JPH0220853Y2 - - Google Patents
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- JPH0220853Y2 JPH0220853Y2 JP4444983U JP4444983U JPH0220853Y2 JP H0220853 Y2 JPH0220853 Y2 JP H0220853Y2 JP 4444983 U JP4444983 U JP 4444983U JP 4444983 U JP4444983 U JP 4444983U JP H0220853 Y2 JPH0220853 Y2 JP H0220853Y2
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Description
【考案の詳細な説明】
《考案の分野》
本考案は、発光および受光の両機能を有する発
光受光素子に係り、単一光フアイバによる双方向
光通信への使用に好適する発光受光素子の改良に
関する。
光受光素子に係り、単一光フアイバによる双方向
光通信への使用に好適する発光受光素子の改良に
関する。
《従来技術とその問題点》
本考案者は、この種の発光受光素子として、既
に第１図に示す構造のものを提案した。
に第１図に示す構造のものを提案した。
すなわち、半導体基板１の主面にコレクタ層２
およびベース層３を形成し、このベース層３の中
央部に基板１まで達する窪み部２１を形成し、こ
の窪み部２１を含んでベース層３にクラツド層た
るエミツタ・カソード層４を形成し、窪み部２１
を囲む環状の分離溝２２を基板１に達する深さで
形成し、その分離溝２２で囲まれる領域内にて発
光層５およびアノード層６を積層するように形成
して発光素子部１００を構成るとともに、分離溝
２２の外側領域を発光素子部２００、例えばフオ
トトランジスタとして構成したものである。
およびベース層３を形成し、このベース層３の中
央部に基板１まで達する窪み部２１を形成し、こ
の窪み部２１を含んでベース層３にクラツド層た
るエミツタ・カソード層４を形成し、窪み部２１
を囲む環状の分離溝２２を基板１に達する深さで
形成し、その分離溝２２で囲まれる領域内にて発
光層５およびアノード層６を積層するように形成
して発光素子部１００を構成るとともに、分離溝
２２の外側領域を発光素子部２００、例えばフオ
トトランジスタとして構成したものである。
なお、符号７，８，９は、基板１に形成された
共通電極、受光素子部２００のアノード電極およ
び発光素子部１００のアノード電極である。
共通電極、受光素子部２００のアノード電極およ
び発光素子部１００のアノード電極である。
このような発光受光素子は、窪み部２１付近の
ベース層が発光素子部１００の電流通路を狭める
電流狭窄層２３を構成するので、発光層５におけ
る窪み部２１に対応する部分、例えば発光層５の
中央部でのキヤリアの再結合効率が高まつて、小
さい発光径で発光し、光フアイバへ光を有効に結
合することが可能となる。
ベース層が発光素子部１００の電流通路を狭める
電流狭窄層２３を構成するので、発光層５におけ
る窪み部２１に対応する部分、例えば発光層５の
中央部でのキヤリアの再結合効率が高まつて、小
さい発光径で発光し、光フアイバへ光を有効に結
合することが可能となる。
しかしながら、このように構成された発光受光
素子は、発光素子部１００の電流狭窄層２３と受
光素子部２００のベース層３が同じ厚みとなつて
いるが、電流狭窄層２３の厚みは以下に述べる理
由によつて少数キヤリアの拡散長に比較して充分
厚くする必要がある。
素子は、発光素子部１００の電流狭窄層２３と受
光素子部２００のベース層３が同じ厚みとなつて
いるが、電流狭窄層２３の厚みは以下に述べる理
由によつて少数キヤリアの拡散長に比較して充分
厚くする必要がある。
すなわち、発光層５から発せられた光が電流狭
窄層２３に達すると、この電流狭窄層２３が例え
ば、ｐ−GaAs層からなる場合、電流狭窄層２３
に電子と正孔対が発生し易い。しかも電子の拡散
長が長いので、電流狭窄層２３の厚みが薄い場合
には、電子が正孔と再結合することなく外部へ流
れ、電流狭窄層２３内には正孔が多数蓄積され
る。
窄層２３に達すると、この電流狭窄層２３が例え
ば、ｐ−GaAs層からなる場合、電流狭窄層２３
に電子と正孔対が発生し易い。しかも電子の拡散
長が長いので、電流狭窄層２３の厚みが薄い場合
には、電子が正孔と再結合することなく外部へ流
れ、電流狭窄層２３内には正孔が多数蓄積され
る。
その結果、電流狭窄層２３が、コレクタ層２と
エミツタ・カソード層４に対して順方向にバイア
スされた状態となり、ポテンシヤル障壁が低くな
つて電流狭窄効果を低下させ易くなる。
エミツタ・カソード層４に対して順方向にバイア
スされた状態となり、ポテンシヤル障壁が低くな
つて電流狭窄効果を低下させ易くなる。
一方、受光素子部２００にあつては、大きなゲ
インを得るためにベース層３の厚みを少数キヤリ
アの拡散長に比較して充分薄くする必要がある。
インを得るためにベース層３の厚みを少数キヤリ
アの拡散長に比較して充分薄くする必要がある。
すなわち、受光素子部２００の増幅率は、
β＝１／cos ｈ（WB／Ｌ）−１
で示される。ここで、βは電流増幅率、WBはベ
ース層３の厚み、Ｌは少数キヤリアの拡散長であ
る。この式から判るように、受光素子部２００の
増幅率を大きくするためには、ベース層３の厚み
を少数キヤリア拡散長に比較して充分薄くするこ
とが好ましい。
ース層３の厚み、Ｌは少数キヤリアの拡散長であ
る。この式から判るように、受光素子部２００の
増幅率を大きくするためには、ベース層３の厚み
を少数キヤリア拡散長に比較して充分薄くするこ
とが好ましい。
このように、発光受光素子にあつては、光フア
イバへの結合度の高い発光素子部１００および高
感度の受光素子部２００を得るための条件が相反
することとなる。
イバへの結合度の高い発光素子部１００および高
感度の受光素子部２００を得るための条件が相反
することとなる。
《考案の目的》
本考案は、このような状況の下になされたもの
で、光フアイバへの結合度および受光感度の良好
な発光素子の提供を目的とする。
で、光フアイバへの結合度および受光感度の良好
な発光素子の提供を目的とする。
《考案の構成と効果》
この目的を達成するために、本考案は、半導体
基板の主面上に形成された発光素子部と、この発
光素子部に対して環状の分離溝を挟んで前記主面
上に形成された受光素子部と、前記受光素子部に
あつてはこの発光素子部の電流通路を狭める電流
狭窄手段を形成し、前記受光素子部にあつては受
光層を形成する共通層を備えてなる発光受光素子
において、前記発光素子部での前記共通層の厚み
が前記受光素子部での前記共通層の厚みより厚く
形成してなるものである。
基板の主面上に形成された発光素子部と、この発
光素子部に対して環状の分離溝を挟んで前記主面
上に形成された受光素子部と、前記受光素子部に
あつてはこの発光素子部の電流通路を狭める電流
狭窄手段を形成し、前記受光素子部にあつては受
光層を形成する共通層を備えてなる発光受光素子
において、前記発光素子部での前記共通層の厚み
が前記受光素子部での前記共通層の厚みより厚く
形成してなるものである。
このような構成によれば、発光素子部における
電流狭窄手段の機能が充分発揮された光フアイバ
との結合効率が良好となり、受光素子部における
感度も上昇する。
電流狭窄手段の機能が充分発揮された光フアイバ
との結合効率が良好となり、受光素子部における
感度も上昇する。
《実施例の説明》
以下、本考案の詳細を説明する。なお、第１図
に示す発光受光素子と共通部分には同一の符号を
付す。
に示す発光受光素子と共通部分には同一の符号を
付す。
第２図は本考案に係る発光受光素子の一実施例
を示す断面図であり、発光素子部としてLEDを
積層形成したものを例にし、受光素子部としてフ
オトトランジスタを例にして示している。
を示す断面図であり、発光素子部としてLEDを
積層形成したものを例にし、受光素子部としてフ
オトトランジスタを例にして示している。
第２図において、半導体基板１の主面にはコレ
クタ層２およびベース層３が形成されており、ベ
ース層３の中央部には、基板１に達する窪み部２
１が形成されている。
クタ層２およびベース層３が形成されており、ベ
ース層３の中央部には、基板１に達する窪み部２
１が形成されている。
窪み部２１付近のベース層は、後述するように
他の部分より厚みが厚くなつており、やはり後述
する発光素子部１００の電流狭窄手段として電流
狭窄層２３を構成している。
他の部分より厚みが厚くなつており、やはり後述
する発光素子部１００の電流狭窄手段として電流
狭窄層２３を構成している。
窪み部２１を含んでベース層３にはエミツタ・
カソード層４が形成され、このエミツタ・カソー
ド層４には、窪み部２１を囲むように分離溝２２
が形成され、この分離溝２２は少なくともコレク
タ層２に達する深さになつている。
カソード層４が形成され、このエミツタ・カソー
ド層４には、窪み部２１を囲むように分離溝２２
が形成され、この分離溝２２は少なくともコレク
タ層２に達する深さになつている。
分離溝２２で囲まれている領域内において、発
光層５およびアノード層６が積層して形成され、
発光素子部１００の一部が構成されている。
光層５およびアノード層６が積層して形成され、
発光素子部１００の一部が構成されている。
また、発光素子部１００に対して分離溝２２を
挾み、発光素子部１００を囲む部分が受光素子部
２００となつている。
挾み、発光素子部１００を囲む部分が受光素子部
２００となつている。
なお、符号７，８，９は、基板１に形成された
共通電極、受光素子部２００に形成されたアノー
ド電極、発光素子部１００に形成されたアノード
電極である。
共通電極、受光素子部２００に形成されたアノー
ド電極、発光素子部１００に形成されたアノード
電極である。
そして、発光素子部１００および受光素子部２
００において、電流狭窄層２３とベース層３とは
共通層からなつており、ベース層３の厚みより電
流狭窄層２３の厚みの方が厚くなつている。換言
すれば、発光素子部１００での共通層の厚みが少
数キヤリアの拡散長より充分厚く形成され、受光
素子２００での共通層の厚みが少数キヤリアの拡
散長より充分薄く形成されている。
００において、電流狭窄層２３とベース層３とは
共通層からなつており、ベース層３の厚みより電
流狭窄層２３の厚みの方が厚くなつている。換言
すれば、発光素子部１００での共通層の厚みが少
数キヤリアの拡散長より充分厚く形成され、受光
素子２００での共通層の厚みが少数キヤリアの拡
散長より充分薄く形成されている。
このように構成された発光受光素子は以下のよ
うにして製造される。
うにして製造される。
まず、通常の液相エピタキシヤル成長法を用い
てn+−GaAs基板１上に、第３図に示すように、
コレクタ層２としてノンドープn-−GaAs層およ
びベース層３としてGeドープｐ−GaAs層をそれ
ぞれ3μm，5μm程度の厚さで積層形成する。
てn+−GaAs基板１上に、第３図に示すように、
コレクタ層２としてノンドープn-−GaAs層およ
びベース層３としてGeドープｐ−GaAs層をそれ
ぞれ3μm，5μm程度の厚さで積層形成する。
次に、硫酸−過酸化水素系エツチング液を用い
て、第４図に示すように、ｐ−GaAs層３を発光
層５（第２図参照）に対応する個所を残して1μm
以下の厚みにエツチングする。一方、発光層５に
対応する個所の中央部には、少なくともｐ−
GaAs層３を貫通する深さの直径約30μmの窪み
部２１をエツチングして形成する。
て、第４図に示すように、ｐ−GaAs層３を発光
層５（第２図参照）に対応する個所を残して1μm
以下の厚みにエツチングする。一方、発光層５に
対応する個所の中央部には、少なくともｐ−
GaAs層３を貫通する深さの直径約30μmの窪み
部２１をエツチングして形成する。
次いで、上述のように加工したものの主面上
に、液相エピタキシヤル成長法によつて、第５図
に示すように、エミツタ・カソード層４としてｎ
−Ga0.7Al0.3As層、発光層５としてｐ−Ga0.
95Al0.05As層およびアノード層６としてｐ−Ga0.
7Al0.3As層を、それぞれ7μm，1μm，3μm程度の
膜厚にて積層する。
に、液相エピタキシヤル成長法によつて、第５図
に示すように、エミツタ・カソード層４としてｎ
−Ga0.7Al0.3As層、発光層５としてｐ−Ga0.
95Al0.05As層およびアノード層６としてｐ−Ga0.
7Al0.3As層を、それぞれ7μm，1μm，3μm程度の
膜厚にて積層する。
このようにして、５層積層した基板１に対し、
フオトリングラフイを用いて、上述した窪み部２
１を取り囲むように10〜20μm程度の幅で少なく
ともn-−GaAs層２に達する分離溝２２をエツチ
ングで形成する。
フオトリングラフイを用いて、上述した窪み部２
１を取り囲むように10〜20μm程度の幅で少なく
ともn-−GaAs層２に達する分離溝２２をエツチ
ングで形成する。
更に、分離溝２２の外側部分のｐ−Ga0.7Al0.
3As層６およびｐ−Ga0.95Al0.05As層５をエツチ
ングによつて除去する。
3As層６およびｐ−Ga0.95Al0.05As層５をエツチ
ングによつて除去する。
その後、ｐ−GaAIAs層４に対してはAu−Zn
合金を、またｎ−GaAs層やGaAlAs層に対して
はAu−Ge合金をそれぞれ蒸着し、所望の形状に
整形して各アノード電極８，９を形成して第２図
に示すような発光受光素子が完成する。
合金を、またｎ−GaAs層やGaAlAs層に対して
はAu−Ge合金をそれぞれ蒸着し、所望の形状に
整形して各アノード電極８，９を形成して第２図
に示すような発光受光素子が完成する。
このような本考案の発光受光素子は、共通電極
７を負に、発光素子部１００のアノード電極９を
正にバイアスすると、ｐ−Ga0.95Al0.05As層５が
発光層として発光する。この場合、電流狭窄層２
３の厚みが少数キヤリアの拡散長より厚いので、
電流狭窄層２３はポテンシヤル障壁を低下させる
ことなく発光素子部１００の電流を狭窄する。そ
のため、発光層５における発光部が窪み部２１に
対応する部分に集中するので、光フアイバとの結
合効率を高く保つことができる。
７を負に、発光素子部１００のアノード電極９を
正にバイアスすると、ｐ−Ga0.95Al0.05As層５が
発光層として発光する。この場合、電流狭窄層２
３の厚みが少数キヤリアの拡散長より厚いので、
電流狭窄層２３はポテンシヤル障壁を低下させる
ことなく発光素子部１００の電流を狭窄する。そ
のため、発光層５における発光部が窪み部２１に
対応する部分に集中するので、光フアイバとの結
合効率を高く保つことができる。
また、共通電極７を正に、受光素子部２００の
アノード電極８を負にバイアスすると、受光素子
部２００が受光素子として動作する。この場合、
ベース層３の厚みが少数キヤリアの拡散長より充
分薄いので、数十〜数百程度の増幅率が得られる
ため、感度を高くすることが可能となる。
アノード電極８を負にバイアスすると、受光素子
部２００が受光素子として動作する。この場合、
ベース層３の厚みが少数キヤリアの拡散長より充
分薄いので、数十〜数百程度の増幅率が得られる
ため、感度を高くすることが可能となる。
なお、上述の実施例においては、GaAs系材料
を用いる素子をの例を示したが、例えばInGaAs
系材料を用いる場合についても同様に実施可能で
ある。
を用いる素子をの例を示したが、例えばInGaAs
系材料を用いる場合についても同様に実施可能で
ある。
また、上記実施例においては、受光素子部とし
てフオトトランジスタを用いた場合について説明
したが、この発明に係る発光受光素子は、受光素
子部の受光層を形成する共通層の厚みが少数キヤ
リアの拡散長よりも薄く形成されているので、フ
オトダイオードとした場合でも充分実施可能であ
る。
てフオトトランジスタを用いた場合について説明
したが、この発明に係る発光受光素子は、受光素
子部の受光層を形成する共通層の厚みが少数キヤ
リアの拡散長よりも薄く形成されているので、フ
オトダイオードとした場合でも充分実施可能であ
る。
すなわち、この発明の構成によれば、受光層を
少数キヤリアの拡散長よりも薄く形成しているの
で、この受光層中に生成されるキヤリアの無効電
流成分となる確率を抑えることができるので、受
光素子部としてフオトダイオードを用いることも
できる。
少数キヤリアの拡散長よりも薄く形成しているの
で、この受光層中に生成されるキヤリアの無効電
流成分となる確率を抑えることができるので、受
光素子部としてフオトダイオードを用いることも
できる。
第１図は本考案の発光受光素子に関係する参考
断面図、第２図は本考案の発光受光素子の一実施
例を示す断面図、第３図〜第５図は第２図に示す
発光受光素子の製造方法を示す工程図である。 １……基板、１００……発光素子部、２００…
…受光素子部、２２……分離溝、２３……共通層
（電流狭窄手段）、３……共通層（ベース層）、５
……発光層。
断面図、第２図は本考案の発光受光素子の一実施
例を示す断面図、第３図〜第５図は第２図に示す
発光受光素子の製造方法を示す工程図である。 １……基板、１００……発光素子部、２００…
…受光素子部、２２……分離溝、２３……共通層
（電流狭窄手段）、３……共通層（ベース層）、５
……発光層。
Claims (1)
- 半導体基板の主面上に発光素子部が設けられる
とともに、この発光素子部の外周側に環状の分離
溝を挾んで受光素子部が設けられ、かつ上記発光
素子部の電流通路を狭める電流狭窄手段、および
受光素子部の受光層を構成するベース層を共通層
で形成してなる発光素子部において、上記共通層
の厚みは、上記発光素子部においては少数キヤリ
アの拡散長よりも厚く形成するとともに、上記受
光素子部においては少数キヤリアの拡散長よりも
薄く形成することを特徴とする発光受光素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4444983U JPS59151460U (ja) | 1983-03-28 | 1983-03-28 | 発光受光素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4444983U JPS59151460U (ja) | 1983-03-28 | 1983-03-28 | 発光受光素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59151460U JPS59151460U (ja) | 1984-10-11 |
| JPH0220853Y2 true JPH0220853Y2 (ja) | 1990-06-06 |
Family
ID=30174979
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4444983U Granted JPS59151460U (ja) | 1983-03-28 | 1983-03-28 | 発光受光素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59151460U (ja) |
-
1983
- 1983-03-28 JP JP4444983U patent/JPS59151460U/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS59151460U (ja) | 1984-10-11 |
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