JPH08313745A - 半導体光集積回路およびその製造方法 - Google Patents
半導体光集積回路およびその製造方法Info
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- JPH08313745A JPH08313745A JP7122364A JP12236495A JPH08313745A JP H08313745 A JPH08313745 A JP H08313745A JP 7122364 A JP7122364 A JP 7122364A JP 12236495 A JP12236495 A JP 12236495A JP H08313745 A JPH08313745 A JP H08313745A
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- Japan
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- semiconductor
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- light receiving
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Abstract
(57)【要約】
【目的】受光素子または発光素子の周囲に深いみぞを形
成し、その側面を不透明な薄膜でおおうことにより受光
素子への迷光を遮断することのできる半導体光集積回路
を実現する。 【構成】受光素子または発光素子の周囲にみぞを形成
し、その側面が受光部分または光出力部分を除き不透明
な薄膜でおおわれるように形成する。
成し、その側面を不透明な薄膜でおおうことにより受光
素子への迷光を遮断することのできる半導体光集積回路
を実現する。 【構成】受光素子または発光素子の周囲にみぞを形成
し、その側面が受光部分または光出力部分を除き不透明
な薄膜でおおわれるように形成する。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体光集積回路に関
するものである。
するものである。
【0002】
【従来の技術】従来より微弱な光を検出する光測定器で
は、受光素子に入射する信号光以外の光である迷光の除
去が重要な課題であり、光学的遮蔽板や光吸収体を用い
受光素子に入射する迷光を除いている。
は、受光素子に入射する信号光以外の光である迷光の除
去が重要な課題であり、光学的遮蔽板や光吸収体を用い
受光素子に入射する迷光を除いている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】この問題は種々の光学
素子を半導体基板上に集積化した半導体光集積回路にお
いても重要な課題であり、特に発光素子と受光素子を同
一基板上に形成した半導体光集積回路において大きな問
題となっている。
素子を半導体基板上に集積化した半導体光集積回路にお
いても重要な課題であり、特に発光素子と受光素子を同
一基板上に形成した半導体光集積回路において大きな問
題となっている。
【0004】本発明の目的は、このような点に鑑み、受
光素子または発光素子の周囲に深いみぞを形成し、その
側面を不透明な薄膜でおおうことにより受光素子への迷
光を遮断することのできる半導体光集積回路を実現する
ことにある。本発明の他の目的は、受光素子または発光
素子の周囲に深いみぞを形成し、その側面を不透明な薄
膜でおおうことにより受光素子への迷光を遮断すること
のできる半導体光集積回路の製造方法を提供することに
ある。
光素子または発光素子の周囲に深いみぞを形成し、その
側面を不透明な薄膜でおおうことにより受光素子への迷
光を遮断することのできる半導体光集積回路を実現する
ことにある。本発明の他の目的は、受光素子または発光
素子の周囲に深いみぞを形成し、その側面を不透明な薄
膜でおおうことにより受光素子への迷光を遮断すること
のできる半導体光集積回路の製造方法を提供することに
ある。
【0005】
【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために本願の第1の発明では、発光素子と受光素子が
同一基板上に形成された半導体光集積回路において、前
記受光素子の周囲に半導体光吸収層より深いみぞが形成
され、そのみぞの側面が受光素子の受光部分を除き不透
明な薄膜でおおわれるように形成されたことを特徴とす
る。また本願の第2の発明では、発光素子と受光素子が
同一基板上に形成された半導体光集積回路において、前
記発光素子の周囲に半導体活性層より深いみぞが形成さ
れ、そのみぞの側面が光出力部分を除き不透明な薄膜で
おおわれるように形成されたことを特徴とする。
るために本願の第1の発明では、発光素子と受光素子が
同一基板上に形成された半導体光集積回路において、前
記受光素子の周囲に半導体光吸収層より深いみぞが形成
され、そのみぞの側面が受光素子の受光部分を除き不透
明な薄膜でおおわれるように形成されたことを特徴とす
る。また本願の第2の発明では、発光素子と受光素子が
同一基板上に形成された半導体光集積回路において、前
記発光素子の周囲に半導体活性層より深いみぞが形成さ
れ、そのみぞの側面が光出力部分を除き不透明な薄膜で
おおわれるように形成されたことを特徴とする。
【0006】本願の方法の発明では、半導体結晶成長法
により、GaAs基板上に、少なくともクラッド層と、
GRIN層と、量子井戸層と、GRIN層と、ガイド層
を成長させる工程と、前記ガイド層に半導体レーザ用の
回折格子とリブ型光導波路を形成する工程と、前記半導
体レーザと半導体受光素子からなる部分をマスクし、そ
れ以外の部分には不純物をイオン注入する工程と、半導
体結晶成長法により、前記回折格子とリブ型光導波路を
形成したガイド層上に、クラッド層とキャップ層を成長
させる工程と、前記半導体受光素子の電極を電気的に絶
縁しかつ半導体受光素子への迷光を遮断するためのみぞ
構造をエッチングする工程と、その後前記みぞ構造の側
面をおおうように半導体レーザと半導体受光素子に上部
電極と下部電極を形成する工程を含むことを特徴とす
る。
により、GaAs基板上に、少なくともクラッド層と、
GRIN層と、量子井戸層と、GRIN層と、ガイド層
を成長させる工程と、前記ガイド層に半導体レーザ用の
回折格子とリブ型光導波路を形成する工程と、前記半導
体レーザと半導体受光素子からなる部分をマスクし、そ
れ以外の部分には不純物をイオン注入する工程と、半導
体結晶成長法により、前記回折格子とリブ型光導波路を
形成したガイド層上に、クラッド層とキャップ層を成長
させる工程と、前記半導体受光素子の電極を電気的に絶
縁しかつ半導体受光素子への迷光を遮断するためのみぞ
構造をエッチングする工程と、その後前記みぞ構造の側
面をおおうように半導体レーザと半導体受光素子に上部
電極と下部電極を形成する工程を含むことを特徴とす
る。
【0007】
【作用】受光素子または発光素子の周囲にみぞを形成
し、その側面を不透明な薄膜でおおう。これにより受光
素子への迷光を遮断する。
し、その側面を不透明な薄膜でおおう。これにより受光
素子への迷光を遮断する。
【0008】
【実施例】以下図面を用いて本発明を詳しく説明する。
ここでは、量子井戸構造の無秩序化を応用した集積化プ
ロセスを用いて、GaAs半導体基板上に分布帰還型半
導体レーザ(DFB−LD:Distributed Feedback - L
aser Diode)と、半導体受光素子と、光導波路を集積化
したワンチップ干渉計測用ヘッドを例にとって説明す
る。
ここでは、量子井戸構造の無秩序化を応用した集積化プ
ロセスを用いて、GaAs半導体基板上に分布帰還型半
導体レーザ(DFB−LD:Distributed Feedback - L
aser Diode)と、半導体受光素子と、光導波路を集積化
したワンチップ干渉計測用ヘッドを例にとって説明す
る。
【0009】図1は上記ワンチップ干渉計測用ヘッドの
一例を示す構成図である。図において、1はGaAs半
導体基板、2は分布帰還型半導体レーザ、3は半導体受
光素子、4は光導波路、5,6はレンズ、7はプリズム
である。
一例を示す構成図である。図において、1はGaAs半
導体基板、2は分布帰還型半導体レーザ、3は半導体受
光素子、4は光導波路、5,6はレンズ、7はプリズム
である。
【0010】分布帰還型半導体レーザ2の出力光は光導
波路4で二分され、一方は曲がり導波路により直接半導
体受光素子3に向かい、他方は半導体基板1から出射し
て出力レンズ5でコリメートされプリズム7に向かう。
プリズム7で反射された出力光は入力レンズ6で集光さ
れ、半導体基板1上の光導波路4に再度入射し半導体受
光素子3に向かう。分布帰還型半導体レーザ2の曲がり
導波路を導波した出力光とプリズム7で反射して戻って
来た出力光の2つの光は半導体受光素子3の手前で結合
し、半導体受光素子3には両出力光の干渉信号が得られ
る。
波路4で二分され、一方は曲がり導波路により直接半導
体受光素子3に向かい、他方は半導体基板1から出射し
て出力レンズ5でコリメートされプリズム7に向かう。
プリズム7で反射された出力光は入力レンズ6で集光さ
れ、半導体基板1上の光導波路4に再度入射し半導体受
光素子3に向かう。分布帰還型半導体レーザ2の曲がり
導波路を導波した出力光とプリズム7で反射して戻って
来た出力光の2つの光は半導体受光素子3の手前で結合
し、半導体受光素子3には両出力光の干渉信号が得られ
る。
【0011】次に作製プロセスについて説明する。 (1) 半導体結晶成長法、例えば有機金属気相成長法によ
り、図2の断面図に示すように、n型GaAs基板11
上に、n型GaAsバッファー層12(厚さ0.5μ
m)と、n型Al0.6Ga0.4Asクラッド層13(厚さ
1.5μm)と、アンドープAlxGa1-xAs(x=
0.6〜0.3)のGRIN層14(厚さ150nm)
と、アンドープGaAs量子井戸層15(厚さ10n
m)と、アンドープAlxGa1-xAs(x=0.3〜
0.6)のGRIN層16(厚さ150nm)と、アン
ドープAl0.6Ga0.4Asのキャリアブロック層17
(厚さ30nm)と、Al0.15Ga0.85Asのガイド層
18(厚さ20nm)を温度780゜Cで成長させる。
この場合、バッファー層12、キャリアブロック層17
は必ずしも必要とはしない。なお、アンドープGaAs
量子井戸層15は、分布帰還型半導体レーザ2では活性
層として動作し、半導体受光素子3では光吸収層として
動作する。
り、図2の断面図に示すように、n型GaAs基板11
上に、n型GaAsバッファー層12(厚さ0.5μ
m)と、n型Al0.6Ga0.4Asクラッド層13(厚さ
1.5μm)と、アンドープAlxGa1-xAs(x=
0.6〜0.3)のGRIN層14(厚さ150nm)
と、アンドープGaAs量子井戸層15(厚さ10n
m)と、アンドープAlxGa1-xAs(x=0.3〜
0.6)のGRIN層16(厚さ150nm)と、アン
ドープAl0.6Ga0.4Asのキャリアブロック層17
(厚さ30nm)と、Al0.15Ga0.85Asのガイド層
18(厚さ20nm)を温度780゜Cで成長させる。
この場合、バッファー層12、キャリアブロック層17
は必ずしも必要とはしない。なお、アンドープGaAs
量子井戸層15は、分布帰還型半導体レーザ2では活性
層として動作し、半導体受光素子3では光吸収層として
動作する。
【0012】(2) 電子ビーム露光と硫酸過水によるエッ
チングによって、ガイド層18に分布帰還型半導体レー
ザ用の回折格子21と、リブ型光導波路22を形成す
る。エッチング後の上面図を図3に示し、図3のa−b
とc−dの断面をそれぞれ図4と図5に示す。このとき
のエッチングは、ガイド層18を完全にエッチングしキ
ャリアブロック層17中で止まるように制御する。これ
によりエッチングされた部分とされていない部分の違い
がガイド層の有無となり、エッチングによる屈折率差が
ガイド層の厚さにより決まることになる。
チングによって、ガイド層18に分布帰還型半導体レー
ザ用の回折格子21と、リブ型光導波路22を形成す
る。エッチング後の上面図を図3に示し、図3のa−b
とc−dの断面をそれぞれ図4と図5に示す。このとき
のエッチングは、ガイド層18を完全にエッチングしキ
ャリアブロック層17中で止まるように制御する。これ
によりエッチングされた部分とされていない部分の違い
がガイド層の有無となり、エッチングによる屈折率差が
ガイド層の厚さにより決まることになる。
【0013】(3) 分布帰還型半導体レーザ2と半導体受
光素子3からなる部分を図6に示すようにマスク(斜線
部分)31a,31bを施し、これ以外の部分にはエネ
ルギー100keV、ドーズ量1×1013cm-2で不純
物例えばSiをイオン注入する。
光素子3からなる部分を図6に示すようにマスク(斜線
部分)31a,31bを施し、これ以外の部分にはエネ
ルギー100keV、ドーズ量1×1013cm-2で不純
物例えばSiをイオン注入する。
【0014】(4) 有機金属気相成長法により、回折格子
21とリブ型光導波路22を形成したガイド層18上
に、p型Al0.6Ga0.4Asクラッド層41(厚さ1.
5μm)と、p型GaAsキャップ層42(厚さ0.3
μm)を温度750゜Cで成長させる。Si不純物によ
りAlとGaの相互拡散が助長されるため、このときの
昇温によりSiをイオン注入した部分の量子井戸が無秩
序化する。この無秩序化により量子井戸の吸収端が短波
長側にシフトし、Siをイオン注入した部分が低損失の
導波路となる。図3中のc−d断面を図7に示す。図中
点線部のGaAs量子井戸層151が無秩序化されてい
る。
21とリブ型光導波路22を形成したガイド層18上
に、p型Al0.6Ga0.4Asクラッド層41(厚さ1.
5μm)と、p型GaAsキャップ層42(厚さ0.3
μm)を温度750゜Cで成長させる。Si不純物によ
りAlとGaの相互拡散が助長されるため、このときの
昇温によりSiをイオン注入した部分の量子井戸が無秩
序化する。この無秩序化により量子井戸の吸収端が短波
長側にシフトし、Siをイオン注入した部分が低損失の
導波路となる。図3中のc−d断面を図7に示す。図中
点線部のGaAs量子井戸層151が無秩序化されてい
る。
【0015】(5) 分布帰還型半導体レーザ2部分の電流
注入領域を制限するための深さ1.6μmのみぞ構造5
1と、半導体受光素子3の電極を電気的に絶縁し、かつ
半導体受光素子3への迷光を遮断するための深さ3μm
のみぞ構造52をエッチングする。みぞ構造51,52
の上面図を図8に示す。
注入領域を制限するための深さ1.6μmのみぞ構造5
1と、半導体受光素子3の電極を電気的に絶縁し、かつ
半導体受光素子3への迷光を遮断するための深さ3μm
のみぞ構造52をエッチングする。みぞ構造51,52
の上面図を図8に示す。
【0016】(6) SiO2 膜61の成膜と、分布帰還型
半導体レーザ2と半導体受光素子3部分のSiO2 膜6
1のエッチングを行い、その後分布帰還型半導体レーザ
2と半導体受光素子3に上部電極62(分布帰還型半導
体レーザ2の上部電極を62a、半導体受光素子3の上
部電極を62bとする)と下部電極63を形成する。図
9に上部電極62a,62bの上面図を、また図10お
よび図11に図9におけるe−fおよびg−hでの断面
図をそれぞれ示す。図9と図11に示されるように、深
さ3μmのみぞ構造52の側面が半導体受光素子3の受
光部分を除いてすべて上部電極62でおおわれる構造と
なっており、これにより、強力な発光源である分布帰還
型半導体レーザ2から側面方向へ放射され受光部分に入
る迷光を遮断することができる。
半導体レーザ2と半導体受光素子3部分のSiO2 膜6
1のエッチングを行い、その後分布帰還型半導体レーザ
2と半導体受光素子3に上部電極62(分布帰還型半導
体レーザ2の上部電極を62a、半導体受光素子3の上
部電極を62bとする)と下部電極63を形成する。図
9に上部電極62a,62bの上面図を、また図10お
よび図11に図9におけるe−fおよびg−hでの断面
図をそれぞれ示す。図9と図11に示されるように、深
さ3μmのみぞ構造52の側面が半導体受光素子3の受
光部分を除いてすべて上部電極62でおおわれる構造と
なっており、これにより、強力な発光源である分布帰還
型半導体レーザ2から側面方向へ放射され受光部分に入
る迷光を遮断することができる。
【0017】以上のように側面を上部電極62でおおっ
た深さ3μmのみぞ構造52は、半導体受光素子3を電
気的に絶縁し、かつ半導体受光素子3への迷光を遮断す
る効果を持ち、これにより微弱な干渉信号を測定するこ
とが可能となる。また不透明な薄膜として上部電極を用
いることにより、上部電極の形成と同じプロセスで迷光
遮断用の不透明薄膜を形成でき、作製プロセスが簡略化
できる。
た深さ3μmのみぞ構造52は、半導体受光素子3を電
気的に絶縁し、かつ半導体受光素子3への迷光を遮断す
る効果を持ち、これにより微弱な干渉信号を測定するこ
とが可能となる。また不透明な薄膜として上部電極を用
いることにより、上部電極の形成と同じプロセスで迷光
遮断用の不透明薄膜を形成でき、作製プロセスが簡略化
できる。
【0018】なお、本発明は上記実施例に限定されな
い。例えば、上記実施例においては側面を不透明な薄膜
でおおったみぞ構造を受光素子の周囲に形成し、迷光を
遮断する構造としたが、逆に上記みぞ構造を半導体発光
素子3の周囲に形成し迷光を遮断する構造としてもよ
い。また両方を併用する構造としてもよい。
い。例えば、上記実施例においては側面を不透明な薄膜
でおおったみぞ構造を受光素子の周囲に形成し、迷光を
遮断する構造としたが、逆に上記みぞ構造を半導体発光
素子3の周囲に形成し迷光を遮断する構造としてもよ
い。また両方を併用する構造としてもよい。
【0019】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、半
導体光集積回路において受光素子または発光素子の周囲
に深いみぞを形成し、その側面を不透明な薄膜でおおう
ことにより、受光素子を電気的に絶縁し、かつ受光素子
への迷光を遮断することができ、これにより微弱な干渉
信号を測定することが可能になるという効果がある。ま
た、不透明な薄膜として上部電極を用いることにより、
上部電極の形成と同じプロセスで迷光遮断用の不透明薄
膜を形成でき、作製プロセスが簡略化できるという効果
がある。
導体光集積回路において受光素子または発光素子の周囲
に深いみぞを形成し、その側面を不透明な薄膜でおおう
ことにより、受光素子を電気的に絶縁し、かつ受光素子
への迷光を遮断することができ、これにより微弱な干渉
信号を測定することが可能になるという効果がある。ま
た、不透明な薄膜として上部電極を用いることにより、
上部電極の形成と同じプロセスで迷光遮断用の不透明薄
膜を形成でき、作製プロセスが簡略化できるという効果
がある。
【図1】本発明に係る半導体光集積回路の一実施例を示
す構成図
す構成図
【図2】図1に示す半導体光集積回路の断面図
【図3】半導体光集積回路の作製プロセスにおけるエッ
チング処理後の上面図
チング処理後の上面図
【図4】図3におけるa−bでの断面図
【図5】図3におけるc−dでの断面図
【図6】イオン注入用マスクの形状を示す図
【図7】量子井戸層の無秩序化を示す図
【図8】みぞ構造の上面図
【図9】上部電極を示す図
【図10】図9におけるe−fでの断面図
【図11】図9におけるg−hでの断面図
1 GaAs半導体基板 2 分布帰還型半導体レーザ 3 半導体受光素子 4 光導波路 5,6 レンズ 7 プリズム 11 GaAs基板 12 バッファー層 13 クラッド層 14 GRIN層 15 量子井戸層 16 GRIN層 17 ブロック層 18 ガイド層 21 回折格子 22 リブ型光導波路 31a,31b マスク 41 クラッド層 42 キャップ層 51,52 みぞ 62,62a,62b 上部電極 63 下部電極 151 無秩序化量子井戸層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 // H01L 31/10 H01L 31/10 A
Claims (4)
- 【請求項1】発光素子と受光素子が同一基板上に形成さ
れた半導体光集積回路において、 前記受光素子の周囲に半導体光吸収層より深いみぞが形
成され、そのみぞの側面が受光素子の受光部分を除き不
透明な薄膜でおおわれるように形成されたことを特徴と
する半導体光集積回路。 - 【請求項2】発光素子と受光素子が同一基板上に形成さ
れた半導体光集積回路において、 前記発光素子の周囲に半導体活性層より深いみぞが形成
され、そのみぞの側面が光出力部分を除き不透明な薄膜
でおおわれるように形成されたことを特徴とする半導体
光集積回路。 - 【請求項3】前記不透明な薄膜が、前記半導体光集積回
路において用いられる電極と同じ材料であることを特徴
とする請求項1または請求項2記載の半導体光集積回
路。 - 【請求項4】発光素子と受光素子が同一基板上に形成さ
れる半導体光集積回路の製造方法であって、 半導体結晶成長法により、GaAs基板上に、少なくと
もクラッド層と、GRIN層と、量子井戸層と、GRI
N層と、ガイド層を成長させる工程と、 前記ガイド層に半導体レーザ用の回折格子とリブ型光導
波路を形成する工程と、 前記半導体レーザと半導体受光素子からなる部分をマス
クし、それ以外の部分には不純物をイオン注入する工程
と、 半導体結晶成長法により、前記回折格子とリブ型光導波
路を形成したガイド層上に、クラッド層とキャップ層を
成長させる工程と、 前記半導体受光素子の電極を電気的に絶縁しかつ半導体
受光素子への迷光を遮断するためのみぞ構造をエッチン
グする工程と、 その後前記みぞ構造の側面をおおうように半導体レーザ
と半導体受光素子に上部電極と下部電極を形成する工程
を含むことを特徴とする半導体光集積回路の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP7122364A JPH08313745A (ja) | 1995-05-22 | 1995-05-22 | 半導体光集積回路およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP7122364A JPH08313745A (ja) | 1995-05-22 | 1995-05-22 | 半導体光集積回路およびその製造方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH08313745A true JPH08313745A (ja) | 1996-11-29 |
Family
ID=14834059
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP7122364A Pending JPH08313745A (ja) | 1995-05-22 | 1995-05-22 | 半導体光集積回路およびその製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH08313745A (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2004023010A (ja) * | 2002-06-20 | 2004-01-22 | Yokogawa Electric Corp | 半導体レーザ及びその製造方法 |
JP2004214059A (ja) * | 2003-01-06 | 2004-07-29 | Smk Corp | 操作パネル入力装置 |
JP2009047726A (ja) * | 2007-08-13 | 2009-03-05 | Fujitsu Ltd | 光変調器および光送信器 |
JP2018026478A (ja) * | 2016-08-10 | 2018-02-15 | 富士ゼロックス株式会社 | 発光素子、発光素子アレイ、及び光伝送装置 |
-
1995
- 1995-05-22 JP JP7122364A patent/JPH08313745A/ja active Pending
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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