JPH04184973A - 長波長光送信ｏｅｉｃ - Google Patents
長波長光送信ｏｅｉｃInfo
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- JPH04184973A JPH04184973A JP2316334A JP31633490A JPH04184973A JP H04184973 A JPH04184973 A JP H04184973A JP 2316334 A JP2316334 A JP 2316334A JP 31633490 A JP31633490 A JP 31633490A JP H04184973 A JPH04184973 A JP H04184973A
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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
- H01S5/06—Arrangements for controlling the laser output parameters, e.g. by operating on the active medium
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
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- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/15—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components having potential barriers, specially adapted for light emission
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- H01S5/042—Electrical excitation ; Circuits therefor
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-
- H—ELECTRICITY
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- H01S5/026—Monolithically integrated components, e.g. waveguides, monitoring photo-detectors, drivers
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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】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、半導体レーザと電子デバイスを集積した送信
０ＥＩＣ（光・電子集積回路）に関し、特に可視光帯域
の波長で発振する半導体レーザと電子デバイスとを集積
した長波長光送信０ＥＩＣに関するものである。
０ＥＩＣ（光・電子集積回路）に関し、特に可視光帯域
の波長で発振する半導体レーザと電子デバイスとを集積
した長波長光送信０ＥＩＣに関するものである。
第２図はセコンド オプトエレクトロニクスコンファレ
ンス（ＯＥＣ’ ８８） テクニカル ダイジェスト
１９０〜１９１ページ（Ｓｅｃｏｎｄ ０ｐｔｏｅｌｅ
ｃｔｒ。
ンス（ＯＥＣ’ ８８） テクニカル ダイジェスト
１９０〜１９１ページ（Ｓｅｃｏｎｄ ０ｐｔｏｅｌｅ
ｃｔｒ。
ｎ１ｃｓ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ （ＯＥＣ’ ８８）
Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｄｉｇｅｓｔ ｐｐ、１９０〜
ｐｐ、 １９１）に示された従来の長波長光送信０ＥＩ
Ｃの断面図であり、図において、ｌは半絶縁性１ｎＰ基
板であり、この基板ｌ上に半導体レーザ部１７と該半導
体レーザを駆動するＦＥＴ（電界効果トランジスタ）部
１８が集積される。
Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｄｉｇｅｓｔ ｐｐ、１９０〜
ｐｐ、 １９１）に示された従来の長波長光送信０ＥＩ
Ｃの断面図であり、図において、ｌは半絶縁性１ｎＰ基
板であり、この基板ｌ上に半導体レーザ部１７と該半導
体レーザを駆動するＦＥＴ（電界効果トランジスタ）部
１８が集積される。
半導体レーザのｎ側電極９が取付けられるｎ型ＩｎＧａ
ＡｓＰ層１４はＩｎＰ基板ｌのエツチングにより掘りこ
まれた凹部上に配置される。
ＡｓＰ層１４はＩｎＰ基板ｌのエツチングにより掘りこ
まれた凹部上に配置される。
ｎ型１ｎＰクラッド層２Ｉはｎ型１ｎＧａＡｓＰ層１４
上に配置され、ＩｎＧａＡｓＰ活性層３′はクラッド層
２′のリッジ部上に配置され、ｐ型ＩｎＰクラッド層４
′は活性層３′上に配置される。電流ブロック層１５は
クラッド層２′のリッジ部以外の領域上にリッジを埋め
込むように配置され、コンタクト層１６はブロック層１
５上に配置される。半導体レーザのｐ電極８はコンタク
ト層１６上に設けられ、ｎ電極９はｎ型ＩｎＧａＡｓＰ
層１４のレーザ積層構造が配置されていない領域上に設
けられる。１３はアンドープＧａＡｓバッファ層１３は
基板ｌの凸部上に配置され、ｎ型ＧａＡｓ動作層５１は
バッファ層１３上に配置される。ＦＥＴのゲート電極１
２は動作層５′に形成されたリセス溝の底部に設けられ
、ソース電極１０． ドレイン電極１１は動作層５′
のリセスの両側の領域上に設けられる。
上に配置され、ＩｎＧａＡｓＰ活性層３′はクラッド層
２′のリッジ部上に配置され、ｐ型ＩｎＰクラッド層４
′は活性層３′上に配置される。電流ブロック層１５は
クラッド層２′のリッジ部以外の領域上にリッジを埋め
込むように配置され、コンタクト層１６はブロック層１
５上に配置される。半導体レーザのｐ電極８はコンタク
ト層１６上に設けられ、ｎ電極９はｎ型ＩｎＧａＡｓＰ
層１４のレーザ積層構造が配置されていない領域上に設
けられる。１３はアンドープＧａＡｓバッファ層１３は
基板ｌの凸部上に配置され、ｎ型ＧａＡｓ動作層５１は
バッファ層１３上に配置される。ＦＥＴのゲート電極１
２は動作層５′に形成されたリセス溝の底部に設けられ
、ソース電極１０． ドレイン電極１１は動作層５′
のリセスの両側の領域上に設けられる。
次に動作について説明する。
この送信０ＥＩＣにおいては、半導体レーザのｎ電極９
はＦＥＴのソース電極ｌＯに配線により接続され動作す
る。半導体レーザ１７及びＦＥＴ１８の動作は単体のも
のと何ら変わることはない。
はＦＥＴのソース電極ｌＯに配線により接続され動作す
る。半導体レーザ１７及びＦＥＴ１８の動作は単体のも
のと何ら変わることはない。
すなわち半導体レーザ１７は、ＦＥＴ１８のゲート１２
に印加される信号電圧により、駆動電流か断続等の変調
を受け、その光出力もこれに対応して変調され、送信０
ＥＩＣとしての動作が行われる。
に印加される信号電圧により、駆動電流か断続等の変調
を受け、その光出力もこれに対応して変調され、送信０
ＥＩＣとしての動作が行われる。
次に製造工程について説明する。
まず、第４図（ａ）に示すＩｎＰ基板１の半導体レーザ
部１８を形成すべき部分を第４図（ｂ）のように段差エ
ツチングを行ない低くする。即ち、半導体レーザとＦＥ
Ｔの電極をほぼ同一平面上に配置するため、素子の層厚
の厚い半導体レーザ部の基板表面をＦＥＴ部よりあらか
じめ低くしておく。次に第４図（Ｃ）に示すように、半
導体レーザの電極取付用ｎ型１ｎＧａＡｓＰ層１４．ｎ
型１ｎＰクラッド層２”、ＩｎＧａＡｓＰ活性層３′、
及びｐ型１ｎＰクラッド層４１を液層成長法（ＬＰＥ）
。
部１８を形成すべき部分を第４図（ｂ）のように段差エ
ツチングを行ない低くする。即ち、半導体レーザとＦＥ
Ｔの電極をほぼ同一平面上に配置するため、素子の層厚
の厚い半導体レーザ部の基板表面をＦＥＴ部よりあらか
じめ低くしておく。次に第４図（Ｃ）に示すように、半
導体レーザの電極取付用ｎ型１ｎＧａＡｓＰ層１４．ｎ
型１ｎＰクラッド層２”、ＩｎＧａＡｓＰ活性層３′、
及びｐ型１ｎＰクラッド層４１を液層成長法（ＬＰＥ）
。
有機金属気相成長法（ＭＯＣＶＤ）等を用いて結晶成長
する（第１の結晶成長）。次に、半導体レーザの活性領
域となるべき部分以外のクラッド層２′、活性層３′、
及びクラッド層４′の不要部分を写真製版技術とエツチ
ングにより除去し、第４図（ｄｌに示すように、ストラ
イプ状のメサを形成する。次に第４図（ｅ）に示すよう
にＬＰＥ法により電流ブロック層１５．及びコンタクト
層１６を形成する（第２の結晶成長）。次にエツチング
により、第４図げ）に示すように、不要なコンタクト層
１６、及び電流ブロック層１５を除去する。次に第４図
（ｇ）に示すように、ＦＥＴ部のバッファ層１３、及び
ＧａＡｓ動作層５１を連続して成長する（第３の結晶成
長）。成長方法としてはＭＢＥ法を用いればよい。次に
第４図（社）に示すように、ＦＥＴのリセスエッチを行
なう。この後、第４図（ｉ）に示すように、半導体レー
ザのｐ電極８．及びｎ電極９、並びにＦＥＴのソース電
極１０． ドレイン電極１１．及びゲート電極１２を
形成して送信０ＥＩＣが完成する。
する（第１の結晶成長）。次に、半導体レーザの活性領
域となるべき部分以外のクラッド層２′、活性層３′、
及びクラッド層４′の不要部分を写真製版技術とエツチ
ングにより除去し、第４図（ｄｌに示すように、ストラ
イプ状のメサを形成する。次に第４図（ｅ）に示すよう
にＬＰＥ法により電流ブロック層１５．及びコンタクト
層１６を形成する（第２の結晶成長）。次にエツチング
により、第４図げ）に示すように、不要なコンタクト層
１６、及び電流ブロック層１５を除去する。次に第４図
（ｇ）に示すように、ＦＥＴ部のバッファ層１３、及び
ＧａＡｓ動作層５１を連続して成長する（第３の結晶成
長）。成長方法としてはＭＢＥ法を用いればよい。次に
第４図（社）に示すように、ＦＥＴのリセスエッチを行
なう。この後、第４図（ｉ）に示すように、半導体レー
ザのｐ電極８．及びｎ電極９、並びにＦＥＴのソース電
極１０． ドレイン電極１１．及びゲート電極１２を
形成して送信０ＥＩＣが完成する。
上述のように、この送信０ＥＩＣの作製には、ＩｎＰ基
板上に半導体レーザ用の結晶として、電極取付用ｎ型１
ｎＧａＡｓＰ層１４．ｎ型１ｎＰクラッド層２’、１ｎ
ＧａＡｓＰ活性層３゛、ｐ型１ｎＰクラッド層４°を形
成する第１の結晶成長工程、これらの結晶を敵状にエツ
チングした後、電流ブロック層１５コンタクト層１６を
形成する第２の結晶成長工程、ＦＥＴ用結晶としてアン
ドープＧａＡｓバッファ層１３．ｎ型ＧａＡｓ動作層５
′を形成する第３の結晶成長工程の計３回の結晶成長工
程が必要である。
板上に半導体レーザ用の結晶として、電極取付用ｎ型１
ｎＧａＡｓＰ層１４．ｎ型１ｎＰクラッド層２’、１ｎ
ＧａＡｓＰ活性層３゛、ｐ型１ｎＰクラッド層４°を形
成する第１の結晶成長工程、これらの結晶を敵状にエツ
チングした後、電流ブロック層１５コンタクト層１６を
形成する第２の結晶成長工程、ＦＥＴ用結晶としてアン
ドープＧａＡｓバッファ層１３．ｎ型ＧａＡｓ動作層５
′を形成する第３の結晶成長工程の計３回の結晶成長工
程が必要である。
従来の長波長光送信０ＥＩＣは以上の様な工程により製
作されていたため、結晶結晶回数が多く、繁雑であり、
０ＥＩＣの歩留り、低コスト化の見地から問題があった
。さらに製造プロセスのおいて、必然的にレーザ結晶の
全体の厚さに近い（例えば５μｍ以上の）段差が生じる
。このため写真製版時のレジスト塗布むらが起こり、Ｆ
ＥＴの微細パターンの形成が困難なため、０ＥＩＣの高
性能化（例えば高速化）が図れない等の問題点かあった
。
作されていたため、結晶結晶回数が多く、繁雑であり、
０ＥＩＣの歩留り、低コスト化の見地から問題があった
。さらに製造プロセスのおいて、必然的にレーザ結晶の
全体の厚さに近い（例えば５μｍ以上の）段差が生じる
。このため写真製版時のレジスト塗布むらが起こり、Ｆ
ＥＴの微細パターンの形成が困難なため、０ＥＩＣの高
性能化（例えば高速化）が図れない等の問題点かあった
。
この発明は上記のような問題点を解決するためになされ
たものであり、−回の結晶成長工程により、半導体レー
ザと駆動用電子デバイスの結晶成長を行うことができ、
また、製造プロセスにおいて大きな段差が生じない、長
波長光送信０ＥＩＣの構成を得ることを目的とする。
たものであり、−回の結晶成長工程により、半導体レー
ザと駆動用電子デバイスの結晶成長を行うことができ、
また、製造プロセスにおいて大きな段差が生じない、長
波長光送信０ＥＩＣの構成を得ることを目的とする。
この発明に係る長波長光送信０ＥＩＣは、半絶縁性基板
上に順次形成されたＡＡＧａ−１ｎＡｓｎＡｓツクラッ
ド子井戸活性層、高抵抗Ａｊ７Ｇａ ＩｎＡｓ上クラッ
ド層の少なくとも３層から構成され、ｐ型およびｎ型不
純物の拡散により上記量子井戸活性層が無秩序化された
領域にはさまれた活性領域を有する横方向電流注入型の
半導体レーザと、上記高抵抗ＡｌＧａ ＩｎＡｓ上クラ
ッド層上に形成されたＡＩ！Ｇａ ＩｎＡｓ系材料から
なる動作層、及びキャリア供給層を有し、上記上クラッ
ド層をリーク電流防止層として用いるＨＥＭＴ（Ｈｉｇ
ｈ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｍｏｂｉｌｉｔｙ Ｔｒａｎｓ
ｉｓｔｏｒ：高電子移動度トランジスタ）とを集積した
ものである。
上に順次形成されたＡＡＧａ−１ｎＡｓｎＡｓツクラッ
ド子井戸活性層、高抵抗Ａｊ７Ｇａ ＩｎＡｓ上クラッ
ド層の少なくとも３層から構成され、ｐ型およびｎ型不
純物の拡散により上記量子井戸活性層が無秩序化された
領域にはさまれた活性領域を有する横方向電流注入型の
半導体レーザと、上記高抵抗ＡｌＧａ ＩｎＡｓ上クラ
ッド層上に形成されたＡＩ！Ｇａ ＩｎＡｓ系材料から
なる動作層、及びキャリア供給層を有し、上記上クラッ
ド層をリーク電流防止層として用いるＨＥＭＴ（Ｈｉｇ
ｈ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｍｏｂｉｌｉｔｙ Ｔｒａｎｓ
ｉｓｔｏｒ：高電子移動度トランジスタ）とを集積した
ものである。
この発明においては、高抵抗上側クラッド層を有する横
方向電流注入型レーザと、該高抵抗上側クラッド層をリ
ーク電流防止用バッファ層として用いるＨＥＭＴを集積
した構成としたから、基板と格子整合のとれた結晶だけ
で構成できるため一回の結晶成長工程で両デバイスの結
晶を同時に成長できる。また、半導体レーザとＨＥＭＴ
との電気的分離は製造プロセスの最終段階で、薄いＨＥ
ＭＴ用結晶層（約数１０００Å以下）を両デバイスの間
で少量のエツチングすることにより可能であるのでＨＥ
ＭＴのゲート電極のリソグラフィー工程においては、基
板は平坦であり、レジスト嬢布むら等の高性能化を妨げ
る現象は全く発生しない。
方向電流注入型レーザと、該高抵抗上側クラッド層をリ
ーク電流防止用バッファ層として用いるＨＥＭＴを集積
した構成としたから、基板と格子整合のとれた結晶だけ
で構成できるため一回の結晶成長工程で両デバイスの結
晶を同時に成長できる。また、半導体レーザとＨＥＭＴ
との電気的分離は製造プロセスの最終段階で、薄いＨＥ
ＭＴ用結晶層（約数１０００Å以下）を両デバイスの間
で少量のエツチングすることにより可能であるのでＨＥ
ＭＴのゲート電極のリソグラフィー工程においては、基
板は平坦であり、レジスト嬢布むら等の高性能化を妨げ
る現象は全く発生しない。
以下、この発明の実施例を図について説明する。
第１図は本発明の一実施例による長波長光送信０ＥＩＣ
の構造を示す断面図であり、図において、半導体レーザ
部１７と高電子移動度トランジスタ（ＨＥＭＴ）部１８
が半絶縁性ＩｎＰ基板１上に集積されている。半導体レ
ーザの下側ＡＩ！Ｇａ ＩｎＡｓクラッド層２は基板１
上に配置される。例えばＡｌＧａ ＩｎＡｓ又はＡｌ２
１ｎＡｓをバリア層とじＩｎＧａＡｓを井戸層とする量
子井戸活性層３は下クラッド層２上に配置され、高抵抗
のＡＩ！Ｇａ＝ ＩｎＡｓクラッド層４は量子井戸活性
層３上に配置される。ＨＥＭＴのアンドープＩｎＧａＡ
ｓ動作層５は上クラッド層４上に配置され、ｎ型ＡＩ！
Ｉ ｎＡｓキャリア供給層６は動作層５上に配置され、
ｎ型Ｉ ｎＧａＡｓコンタクト層７はキャリア供給層６
上に配置される。ｎ型不純物拡散領域１９とｎ型不純物
拡散領域２１は半導体レーザ部において所定間隔をおい
て対向して、コンタクト層７表面から量子井戸活性層３
を貫通して下クラッド層２に達するように設けられてい
る。
の構造を示す断面図であり、図において、半導体レーザ
部１７と高電子移動度トランジスタ（ＨＥＭＴ）部１８
が半絶縁性ＩｎＰ基板１上に集積されている。半導体レ
ーザの下側ＡＩ！Ｇａ ＩｎＡｓクラッド層２は基板１
上に配置される。例えばＡｌＧａ ＩｎＡｓ又はＡｌ２
１ｎＡｓをバリア層とじＩｎＧａＡｓを井戸層とする量
子井戸活性層３は下クラッド層２上に配置され、高抵抗
のＡＩ！Ｇａ＝ ＩｎＡｓクラッド層４は量子井戸活性
層３上に配置される。ＨＥＭＴのアンドープＩｎＧａＡ
ｓ動作層５は上クラッド層４上に配置され、ｎ型ＡＩ！
Ｉ ｎＡｓキャリア供給層６は動作層５上に配置され、
ｎ型Ｉ ｎＧａＡｓコンタクト層７はキャリア供給層６
上に配置される。ｎ型不純物拡散領域１９とｎ型不純物
拡散領域２１は半導体レーザ部において所定間隔をおい
て対向して、コンタクト層７表面から量子井戸活性層３
を貫通して下クラッド層２に達するように設けられてい
る。
半導体レーザのｐｔ電極はｎ型不純物拡散領域１９のコ
ンタクト層７上に、半導体レーザのｎ電極９はｎ型不純
物拡散領域２１のコンタクト層７上にそれぞれ設けられ
る。１ｏはＨＥＭＴのソース電極、１１はＨＥＭＴのド
レイン電極、１２はＨＥＭＴのゲート電極である。２ｏ
は量子井戸活性層３のｐ型不純物拡散による無秩序化領
域、２２は量子井戸活性層３のｎ型不純物拡散による無
秩序化領域である。２３は半導体レーザの活性領域、２
４は半導体レーザのｐ領域とｎ領域を分離する溝、２５
は半導体レーザとＨＥＭＴの分離用溝である。
ンタクト層７上に、半導体レーザのｎ電極９はｎ型不純
物拡散領域２１のコンタクト層７上にそれぞれ設けられ
る。１ｏはＨＥＭＴのソース電極、１１はＨＥＭＴのド
レイン電極、１２はＨＥＭＴのゲート電極である。２ｏ
は量子井戸活性層３のｐ型不純物拡散による無秩序化領
域、２２は量子井戸活性層３のｎ型不純物拡散による無
秩序化領域である。２３は半導体レーザの活性領域、２
４は半導体レーザのｐ領域とｎ領域を分離する溝、２５
は半導体レーザとＨＥＭＴの分離用溝である。
次に本実施例の製造工程について説明する。
第２図は本実施例の製造フローを示す断面工程図である
。
。
まず、第２図（ａ）に示す半絶縁性１ｎＰ基板ｌ上に、
第２図（ｂ）に示すようにＡｊ７Ｇａ ｌ ｎＡｓ下側
クラッド層２２例えばＡｆＧａ ＩｎＡｓ又はＡＡＩｎ
Ａｓをバリア層とじＩｎＧａＡｓを井戸層とする量子井
戸活性層３．高抵抗ＡＩ！Ｇａ ＩｎＡｓクラッド層４
．アンドープＩｎＧａＡｓ動作層５゜ｎ型ＡＩ！ＩｎＡ
ｓキャリア供給層６．及びｎ型ＩｎＧａＡｓコンタクト
層７をＭＯＣＶＤ法により順次連続的に成長形成する。
第２図（ｂ）に示すようにＡｊ７Ｇａ ｌ ｎＡｓ下側
クラッド層２２例えばＡｆＧａ ＩｎＡｓ又はＡＡＩｎ
Ａｓをバリア層とじＩｎＧａＡｓを井戸層とする量子井
戸活性層３．高抵抗ＡＩ！Ｇａ ＩｎＡｓクラッド層４
．アンドープＩｎＧａＡｓ動作層５゜ｎ型ＡＩ！ＩｎＡ
ｓキャリア供給層６．及びｎ型ＩｎＧａＡｓコンタクト
層７をＭＯＣＶＤ法により順次連続的に成長形成する。
次に成長層表面よりＺｎ等の拡散、あるいはイオン注入
等により、第２図（Ｃ）に示すように、ｎ型不純物拡散
領域１９を形成する。ここで量子井戸活性層３の不純物
が拡散した領域は量子井戸構造が無秩序化される。次に
成長層表面よりＳｉ等の拡散、あるいはイオン注入等に
より、第２図（ｄ）に示すように、ｐ型不純物拡散領域
１９と所定の間隔をおいてｎ型不純物拡散領域２１を形
成する。ここでもやはり量子井戸活性層３の不純物が拡
散した領域は量子井戸構造が無秩序化される。次に第２
図（ｅ）に示すように、ＨＥＭＴ部のゲートリセス溝を
エツチングにより形成し、溝の底部にゲート電極１２を
形成する。
等により、第２図（Ｃ）に示すように、ｎ型不純物拡散
領域１９を形成する。ここで量子井戸活性層３の不純物
が拡散した領域は量子井戸構造が無秩序化される。次に
成長層表面よりＳｉ等の拡散、あるいはイオン注入等に
より、第２図（ｄ）に示すように、ｐ型不純物拡散領域
１９と所定の間隔をおいてｎ型不純物拡散領域２１を形
成する。ここでもやはり量子井戸活性層３の不純物が拡
散した領域は量子井戸構造が無秩序化される。次に第２
図（ｅ）に示すように、ＨＥＭＴ部のゲートリセス溝を
エツチングにより形成し、溝の底部にゲート電極１２を
形成する。
次に第２図げ）に示すように、半導体レーザのｐ。
ｎ電極の分離用の溝２４．及び半導体レーザとＨＥＭＴ
の分離用溝２５をエツチングにより形成した後、レーザ
のｐ電極８．及びｎ電極９、並びにＨＥＭＴのソース電
極１０． ドレイン電極１１を形成して送信０ＥＩＣ
が完成する。
の分離用溝２５をエツチングにより形成した後、レーザ
のｐ電極８．及びｎ電極９、並びにＨＥＭＴのソース電
極１０． ドレイン電極１１を形成して送信０ＥＩＣ
が完成する。
次に本実施例の動作について説明する。
まず、半導体レーザ部１７の動作について説明する。本
実施例の半導体レーザ部１７においてはＳｉ等のｎ型不
純物、およびＺｎ等のｐ型不純物をエピタキシャル層表
面から拡散することにより量子井戸活性層３がそれぞれ
の拡散領域で無秩序化され、非拡散領域より実効的にバ
ンドギャップか広く、屈折率の小さい領域２０．２２か
形成されている。この半導体レーザ部のｐ電極８に＋、
ｎ電極９に−の電圧を印加すると、上下クラッド層２，
４は高抵抗であるため、電流は活性領域２３に集中して
、横方向に流れる。このときｐ型不純物拡散による無秩
序化領域２０からホールか、ｎ型不純物拡散による無秩
序化領域２２から電子が活性領域２３に左右から注入さ
れ、両者の再結合による発光が生じる。電流レベルを増
すにつれ誘導放出が始まり、やがてレーザ発振に至る。
実施例の半導体レーザ部１７においてはＳｉ等のｎ型不
純物、およびＺｎ等のｐ型不純物をエピタキシャル層表
面から拡散することにより量子井戸活性層３がそれぞれ
の拡散領域で無秩序化され、非拡散領域より実効的にバ
ンドギャップか広く、屈折率の小さい領域２０．２２か
形成されている。この半導体レーザ部のｐ電極８に＋、
ｎ電極９に−の電圧を印加すると、上下クラッド層２，
４は高抵抗であるため、電流は活性領域２３に集中して
、横方向に流れる。このときｐ型不純物拡散による無秩
序化領域２０からホールか、ｎ型不純物拡散による無秩
序化領域２２から電子が活性領域２３に左右から注入さ
れ、両者の再結合による発光が生じる。電流レベルを増
すにつれ誘導放出が始まり、やがてレーザ発振に至る。
量子井戸構造３の構成、すなわちＩｎＧａＡｓ井戸層の
厚さ及び、ＡＡＧａ ＩｎＡｓバリア層の実効的バンド
ギャップの値を適切に設定することにより、発振波長を
１．３〜１．５５μｍの光ファイバの吸収損失の少ない
長波長領域に設定することができる。活性領域２３の左
右は実効的に屈折率の小さい無秩序化領域で囲まれてい
るため、光は活性領域の左右方向に閉じ込め作用を受け
ることになる。活性領域２３の幅を約２μｍ程度以下に
設定することにより、基本横モード発振が得られる。
厚さ及び、ＡＡＧａ ＩｎＡｓバリア層の実効的バンド
ギャップの値を適切に設定することにより、発振波長を
１．３〜１．５５μｍの光ファイバの吸収損失の少ない
長波長領域に設定することができる。活性領域２３の左
右は実効的に屈折率の小さい無秩序化領域で囲まれてい
るため、光は活性領域の左右方向に閉じ込め作用を受け
ることになる。活性領域２３の幅を約２μｍ程度以下に
設定することにより、基本横モード発振が得られる。
次にＨＥＭＴｌ ８の動作について説明する。ＨＥＭＴ
ｌ８においては、ＩｎＧａＡｓ動作層５が高抵抗ＡｌＧ
ａ ＩｎＡｓ層４、すなわち半導体レーザのクラッド層
の上に直接形成されている。ＨＥＭＴにおいては、リー
ク電流低減のため動作層の下側に高抵抗のバッファ層を
設ける必要かあるか、本発明においては、半導体レーザ
の高抵抗クラッド層をリーク電流防止層として兼用して
いる。
ｌ８においては、ＩｎＧａＡｓ動作層５が高抵抗ＡｌＧ
ａ ＩｎＡｓ層４、すなわち半導体レーザのクラッド層
の上に直接形成されている。ＨＥＭＴにおいては、リー
ク電流低減のため動作層の下側に高抵抗のバッファ層を
設ける必要かあるか、本発明においては、半導体レーザ
の高抵抗クラッド層をリーク電流防止層として兼用して
いる。
ＨＥＭＴｌ ８の動作原理については従来のものと同様
である。すなわちＡ１１ｎＡｓキャリア供給層６から不
純物濃度が低く（約１０’″Ｃｍ”以下）、不純物散乱
の少ないＩｎＧａＡｓ動作層１５へ電子が供給され、動
作層５とキャリア供給層６の界面に２次元電子ガスが形
成される。ゲート電極１２の加える電圧により、動作層
５とキャリア供給層６の界面近傍のポテンシャルの高さ
・形状が変化し、２次元電子ガス濃度が変化する。すな
わち、ゲート電圧の変化により電流が変調を受けること
になる。
である。すなわちＡ１１ｎＡｓキャリア供給層６から不
純物濃度が低く（約１０’″Ｃｍ”以下）、不純物散乱
の少ないＩｎＧａＡｓ動作層１５へ電子が供給され、動
作層５とキャリア供給層６の界面に２次元電子ガスが形
成される。ゲート電極１２の加える電圧により、動作層
５とキャリア供給層６の界面近傍のポテンシャルの高さ
・形状が変化し、２次元電子ガス濃度が変化する。すな
わち、ゲート電圧の変化により電流が変調を受けること
になる。
以上の半導体レーザおよびＨＥＭＴを同一基板上に構成
した本実施例の送信０ＥＩＣでは、半導体レーザのｎ電
極９とＨＥＭＴのソース電極が配線により接続され、動
作する。即ちＨＥＭＴ １８により半導体レーザＩ７の
駆動電流を制御し、その光出力に明暗・強弱等の信号の
変調をがけることができる。
した本実施例の送信０ＥＩＣでは、半導体レーザのｎ電
極９とＨＥＭＴのソース電極が配線により接続され、動
作する。即ちＨＥＭＴ １８により半導体レーザＩ７の
駆動電流を制御し、その光出力に明暗・強弱等の信号の
変調をがけることができる。
このように本実施例では、基板上に順次形成されたＡＩ
！Ｇａ ＩｎＡｓ上クラッド層、量子井戸活性層、高抵
抗ＡｎＧａ ＩｎＡｓ上クラッド層を有し、ｐ型および
ｎ型不純物の拡散により上記量子井戸活性層が無秩序化
された領域にはさまれた活性領域を有する横方向電流注
入型の半導体レーザと、上記高抵抗ＡｆＧａ ＩｎＡｓ
上クラッド層上に形成された動作層を有し、上記上クラ
ッド層をリーク電流防止層として用いる高電子移動度ト
ランジスタとを集積した構成としたから、−回の結晶成
長工程で製造でき、工程を極めて簡単にすることができ
るとともに、プロセスにおいてウェハの段差が生じない
ので、ＨＥＭＴのゲート形成等において１μｍ以下の微
細パターニングか容易かつ高精度に行なうことができ、
高性能の長波長光０ＥＩＣを歩留りよく作製できる。ま
た、上述の結晶成長工程、フォトリソグラフィー工程上
のメリットの他に、半導体レーザの発振波長を通信用光
ファイバの吸収損失の少ない長波長領域である１、３〜
１．５５μｍ帯に設定することが可能である、高速性の
すぐれたＨＥＭＴを構成できるといった材料的な利点も
ある。
！Ｇａ ＩｎＡｓ上クラッド層、量子井戸活性層、高抵
抗ＡｎＧａ ＩｎＡｓ上クラッド層を有し、ｐ型および
ｎ型不純物の拡散により上記量子井戸活性層が無秩序化
された領域にはさまれた活性領域を有する横方向電流注
入型の半導体レーザと、上記高抵抗ＡｆＧａ ＩｎＡｓ
上クラッド層上に形成された動作層を有し、上記上クラ
ッド層をリーク電流防止層として用いる高電子移動度ト
ランジスタとを集積した構成としたから、−回の結晶成
長工程で製造でき、工程を極めて簡単にすることができ
るとともに、プロセスにおいてウェハの段差が生じない
ので、ＨＥＭＴのゲート形成等において１μｍ以下の微
細パターニングか容易かつ高精度に行なうことができ、
高性能の長波長光０ＥＩＣを歩留りよく作製できる。ま
た、上述の結晶成長工程、フォトリソグラフィー工程上
のメリットの他に、半導体レーザの発振波長を通信用光
ファイバの吸収損失の少ない長波長領域である１、３〜
１．５５μｍ帯に設定することが可能である、高速性の
すぐれたＨＥＭＴを構成できるといった材料的な利点も
ある。
以上のように、本発明によれば、同一の基板上に高抵抗
の上クラッド層を有する横方向電流注入型半導体レーザ
と、この高抵抗上クラッド層上に動作層を有するＨＥＭ
Ｔを形成したので、ＨＥＭＴのリーク電流防止層を特に
設ける必要はなく、エビタキシャル工程を簡略化、低コ
スト化できる効果がある。また、半導体レーザ用結晶と
ＨＥＭＴ用結晶は平坦な基板上に段差を形成することな
く連続して成長できるので、結晶成長後のＨＥＭＴのゲ
ート形成プロセスにおいて基板表面に段差のない平坦な
状態でフォトリソグラフィー工程を行うことができ、１
μｍ以下の小さいゲート長のパターン形成も容易である
。これにより高速変調が可能な送信０ＥＩＣを実現でき
るという効果である。さらに、本発明によれば、ＡＩ！
Ｇａ ＪｎＡＳ系材料系材−ているので、１．３μｍ−
１，５５μｍ帯の長波長半導体レーザと、本来高速のＩ
ｎＧａ、Ａ、ｓ／Ａ／ＩｎＡｓ系ＨＥＭＴを同一１ｎＰ
基板上に容易に集積化できるため、上記リソグラフィー
上のメリットに加えて、より高速な送信０ＥＩＣが実現
できるという効果がある。
の上クラッド層を有する横方向電流注入型半導体レーザ
と、この高抵抗上クラッド層上に動作層を有するＨＥＭ
Ｔを形成したので、ＨＥＭＴのリーク電流防止層を特に
設ける必要はなく、エビタキシャル工程を簡略化、低コ
スト化できる効果がある。また、半導体レーザ用結晶と
ＨＥＭＴ用結晶は平坦な基板上に段差を形成することな
く連続して成長できるので、結晶成長後のＨＥＭＴのゲ
ート形成プロセスにおいて基板表面に段差のない平坦な
状態でフォトリソグラフィー工程を行うことができ、１
μｍ以下の小さいゲート長のパターン形成も容易である
。これにより高速変調が可能な送信０ＥＩＣを実現でき
るという効果である。さらに、本発明によれば、ＡＩ！
Ｇａ ＪｎＡＳ系材料系材−ているので、１．３μｍ−
１，５５μｍ帯の長波長半導体レーザと、本来高速のＩ
ｎＧａ、Ａ、ｓ／Ａ／ＩｎＡｓ系ＨＥＭＴを同一１ｎＰ
基板上に容易に集積化できるため、上記リソグラフィー
上のメリットに加えて、より高速な送信０ＥＩＣが実現
できるという効果がある。
第１図は本発明の一実施例による長波長光送信０ＥＩＣ
の構造を示す断面図、第２図は第１図の長波長光送信０
ＥＩＣの製造フローを示す断面工程図、第３図は従来の
長波長光送信０ＥＩＣを示す断面図、第４図は従来の長
波長光送信０ＥＩＣの製造フローを示す断面工程図であ
る。 １は半絶縁性１ｎＰ基板、２はＡｌＧａ ＩｎＡ’ｓク
ラッド層、３はＩｎＧａＡｓ／Ａｊ’Ｇａ ＩｎＡｓ量
子井戸活性層、４は高抵抗ＡＩ！Ｇａ ＩｎＡＳクラッ
ド層、５はＨＥＭＴのＩｎＧａＡｓ動作層、６はｎ型Ａ
Ａ ＩｎＡｓキャリア供給層、７はｎ型１ｎＧａＡｓコ
ンタクト層、８は半導体レーザのｐ電極、９はｎ電極、
】ＯはＨＥＭＴのソース電極、１１はＨＥＭＴのドレイ
ン電極、１２はＨＥＭＴのゲート電極、１９はｐ型不純
物拡散層、２０は量子井戸活性層のｐ型不純物拡散によ
る無秩序化領域、２１はｎ型不純物拡散領域、２２は量
子井戸活性層３のｎ型不純物拡散による無秩序化領域、
１７は半導体レーザ部、１８はＨＥＭＴ部。 なお、図中、同一符号は同一、または相当部分を示す。
の構造を示す断面図、第２図は第１図の長波長光送信０
ＥＩＣの製造フローを示す断面工程図、第３図は従来の
長波長光送信０ＥＩＣを示す断面図、第４図は従来の長
波長光送信０ＥＩＣの製造フローを示す断面工程図であ
る。 １は半絶縁性１ｎＰ基板、２はＡｌＧａ ＩｎＡ’ｓク
ラッド層、３はＩｎＧａＡｓ／Ａｊ’Ｇａ ＩｎＡｓ量
子井戸活性層、４は高抵抗ＡＩ！Ｇａ ＩｎＡＳクラッ
ド層、５はＨＥＭＴのＩｎＧａＡｓ動作層、６はｎ型Ａ
Ａ ＩｎＡｓキャリア供給層、７はｎ型１ｎＧａＡｓコ
ンタクト層、８は半導体レーザのｐ電極、９はｎ電極、
】ＯはＨＥＭＴのソース電極、１１はＨＥＭＴのドレイ
ン電極、１２はＨＥＭＴのゲート電極、１９はｐ型不純
物拡散層、２０は量子井戸活性層のｐ型不純物拡散によ
る無秩序化領域、２１はｎ型不純物拡散領域、２２は量
子井戸活性層３のｎ型不純物拡散による無秩序化領域、
１７は半導体レーザ部、１８はＨＥＭＴ部。 なお、図中、同一符号は同一、または相当部分を示す。
Claims (1)
- （１）半絶縁性基板上に順次形成されたＡｌＧａＩｎＡ
ｓ下クラッド層、量子井戸活性層、高抵抗ＡｌＧａＩｎ
Ａｓ上クラッド層の少なくとも３層から構成され、ｐ型
およびｎ型不純物の拡散により上記量子井戸活性層が無
秩序化された領域にはさまれた活性領域を有する横方向
電流注入型の半導体レーザと、 上記高抵抗ＡｌＧａＩｎＡｓ上クラッド層上に形成され
たＡｌＧａＩｎＡｓ系材料からなる動作層、及びキャリ
ア供給層を有し、上記上クラッド層をリーク電流防止層
として用いる高電子移動度トランジスタとを集積したこ
とを特徴とする長波長光送信ＯＥＩＣ。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2316334A JPH04184973A (ja) | 1990-11-19 | 1990-11-19 | 長波長光送信ｏｅｉｃ |
| EP91308112A EP0487192B1 (en) | 1990-11-19 | 1991-09-04 | Opto-electronic integrated circuit having a transmitter of long wavelength |
| DE69123709T DE69123709T2 (de) | 1990-11-19 | 1991-09-04 | Optoelektronische integrierte Schaltung mit einem Langwellensender |
| US07/757,803 US5311046A (en) | 1990-11-19 | 1991-09-11 | Long wavelength transmitter opto-electronic integrated circuit |
| CA002051453A CA2051453C (en) | 1990-11-19 | 1991-09-16 | Long wavelength transmitter opto-electronic integrated circuit |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2316334A JPH04184973A (ja) | 1990-11-19 | 1990-11-19 | 長波長光送信ｏｅｉｃ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04184973A true JPH04184973A (ja) | 1992-07-01 |
Family
ID=18075968
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2316334A Pending JPH04184973A (ja) | 1990-11-19 | 1990-11-19 | 長波長光送信ｏｅｉｃ |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5311046A (ja) |
| EP (1) | EP0487192B1 (ja) |
| JP (1) | JPH04184973A (ja) |
| CA (1) | CA2051453C (ja) |
| DE (1) | DE69123709T2 (ja) |
Families Citing this family (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5818078A (en) * | 1994-08-29 | 1998-10-06 | Fujitsu Limited | Semiconductor device having a regrowth crystal region |
| JP3501676B2 (ja) * | 1999-05-07 | 2004-03-02 | 松下電器産業株式会社 | 半導体レーザ装置の製造方法 |
| US6545335B1 (en) * | 1999-12-27 | 2003-04-08 | Xerox Corporation | Structure and method for electrical isolation of optoelectronic integrated circuits |
| US7701991B2 (en) * | 2004-09-23 | 2010-04-20 | Seminex Corporation | High-power infrared semiconductor diode light emitting device |
| US20110137184A1 (en) * | 2008-08-19 | 2011-06-09 | Fan Ren | Pressure sensing |
| CN104377547B (zh) * | 2014-11-19 | 2017-07-21 | 北京工业大学 | 一种GaN基HEMT和LD单片集成的直接调制半导体激光器结构及其生长过程 |
| GB2558308B (en) | 2016-12-30 | 2022-01-19 | Lumentum Tech Uk Limited | Electrical isolation in photonic integrated circuits |
| DE102017126446A1 (de) | 2017-11-10 | 2019-05-16 | Osram Opto Semiconductors Gmbh | Optoelektronisches Halbleiterbauelement und Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Halbleiterbauelements |
| GB2592208B (en) * | 2020-02-19 | 2022-04-06 | Plessey Semiconductors Ltd | High resolution monolithic RGB arrays |
Family Cites Families (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5670681A (en) * | 1979-11-14 | 1981-06-12 | Hitachi Ltd | Semiconductor luminous element |
| JPS6132588A (ja) * | 1984-07-25 | 1986-02-15 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 半導体装置 |
| EP0228624B1 (en) * | 1985-12-19 | 1993-04-21 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | field effect transistor |
| FR2592739B1 (fr) * | 1986-01-06 | 1988-03-18 | Brillouet Francois | Structure semi-conductrice monolithique d'un laser et d'un transistor a effet de champ et son procede de fabrication |
| JPS62244167A (ja) * | 1986-04-17 | 1987-10-24 | Fujitsu Ltd | 光，電子半導体集積回路 |
| JPS63150982A (ja) * | 1986-12-12 | 1988-06-23 | Fujitsu Ltd | 半導体発光装置 |
| DE3709302C2 (de) * | 1987-03-20 | 1998-07-02 | Daimler Benz Ag | Monolithisch integrierte Senderanordnung sowie Verfahren zu ihrer Herstellung |
| JPS649684A (en) * | 1987-07-02 | 1989-01-12 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Semiconductor device |
| US4774555A (en) * | 1987-08-07 | 1988-09-27 | Siemens Corporate Research And Support, Inc. | Power hemt structure |
| CA1301897C (en) * | 1988-02-29 | 1992-05-26 | Goro Sasaki | Method for producing an opto-electronic integrated circuit |
| EP0386797B1 (en) * | 1989-03-10 | 1997-06-04 | Canon Kabushiki Kaisha | Photodetector using wavelength selective optical coupler |
| US5003359A (en) * | 1989-12-29 | 1991-03-26 | David Sarnoff Research Center, Inc. | Optoelectronic integrated circuit |
-
1990
- 1990-11-19 JP JP2316334A patent/JPH04184973A/ja active Pending
-
1991
- 1991-09-04 EP EP91308112A patent/EP0487192B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1991-09-04 DE DE69123709T patent/DE69123709T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1991-09-11 US US07/757,803 patent/US5311046A/en not_active Expired - Fee Related
- 1991-09-16 CA CA002051453A patent/CA2051453C/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CA2051453C (en) | 1996-03-05 |
| EP0487192B1 (en) | 1996-12-18 |
| EP0487192A3 (en) | 1992-12-02 |
| DE69123709D1 (de) | 1997-01-30 |
| CA2051453A1 (en) | 1992-05-20 |
| US5311046A (en) | 1994-05-10 |
| EP0487192A2 (en) | 1992-05-27 |
| DE69123709T2 (de) | 1997-04-17 |
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