JPS5875879A - 光集積化素子 - Google Patents

光集積化素子

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JPS5875879A
JPS5875879A JP56174323A JP17432381A JPS5875879A JP S5875879 A JPS5875879 A JP S5875879A JP 56174323 A JP56174323 A JP 56174323A JP 17432381 A JP17432381 A JP 17432381A JP S5875879 A JPS5875879 A JP S5875879A
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JP
Japan
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photodiode
active layer
energy gap
semiconductor laser
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JP56174323A
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Mitsuhiro Kitamura
北村 光弘
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NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
Nippon Electric Co Ltd
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は光集積化素子に関し、とくに埋め込みへテロ構
造半導体レーザとフォトダイオードとが同一半導体基板
上に集積化された埋め込みへテロ構造半導体レーザ・フ
ォトダイオード光集積化率子に関する。
近年光ファイバの伝送損失の値域化、光源である半導体
レーザの高性能化、長寿命化がすすみ。
光フアイバ通信方式の実用化が着実に進められている。
光フアイバ通信用光源等の低コスト化、高生産性をねら
って種々の先手導体素子の集積化が関心の的となりつつ
ある。なかでも光源である半導体レーザ、発光ダイオー
ドとその出力光のモニターとして用いる半導体受光素子
との集積化は重要である。
、−そのひとつとして本出願人は56年8A16日付の
特許出願明細書に示したようなエツチング法を用いた埋
め込みへテロ構造半導体レーザ・フォトダイオード光集
積化素子を提案した。これは埋め込みへテロ構造半導体
レーザ(以下BH−LDと略す)の一方の共振器面をエ
ツチングによって形成し、それに相対する面をフォトダ
イオード(以下PDと略す)の受光面としたものである
。この素子においてはPDのキャリア発生領域のストラ
イプ幅がBH−LDの活性層の幅よりも大きいため受光
効率がよく、またBH−LDの特性が共振器面形成やた
めのエツチングにあまり強く左右されず、したがって製
造歩留りもよいという特徴を有している。
しかしながら上述した光素子においては、BH−LDの
基板に−直な方向の光の拡がりも大きいため、FDのキ
ャリア発壺領域の幅が広いだけでは、受光効率は必ずし
も十分とはいえない。
本発明の目的は上記の欠点を除去すべ(、PDのキャリ
ア発生領域の厚さ1幅をともに大きくし、受光効率がさ
らに向上した埋め込みへテロ構造半導体レーザ・フォト
ダイオード光集積化素子を提供することにある。
本発明によれば、活性層の周囲がよりエネルギーギャッ
プが大きく屈折率が小さな半導体材料でおおわれた埋め
込みへテロ構造半導体レーザと、フォトダイオードとが
、同一半導体基板上に集積化された壌め込みへテロ構造
半導体レーザ・フォトダイオード光集積化素子iとおい
て、フォトダイオードのキャリア発生領域のエネルギー
ギャップが埋め込みへテロ構造半導体レーザの活性層の
エネルギーギャップよりも大きくなく、埋め込みへテロ
構造半導体レーザの少なくとも一方の共振器面がエツチ
ング法によって形成され、フォトダイオードがエツチン
グされたレーザ共振器面に相対して配置され、フォトダ
イオードの受光面がエツチングによりて形成され、エツ
チング面に露出したフォトダイオードのキャリア発生領
域が堀め込みへテロ構造半導体レーザの活性層のエツチ
ング共振器面内の部分よりも幅、厚さともに大きいこと
を特徴とする填め込みへテロ構造半導体レーザ・フォト
ダイオード光集積化素子が得られる。
以下図面を用いて本発明の詳細な説明する。
第1図は本発明によるBH−LD−PD光集積化素子の
平間図である。BH−LDIQIの一方の共振器面がエ
ツチング法番こより形成されてあり。
そのエツチング共振器面105に相対して、この面から
のレーザ出力光をモニタするPD 10!が配置されて
いる。この素子にBH−LDの電極ストライプ103を
通して正のバイアスをかけて電流を流し、レーザ発振さ
せ、FDの電極ストライプ104に外部抵抗を介して負
のバイアスをかけることにより、レーザ出力光をモニタ
することがで會る。
第2図は素子断面図であり、第2図(a)が第1図中人
−太部に示したBH−LDの断面図、第2図(b)が第
1図中B −B’部に示したFDの断面図である。この
ような素子を得る奢ζは2回のLPIi!成長により、
エネルギーギャップの異なるIEIGIAIP層を形成
するDHウェファの製作、メサエッチング、および全体
の埋め込み成長の3つの工程を行なえばよい、エネルギ
ーギャップの異なるInGaAsP層をもつDHウェフ
ァは(100)n−InP基板201上にn−InPバ
ッファ層202、厚さ2μmでPDのキャリア発生領域
となるノンドープInGaAsP層20B、p−InP
クラッド層204を順次積層させた多層膜半導体ウェフ
ァに、BH−LDを形成する範囲で、(011)方向に
平行に、InGaAsP層203よりも深くエツチング
して溝を形成し、その溝に改ためてn−InPバッファ
層205%BH−LDの活性層となる厚さ0.2μmの
InGaA$P活性層206、p−InPクラッド層2
07を順次積層させることによって得られる。なお、こ
こでFDのキャリア発生領域となるl5Ga人sP層意
03はBH−LD側のInGaAaP活性層206より
もエネルギーギャップの小さな結晶組成をとる。このよ
うにして得たDHウェファをIaGaAsP層203.
206よりも深くエツチングしてBH−LD用メサスト
ライプ201m、PD用メサストライプ2(lを形成し
た後、p−InP 電流ブ07り層210、n−ImP
電流電流ブラック層211−InP埋め込み層212、
m−IIIGmAiF電極層213を順次積層させ、電
極展成、共振器面のエツチングを行なって、目的の光集
積化素子が得られる。この際、本願の発明者らが%原昭
55−123261において示したよ5iC12〜3x
mQ度と幅の狭BH−LD側のメサストライプ20g上
蕃こはp−InP電流ブロック層2101およびn−I
nP 電流ブロック層!11は積層しないが、FDのメ
サストライプ2011は幅が50μm@度と広いために
メサ上面にもこれらの層が積層してしまう、したがって
BH−LDの電極用Zn拡散層214はn−InGaA
sP電極層213をつきぬけてp−InPmめ込み層2
12にまで達している必要があり、FDの電極用Zan
拡散層18はn−InP電流ブロック層311をつきぬ
けている必要がある。
gg図(b)1こ示したようにFDのキャリア発生領域
はBH−LDの発振波長に対応するよりも小さなエネル
ギーギャップをもつ組成のInGaAsP層からなり、
またこの1−の厚さも2μm程度と厚く、PD 102
はBH−LDIOIの活性層206に対して縦横ともに
広がった受光面をもっており、前述の特許出願明細簀に
示した光集積化素子と比べて1、さらにFDの受光効率
が向上した0本発明による光集積化素子において、BH
−LDに正のバイアス電流を流してレーザ発振させ、F
Dに外部抵抗を介して負のバイアス電圧を加えることに
より、LDの出力光を有効にモニタすることができた。
なお、本発明の実施例においてはInPを基板とし、I
nGaAsPをBH−LDの活性層、およびFDのキャ
リア発生領域としたが、用いる材料はInP系に限らず
、GaAIA@−GaAs系等の半導体材料であっても
なんらさしつかえない。
また半導体層のnとpを逆転したものであっても□ かまわない。
本発明の特徴はBH−LDの活性層に比べ、PDのキャ
リア発生領域を縦横ともに大きくシ、さらにFDのキャ
リア発生領域としてBH−LDの活性層よりもエネルギ
ーギャップの大きくない半導体材料を用いたことであり
、したがってPDの受光効率が従来のものよりもさらに
向上した。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の実施例の平面図、第2図はその素子断
面図で、第2図(a)はBH−LDの断面図、第2図(
b)はFDの断面図である。 図中、 101・・・・・・BH−LD、102・・・・・・P
D、108゜104・・・・・・電極ストライプ、10
5・・・・・・BH−LDのエツチング共振器面、20
1・・・・・・(100)n−InP基板、202,2
01・m−n−InPバッファ層、20B・・・・・・
PDのInGaAsPキャリア発生領域、204.20
’r・”−p−1nN’クラッド層、206−−−−−
− B H−L DのInGaAsP活性層、208−
・・・・・BH−LDのメサストライプ、209・・・
・・・FDのメサストライプ、210・・・・・・p−
InP電流ブロック層、211−”−mn−InF電流
プO−7り層、212・・−−−−p−InP埋め込み
層、213・・・・・・n−InGaム@P電極層、−
214,215−−−−Z n拡散層、216・・・・
・・p形オーミック性m憔、217・・・・・・口形オ
ーミック性電極である。 第1図 A          to!t       5埠2
図(a)

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 活性層の周囲がよりエネルギーギャップが大会(、屈折
    率が小さな半導体材料で怠おわれた埋め込みへテロ構造
    半導体レーザと、フォトダイオードとが、同−半導体基
    板1暑ζ集積化された埋め込みへテロ構造半導体レーザ
    ・フォトダイオード光集積化素子において、前記フォト
    ダイオードのキャリア発生領域のエネルギーギャップが
    前記埋め込みへテロ構造半導体レーザの活性層のエネル
    ギーギャップよりも大きくなく、前記埋め込みへテロ構
    造半導体レーザの少な(とも一方の共振器面がエツチン
    グ法によって形成され、前記フォトダイオードがエツチ
    ングされたレーザ共振器面に相対して配置され、前記フ
    ォトダイオードの受光面がエツチングによって形成され
    、エツチング両番こ露出した前記フォトダイオードのキ
    ャリア発生領域が、前記埋め込みへテロ構造半導体レー
    ザの活性層の前記エツチング共振器面内の部分よりも幅
    、厚さともに大きいことを特徴とする光集積化素子。
JP56174323A 1981-08-18 1981-10-29 光集積化素子 Pending JPS5875879A (ja)

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JP56174323A JPS5875879A (ja) 1981-10-29 1981-10-29 光集積化素子
US06/408,302 US4470143A (en) 1981-08-18 1982-08-16 Semiconductor laser having an etched mirror and a narrow stripe width, with an integrated photodetector

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