JPS59186385A - 半導体レ−ザ装置 - Google Patents
半導体レ−ザ装置Info
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- JPS59186385A JPS59186385A JP5936583A JP5936583A JPS59186385A JP S59186385 A JPS59186385 A JP S59186385A JP 5936583 A JP5936583 A JP 5936583A JP 5936583 A JP5936583 A JP 5936583A JP S59186385 A JPS59186385 A JP S59186385A
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Classifications
-
- 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
-
- 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
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Landscapes
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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】
〔発明の利用分野〕
本発明は半導体レーザと電気回路とが集積化された半導
体レーザ装置に関するものである。
体レーザ装置に関するものである。
レーザダイオードと電気回路との集積化の例としては、
レーザダイオードとＦＥＴ（ＦｉｅｌｄＥｆｆｅｃｔ
Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ ：電界効果形トランジスタ）
とを縦に、２階建状に組み合わせた例（Ｈ。
レーザダイオードとＦＥＴ（ＦｉｅｌｄＥｆｆｅｃｔ
Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ ：電界効果形トランジスタ）
とを縦に、２階建状に組み合わせた例（Ｈ。
Ｍａｔｓｕｅｄａ、 Ｔ、 ＦｕｋｕｚａＷａ、 Ｔ、
ｋｕｒｏｄａ。
ｋｕｒｏｄａ。
Ｍ、 Ｎａｋａｍｕｒａ ： Ｊａｐａｎ Ｊ、 Ａ、
ｐｐｌ、 ｐｈｙｓ。
ｐｐｌ、 ｐｈｙｓ。
Ｖｏｌ、２０（１９８１）ｓｕｐｐＬ ２０−１ ｐ
ｐ、１９３Ｙａｒ、ｉｖ ； Ｌａ５ｅｒ ｐｏｃｕ
ｓ、 ５ｅｐｔ、（１９８０）ｐｐ、７６〜８０）など
がある。縦に組み合わせる方法には高速応答性、コンパ
クトさなどの特長があるが、電気回路の種類によっては
、横に平面的に組み合わすことが必要になる。ところが
従来糖告されている横方向の平面的な組み合わせにお：
ｉい七は、電気回路とレーザダイオードとの間の電−′ 気菌な接続が十分実用に面」えるものでなく高速応答性
、低電力駆動などがあまり望めない。しかも）レーザダ
イオード部と電気回路部との段差か太きくなり勝ちで、
写真蝕刻法によって精度のよい電気回路パタンを作るこ
とができなかった。
ｐ、１９３Ｙａｒ、ｉｖ ； Ｌａ５ｅｒ ｐｏｃｕ
ｓ、 ５ｅｐｔ、（１９８０）ｐｐ、７６〜８０）など
がある。縦に組み合わせる方法には高速応答性、コンパ
クトさなどの特長があるが、電気回路の種類によっては
、横に平面的に組み合わすことが必要になる。ところが
従来糖告されている横方向の平面的な組み合わせにお：
ｉい七は、電気回路とレーザダイオードとの間の電−′ 気菌な接続が十分実用に面」えるものでなく高速応答性
、低電力駆動などがあまり望めない。しかも）レーザダ
イオード部と電気回路部との段差か太きくなり勝ちで、
写真蝕刻法によって精度のよい電気回路パタンを作るこ
とができなかった。
本発明は横に平面的にレーザダイオードと電気回路とを
集積化する場合、両者の間の電気的接続を十分なものと
し、かつ浮遊容量を小さくシ、シかも複雑精密な電気回
路のノくターン形成が達成できる集積化構造を提供する
ものである。
集積化する場合、両者の間の電気的接続を十分なものと
し、かつ浮遊容量を小さくシ、シかも複雑精密な電気回
路のノくターン形成が達成できる集積化構造を提供する
ものである。
〔発明の概要〕
レーザダイオードと電気回路を集積化するに当り、特に
イオン打込み技術等による複雑な回路の精密なパターン
形成を可能にするために、半絶縁性基板の上に両者を横
に並列して作り付ける。かつレーザダイオードのｐ側電
極は、半絶縁性基板の上に高キャリア濃度のｐ側の半環
体層をつけることによって形成した。レーザ部の構造は
、ｎ形半導体電流狭搾層によって活性層に効率良〈電流
が集中する構造になっている。また、凹部に形成−さら
にまた、レーザ部の上に、例えば有機金属熱分解結晶成
長（ＭＯＣＶＤ）法によって高比抵抗層を成長させるな
らば、レーザ部の上１１１］にも電気回路をイオンイン
グラなどの方法を用いて作り付けることができる。
イオン打込み技術等による複雑な回路の精密なパターン
形成を可能にするために、半絶縁性基板の上に両者を横
に並列して作り付ける。かつレーザダイオードのｐ側電
極は、半絶縁性基板の上に高キャリア濃度のｐ側の半環
体層をつけることによって形成した。レーザ部の構造は
、ｎ形半導体電流狭搾層によって活性層に効率良〈電流
が集中する構造になっている。また、凹部に形成−さら
にまた、レーザ部の上に、例えば有機金属熱分解結晶成
長（ＭＯＣＶＤ）法によって高比抵抗層を成長させるな
らば、レーザ部の上１１１］にも電気回路をイオンイン
グラなどの方法を用いて作り付けることができる。
実施例
本発明をＧａＡｓ−ＧａＡＡＡｓ系を用いた集積回路に
適用した第１の例を示す。第１図は集積化半導体レーザ
装置の斜視図である。すなわち、１：半絶縁性ＧａＡｓ
基板（（１００）面）、２：ｐ形ＱａＡｓ４電層（１，
５μｍ厚）、３：ｎ形Ｑ ａ Ａ ｓ Ｔｒｉ流狭搾層
（０，７μｍ厚Ｉｓ ４：ｐ形Ｇａ０，６ Ａｔｏ、４
Ａｓクラッド層（溝の外側で０．３μｍ厚）、５：Ｇ
ａｏ、 ｇ６ Ａ４．６． Ａ ５活性層（０，０６μ
ｍ厚）、６：ｎ形ｏａ、、、Ａ４．．４Ａｓ クラッ
ド層（１，５ｐ ｍ厚）。
適用した第１の例を示す。第１図は集積化半導体レーザ
装置の斜視図である。すなわち、１：半絶縁性ＧａＡｓ
基板（（１００）面）、２：ｐ形ＱａＡｓ４電層（１，
５μｍ厚）、３：ｎ形Ｑ ａ Ａ ｓ Ｔｒｉ流狭搾層
（０，７μｍ厚Ｉｓ ４：ｐ形Ｇａ０，６ Ａｔｏ、４
Ａｓクラッド層（溝の外側で０．３μｍ厚）、５：Ｇ
ａｏ、 ｇ６ Ａ４．６． Ａ ５活性層（０，０６μ
ｍ厚）、６：ｎ形ｏａ、、、Ａ４．．４Ａｓ クラッ
ド層（１，５ｐ ｍ厚）。
７：ｎ形ＧａＡｓキャップ層（０，５μｍ厚）、８゜１
５：絶縁層、９：レーザストライプ電極、１０゜１２ニ
オ−ミック電極、１１ニジヨツトキイ電極。
５：絶縁層、９：レーザストライプ電極、１０゜１２ニ
オ−ミック電極、１１ニジヨツトキイ電極。
１３．１４：ボンディングパッドである。１６部領域に
効率良く電流が集中し、低しきい電流値でレーザ発振を
開始する。本実施例においては、凹状部にレーザ部を形
成しているので、レーザ部と電気回路部の段差はわずか
３μｍにすることができ、縮小投影露光法を用いて、電
気回路部において、最小寸法１μｍの微細バタンを形成
することができた。第１図の電気回路は１個のＦＥＴの
例を示したが、数個のＦＥＴからなるレーザの変調。
効率良く電流が集中し、低しきい電流値でレーザ発振を
開始する。本実施例においては、凹状部にレーザ部を形
成しているので、レーザ部と電気回路部の段差はわずか
３μｍにすることができ、縮小投影露光法を用いて、電
気回路部において、最小寸法１μｍの微細バタンを形成
することができた。第１図の電気回路は１個のＦＥＴの
例を示したが、数個のＦＥＴからなるレーザの変調。
駆動回路を集積化することができた。レーザ部と電気回
路部との接続は、第１図あるいは第２図中に２で示す高
キャリア濃度ｐ形ＱａＡｓ層によるが、この距離を、金
属電極１０の端からレーザ部まで、１５μｍ以下にする
と特に高周波特性が良好であった。
路部との接続は、第１図あるいは第２図中に２で示す高
キャリア濃度ｐ形ＱａＡｓ層によるが、この距離を、金
属電極１０の端からレーザ部まで、１５μｍ以下にする
と特に高周波特性が良好であった。
以下に製造方法の概略を示す。半導体レーザ部および電
気回路の各々自体は従来の製造方法そのままを適用し得
るので簡潔な記述にとどめる。
気回路の各々自体は従来の製造方法そのままを適用し得
るので簡潔な記述にとどめる。
半絶縁性のＧ ａＡ ｓ基板１の（１ｏｏ）面の所定部
分に約２μｍの凹部全形成する。つぎに、厚さ約１．５
ｔｔ ｍのｐ形ＧａＡｓ導電層２、厚さ約０．７な、
２ドライブ状凹溝を形成する。溝幅は約５μｍ％深さは
約１．３μｍである。つき゛に、ｐ形Ｇａ０，６ Ａ４
．４ ＡＳ クラッド層（厚さ溝の外側で０．３μｍ）
４、アンドープｏａ、ｌ、５ＡＩ−ｏ、６５ Ａｓ
活性層５（厚さ約０．０６ ｔｔ ｍ ）、ｎ形Ｇａｏ
、６Ａｔｏ、＜ Ａ ｓクラッド層６（厚さ約１．５
μｍ）、ｎ形Ｇ ａ Ａ Ｓキャップ層７（厚さ０．５
μｍ）よりなるダブルへテロレーザ構造を、周知の液相
エピタキシャル成長法で形成する。
分に約２μｍの凹部全形成する。つぎに、厚さ約１．５
ｔｔ ｍのｐ形ＧａＡｓ導電層２、厚さ約０．７な、
２ドライブ状凹溝を形成する。溝幅は約５μｍ％深さは
約１．３μｍである。つき゛に、ｐ形Ｇａ０，６ Ａ４
．４ ＡＳ クラッド層（厚さ溝の外側で０．３μｍ）
４、アンドープｏａ、ｌ、５ＡＩ−ｏ、６５ Ａｓ
活性層５（厚さ約０．０６ ｔｔ ｍ ）、ｎ形Ｇａｏ
、６Ａｔｏ、＜ Ａ ｓクラッド層６（厚さ約１．５
μｍ）、ｎ形Ｇ ａ Ａ Ｓキャップ層７（厚さ０．５
μｍ）よりなるダブルへテロレーザ構造を、周知の液相
エピタキシャル成長法で形成する。
次に半絶縁性基板１の段差の凸部に当る領域の半導体積
層部をエツチングすることによって除去し、ｐ形ＧａＡ
ｓ導電層２を露出させる。次にこの導電層２の一部を残
し、残シをエツチング除去し、半絶縁性基板１０表面を
露出させる。この２回にわたる蝕刻で生ずる段差の合計
は３μｍ程度である（凸部に対応する部分は成長層の厚
さが薄くなっている）。
層部をエツチングすることによって除去し、ｐ形ＧａＡ
ｓ導電層２を露出させる。次にこの導電層２の一部を残
し、残シをエツチング除去し、半絶縁性基板１０表面を
露出させる。この２回にわたる蝕刻で生ずる段差の合計
は３μｍ程度である（凸部に対応する部分は成長層の厚
さが薄くなっている）。
次に露出した半絶縁性基板上に周知のイオン打込法によ
って１００〜１５０ ＫｅＶ の加速電圧で化をうな
がす。
って１００〜１５０ ＫｅＶ の加速電圧で化をうな
がす。
次に、先ＣＶＤ法によって８１０２絶縁膜を約０．５μ
ｍの厚さに形成した後、真空蒸着とリフト間配線はＴｉ
／Ｐｔ／Ａｕ、Ｃｒ／Ａｕの逐次蒸着によった。なお電
極間配線に先立ってＣＶＤ法によりＰＳＧ膜（リンガラ
ス）を被着させ、必要な部分を絶縁する。また電極間配
線は、金属を蒸着後イオンミリングによって加工する方
法によって所望のパターンに加工する方法によっても作
成することができた。
ｍの厚さに形成した後、真空蒸着とリフト間配線はＴｉ
／Ｐｔ／Ａｕ、Ｃｒ／Ａｕの逐次蒸着によった。なお電
極間配線に先立ってＣＶＤ法によりＰＳＧ膜（リンガラ
ス）を被着させ、必要な部分を絶縁する。また電極間配
線は、金属を蒸着後イオンミリングによって加工する方
法によって所望のパターンに加工する方法によっても作
成することができた。
上記の方法でレーザ部分と電気回路部分とを形成した後
、１チツプずつにウエーノ・−から、へき開とスクライ
ビングによって切り出し、ステムに貼り付け、所要の外
部配線をＡｔｌ線の熱圧着によって行った。
、１チツプずつにウエーノ・−から、へき開とスクライ
ビングによって切り出し、ステムに貼り付け、所要の外
部配線をＡｔｌ線の熱圧着によって行った。
本発明による構造により、レーザ部と電気回路部との段
差を３μｍ程度以下にすることが可能になった。従って
、電気回路部に写真食刻法によって最小寸法１μｍの微
細バタンを形成することができた。本発明の素子におけ
るレーザの動作しきい値は１０〜３０ｍＡにまで低くす
ることができた。
差を３μｍ程度以下にすることが可能になった。従って
、電気回路部に写真食刻法によって最小寸法１μｍの微
細バタンを形成することができた。本発明の素子におけ
るレーザの動作しきい値は１０〜３０ｍＡにまで低くす
ることができた。
実施例２
表面に２段階の凹部を設けてあり、その上に、ｐ形Ｑａ
Ａｓ導電層２、ｎ形ＧａＡｓ 電流狭搾層３が形成され
ている。レーザ部の導電層２と電気回路部との接続は平
坦な電極１０によって行われる。
Ａｓ導電層２、ｎ形ＧａＡｓ 電流狭搾層３が形成され
ている。レーザ部の導電層２と電気回路部との接続は平
坦な電極１０によって行われる。
その他の構成は第１の実施例と同じである。本実施例で
は、レーザ部表面と電気回路部との段差を２μｍ以下に
することが可能になった。
は、レーザ部表面と電気回路部との段差を２μｍ以下に
することが可能になった。
本実施例の製造方法を簡単に説明する。まず半絶縁性の
Ｑ ａ Ａｓ基板１の（１０９）面の所定部分に約１．
２μｍの四部を形成する。つき゛に、さらに写真蝕刻法
によって凹溝内部にもう一段、深さ約２μｍの凹部を設
ける。以後、実施例１と同様にして層３．４，５，６．
７の各層を成長する。
Ｑ ａ Ａｓ基板１の（１０９）面の所定部分に約１．
２μｍの四部を形成する。つき゛に、さらに写真蝕刻法
によって凹溝内部にもう一段、深さ約２μｍの凹部を設
ける。以後、実施例１と同様にして層３．４，５，６．
７の各層を成長する。
次に、レーザ部を除いて、残りの部分をエツチングする
ことによって、ｐ形ＧａＡｓ導電層２の電気回路接続部
、および半絶縁性基板１の表面を同時に露出させる。こ
のエツチングで生する表面の段差は２μｍ８度以下であ
る。
ことによって、ｐ形ＧａＡｓ導電層２の電気回路接続部
、および半絶縁性基板１の表面を同時に露出させる。こ
のエツチングで生する表面の段差は２μｍ８度以下であ
る。
次に第１の実施例と同様、イオン打込み処理、以上述べ
たように、本発明によれば、電気回路と低しきい電流値
の半導体レーザ素子の集積化が容易になり、電気回路部
にも微細パタンの写真蝕刻法が適用可能になった。また
、レーザ部と電気回路部との接続も良好になり、高周波
特性も改善することが可能になった。
たように、本発明によれば、電気回路と低しきい電流値
の半導体レーザ素子の集積化が容易になり、電気回路部
にも微細パタンの写真蝕刻法が適用可能になった。また
、レーザ部と電気回路部との接続も良好になり、高周波
特性も改善することが可能になった。
なお、上述の例ではＱａＡｓ−ＧａＡｔＡＳ系材料に関
して説明したが、レーザ発振全実現し得る化合物半導体
、たとえば■−■族化合物半冴体のＩｎＰ−ＩｎＧａＡ
ｓＰ系の材料においても同様に本発明の実現が可能であ
る。
して説明したが、レーザ発振全実現し得る化合物半導体
、たとえば■−■族化合物半冴体のＩｎＰ−ＩｎＧａＡ
ｓＰ系の材料においても同様に本発明の実現が可能であ
る。
第１図は本発明の第１の実施例であるところの半絶縁性
基板上にダブルへテロ構造のレーザダイオードとＦＥＴ
とを横向きに並列的に集積化した例を示す斜視図、第２
図は半導体レーザ部の形状を示す断面図、第３図は本発
明の第２の実施例を示すレーザ部の断面図である。 １・・・半絶縁性Ｑ ａ Ａ Ｓ基板、２・・・ｐ形Ｇ
ａＡｓ導電層、３・・・ｎ形ＧａＡＳ電流狭搾層、４・
・・ｐ形（）ａ。、、Ａム。 １１・・・ショットキィ電極、１３．１４・・・ボンデ
イ第 Ｚ 凹 ９ 第 ３ 図
基板上にダブルへテロ構造のレーザダイオードとＦＥＴ
とを横向きに並列的に集積化した例を示す斜視図、第２
図は半導体レーザ部の形状を示す断面図、第３図は本発
明の第２の実施例を示すレーザ部の断面図である。 １・・・半絶縁性Ｑ ａ Ａ Ｓ基板、２・・・ｐ形Ｇ
ａＡｓ導電層、３・・・ｎ形ＧａＡＳ電流狭搾層、４・
・・ｐ形（）ａ。、、Ａム。 １１・・・ショットキィ電極、１３．１４・・・ボンデ
イ第 Ｚ 凹 ９ 第 ３ 図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、半絶縁性半導体基板の所望領域に凹部を形成し、前
記凹部の段差領域を少なくとも覆うが如く、第１の導電
形の半導体層および第２の導電形の半導体電流狭搾層を
形成し、該第２の導電形の半導体層に、前記第１の導電
形の半導体導電層に遜する帯状の溝を設け、該帯状の溝
上に第１の導電形のクラッド層、レーザ活性層および第
２の導電形のクラッド層よりなるダブルへテロ構造を少
なくとも有し、かつ、前記半絶縁性基板の残余の部分に
電子回路が集積化され、少なくとも前記第１の導電形の
半導体層を通しと てレーザ部平電子回路部が接続されてなることを特徴と
する半導体レーザ装置。 ２、電子回路部への接続部における前記第１の導電形の
半導体層表面は前記半絶縁性半導体基板表面と略同−面
に存することを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
半導体レーザ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5936583A JPS59186385A (ja) | 1983-04-06 | 1983-04-06 | 半導体レ−ザ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5936583A JPS59186385A (ja) | 1983-04-06 | 1983-04-06 | 半導体レ−ザ装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59186385A true JPS59186385A (ja) | 1984-10-23 |
Family
ID=13111162
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5936583A Pending JPS59186385A (ja) | 1983-04-06 | 1983-04-06 | 半導体レ−ザ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59186385A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61270886A (ja) * | 1985-05-25 | 1986-12-01 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体レ−ザ装置 |
| JPS62173779A (ja) * | 1986-01-27 | 1987-07-30 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 光集積回路装置 |
-
1983
- 1983-04-06 JP JP5936583A patent/JPS59186385A/ja active Pending
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| JOURNAL OF LIGHTWAVE TECHNOLOGY=1983 * |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61270886A (ja) * | 1985-05-25 | 1986-12-01 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体レ−ザ装置 |
| JPS62173779A (ja) * | 1986-01-27 | 1987-07-30 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 光集積回路装置 |
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