JPS596587A - 半導体レ−ザ装置 - Google Patents
半導体レ−ザ装置Info
- Publication number
- JPS596587A JPS596587A JP57115341A JP11534182A JPS596587A JP S596587 A JPS596587 A JP S596587A JP 57115341 A JP57115341 A JP 57115341A JP 11534182 A JP11534182 A JP 11534182A JP S596587 A JPS596587 A JP S596587A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- laser
- semi
- electric circuit
- layer
- electrode
- 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.)
- Pending
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10H—INORGANIC LIGHT-EMITTING SEMICONDUCTOR DEVICES HAVING POTENTIAL BARRIERS
- H10H20/00—Individual inorganic light-emitting semiconductor devices having potential barriers, e.g. light-emitting diodes [LED]
- H10H20/80—Constructional details
- H10H20/83—Electrodes
- H10H20/832—Electrodes characterised by their material
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10H—INORGANIC LIGHT-EMITTING SEMICONDUCTOR DEVICES HAVING POTENTIAL BARRIERS
- H10H20/00—Individual inorganic light-emitting semiconductor devices having potential barriers, e.g. light-emitting diodes [LED]
- H10H20/80—Constructional details
- H10H20/81—Bodies
- H10H20/822—Materials of the light-emitting regions
- H10H20/824—Materials of the light-emitting regions comprising only Group III-V materials, e.g. GaP
Landscapes
- Semiconductor Lasers (AREA)
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】
本発明は半導体レーザと電気回路部の集積化に関する。
半絶縁性基板の上に、 Ｔ Ｓ （ＴｅｒｒａｓｅｄＳ
ｕｂｓｔｒａｔｅ ）型のレーザダイオードと電気回路
とを、平面的に並べて作り付ける構造を提供する。
ｕｂｓｔｒａｔｅ ）型のレーザダイオードと電気回路
とを、平面的に並べて作り付ける構造を提供する。
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Ｆ Ｅ Ｔ （ＦｉｅｌｄＥｆｆｅ
ｃｔ 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（Ｈ６Ｍａ
ｔｓｕｅｄａ、 Ｔｏ Ｆｕｋｚａｗｙ、 Ｔ、’１（
ｕｒｏｄａ。
レーザダイオードとＦ Ｅ Ｔ （ＦｉｅｌｄＥｆｆｅ
ｃｔ 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（Ｈ６Ｍａ
ｔｓｕｅｄａ、 Ｔｏ Ｆｕｋｚａｗｙ、 Ｔ、’１（
ｕｒｏｄａ。
Ｍ、Ｎａｋａｍｕｒａ ； Ｊａｐａｎ Ｊ、 Ａｐｐ
ｌ、 Ｐｈｙｓ、 ’ｙｏ１゜２０ （１９８１） ８
ｕｐｐ１．２０−１ １）ｐ、 １９３−１９７ンおよ
び、横に平面的に組み合わせた例（Ｓ、 Ｍａｒｇａｌ
ｉｔ、 Ｎ、 Ｂａｒ−Ｃｈａｉｍ、 Ｊ。
ｌ、 Ｐｈｙｓ、 ’ｙｏ１゜２０ （１９８１） ８
ｕｐｐ１．２０−１ １）ｐ、 １９３−１９７ンおよ
び、横に平面的に組み合わせた例（Ｓ、 Ｍａｒｇａｌ
ｉｔ、 Ｎ、 Ｂａｒ−Ｃｈａｉｍ、 Ｊ。
ＫａｔＺ 、 １． Ｕｒｙ、 Ｄ、 Ｐ、 Ｗｉｌｔ
、 Ｍ、Ｙｕｓｔａｎｄ Ａ、 Ｙａｒｉｖ ＨＩ、ａ
ｓｅｒ ｐｏｃｕｓ 、 ３ｅｐｔ。
、 Ｍ、Ｙｕｓｔａｎｄ Ａ、 Ｙａｒｉｖ ＨＩ、ａ
ｓｅｒ ｐｏｃｕｓ 、 ３ｅｐｔ。
（１９８０）Ｉ）ｐ、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。ところが従来報告されて
いる横方向の平面的な組み合わせにおいては、電気回路
とレーザダイオードとの間の電気的な接続が十分実用に
耐えるものでなく高速応答性、低電力駆動などが全く望
めない。
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。ところが従来報告されて
いる横方向の平面的な組み合わせにおいては、電気回路
とレーザダイオードとの間の電気的な接続が十分実用に
耐えるものでなく高速応答性、低電力駆動などが全く望
めない。
しかもレーザダイオード部と、電気回路部との間の段差
が大きく、写真蝕刻法によって精度の良い電気回路パタ
ーンを作ることができなかった。
が大きく、写真蝕刻法によって精度の良い電気回路パタ
ーンを作ることができなかった。
本発明は横向き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、
がつ浮遊容量を少くし、しめ１も複雑精密な電気回路の
パターン形成が達成できる集積構造を提供する。
化する場合、両者の間の電気的接続を十分なものとし、
がつ浮遊容量を少くし、しめ１も複雑精密な電気回路の
パターン形成が達成できる集積構造を提供する。
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ｎ側電
極は、半絶縁性基板の上に高キャリア濃度のｎ型の半導
体層をつけることによって形成した。全体の構造は第１
図に示す通りである。レーザ部の構造は図に示すように
、Ｔ８構造であるために、電気回路部分との間に大きな
段差がなく、写真蝕刻法によるノくター／形成が容易で
ある。
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ｎ側電
極は、半絶縁性基板の上に高キャリア濃度のｎ型の半導
体層をつけることによって形成した。全体の構造は第１
図に示す通りである。レーザ部の構造は図に示すように
、Ｔ８構造であるために、電気回路部分との間に大きな
段差がなく、写真蝕刻法によるノくター／形成が容易で
ある。
さらにまたＬＤの上に、例えば液相エピタキシャル結晶
成長（ＬＰＥ）法によって高比抵抗層を成長させるなら
ば、ＬＤの上側すなわちｐ側にも電気回路ｔイオンイン
プラなどの技術を用いて作り付ける事ができる。
成長（ＬＰＥ）法によって高比抵抗層を成長させるなら
ば、ＬＤの上側すなわちｐ側にも電気回路ｔイオンイン
プラなどの技術を用いて作り付ける事ができる。
本発明ｔ” Ｇ ａ Ａ Ｓ ／ Ｇ ａ Ａ Ｉ Ａ
ｓを用いた集積回路に適用した例を示す。全体の構造
は第１図の通りである。すなわち、１：半絶縁性Ｑ ａ
Ａ ｓ基板＜ （１００）面）、２ ： ｎ−ＧａＡ
ｓ導電層（０，５ｐｍ厚）＃ ３： ” ＧａＡｌＡ
ｓクラッド層（０，５μｍ厚）＊ ４ ：ＧａＡｓ活性
層（０，１μｍ厚）。
ｓを用いた集積回路に適用した例を示す。全体の構造
は第１図の通りである。すなわち、１：半絶縁性Ｑ ａ
Ａ ｓ基板＜ （１００）面）、２ ： ｎ−ＧａＡ
ｓ導電層（０，５ｐｍ厚）＃ ３： ” ＧａＡｌＡ
ｓクラッド層（０，５μｍ厚）＊ ４ ：ＧａＡｓ活性
層（０，１μｍ厚）。
５ ： ｐ−ＧａＡｌＡｓ クラッド層（１μｍ厚）。
６ ：ｐ−ＧａＡｓキャップ層（０，５ｐ ｍ厚）、８
゜１３．１４：ボンディングバッド（Ｃｒ／Ａｕ）ｓ９
：レーザストライプ電極（Ｃｒ／Ａｕ）（（０１１＞方
向）ｔ ｉｏ、１２ニオ−ミック電−ｆＦＭ （Ａｕ
Ｇｅ／Ｎ ｉ／Ａｕ ）、１１ ： シ＝ｉットキイ電
極（Ｔ ｉ／Ｐ ｔ／ＡＵ ） 、 ７．１５ ： Ｓ
ｉｎ、絶縁膜である。１６；部がＴＳレーザの活性領域
で、太くなった活性層がレーザ発振する。第２図がこの
活性領域の拡大図である。太くなった部分が発光する領
域である。本実施例においては、レーザ部と電気回路部
の間の段差はわずか３μｍであり。
゜１３．１４：ボンディングバッド（Ｃｒ／Ａｕ）ｓ９
：レーザストライプ電極（Ｃｒ／Ａｕ）（（０１１＞方
向）ｔ ｉｏ、１２ニオ−ミック電−ｆＦＭ （Ａｕ
Ｇｅ／Ｎ ｉ／Ａｕ ）、１１ ： シ＝ｉットキイ電
極（Ｔ ｉ／Ｐ ｔ／ＡＵ ） 、 ７．１５ ： Ｓ
ｉｎ、絶縁膜である。１６；部がＴＳレーザの活性領域
で、太くなった活性層がレーザ発振する。第２図がこの
活性領域の拡大図である。太くなった部分が発光する領
域である。本実施例においては、レーザ部と電気回路部
の間の段差はわずか３μｍであり。
縮小投影露光法によって、電気回路部において、最小寸
法１μｍの微細パターンを形成する事ができた。第１図
の電気回路は１個のＦＥＴの例を示したが、実際は数個
のＦ’ＥＴ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図中に２．で示す高キャリア濃度ｎ−ＱａＡＳ層によ
るが、この距離を、ＴＳレーザの段差部〃為ら、電気回
路内の最もレーザに近い金属電極の端までの長さ第１図
ｄで、１５μｍ以下にすると特に高周波特性、低電力動
作が実現した。
法１μｍの微細パターンを形成する事ができた。第１図
の電気回路は１個のＦＥＴの例を示したが、実際は数個
のＦ’ＥＴ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図中に２．で示す高キャリア濃度ｎ−ＱａＡＳ層によ
るが、この距離を、ＴＳレーザの段差部〃為ら、電気回
路内の最もレーザに近い金属電極の端までの長さ第１図
ｄで、１５μｍ以下にすると特に高周波特性、低電力動
作が実現した。
以下に製造方法の概略金示す。半導体レーザ部および電
気回路部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。
気回路部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。
半導体性のＱ ａ 、Ａ ｓ基板１の（１００）面の所
定部分に約２μｍの凹部を形成する。その傾斜は７０″
〜４５°の程度である。この凹部を含んで、前述の凹部
は通常１．０〜３．０μｍ程度となしている。厚さ０．
５μｍのｎ型Ｑ ａ Ａ ｓ導電層２．厚さ０．５μｍ
のｎ Ｍｌ！ Ｇ ａ、７Ａ ｔ、、、 Ａ ｓ層３．
厚さ０．１ｐｒｎのＱ ａ Ａ ！ｉ活性層４．厚さｉ
μｍｏｐ型Ｇａ、。
定部分に約２μｍの凹部を形成する。その傾斜は７０″
〜４５°の程度である。この凹部を含んで、前述の凹部
は通常１．０〜３．０μｍ程度となしている。厚さ０．
５μｍのｎ型Ｑ ａ Ａ ｓ導電層２．厚さ０．５μｍ
のｎ Ｍｌ！ Ｇ ａ、７Ａ ｔ、、、 Ａ ｓ層３．
厚さ０．１ｐｒｎのＱ ａ Ａ ！ｉ活性層４．厚さｉ
μｍｏｐ型Ｇａ、。
Ａ ｔ、、、 Ａ ｓ層５．厚さ０．５ ｔｔ ｍのｐ
型ＧａＡｓ キャップ層を周知の液相エピタキシャル成
長層で形成する。
型ＧａＡｓ キャップ層を周知の液相エピタキシャル成
長層で形成する。
次に半絶縁性基板の段差の上側の部分を一部蝕刻する事
によって、ｎ型ＧａＡｓ４を層２を露出させる。次にこ
の導電層の一部を残し、残りを蝕刻し半絶縁性基板１の
表面を霧出させる。この２回にわたる蝕刻で生ずる段差
の合計は３μｍを越えない。
によって、ｎ型ＧａＡｓ４を層２を露出させる。次にこ
の導電層の一部を残し、残りを蝕刻し半絶縁性基板１の
表面を霧出させる。この２回にわたる蝕刻で生ずる段差
の合計は３μｍを越えない。
次に露出した半絶縁性基板上に、１００〜１５０ＫｅＶ
の加速電圧でＳｉイオンを打ち込む事によって、電気回
路の能動領域、電極領域、電気抵抗などを形成する。イ
オン打込み後、８５０Ｃの温度で、砒素雰囲気中におい
てアニールを行い、打込元素の適正なイオン化をうなが
す。しかるのちに、基板段差部にエピタキシャル成長層
弐面からＺｎを拡散し、活性領域に至る電流経路とする
。
の加速電圧でＳｉイオンを打ち込む事によって、電気回
路の能動領域、電極領域、電気抵抗などを形成する。イ
オン打込み後、８５０Ｃの温度で、砒素雰囲気中におい
てアニールを行い、打込元素の適正なイオン化をうなが
す。しかるのちに、基板段差部にエピタキシャル成長層
弐面からＺｎを拡散し、活性領域に至る電流経路とする
。
次に再び露出した半絶縁性基板上にもどり、ここに、先
ずＣＶＤ法によって８１０．絶縁膜を約０．５μｍの厚
さ形成した後真空金属蒸着とリフトオフの方法によって
オーミック電極、ショットキイ電極、電極間配線を行う
。オーミック電極はＡｕＱ ｅ／ Ｎ ｉ ／ Ａ ”
、ショットキィ電極及び電極間配線は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。
ずＣＶＤ法によって８１０．絶縁膜を約０．５μｍの厚
さ形成した後真空金属蒸着とリフトオフの方法によって
オーミック電極、ショットキイ電極、電極間配線を行う
。オーミック電極はＡｕＱ ｅ／ Ｎ ｉ ／ Ａ ”
、ショットキィ電極及び電極間配線は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
て所望のパターンに加工する方法によっても作成する事
ができた。
て所望のパターンに加工する方法によっても作成する事
ができた。
上述の方法でレーザ部分と電気回路部分とを形成した後
、１チツプずつにウェハーから、襞間とスクライビング
によって切シ出し、ステムに貼り付け、所要の外部配線
ｋＡｕ線の熱圧着によって行った。
、１チツプずつにウェハーから、襞間とスクライビング
によって切シ出し、ステムに貼り付け、所要の外部配線
ｋＡｕ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間
の段差を３μｍ以下にすることが可能になった。従って
、電気回路部に写真蝕刻法によって最小寸法１μｍの微
細パターンを形成することができた。本発明の素子にお
けるレーザの動作閾値は１０〜３０ｍＡＫｉで低くする
ことができる。
の段差を３μｍ以下にすることが可能になった。従って
、電気回路部に写真蝕刻法によって最小寸法１μｍの微
細パターンを形成することができた。本発明の素子にお
けるレーザの動作閾値は１０〜３０ｍＡＫｉで低くする
ことができる。
なお、上述の例ではＧａＡｓ−ＧａＡｔＡｓ系材料に関
して説明したが、レーザ発振を実現し得る■−Ｖ族化合
物半４体、タトエばＩ ｎ Ｐ −ＩｎＧａＡｓＰ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、レーザ発振を実現し得る■−Ｖ族化合
物半４体、タトエばＩ ｎ Ｐ −ＩｎＧａＡｓＰ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図は半絶縁性Ｇａ Ａ ｓ基板状に、ダブルへテロ
構造のレーザダイオード吉、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図は半導体レーザの
活性層の形状を示す断面図である。 １・・・半絶縁性（）ａ Ａｓ基板、２・・・ｎ−Ｇａ
Ａｓ導電層、３・ ｎ−ＱａＡｔＡｓクラッド層、４
”・Ｑ ａ Ａ ８活性層、５”’ｐ ＧａＡ４Ａｓク
ラッド層、６ ・Ｉ） −ＧａＡｓキャップ層、７．１
５・・・５ｉＯｔ絶縁膜、８゜１３．１４・・・Ｃｒ／
Ａｕポンプイングツ（ラド、９・・・Ｃｒ ／ Ａ ｕ
レーザストライプ電極、１０．１２・ ＡｕＧｅ／Ｎ
ｉ／Ａｕ、ｔ−ミック電極、１１・・・Ｔｉ／Ｐｔ／Ａ
″Ｕショットキィ電極。 特許出願人 、ヤ１１１扶人・ ル水六−
構造のレーザダイオード吉、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図は半導体レーザの
活性層の形状を示す断面図である。 １・・・半絶縁性（）ａ Ａｓ基板、２・・・ｎ−Ｇａ
Ａｓ導電層、３・ ｎ−ＱａＡｔＡｓクラッド層、４
”・Ｑ ａ Ａ ８活性層、５”’ｐ ＧａＡ４Ａｓク
ラッド層、６ ・Ｉ） −ＧａＡｓキャップ層、７．１
５・・・５ｉＯｔ絶縁膜、８゜１３．１４・・・Ｃｒ／
Ａｕポンプイングツ（ラド、９・・・Ｃｒ ／ Ａ ｕ
レーザストライプ電極、１０．１２・ ＡｕＧｅ／Ｎ
ｉ／Ａｕ、ｔ−ミック電極、１１・・・Ｔｉ／Ｐｔ／Ａ
″Ｕショットキィ電極。 特許出願人 、ヤ１１１扶人・ ル水六−
Claims (1)
- 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導電層および
レーザ発振をせしめるための活性層を含む複数の半導体
層を前記半絶縁性半導体基板の所定領域に積層し、前記
活性層は前記段差領域部で残余の部分に比して厚い領域
會有し、且前記半絶縁性半導体基板の残余の部分に電子
回路が集積化されてなることを特徴とする半導体レーザ
装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57115341A JPS596587A (ja) | 1982-07-05 | 1982-07-05 | 半導体レ−ザ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57115341A JPS596587A (ja) | 1982-07-05 | 1982-07-05 | 半導体レ−ザ装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS596587A true JPS596587A (ja) | 1984-01-13 |
Family
ID=14660139
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57115341A Pending JPS596587A (ja) | 1982-07-05 | 1982-07-05 | 半導体レ−ザ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS596587A (ja) |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5670681A (en) * | 1979-11-14 | 1981-06-12 | Hitachi Ltd | Semiconductor luminous element |
-
1982
- 1982-07-05 JP JP57115341A patent/JPS596587A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5670681A (en) * | 1979-11-14 | 1981-06-12 | Hitachi Ltd | Semiconductor luminous element |
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