JP2527197B2 - 光集積化素子 - Google Patents
光集積化素子Info
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- hbt
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- optical integrated
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は光集積化素子に関し、特に発光素子部から
の光の漏れが電子素子部の動作に影響を及ぼす、いわゆ
る光によるクロストークの発生を防止する構造に関す
る。
の光の漏れが電子素子部の動作に影響を及ぼす、いわゆ
る光によるクロストークの発生を防止する構造に関す
る。
従来、LD（レーザダイオード）、LED（発光ダイオー
ド）等の発光素子やトランジスタなどの電子素子は、個
別部品として回路を構成していたが、近年、変調周波数
の増大により、性能上、配線のインダクタンスの影響を
無視できなくなつたこと、浮遊容量を低減して高速応答
性を高める必要があること、更に小形化、低価格化を図
る必要があること等から、これらを同一半導体基板上に
一体化して形成した構造のものの開発が活発に行なわれ
てきている。
ド）等の発光素子やトランジスタなどの電子素子は、個
別部品として回路を構成していたが、近年、変調周波数
の増大により、性能上、配線のインダクタンスの影響を
無視できなくなつたこと、浮遊容量を低減して高速応答
性を高める必要があること、更に小形化、低価格化を図
る必要があること等から、これらを同一半導体基板上に
一体化して形成した構造のものの開発が活発に行なわれ
てきている。
第１図は、このような光集積化素子のうち、LDとHBT
（ヘテロバイポーラトランジスタ）を集積化したものの
一実施例を示す断面図である。図において、（１）は半
絶縁性InP基板（以下、基板と称す）、（２）はn+型のI
nP単結晶より成る導通層（Snドープ、キヤリア濃度５×
1018cm-3、厚さ１μｍ）、（３）はレーザダイオード部
（以下、LD部と称す）、（４）はｎ型のInPバツフア層
（Teドープ、キヤリア濃度１×1018cm-3、厚さ２μ
ｍ）、（５）はｐ型のInP電流ブロツク層（Znドープ、
キヤリア濃度２×1018cm-3、厚さ1.5μｍ）、（６）は
ｎ型のInP電流ブロツク層（Teドープ、キヤリア濃度３
×1018cm-3、厚さ0.5μｍ）で、各半導体層（２）、
（４）〜（６）は、例えばMOCVD法（金属化学成長
法）、MBE法（分子線エピタキシヤル成長法）或いはLPE
法（液相エピタキシヤル成長法）のいずれかの方法によ
り形成される。（７）はストライプ状の溝で、フオト・
リングラフイ技術を用い、上記の各相（４）〜（６）を
塩酸によりエツチングして形成する。（８）はｎ型のIn
P下クラツド層（Teドープ、キヤリア濃度１×1018c
m-3）、（９）はInGaAsP活性層（アンドープ、厚さ0.15
μｍ）、（10）はｐ型のInP上クラツド層（Znドープ、
キヤリア濃度７×1017cm-3、厚さ３μｍ）、（11）はｐ
型のInGaAs（Ｐ）、LDコンタクト層（Znドープ、キヤリ
ア濃度１×1018cm-3、厚さ0.6μｍ）で、これらの各層
（８）〜（11）はMOCVD法、MBE法或いはLPE法のいずれ
かの方法により順次形成され、LD部（３）の形成が終
る。なおこの段階では、各層（４）〜（６）、（10）、
（11）はn+型のInP導通層（２）の全面にわたつて形成
されている。（12）はヘテロバイポーラトランジスタ部
（以下、HBT部と称す）、（13）はｎ型のInPコレクタ層
（Snドープ、キヤリア濃度１×1017cm-3、厚さ2.5μ
ｍ）、（14）はｐ型のInGaAsPベース層（Znドープ、キ
ヤリア濃度１×1017cm-3、厚さ0.24）はｐ型のInGaAsP
ベース層（Znドープ、キヤリア濃度１×1017cmμｍ）、
（15）はｎ型のInPエミツタ層（Snドープ、キヤリア濃
度５×1017cm-3、厚さ0.7μｍ）、（16）はｎ型のInGaA
sP HBTコンタクト層（Snドープ、キヤリア濃度１×1018
cm-3、厚さ１μｍ）で、これらの各層（13）〜（16）を
形成するには、先ずLD部（３）のLDコンタクト層（11）
上に、例えばSiO2膜（図示せず）を形成し、該膜をマス
クとして、HBT部（12）が形成される部位の各層（４）
〜（６）、（10）、（11）を塩酸等によりエツチングし
て除去した後、例えばMOCVD法、MBE法或いはLPE法のい
ずれかの方法により各層（13）〜（16）を順次選択成長
させる。次いで、例えばMgを注入してp+型の拡散領域
（17）を環状に形成し、HBT部（12）の形成が終る。
（ヘテロバイポーラトランジスタ）を集積化したものの
一実施例を示す断面図である。図において、（１）は半
絶縁性InP基板（以下、基板と称す）、（２）はn+型のI
nP単結晶より成る導通層（Snドープ、キヤリア濃度５×
1018cm-3、厚さ１μｍ）、（３）はレーザダイオード部
（以下、LD部と称す）、（４）はｎ型のInPバツフア層
（Teドープ、キヤリア濃度１×1018cm-3、厚さ２μ
ｍ）、（５）はｐ型のInP電流ブロツク層（Znドープ、
キヤリア濃度２×1018cm-3、厚さ1.5μｍ）、（６）は
ｎ型のInP電流ブロツク層（Teドープ、キヤリア濃度３
×1018cm-3、厚さ0.5μｍ）で、各半導体層（２）、
（４）〜（６）は、例えばMOCVD法（金属化学成長
法）、MBE法（分子線エピタキシヤル成長法）或いはLPE
法（液相エピタキシヤル成長法）のいずれかの方法によ
り形成される。（７）はストライプ状の溝で、フオト・
リングラフイ技術を用い、上記の各相（４）〜（６）を
塩酸によりエツチングして形成する。（８）はｎ型のIn
P下クラツド層（Teドープ、キヤリア濃度１×1018c
m-3）、（９）はInGaAsP活性層（アンドープ、厚さ0.15
μｍ）、（10）はｐ型のInP上クラツド層（Znドープ、
キヤリア濃度７×1017cm-3、厚さ３μｍ）、（11）はｐ
型のInGaAs（Ｐ）、LDコンタクト層（Znドープ、キヤリ
ア濃度１×1018cm-3、厚さ0.6μｍ）で、これらの各層
（８）〜（11）はMOCVD法、MBE法或いはLPE法のいずれ
かの方法により順次形成され、LD部（３）の形成が終
る。なおこの段階では、各層（４）〜（６）、（10）、
（11）はn+型のInP導通層（２）の全面にわたつて形成
されている。（12）はヘテロバイポーラトランジスタ部
（以下、HBT部と称す）、（13）はｎ型のInPコレクタ層
（Snドープ、キヤリア濃度１×1017cm-3、厚さ2.5μ
ｍ）、（14）はｐ型のInGaAsPベース層（Znドープ、キ
ヤリア濃度１×1017cm-3、厚さ0.24）はｐ型のInGaAsP
ベース層（Znドープ、キヤリア濃度１×1017cmμｍ）、
（15）はｎ型のInPエミツタ層（Snドープ、キヤリア濃
度５×1017cm-3、厚さ0.7μｍ）、（16）はｎ型のInGaA
sP HBTコンタクト層（Snドープ、キヤリア濃度１×1018
cm-3、厚さ１μｍ）で、これらの各層（13）〜（16）を
形成するには、先ずLD部（３）のLDコンタクト層（11）
上に、例えばSiO2膜（図示せず）を形成し、該膜をマス
クとして、HBT部（12）が形成される部位の各層（４）
〜（６）、（10）、（11）を塩酸等によりエツチングし
て除去した後、例えばMOCVD法、MBE法或いはLPE法のい
ずれかの方法により各層（13）〜（16）を順次選択成長
させる。次いで、例えばMgを注入してp+型の拡散領域
（17）を環状に形成し、HBT部（12）の形成が終る。
（18）は分離溝、（19）は、例えば絶縁機のポリイミ
ドより成る素子間分離層で、先ずLD部（３）とHBT部（1
2）の間に、塩酸等により各形成層を、エツチングしてn
+型のInP導通層（２）との界面に至る深さで、幅が３〜
４μｍの分離溝（18）を設け、次いで該溝（18）内に、
ポリイミドを埋込んで素子間分離層（19）を形成する。
ドより成る素子間分離層で、先ずLD部（３）とHBT部（1
2）の間に、塩酸等により各形成層を、エツチングしてn
+型のInP導通層（２）との界面に至る深さで、幅が３〜
４μｍの分離溝（18）を設け、次いで該溝（18）内に、
ポリイミドを埋込んで素子間分離層（19）を形成する。
（20）は例えばSiO2より成る絶縁膜で、例えばCVD法
により1000Å程度の厚さに形成される。
により1000Å程度の厚さに形成される。
（21）はＰ側レーザ電極、（22）はベース電極で、環
状に形成される。（23）はエミツタ電極であり、適宜、
配線（図示せず）により相互の接続をし、LD端面を劈開
して素子が完成する。
状に形成される。（23）はエミツタ電極であり、適宜、
配線（図示せず）により相互の接続をし、LD端面を劈開
して素子が完成する。
上記の光集積化素子においては、HBT部（12）のコレ
クタ層（13）とLD部（３）のカソード（ｎ側レーザ電
極）に相当するバツフア層（４）とが低抵抗の導通層
（２）で直列接続されている。
クタ層（13）とLD部（３）のカソード（ｎ側レーザ電
極）に相当するバツフア層（４）とが低抵抗の導通層
（２）で直列接続されている。
エミツタ電極（23）を接地し、Ｐ側レーザ電極（アノ
ード）（21）の正のバイアスをかけると、ベース（22）
−エミツタ（23）電極間電圧が零の場合にはLD部（３）
に電流が流れて、このままではノーマリ・オン状態にな
るので、必要に応じてベース電極（22）を負にバイアス
しておくか、エミツタ電極（23）をレベルシフトしてお
く。
ード）（21）の正のバイアスをかけると、ベース（22）
−エミツタ（23）電極間電圧が零の場合にはLD部（３）
に電流が流れて、このままではノーマリ・オン状態にな
るので、必要に応じてベース電極（22）を負にバイアス
しておくか、エミツタ電極（23）をレベルシフトしてお
く。
この状態においてベース（22）−エミツタ（23）電極
間に変調をかけると、この間にβ・IB（βはHBTの電流
増幅率、IBはベース電流）のコレクタ電流が流れる。
間に変調をかけると、この間にβ・IB（βはHBTの電流
増幅率、IBはベース電流）のコレクタ電流が流れる。
HBTにおいては、ベース層（14）へ正孔が有効に閉じ
込められるので高いβ値が得られ、大きなレーザまた、
通常のHBTではエミッタ層、コレクタ層の禁制帯幅は、
ベース層の禁制帯幅以上の大きさを有している。
込められるので高いβ値が得られ、大きなレーザまた、
通常のHBTではエミッタ層、コレクタ層の禁制帯幅は、
ベース層の禁制帯幅以上の大きさを有している。
今、HBTからLDにpn接合の順方向バイアス電圧が印加
されると、上記コレクタ電流β・IBがLDの駆動電流とし
て上クラツド層（10）からストライプ状の溝（７）の活
性層（９）へ集中して流れ、上、下クラツド層（10）、
（８）から正孔と電子が注入される。然して、注入され
たこれらのキヤリアはヘテロ接合界面におけるバリアに
よつて活性層（９）内に閉じ込められ、再結合して変調
された光を発する。
されると、上記コレクタ電流β・IBがLDの駆動電流とし
て上クラツド層（10）からストライプ状の溝（７）の活
性層（９）へ集中して流れ、上、下クラツド層（10）、
（８）から正孔と電子が注入される。然して、注入され
たこれらのキヤリアはヘテロ接合界面におけるバリアに
よつて活性層（９）内に閉じ込められ、再結合して変調
された光を発する。
更に、電流ブロツク層（５）、（６）の光の吸収によ
り活性層（３）内の水平方向の屈折率差が生じ、横方向
の光の広がりが制限されて横モードが安定する。このよ
うにして導波される光は、ストライプ状の溝（７）の奥
行方向に対して垂直な、対向する劈開端面により構成さ
れるフアブリ・ペロー（Fabry−Perot）型共振器によつ
てレーザ発振に至る。
り活性層（３）内の水平方向の屈折率差が生じ、横方向
の光の広がりが制限されて横モードが安定する。このよ
うにして導波される光は、ストライプ状の溝（７）の奥
行方向に対して垂直な、対向する劈開端面により構成さ
れるフアブリ・ペロー（Fabry−Perot）型共振器によつ
てレーザ発振に至る。
上記の光集積化素子においては、素子間分離層（19）
を設けることにより、LDとHBTが相互に干渉されること
なく独自の機能を発揮できるようになつている。
を設けることにより、LDとHBTが相互に干渉されること
なく独自の機能を発揮できるようになつている。
上記のような光集積化素子においては、LDとHBTを同
一基板上にコンパクトに集積して形成したことにより、
新たな問題点が発生している。
一基板上にコンパクトに集積して形成したことにより、
新たな問題点が発生している。
即ち、LDとHBTが極めて近接しているため、LDからの
光の漏れがHBTの働作に影響を及ぼすいわゆる、光によ
るクロストーク（Cross talk,以下、単にクロストーク
と称す）が発生することである。特に、HBTはフオト・
トランジスタと構造が同じであるため、漏れた光に対し
て増幅効果を示し、クロストークによる影響がより一層
大きなものとなる。
光の漏れがHBTの働作に影響を及ぼすいわゆる、光によ
るクロストーク（Cross talk,以下、単にクロストーク
と称す）が発生することである。特に、HBTはフオト・
トランジスタと構造が同じであるため、漏れた光に対し
て増幅効果を示し、クロストークによる影響がより一層
大きなものとなる。
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、クロストークが発生しない光集積化素子
を得ることを目的とする。
されたもので、クロストークが発生しない光集積化素子
を得ることを目的とする。
この発明に係る光集積化素子は、基板上に少なくとも
発光素子部とヘテロパイポーラトランジスタ部を形成す
ると共に、該ヘテロバイポーラトランジスタ部の構成中
の、動作時に電界のかかるエミッタ層、ベース層、コレ
クタ層の禁制帯幅を、該発光素子部の活性層のものより
も大きく形成したものである。
発光素子部とヘテロパイポーラトランジスタ部を形成す
ると共に、該ヘテロバイポーラトランジスタ部の構成中
の、動作時に電界のかかるエミッタ層、ベース層、コレ
クタ層の禁制帯幅を、該発光素子部の活性層のものより
も大きく形成したものである。
この発明においては、ヘテロバイポーラトランジスタ
部のエミッタ層、ベース層、コレクタ層の禁制帯幅が発
光素子部の活性層のものよりも大きく形成されているの
で、該活性層より漏れ出た光が該エミッタ層、ベース
層、コレクタ層に達しても吸収されることがなく、従つ
て、クロストークを生じることがない。
部のエミッタ層、ベース層、コレクタ層の禁制帯幅が発
光素子部の活性層のものよりも大きく形成されているの
で、該活性層より漏れ出た光が該エミッタ層、ベース
層、コレクタ層に達しても吸収されることがなく、従つ
て、クロストークを生じることがない。
この発明の一実施例の構成は、第１図に示す従来のも
のと同様である。ただし、活性層（９）をIn0.65Ga0.35
As0.79P0.21で、ベース層（14）をｐ型のIn0.76Ga0.24A
s0.55P0.45でそれぞれ形成して、ベース層（14）の禁制
帯を活性層（９）のものよりも大きくした点がまた、ベ
ース層（14）の上層及び下層にあるエミッタ層（15）、
コレクタ層（13）も、活性層（９）よりも大きい禁制帯
幅を持つものとなる。
のと同様である。ただし、活性層（９）をIn0.65Ga0.35
As0.79P0.21で、ベース層（14）をｐ型のIn0.76Ga0.24A
s0.55P0.45でそれぞれ形成して、ベース層（14）の禁制
帯を活性層（９）のものよりも大きくした点がまた、ベ
ース層（14）の上層及び下層にあるエミッタ層（15）、
コレクタ層（13）も、活性層（９）よりも大きい禁制帯
幅を持つものとなる。
上記のように構成された光集積化素子においては、活
性層（９）から漏れた光がエミッタ層（15）、ベース層
（14）、コレクタ層（13）に達しても吸収されないた
め、HBTの動作が影響を受けることはない。
性層（９）から漏れた光がエミッタ層（15）、ベース層
（14）、コレクタ層（13）に達しても吸収されないた
め、HBTの動作が影響を受けることはない。
なお、上記実施例において、各層（２）、（４）〜
（６）、（８）、（10）、（11）、（13）〜（17）の伝
導型は、それぞれ反対のもので構成させても良い。ま
た、LD部（３）とHBT部（12）がそれぞれ１個で形成さ
れたものを示したが、例えば変調、増幅、スイツチング
等の機能を持つ他の電子素子と共に複数個形成されるも
のであつても良いことはいうまでもない。
（６）、（８）、（10）、（11）、（13）〜（17）の伝
導型は、それぞれ反対のもので構成させても良い。ま
た、LD部（３）とHBT部（12）がそれぞれ１個で形成さ
れたものを示したが、例えば変調、増幅、スイツチング
等の機能を持つ他の電子素子と共に複数個形成されるも
のであつても良いことはいうまでもない。
更に、LDとHBTの組合せの例を示したが、LEDとHBTの
組合せであつても良い。
組合せであつても良い。
この発明は以上説明したとおり、ヘテロバイポーラト
ランジスタ部のエミッタ層、ベース層、コレクタ層の禁
制帯幅を、発光素子部の活性層のものよりも大きく形成
したので、該活性層から漏れ出た光が該ベース層に達し
ても吸収されることがなく、従つて、クロストークの発
生しない光集積化素子を得られる効果がある。
ランジスタ部のエミッタ層、ベース層、コレクタ層の禁
制帯幅を、発光素子部の活性層のものよりも大きく形成
したので、該活性層から漏れ出た光が該ベース層に達し
ても吸収されることがなく、従つて、クロストークの発
生しない光集積化素子を得られる効果がある。
第１図は従来のものの一実施例を示す断面図である。 図において、（１）は半絶縁性InP基板（基板）、
（３）はレーザダイオード部（LD部）、（９）はInGaAs
P活性層、（12）はヘテロバイポーラトランジスタ部（H
BT部）、（14）はｐ型のInGaAsPベース層である。 なお、各図中、同一符号は同一又は相当部分を示す。
（３）はレーザダイオード部（LD部）、（９）はInGaAs
P活性層、（12）はヘテロバイポーラトランジスタ部（H
BT部）、（14）はｐ型のInGaAsPベース層である。 なお、各図中、同一符号は同一又は相当部分を示す。
Claims (1)
- 【請求項１】基板上に少なくとも発光素子部とヘテロバ
イポーラトランジスタ部が集積される光集積化素子にお
いて、該ヘテロバイポーラトランジスタ部のエミッタ
層、ベース層、コレクタ層の禁制帯幅が、該発光素子部
の活性層のものよりも大きく形成されていることを特徴
とする光集積化素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19847187A JP2527197B2 (ja) | 1987-08-06 | 1987-08-06 | 光集積化素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19847187A JP2527197B2 (ja) | 1987-08-06 | 1987-08-06 | 光集積化素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6441265A JPS6441265A (en) | 1989-02-13 |
| JP2527197B2 true JP2527197B2 (ja) | 1996-08-21 |
Family
ID=16391660
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19847187A Expired - Lifetime JP2527197B2 (ja) | 1987-08-06 | 1987-08-06 | 光集積化素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2527197B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100480606B1 (ko) | 2002-08-01 | 2005-04-06 | 삼성전자주식회사 | 아이피에이 증기 건조 방식을 이용한 반도체 웨이퍼 건조장치 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62274790A (ja) * | 1986-05-23 | 1987-11-28 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 光・電子集積回路及びその製造方法 |
-
1987
- 1987-08-06 JP JP19847187A patent/JP2527197B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6441265A (en) | 1989-02-13 |
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