is fast, and it can have a sufficient response speed to the light emitted from the VCSEL that has been modulated at high speed.
【0025】ここで、活性層108は多重量子井戸構造
をとっているが、この構造をとることにより周知のごと
く、(a)低しきい電流が可能である、(b)量子井戸
の幅を狭くすることにより発振波長を短波長化すること
ができる、(c)しきい電流の温度依存性が小さい、
(d)高速変調特性が優れているという特徴を持つ。こ
こで、上記の特徴(b)において、量子井戸の幅によっ
て決まる発振波長をλ1とし、n型クラッド層107、
活性層108、p型クラッド層109で構成される共振
器の長さによって決まる共振波長をλ2とすると、λ1
とλ2は電流注入時に発光部100Aの共振器の部分が
局部的に発熱するために、注入電流を増加するに従って
長波長側にシフトするが、λ1のシフト量の方がλ2の
シフト量よりも大きい。したがって、VCSELを連続
発振させるためには、室温でのλ1をλ2よりも短波長
になるように量子井戸の幅を決めなければならない。本
実施例では、780nm付近の波長で連続発振するよう
に、量子井戸の幅および共振器長を決めた。Here, the active layer 108 has a multi-quantum well structure. By adopting this structure, it is well known that (a) a low threshold current is possible and (b) the width of the quantum well is reduced. The oscillation wavelength can be shortened by making it narrow, (c) the temperature dependence of the threshold current is small,
(D) The high-speed modulation characteristic is excellent. Here, in the above feature (b), the oscillation wavelength determined by the width of the quantum well and lambda 1, n-type cladding layer 107,
Assuming that the resonance wavelength determined by the length of the resonator composed of the active layer 108 and the p-type cladding layer 109 is λ 2 , λ 1
And λ 2 shift to the longer wavelength side as the injection current increases, because the resonator portion of the light emitting unit 100A locally generates heat at the time of current injection, but the shift amount of λ 1 is shifted by λ 2 Greater than quantity. Therefore, in order to continuously oscillate the VCSEL, the width of the quantum well must be determined so that λ 1 at room temperature is shorter than λ 2 . In the present embodiment, the width of the quantum well and the length of the resonator are determined so as to continuously oscillate at a wavelength near 780 nm.
【0026】またここで、第1のp型DBRミラー10
2を部分的に除去したのは以下の2つの理由による。す
なわち、第1の理由は、p型DBRミラー102はVC
SELに対して外部共振器を構成するため、VCSEL
の安定したレーザ発振に対して影響を与えるのを避ける
ためである。また第2の理由は、第1のp型DBRミラ
ー102がこの部分にあると、PIN型フォトダイオー
ドは、第1のp型DBRミラー102とn型DBRミラ
ー106Aによって挟まれた共振器構造になる。このP
IN型フォトダイオードの共振器長は、後述するよう
に、室温でVCSELの発振波長(780nm)付近に
対して共振するように設計されているが、VCSELの
直下にあるため、VCSELのレーザ発振時には室温よ
りも高温になり、共振器長が長くなる。すなわち、この
部分における共振器構造による共振波長が長波長側にシ
フトし、VCSELの出射光の波長からずれるためであ
る。Here, the first p-type DBR mirror 10
2 was partially removed for the following two reasons. That is, the first reason is that the p-type DBR mirror 102 is
VCSEL to configure an external resonator for SEL
This is to avoid influencing the stable laser oscillation. The second reason is that when the first p-type DBR mirror 102 is located at this portion, the PIN photodiode has a resonator structure sandwiched between the first p-type DBR mirror 102 and the n-type DBR mirror 106A. Become. This P
The cavity length of the IN-type photodiode is designed so as to resonate around the oscillation wavelength (780 nm) of the VCSEL at room temperature, as described later. The temperature becomes higher than room temperature, and the cavity length becomes longer. That is, the reason is that the resonance wavelength due to the resonator structure in this portion shifts to the longer wavelength side and deviates from the wavelength of the light emitted from the VCSEL.
【0027】一方、受光部100Bの構造について説明
すると、半導体基板101上には、第1のp型DBRミ
ラー102が形成され、さらにその上には第1のp型コ
ンタクト層103、吸収層104、n型コンタクト層1
05が形成され、またさらにその上にはn型AlAs層
とn型Al0.15Ga0.85As層をこの順に交互
に積層し、波長780nm付近の光に対し約82%の反
射率を持つ5ペアの分布反射型多層膜ミラー(n型DB
Rミラー106B)が形成されている。したがって、受
光部100Bは、第1のp型DBRミラー102とn型
DBRミラー106Bとによって挟まれた、共振器構造
を持つPIN型フォトダイオードを形成する。そして、
p型オーミック電極118Bとn型オーミック電極11
7Bにより第2のp型DBRミラー111からのVCS
ELの出射光のうち図示しない測定対象物からの反射光
量に応じた電流を検出する。ここで、受光部100Bは
PIN型フォトダイオードであるため応答速度が速く、
高速変調された光に対して十分な応答速度を持つことが
できる。On the other hand, the structure of the light receiving section 100B will be described. A first p-type DBR mirror 102 is formed on a semiconductor substrate 101, and a first p-type contact layer 103 and an absorption layer 104 are further formed thereon. , N-type contact layer 1
Further, an n-type AlAs layer and an n-type Al 0.15 Ga 0.85 As layer are alternately stacked thereon in this order, and have a reflectance of about 82% with respect to light near a wavelength of 780 nm. 5 pairs of distributed reflection type multilayer mirrors (n-type DB
R mirror 106B) is formed. Therefore, the light receiving section 100B forms a PIN photodiode having a resonator structure sandwiched between the first p-type DBR mirror 102 and the n-type DBR mirror 106B. And
P-type ohmic electrode 118B and n-type ohmic electrode 11
7B, the VCS from the second p-type DBR mirror 111
A current corresponding to the amount of reflected light from a measurement object (not shown) in the light emitted from the EL is detected. Here, since the light receiving unit 100B is a PIN photodiode, the response speed is high,
It can have a sufficient response speed to high-speed modulated light.
【0028】ここで、受光部100Bは、発光部100
Aに比べて流れる電流は非常に少なく、発光部100A
からも離れているため、VCSEL100A1のレーザ
発振時においてもほぼ発光部の温度はほぼ室温と等し
い。したがって、受光部100Bの共振器長は室温でV
CSEL100A1の発振波長と共振する長さとした。Here, the light receiving section 100B is
The current flowing is very small as compared with A, and the light emitting unit 100A
, The temperature of the light emitting portion is substantially equal to room temperature even during laser oscillation of the VCSEL 100A1. Therefore, the cavity length of the light receiving section 100B is V at room temperature.
The length was set to resonate with the oscillation wavelength of the CSEL 100A1.
【0029】またここで、n型DBRミラー106Bの
ペア数を5ペアとした理由について以下に説明する。The reason why the number of pairs of the n-type DBR mirror 106B is set to 5 will be described below.
【0030】受光部を共振器構造としたとき、J.Ap
pl.Phys.78(2),15July 1995
pp.608〜610に示されるように、この受光素
子の量子効率を吸収層で吸収される光量と受光素子に入
射する光量の比で表すと、次式で示される。When the light receiving section has a resonator structure, Ap
pl. Phys. 78 (2), 15 July 1995
pp. As shown in 608 to 610, when the quantum efficiency of the light receiving element is represented by the ratio between the amount of light absorbed by the absorption layer and the amount of light incident on the light receiving element, the following equation is obtained.
【0031】[0031]
【数1】 (Equation 1)
【0032】ただし、λは波長、R1はn型DBRミラ
ー106Bの反射率、R2は第1のp型DBRミラー1
02の反射率、αは吸収層104の吸収係数とし、第1
のp型コンタクト層103、吸収層104、n型コンタ
クト層105の屈折率および厚さをそれぞれn1および
d1、n2およびd2、n3およびd3とした。また、
吸収層104以外の各層における吸収は無視した。Where λ is the wavelength, R 1 is the reflectance of the n-type DBR mirror 106 B, and R 2 is the first p-type DBR mirror 1
02, α is the absorption coefficient of the absorption layer 104,
Of p-type contact layer 103, and an absorbing layer 104, the refractive index of the n-type contact layer 105 and a thickness of each n 1 and d 1, n 2 and d 2, n 3 and d 3. Also,
Absorption in each layer other than the absorption layer 104 was ignored.
【0033】ここで、λを発光部100Aからの出射光
の波長(本実施例では780nm)とし、R1を変化さ
せたときの量子効率の変化を図3に示す。図中、実線は
上式による計算値を示す。また、黒丸の点はn型DBR
ミラー106Bのペア数を変化させたときの量子効率の
値を示し、各点に添えられた数字はそれぞれn型DBR
ミラー106Bのペア数を示す。この図から、n型DB
Rミラー106Bのペア数を最も高い量子効率が得られ
る5ペア(R1=0.82)とした。また、上式におい
てR1を0.82とし、波長λを変化させたときの、量
子効率を計算した結果を図4に示す。図4から受光部1
00Bは量子効率に波長帯域を持つことがわかる。した
がって、受光部100Bは発光部Aからの出射光の波長
付近以外の光に対しては量子効率が低下するため、外光
などによるノイズを低減することができる。[0033] Here, the λ is the wavelength of the light emitted from the light emitting portion 100A (780 nm in this embodiment) shows the change in quantum efficiency when changing the R 1 in FIG. In the figure, the solid line indicates the value calculated by the above equation. In addition, the black dots indicate n-type DBRs.
It shows the value of the quantum efficiency when the number of pairs of the mirror 106B is changed, and the number attached to each point is an n-type DBR
This shows the number of pairs of the mirror 106B. From this figure, n-type DB
The number of pairs of the R mirror 106B was set to 5 pairs (R 1 = 0.82) at which the highest quantum efficiency was obtained. Further, the R 1 and 0.82 in the above equation indicates when varying the wavelength lambda, the result of calculating the quantum efficiency in FIG. From FIG.
00B has a wavelength band in quantum efficiency. Therefore, since the quantum efficiency of the light receiving unit 100B is reduced for light other than near the wavelength of light emitted from the light emitting unit A, noise due to external light or the like can be reduced.
【0034】以下、本実施例に係わるモノリシック受発
光素子100の構成および製造工程について、図5〜図
9にしたがって説明する。Hereinafter, the structure and the manufacturing process of the monolithic light emitting / receiving element 100 according to this embodiment will be described with reference to FIGS.
【0035】まず、半導体基板101上に第1のp型D
BRミラー102、第1のp型コンタクト層103、吸
収層104、n型コンタクト層105、n型DBRミラ
ー106、n型クラッド層107、活性層108、p型
クラッド層109、第2のp型DBRミラー110、第
2のp型コンタクト層111を順次、MOCVD法でエ
ピタキシャル成長させる(図5(a))。このとき、本
実施例では、成長温度を700℃とし、成長圧力を15
0Torrとし、III族原料としてはTMGa(トリメ
チルガリウム)およびTMAl(トリメチルアルミニウ
ム)の有機金属を、V族原料としてはAsH3を、n型
ドーパントとしてはH2Seを、p型ドーパントとして
はDEZn(ジエチルジンク)をそれぞれ用いる。ここ
で、ドーピングを行う層のドーピング量は、第1のp型
DBRミラー102の各層、n型DBRミラー106の
各層、n型クラッド層107、p型クラッド層109、
第2のp型DBRミラー110の各層を2×10
18(cm−3)とし、第1のp型コンタクト層10
3、n型コンタクト層105、第2のp型コンタクト層
111を1×1019(cm−3)とした。なお、本実
施例においては、MOCVD法で各層をエピタキシャル
成長させたが、MBE法によってエピタキシャル成長さ
せてもよい。First, a first p-type D
BR mirror 102, first p-type contact layer 103, absorption layer 104, n-type contact layer 105, n-type DBR mirror 106, n-type cladding layer 107, active layer 108, p-type cladding layer 109, second p-type The DBR mirror 110 and the second p-type contact layer 111 are sequentially epitaxially grown by MOCVD (FIG. 5A). At this time, in this embodiment, the growth temperature is 700 ° C., and the growth pressure is 15 ° C.
0 Torr, an organic metal of TMGa (trimethylgallium) and TMAl (trimethylaluminum) as a group III source, AsH 3 as a group V source, H 2 Se as an n-type dopant, and DEZn ( Diethyl zinc). Here, the doping amount of the layer to be doped is determined by the respective layers of the first p-type DBR mirror 102, the respective layers of the n-type DBR mirror 106, the n-type cladding layer 107, the p-type cladding layer 109,
Each layer of the second p-type DBR mirror 110 is 2 × 10
18 (cm −3 ) and the first p-type contact layer 10
3. The n-type contact layer 105 and the second p-type contact layer 111 were 1 × 10 19 (cm −3 ). In this embodiment, each layer is epitaxially grown by MOCVD, but may be epitaxially grown by MBE.
【0036】その後、常圧熱CVD法によってエピタキ
シャル層上に250オングストローム程度のSiO2層
からなる保護層I1を形成する。この保護層I1が積層
された半導体層を覆うことにより、プロセス中の表面汚
染を防いでいる。Thereafter, a protective layer I1 made of a SiO 2 layer having a thickness of about 250 Å is formed on the epitaxial layer by a normal pressure thermal CVD method. By covering the semiconductor layer on which the protective layer I1 is laminated, surface contamination during the process is prevented.
【0037】次に、柱状部112の周囲のレジストパタ
ーンR1で覆われていない部分を、反応性イオンビーム
エッチング法(以下、RIBE法と記す)により、p型
クラッド層109の途中までエッチングを行う。この
際、本実施例ではエッチングガスとしては塩素とアルゴ
ンの混合ガスを用い、ガス圧を1×10−3Torr、
引出し電圧を400Vとした。ここで、p型クラッド層
109の途中までしかエッチングしないのは、活性層の
水平方向の注入キャリアと光を閉じ込めるための構造
を、リブ導波路型の屈折率導波構造とするためである。
そしてさらに発光部100Aの発光中心付近の注入電流
密度を上げるための電流狭窄部113を形成するため
に、第2のp型DBRミラー110のAlAs層の一部
を選択的に酸化する(図5(b))。この電流狭窄部1
13を形成するために、p型クラッド層109と第2の
p型DBRミラー110のどちらか一方あるいは両方
に、例えばイオン注入により不純物例えばプロトンまた
は酸素イオンなどを導入して絶縁してもよい。Next, a portion of the periphery of the columnar portion 112 which is not covered with the resist pattern R1 is etched halfway through the p-type cladding layer 109 by a reactive ion beam etching method (hereinafter, referred to as a RIBE method). . At this time, in this embodiment, a mixed gas of chlorine and argon is used as an etching gas, and the gas pressure is 1 × 10 −3 Torr,
The extraction voltage was set to 400V. The reason why the etching is performed only in the middle of the p-type cladding layer 109 is that the structure for confining the injected carriers and light in the horizontal direction of the active layer is a rib waveguide type refractive index waveguide structure.
Further, in order to form a current confinement portion 113 for increasing the injection current density near the light emission center of the light emitting portion 100A, a part of the AlAs layer of the second p-type DBR mirror 110 is selectively oxidized (FIG. 5). (B)). This current constriction 1
In order to form 13, one or both of the p-type cladding layer 109 and the second p-type DBR mirror 110 may be insulated by introducing impurities such as protons or oxygen ions by, for example, ion implantation.
【0038】この後、レジストパターンR1を取り除
き、常圧熱CVD法で、表面に1000オングストロー
ム程度のSiO2絶縁膜114を形成する。この際のプ
ロセス条件としては、基板温度を450℃、原料として
SiH4(モノシラン)と酸素を使用し、キャリアガス
には窒素を用いた。さらにこの上にスピンコート法を用
いてSOG(Spin on Grass)膜115を
塗布し、その後例えば、80℃で1分間、150℃で2
分間、さらに300℃で30分間、窒素雰囲気中でベー
キングする(図6(a))。Thereafter, the resist pattern R1 is removed, and an SiO 2 insulating film 114 of about 1000 Å is formed on the surface by normal pressure thermal CVD. As process conditions at this time, a substrate temperature was 450 ° C., SiH 4 (monosilane) and oxygen were used as raw materials, and nitrogen was used as a carrier gas. Further, an SOG (Spin on Grass) film 115 is applied thereon by using a spin coating method, and thereafter, for example, is applied at 80 ° C. for 1 minute and at 150 ° C. for 2 minutes.
Baking in a nitrogen atmosphere at 300 ° C. for 30 minutes (FIG. 6A).
【0039】次に、SOG膜115とSiO2膜114
をエッチングバックして、露出したp型コンタクト層1
11の表面と面一になるように平坦化させた(図6
(b))。エッチングには平行平板電極を用いた反応性
イオンエッチング(RIE)法を採用し、反応ガスとし
て、SF6、CHF3およびArを組み合わせて使用し
た。Next, the SOG film 115 and the SiO 2 film 114
Is etched back to expose the exposed p-type contact layer 1.
11 was flattened so as to be flush with the surface of FIG.
(B)). A reactive ion etching (RIE) method using a parallel plate electrode was employed for the etching, and SF 6 , CHF 3 and Ar were used in combination as a reaction gas.
【0040】次に、発光部100Aを柱状に残してその
周囲と、受光部100Bの部分を、受光部100Bの受
光面の反射率が光検出に最適になるようにn型DBRミ
ラー106を5ペア残してエッチングする。このエッチ
ングのために、保護膜I2(例えばSiO2)を形成
し、エッチングされるべきでない発光部100Aと対抗
する領域に、レジストパターンR2を形成している(図
7(a))。Next, the light emitting portion 100A is left in a columnar shape, and the periphery thereof and the light receiving portion 100B are divided by an n-type DBR mirror 106 so that the reflectance of the light receiving surface of the light receiving portion 100B becomes optimal for light detection. Etch leaving pair. For this etching, a protective film I2 (for example, SiO 2 ) is formed, and a resist pattern R2 is formed in a region opposed to the light emitting portion 100A that should not be etched (FIG. 7A).
【0041】次に、後でn型オーミック電極117A、
Bを形成するために、発光部100Aと受光部100B
の周囲を、n型コンタクト層105の表面が露出するま
でエッチングする。このエッチングのために、レジスト
パターンR2を除去した後、保護膜I3(例えばSiO
2)を形成し、エッチングされるべきでない発光部10
0Aおよび受光部100Bと対抗する領域に、レジスト
パターンR3を形成している(図7(b))。Next, an n-type ohmic electrode 117A,
B, a light emitting unit 100A and a light receiving unit 100B
Is etched until the surface of the n-type contact layer 105 is exposed. For this etching, after removing the resist pattern R2, the protective film I3 (eg, SiO 2
2 ) forming the light emitting part 10 which should not be etched
A resist pattern R3 is formed in a region opposed to the light receiving portion 100A and the light receiving portion 100B (FIG. 7B).
【0042】次に、後でp型オーミック電極118A、
Bを形成するために、上でn型コンタクト層105の表
面を露出させた部分の周囲を、第1のp型コンタクト層
103が露出するまでエッチングする。このエッチング
のために、レジストパターンR3を除去した後、保護膜
I4(例えばSiO2)を形成し、エッチングされるべ
きでない発光部100Aおよび受光部100B対抗する
領域と、n型コンタクト層105の表面を露出させた部
分と対抗する領域に、レジストパターンR4を形成して
いる(図8(a))。Next, the p-type ohmic electrode 118A,
In order to form B, the periphery of the portion where the surface of the n-type contact layer 105 is exposed is etched until the first p-type contact layer 103 is exposed. For this etching, after removing the resist pattern R3, a protective film I4 (for example, SiO 2 ) is formed, and a region opposing the light emitting unit 100A and the light receiving unit 100B which should not be etched, and the surface of the n-type contact layer 105 A resist pattern R4 is formed in a region opposing the portion where is exposed (FIG. 8A).
【0043】さらに、レジストパターンR4を除去し、
保護膜I5(例えばSiO2)を形成した後、発光部1
00Aおよび受光部100Bの第1のp型コンタクト層
103同士と、発光部100Aおよび受光部100Bの
n型コンタクト層105同士とを電気的に絶縁させるた
めに、両者の境界部分を半導体基板101の途中まで例
えばエッチングにより除去して、分離溝119を形成す
る。この分離溝119の形成にあたり、ドライエッチン
グを用いることが好ましいが、この分離溝119におけ
る界面は発光および受光に影響がないため、ウエットエ
ッチング、あるいはダイシングソーにより形成すること
もできる。また、分離溝119による絶縁に代えて、上
記境界部分に例えばイオン注入により不純物例えばプロ
トンまたは酸素イオンなどを導入して絶縁してもよい。
そしてさらに、発光部100Aの部分の第1のp型DB
Rミラー102を除去するために、例えばウエットエッ
チングにより、穴部120を形成した(図8(b))。Further, the resist pattern R4 is removed,
After forming the protective film I5 (for example, SiO 2 ), the light emitting unit 1
In order to electrically insulate the first p-type contact layer 103 of the light-receiving unit 100A and the light-receiving unit 100B from the n-type contact layer 105 of the light-emitting unit 100A and the light-receiving unit 100B, the boundary between the two is connected to the semiconductor substrate 101. The separation groove 119 is formed halfway, for example, by etching. It is preferable to use dry etching in forming the separation groove 119, but since the interface in the separation groove 119 does not affect light emission and light reception, it can be formed by wet etching or a dicing saw. Further, instead of the insulation by the separation groove 119, an impurity such as a proton or an oxygen ion may be introduced into the boundary portion by, for example, ion implantation to be insulated.
Further, the first p-type DB of the light emitting section 100A
In order to remove the R mirror 102, a hole 120 was formed by, for example, wet etching (FIG. 8B).
【0044】そして最後に、保護膜I2〜I5を除去し
て、第1のp型コンタクト層103の露出した部分に第
1のp型オーミック電極118A、Bを、n型コンタク
ト層105の露出した部分にn型オーミック電極117
A、Bを、さらに第2のp型コンタクト層111の露出
した部分にリング状に接触する第2のp型オーミック電
極116を公知のリフトオフ法により形成し、N2雰囲
気中で400℃のアロイングを行う(図9)。Finally, the protective films I2 to I5 are removed, and the first p-type ohmic electrodes 118A and 118B are exposed at the exposed portion of the first p-type contact layer 103, and the n-type contact layer 105 is exposed. N-type ohmic electrode 117
A, a B, further the second p-type ohmic electrode 116 that contacts the ring-shaped on the exposed portion of the second p-type contact layer 111 was formed by a known lift-off method, alloying of 400 ° C. in a N 2 atmosphere (FIG. 9).
【0045】以上の工程により、図1に示すモノリシッ
ク受発光素子100が完成する。Through the above steps, the monolithic light emitting / receiving element 100 shown in FIG. 1 is completed.
【0046】なお、上記の実施例において、各層におけ
るp型とn型を入れ替えて、極性を逆にしたモノリシッ
ク受発光素子としても本発明の趣旨を逸脱するものでは
ない。また、上記の実施例では、AlGaAs系のVC
SELについて説明したが、その他のIII−V族系あるい
はII−VI族系のVCSELについても好適に適用でき、
特に活性層はAlの組成を変えることで発振波長を変更
することもできる。また、上記の実施例において、第2
のp型DBRミラー110を省いた構造とし、第2のp
型オーミック電極116を形成した後に、例えばSiO
2層とTa2O5を交互に積層した誘電体多層膜ミラー
を発光部100Aのみに形成しても良い。In the above embodiment, a monolithic light emitting / receiving element having the opposite polarity by exchanging the p type and the n type in each layer does not depart from the gist of the present invention. In the above embodiment, the AlGaAs-based VC is used.
Although the SEL has been described, other III-V or II-VI VCSELs can be suitably applied.
In particular, the active layer can change the oscillation wavelength by changing the composition of Al. In the above embodiment, the second
And the second p-type DBR mirror 110 is omitted.
After the formation of the type ohmic electrode 116, for example, SiO 2
A dielectric multilayer mirror in which two layers and Ta 2 O 5 are alternately stacked may be formed only on the light emitting unit 100A.
【0047】以下、上で説明した本発明のモノリシック
受発光素子100を、光ピックアップに適用した他の実
施例について説明する。Hereinafter, another embodiment in which the above-described monolithic light emitting / receiving element 100 of the present invention is applied to an optical pickup will be described.
【0048】(実施例2)図10は、本発明の光ピック
アップ200の構成を示す概略斜視図である。Embodiment 2 FIG. 10 is a schematic perspective view showing the structure of an optical pickup 200 according to the present invention.
【0049】図中、ガラス等の透明基板201の一方の
表面上には、断面が鋸歯形状を持つブレーズ化グレーテ
ィングレンズからなるマイクロ対物レンズ202が形成
され、他方の表面には、マイクロ対物レンズ202の光
軸に直交する直線で2つの領域に分割された回折格子2
03が形成されている。ここで、マイクロ対物レンズ2
02はブレーズ化グレーティングレンズの代わりに、透
明基板上に円形開口を持つマスクを形成した後、イオン
交換処理によって透明基板中に屈折率分布を付けること
によって作成したマイクロ平板レンズを用いてもよい。In the figure, a micro objective lens 202 made of a blazed grating lens having a sawtooth cross section is formed on one surface of a transparent substrate 201 such as glass, and a micro objective lens 202 is formed on the other surface. Diffraction grating 2 divided into two regions by a straight line orthogonal to the optical axis of
03 is formed. Here, the micro objective lens 2
Reference numeral 02 may use, instead of the blazed grating lens, a micro flat lens formed by forming a mask having a circular opening on a transparent substrate and then imparting a refractive index distribution to the transparent substrate by ion exchange treatment.
【0050】光ピックアップ200は、モノリシック受
発光素子100を複数個2次元アレイ状に形成したもの
と、マイクロ対物レンズ202と回折格子203をそれ
ぞれ複数個2次元アレイ状に形成した透明基板201と
を一定の間隔をとった状態で貼り合わせたものを、個々
の素子ごとに切り出したものである。ここで、モノリシ
ック受発光素子100と透明基板は、図に示すように、
モノリシック受発光素子100のレーザ出射側と回折格
子203が対向し、さらにモノリシック受発光素子10
0の発光部100Aからの出射光の光軸と、マイクロ対
物レンズ202の光軸が一致するように、そしてさらに
回折格子203の分割線と、モノリシック受発光素子1
00上の受光部100BRと100BLを結ぶ線が略平
行になるように位置合わせして張り合わされている。こ
こで、モノリシック受発光素子100、マイクロ対物レ
ンズ202、回折格子203はそれぞれ2次元アレイ状
に複数形成することが容易であり、それぞれの素子の位
置はフォトリソグラフ技術により高精度に位置決め可能
であるため、大量の光ピックアップ200を同時に作成
可能である。従来の光ピックアップが個々の素子を別々
に作成し、高精度な組立調整が必要であったため小型化
が困難であり高コストであったのに対して、本発明の光
ピックアップ200は非常に小型にもかかわらず、同時
に大量に作成することが容易であるという大きなメリッ
トを持つ。The optical pickup 200 includes a monolithic light emitting / receiving element 100 formed in a two-dimensional array and a micro objective lens 202 and a transparent substrate 201 formed in a plurality of diffraction gratings 203 in a two-dimensional array. What was attached at a constant interval was cut out for each element. Here, the monolithic light emitting / receiving element 100 and the transparent substrate are, as shown in the figure,
The laser emission side of the monolithic light emitting / receiving element 100 and the diffraction grating 203 face each other.
0 so that the optical axis of the light emitted from the light emitting unit 100A coincides with the optical axis of the micro objective lens 202, and furthermore, the dividing line of the diffraction grating 203 and the monolithic light receiving / emitting element 1
The light-receiving portions 100BR and 100BL above the light-receiving portion 100 are aligned and adhered so as to be substantially parallel to each other. Here, it is easy to form a plurality of monolithic light emitting / receiving elements 100, micro objective lenses 202, and diffraction gratings 203 in a two-dimensional array, respectively, and the position of each element can be positioned with high precision by photolithographic technology. Therefore, a large number of optical pickups 200 can be created at the same time. The conventional optical pickup separately manufactures the individual elements and requires high-precision assembly adjustment, so that miniaturization is difficult and costly, whereas the optical pickup 200 of the present invention is very small. Nevertheless, there is a great merit that it is easy to make a large amount at the same time.
【0051】この光ピックアップ200は図示しない浮
上スライダに固定され、光ディスク201の回転時に、
光ディスク201の記録面に対して常にマイクロ対物レ
ンズ202の焦点を結ぶように光ディスク201から一
定の距離を隔てて浮上している。このため、本実施例の
光ピックアップ200はフォーカスサーボを行う必要が
なく、構成を非常に簡略化することができる。また、光
ピックアップ200は浮上スライダに搭載されているた
めディスクチルトが発生せず、高精度なトラッキングを
行うことができる。The optical pickup 200 is fixed to a floating slider (not shown).
It floats at a fixed distance from the optical disk 201 so that the micro objective lens 202 always focuses on the recording surface of the optical disk 201. For this reason, the optical pickup 200 of the present embodiment does not need to perform focus servo, and the configuration can be greatly simplified. Further, since the optical pickup 200 is mounted on the flying slider, no disc tilt occurs, and high-accuracy tracking can be performed.
【0052】ここで、この光ピックアップ200は、回
折格子203の2つの領域の分割線が、光ディスクのト
ラック方向に平行になるように設置される。そして、光
ディスクからの反射光の内、領域203Rでの回折光が
ほぼすべて受光部100BRに入射するように、領域2
03Lでの回折光がほぼすべて受光部100BLに入射
するように、回折格子203の形状が決められている。
本実施例では領域203Rの回折光がほぼ+1次回折光
のみに、領域203Lの回折光がほぼ−1次回折光のみ
になるように、この回折格子203のそれぞれの領域を
逆の極性にブレーズ化している。Here, the optical pickup 200 is installed such that the dividing lines of the two regions of the diffraction grating 203 are parallel to the track direction of the optical disk. Then, the area 2 is adjusted so that the diffracted light in the area 203R of the reflected light from the optical disk is almost entirely incident on the light receiving section 100BR.
The shape of the diffraction grating 203 is determined such that almost all the diffracted light at 03L is incident on the light receiving unit 100BL.
In this embodiment, the respective regions of the diffraction grating 203 are blazed to opposite polarities so that the diffracted light in the region 203R is substantially only the + 1st-order diffracted light and the diffracted light in the region 203L is substantially the only −1st-order diffracted light. I have.
【0053】次に、この光ピックアップ200の動作に
ついて説明する。Next, the operation of the optical pickup 200 will be described.
【0054】まず、駆動回路205によって発光部10
0AのVCSELがレーザ光を出射する。このとき、V
CSELの出射光量に応じて、発光部100AのPIN
フォトダイオードに流れる電流をI−V変換器204で
検出し、駆動回路205にフィードバックをかけること
により、出射光量が一定になるようにAPC(オートパ
ワーコントロール)を行っている。First, the light emitting section 10 is driven by the driving circuit 205.
The 0 A VCSEL emits laser light. At this time, V
The PIN of the light emitting unit 100A is determined according to the amount of light emitted from the CSEL.
APC (auto power control) is performed by detecting the current flowing through the photodiode with the IV converter 204 and applying feedback to the drive circuit 205 so that the amount of emitted light is constant.
【0055】発光部100Aから出射されたレーザ光は
回折格子203を通過し、マイクロ対物レンズ202に
よって光ディスクの記録面上に集光される。光ディスク
からの反射光はマイクロ対物レンズ202を通過し、回
折格子203によって回折され、分割線によって分離さ
れて受光部100BRと受光部100BLに入射する。
受光部100BR、受光部100BLに流れる電流量を
それぞれI−V変換器206R、I−V変換器206L
で検出し、差動増幅器207でそれぞれの信号の差をと
ることによりプッシュプル法でトラックエラー信号(T
ES)を検出し、加算増幅器208でそれぞれの信号の
和をとることによりデータ信号(RFS)を検出する。The laser light emitted from the light emitting section 100A passes through the diffraction grating 203 and is focused on the recording surface of the optical disk by the micro objective lens 202. The reflected light from the optical disk passes through the micro objective lens 202, is diffracted by the diffraction grating 203, is separated by the dividing line, and enters the light receiving unit 100BR and the light receiving unit 100BL.
The amount of current flowing through the light receiving unit 100BR and the light receiving unit 100BL is calculated by an IV converter 206R and an IV converter 206L, respectively.
, And the difference between the respective signals is obtained by the differential amplifier 207, whereby the track error signal (T
ES), and the sum of the respective signals is obtained by the addition amplifier 208 to detect the data signal (RFS).
【0056】以上説明したように、本発明のモノリシッ
ク受発光素子を光ピックアップに適用することにより、
非常に小型の光ピックアップが、大量にかつ容易に作成
可能になる。As described above, by applying the monolithic light receiving / emitting element of the present invention to an optical pickup,
Very small optical pickups can be made in large quantities and easily.
【0057】[0057]
【発明の効果】本発明のモノリシック受発光素子は、同
一基板上に受光素子と発光素子を高い位置精度を確保し
ながら、集積化可能になる。さらに、受光素子をPIN
型フォトダイオードとしたことにより、高速変調された
光に対して応答速度を向上することができる。またさら
に、発光部のVCSELの出力をモニタする部分以外の
受光部を共振器構造をもつPIN型フォトダイオードと
したことにより、受光感度を向上することができ、か
つ、外光などのノイズを低減することができる。The monolithic light-receiving / emitting device of the present invention can be integrated with the light-receiving device and the light-emitting device on the same substrate while ensuring high positional accuracy. Furthermore, the light receiving element is set to PIN
The use of the photodiode makes it possible to improve the response speed to high-speed modulated light. Further, the light receiving portion other than the portion for monitoring the output of the VCSEL of the light emitting portion is a PIN type photodiode having a resonator structure, so that light receiving sensitivity can be improved and noise such as external light can be reduced. can do.
【0058】また、本発明のモノリシック受発光素子を
光ピックアップに適用することにより、作成容易な小型
の光ピックアップが実現可能となり、光ディスクにおけ
る記録、再生の高速化および装置全体の小型化、省電力
化を図ることができる。Further, by applying the monolithic light-receiving / emitting element of the present invention to an optical pickup, a small-sized optical pickup that can be easily manufactured can be realized, and the speed of recording and reproduction on an optical disk, the size of the entire apparatus, and the power saving can be reduced. Can be achieved.
【図1】本発明の一実施例に係るモノリシック受発光素
子の断面を模式的に示す断面図である。FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing a cross section of a monolithic light emitting and receiving device according to one embodiment of the present invention.
【図2】図1に示す装置の概略斜視図である。FIG. 2 is a schematic perspective view of the device shown in FIG.
【図3】(1)式においてR1を変化させたとき、およ
び、図1においてn型DBRミラー106Bのペア数を
変化させたときの量子効率の変化の様子を示す図であ
る。FIG. 3 is a diagram showing how the quantum efficiency changes when R 1 is changed in equation (1) and when the number of pairs of n-type DBR mirrors 106B is changed in FIG.
【図4】(1)式においてR1をn型DBRミラー10
6Bのペア数が5ペアである時の反射率とし、受光部1
00Bに入射する波長を変化させたときの量子効率の変
化の様子を示す図である。FIG. 4 is a diagram illustrating a case where R 1 is an n-type DBR mirror 10 in equation (1).
When the number of pairs of 6B is five, the reflectance is 5
FIG. 9 is a diagram illustrating a state of a change in quantum efficiency when a wavelength incident on 00B is changed.
【図5】(a)〜(b)は、それぞれ図1に示す装置の
製造プロセスを説明するための概略断面図である。FIGS. 5A and 5B are schematic cross-sectional views for explaining a manufacturing process of the device shown in FIG. 1;
【図6】(a)〜(b)は、それぞれ図5に引き続き行
われる製造プロセスを説明するための概略断面図であ
る。FIGS. 6A and 6B are schematic cross-sectional views for explaining a manufacturing process performed subsequently to FIG. 5;
【図7】(a)〜(b)は、それぞれ図6に引き続き行
われる製造プロセスを説明するための概略断面図であ
る。FIGS. 7A and 7B are schematic cross-sectional views for explaining a manufacturing process performed subsequently to FIG. 6;
【図8】(a)〜(b)は、それぞれ図7に引き続き行
われる製造プロセスを説明するための概略断面図であ
る。FIGS. 8A and 8B are schematic cross-sectional views for explaining a manufacturing process performed after FIG. 7;
【図9】図8に引き続き行われる製造プロセスを説明す
るための概略断面図である。FIG. 9 is a schematic cross-sectional view for explaining a manufacturing process performed subsequently to FIG. 8;
【図10】本発明の一実施例に係る光ピックアップを模
式的に示す概略斜視図である。FIG. 10 is a schematic perspective view schematically showing an optical pickup according to one embodiment of the present invention.
【図11】従来例のモノリシック受発光素子の断面を模
式的に示す断面図である。FIG. 11 is a cross-sectional view schematically showing a cross section of a conventional monolithic light emitting / receiving element.
100A 発光部 100A1 VCSEL 100A2 PIN型フォトダイオード 100B、100BR、100BL 受光部 101 高抵抗の半導体基板 102 第1のp型DBRミラー 103 第1のp型コンタクト層 104 吸収層 105 n型コンタクト層 106、106A、106B n型DBRミラー 107 n型クラッド層 108 活性層 109 p型クラッド層 110 第2のp型DBRミラー 111 第2のp型コンタクト層 112 柱状部 113 電流狭窄部 114 SiO2絶縁膜 115 SOG膜 116、118A、118B p型オーミック電極 117A、117B n型オーミック電極 119 分離溝 120 穴部 I1、I2、I3、I4、I5 保護膜 R1、R2、R3、R4 レジストパターン 201 光ディスク 202 マイクロ対物レンズ 203、203R、203L 回折格子 204、206R、206L I−V変換器 205 駆動回路 207 差動増幅器 208 加算増幅器100A Light emitting unit 100A1 VCSEL 100A2 PIN photodiode 100B, 100BR, 100BL Light receiving unit 101 High-resistance semiconductor substrate 102 First p-type DBR mirror 103 First p-type contact layer 104 Absorption layer 105 N-type contact layer 106, 106A , 106B n-type DBR mirror 107 n-type cladding layer 108 active layer 109 p-type cladding layer 110 second p-type DBR mirror 111 second p-type contact layer 112 columnar portion 113 current constriction portion 114 SiO 2 insulating film 115 SOG film 116, 118A, 118B P-type ohmic electrode 117A, 117B N-type ohmic electrode 119 Separation groove 120 Hole I1, I2, I3, I4, I5 Protective film R1, R2, R3, R4 Resist pattern 201 Optical disk 202 Ma Black objective lens 203,203R, 203L grating 204,206R, 206L I-V converter 205 driving circuit 207 differential amplifier 208 summing amplifier
Claims (12)
の領域に、第1導電型半導体層と、第2導電型半導体層
とがそれぞれ複数積層して形成され、 一方の領域には、前記第1、第2導電型半導体層にて第
1のPIN型フォトダイオードと、 垂直共振器型面発光レーザがこの順に積層されて形成さ
れ、 他方の領域には、前記第1、第2導電型半導体層にて共
振器構造を持つ第2のPIN型フォトダイオードが形成
され、 前記第1のPIN型フォトダイオードと前記第2のPI
N型フォトダイオードが同一の半導体層で形成されるこ
とを特徴とするモノリシック受発光素子。A first conductivity type semiconductor layer and a second conductivity type semiconductor layer, each of which is formed by laminating a plurality of layers in at least two regions on a high resistance semiconductor substrate; A first PIN type photodiode and a vertical cavity surface emitting laser are stacked and formed in this order on the first and second conductive type semiconductor layers, and the first and second conductive type semiconductors are formed in the other region. A second PIN photodiode having a resonator structure is formed in the layer, and the first PIN photodiode and the second PI
A monolithic light emitting / receiving element, wherein an N-type photodiode is formed of the same semiconductor layer.
型面発光レーザの出射光を検出し、 前記第2のPIN型フォトダイオードは前記垂直共振器
型面発光レーザの出射光の外部反射光、あるいは他の発
光素子からの光を検出することを特徴とするモノリシッ
ク受発光素子。2. The vertical cavity surface emitting laser according to claim 1, wherein the first PIN photodiode detects emission light of the vertical cavity surface emitting laser, and wherein the second PIN photodiode emits the vertical cavity surface emitting laser. A monolithic light-receiving / emitting element, which detects external reflected light of laser emission light or light from another light-emitting element.
体多層膜ミラーと、第1導電型の第1のコンタクト層
と、吸収層と、第2導電型の第2のコンタクト層と、第
2導電型の第2の半導体多層膜ミラーと、第2導電型の
第1のクラッド層と、量子井戸構造の活性層と、第1導
電型の第2のクラッド層と、第1導電型の第3の半導体
多層膜ミラーと、第1導電型の第3のコンタクト層がこ
の順に積層され、 前記一方の領域は、該領域の前記高抵抗の半導体基板お
よび前記第1の半導体ミラーを除去し、 前記第1のコンタクト層と、前記吸収層と、前記第2の
コンタクト層にて前記第1のPIN型フォトダイオード
と、 前記第2の半導体多層膜ミラーと、前記第1のクラッド
層と、前記活性層と、前記第2のクラッド層と、前記第
3の半導体多層膜ミラーと、前記第3のコンタクト層に
て前記垂直共振器型面発光レーザが形成され、 前記他方の領域は、前記第1の半導体多層膜ミラーと、
前記第1のコンタクト層と、前記吸収層と、前記第2の
コンタクト層と、前記第2の半導体多層膜ミラーの一部
にて共振器構造を持つ前記第2のPIN型フォトダイオ
ードが形成されていることを特徴とするモノリシック受
発光素子。3. The semiconductor device according to claim 1, wherein a first semiconductor multilayer mirror of a first conductivity type, a first contact layer of a first conductivity type, and a first contact layer of the first conductivity type are provided on the high-resistance semiconductor substrate. An absorption layer, a second contact layer of the second conductivity type, a second semiconductor multilayer mirror of the second conductivity type, a first cladding layer of the second conductivity type, an active layer of a quantum well structure, A second cladding layer of the first conductivity type, a third semiconductor multilayer mirror of the first conductivity type, and a third contact layer of the first conductivity type are laminated in this order. Removing the high-resistance semiconductor substrate and the first semiconductor mirror of the first contact layer, the absorption layer, and the second contact layer with the first PIN photodiode; A second semiconductor multilayer mirror, the first cladding layer, and the active layer; The vertical cavity surface emitting laser is formed by a layer, the second cladding layer, the third semiconductor multilayer mirror, and the third contact layer, and the other region includes the first region. A semiconductor multilayer mirror of
The second PIN photodiode having a resonator structure is formed by the first contact layer, the absorption layer, the second contact layer, and a part of the second semiconductor multilayer mirror. A monolithic light emitting / receiving element characterized by:
ミラーと、前記第1のコンタクト層と、前記吸収層と、
前記第2のコンタクト層と、前記第2の半導体多層膜ミ
ラーと、前記第1のクラッド層と、前記活性層と、前記
第2のクラッド層と、前記第3のコンタクト層と、誘電
体多層膜ミラーがこの順に積層され、 前記一方の領域は、該領域の前記高抵抗の半導体基板お
よび前記第1の半導体ミラーを除去し、 前記第1のコンタクト層と、前記吸収層と、前記第2の
コンタクト層にて前記第1のPIN型フォトダイオード
と、 前記第2の半導体多層膜ミラーと、前記第1のクラッド
層と、前記活性層と、前記第2のクラッド層と、前記第
3のコンタクト層と、前記誘電体多層膜ミラーにて前記
垂直共振器型面発光レーザが形成され、 前記他方の領域は、前記第1の半導体多層膜ミラーと、
前記第1のコンタクト層と、前記吸収層と、前記第2の
コンタクト層と、前記第2の半導体多層膜ミラーの一部
にて共振器構造を持つ前記第2のPIN型フォトダイオ
ードが形成されていることを特徴とするモノリシック受
発光素子。4. The semiconductor device according to claim 1, wherein the first semiconductor multilayer mirror, the first contact layer, and the absorption layer are formed on the high-resistance semiconductor substrate.
The second contact layer, the second semiconductor multilayer mirror, the first cladding layer, the active layer, the second cladding layer, the third contact layer, and the dielectric multilayer A film mirror is stacked in this order; the one region removes the high-resistance semiconductor substrate and the first semiconductor mirror in the region, the first contact layer, the absorption layer, and the second The first PIN photodiode, the second semiconductor multilayer mirror, the first clad layer, the active layer, the second clad layer, and the third The vertical cavity surface emitting laser is formed by a contact layer and the dielectric multilayer mirror, and the other region includes: the first semiconductor multilayer mirror;
The second PIN photodiode having a resonator structure is formed by the first contact layer, the absorption layer, the second contact layer, and a part of the second semiconductor multilayer mirror. A monolithic light emitting / receiving element characterized by:
波長は、前記第2のPIN型フォトダイオードで室温に
おいて共振する波長よりも短波長となるように、各半導
体層の膜厚を決めたことを特徴とするモノリシック受発
光素子。5. The wavelength according to claim 1, wherein a wavelength at which the vertical cavity surface emitting laser resonates at room temperature is shorter than a wavelength at which the second PIN photodiode resonates at room temperature. A monolithic light emitting / receiving element, characterized in that the thickness of each semiconductor layer is determined as follows.
記第3のコンタクト層をそれぞれ露出させ、その露出さ
せた部分にそれぞれ第1の電極と第2の電極と第3の電
極を形成し、 前記一方の領域では、前記第2の電極と前記第3の電極
にて前記垂直共振器型面発光レーザに電流を注入し、前
記第1の電極と第2の電極にて前記第1のPIN型フォ
トダイオードに流れる電流を検出し、 前記他方の領域では、前記第1の電極と前記第2の電極
にて共振器構造を持つ前記第2のPIN型フォトダイオ
ードに流れる電流を検出することを特徴とするモノリシ
ック受発光素子。6. The method according to claim 3, wherein the first contact layer, the second contact layer, and the third contact layer are respectively exposed, and a first contact layer is formed on each of the exposed portions. Forming an electrode, a second electrode, and a third electrode, and in the one region, injecting a current into the vertical cavity surface emitting laser using the second electrode and the third electrode, A current flowing through the first PIN photodiode is detected by the first electrode and the second electrode, and the other region has a resonator structure formed by the first electrode and the second electrode. A monolithic light emitting / receiving element, wherein a current flowing through a second PIN photodiode is detected.
体層との間とが、それぞれ電気的に絶縁されていること
を特徴とするモノリシック受発光素子。7. The semiconductor device according to claim 1, wherein each of the semiconductor layers in the one region and each of the semiconductor layers in the other region are electrically insulated from each other. Monolithic light emitting and receiving element.
素子を有し、前記垂直共振器型面発光レーザから出射さ
れたレーザ光を光ディスクに照射し、該光ディスクから
の反射光を共振器構造を持つ第2のPIN型フォトダイ
オードにて受光して、前記光ディスクに対してデータを
記録再生することを特徴とする光ピックアップ。8. A monolithic light emitting / receiving element according to claim 7, wherein the laser light emitted from the vertical cavity surface emitting laser is applied to an optical disc, and reflected light from the optical disc is used as a resonator structure. An optical pickup, which receives light by a second PIN type photodiode having a function of recording and reproducing data on and from the optical disk.
れぞれ形成した透明基板と、前記モノリシック受発光素
子とを、 前記透明基板の前記回折格子が形成された面と、前記モ
ノリシック受発光素子の前記垂直共振器型面発光レーザ
の光を出射する面とが対向し、 前記透明基板上の前記対物レンズの光軸と、前記垂直共
振器型面発光レーザの発光部の中心とが略一致するよう
に、 位置合わせして貼り合わせることによって形成し、 浮上スライダに搭載することを特徴とする光ピックアッ
プ。9. The monolithic light emitting / receiving element according to claim 8, wherein the objective lens is formed on one surface and a diffraction grating is formed on the other surface, and the monolithic light emitting / receiving element is formed on the transparent substrate. The formed surface and the surface of the monolithic light receiving and emitting element that emit the light of the vertical cavity surface emitting laser face each other, the optical axis of the objective lens on the transparent substrate, and the vertical cavity surface An optical pickup characterized by being formed by positioning and bonding so that the center of a light emitting portion of a light emitting laser substantially coincides with the center of the light emitting portion, and mounted on a flying slider.
持つブレーズ化グレーティングレンズであることを特徴
とする光ピックアップ。10. The optical pickup according to claim 9, wherein the objective lens is a blazed grating lens having a sawtooth shape formed on the transparent substrate.
クを形成した後、イオン交換処理によって前記透明基板
中に屈折率分布を付けることによって作成したマイクロ
平板レンズであることを特徴とする光ピックアップ。11. The micro flat lens according to claim 9, wherein the objective lens forms a mask having a circular opening on the transparent substrate, and then forms a refractive index distribution in the transparent substrate by an ion exchange process. An optical pickup, characterized in that:
て、 前記モノリシック受発光素子は前記第2のPIN型フォ
トダイオードからなる2つの受光部を有し、前記回折格
子は前記光ディスクの記録トラックに平行な直線で2つ
の領域で分割され、前記光ディスクからの反射光のう
ち、 前記回折格子の一方の領域による回折光が、前記一方の
受光部に入射し、前記回折格子の他方の領域による回折
光が、前記他方の受光部に入射して、 双方の前記受光部の差をとることによりトラックエラー
信号を、双方の前記受光部の和をとることにより前記デ
ータを再生することを特徴とする光ピックアップ。12. The monolithic light emitting and receiving element according to claim 9, wherein the monolithic light emitting and receiving element has two light receiving sections including the second PIN photodiode, and the diffraction grating is parallel to a recording track of the optical disc. Of the reflected light from the optical disc, the diffracted light by one area of the diffraction grating is incident on the one light receiving portion, and is diffracted by the other area of the diffraction grating. Light incident on the other light receiving unit, and a track error signal is obtained by taking a difference between the two light receiving units, and the data is reproduced by taking a sum of the two light receiving units. pick up.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9044397A JPH10242500A (en) | 1997-02-27 | 1997-02-27 | Monolithic light emitting / receiving element and optical pickup using the same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9044397A JPH10242500A (en) | 1997-02-27 | 1997-02-27 | Monolithic light emitting / receiving element and optical pickup using the same |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10242500A true JPH10242500A (en) | 1998-09-11 |
Family
ID=12690388
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9044397A Withdrawn JPH10242500A (en) | 1997-02-27 | 1997-02-27 | Monolithic light emitting / receiving element and optical pickup using the same |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10242500A (en) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6208609B1 (en) | 1998-11-12 | 2001-03-27 | New Dimension Research & Instrument, Inc. | Optical system with interactive data capability |
| JP2009522805A (en) * | 2006-01-05 | 2009-06-11 | ビノプティクス・コーポレイション | Monitor photodetector for integrated photonic devices |
| KR101001193B1 (en) * | 2008-09-25 | 2010-12-15 | 전자부품연구원 | Integrated light emitting device |
| JP2021170600A (en) * | 2020-04-16 | 2021-10-28 | 住友電気工業株式会社 | Optical device |
-
1997
- 1997-02-27 JP JP9044397A patent/JPH10242500A/en not_active Withdrawn
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6208609B1 (en) | 1998-11-12 | 2001-03-27 | New Dimension Research & Instrument, Inc. | Optical system with interactive data capability |
| JP2009522805A (en) * | 2006-01-05 | 2009-06-11 | ビノプティクス・コーポレイション | Monitor photodetector for integrated photonic devices |
| KR101001193B1 (en) * | 2008-09-25 | 2010-12-15 | 전자부품연구원 | Integrated light emitting device |
| JP2021170600A (en) * | 2020-04-16 | 2021-10-28 | 住友電気工業株式会社 | Optical device |
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|---|---|---|---|
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