JPS5875875A - 光集積化素子 - Google Patents
光集積化素子Info
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- JPS5875875A JPS5875875A JP56174104A JP17410481A JPS5875875A JP S5875875 A JPS5875875 A JP S5875875A JP 56174104 A JP56174104 A JP 56174104A JP 17410481 A JP17410481 A JP 17410481A JP S5875875 A JPS5875875 A JP S5875875A
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- Japan
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- laser
- semiconductor
- conductive
- layer
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- 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
- H01S5/0262—Photo-diodes, e.g. transceiver devices, bidirectional devices
- H01S5/0264—Photo-diodes, e.g. transceiver devices, bidirectional devices for monitoring the laser-output
-
- 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
- H01S5/20—Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers
- H01S5/22—Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers having a ridge or stripe structure
- H01S5/227—Buried mesa structure ; Striped active layer
-
- 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
- H01S5/30—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region
- H01S5/32—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising PN junctions, e.g. hetero- or double- heterostructures
- H01S5/3211—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising PN junctions, e.g. hetero- or double- heterostructures characterised by special cladding layers, e.g. details on band-discontinuities
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は光集積化素子に関し、とくに涯め込みへテロ構
造半導体レーザとフォトダイオードとが同一半導体基板
上に集積化された埋め込みへテロ構造半導体レーザ・フ
ォトダイオード光集積化素子に関する。
造半導体レーザとフォトダイオードとが同一半導体基板
上に集積化された埋め込みへテロ構造半導体レーザ・フ
ォトダイオード光集積化素子に関する。
近年光中導体素子や光ファイバの高品質化がすすみ、光
フアイバ過信の実用化が進んで、光集積鵡路という新１
い研究分野が発展しつつある。中でも半導体レーザ、弗
光ダイオード等の発光素子と受光素子との集積化は光源
の光出力をモニタする必ｌ！性からシステム構成上重要
であると考えられ、それらを同−半導体基板上に形成す
るモノリシックな集積化が関心を集めている。半導体レ
ーザと受光素子とのモノリシックな集積化をめざしたも
のとしてｔ例えば１９８０年発行のエレクトａニクス―
レターズ（Ｆｉｌｅｃｔｒｏｎｉｃａ Ｌｅｔｔ＠ｒｓ
）誌、第１６巻、第９号、第３４２頁から第３４３頁
に報告された伊賀氏らによる化学エツチングミラー面を
用いたＧａＩｎλｓＰ／ＩｎＰ レーザ・受光素子の
集積化素子がある。これは通常の絶縁膜ストライプ・レ
ーザの一方の共振器面を化学エツチングによりて形成し
、このエツチング共振器面に相対した面をフォトダイオ
ードの受光面としており、化学エツチングによりて形成
されたレーザ共振器面からの光出力をモニタすべくフォ
トダイオードが配置された半導体レーザ・フォトダイオ
ード光集積化素子である。
フアイバ過信の実用化が進んで、光集積鵡路という新１
い研究分野が発展しつつある。中でも半導体レーザ、弗
光ダイオード等の発光素子と受光素子との集積化は光源
の光出力をモニタする必ｌ！性からシステム構成上重要
であると考えられ、それらを同−半導体基板上に形成す
るモノリシックな集積化が関心を集めている。半導体レ
ーザと受光素子とのモノリシックな集積化をめざしたも
のとしてｔ例えば１９８０年発行のエレクトａニクス―
レターズ（Ｆｉｌｅｃｔｒｏｎｉｃａ Ｌｅｔｔ＠ｒｓ
）誌、第１６巻、第９号、第３４２頁から第３４３頁
に報告された伊賀氏らによる化学エツチングミラー面を
用いたＧａＩｎλｓＰ／ＩｎＰ レーザ・受光素子の
集積化素子がある。これは通常の絶縁膜ストライプ・レ
ーザの一方の共振器面を化学エツチングによりて形成し
、このエツチング共振器面に相対した面をフォトダイオ
ードの受光面としており、化学エツチングによりて形成
されたレーザ共振器面からの光出力をモニタすべくフォ
トダイオードが配置された半導体レーザ・フォトダイオ
ード光集積化素子である。
しかしながら、この例ではレーザ共振器軸上に受光素子
を配置しているため、レーザ共振器形成のために通常の
へき開技術を用いることができず、化学エツチング法に
よるため曇こ、レーザ自身の発振閾値が上がってしまう
他に、製作が容易でなく。
を配置しているため、レーザ共振器形成のために通常の
へき開技術を用いることができず、化学エツチング法に
よるため曇こ、レーザ自身の発振閾値が上がってしまう
他に、製作が容易でなく。
歩留りが悪い勢の欠点があった。
本発明の目的は、これらの欠点を克服すべく、レーザ自
身の性能がよく、再現性、製造歩留りのすぐれた埋め込
みへテロ構造半導体レーザ・フォトダイオード光集積化
素子を提供することｋある。
身の性能がよく、再現性、製造歩留りのすぐれた埋め込
みへテロ構造半導体レーザ・フォトダイオード光集積化
素子を提供することｋある。
本発［よれば、活性層の周囲をよりエネルギーギャップ
が大会く屈折率が小さい半導体材料で詔おわれた堀め込
みへテロ構造半導体レーザとフォトダイオードとが同一
半導体基板上に集積化された埋め込みへテロ構造半導体
レーザ・フォトダイオード光集積化素子において、フォ
トダイオードのキャリア発生領域が前記壌め込みへテロ
構造半導体レーザの活性層よりもエネルギーギャップの
大会（ない半導体材料からなり、フォトダイオードが第
１−導電蓋半導体基板表面とほぼ平行な平面上に、かつ
渥め込みへテロ構造半導体レーザのレーザ共振軸に対し
て垂直な方向の少なくとも一方の側に形成され、諷め込
みへテロ構造半導体レーザとフォトダイオードとの中間
部分が第１導電飄亭導体基板側から、第２導電ｍ電流ブ
ロック層。
が大会く屈折率が小さい半導体材料で詔おわれた堀め込
みへテロ構造半導体レーザとフォトダイオードとが同一
半導体基板上に集積化された埋め込みへテロ構造半導体
レーザ・フォトダイオード光集積化素子において、フォ
トダイオードのキャリア発生領域が前記壌め込みへテロ
構造半導体レーザの活性層よりもエネルギーギャップの
大会（ない半導体材料からなり、フォトダイオードが第
１−導電蓋半導体基板表面とほぼ平行な平面上に、かつ
渥め込みへテロ構造半導体レーザのレーザ共振軸に対し
て垂直な方向の少なくとも一方の側に形成され、諷め込
みへテロ構造半導体レーザとフォトダイオードとの中間
部分が第１導電飄亭導体基板側から、第２導電ｍ電流ブ
ロック層。
第１導電屋電流ブロツク層、第２導電屋埋め込み層が順
次積積されている半導体多層膜を含み、その中間部分の
一部が素子表面側から第１導電型電流ブロック層番とま
で達する溝が形成されていることを特徴とする壌め込み
へテロ構造半導体レーザ・フォトダイオード光集積化素
子が得られる。
次積積されている半導体多層膜を含み、その中間部分の
一部が素子表面側から第１導電型電流ブロック層番とま
で達する溝が形成されていることを特徴とする壌め込み
へテロ構造半導体レーザ・フォトダイオード光集積化素
子が得られる。
実施例について述べる前に本素子の動作原理を説明する
０通常埋め込みへテロ構造半導体レーザ（以下ＢＨ−Ｌ
Ｄと略す）ではレーザ共振軸にそった側面の平坦度かい
（らか悪いため、Ｃの面で光が散乱を受けて放射される
。この現象を利用すれば、このＢＨ−ＬＤの横にフォト
ダイオード（以下ＦＤと略す）を配置することによって
、レーザ光をモニタする仁とができる。本発明によれば
、ＢＨ−ＬＤｉζ特有な性質を利用して散乱された光を
検出すべく、同一半導体基板上にレーザ光の光放射方向
に対して、その横倒にＰＤが自動的に形成されたＢＨ−
ＬＤ−ＰＤ光集積化素子が得られ、その際本発明の構成
によれば、レーザ共振器面の形成に従来と同じへき開技
術が使えるためＢＨ−ＬＤの性能を何ら損なうことなく
、製造歩留りもよい。
０通常埋め込みへテロ構造半導体レーザ（以下ＢＨ−Ｌ
Ｄと略す）ではレーザ共振軸にそった側面の平坦度かい
（らか悪いため、Ｃの面で光が散乱を受けて放射される
。この現象を利用すれば、このＢＨ−ＬＤの横にフォト
ダイオード（以下ＦＤと略す）を配置することによって
、レーザ光をモニタする仁とができる。本発明によれば
、ＢＨ−ＬＤｉζ特有な性質を利用して散乱された光を
検出すべく、同一半導体基板上にレーザ光の光放射方向
に対して、その横倒にＰＤが自動的に形成されたＢＨ−
ＬＤ−ＰＤ光集積化素子が得られ、その際本発明の構成
によれば、レーザ共振器面の形成に従来と同じへき開技
術が使えるためＢＨ−ＬＤの性能を何ら損なうことなく
、製造歩留りもよい。
以下図面を用いて本発明の詳細な説明する。
第１図は本発明の一実施例の斜視図である。この例に初
いては（Ｚｏｏ）ｎ−ＩｍＰ基板１０１上にｍ−ＩｍＰ
バッファ層１０２ 、ＩｎＧａＡｓＰ活性層１０Ｂ、ｐ
−１ｍＰ クラッド層１０５を積層させた通常の多層膜
構造半導体ウェファ番ζＩｎＧ畠人ｓｒ活性層１０ｍよ
りも深（メサエッチングすることにより＜０１１＞方向
に平行な２つのメサストライプ１３１，１８１を形成し
た後、埋め込み成長を行ない、ＢＨ−ＬＤとなるメサス
トライプ１３１％ＦＤとなるメサストライプ１３２との
あいだを一部分ｍ−ＩｍＦ電流ブロック層１０８１こ達
するまでエツチングすることによりＢＨ−ＬＤ１５１と
ＦＤＩｍ！！を電気的に絶縁している。なお、埋め込み
成長に際してはＢＨ−ＬＤ用のメサストライプ１３１は
幅が８〜３μｍと小さいため、本発明の発明者らが特願
昭５１＄−１２３２６１号において詳しく述べているよ
うにｐ−ＩｎＰ電流ブロック層１０？、ｎ−ＩｎＰ 電
流ブロック層１０ｇはメサストライプ１３１の上面には
積層しないように成長することが可能である。第１図の
例においてはＰＤ用のメサストライプ１３２の幅も十分
狭くとってあり、ＢＨ−ＬＤ側と同様に電流ブロック層
がメサストライプ上面に積層しないようにしである。Ｂ
）ｌ−ＬＤ１５１およびＰＤ１５２のｐ側電極を形成す
るためにＢＨ−ＬＤＤＺｎ拡散層１１”およびＰＤＤＺ
ｎ拡散層１１２はいずれもｎ−ＩｎＧａＡｓＰ電極層１
１０をつきぬけてｐ−ＩｍＰｉｉめ込み層１０９まで達
している。ＢＨ−ＬＤ１５１とＰＤ１５ｇとは共通のｎ
側電極１１６を有しており、電気的な絶縁は先に述べた
ようにａ−ＩｎＰ電流ブロック層１０８に達するまでエ
ツチングすることによってなされており、ＢＨ−ＬＤ用
用型型電極１１４およびＦＤ用用型型電極１１６は８嶽
０３絶縁膜１１３を介して分離されている。第１１１ 図に示したＢＨ−ＬＤ−ＰＤＤ集積化素子においてＢＨ
−ＬＤ１５１に正のバイアスを流してレーザ発振させ、
ＰＤ１５２には外部抵抗を介して負のバイアス電圧を印
加することによりＢＨ−ＬＤ１５１の活性層１０３側面
からの散乱光を有効化光モニタすることができた。な射
、この際絶縁用のエツチング溝１１７はエピタキシャル
成長層表面からみてＩＩＩＧａＡｓＰＩｎＧａＡｓＰり
も浅い必要がある。またｎ−ＩロＰ電流ブロック層１０
８とｐ−ＩＩＩＰ電流ブロック層１０？のどちらか−１
方、あるいは両方とも、ＩｎＰのかわりにＩａＧ麿ムｓ
ｒ活性層１０３よりもエネルギーギャップの大きなＩｎ
Ｇ龜ム−２層とすれば、この層は光ガイド層となり、散
乱光をより有効に光モニタすることができる。
いては（Ｚｏｏ）ｎ−ＩｍＰ基板１０１上にｍ−ＩｍＰ
バッファ層１０２ 、ＩｎＧａＡｓＰ活性層１０Ｂ、ｐ
−１ｍＰ クラッド層１０５を積層させた通常の多層膜
構造半導体ウェファ番ζＩｎＧ畠人ｓｒ活性層１０ｍよ
りも深（メサエッチングすることにより＜０１１＞方向
に平行な２つのメサストライプ１３１，１８１を形成し
た後、埋め込み成長を行ない、ＢＨ−ＬＤとなるメサス
トライプ１３１％ＦＤとなるメサストライプ１３２との
あいだを一部分ｍ−ＩｍＦ電流ブロック層１０８１こ達
するまでエツチングすることによりＢＨ−ＬＤ１５１と
ＦＤＩｍ！！を電気的に絶縁している。なお、埋め込み
成長に際してはＢＨ−ＬＤ用のメサストライプ１３１は
幅が８〜３μｍと小さいため、本発明の発明者らが特願
昭５１＄−１２３２６１号において詳しく述べているよ
うにｐ−ＩｎＰ電流ブロック層１０？、ｎ−ＩｎＰ 電
流ブロック層１０ｇはメサストライプ１３１の上面には
積層しないように成長することが可能である。第１図の
例においてはＰＤ用のメサストライプ１３２の幅も十分
狭くとってあり、ＢＨ−ＬＤ側と同様に電流ブロック層
がメサストライプ上面に積層しないようにしである。Ｂ
）ｌ−ＬＤ１５１およびＰＤ１５２のｐ側電極を形成す
るためにＢＨ−ＬＤＤＺｎ拡散層１１”およびＰＤＤＺ
ｎ拡散層１１２はいずれもｎ−ＩｎＧａＡｓＰ電極層１
１０をつきぬけてｐ−ＩｍＰｉｉめ込み層１０９まで達
している。ＢＨ−ＬＤ１５１とＰＤ１５ｇとは共通のｎ
側電極１１６を有しており、電気的な絶縁は先に述べた
ようにａ−ＩｎＰ電流ブロック層１０８に達するまでエ
ツチングすることによってなされており、ＢＨ−ＬＤ用
用型型電極１１４およびＦＤ用用型型電極１１６は８嶽
０３絶縁膜１１３を介して分離されている。第１１１ 図に示したＢＨ−ＬＤ−ＰＤＤ集積化素子においてＢＨ
−ＬＤ１５１に正のバイアスを流してレーザ発振させ、
ＰＤ１５２には外部抵抗を介して負のバイアス電圧を印
加することによりＢＨ−ＬＤ１５１の活性層１０３側面
からの散乱光を有効化光モニタすることができた。な射
、この際絶縁用のエツチング溝１１７はエピタキシャル
成長層表面からみてＩＩＩＧａＡｓＰＩｎＧａＡｓＰり
も浅い必要がある。またｎ−ＩロＰ電流ブロック層１０
８とｐ−ＩＩＩＰ電流ブロック層１０？のどちらか−１
方、あるいは両方とも、ＩｎＰのかわりにＩａＧ麿ムｓ
ｒ活性層１０３よりもエネルギーギャップの大きなＩｎ
Ｇ龜ム−２層とすれば、この層は光ガイド層となり、散
乱光をより有効に光モニタすることができる。
上記り！施例に諺いては１通常のへきかい技術が使える
ため１ｃＢＨ−ＬＤの性能を何ら損なうことな（、ＢＨ
−ＬＤに対してレーザ共振軸の横側に自動的にＦＤが形
成され、高性能なりＨ−ＬＤとＦＤとが同−牛導体基板
上に集積化された光集積化素子が再現性よく得られた。
ため１ｃＢＨ−ＬＤの性能を何ら損なうことな（、ＢＨ
−ＬＤに対してレーザ共振軸の横側に自動的にＦＤが形
成され、高性能なりＨ−ＬＤとＦＤとが同−牛導体基板
上に集積化された光集積化素子が再現性よく得られた。
第１図は本発明の一実施例の斜視図である。
図中１０１ ・・・・・（１００）ｓ−ＩｎＰ基板、１
０２・−・・−ｎ−ＩｎＰバッファ層、１０３−−−−
・−ＢＨ−ＬＤのＩｎＧｉＡｓＰ活性層、１０４・−・
−ＰＤのＩｎＧａＡｓＰキャリア発生層、１０５，１０
６・・・・・・ｐ−ＩｎＰクラッド層、１０７・・・・
・・ｐ−ＩｎＰ電流ブロック層、１０８・・・・・・ｎ
−ＩｎＰ電流電流ブタツク層０９・・・・・・ｐ −Ｉ
ｎＰ堀め込み層、１１０・・・・・・Ｂ−４１ＧａＡｓ
Ｐ電極層、１１１・・・・・・ＢＨ−ＬＤのＺｎ拡散層
、１１２・・・・・・ＰＤのＺｎ拡散層、１１３・・・
・・・８１０ｓ絶縁膜、１１４％１１５・・・・・・ｐ
型オーンツク電極、１１６・・・・・・ｎ型オーミック
電極、１１７・・・・・・絶縁エツチング溝、１３１・
・・・°・ＢＨ−ＬＤのメサストライプ、１３２・・・
・・・ＰＤのメサストライプ、１５１・・・・・・ＢＨ
−ＬＤ、１５２・・・・・・ＦＤである。
０２・−・・−ｎ−ＩｎＰバッファ層、１０３−−−−
・−ＢＨ−ＬＤのＩｎＧｉＡｓＰ活性層、１０４・−・
−ＰＤのＩｎＧａＡｓＰキャリア発生層、１０５，１０
６・・・・・・ｐ−ＩｎＰクラッド層、１０７・・・・
・・ｐ−ＩｎＰ電流ブロック層、１０８・・・・・・ｎ
−ＩｎＰ電流電流ブタツク層０９・・・・・・ｐ −Ｉ
ｎＰ堀め込み層、１１０・・・・・・Ｂ−４１ＧａＡｓ
Ｐ電極層、１１１・・・・・・ＢＨ−ＬＤのＺｎ拡散層
、１１２・・・・・・ＰＤのＺｎ拡散層、１１３・・・
・・・８１０ｓ絶縁膜、１１４％１１５・・・・・・ｐ
型オーンツク電極、１１６・・・・・・ｎ型オーミック
電極、１１７・・・・・・絶縁エツチング溝、１３１・
・・・°・ＢＨ−ＬＤのメサストライプ、１３２・・・
・・・ＰＤのメサストライプ、１５１・・・・・・ＢＨ
−ＬＤ、１５２・・・・・・ＦＤである。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 活性層の周囲をよりエネルギーギャップが大きく屈折率
が小さい半導体波射でおおわれた埋め込みへテロ構造半
導体レーザとフォトダイオードとが同一半導体基板上に
集積化された埋み込みへテロ構造半導体レーザ・フォト
ダイオード光集積化素子に詔いて、前記フォトダイオー
ドのキャリア発生領域が前記埋め込みへテロ構造半導体
レーザの活性層よりもエネルギーギャップの大きくない
半導体材料からなり、前記フォトダイオードが第１導電
臘半導体基板表面とほぼ平行な平面上に。 かつ前記埋め込みへテロ構造半導体レーザのレーザ共振
軸に対して画直な方向の少なくとも一方の側に形成され
、前記埋め込みへテロ構造半導体レーザと前記フォトダ
イオードとの中間部分が前記第１導電雛牛導体基板側か
ら、第２導電蓋電流ブロック層、第１導電飄電流ブロツ
ク層、第２導電ｍｍめ込み層が順次積層されている半導
体多層膜を含み、その中間部分の一部が素子表面側から
前記第１導電飄電流ブロツク層にまで達する溝が形成さ
れている仁とを特徴とする光集積化素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56174104A JPS5875875A (ja) | 1981-10-30 | 1981-10-30 | 光集積化素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56174104A JPS5875875A (ja) | 1981-10-30 | 1981-10-30 | 光集積化素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5875875A true JPS5875875A (ja) | 1983-05-07 |
Family
ID=15972712
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56174104A Pending JPS5875875A (ja) | 1981-10-30 | 1981-10-30 | 光集積化素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5875875A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN120127495A (zh) * | 2025-05-14 | 2025-06-10 | 陕西源杰半导体科技股份有限公司 | 一种波导耦合集成光电二极管的半导体激光器结构 |
-
1981
- 1981-10-30 JP JP56174104A patent/JPS5875875A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN120127495A (zh) * | 2025-05-14 | 2025-06-10 | 陕西源杰半导体科技股份有限公司 | 一种波导耦合集成光电二极管的半导体激光器结构 |
| CN120127495B (zh) * | 2025-05-14 | 2025-08-01 | 陕西源杰半导体科技股份有限公司 | 一种波导耦合集成光电二极管的半导体激光器结构 |
| TWI913210B (zh) * | 2025-05-14 | 2026-01-21 | 大陸商陝西源杰半導體科技股份有限公司 | 波導式耦合整合光電二極體的半導體雷射器結構 |
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