JP2000214339A - 光集積素子及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ２つ以上の光導波路の接続を極めて容易に実
現する光集積素子及び光集積素子の製造方法を提供す
る。 【解決手段】 第１のマスクによって作製された第１の
光導波路と、前記第１のマスクより幅狭の第２のマスク
によって作製された第２の光導波路と、前記第２のマス
クを用いて整形された第１のマスクによって作製された
前記第１の光導波路の横方向の光閉じ込め構造を有する
ことを特徴とする光集積素子。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】 本発明は、２つ以上の光導
波路がモノリシックに集積される光集積素子及びその製
造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、光ディスク用の光ピックアップ装
置や、光通信用素子等が普及するにつれ、これら素子の
低価格化、小型化を目的として、基板上に光導波路や発
光素子、変調器等を集積化する技術が用いられるように
なった。現在、さらなる小型化を実現するために、基板
上に光学部品を歩留まりよく集積化する技術の開発が進
められている。その中で、半導体レーザや、変調器、光
導波路などを光軸を精密に合わせて接続し、損失を少な
くする技術が重要となっている。

【０００３】このような製造プロセスでは、使用する波
長以下、つまりサブミクロン程度の制御性をもってマス
クパターンを合わせ、光導波路の光軸を合わせることが
必要であるが、通常のステッパーを用いる方法では、サ
ブミクロン台の制御性を安定して得ることは困難で、素
子歩留まりの低下の原因となる。

【０００４】その問題を解決するためには、例えば基板
上に２つの異なる光導波路を集積しようとする場合、基
板上に公知の方法で２つの領域に異なる平面導波路を作
製し、その上に２つの該領域にまたがるようなストライ
プマスクを形成した後、ストライプマスクで覆われてい
ない部分をエッチングすれば、２つのリッジ状の導波路
がずれなく接続された構造が得られる。

【０００５】しかしながら、それぞれの導波路層の材料
が異なる場合や、導波路構造を部分により異なるように
したい場合、あるいは特定の部分が発光層を含む等の理
由でエッチングによる損傷を避ける必要がある場合など
は、それぞれの導波路層を異なるエッチング手段で加工
するほうが、エッチング条件の選択の自由度が広がり、
プロセスが簡易となる。従来、このような製造プロセス
として、特開平７−１４２６９９号公報に記載された製
造方法の例がある。その製造方法は以下のようなもので
ある。

【０００６】まず図１２のように、半導体基板２０１上
に半導体からなる光導波路（コア）層２０２、２０３を
公知の方法により同一平面上に積層する。次に、光導波
路層２０２、２０３より屈折率の小さいクラッド層２０
４およびキャップ層２０５を上記光導波路層上に積層す
る。

【０００７】次に図１３に示すように、ストライプ状の
ＳｉＯ２マスク２０８を公知の手法により上記キャップ
層２０５の上に形成する。

【０００８】続いて、図１４に示すように、上記構造上
の、光導波路層２０２の上方に位置する部分に、公知の
手法をもって、ＳｉＮマスク２０９を積層する。

【０００９】さらに、ＳｉＯ２マスク２０８と、ＳｉＮ
マスク２０９をエッチングマスクとして光導波路層２０
３、クラッド層２０４、キャップ層２０５をメサ状に加
工する。そして、光導波路層２０３、クラッド層２０４
より屈折率の小さい半導体からなる埋め込み層２１０を
用いて、図１５のように埋め込みを行う。

【００１０】次に、ＳｉＮマスク２０９を選択的にエッ
チング除去した後、光導波路層２０３が最初に存在して
いた領域の上にフォトレジストパターン２１１を作成
し、図１６の構造を形成する。

【００１１】続いて、フォトレジストパターン２１１お
よびＳｉＯ２マスク２０８をエッチングマスクとして使
用して、光導波路層２０２、クラッド層２０４、キャッ
プ層２０５を加工し、図１７の構造を得る。

【００１２】以上の製造工程によると、光導波路部２０
６と２０７は、同一のストライプ状のＳｉＯ２マスク２
０８により位置が決定されるため、光軸の一致が得られ
る。また、それぞれの光導波路は別のエッチング工程に
より加工されるので、エッチング条件を自由に選択する
ことができる。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】上記従来例では、同一
のストライプ状のＳｉＯ２マスクを用いることにより光
軸の一致を容易に得ることができる。しかしながら、Ｓ
ｉＮマスク２０９およびフォトレジストパターン２１１
の末端部分を光導波路層２０２と光導波路層２０３の境
界線上に精密に合わせることは困難な課題として残る。
そのため、光導波路部２０６と２０７の突き合わせの距
離が離れてしまったり、不必要な部分までエッチングし
てしまうなどの問題により、光損失の増大を招く原因と
なっていた。

【００１４】また、製造工程においてマスクを３種類必
要としており、プロセスの簡略化が望ましい。

【００１５】本発明の目的は、２つ以上の光導波路の接
続を極めて容易に実現する光集積素子及び光集積素子の
製造方法を提供することにある。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、基板上に
２つの光導波路の光軸合わせと光導波路の突き合わせ
を、簡易な工程で容易に実現できる光集積素子の構造及
び簡易な工程で容易に行うことができる製造プロセスを
実現した。

【００１７】本発明では、基板上に平面の光導波路Ａを
作製した後、マスク１を作製し、マスク１に覆われてい
ない光導波路Ａの領域をエッチングして光導波路Ａを作
製する。さらに、エッチングした領域に、マスク１を選
択成長マスクとして平面の光導波路Ｂを作製する。次
に、光導波路Ａと光導波路Ｂにまたがるようにして、ス
トライプ状のマスク２を作製し、マスク１とマスク２に
覆われていない領域の光導波路Ｂをエッチングし、光導
波路Ｂの横方向の光閉じ込め構造を作製して光導波路Ｂ
とする。次に、マスク２で覆われていないマスク１を除
去した後、残存したマスク１を用いて光導波路Ａを選択
的にエッチングし、光導波路Ａの横方向の光閉じ込め構
造を有する光導波路Ａを作製する。

【００１８】以上の工程によれば、２つの光導波路の加
工を個別に行いながら、光軸を正確に合わせることがで
きると同時に、光導波路Ａと光導波路Ｂの端部の突き合
わせを正確に行うことが可能になり、光の散乱損失が少
なくなるという効果がある。さらに、２つの導波路を接
続するために必要なマスクが２種類であり、製造プロセ
スが簡略化される。

【００１９】

【発明の実施の形態】（実施の形態１）次に本発明につ
いて図面を参照して説明する。図１、２、３、４、５、
６は本発明の第１の実施の形態の製造工程における図で
ある。

【００２０】以下に実施の形態１における本素子の製造
方法を示す。

【００２１】まずｎ導電型ＧａＡｓ基板１０１上に厚さ
が１．５μｍのｎ導電型Ａｌ０．５Ｇａ０．５Ａｓクラ
ッド層１０２、厚さが０．０５μｍのアンドープＡｌ
０．１４Ｇａ０．８６Ａｓ活性層１０３、厚さが０．２
μｍのｐ導電型Ａｌ０．５Ｇａ０．５Ａｓクラッド層１
０４、厚さが０．１μｍのｐ導電型Ａｌ０．２５Ｇａ
０．７５Ａｓガイド層１０５（図示せず）、厚さが０．
０２μｍのｐ導電型ＧａＡｓ保護層１０５Ｂ（図示せ
ず）を第１回目のＭＯＣＶＤ法により順次積層する。

【００２２】次に、２光束干渉露光法を用いたマスクプ
ロセスおよびエッチングにより、保護層１０５Ｂが除去
され、さらにガイド層１０５が部分的に除去されること
により保護層１０５Ａが回折格子の構造となるように形
成を行う。なお、素子の目的により保護層１０５Ｂを回
折格子の頂上部分に残す場合でも同様の素子製造方法が
適用できる。その場合、保護層１０５Ｂはｎ導電型また
はｐ導電型として、最終的に利得結合型のＤＦＢレーザ
として機能するようにしてもよい。

【００２３】次に、第２回目のＭＯＣＶＤ法により、平
均的な厚さが０．１μｍであるｐ導電型Ａｌ０．３Ｇａ
０．７Ａｓ埋め込み層１０６、厚さが１．２μｍのｐ導
電型Ａｌ０．５Ｇａ０．５Ａｓクラッド層１０７、厚さ
が０．５μｍのｐ導電型ＧａＡｓコンタクト層１０８を
順次積層して図１の構造を得る。

【００２４】次に、以上の工程で作製した構造の上に、
スパッタリングにより平面のＳｉＯ２膜を０．５μｍ作
製する。そして、マスクプロセスによりレジスト膜（図
示せず）をＳｉＯ２膜上に作製した後、望ましくは幅１
０μｍ、長さが例えば１０ｍｍのストライプ状に残し、
さらに、反応性イオンエッチングによりレジスト膜で覆
われていない部分のＳｉＯ２を除去してＳｉＯ２膜マス
ク１０９を形成する。このＳｉＯ２膜マスク１０９を用
いて、化学反応性イオンビームエッチングにより、Ｓｉ
Ｏ２膜で覆われていない部分のＧａＡｓおよびＡｌＧａ
Ａｓ層を垂直にエッチングし、ｎ導電型ＧａＡｓ基板１
０１の表面が露出した段階でエッチングを終了して、図
２の構造を得る。なお、図２のストライプ状のＳｉＯ２
膜マスク１０９をマスク１とする。そしてこのマスク１
の幅は、５μｍ以上、５０μｍ以下とするのが望まし
い。また、マスク１の長さは３００μｍとする。マスク
１の幅を５μｍ以上とすることにより、その後に光導波
路Ａ（１２０）の加工を行うのに十分な形状が確保さ
れ、光導波路Ａ（１２０）における基板に水平方向の光
閉じ込め構造の作製が可能となる。また、マスク１の幅
を５０μｍ以下とすることにより、選択成長時にマスク
上に供給された成長原料が、マスクの無い部分に容易に
拡散するため、マスク１上に結晶の析出が生じにくくな
る。また同時に、供給された原料が別の場所で結晶とな
る割合が減り、成長が生じる部分の成長速度の増大の割
合が少なくなる。そのため選択成長層の膜厚の面内分布
が比較的小さくなるので、後のプロセスが簡略化される
という効果がある。またマスク１により半導体レーザの
形状が決まるため、適当な共振器の長さを確保するた
め、マスク１の長さは例えば１０ｍｍとし、好ましくは
３００μｍ以上とする。

【００２５】なお、上記ドライエッチング時に、光導波
路Ａ（１２０）の活性層１０３は、マスク１の比較的幅
が広い領域（幅５μｍ以上、５０μｍ以下）でＳｉＯ２
膜マスク１０９により保護されており、ドライエッチン
グによる欠陥や不純物の導入が抑制されている。この部
分は後のプロセスで半導体レーザとして使用するが、以
上のように良好な結晶が保存されているため、半導体レ
ーザの寿命や特性は、ドライエッチングを使用しない通
常のものと比較して遜色のないものが得られるという効
果がある。

【００２６】以上で、箱状のダブルヘテロ構造を含む光
導波路Ａ（１２０）が形成され、図２の構造が得られ
る。なお、図２ではレジスト膜は化学反応性イオンビー
ムエッチングのようなドライエッチングにより除去され
るが、ＳｉＯ２膜マスク１０９は残存している。

【００２７】次に、第３回目のＭＯＣＶＤ法により、前
記ＳｉＯ２膜マスク１０９をマスクとして、ダブルヘテ
ロ構造からなる平面の光導波路Ｂ（１３１）を積層す
る。この光導波路構造は、厚さが１．２μｍのＡｌ０．
２Ｇａ０．８Ａｓ光導波路（クラッド）層１１０、厚さ
が１．６５μｍのＡｌ０．１９Ｇａ０．８１Ａｓ光導波
路（コア）層１１１、厚さが１．３μｍのＡｌ０．２Ｇ
ａ０．８Ａｓ光導波路（クラッド）層１１２からなる。
この光導波路Ｂ（１３１）は、前記活性層１０３を含む
光導波路Ａ（１２０）に隣接して作製が可能であり、図
３に示すように、光導波路Ａ（１２１）に隣接し、活性
層１０３から出た光が導波されるよう、光学的に結合さ
れた配置となっている。

【００２８】次に、この積層の後、電子ビーム蒸着法に
より、厚さ０．１μｍのＣｒ（クロム）膜を前記ウエハ
全面に積層した後、レジストプロセスにより、前記光導
波路Ａ（１２１）と光導波路Ｂ（１３１）にまたがるよ
うに、ストライプ状のレジストマスクを幅が３μｍとな
るように作製した後、赤血塩系エッチング液を用いて、
クロム膜をストライプ状に加工し、レジストを有機洗浄
により除去してクロム膜マスク１１３を形成し、図３の
構造を得る。なお図３におけるクロム膜マスク１１３を
マスク２とする。

【００２９】さらに、クロム膜マスク１１３およびＳｉ
Ｏ２膜マスク１０９を保護マスクとして、化学反応性イ
オンビームエッチングにより、ＧａＡｓ基板１０１が現
われるまで以上の構造を垂直にエッチングし、図４の構
造を得る。この構造では、光導波路Ｂ（１３２）の基板
に水平方向の光閉じ込め構造が形成されている。なお、
上記ドライエッチング時に、光導波路Ａ（１２２）の活
性層１０３は、マスク１の比較的幅が広い領域（幅５μ
ｍ以上、５０μｍ以下）でＳｉＯ２膜マスク１０９およ
びクロム膜マスク１１３により保護されており、ドライ
エッチングによる欠陥や不純物の導入が抑制されてい
る。この部分は半導体レーザとして使用するため、上記
プロセスにより信頼性等の確保に有効という効果があ
る。

【００３０】次に、クロム膜マスク１１３に覆われてい
ない部分のＳｉＯ２膜マスク１０９をフッ酸を用いてエ
ッチングする。この時、光導波路Ｂ１３２はＡｌを含む
割合が小さいため、ほとんどエッチングされない。次に
クロム膜マスク１１３に覆われていない部分のｐ導電型
ＧａＡｓコンタクト層１０８をクエン酸系エッチング液
（クエン酸：過酸化水素水＝３０：１０）によりエッチ
ングする。この場合、クエン酸系エッチング液はＧａＡ
ｓをエッチングし、ＡｌＧａＡｓはエッチングしにくい
ため、光導波路Ｂ（１３２）はほとんどエッチングされ
ない。さらに、赤血塩系エッチング液を用いて、クロム
膜マスク１１３を除去した後、フッ酸にてＳｉＯ２膜マ
スク１０９を除去すると同時に、ｐ導電型クラッド層１
０７を選択的に部分的に除去して、光導波路１２３と光
導波路１３３が連続したリッジ形状を形成し、図５の構
造を得る。なおこのエッチング時に、ｐ導電型埋め込み
層１０６はＡｌの含有量が小さく、フッ酸によるエッチ
ング速度が遅いため形状が保存される。また光導波路Ｂ
（１３３）はＡｌ０．２Ｇａ０．８ＡｓおよびＡｌ０．
１９Ｇａ０．８１Ａｓからなり、フッ酸によるエッチン
グ速度が遅いため、形状が保存される。

【００３１】なお、上記クエン酸系の代わりに、アンモ
ニア系エッチング液（アンモニア：過酸化水素水：水＝
１：３０：５０）等の選択性のあるエッチング液を使用
して、同様のプロセスを用いてもよい。

【００３２】次に、ＳｉＮ１１４をＣＶＤにより全面に
４．５μｍ積層し、さらにマスクプロセスを用いてｐ導
電型ＧａＡｓコンタクト層１０８の上方のＳｉＮ部分の
み取り除くことにより、図６のように光導波路１２４と
光導波路１３４からなる光集積素子構造を得る。次に、
本構造の上面と下面に電極を作製し、レーザ発振を得
る。発振された光は、光導波路１１０、１１１、１１２
を伝播する。なお、本実施例ではマスク１より幅が狭い
マスク２により２つの導波路の接合位置が決まるため、
マスク合わせが簡易に行えるという特徴がある。

【００３３】本実施の形態では、光導波路１１０、１１
１、１１２からなる光導波路１３４の部分が受動素子と
なっているが、電流注入あるいは電界印加などの方法に
よる変調器としても、同様のプロセスで製造が可能であ
る。

【００３４】また、光導波路Ａ（１２４）の構造として
以上の例では半導体レーザを用いているが、その代わり
に受動素子としての光導波路を適用する場合でも、２つ
の光導波路間の光導波を行う素子としての機能を実現す
るプロセスとして以上の例を用いることができる。

【００３５】なお、マスク１としてＳｉＯ２以外にＳｉ
Ｎ、Ａｌ２Ｏ３、Ｗ（タングステン）等の選択成長マス
クとして使用可能な材料が同様に使用できる。

【００３６】また、マスク２の材料として、Ｃｒ以外
に、Ａｌ、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｔｉ、ＳｉＯ２、Ｓｉ
Ｎ、Ａｌ２Ｏ３、Ｗ（タングステン）等の、エッチング
から光導波路を保護する能力のある材料の使用が可能で
ある。

【００３７】なお、マスク１とマスク２の材料が同じで
ある場合や、適当な選択エッチング液がない場合は、マ
スク１を選択的に除去するプロセスを実現するため、マ
スク２をマスク１より厚く作製しておき、エッチング時
間を制御する方法により上記プロセスの実現が可能であ
る。

【００３８】（実施の形態２）実施の形態１において、
図４の構造を作製した後、クロム膜マスク１１３および
ＳｉＯ２膜マスク１０９を選択成長マスクとして使用し
ながら、ＭＯＣＶＤ法により、厚さが４．１５μｍのノ
ンドープＡｌ０．２５Ｇａ０．７５Ａｓクラッド層１１
５を成長して、図７を得る。なお後に作製する電極等に
よる光吸収を避けるため、クラッド層１１５は、図７に
示すように光導波路１１０，１１１，１１２からなる光
導波路１３２の部分の側面を完全に覆うように成長する
ことが望ましい。なお、ＳｉＯ２膜マスク１０９のみを
選択成長マスクとして使用し、クロム膜マスク１１３上
にＭＯＣＶＤによる膜が付着するような条件下でも、同
様のプロセスが可能である。

【００３９】次に、フッ酸によりクロム膜マスク１１３
に覆われていない部分のＳｉＯ２膜マスク１０９を除去
した後、ｐ導電型ＧａＡｓコンタクト層１０８を例えば
アンモニア系エッチング液を用いてストライプ状に形成
する。なお、前記ＭＯＣＶＤ成長によるＡｌＧａＡｓ層
がクロム膜マスク１１３上に付着している場合、アンモ
ニア系エッチング液により、該付着物が除去されるよう
なエッチング条件とする。なお、このエッチングは、ク
エン酸系、あるいは硫酸系など、ｐ導電型ＧａＡｓコン
タクト層１０８をエッチングする液であればよい。次
に、赤血塩系エッチング液を用いて、クロム膜マスク１
１３を除去した後、フッ酸にてクロム膜マスク１１３に
覆われていたＳｉＯ２膜マスク１０９を除去すると同時
に、ｐ導電型クラッド層１０７を部分的にエッチング
し、リッジ状に形成して図８に示すように光導波路１２
６、１３６が連続した構造を得る。このとき、ｐ導電型
埋め込み層１０６はＡｌの含有量が小さく、フッ酸によ
るエッチング速度が遅いため形状が保存される。次に、
ＣＶＤによりＳｉＮ１１６をウエハ上部全面に作製した
後、マスクプロセスおよびエッチングによりｐ導電型Ｇ
ａＡｓコンタクト層１０８が表面に現れるように形成を
行い、図９に示すように、光導波路１２７と光導波路１
３７からなる光集積素子を得る。次に、本構造の上面と
下面に電極を作製し、レーザ発振を得る。発振された光
は、光導波路１１０、１１１、１１２からなる光導波路
１３７を伝幡する。なお、実施の形態１と同様に光導波
路１１０、１１１、１１２からなる光導波路１３７の部
分を変調器、あるいはレーザ部分を変調器や光導波路等
にしても同様のプロセスが可能である。

【００４０】（実施の形態３）前記実施の形態１、２に
おいて、図２の構造を作製した後、硫酸系エッチング液
（硫酸：過酸化水素水：水＝１：８：１０）中に該構造
を入れ、約１０秒間エッチングする。すると、ＳｉＯ２
膜マスク１０９の形状は保存され、光導波路ＡのＧａＡ
ｓおよびＡｌＧａＡｓ各層は組成比により大きなエッチ
ング速度差はなく、ほぼ均等に０．１μｍ基板に水平方
向にエッチングされる。またＧａＡｓ基板１０１も垂直
方向に０．１μｍ程度エッチングされる。以上のプロセ
スにより、図１０に示すように庇状に張り出した部分を
有するＳｉＯ２膜１０９の構造が得られる。

【００４１】なお、本エッチング液として他に、クエン
酸系（クエン酸：過酸化水素水＝４０：２）や、アンモ
ニア系（アンモニア：過酸化水素水：水＝１０：３０：
５０）等、ＧａＡｓとＡｌＧａＡｓを共にエッチングす
る液を使用すれば同様のプロセスが可能である。

【００４２】次に、第３回目のＭＯＣＶＤ法により、前
記ＳｉＯ２膜マスク１０９をマスクとして、実施の形態
１で示した例と同様のダブルヘテロ構造からなる光導波
路Ｂを選択成長により積層する。なお、前記エッチング
により、ＧａＡｓ基板１０１が０．１μｍ程度エッチン
グされているため、活性層１０３と光導波路１１１の位
置関係を図４と同等にするため、光導波路１１０の厚さ
を０．１μｍ厚くして、１．３μｍとする。

【００４３】またこのとき、ＳｉＯ２膜マスク１０９の
庇状部分の下側にも、選択成長による光導波路１１０、
１１１、１１２が光導波路１２８に接して積層される。

【００４４】次に、実施の形態１と同様にクロム膜マス
ク１１３を前記ウエハの上にストライプ状に作製した
後、クロム膜マスク１１３およびＳｉＯ２膜マスク１０
９をマスクとして、化学反応性イオンビームエッチング
により以上の構造を垂直にドライエッチングして、光導
波路１２９と光導波路１３９が連続した図１１の構造を
得る。この構造では、光導波路Ｂ（１３９）の基板に水
平方向の光閉じ込め構造が形成されている。

【００４５】本実施の形態では、図１１の光導波路Ａ
（１２９）を作製する前のドライエッチング時に、光導
波路Ａの活性層１０３を含む部分の上側に、庇を持つ屋
根状にＳｉＯ２膜マスク１０９が覆っているため、活性
層１０３が上側からのドライエッチングによる衝撃や不
純物の導入から保護されると同時に、横側も光導波路１
１０、１１１、１１２に覆われた形状であるため、同様
に保護される。このような構造により、活性層１０３が
欠陥による光の吸収や、電流注入時の非発光再結合が生
じにくいという効果があり、素子の信頼性が向上する。

【００４６】なお以降のプロセスは実施の形態１、２と
同様の方法が適用できるが、実施の形態１を適用する場
合はさらに次のような効果が得られる。まず次に、図１
１におけるクロム膜マスク１１３に覆われていない部分
のＳｉＯ２膜マスク１０９をフッ酸を用いてエッチング
する。この時、光導波路Ｂ１３２はＡｌを含む割合が小
さいため、ほとんどエッチングされない。しかしなが
ら、実施の形態１では、図４における層１０２〜１０７
の各層においてフッ酸により比較的溶けやすい層、例え
ばｎ導電型Ａｌ０．５Ｇａ０．５Ａｓクラッド層１０
２、ｐ導電型Ａｌ０．５Ｇａ０．５Ａｓクラッド層１０
４があり、横方向から活性層の発光部分に向かってエッ
チングが進み、キャリアの非発光準位が発生し、発光効
率の低下を招くなどの懸念が生じる。しかしながら本実
施例では、図４における層１０２〜１０７の各層が、図
１１に示すように光導波路１１０、１１１、１１２によ
り覆われており、これらの層はフッ酸によりエッチング
されにくいため、活性層付近はエッチングされず、素子
の信頼性が向上するという効果がある。なお、その後の
プロセスは実施の形態１と同様に行うことが可能である
が、その場合はクロム膜マスク１１３を除去した後、フ
ッ酸にてＳｉＯ２膜マスク１０９を除去すると同時に、
ｐ導電型クラッド層１０７を選択的に除去して、リッジ
形状を形成する工程においても、層１０２〜１０６の各
層が光導波路１１０、１１１、１１２よりなる光導波路
１３９により保護され、エッチングされず信頼性向上の
ための効果が得られる。

【００４７】（実施の形態４）実施の形態１と同様の手
法を用いてＤＦＢレーザと光導波路を集積し、さらに導
波路中に公知の方法により溝からなるビームスプリッタ
を集積した光検波素子の実施の形態を図１８に示す。

【００４８】３０１はＧａＡｓ基板、３０２はＤＦＢレ
ーザ、３０３は光導波路、３０４は溝によって構成され
るビームスプリッタ、３０５はＳｉＮである。また３０
６は外部からの入射光の進行方向を示す。また同様に、
３０９はＤＦＢレーザから放射される光の進行方向、３
０７、３０８は出力となる検波光の進行方向である。本
実施の形態では進行方向３０６から入射した信号光が、
ＤＦＢレーザから進行方向３０９の方向に放射された光
と、ビームスプリッタ３０４で結合され、進行方向３０
７および進行方向３０８の方向に検波光が放射される。
進行方向３０７と進行方向３０８から放射される光を光
電変換することにより、検波信号を得ることが可能にな
る。

【００４９】なお、上記全ての実施の形態において、半
導体レーザの活性層は多重量子井戸を使用しても同様の
効果が得られる。

【００５０】また、上記全ての実施の形態において、半
導体レーザ部分は、回折格子を持たない場合でも同様の
素子製造が可能であり、ＬＥＤ（ライト・エミッティン
グ・ダイオード）としてもよい。

【００５１】また、上記全ての実施の形態において、使
用する材料はＡｌＧａＡｓ系に限らず、ＩｎＧａＡｓＰ
系、ＩｎＧａＡｌＰ系、ＺｎＳＳｅ系、ＩｎＧａＮＡｓ
系、など、光導波路を作製することが可能な物質であれ
ば適用が可能である。

【００５２】さらに、結晶の成長手段は、ＭＯＣＶＤ法
に限らず、ＭＢＥ法、ＬＰＥ法、ＣＢＥ法、ガスソース
ＭＢＥ法等でも同様に製造可能であることは言うまでも
ない。

【００５３】

【発明の効果】この発明に係わる光導波路の集積化に関
する製造方法は以上に説明したような構成を備えている
ため、以下の効果を有する。

【００５４】この発明に係わる光集積素子は、基板上に
平面の光導波路Ａを作製した後、マスク１を該光導波路
Ａ上にストライプ状に形成し、マスク１で覆われていな
い部分の光導波路Ａを選択的にエッチングした後、光導
波路Ａを選択的にエッチングした領域に、マスク１を選
択成長マスクとして、光導波路Ａの側面に接して、１層
以上からなる平面の光導波路Ｂを埋め込み、マスク１で
覆われた光導波路Ａと、光導波路Ｂの上側に、両領域に
またがるようにストライプ状のマスク２を作製し、マス
ク１とマスク２のどちらにも覆われていない領域の光導
波路Ｂを選択的にエッチングして光導波路Ｂの横方向の
光閉じ込め構造を作製する工程から製造されるため、光
導波路Ｂを選択的にエッチングするためのマスクが２個
であり、工程が簡略化される。また、光導波路Ｂの選択
成長に用いるマスク１が光導波路Ｂのエッチングマスク
として使用されるため、接合部分の位置合わせの工程が
省略できるため、効率のよい光結合が得られ、素子歩留
まりが向上する。

【００５５】また、この発明に係わる光集積素子は、光
導波路Ｂの横方向の光閉じ込め構造を作製した後、マス
ク２で覆われていない領域のマスク１を選択的にエッチ
ングした後、マスク１に覆われていない領域の光導波路
Ａを選択的にエッチングすることにより、光導波路Ａの
横方向の光閉じ込め構造を作製する工程からなるため、
光導波路Ｂと光導波路Ａの横方向の光閉じ込め構造を形
成するためのマスク作製工程が２回となり、製造プロセ
スが簡略化される。また、光導波路Ａの形状を作製する
ために必要なマスクが、マスク１とマスク２の２種類で
あり、幅が狭いマスク２により導波路の接合位置が決ま
り、光導波路Ｂとの接合に位置合わせの工程が省略でき
るため、効率のよい光結合が得られ、素子歩留まりが向
上する。

【００５６】また、この発明に係わる光集積素子は、光
導波路Ｂの横方向の光閉じ込め構造を作製した後、マス
ク１を選択成長マスクとして、光導波路Ｂの側面を埋め
込んだ後、マスク２に覆われていない領域のマスク１を
選択的に除去し、マスク１に覆われていない領域の光導
波路Ａをエッチングすることにより、光導波路Ａの横方
向の光閉じ込め構造を作製するため、マスク１をエッチ
ングマスクとして３回、および選択成長マスクとして２
回、使用するため、製造工程が簡略化される。さらに光
導波路Ａの形状を作製するために必要なマスクが、マス
ク１とマスク２の２種類であり、光導波路Ｂとの接合に
位置合わせの工程が省略できるため、効率のよい光結合
が得られ、素子歩留まりが向上する。また、光導波路Ｂ
の横方向の埋め込み構造を作製した後、光導波路Ａの横
方向の光閉じ込め構造をエッチングにより作製するた
め、光導波路Ｂの構造がエッチングにより影響を受けな
いため、素子歩留まりの向上を得ることができる。

【００５７】また、この発明に係わる光集積素子は、光
導波路部Ａが、第１の導電型を有するクラッド層、活性
層、第２の導電型を有するクラッド層からなる半導体ダ
ブルヘテロ構造を含む層である光集積素子であることに
より、半導体レーザあるいはＬＥＤとして機能するた
め、ここから放射した光が光導波路Ｂに有効に導かれ
る。なお、マスク１が該半導体レーザあるいはＬＥＤの
発光部分の上方を覆う構造となっており、途中の光導波
路Ｂのエッチング工程において、該発光部分を保護する
ように働く。そのため、該発光層の結晶がダメージを受
けにくいプロセスとなっているため、素子の信頼性が向
上するという格別の効果がある。

【００５８】また、この発明に係わる光集積素子は、基
板上に光導波路Ａを作製した後、マスク１に覆われてい
ない光導波路Ａを選択的にエッチングし、さらにマスク
１に覆われている光導波路Ａの側面を基板に水平な方向
にエッチングする工程を含んでいる。このような工程に
より、マスク１が光導波路Ａの横方向において庇のよう
になるため、庇の下の部分に光導波路Ｂが積層される
が、その後のエッチングによりこの部分はマスク１の存
在により保存され、光導波路Ａの側面は常に覆われるよ
うになる。このため、光導波路Ａが大気による酸化やエ
ッチングによる損傷から免れるという格別な効果があ
る。

【００５９】また、この発明に係わる光集積素子は、マ
スク１の幅ｄが５μｍ≦ｄ≦５０μｍであり、マスク１
以外の部分に選択成長を行う工程において、幅ｄが小さ
いためマスク１の表面に結晶の堆積が起こりにくく、選
択成長の膜厚分布が面内で小さくなるため、後のプロセ
スが簡略化されるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１に係わる製造工程の一工
程の斜視図である。

【図２】本発明の実施の形態１に係わる製造工程の一工
程の斜視図である。

【図３】本発明の実施の形態１に係わる製造工程の一工
程の斜視図である。

【図４】本発明の実施の形態１に係わる製造工程の一工
程の斜視図である。

【図５】本発明の実施の形態１に係わる製造工程の一工
程の斜視図である。

【図６】本発明の実施の形態１に係わる製造工程の一工
程の斜視図である。

【図７】本発明の実施の形態２に係わる製造工程の一工
程の斜視図である。

【図８】本発明の実施の形態２に係わる製造工程の一工
程の斜視図である。

【図９】本発明の実施の形態２に係わる製造工程の一工
程の斜視図である。

【図１０】本発明の実施の形態３に係わる製造工程の一
工程の斜視図である。

【図１１】本発明の実施の形態３に係わる製造工程の一
工程の斜視図である。

【図１２】従来の光集積素子に係わる製造工程の一工程
の斜視図である。

【図１３】従来の光集積素子に係わる製造工程の一工程
の斜視図である。

【図１４】従来の光集積素子に係わる製造工程の一工程
の斜視図である。

【図１５】従来の光集積素子に係わる製造工程の一工程
の斜視図である。

【図１６】従来の光集積素子に係わる製造工程の一工程
の斜視図である。

【図１７】従来の光集積素子に係わる製造工程の一工程
の斜視図である。

【図１８】本発明の実施の形態４に係わる光集積素子の
斜視図である。

【符号の説明】

１０１ ｎ導電型ＧａＡｓ基板 １０２ ｎ導電型Ａｌ０．５Ｇａ０．５Ａｓクラッド
層 １０３ アンドープＡｌ０．１４Ｇａ０．８６Ａｓ活
性層 １０４ ｐ導電型Ａｌ０．５Ｇａ０．５Ａｓクラッド
層 １０５Ａ ｐ導電型Ａｌ０．２５Ｇａ０．７５Ａｓガイ
ド層 １０５Ｂ ｐ導電型ＧａＡｓ保護層 １０６ ｐ導電型Ａｌ０．３Ｇａ０．７Ａｓ埋め込み
層 １０７ ｐ導電型Ａｌ０．５Ｇａ０．５Ａｓクラッド
層 １０８ ｐ導電型ＧａＡｓコンタクト層 １０９ ＳｉＯ２膜マスク １１０ Ａｌ０．２Ｇａ０．８Ａｓ光導波路層 １１１ Ａｌ０．１９Ｇａ０．８１Ａｓ光導波路層 １１２ Ａｌ０．２Ｇａ０．８Ａｓ光導波路層 １１３ クロム膜マスク １１４ ＳｉＮ １１５ ノンドープＡｌ０．２５Ｇａ０．７５Ａｓク
ラッド層 １１６ ＳｉＮ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 河西 秀典 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シ ャープ株式会社内 Ｆターム(参考） 2H047 KA04 LA03 PA21 PA24 QA02 TA42 TA43

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 第１のマスクによって作製された第１の
   光導波路と、前記第１のマスクより幅狭で、少なくとも
   一部が重ね合わせられた第２のマスクによって作製され
   た第２の光導波路と、前記第２のマスクを用いて整形さ
   れた第１のマスクによって作製された前記第１の光導波
   路の横方向の光閉じ込め構造を有することを特徴とする
   光集積素子。
2. 【請求項２】 ２つ以上の光導波路が同一基板上におい
   て接続された構造を製造する方法において、（ａ）基板
   上に平面の光導波路Ａを作製した後、マスク１を該光導
   波路Ａ上にストライプ状に形成する工程と、マスク１で
   覆われていない部分の光導波路Ａを選択的にエッチング
   する工程と、（ｂ）前工程において光導波路Ａを選択的
   にエッチングした領域に、マスク１を選択成長マスクと
   して用いる方法により、光導波路Ａの側面に接して、平
   面の光導波路Ｂを埋め込む工程と、（ｃ）マスク１で覆
   われた光導波路Ａと、光導波路Ｂの上側に、両領域にま
   たがるようにストライプ状のマスク２を作製する工程
   と、（ｄ）マスク１とマスク２のどちらにも覆われてい
   ない領域の光導波路Ｂを選択的にエッチングして光導波
   路Ｂの横方向の光閉じ込め構造を作製する工程とを順次
   行うことを特徴とする光集積素子の製造方法。
3. 【請求項３】 請求項２に記載の光集積素子の製造方法
   において、前記工程（ｄ）の後、マスク２で覆われてい
   ない領域のマスク１を除去した後、マスク１に覆われて
   いない領域の光導波路Ａをエッチングすることにより、
   光導波路Ａの横方向の光閉じ込め構造を作製することを
   特徴とする光集積素子の製造方法。
4. 【請求項４】 請求項３に記載の光集積素子の製造方法
   において、光導波路Ａをエッチングして横方向の光閉じ
   込め構造を作製する工程に関し、光導波路Ｂの形状を保
   存するような、選択エッチング条件を用いることを特徴
   とする光集積素子の製造方法。
5. 【請求項５】 請求項２に記載の光集積素子の製造方法
   において、前記工程（ｄ）の後、マスク１を選択成長マ
   スクとして、光導波路Ｂの側面を埋め込んだ後、マスク
   ２で覆われていない領域のマスク１を除去し、マスク１
   に覆われていない領域の光導波路Ａをエッチングするこ
   とにより、光導波路Ａの横方向の光閉じ込め構造を作製
   することを特徴とする光集積素子の製造方法。
6. 【請求項６】 請求項２に記載の光集積素子の製造方法
   において、前記工程（ａ）における基板上に積層する光
   導波路Ａが、第１の導電型を有するクラッド層、活性
   層、第２の導電型を有するするクラッド層を順次積層し
   た半導体ダブルヘテロ構造を含むことを特徴とする光集
   積素子の製造方法。
7. 【請求項７】 請求項２に記載の光集積素子の製造方法
   において、前記工程（ａ）において光導波路Ａを選択的
   にエッチングした後、マスク１に覆われている光導波路
   Ａの側面を基板に水平な方向に部分的にエッチングした
   後、前記工程（ｂ）においてマスク１の下部を光導波路
   Ｂで埋め込む工程を含むことを特徴とする光集積素子の
   製造方法。
8. 【請求項８】 請求項２〜７のいずれかにおいて、マス
   ク１の幅ｄが５μｍ≦ｄ≦５０μｍであることを特徴と
   する光集積素子の製造方法。