JPS6045082A - 半導体レ−ザ集積回路装置 - Google Patents

半導体レ−ザ集積回路装置

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JPS6045082A
JPS6045082A JP15248983A JP15248983A JPS6045082A JP S6045082 A JPS6045082 A JP S6045082A JP 15248983 A JP15248983 A JP 15248983A JP 15248983 A JP15248983 A JP 15248983A JP S6045082 A JPS6045082 A JP S6045082A
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JP
Japan
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laser
recess
semi
groove
electronic circuit
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JP15248983A
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English (en)
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JPH023314B2 (ja
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Hideaki Matsueda
秀明 松枝
Michiharu Nakamura
中村 道治
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National Institute of Advanced Industrial Science and Technology
Original Assignee
Agency of Industrial Science and Technology
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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
    • H01S5/30—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

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • 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。

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素子に、増巾、変調、安定化、ス
イッチング等の機能を持つ電子回路をモノリシックに作
り付けた半導体レーザ集積回路装置に関するものである
。
〔発明の背景〕
半導体レーザ素子と電子回路とをモノリシックに作シ付
ける場合、n型基板を用い、積層構造にする方法(たと
えば、H,Matsueda ; J apanJ、A
、P、20(’81)820−1 p、193)と半絶
縁性(SI)基板を用いる方法(たとえば、A。
Yariv ; KEEN Spectrum%May
 (’82 )p、38)とが既に提案されている。集
積規模を上げるためには、後者の方が大面積が使える等
の理由から有利であるが、素子表面に大きな段差を生じ
るため実際的な装置の実現が困難であった。
〔発明の目的〕
低閾値でレーザ発振が可能、且発振モードが安定に単一
化でき、更に製造が容易な半導体レーザ素子を提供する
ことを目的とする。
〔発明の概要〕
半絶縁性基板にあらかじめ凹みをつけておき。
遠択的結晶成長技術によって、この凹みの中におきまる
ように、C8P型の彎曲型の活性領域を持つレーザ素子
を作り付ける事によって、全体的に表面の平坦な素子を
得るものである。
特にM OCV D (Metalorganic C
hemicalVapor Deposition )
法によって、不要部分を5in2あるいはSi3N4等
によっておおい隠した状態で、凹み内に結晶成長を行な
うと、この選択成長がうまくゆく。しかる後に凹み以外
の部分における新鮮な半絶縁性基板表面に電子回路を作
シ付け、全体として平坦な光・電子集積回路とする。
〔発明の実施例」 第1の実施例は、第1図に示す如く、基板に付けた第1
の凹部の中に更に溝を付ける事によって製造した彎曲型
半導体レーザと電子回路との集積化を行なったものであ
る。先ずGaAsの半絶縁性基板に、2段の凹み(21
,22)を、第1図(1)に示すように化学エツチング
によって作る。この凹みの深さは、浅い部分で0.5μ
m −7μm1深い部分で2.0月n−7μmである。
浅い方の四部は必ずしも図の如くに浅くなくとも良い。
次に同図(2)に示すように、この四部以外を、例えば
C四部をちょうど埋め込む。この成長は、 LP13(
液相エピタキシャル)あるいは、MBE(分子線エピタ
キシャル)等の方法によっても可能でろ乙。また、凹部
以外を被覆する選択成長のマスクは、SiO□の他、S
iNx、 AI 、、03あるいは、PSG(リンガラ
ス)等でも良く、その形成には、CVD法の他に、スパ
ッタ法、プラズマ法等が用いられる。この導電層2のキ
ャリヤ濃度は高い程、直列抵抗が小さくなるので望まし
いが、10”cm ”桁にあれば実用になる。次に、第
1図(3)に示すように、基板に付けた凹みの深い所に
対応する位置に、彎曲型活性領域を形成するための溝1
6を形成する。これには再び5in2等をエツチングの
マスクとして用いる。溝16の深さは、o、5μmから
25μmで、幅は、4μInから10μmである。
次に、第1図(4)に示すように、溝16を含んで、よ
り広く、かつ最初に基板に付けた凹みの浅い部分及びこ
れに隣接する深い部分15の断面構造をそこなう事なく
、第2の凹みを形成する。この場合図中15で示す部分
において、導電層の厚みが0.5μm以上は残るように
する。この部分が薄くなり過ぎると、n側の電気経路が
ふさがうてしまい、レーザの動作が阻害される。しかる
後に、再び、5in2あるいはSi3N4等をマスクに
して、MOCVD法によってこの第2の凹みがちょうど
埋まるように、ダブルへテロ構造の結晶成長を行い、周
知の半導体レーザを構成する。この場合、溝16がある
ため、活性層5はこの部分で彎曲する。ダブルへテロ講
造部そのものは通常の半導体V−ザのそれで良い。すな
わち、Seをドープしたキャリヤ濃度I X 1018
cm−3のn型G a o、s A匂。
Asで厚さ0.5μm〜2.0μmのクラッド層4、キ
ャリヤ濃度10cm のG a 69s A j o、
o 4 A sで厚さ−0,IIImの活性層5.Zn
をドープしキャリヤ濃度3〜5 X 10 ” cm−
3のp型Gao7□A71o28ASで厚さ、0.5a
m〜1.5μmのクラッド層6、及び、プルヘテロ層を
成長した結果、四部の両端において、第1図(5)に示
すように、レーザを構成する各層が、混合した部分が出
来、電流のリークの原因となる恐れがある場合は、この
部分9に、酸素あるいはプロトンをイオン打込みをする
事によって、絶縁性を向上する事が望ましい。
レーザ部の横に、電子回路部を以下の如く形成し、かつ
両者を接続する0電子回路部の構成はレーザ駆動等の目
的のもので、周知の構成のもので十分である。半絶縁性
GaAs基板の表面にイオン打込みとアニールによって
、オーミック電極層11、及び能動層10とを形成する
。打込むイオンは、Slで、加速電圧は、オーミック層
11、は150KeV、能動層10は125 K e 
Vで行った。
金属成極形成及び配線は、厚さ約0.3amの5in2
膜を全面につけた後、これにバター/を形成し、蒸着と
りフトオフの周知の手法によって行ったOオーミック電
極13には、AuGeNi /Au 積層膜を用い、リ
フトオフの後400υで3分間アロイングを行う事で形
成し、ショトキイ電極とレーザのp側電極12とは、T
i/Pt/Au積層1換を用いて形成した。さらに電極
間の配線には、MO/Auの2層膜を使用した。
第2の実施例は、第2図(2)、或いは第3図(3)に
示す如く、レーザ活性領域に溝の替わりに、凸部を形成
しておくものである。第1の実施例と同様に半絶縁性基
板に、最初の四部を形成した後、5in2等をマスクと
してMOCVD法による選択結晶成長によって、n型導
電層2を形成する。この後、最初の四部の1部に、第2
図(1)あるいは、第3図(1)のように凸部をエツチ
ングによって形成する。基板の結晶方位によって、第2
図のような逆メサ状の凸部にするか、第3図のような順
メサ状の凸部にするかを選択する。第3図(2)は順メ
サ状の凸部を持った第2の凹部を形成した状態を示すも
のである。以降は、第1の実施例と全く同様の製造方法
による。選択結晶成長によるダブルへテロ型レーザを凹
部内部への作シ付ける。レーザの活性層は凸部に対応し
てヒ方に彎曲型となる。
一方、半絶縁性基板の新鮮な表面にはイオン打込み、金
属蒸着とリフトオフ等の通常の手法による電子回路の形
成を行った。
第2図(2)および第3図(3)はいずれも装置の完成
を示す断面図である。
レーザのp 4AG電極部における電流の狭窄を促進す
るために、第3図(3)に20.で示すように、V字型
のエツチング溝を作る事も出来る。特に、 MOCVD
による選択埋込みの場合は、この20部における結晶成
長が他よシ遅れるため、自然とここに溝が形成されるか
、あるいは、20部は欠陥の多い結晶になる。この事実
を逆に利用すれば、Znの拡散領域8を、非常に限定さ
れたV字型に近いものとする事が出来、低閾値化が計ら
れる。
第1及び第2いずれの実施例も、InP/InGaAs
Pを用いた長波長帯(1,2irm 〜1.6tit−
71)の素子にもそのまま拡張される。
なお、第2図、第3図において第1図と同一符号は同一
部位を示している。即ち、1はG a As等の半絶縁
性基板、2は1JaAs (Se 、 Te 、 Sn
 等がドープされている)n 導電層、3i−1:マス
ク、4ド層、7はG a A sキャップ層、8はレー
ザn側の拡散領域(Zn拡散)、9は電流リーク阻止の
だめのイオンrJ込領域、10は電子回路部における能
動層(Siイオン打込で形成)、11は電子回路部及び
レーザn側におけるオーミック電極層(Siイオン打込
で形成)、 12はレーザp側金属電極(’r i /
 Pt / Au )、13は電子回路部及びレーザn
側のオーミック電極(AuGeNi / Au )14
は電子回路部におけるショットキィ電極は4流狭窄を確
実にするための■型切込みを示している。
〔発明の効果〕
(1)半絶縁性基板上に、段差を作らずに、低閾値、モ
ード制御されたレーザ素子上、微細パターンとを有する
電子回路を作シ付ける事が出来た。
(2) レーザと駆動回路とを含め、一体化する事によ
って、2GHz以上の高速動作が実現した。
【図面の簡単な説明】
第1図、第2図、第3図は本発明の半導体レーー゛集積
回路の製造工程を示す装置断面図である。 1:半絶縁性(8I)基板、 2:n+導電性高不純物濃度、 3:選択結晶成長のだめのマスク、 4:レーザn側クラ、ド層、 5:レーザ活性層、 6:レーザn側クラッド層、 7:レーザキャップ層、 8:レーザn側の拡散領域、 9:電流リーク防止用のイオン打込み領域、10:電子
回路部における能動領域、 11:電子回路部及びし〜ザn側におけるオーミック電
極層、 12:レーザn側の金属電極、 13:電子回路部のオーミック金属電極、14:電子回
路部のショットキィ金属電極、15 : n ll11
4を層oaam−c’o厚さ、16:C8Pmレーデの
ための溝。 82 園 島 3 旧

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1、所定の牛#8縁性牛導体基板に少なくとも凹部を有
    し、この凹部内に凹部又は凸部を有する第1の半導体層
    とこの第1の半導体層上に活性層をクラッド層ではさん
    だ形態のダブルへテロ構造を形成し、当該活性層が前記
    凹部又は凸部に対応して湾曲型を有し、且前記半絶縁性
    半導体基板のレーザを構成した部分以外の領域に電子回
    路を有することを特徴とする半導体レーザ集積回路装置
    。
JP15248983A 1983-08-23 1983-08-23 半導体レ−ザ集積回路装置 Granted JPS6045082A (ja)

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JPS6045082A true JPS6045082A (ja) 1985-03-11
JPH023314B2 JPH023314B2 (ja) 1990-01-23

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6344790A (ja) * 1986-08-12 1988-02-25 Matsushita Electric Ind Co Ltd 半導体レ−ザ装置
JPS6457781A (en) * 1987-08-28 1989-03-06 Mitsubishi Electric Corp Planar type phase synchronous integrated optical element and manufacture thereof
US4940672A (en) * 1989-03-17 1990-07-10 Kopin Corporation Method of making monolithic integrated III-V type laser devices and silicon devices on silicon

Non-Patent Citations (1)

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Title
ELECTRONICS=1982 *

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JPH023314B2 (ja) 1990-01-23

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