JPS6223181A - 光集積化素子 - Google Patents
光集積化素子Info
- Publication number
- JPS6223181A JPS6223181A JP60162389A JP16238985A JPS6223181A JP S6223181 A JPS6223181 A JP S6223181A JP 60162389 A JP60162389 A JP 60162389A JP 16238985 A JP16238985 A JP 16238985A JP S6223181 A JPS6223181 A JP S6223181A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- light
- gaas
- light emitting
- substrate
- emitting element
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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Classifications
-
- 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
- H01S5/02—Structural details or components not essential to laser action
- H01S5/026—Monolithically integrated components, e.g. waveguides, monitoring photo-detectors, drivers
- H01S5/0262—Photo-diodes, e.g. transceiver devices, bidirectional devices
- H01S5/0264—Photo-diodes, e.g. transceiver devices, bidirectional devices for monitoring the laser-output
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Semiconductor Lasers (AREA)
- Photo Coupler, Interrupter, Optical-To-Optical Conversion Devices (AREA)
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、光通信分野あるいは光情報処理分野における
発光素子および受光素子に関するものであって、特に発
光素子と受光素子とを同一基板上に集積化した素子に関
する。
発光素子および受光素子に関するものであって、特に発
光素子と受光素子とを同一基板上に集積化した素子に関
する。
従来の技術
光通信、光情報処理等の分厨において、発光素子と受光
素子とを集積化する開発がさかんである。
素子とを集積化する開発がさかんである。
発光素子と受光素子とを集積化した例としては、半導体
レーザの中央部にエツチング等で溝を形成し２分割し、
一方を半導体レーザとして残る一方を半導体レーザの出
力をモニタするためのホト・ダイオードとして使用する
ものがある。しかし、光中継器や光論理素子としての応
用を考えた場合、発光素子からの光が直接あるいは基板
からのまわシ込みにより受光素子へ入射することは好ま
しくない。
レーザの中央部にエツチング等で溝を形成し２分割し、
一方を半導体レーザとして残る一方を半導体レーザの出
力をモニタするためのホト・ダイオードとして使用する
ものがある。しかし、光中継器や光論理素子としての応
用を考えた場合、発光素子からの光が直接あるいは基板
からのまわシ込みにより受光素子へ入射することは好ま
しくない。
従来これを解決するために、発光素子と発光素子とを同
一基板上でできるだけ遠くの位置に配置する方法が考案
されていた。
一基板上でできるだけ遠くの位置に配置する方法が考案
されていた。
発明が解決しようとする問題点
しかしながら上記のような手段では、発光素子と受光素
子との間のスペースが無駄になシ、また発光素子からの
光のもれのためトランジスタなどの電気素子は誤動作を
ひきおこす可能性があシ、発光素子の近傍には、電気素
子をも形成できないという欠点があった。
子との間のスペースが無駄になシ、また発光素子からの
光のもれのためトランジスタなどの電気素子は誤動作を
ひきおこす可能性があシ、発光素子の近傍には、電気素
子をも形成できないという欠点があった。
問題点を解決するための手段
本発明は、光吸収領域として作用するところの段差を有
する半導体基板上に１、前記段差の下側に発光素子が形
成さ！した光集積化素子である。
する半導体基板上に１、前記段差の下側に発光素子が形
成さ！した光集積化素子である。
作 用
本発明は前記した構成によシ、発光素子から発生した光
は光吸収領域であるところの段差により吸収されるので
他の電気素子や受光素子などに発光素子からまわり込む
光の強度は極めて微弱となる。
は光吸収領域であるところの段差により吸収されるので
他の電気素子や受光素子などに発光素子からまわり込む
光の強度は極めて微弱となる。
実施例
第１図は本発明の一実施例における光集積化素子であっ
て、光吸収領域である半導体基板の段差近傍の断面図を
示している。ｎ”−ＧａＡｓ基板１上にエツチングによ
り形成された凸部が光吸収領域２となる。この凸部の上
面の幅は約６μｍ、高さ約３ｐｒｒｒとした。この基板
上にｎ−ＡｔＧａＡｓ ３ ａ。
て、光吸収領域である半導体基板の段差近傍の断面図を
示している。ｎ”−ＧａＡｓ基板１上にエツチングによ
り形成された凸部が光吸収領域２となる。この凸部の上
面の幅は約６μｍ、高さ約３ｐｒｒｒとした。この基板
上にｎ−ＡｔＧａＡｓ ３ ａ。
３ｂ、３ｃ、ＧａＡｓ ４ａ、４ｂ、４ａ、ｐ−Ａんａ
Ａｓ６ａ、ｓｂ、５ｃ、ｐ＋−ＧａＡｓ ６ａ、ｅｂ、
６ｃの各層が順次結晶成長されている。各層の膜圧はそ
れぞれ１μｍ、０．１μｍ、１μｍ、０．５μｍ とし
た。またｐ−ＡｔＧａＡｓ、ｎ−ＡｔＧａＡｓ層のＡｔ
モル分率は０．３とした。結晶成長法としては層厚制御
性がよく、かつ基板の形状を比較的よく保存しつつ成長
させることができるＭＯＣＶＤ法を用いたがＬＰＥ法で
もよい。反応性イオンエツチングなどのドライエツチン
グまたはウェットエツチングによｔ）ｐ”−ＧａＡｓ
６ａ、６ｂ、６ｃより ｎ ＋−Ｇ ａ Ａ ｓ基板１
まで堀シ込み、エッチミラー１２゜１３を形成する。エ
ッチミラー１２．１３を形成する位置は各成長層が平坦
に成長し、かつできるだけ光吸収領域２に近い場所とす
る方が高密度集積化には有効である。次にｐ型電極ｙａ
、 ７ｂ及びｎ型電極８を蒸着法により形成する。
Ａｓ６ａ、ｓｂ、５ｃ、ｐ＋−ＧａＡｓ ６ａ、ｅｂ、
６ｃの各層が順次結晶成長されている。各層の膜圧はそ
れぞれ１μｍ、０．１μｍ、１μｍ、０．５μｍ とし
た。またｐ−ＡｔＧａＡｓ、ｎ−ＡｔＧａＡｓ層のＡｔ
モル分率は０．３とした。結晶成長法としては層厚制御
性がよく、かつ基板の形状を比較的よく保存しつつ成長
させることができるＭＯＣＶＤ法を用いたがＬＰＥ法で
もよい。反応性イオンエツチングなどのドライエツチン
グまたはウェットエツチングによｔ）ｐ”−ＧａＡｓ
６ａ、６ｂ、６ｃより ｎ ＋−Ｇ ａ Ａ ｓ基板１
まで堀シ込み、エッチミラー１２゜１３を形成する。エ
ッチミラー１２．１３を形成する位置は各成長層が平坦
に成長し、かつできるだけ光吸収領域２に近い場所とす
る方が高密度集積化には有効である。次にｐ型電極ｙａ
、 ７ｂ及びｎ型電極８を蒸着法により形成する。
以上により光吸収領域２をはさんで半導体レーザ１０お
よびホト・ダイオード１１が形成されることになる。な
お、ｎ−ＡｔＧａＡｓ ３ ａ 、 ３ ｂ 、 ｐ−
ＡｔＧａＡｓ ５ａ、ｓｂは光閉じ込め層として、Ｇａ
Ａｓ ４ａ、４ｂは光活性層として、またｐ”−Ｇａ
Ａｓｅａ、ｅｂはｐ型コンタクト層としてそれぞれ機能
する。半導体レーザ１ｏの光活性層（ＧａＡｓ ４ａ
）とｎ ＋−Ｇ ａ Ａ ｓ基板とで禁制帯幅はほぼ等
しく光活性層（ＧａＡｓ ４ａ）の位置はｎ ＋−Ｇ
ａ Ａ ｓ基板表面即ち光吸収領域２である凸部の底
の部分から約１μｍ上方であり、凸部の高さは約３μｍ
であるから半導体レーザ１０により発光しホト・ダイオ
ード１１方向へ進行する光はｎ”−ＧａＡｓ基板の凸部
よりなる光吸収領域２により吸収されて受光素子１１に
到達する光の強度は非常に微弱なものになる。
よびホト・ダイオード１１が形成されることになる。な
お、ｎ−ＡｔＧａＡｓ ３ ａ 、 ３ ｂ 、 ｐ−
ＡｔＧａＡｓ ５ａ、ｓｂは光閉じ込め層として、Ｇａ
Ａｓ ４ａ、４ｂは光活性層として、またｐ”−Ｇａ
Ａｓｅａ、ｅｂはｐ型コンタクト層としてそれぞれ機能
する。半導体レーザ１ｏの光活性層（ＧａＡｓ ４ａ
）とｎ ＋−Ｇ ａ Ａ ｓ基板とで禁制帯幅はほぼ等
しく光活性層（ＧａＡｓ ４ａ）の位置はｎ ＋−Ｇ
ａ Ａ ｓ基板表面即ち光吸収領域２である凸部の底
の部分から約１μｍ上方であり、凸部の高さは約３μｍ
であるから半導体レーザ１０により発光しホト・ダイオ
ード１１方向へ進行する光はｎ”−ＧａＡｓ基板の凸部
よりなる光吸収領域２により吸収されて受光素子１１に
到達する光の強度は非常に微弱なものになる。
第２図は、第１図で説明した光集積化素子の全体図であ
る。ここでは、半導体レーザ１０．ホト・ダイオード１
１．光吸収領域２が一直線上に配置され、入出力光の分
離を良好にするため光の入力出力を光集積化素子の両端
で行なっている。
る。ここでは、半導体レーザ１０．ホト・ダイオード１
１．光吸収領域２が一直線上に配置され、入出力光の分
離を良好にするため光の入力出力を光集積化素子の両端
で行なっている。
なお、ここで説明した例では、発光素子と受光素子とを
集積化したが、トランジスタなど電気素子への光のまわ
り込みによる誤動作を防ぐ意味から発光素子と電気素子
とを集積化するさいにも本発明は有効である。さらに、
複数個の発光素子を集積化するさい発光素子間の干渉を
防ぐこともできる。
集積化したが、トランジスタなど電気素子への光のまわ
り込みによる誤動作を防ぐ意味から発光素子と電気素子
とを集積化するさいにも本発明は有効である。さらに、
複数個の発光素子を集積化するさい発光素子間の干渉を
防ぐこともできる。
またここでは材料としてＧ ａ Ａ ｓ ／Ａ ＬＧ
ａ Ａ ｓ系を用いたがこれに限定されるものでなく、
ＩｎＰ／ＡｌＧａＩｎＰ系など基板の禁制帯＠が発光素
子の波長のエネルギよりもほぼ等しいか小さなものであ
ればよい。
ａ Ａ ｓ系を用いたがこれに限定されるものでなく、
ＩｎＰ／ＡｌＧａＩｎＰ系など基板の禁制帯＠が発光素
子の波長のエネルギよりもほぼ等しいか小さなものであ
ればよい。
発明の詳細
な説明したように、本発明により発光素子から他の素子
への光のもれは極めて小さく本発明の効果は大きい。本
発明は光中継器はもちろん光応用センサなどの発光受光
一体化素子としても極めて有用である。
への光のもれは極めて小さく本発明の効果は大きい。本
発明は光中継器はもちろん光応用センサなどの発光受光
一体化素子としても極めて有用である。
第１図は本発明の一実施例の光吸収領域部分の４ａ、４
ｂ、４ａ・・・・・・Ｇ ａ Ａ ｇ、１０・・・・・
・半導体レーザ、１１・・・・・・ホト・ダイオード。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１名第１
図 第２図
ｂ、４ａ・・・・・・Ｇ ａ Ａ ｇ、１０・・・・・
・半導体レーザ、１１・・・・・・ホト・ダイオード。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１名第１
図 第２図
Claims (2)
- （１）少なくとも１つの段差を有する半導体基板上の前
記段差の下側に、発光素子が形成されていることを特徴
とする光集積化素子。 - （２）半導体基板の禁制帯幅は、発光素子の発光波長の
もつエネルギとほぼ等しいかあるいは小さいことを特徴
とする特許請求の範囲第１項記載の光集積化素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60162389A JPS6223181A (ja) | 1985-07-23 | 1985-07-23 | 光集積化素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60162389A JPS6223181A (ja) | 1985-07-23 | 1985-07-23 | 光集積化素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6223181A true JPS6223181A (ja) | 1987-01-31 |
Family
ID=15753651
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60162389A Pending JPS6223181A (ja) | 1985-07-23 | 1985-07-23 | 光集積化素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6223181A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01196183A (ja) * | 1987-12-02 | 1989-08-07 | Asea Brown Boveri Ab | モノリシック光結合器 |
-
1985
- 1985-07-23 JP JP60162389A patent/JPS6223181A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01196183A (ja) * | 1987-12-02 | 1989-08-07 | Asea Brown Boveri Ab | モノリシック光結合器 |
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