JPS6215874A - 化合物半導体装置 - Google Patents

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】 産業上の利用分野 本発明は半導体レーザ等の化合物半導体装置の構造に関
するものであり、半導体レーザと電子回路を同一基体上
に構成し、光情報処理や光通信。

光計測などの分野に適した半導体レーザを含む光集積回
路を得ようとするものである。

従来の技術 半導体レーザの構造は弁開面を共振器面とするファブリ
ペロ型のものが一般的である。弁開面を用いる共振器で
は他の素子とのモノリシック一体化は困難であり、光出
力安定化をはかるためのモニタＰＩＮ、受光素子との一
体化や光ＩＣ化には他の方策を構する必要がある。それ
を解決する１方策としてファブリペロをエツチングにて
構成する方法やマイクロクリープ法などが考案されてい
るが実用化の域には至っていない。また、ファブリペロ
共振器を使わない方法として回折格子を共振器とする分
布帰還型（ＤＦＢ）や分布反射型（ＤＢＲ）があるが技
術確立されるに至っていない。レーザと光出力モニタ用
の受光素子との一体化に至っては、研究開発段階である
。構成法としてはエツチングによるキャビティ構造のレ
ーザ部が構成され、そのレーザ導波路部の延長線上にレ
ーザと同じ構造の受光部が設けられ、逆バイアスをかけ
ることによって使用されレーザのモニタ用出力を得てい
る。一般にモニタ用電気出力は外部に設けられた増幅器
によって増幅され、レーザ駆動用回路に帰還され光出力
の安定化が行なわれる。

また、将来期待される集積回路用光配線はクロストーク
のない多重配線が考えられ、この時には光、あるいは電
子集積回路上全党導波路を介して発、受光素子を配置し
配線することができる。この時は、発光素子と受光素子
間は距離的に離れ、光損失も多くなシ易く、受光レベル
が低下し、増幅する必要がある。

発明が解決しようとする問題点 本発明はこの発光素子と受光素子をモノリシックに一体
化し、なおかつこの受光素子が受信した電気信号を増幅
するものであり、製造工程の簡素化をはかるものである
。

問題点を解決するだめの手段 上記問題点を解決するために１本発明は半導体レーザと
受、光用トランジスタを一体化し、レーザ作製プロセス
と同時に構成しようとするものである。

第１導電型の基体上に、この基体よりバンドギャップの
小さい第２導電型の活性領域を設け、該活性領域上に第
１導電型で、前記活性領域よシバンドギャップの大きい
第１のクラッド領域を設は前記活性領域に接して第２導
電型の第２の領域を設け、前記活性領域を発光部とする
レーザ部と、受光部として前記レーザ部以外の活性領域
の一部をトランジスタのベース領域とするトランジスタ
を同一基体上に構成したものである。

さらに光での配線を構成するにおいても、同様にレーザ
部と受光トランジスタ金光導波路で結ぼつとするもので
ある。

作用 本発明は、上記構成によシレーザ部の構成とし　　　　
　　　ｊて必要とされるバンドギャップの異なるまた導
電タイプの異なる接合で形成されるダブル、ヘテロ接合
構造全同時に受光用トランジスタとして使用するととも
に同一基体上に同時に構成することができ、製造工程の
簡略化を図ることができる。

実施例 第１図に本発明の実施例であり、半導体レーザとフォト
トランジスタをモノリシックに一体化した半導体装置の
斜視図を示す。また、第２図はその断面図を示す。ｎ型
ＩｎＰ基体１上にＰ、型ＩｎＧａＡｓＰ活性層２．２’
、ｎ型ＩｎＰクラッド層３，３′、ｎ型ＩｎＧａＡｓＰ
　　コンタクト層４が構成され、Ｐ型埋込み層６で埋込
まれている。？、８．１３はｎ型電極である。９，１０
，１１．１２はＰ型埋込み層への電極、１４は分離凹部
である。溝１４は埋込みＰ型層以上にエツチング等で除
去されており電極７と８，９と１１．１０と１２はこの
溝にて電気的に分離されている。電極７あるいは１３に
中電極に接続、電極９あるいは１ｏに一電極をとシつけ
、順方向に電流を流すことによって活性部２で発光させ
ることができる。電極７と１３゜９と１０は各々両方に
電極をとると効率的な電流注入を行なうことができる。

活性層の両端に共振器を形成することによってレーザ発
振を可能にする。また、電極８に一電極を電極１０ある
いは１２に中電極を接続するとフォトダイオードに逆バ
イアスを印加した状態となシ、前置レーザ光のモニタ用
受光素子として動作させることができる。

さらに、３’、２’、１は各々ｎ型、Ｐ型、ｎ型のもの
で、ｎｐｎ型トランジスタを形成している。

電極８はエミッシ、１１および１２はベース電極、１３
はコレクタ電極である。従って、ヘテロ接合型フォトト
ランジスタを構成しており、活性領域２′は受光用トラ
ンジスタのベース部であり、レーザ部よシ発した元の受
光領域に相当する。また、本受光用トランジスタは通常
のホモ接合のものに比べて、ヘテロ接合で形成されてい
るため、注入効率を上げることができ、高速応答をも可
能にする。従って、レーザ部で発した光は本受光部でフ
ォトダイオード、あるいはフォトトランジスタで受信さ
れ、電気信号に変換されて、レーザ出力の安定化のため
のフィードバック信号として使用されたシ、光配線用受
光素子として使用したりすることが可能となる。

本発明におけるレーザは実施例としてファブリペロ型共
振器によって構成されているが反射鏡として回折格子を
用いた分布帰還型のものにおいても同様に構成すること
が可能であることは言うまでもない。また、これらを組
み合わせた複合共振器構造とすることも可能である。

回折格子を反射鏡として用いる場合には第１図。

第２図のような溝を構成することは必ずしも必要とされ
ず、Ｐｎ接合、あるいは絶縁物などによって電気的分離
を行なうことも可能である。

第３図に第２の実施例を示す。素子の断面構造を示し、
基体１上に発光部１５と受光部１６が配置されており、
この発光部、受光部の間はクラッド部１７．１９にはさ
まれた光導波路１８によって光学的に結合されている。

発光部１５および受光部１６は前記第１の実施例に示す
構造を有している。この構造によって発光部と受光部は
必ずしも近接して配置する必要もない。受光部１６は高
効率なヘテロバイポーラ。

フォトトランジスタを形成しているので導波損失が大き
い低い受信レベルのものでも受信が可能となる。

第４図は光配線の１例を断面図にて示すもので、１．１
５．１６は前記第３図と同様であるが、２０は光導波路
部を示し、２ｏは電気、光の分離層であり、２１．２３
．２４は電子回路群を示す。

光導波路部はレーザおよび受光部の活性領域に接して配
置されるとはかぎらず、このように、活性領域と平行に
光導波路部を形成することも可能であり、作製上容易で
、平坦化された表面とすることも可能である。また、電
子回路群２１上に光配線が施され、電子回路群２３と２
４が光信号を介して信号の伝達が可能となる。

また、ＩｎＧ４ＡｓＰ　　のみならずＡ　１ｃａＡｓ　
、ＧａＡｇＩｎＰやＩＩ−Ｖｌ等の半導体にも適用でき
ることは言うまでもない。

発明の効果 以上のように本発明によれば、 （１）　　レーザ部分の作表と同時に受光部分を構成す
ることかでき、 （２）受光部分はへテロバイポーラトランジスタを構成
しておシ低い光受信レベルにおいても１素子にて増幅す
ることができ、 （３）シたがって、発光、受光の間七光導波路で結合す
ることによって、電気配線と光配線の積層化が可能であ
る。

などの特長を有し１炸裂上レーザ部と受光部が同時に形
成されるため製造プロセスが簡単であり、素子数の減少
がはかれる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例における半導体レーザと
受光素子を一体化した化合物半導体装置の斜視図、第２
図は同装置の断面図、第３図は本発明の第２の実施例に
おける発光部と受光部の間を光導波路にて配線した化合
物半導体装置の断面図、第４図は本発明の第３の実施例
における光配線下に電子回路部をもつ化合物半導体装置
の断面図である。 １・・・・・・基板、２・・・・・・活性層、３・・・
・・・クラッド層、４・・・・・・コンタクト層、６・
・・・・・埋込み層、７〜１３・・・・・・電極、１６
・・・・・・発光部、１６・・・・・・受光部、１８．
２０・・・・・・光導波路。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名第２
図 第３図 １７フラツト部 第４図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）第１導電型の基体上に、この基体よりバンドギャ
   ップの小さい第２導電型の活性領域を設け、該活性領域
   上に第１導電型で、前記活性領域よりバンドギャップの
   大きい第１のクラッド領域を設け、前記活性領域に接し
   て第２導電型の第２の領域を設け、前記活性領域を発光
   部とするレーザ部と、受光部として前記レーザ部以外の
   前記活性領域の一部をトランジスタのベース部とするト
   ランジスタを同一基体上に構成してなる化合物半導体装
   置。
2. （２）発光部より発した光は光導波路部を通って受光用
   のトランジスタにて受光される特許請求の範囲第１項記
   載の化合物半導体装置。