JPS5848481A - モニタ−用光検出器内蔵面発光型発光ダイオ−ド - Google Patents
モニタ−用光検出器内蔵面発光型発光ダイオ−ドInfo
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- JPS5848481A JPS5848481A JP56146773A JP14677381A JPS5848481A JP S5848481 A JPS5848481 A JP S5848481A JP 56146773 A JP56146773 A JP 56146773A JP 14677381 A JP14677381 A JP 14677381A JP S5848481 A JPS5848481 A JP S5848481A
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-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- 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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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】
本発明は光フアイバ通信用に適したモニター用光検出器
内蔵Ｉｒ５ＧａＡｓＰ系面発光型、発光ダイオードの改
良に関する。
内蔵Ｉｒ５ＧａＡｓＰ系面発光型、発光ダイオードの改
良に関する。
ＩｎＧａＡ＠Ｐ系面発光型発光面発光型発光ダイオード
び温度特性高安定性の特徴を有し、特に、信頼性Ｋ１１
ｌ、て轄半導体レーザ素子よ）３桁以上すぐれているこ
とが明らかにされている。さらに発光波長が光ファイバ
の低損失域である１、２〜１．６μ票帯にある為その高
信頼性と合わせ、伝送速度１００Ｍｂ／Ｉ＠度以下の近
・中距離光伝送システムにおいて広い用途が期待されて
いる。一方、よ〉高信頼度、よ）自由度の高い光伝送シ
ステム、特にアナログ伝送システムにおいて轄面発光型
発光ダイオードの光出力を何らかの方法でモニターする
ことが必要である。そして、モニター用光検出器の構成
方法としてはハイブリッドな構成とモノリシックな構成
と二通〕考えられるが、信頼性及びプストの両面からモ
ノリシックに面発光型発光ダイオードと同一基板上に構
成する方が有利であることは言うまでもない。
び温度特性高安定性の特徴を有し、特に、信頼性Ｋ１１
ｌ、て轄半導体レーザ素子よ）３桁以上すぐれているこ
とが明らかにされている。さらに発光波長が光ファイバ
の低損失域である１、２〜１．６μ票帯にある為その高
信頼性と合わせ、伝送速度１００Ｍｂ／Ｉ＠度以下の近
・中距離光伝送システムにおいて広い用途が期待されて
いる。一方、よ〉高信頼度、よ）自由度の高い光伝送シ
ステム、特にアナログ伝送システムにおいて轄面発光型
発光ダイオードの光出力を何らかの方法でモニターする
ことが必要である。そして、モニター用光検出器の構成
方法としてはハイブリッドな構成とモノリシックな構成
と二通〕考えられるが、信頼性及びプストの両面からモ
ノリシックに面発光型発光ダイオードと同一基板上に構
成する方が有利であることは言うまでもない。
しかしながら、従来のモノリシックにモニター用光検出
器を内蔵する面発光型発光ダイオードは単に、モニター
用光検出器と面発光型発光ダイオ゛ ′−ドを並置し、
横方向よシ発光を受光するため、極めて光検出効率が低
く、さらに横方向の発光には光誘導増幅成分が多く含ま
れるため、正確な面発光型発光ダイオードとしての光出
力をモニターできないという二つの大きな欠点を有して
いた。
器を内蔵する面発光型発光ダイオードは単に、モニター
用光検出器と面発光型発光ダイオ゛ ′−ドを並置し、
横方向よシ発光を受光するため、極めて光検出効率が低
く、さらに横方向の発光には光誘導増幅成分が多く含ま
れるため、正確な面発光型発光ダイオードとしての光出
力をモニターできないという二つの大きな欠点を有して
いた。
本発明の目的は、上述の欠点を除去し、光検出効率が高
く、正確に光出力をモニターできるモニター用光検出器
内蔵面発光型発光ダイオードを提供することにある。
く、正確に光出力をモニターできるモニター用光検出器
内蔵面発光型発光ダイオードを提供することにある。
本発明によれば、光取出し用円形窓を含む電極構造を有
するｎ形ＩｎＰ単結晶から成る半導体基板とこの基板の
上部にエピタキシャル成長されたＩｎＧａＡｓＰ系混晶
から成る活性領域とこの活性領域の上部にエピタキシャ
ル成長されたＰ形ＩｎＰ単脚すら成るクラッド領域及び
このクラッド領域上部に形成された電極とを含む面発光
型発光ダイオードにおいて、活性領域クラッド領域、及
びクラッド領域上部に形成された電極とが発光領域と受
木領域とに電気的及び光学的に分離され、ｎ形ＩｎＰ単
結晶から成る半導体基板が有する光取出し用円形窓を含
む電極構造が高い光反射率を有する光反射鏡を兼ねるこ
とを特徴とするモニター用光検出器内蔵面発光型発光ダ
イオードが得られる。
するｎ形ＩｎＰ単結晶から成る半導体基板とこの基板の
上部にエピタキシャル成長されたＩｎＧａＡｓＰ系混晶
から成る活性領域とこの活性領域の上部にエピタキシャ
ル成長されたＰ形ＩｎＰ単脚すら成るクラッド領域及び
このクラッド領域上部に形成された電極とを含む面発光
型発光ダイオードにおいて、活性領域クラッド領域、及
びクラッド領域上部に形成された電極とが発光領域と受
木領域とに電気的及び光学的に分離され、ｎ形ＩｎＰ単
結晶から成る半導体基板が有する光取出し用円形窓を含
む電極構造が高い光反射率を有する光反射鏡を兼ねるこ
とを特徴とするモニター用光検出器内蔵面発光型発光ダ
イオードが得られる。
次に図面を参照して本発明の詳細な説明する。
図面は、本発明の一実施例の断面を表わすものである０
本実施例は半導体基板３にエピタキシャル成長された活
性領域４ａ及び４ｂ、Ｚｎ拡散領域ｓａｔ含むり２ツド
領域５ａ及びＺｎ拡散領域８ｂを含むり２ツド領域５ｂ
、Ｚｎ拡散領域９ｍを含む電極形成層６ｍ及びＺｎ拡散
領域９ｂを含む電極形成層５ｂ、ｐＨ電極７ｍ及び７ｂ
、電気的・光学的絶縁溝１０及び光取出し用円形窓ｌを
有するｎ側電極２よ〕構成されている。半導体基板３は
面方位（１００）＊導電形ｎ形のＩｎＰ単結晶で厚さ約
８０μｍであｌ）ｎ側電極２と接触する側は鏡面研摩が
ほどこされている。活性領域４８及び４ｂは、禁制帯幅
０．９５ｅＶに和尚する”ｏ：ｔａ”Ｄｏｌｌ ”０ｊ
ｅｌ Ｐｏ、４４で厚さ約１．５４ｗ、クラッド領域５
１１及び５ｂは、導電形Ｐ形のＩｎＰで厚さ約１μ糀、
電極形成１ｉｉ５ａ及び６ｂは、゛禁制帯幅１．１３ｅ
Ｖに相当するＩ” ０３９ ” ０．１１ ” ０．！
４ ＰＯ，１＠で厚さ約１μｍである。Ｚｎ拡散領域ｇ
８，９ａは、クラッド領域５ｍ及び電極形成層６ａ中に
直径約３０μ＠ Ｚ ｎ ｆ選択拡散させることにより
形成されたものであり、又Ｚｎ−絋散鉱域Ｂｂ、ｇｂは
クラッド領域５ｂ及び電極形成層６ｂ中に直径約５０μ
ｍＺｎｔ選択拡散させることによシ形成されたものであ
る。光取出し用円形窓１は、Ｚｎ拡散領域Ｂａ、ｇａの
下に形成され、光ファイノ（への光出力の結合に充分な
径約１００μｍ’に有する。ｎ側電極２はＡｕ−Ｇｅ−
Ｎｉ合金よシ成り、又Ｐ側電極７ａ及び７ｂはＡｕ−Ｚ
ｎ合金より形成されている。そして、電気的−光学的絶
縁溝１０は、幅約１０μ’ｒｆｌｂ深さ約１０μｍで化
学エツチング等により形成される。
本実施例は半導体基板３にエピタキシャル成長された活
性領域４ａ及び４ｂ、Ｚｎ拡散領域ｓａｔ含むり２ツド
領域５ａ及びＺｎ拡散領域８ｂを含むり２ツド領域５ｂ
、Ｚｎ拡散領域９ｍを含む電極形成層６ｍ及びＺｎ拡散
領域９ｂを含む電極形成層５ｂ、ｐＨ電極７ｍ及び７ｂ
、電気的・光学的絶縁溝１０及び光取出し用円形窓ｌを
有するｎ側電極２よ〕構成されている。半導体基板３は
面方位（１００）＊導電形ｎ形のＩｎＰ単結晶で厚さ約
８０μｍであｌ）ｎ側電極２と接触する側は鏡面研摩が
ほどこされている。活性領域４８及び４ｂは、禁制帯幅
０．９５ｅＶに和尚する”ｏ：ｔａ”Ｄｏｌｌ ”０ｊ
ｅｌ Ｐｏ、４４で厚さ約１．５４ｗ、クラッド領域５
１１及び５ｂは、導電形Ｐ形のＩｎＰで厚さ約１μ糀、
電極形成１ｉｉ５ａ及び６ｂは、゛禁制帯幅１．１３ｅ
Ｖに相当するＩ” ０３９ ” ０．１１ ” ０．！
４ ＰＯ，１＠で厚さ約１μｍである。Ｚｎ拡散領域ｇ
８，９ａは、クラッド領域５ｍ及び電極形成層６ａ中に
直径約３０μ＠ Ｚ ｎ ｆ選択拡散させることにより
形成されたものであり、又Ｚｎ−絋散鉱域Ｂｂ、ｇｂは
クラッド領域５ｂ及び電極形成層６ｂ中に直径約５０μ
ｍＺｎｔ選択拡散させることによシ形成されたものであ
る。光取出し用円形窓１は、Ｚｎ拡散領域Ｂａ、ｇａの
下に形成され、光ファイノ（への光出力の結合に充分な
径約１００μｍ’に有する。ｎ側電極２はＡｕ−Ｇｅ−
Ｎｉ合金よシ成り、又Ｐ側電極７ａ及び７ｂはＡｕ−Ｚ
ｎ合金より形成されている。そして、電気的−光学的絶
縁溝１０は、幅約１０μ’ｒｆｌｂ深さ約１０μｍで化
学エツチング等により形成される。
本実施例において、活性領域４ａ及び４ｂ、クラッド領
域５Ｉｌ及び５ｂ、電極形成層６鳳及び６ｂはまず半導
体基板３上に順次エピタキシャル成長及びプロセス工程
を経て同時に作成され、その後化学エツチング等により
形成された電気的光学的絶縁溝１０によｐ面発光型発光
ダイオードとして動作する発光領域とモニター用光検出
器としで動□作する受光領域に分離される。
域５Ｉｌ及び５ｂ、電極形成層６鳳及び６ｂはまず半導
体基板３上に順次エピタキシャル成長及びプロセス工程
を経て同時に作成され、その後化学エツチング等により
形成された電気的光学的絶縁溝１０によｐ面発光型発光
ダイオードとして動作する発光領域とモニター用光検出
器としで動□作する受光領域に分離される。
その動作時においてはｎ側電極２にアース電位、Ｐ側電
極７８に適当な正電位、Ｐ側電極７ｂに適当な負電位が
加えられる。従って、Ｚｎ拡散領域９ａ及びクラッド領
域５ｍと電極形成層６ａの界面に形成されるＰｎ接合は
ちょうど逆）（イアスとなって電流を阻止し、効率的に
活性領域４ｍへ電流注入を行なうことによシ、活性領域
４ｍは発光径３０〜４０μ凱ψの面発光型発光ダイオー
ドとして動作する。一方活性領域４ｂとクラッド領域５
ｂの界面に形成されるＰｎ接合は逆）（イアスとなｈ空
乏層は主に活性領域４ｂ中に形成され１活性領域４ｂは
面受光型のモニター用光検出器として動作する。
極７８に適当な正電位、Ｐ側電極７ｂに適当な負電位が
加えられる。従って、Ｚｎ拡散領域９ａ及びクラッド領
域５ｍと電極形成層６ａの界面に形成されるＰｎ接合は
ちょうど逆）（イアスとなって電流を阻止し、効率的に
活性領域４ｍへ電流注入を行なうことによシ、活性領域
４ｍは発光径３０〜４０μ凱ψの面発光型発光ダイオー
ドとして動作する。一方活性領域４ｂとクラッド領域５
ｂの界面に形成されるＰｎ接合は逆）（イアスとなｈ空
乏層は主に活性領域４ｂ中に形成され１活性領域４ｂは
面受光型のモニター用光検出器として動作する。
Ａ ｕ −Ｇ ｅ −Ｎ ｉ合金より成る電極２は３０
０’Ｃ程度の低いアロイ温度条件でｎ形ＩｎＰよりなる
半導体基板３と良好なオーミック接触となり、かつ界面
の荒れによる光反射率の低下はほとんどなくほぼ光反射
率１００％の裏面反射鏡になる。一方Ａ ｕ −Ｚ ｎ
合金よ９成る第一のＰ側電極７ａ及び第二のＰ１ｉ１１
１電極７ｂは、３５０〜４００℃前後の比較的高温のア
ロイ条件で電極形成層６ａ中のか拡散層９ａ及び電極形
成層６ｂ中のＺｎ拡散層９ｂと良好なオーミック接触と
なる。従って本実施例の製造工程に於て％Ａ ｕ −Ｚ
ｎ合金よりなるＰ側電極７Ｂ及びＰ側電極７ｂｔ’３
５０〜４００℃４００℃前後アロイした後、Ａｕ−Ｇｅ
−Ｎｉ合金よりなるｎ１ｌｌ電極２を鏡面研磨した半導
体基板３に蒸着し、反射率の低下を伴なわない程度の低
温である３００℃前後でアロイすればほぼ１００％近い
光反射率を有するｎ側反射電極が得られる。
０’Ｃ程度の低いアロイ温度条件でｎ形ＩｎＰよりなる
半導体基板３と良好なオーミック接触となり、かつ界面
の荒れによる光反射率の低下はほとんどなくほぼ光反射
率１００％の裏面反射鏡になる。一方Ａ ｕ −Ｚ ｎ
合金よ９成る第一のＰ側電極７ａ及び第二のＰ１ｉ１１
１電極７ｂは、３５０〜４００℃前後の比較的高温のア
ロイ条件で電極形成層６ａ中のか拡散層９ａ及び電極形
成層６ｂ中のＺｎ拡散層９ｂと良好なオーミック接触と
なる。従って本実施例の製造工程に於て％Ａ ｕ −Ｚ
ｎ合金よりなるＰ側電極７Ｂ及びＰ側電極７ｂｔ’３
５０〜４００℃４００℃前後アロイした後、Ａｕ−Ｇｅ
−Ｎｉ合金よりなるｎ１ｌｌ電極２を鏡面研磨した半導
体基板３に蒸着し、反射率の低下を伴なわない程度の低
温である３００℃前後でアロイすればほぼ１００％近い
光反射率を有するｎ側反射電極が得られる。
さて、前述のようにｎ側電極２にアース電位、Ｐ側電極
７ａに適当な正電位、Ｐ側電極７ｂＫｉ当な負電位を加
えた場合、活性領域４５１は面発光型発光ダイオードと
して、活性領域４ｂは面受光型モニター用光検出器とし
て各々動作する。そして、活性領域４ａと、活性領域４
ｂは横方向には光学的にし中へいされているが、一方前
述のアロイ条件で製造されｊｊｎ側電極２は高い光反射
率を有する。
７ａに適当な正電位、Ｐ側電極７ｂＫｉ当な負電位を加
えた場合、活性領域４５１は面発光型発光ダイオードと
して、活性領域４ｂは面受光型モニター用光検出器とし
て各々動作する。そして、活性領域４ａと、活性領域４
ｂは横方向には光学的にし中へいされているが、一方前
述のアロイ条件で製造されｊｊｎ側電極２は高い光反射
率を有する。
従って活性領域４ｍで発光した光出力のうち光ファイバ
へは結合しない成分をｎ側電極２で反射させ活性領域４
ｂへ受光させることによシ、極めて効率よく面発光型発
光ダイオードの光出力をモニターすることが可能となる
。又この場合誘導増幅成分を多く含む活性領域４ａの横
方向への光出力は電気的・光学的絶縁溝１０によシ乱反
射され、活性領域４ｂへはほとんど入射しない為、誘導
増幅成分を誤ってモニターする可能性はない、尚、電気
的・光学的絶縁溝１０による乱反射が不充分な場合は電
気的・光学的絶縁溝１０中に適当な不透明樹脂等を挿入
することにより、より完全な光学的し中へい溝となる。
へは結合しない成分をｎ側電極２で反射させ活性領域４
ｂへ受光させることによシ、極めて効率よく面発光型発
光ダイオードの光出力をモニターすることが可能となる
。又この場合誘導増幅成分を多く含む活性領域４ａの横
方向への光出力は電気的・光学的絶縁溝１０によシ乱反
射され、活性領域４ｂへはほとんど入射しない為、誘導
増幅成分を誤ってモニターする可能性はない、尚、電気
的・光学的絶縁溝１０による乱反射が不充分な場合は電
気的・光学的絶縁溝１０中に適当な不透明樹脂等を挿入
することにより、より完全な光学的し中へい溝となる。
又ｎ側電極の光反射構造も、Ａｕ’−Ｇｅ−Ｎ１合金に
限る必要はなく、１等、他の金属材料や、あるいは構造
によシ、ｎ形ＩｎＰ単結晶から成る半導体基板と空気と
の臨界角全反射を利用してもよい。
限る必要はなく、１等、他の金属材料や、あるいは構造
によシ、ｎ形ＩｎＰ単結晶から成る半導体基板と空気と
の臨界角全反射を利用してもよい。
最後に本発明が有する特徴を要約すれば、高効率かつ光
誘導増幅成分を含まない正確な光出力のモニターが可能
であり、製造も極めて容易なモニター用光検出器内蔵面
発光型発光ダイオードが得られることでおる。
誘導増幅成分を含まない正確な光出力のモニターが可能
であり、製造も極めて容易なモニター用光検出器内蔵面
発光型発光ダイオードが得られることでおる。
図は一実施例の断面を表わすものである。図中１・・・
・・・光取出し用円形窓、２・・・・・・ｎ側電極、３
・・・・・・半導体基板、４ａ及び４ｂ・・・・・・活
性領域、５ａ及び５ｂ・・・・・・クラッド領域、６ａ
及び６ｂ・・・・・・電極形成層、７ａ及び７ｂ・・・
・・・Ｐ側電極、３ａ、３ｂ及び９ｍ、９ｂ・・・・・
・Ｚｎ拡散領域、１０・・・・・・電気的・光学的絶縁
溝である。
・・・光取出し用円形窓、２・・・・・・ｎ側電極、３
・・・・・・半導体基板、４ａ及び４ｂ・・・・・・活
性領域、５ａ及び５ｂ・・・・・・クラッド領域、６ａ
及び６ｂ・・・・・・電極形成層、７ａ及び７ｂ・・・
・・・Ｐ側電極、３ａ、３ｂ及び９ｍ、９ｂ・・・・・
・Ｚｎ拡散領域、１０・・・・・・電気的・光学的絶縁
溝である。
Claims (1)
- 光取出し用円形窓を含む電極構造を有するＩｎＰ単結晶
から成る半導体基板と、咳基板の上部に成長されたＩｎ
ＧａＡｓＰ系混晶から成る活性領域と、該活性領域の上
部に成長されたＩｎＰ単結晶から成るクラッド領域及び
該クラッド領域上部に形成された電極とを含む面発光型
発光ダイオードにおいて、前記活性領域、り２ツド領域
、及びクラッド領域上部く形成された電極とが発光領域
と受光領域とに電気的及び光学的に分離され、前記半導
体基板が有する光取出し用円形窓を含む電極構造が高い
光反射率を有する光反射ｆｌ！、ｔ−兼ねることを特徴
とするモニター用光検出器内蔵面発光型発光ダイオード
。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56146773A JPS5848481A (ja) | 1981-09-17 | 1981-09-17 | モニタ−用光検出器内蔵面発光型発光ダイオ−ド |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56146773A JPS5848481A (ja) | 1981-09-17 | 1981-09-17 | モニタ−用光検出器内蔵面発光型発光ダイオ−ド |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5848481A true JPS5848481A (ja) | 1983-03-22 |
Family
ID=15415214
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56146773A Pending JPS5848481A (ja) | 1981-09-17 | 1981-09-17 | モニタ−用光検出器内蔵面発光型発光ダイオ−ド |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5848481A (ja) |
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| US4910571A (en) * | 1987-04-21 | 1990-03-20 | Nec Corporation | Optical semiconductor device |
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| JP2015216231A (ja) * | 2014-05-09 | 2015-12-03 | 旭化成エレクトロニクス株式会社 | 受発光装置 |
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| WO2018119340A3 (en) * | 2016-12-22 | 2018-08-23 | Lumileds Llc | Light emitting diodes with sensor segment for operational feedback |
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-
1981
- 1981-09-17 JP JP56146773A patent/JPS5848481A/ja active Pending
Cited By (18)
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