JP2000357789A - Optical integrated element and its manufacture - Google Patents

Optical integrated element and its manufacture

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JP2000357789A JP17036199A JP17036199A JP2000357789A JP 2000357789 A JP2000357789 A JP 2000357789A JP 17036199 A JP17036199 A JP 17036199A JP 17036199 A JP17036199 A JP 17036199A JP 2000357789 A JP2000357789 A JP 2000357789A
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To integrate into each other easily by a direct coupling ridge and buried optical waveguides having respectively desired characteristics and functions, by forming the core layers of at least one of the optical waveguides in the top and bottom portions of a mesa type region. SOLUTION: The height of an active layer 12 of a DFB-LD formed previously and the height of a core layer 19 of the upper portion of the ridge of an optical waveguide formed posteriorly by a regrowth are made equal to each other. Since the light emitted from the DFB-LD is coupled directly to the core layer 19, a large coupling efficiency is obtained. Also, by forming simultaneously a ridge in the optical waveguide region too through the ridge forming process of the DFB-LD, this ridge is utilized to form the buried structure of the optical waveguide by an etching and a regrowth. Therefore, the ridge and buried optical waveguides can be created by very simple processes to make possible the cutting-down and simplification of their manufacturing processes. In this way, an optical waveguide integrated element can be manufactured easily wherein the different optical confinement structures from each other of the ridge and buried optical waveguides are directly coupled to each other, and their high coupling effects are obtained.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、2つ以上の光導波
路を直接結合により集積化する光集積素子及びその製造
方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an integrated optical device in which two or more optical waveguides are integrated by direct coupling, and a method of manufacturing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体レーザをはじめ、受光素子、光変
調器、光導波路など様々な光素子が各種のシステムに用
いられている。特に、小型化、低消費電力化、低価格化
などを目的として、これら光デバイスを同一の半導体基
板上にモノリシックに集積化した光集積素子の開発が盛
んになっている。なかでも2つ以上の光導波路を集積
し、効率良く光を結合させることは、重要な技術であ
る。
2. Description of the Related Art Various optical elements such as a semiconductor laser, a light receiving element, an optical modulator, and an optical waveguide are used in various systems. In particular, for the purpose of miniaturization, low power consumption, low cost, and the like, development of an optical integrated device in which these optical devices are monolithically integrated on the same semiconductor substrate has been active. Among them, integrating two or more optical waveguides and coupling light efficiently is an important technique.

【0003】2つの導波路を結合させる代表的な方法と
して、図11(a)に示す2つの光導波路を近接させて
積層し垂直方向で結合させる方法と、図11(b)に示
す一方の光導波路の端面で他方の光導波路を直接結合さ
せる方法がある。
As a typical method for coupling two waveguides, two optical waveguides shown in FIG. 11A are stacked close to each other and vertically coupled, and one optical waveguide shown in FIG. There is a method of directly coupling the other optical waveguide at the end face of the optical waveguide.

【0004】図11(a)に示す方法は、2つの光導波
路を同時に成長し形成できるため、製造するのは容易で
あるが、結合効率が小さいという問題がある。
The method shown in FIG. 11A is easy to manufacture because two optical waveguides can be grown and formed at the same time, but has a problem of low coupling efficiency.

【0005】図11(a)に示す構造において結合効率
を上げるためには、2つの導波層の距離を近づける必要
があるが、この場合には、第2の光導波路における上ク
ラッド層の厚さが薄くなってしまい、所望の光分布を設
計することが困難になる。更には、第1の光導波路に2
つの導波層が存在するため、光が広がり、第1の導波層
の光密度が低下してしまう。このように、図11(a)
に示す方法では、構造上の制約が大きくなり、集積素子
としても十分な特性を出すことが難しい。
In order to increase the coupling efficiency in the structure shown in FIG. 11A, it is necessary to reduce the distance between the two waveguide layers. In this case, the thickness of the upper cladding layer in the second optical waveguide is increased. And it becomes difficult to design a desired light distribution. Further, the first optical waveguide has
Since there are two waveguide layers, light spreads and the light density of the first waveguide layer decreases. Thus, FIG.
In the method described in (1), structural restrictions are increased, and it is difficult to obtain sufficient characteristics as an integrated device.

【0006】図11(b)に示す方法は、結合効率を大
きくすることができるが、2つの導波路を別々に形成す
る必要があるため、成長回数が増え、更には、それぞれ
の導波路でプロセスの整合をとる必要もあるため、マス
ク合わせが必要になるなど、製造工程が複雑になるとい
う問題がある。
The method shown in FIG. 11B can increase the coupling efficiency. However, since two waveguides need to be formed separately, the number of times of growth increases, and furthermore, each of the waveguides needs to be formed. Since it is necessary to match the process, there is a problem that the manufacturing process becomes complicated, such as the necessity of mask alignment.

【0007】次に、光導波路の横方向の光閉じ込め方法
として代表的なリッジ型光導波路と埋込型光導波路につ
いて説明する。
Next, a typical ridge type optical waveguide and a buried type optical waveguide will be described as a method of confining light in the lateral direction of the optical waveguide.

【0008】リッジ型光導波路は、リッジストライプを
形成し、リッジ部分の実効的な屈折率がリッジ部以外の
領域の実効屈折率よりも大きくなるようにして、リッジ
部に光を閉じ込める方法である。リッジ型光導波路は、
単体光導波路としては、スラブ導波路を中心部のみ残し
て両側をエッチング除去することで作製でき、製造が容
易である。また、コア層に再成長界面が存在しないとい
う利点もある。
The ridge-type optical waveguide is a method of confining light in the ridge portion by forming a ridge stripe and making the effective refractive index of the ridge portion larger than the effective refractive index of a region other than the ridge portion. . The ridge type optical waveguide is
A single optical waveguide can be manufactured by etching away both sides while leaving only the central portion of the slab waveguide, and is easy to manufacture. Another advantage is that there is no regrowth interface in the core layer.

【0009】埋込型光導波路は、活性領域の上下に加え
両脇もクラッド層で埋込み、光を閉じ込める方法であ
る。埋込型光導波路は、通常DH構造を平面上に成長さ
せた後、メサを形成し、コア両脇にクラッド層を再成長
して埋め込む。そのため、埋込型光導波路のコア層の両
脇は、一旦空気に曝された後にクラッド層を再成長する
ことになり、再成長界面に酸化膜が形成され、特に、半
導体レーザでは信頼牲が著しく低下してしまうという問
題がある。埋込型光導波路は、上記リッジ型光導波路に
比べて製造工程が複雑ではあるが、コアの幅、層厚、混
晶比などの構造設計上の自由度が大きく、導波損失が小
さいという利点がある。
The buried optical waveguide is a method in which light is confined by burying both sides above and below the active region with a cladding layer. In the buried optical waveguide, usually, a DH structure is grown on a plane, a mesa is formed, and a clad layer is regrown on both sides of the core to be buried. Therefore, on both sides of the core layer of the buried optical waveguide, the cladding layer is re-grown after being once exposed to air, and an oxide film is formed on the re-growth interface. There is a problem that it is significantly reduced. Although the buried optical waveguide has a complicated manufacturing process as compared with the ridge-type optical waveguide, it has a large degree of freedom in structural design such as a core width, a layer thickness, a mixed crystal ratio, and a small waveguide loss. There are advantages.

【0010】ところで、2つ以上の光導波路を集積する
光集積素子の場合には、各光導波路にそれぞれの機能を
持たせるため、各光導波路は異なる導波構造、光閉じ込
め構造で構成することが、光集積素子としての特性及び
機能の向上につながる。具体的には、各光導波路は、そ
れぞれ所望の光の分布、形状を得るために、クラッド
層、コア層の混晶比、層厚や導波路の幅等が設計されて
おり、例えば、半導体レーザにおいては、閾値電流を下
げるために活性層を薄くするといった設計がなされてい
る。
In the case of an optical integrated device in which two or more optical waveguides are integrated, each optical waveguide must have a different waveguide structure and optical confinement structure so that each optical waveguide has a function. However, this leads to an improvement in the characteristics and functions of the optical integrated device. Specifically, each optical waveguide is designed such that the cladding layer, the mixed crystal ratio of the core layer, the layer thickness, the width of the waveguide, and the like are obtained in order to obtain a desired light distribution and shape. In a laser, an active layer is designed to be thin to reduce a threshold current.

【0011】従って、各素子は、その使用目的により最
適な構造に設計する必要があるため、異なる機能を持つ
光導波路を集積する光集積素子の場合には、それぞれを
異なった構造にすることが望ましい。更には、2つの導
波路を結合させる場合には、各々の光軸を合わせる必要
があり、マスク合わせすること無く自己整合的に光軸が
合うように形成することが望ましい。
Therefore, each element must be designed to have an optimal structure according to the purpose of use. Therefore, in the case of an optical integrated element in which optical waveguides having different functions are integrated, it is necessary to make each element have a different structure. desirable. Furthermore, when coupling two waveguides, it is necessary to align the optical axes of the two waveguides, and it is desirable to form the optical axes in a self-aligned manner without mask alignment.

【0012】異なる機能を持つ光導波路を集積した光集
積素子として、例えば、特開平7−142699号公報
には、リッジ型光導波路と埋込型光導波路を集積した例
が記載されている(従来例1)。
As an optical integrated device in which optical waveguides having different functions are integrated, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-142699 describes an example in which a ridge type optical waveguide and a buried type optical waveguide are integrated (conventionally). Example 1).

【0013】この従来例1の光集積素子の製造方法を、
図12を用いて以下に説明する。
The method of manufacturing the optical integrated device of the prior art example 1 is described below.
This will be described below with reference to FIG.

【0014】まず、図12Aに示すように、半導体基板
1上に、リッジ型光導波路2のコア層となる光導波路層
4と、埋込型光導波路3のコア層となる光導波路層5を
公知の手法により同一基板平面内に形成する。
First, as shown in FIG. 12A, an optical waveguide layer 4 serving as a core layer of a ridge type optical waveguide 2 and an optical waveguide layer 5 serving as a core layer of a buried optical waveguide 3 are formed on a semiconductor substrate 1. It is formed in the same substrate plane by a known method.

【0015】次に、図12Bに示すように、光導波路4
上にシリコン酸化膜(SiO2)6を通常の化学気相堆
積法及びフォトリソグラフィーにより形成する。
Next, as shown in FIG.
A silicon oxide film (SiO 2 ) 6 is formed thereon by ordinary chemical vapor deposition and photolithography.

【0016】次に、図12Cに示すように、リッジ型光
導波路2及び埋込型光導波路3を形成するためのフォト
レジストパターン7を同一のフォトマスクで同時形成す
る。
Next, as shown in FIG. 12C, a photoresist pattern 7 for forming the ridge type optical waveguide 2 and the buried type optical waveguide 3 is simultaneously formed using the same photomask.

【0017】次に、図12Dに示すように、このフォト
レジストパターン7をエッチングマスクとして光導波路
層5をメサ加工する。その際、光導波路層4は、SiO
2絶縁膜6で覆われているためエッチング加工は施され
ない。更に、フォトレジストパターン7をマスクとし
て、今度は光導波路層4上のSiO2絶縁膜6を、例え
ば希釈フッ酸を用いてパターニングする。この状態で、
フォトレジストパターン7を除去すると、図12Eに示
すようなマスクパターニング8が得られる。
Next, as shown in FIG. 12D, the optical waveguide layer 5 is mesa-processed using the photoresist pattern 7 as an etching mask. At that time, the optical waveguide layer 4 is made of SiO 2
(2) Since it is covered with the insulating film 6, no etching process is performed. Further, using the photoresist pattern 7 as a mask, the SiO 2 insulating film 6 on the optical waveguide layer 4 is patterned using, for example, diluted hydrofluoric acid. In this state,
When the photoresist pattern 7 is removed, a mask pattern 8 as shown in FIG. 12E is obtained.

【0018】次に、この基板上に、光導波路層4、5を
形成する半導体より屈折率の低い半導体9を、例えば有
機金属気相成長法を用いて結晶成長する。この場合、マ
スクパターニング8の上には結晶成長が起こらないた
め、図12Fに示すように、光導波路4上には、リッジ
装荷型光導波路2が、マスクパターニング8に沿って上
記結晶成長中に形成される一方、メサ加工された光導波
路5は、上記結晶成長中に低屈折率半導体9で埋め込ま
れた埋込型光導波路3となる。
Next, a semiconductor 9 having a lower refractive index than the semiconductor forming the optical waveguide layers 4 and 5 is crystal-grown on the substrate by using, for example, a metal organic chemical vapor deposition method. In this case, since crystal growth does not occur on the mask patterning 8, the ridge-loaded optical waveguide 2 is formed on the optical waveguide 4 along the mask patterning 8 during the crystal growth as shown in FIG. On the other hand, the mesa-processed optical waveguide 5 becomes the embedded optical waveguide 3 embedded with the low-refractive-index semiconductor 9 during the crystal growth.

【0019】この従来例1の光集積素子では、異なる光
閉じ込め構造であるリッジ装荷型光導波路2と埋込型光
導波路3を集積形成しており、光軸は自己整合的に合わ
せられている。
In the optical integrated device of the prior art 1, the ridge-loaded optical waveguide 2 and the buried optical waveguide 3 having different optical confinement structures are integrated and formed, and the optical axes are aligned in a self-aligned manner. .

【0020】[0020]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来例1による場合には、製造工程の簡略化を狙い、
2つの光導波路の上クラッド層9を同時形成しているた
め、2つの光導波路をそれぞれ独立して設計することが
できない。
However, in the case of Conventional Example 1 described above, the aim is to simplify the manufacturing process.
Since the upper cladding layers 9 of the two optical waveguides are formed at the same time, the two optical waveguides cannot be independently designed.

【0021】このため、各光導波路の導波構造は、互い
に制約を受け、設計の自由度が低下するため、所望の特
性や機能を持つ異なる2つの光導波路を集積した集積素
子が得られないという問題が生じる。
For this reason, the waveguide structures of the respective optical waveguides are mutually restricted, and the degree of freedom of design is reduced, so that an integrated element in which two different optical waveguides having desired characteristics and functions are integrated cannot be obtained. The problem arises.

【0022】更には、2つの光導波路のコア層と上クラ
ッド層をそれぞれ別々に形成しているため、その分、成
長回数が増え、製造工程が複雑になり、素子の歩留りが
低下するという問題が生じる。
Further, since the core layer and the upper cladding layer of the two optical waveguides are separately formed, the number of times of growth increases, the manufacturing process becomes complicated, and the yield of the device decreases. Occurs.

【0023】加えて、図12Bに示すSiO2膜6の形
成工程と、図12Cに示すフォトレジストパターン7の
形成工程において、2つの光導波路領域の境界でマスク
合わせを行う必要があるため、これにより素子の歩留り
が低下するという問題も生じる。
In addition, in the step of forming the SiO 2 film 6 shown in FIG. 12B and the step of forming the photoresist pattern 7 shown in FIG. 12C, it is necessary to perform mask alignment at the boundary between the two optical waveguide regions. As a result, there is a problem that the yield of the device is reduced.

【0024】本発明は、こうした従来技術の課題を解決
するものであり、所望の特性や機能を有する各光導波路
を、直接結合により容易に集積化することができる光集
積素子及びその製造方法を提供することを目的とする。
The present invention solves the above-mentioned problems of the prior art, and provides an optical integrated device capable of easily integrating optical waveguides having desired characteristics and functions by direct coupling, and a method of manufacturing the same. The purpose is to provide.

【0025】本発明の他の目的は、光導波路を構成する
各層の成長回数を低減したり、各光導波路領域の境界で
のマスク合わせを不要とするなどにより、製造工程の削
減と簡略化を図ることができる光集積素子の製造方法を
提供することにある。
Another object of the present invention is to reduce the number of times of growth of each layer constituting the optical waveguide and to eliminate the need for mask alignment at the boundary of each optical waveguide region, thereby reducing and simplifying the manufacturing process. An object of the present invention is to provide a method for manufacturing an optical integrated device that can be achieved.

【0026】[0026]

【課題を解決するための手段】本発明の光集積素子は、
少なくとも2つの光導波路を直接結合により集積化する
光集積素子において、少なくとも一つの光導波路のコア
層が、メサ形状頂部及び底部に存在しており、そのこと
により上記目的が達成される。
The optical integrated device of the present invention comprises:
In an optical integrated device in which at least two optical waveguides are integrated by direct coupling, the core layer of at least one optical waveguide is present at the top and the bottom of the mesa shape, thereby achieving the above object.

【0027】本発明の他の光集積素子は、少なくとも2
つの光導波路を直接結合により集積化する光集積素子に
おいて、一方の光導波路のコア層がメサ形状頂部及び底
部に存在し、他方の光導波路のコア層がメサ下方に平面
状に存在しており、そのことにより上記目的が達成され
る。
Another optical integrated device of the present invention has at least two optical integrated devices.
In an optical integrated device in which two optical waveguides are integrated by direct coupling, the core layer of one optical waveguide exists at the top and bottom of the mesa shape, and the core layer of the other optical waveguide exists planarly below the mesa. Thereby, the above object is achieved.

【0028】本発明の他の光集積素子は、少なくとも2
つの光導波路を直接結合により集積化する光集積素子に
おいて、該光導波路の双方のコア層が、メサ形状頂部及
び底部に存在しており、そのことにより上記目的が達成
される。
According to another optical integrated device of the present invention, at least two
In an optical integrated device in which two optical waveguides are integrated by direct coupling, both core layers of the optical waveguide are present at the top and bottom of the mesa shape, thereby achieving the above object.

【0029】前記光導波路の一方が分布帰還型半導体レ
ーザである構成とすることができる。
One of the optical waveguides may be a distributed feedback semiconductor laser.

【0030】本発明の光集積素子の製造方法は、少なく
とも2つの光導波路を直接結合により集積化する光集積
素子の製造方法において、メサ形状を有する第1の光導
波路を形成する工程と、第1の光導波路領域をマスクす
る工程と、第2の光導波路領域をメサ形状をほぼ保った
ままエッチングする工程と、第2の光導波路を再成長し
て形成する工程とを包含しており、そのことにより上記
目的が達成される。
According to the method of manufacturing an optical integrated device of the present invention, there is provided a method of manufacturing an optical integrated device in which at least two optical waveguides are integrated by direct coupling, wherein a first optical waveguide having a mesa shape is formed; A step of masking the first optical waveguide region, a step of etching the second optical waveguide region while substantially maintaining the mesa shape, and a step of regrowing and forming the second optical waveguide. Thereby, the above object is achieved.

【0031】上記の光集積素子の製造方法において、平
面上に前記第1の光導波路を成長する工程と、該第1の
光導波路をメサ形状にエッチングする工程とを包含する
ようにしてもよい。
In the method of manufacturing an optical integrated device described above, a step of growing the first optical waveguide on a plane and a step of etching the first optical waveguide into a mesa shape may be included. .

【0032】上記の光集積素子の製造方法において、メ
サ形状を有する基板上に、前記第1の光導波路をメサ形
状を反映して成長する工程を包含するようにしてもよ
い。
In the above-described method for manufacturing an optical integrated device, a step of growing the first optical waveguide on a substrate having a mesa shape while reflecting the mesa shape may be included.

【0033】以下に、本発明の作用について説明する。The operation of the present invention will be described below.

【0034】上記構成によれば、少なくとも2つの光導
波路を直接結合により集積化する光集積素子において、
少なくとも1つの光導波路のコア層が、メサ形状頂部及
び底部に存在する。このため、コア層の周りは全てクラ
ッド層で包囲され、埋込型光導波路となるので、導波損
失を小さくすることが可能となる。しかも、この構成で
は、コア層両脇に再成長界面がないため、再成長界面に
形成される自然酸化膜による光の散乱、吸収がなく、導
波損失は更に小さくなる。
According to the above configuration, in an optical integrated device in which at least two optical waveguides are integrated by direct coupling,
At least one optical waveguide core layer is present on the top and bottom of the mesa shape. For this reason, the entire periphery of the core layer is surrounded by the cladding layer, and the buried optical waveguide is formed, so that the waveguide loss can be reduced. Moreover, in this configuration, since there is no regrowth interface on both sides of the core layer, there is no scattering or absorption of light by the natural oxide film formed on the regrowth interface, and the waveguide loss is further reduced.

【0035】直接結合する2つの光導波路はそれぞれ別
々に形成することができ、各々の構造的な制約を受ける
ことがないので、例えば、特性の異なる埋込型光導波路
とリッジ型光導波路を組み合わせる場合にもそれぞれ最
適な構造に設計することができ、所望の特性や機能を有
する各光導波路を、直接結合により容易に集積化するこ
とが可能となる。
The two optical waveguides that are directly coupled can be formed separately, and are not subject to structural restrictions. For example, a buried optical waveguide and a ridge optical waveguide having different characteristics are combined. Even in such a case, it is possible to design each of them into an optimum structure, and it is possible to easily integrate the optical waveguides having desired characteristics and functions by direct coupling.

【0036】少なくとも2つの光導波路を直接結合によ
り集積化する光集積素子において、一方の光導波路のコ
ア層がメサ形状頂部及び底部に存在し、他方の光導波路
のコア層がメサ下方に平面状に存在する構成にすると、
例えば、メサ下方に平面状に存在する光導波路のコア層
を、半導体レーザの活性領域として薄く形成することに
より、低閾値で再成長界面の存在しない信頼性の高いリ
ッジ型半導体レーザと、埋込型光導波路を集積した光集
積素子が得られる。
In an optical integrated device in which at least two optical waveguides are integrated by direct coupling, the core layer of one optical waveguide exists at the top and bottom of the mesa shape, and the core layer of the other optical waveguide has a planar shape below the mesa. With the configuration that exists in
For example, by forming the core layer of the optical waveguide existing planarly below the mesa thinly as the active region of the semiconductor laser, a highly reliable ridge-type semiconductor laser having a low threshold and no regrowth interface can be obtained. The optical integrated device which integrated the type | mold optical waveguide is obtained.

【0037】少なくとも2つの光導波路を直接結合によ
り集積化する光集積素子において、光導波路の双方のコ
ア層が、メサ形状頂部及び底部に存在する構成にする
と、例えば、信頼性に優れた低閾値の埋込型半導体レー
ザと埋込型光導波路を集積した光集積素子が得られる。
In an optical integrated device in which at least two optical waveguides are integrated by direct coupling, if both core layers of the optical waveguide are present at the top and bottom of the mesa shape, for example, a low threshold voltage excellent in reliability can be obtained. An optical integrated device in which the buried semiconductor laser and the buried optical waveguide are integrated is obtained.

【0038】上記光導波路の一方が分布帰還型半導体レ
ーザである構成にすると、端面を反射面としなくてもよ
いため、半導体レーザ領域のエッチング面に光導波路を
直接成長形成することができるので、半導体レーザと光
導波路の光集積素子を集積化するのが容易となる。
If one of the above optical waveguides is a distributed feedback semiconductor laser, the end face does not have to be a reflecting surface, so that the optical waveguide can be directly grown and formed on the etched surface of the semiconductor laser region. It becomes easy to integrate the semiconductor laser and the optical integrated device of the optical waveguide.

【0039】少なくとも2つの光導波路を直接結合によ
り集積化する光集積素子の製造方法において、メサ形状
を有する第1の光導波路を形成する工程と、第1の光導
波路領域をマスクする工程と、第2の光導波路領域をメ
サ形状をほぼ保ったままエッチングする工程と、第2の
光導波路を再成長して形成する工程とを包含する光集積
素子の製造方法によれば、第1の光導波路のメサ形成プ
ロセスにより、同時に第2の光導波路領域にもメサを形
成し、このメサを利用してエッチング、再成長により第
2の光導波路の埋込構造を形成することが可能となる。
In a method for manufacturing an optical integrated device in which at least two optical waveguides are integrated by direct coupling, a step of forming a first optical waveguide having a mesa shape, a step of masking the first optical waveguide region, According to the method for manufacturing an optical integrated device, the method includes a step of etching the second optical waveguide region while maintaining the mesa shape substantially, and a step of regrowing and forming the second optical waveguide. By the mesa forming process of the waveguide, a mesa is simultaneously formed in the second optical waveguide region, and the buried structure of the second optical waveguide can be formed by etching and regrowth using the mesa.

【0040】より詳しくは、例えば、メサ形状をドライ
エッチングすると、メサ形状を保ったままエッチングが
進み、エッチング後の表面もメサ形状となる。また、メ
サ形状上に結晶成長を行うと、メサ形状を反映して成長
が進む。従って、メサ形状をドライエッチングし、再成
長することにより、メサ形状を反映した再成長層の形成
が可能となる。
More specifically, for example, when the mesa shape is dry-etched, the etching proceeds while maintaining the mesa shape, and the surface after the etching also becomes the mesa shape. In addition, when the crystal is grown on the mesa shape, the growth proceeds reflecting the mesa shape. Therefore, by dry-etching and regrowing the mesa shape, a regrown layer reflecting the mesa shape can be formed.

【0041】他方、メサ形状上に光導波路を成長する
と、メサ形状を反映して成長が進むため、コア層はメサ
上部及び底部に成長する。更に、上クラッド層はコア層
を覆い成長するため、メサ上部のコア層に対しては、コ
ア層の上側及び両脇に同時にクラッド層が形成されるこ
とになり、1回の成長で埋込型の光導波路が形成され
る。
On the other hand, when the optical waveguide is grown on the mesa shape, the growth proceeds reflecting the mesa shape, so that the core layer grows on the top and bottom of the mesa. Furthermore, since the upper clad layer grows covering the core layer, the clad layer is simultaneously formed on the upper side and both sides of the core layer above the mesa. A mold optical waveguide is formed.

【0042】従って、少なくとも2つの光導波路を直接
結合した光集積素子を、非常に簡便な工程で作製でき、
第2の埋込型光導波路も1回の成長で形成できるので、
製造工程の削減と簡略化を図ることが可能となる。
Therefore, an optical integrated device in which at least two optical waveguides are directly coupled can be manufactured by a very simple process.
Since the second buried optical waveguide can also be formed by one growth,
It is possible to reduce and simplify the manufacturing process.

【0043】更には、第1の光導波路領域と第2の光導
波路領城の境界はマスク合わせが不要で、それぞれが自
己整合的に配置される。尚、第1の光導波路と第2の光
導波路の光軸を合わせるためのマスク合わせも不要とな
り、自己整合的に光軸を合わせることもできる。
Further, the boundary between the first optical waveguide region and the second optical waveguide region does not require mask alignment, and each is arranged in a self-aligned manner. Note that it is not necessary to perform mask alignment for aligning the optical axes of the first optical waveguide and the second optical waveguide, and the optical axes can be aligned in a self-aligned manner.

【0044】これにより、少なくとも2つの光導波路を
直接結合により集積化する光集積素子において、少なく
とも1つの光導波路のコア層が、メサ形状頂部及び底部
に存在する光集積素子を、容易に製造でき、歩留りが向
上する。
Thus, in an optical integrated device in which at least two optical waveguides are integrated by direct coupling, an optical integrated device in which the core layer of at least one optical waveguide exists at the top and bottom of the mesa shape can be easily manufactured. , And the yield is improved.

【0045】上記の光集積素子の製造方法において、平
面上に上記第1の光導波路を成長する工程と、第1の光
導波路をメサ形状にエッチングする工程とを包含するよ
うにすると、高い結合効率を有するリッジ型光導波路と
埋込型光導波路の直接結合型光導波路集積素子を容易に
製造でき、歩留りが向上する。即ち、この製造方法によ
り、少なくとも2つの光導波路を直接結合により集積化
する光集積素子において、一方の光導波路のコア層がメ
サ形状頂部及び底部に存在し、他方の光導波路のコア層
がメサ下方に平面状に存在する光集積素子が得られる。
In the above method for manufacturing an optical integrated device, the step of growing the first optical waveguide on a plane and the step of etching the first optical waveguide into a mesa shape include high coupling. It is possible to easily manufacture an optical waveguide integrated device of a direct coupling type of a ridge type optical waveguide and a buried type optical waveguide having high efficiency, and the yield is improved. That is, according to this manufacturing method, in an optical integrated device in which at least two optical waveguides are integrated by direct coupling, the core layer of one optical waveguide exists at the top and bottom of the mesa shape, and the core layer of the other optical waveguide forms the mesa. An optical integrated device existing in a plane below is obtained.

【0046】上記の光集積素子の製造方法において、メ
サ形状を有する基板上に、上記第1の光導波路をメサ形
状を反映して成長する工程を包含するようにすると、第
1の光導波路を埋込型とすることが可能となる。しか
も、第1の光導波路及び第2の光導波路を、各々1回の
成長で形成でき、合計2回の結晶成長で形成できる。
In the above-described method for manufacturing an optical integrated device, a step of growing the first optical waveguide on a substrate having a mesa shape while reflecting the mesa shape is included. It becomes possible to be embedded type. In addition, the first optical waveguide and the second optical waveguide can each be formed by a single growth, and can be formed by a total of two crystal growths.

【0047】従って、高い結合効率を有する埋込型光導
波路と埋込型光導波路の直接結合型光導波路集積素子
を、容易に製造でき、歩留りが向上する。即ち、この製
造方法により、少なくとも2つの光導波路を直接結合に
より集積化する光集積素子において、光導波路の双方の
コア層が、メサ形状頂部及び底部に存在する光集積素子
が得られる。
Accordingly, a buried optical waveguide having a high coupling efficiency and a directly coupled optical waveguide integrated device of the buried optical waveguide can be easily manufactured, and the yield is improved. That is, according to this manufacturing method, in an optical integrated device in which at least two optical waveguides are integrated by direct coupling, an optical integrated device in which both core layers of the optical waveguide exist at the top and the bottom of the mesa shape is obtained.

【0048】[0048]

【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施の形態を図
面に基づいて具体的に説明する。
Embodiments of the present invention will be specifically described below with reference to the drawings.

【0049】(実施形態1)図1は、本発明の実施形態
1による光集積素子の構成例を示しており、リッジ型D
FB−LDと埋込型光導波路を集積した構造を有してお
り、図2に示す製造方法により作製することができる。
(Embodiment 1) FIG. 1 shows an example of the configuration of an optical integrated device according to Embodiment 1 of the present invention.
It has a structure in which the FB-LD and the embedded optical waveguide are integrated, and can be manufactured by the manufacturing method shown in FIG.

【0050】以下に、図1に示す実施形態1による光集
積素子の製造方法を図2に基づいて具体的に説明する。
Hereinafter, a method of manufacturing the optical integrated device according to the first embodiment shown in FIG. 1 will be specifically described with reference to FIG.

【0051】まず、図2Aに示すように、n−GaAs
基板10上に、厚さ1μmのn-Al0.6Ga0.4Asク
ラッド層11、厚さ0.08μmのAl0.14Ga0.86
s活性層12、厚さ0.2μmのp−Al0.5Ga0.5
sキャリアバリア層13、厚さ0.1μmのp−Al
0.23Ga0.77Asガイド層14、厚さ0.02μmのn
−GaAs光吸収層15を、MOCVD法により順次形
成する。次に、成長層の最上層であるn−GaAs光吸
収層15に二光束干渉露光法及びエッチングにより12
0nm周期の凹凸形状を印刻した後、その上に厚さ0.
8μmのp−Al 0.60.4Asクラッド層16、厚さ
0.5μmのp−GaAsコンタクト層17を、MOC
VD法により再成長して、DFB−LD構造を形成す
る。
First, as shown in FIG. 2A, n-GaAs
On the substrate 10, 1 μm thick n-Al0.6Ga0.4Asku
Lad layer 11, 0.08 μm thick Al0.14Ga0.86A
s active layer 12, 0.2 μm thick p-Al0.5Ga0.5A
s carrier barrier layer 13, p-Al having a thickness of 0.1 μm
0.23Ga0.77As guide layer 14, 0.02 μm thick n
-Forming the GaAs light absorbing layer 15 sequentially by MOCVD
To achieve. Next, n-GaAs light absorption, which is the uppermost layer of the growth layer, is performed.
The two-beam interference exposure method and the etching
After engraving a concave and convex shape having a period of 0 nm, a thickness of 0.
8 μm p-Al 0.6G0.4As clad layer 16, thickness
A 0.5 μm p-GaAs contact layer 17 is
Regrowth by VD method to form DFB-LD structure
You.

【0052】次に、図2Bに示すように、ストライプ状
のマスク21を形成し、RIBE法により、p−Al
0.6Ga0.4Asクラッド層16の途中までエッチングを
行い、リッジストライプを形成する。このリッジストラ
イプは、DFB−LDの横方向の光の閉じ込めを行うた
めのものである。その際、DFB−LD用のリッジスト
ライプに連続して、後にエッチング除去して光導波路構
造を成長する領域となるDFB−LD上にも同時にリッ
ジを形成しておく。尚、光導波路の導波領域のリッジ
は、直線である必要はなく、滑らかに曲がっていてもよ
いし、必要に応じて所望の形状とすることが可能であ
り、又リッジの幅は一定である必要はなく、幅を変化さ
せてもよい。従って、DFB−LD領域と光導波路領域
とでリッジ幅を変えることにより、各々の導波路の幅を
独立して設計することができる。
Next, as shown in FIG. 2B, a stripe-shaped mask 21 is formed, and p-Al
Etching is performed halfway through the 0.6 Ga 0.4 As cladding layer 16 to form a ridge stripe. The ridge stripe is used to confine light in the lateral direction of the DFB-LD. At that time, a ridge is formed simultaneously on the DFB-LD, which is a region where the optical waveguide structure is grown after the etching removal after the ridge stripe for the DFB-LD. The ridge in the waveguide region of the optical waveguide need not be straight, but may be smoothly curved, may have a desired shape if necessary, and the width of the ridge is constant. There is no need to be, and the width may be changed. Therefore, by changing the ridge width between the DFB-LD region and the optical waveguide region, the width of each waveguide can be independently designed.

【0053】次に、図2Cに示すように、マスク21を
除去した後、LD領域にマスク22を形成する。マスク
22は、スパッタリング法及び通常のフォトリソグラフ
ィーにより、SiO2膜のパターンを形成したものであ
る。このフォトリソグラフィーにおいては、先に形成し
たリッジストライプを内に含んでおれば、マスク合わせ
を行う必要はなく、マスク22を形成した領域が、自己
整合的に第1の光導波路であるDFB−LD領域とな
る。
Next, as shown in FIG. 2C, after removing the mask 21, a mask 22 is formed in the LD region. The mask 22 has a pattern of an SiO 2 film formed by a sputtering method and ordinary photolithography. In this photolithography, if the previously formed ridge stripe is included therein, there is no need to perform mask alignment, and the region where the mask 22 is formed is self-aligned with the DFB-LD as the first optical waveguide. Area.

【0054】尚、DFB−LD領域と光導波路領域とで
リッジ幅を変える場合は、リッジ幅が変わっている境界
にマスク22を合わせてもよいし、リッジ幅が変わって
いる境界からマスク22をずらしてもよいが、望ましく
は、リッジ幅が変わっている境界よりもDFB−LD領
域側にマスク22をずらすと、厳密なマスク合わせも不
要となり、DFB−LDと光導波路の光結合も良好に行
われる。
When the ridge width is changed between the DFB-LD region and the optical waveguide region, the mask 22 may be aligned with the boundary where the ridge width changes, or the mask 22 may be changed from the boundary where the ridge width changes. The mask 22 may be shifted, but desirably, if the mask 22 is shifted to the DFB-LD region side from the boundary where the ridge width is changed, strict mask alignment is not required, and the optical coupling between the DFB-LD and the optical waveguide is also excellent. Done.

【0055】次に、図2Dに示すように、上記マスク2
2以外の領域を、RIBE法により3.5μmのエッチ
ングを行う。エッチングを行った領域が自己整合的に第
2の光導波路領域となる。このエッチングの際、上記リ
ッジの形状をそのまま引き継ぎ、エッチング後の表面も
リッジ形状となっている。尚、このエッチングは、RI
BE法以外のドライエッチング又はウェットエッチング
で行っても良いが、エッチング端面は垂直になることが
望ましい。
Next, as shown in FIG.
The region other than 2 is etched by 3.5 μm by the RIBE method. The etched region becomes a second optical waveguide region in a self-aligned manner. At the time of this etching, the shape of the ridge is taken over as it is, and the surface after the etching also has a ridge shape. This etching is performed by RI
Dry etching or wet etching other than the BE method may be used, but it is desirable that the etching end face be vertical.

【0056】次に、図2Eに示すように、上記LD領域
のマスク22を選択成長マスクとして、光導波路構造を
再成長して形成する。光導波路構造は、厚さ1.6μm
のAl0.33Ga0.67As下クラッド層18、厚さ0.5
μmのAl0.3Ga0.7Asコア層19、厚さ1.4μm
のAl0.33Ga0.67As上クラッド層20からなる。こ
のとき、基板のリッジ形状を反映して成長されるため、
コア層19はリッジ上部及び底部に形成され、又リッジ
上部のコア層19の側面は、リッジ底部の上クラッド層
20に覆われ、コア層19の周りは全てクラッド層1
8、19で包囲されており、埋込型光導波路となってい
る。ここで、光導波路は、DFB−LD領域のエッチン
グ面に直接成長形成しているが、DFB−LDであるた
め、端面は反射面としなくてもDFB−LDとして動作
する。特に、本実施形態1では、利得結合型のDFB−
LDとなっており、端面の位相も合わせる必要がないた
め、製造歩留りが向上する。
Next, as shown in FIG. 2E, the optical waveguide structure is formed by regrowth using the mask 22 in the LD region as a selective growth mask. The optical waveguide structure has a thickness of 1.6 μm.
Al 0.33 Ga 0.67 As lower cladding layer 18, thickness 0.5
μm Al 0.3 Ga 0.7 As core layer 19, thickness 1.4 μm
Of the upper cladding layer 20 of Al 0.33 Ga 0.67 As. At this time, since it is grown reflecting the ridge shape of the substrate,
The core layer 19 is formed on the top and bottom of the ridge, and the side surface of the core layer 19 on the top of the ridge is covered with an upper cladding layer 20 on the bottom of the ridge.
It is surrounded by 8 and 19 to form a buried optical waveguide. Here, the optical waveguide is directly grown and formed on the etched surface of the DFB-LD region. However, since the optical waveguide is a DFB-LD, the optical waveguide operates as a DFB-LD even if the end surface is not a reflection surface. In particular, in the first embodiment, the gain-coupled DFB-
Since it is an LD and there is no need to match the phase of the end face, the manufacturing yield is improved.

【0057】次に、LD領域のリッジ上部のマスクを除
去し、LD領域のリッジ上部及び基板裏面に電極を蒸着
し(図示せず)、この光集積素子が完成する。
Next, the mask on the ridge above the LD region is removed, and electrodes are deposited on the ridge above the LD region and on the back surface of the substrate (not shown) to complete the optical integrated device.

【0058】図1に示すように、先に形成したDFB−
LDの活性層12と、後に再成長して形成した光導波路
のリッジ上部のコア層19は、同じ高さに位置し、DF
B−LDにより発生した光は、コア層19に直接結合さ
れるため、大きい結合効率が得られた。
As shown in FIG. 1, the DFB-
The active layer 12 of the LD and the core layer 19 on the ridge of the optical waveguide formed by regrowth later are located at the same height,
Since the light generated by the B-LD is directly coupled to the core layer 19, a large coupling efficiency was obtained.

【0059】本実施形態1では、DFB−LDのリッジ
形成プロセスにより、同時に光導波路領域にもリッジを
形成し、このリッジを利用してエッチング、再成長によ
り光導波路の埋込構造を形成していることから、以下の
効果が得られる。
In the first embodiment, a ridge is simultaneously formed in the optical waveguide region by the ridge forming process of the DFB-LD, and the buried structure of the optical waveguide is formed by etching and regrowth using the ridge. Therefore, the following effects can be obtained.

【0060】(1−1)DFB−LD構造成長後、1度
のリッジ形成プロセスとエッチング、再成長という非常
に簡便な工程で作製でき、製造工程の削減と簡略化を図
ることができる。
(1-1) After the DFB-LD structure is grown, it can be manufactured by a very simple process of one ridge formation process, etching, and regrowth, so that the number of manufacturing steps can be reduced and simplified.

【0061】(1−2)第2の埋込型光導波路を1回の
成長で形成できる。
(1-2) The second buried optical waveguide can be formed by one growth.

【0062】(1−3)DFB−LD領域と光導波路領
域の境界はマスク合わせが不要で、それぞれが自己整合
的に配置される。
(1-3) The boundary between the DFB-LD region and the optical waveguide region does not require mask alignment, and is arranged in a self-aligned manner.

【0063】尚、DFB−LDと光導波路の光軸を合わ
せるためのマスク合わせを必要とせず、自己整合的に光
軸を合わせることができることは、言うまでもない。
It is needless to say that the optical axis can be self-aligned without the need for mask alignment for aligning the optical axis of the DFB-LD with the optical waveguide.

【0064】以上のように、リッジ型光導波路(DFB
−LD領域)と、埋込型光導波路(光導波路領域)とい
う異なる光閉じ込め構造の直接結合型光導波路集積素子
を、容易に製造でき、歩留りが向上すると共に、高い光
の結合効率が得られた。
As described above, the ridge type optical waveguide (DFB
A direct-coupling optical waveguide integrated device having a different light confinement structure, ie, an LD region) and a buried optical waveguide (optical waveguide region), can be easily manufactured, yield can be improved, and high light coupling efficiency can be obtained. Was.

【0065】また、この実施形態1では、DFB−LD
と光導波路をそれぞれ別々に形成しているので、各々の
構造的な制約を受けることなく、DFB−LDと光導波
路をそれぞれ最適な構造に設計することができ、設計の
自由度が向上した。これにより、設計の自由度と製造の
容易さを両立することが可能となった。
In the first embodiment, the DFB-LD
Since the optical waveguide and the optical waveguide are separately formed, the DFB-LD and the optical waveguide can be designed to have optimal structures without any structural restrictions, thereby improving the degree of freedom in design. This makes it possible to achieve both design flexibility and ease of manufacture.

【0066】本実施形態1では、DFB−LD領域で
は、閾値電流を下げるために、活性領域を比較的薄くし
ている。一方、光導波路領域では、コア層を厚くして、
ビーム形状を最適な形状にしている。このように、DF
B−LDの活性層と光導波路のコア層は、厚さも混晶比
もそれぞれ異なることから、クラッド層の混晶比もそれ
ぞれ変える必要がある。
In the first embodiment, the active region is relatively thin in the DFB-LD region in order to lower the threshold current. On the other hand, in the optical waveguide region, the core layer is thickened,
The beam shape is optimized. Thus, DF
Since the active layer of the B-LD and the core layer of the optical waveguide have different thicknesses and mixed crystal ratios, it is necessary to change the mixed crystal ratios of the cladding layers.

【0067】上記従来例1では、第1の光導波路及び第
2の光導波路の上クラッド層は同時に形成しているた
め、構造上の制約を受け、光集積素子の設計の自由度が
低下し、本実施形態1のように各導波路を最適なものと
することはできなかった。
In the first conventional example, the upper cladding layers of the first optical waveguide and the second optical waveguide are formed at the same time. Therefore, the structure is restricted, and the degree of freedom in designing the optical integrated device is reduced. However, each waveguide cannot be optimized as in the first embodiment.

【0068】これに対し、本実施形態1では、DFB−
LDと光導波路の活性層、コア層、クラッド層はそれぞ
れ最適な混晶比、層厚に設計することができ、光集積素
子としての機能を十分に引き出すことができる。
On the other hand, in the first embodiment, the DFB-
The active layer, the core layer, and the cladding layer of the LD and the optical waveguide can be designed to have the optimum mixed crystal ratio and layer thickness, respectively, and the function as an optical integrated device can be sufficiently brought out.

【0069】第1の光導波路であるDFB−LDは、リ
ッジ型光導波路とすることにより、活性層に再成長界面
の存在しない信頼性の高いDFB−LD素子が得られて
いる。
The DFB-LD as the first optical waveguide is a ridge-type optical waveguide, so that a highly reliable DFB-LD device having no regrowth interface in the active layer is obtained.

【0070】第2の光導波路は、埋込型光導波路である
ことから、比較的近い屈折率のクラッド層で両脇を覆わ
れているため、リッジ幅を広げてもシングルモードが保
たれ、リッジ幅の自由度が大きくなる。従って、光導波
路構造を成長させたとき、リッジ形状を反映して成長す
るため、成長に従いリッジ幅が広がり、コア層の幅が広
がっても、シングルモードは保たれる。また、コア層近
傍に屈折率差の大きい空気が存在しないことから、空気
の影響を受けることがなく、導波損失が小さくなる。
Since the second optical waveguide is a buried optical waveguide, both sides are covered with a cladding layer having a relatively close refractive index, so that the single mode is maintained even if the ridge width is increased. The degree of freedom of the ridge width increases. Therefore, when the optical waveguide structure is grown, it grows reflecting the ridge shape, so that the ridge width increases as the growth proceeds, and the single mode is maintained even if the width of the core layer increases. Further, since there is no air having a large difference in refractive index near the core layer, the waveguide is not affected by the air and the waveguide loss is reduced.

【0071】埋込型光導波路は、通常DH構造を平面上
に成長させた後、メサを形成し、コア両脇にクラッド層
を再成長して埋め込む。そのため、埋込型光導波路のコ
ア層の両脇は一旦空気に曝された後にクラッド層を再成
長することになり、再成長界面に酸化膜が形成され、光
の吸収、散乱が増大し、伝搬損失が増大し、素子の特性
の劣化、歩留り低下につながっていた。
In the buried optical waveguide, a DH structure is usually grown on a plane, a mesa is formed, and a cladding layer is regrown on both sides of the core to be buried. Therefore, both sides of the core layer of the buried optical waveguide are once exposed to air, and then the cladding layer is regrown, an oxide film is formed at the regrowth interface, and light absorption and scattering increase. Propagation loss has increased, leading to deterioration of element characteristics and reduction in yield.

【0072】しかし、本実施形態1では、コア層両脇の
再成長界面がないため、再成長界面に形成される自然酸
化膜による光の散乱、吸収がなく、導波損失は更に小さ
くなる。
However, in the first embodiment, since there is no regrowth interface on both sides of the core layer, light is not scattered or absorbed by the natural oxide film formed on the regrowth interface, and the waveguide loss is further reduced.

【0073】リッジストライプをドライエッチングによ
り形成すると、リッジ形状に庇が形成されることがない
ため、後のプロセスにおいて、マスク材が庇の奥にまで
周り込むことがなく、マスクを除去するときに、マスク
材を完全に除去することができ、光導波路部分のエッチ
ング及び光導波路の再成長が良好に行われる。
When the ridge stripe is formed by dry etching, no eaves are formed in the ridge shape. Therefore, in a later process, the mask material does not go deep into the eaves, and the mask material is not removed. As a result, the mask material can be completely removed, and the etching of the optical waveguide portion and the regrowth of the optical waveguide are performed satisfactorily.

【0074】尚、第2の光導波路を形成した後に、DF
B−LD領域のリッジ以外の領域を半導体、樹脂等で埋
め込んだものも、本発明の光集積素子に含まれることは
言うまでもないことである。
After forming the second optical waveguide, the DF
It is needless to say that a region other than the ridge of the B-LD region embedded with a semiconductor, a resin or the like is also included in the optical integrated device of the present invention.

【0075】(実施形態2)図3は、本発明の実施形態
2による光集積素子の構成例を示しており、埋込型DF
B−LDと埋込型光導波路を集積した構造を有してお
り、図4に示す製造方法により作製することができる。
(Embodiment 2) FIG. 3 shows a configuration example of an optical integrated device according to Embodiment 2 of the present invention.
It has a structure in which a B-LD and a buried optical waveguide are integrated, and can be manufactured by the manufacturing method shown in FIG.

【0076】以下に、図3に示す実施形態2による光集
積素子の製造方法を図4に基づいて具体的に説明する。
Hereinafter, a method for manufacturing the optical integrated device according to the second embodiment shown in FIG. 3 will be described in detail with reference to FIG.

【0077】まず、図4Aに示すように、p−InP基
板30に、二光束干渉露光法及びエッチングにより周期
240nm、深さ100nmの回折格子を印刻する。
First, as shown in FIG. 4A, a diffraction grating having a period of 240 nm and a depth of 100 nm is imprinted on the p-InP substrate 30 by two-beam interference exposure and etching.

【0078】次に、図4Bに示すように、上記基板上に
通常のフォトリソグラフィー及び臭素系エッチャントに
より、高さ1μmのメサ形状をLD形成領域及び光導波
路形成領域の両方に同時に形成する。その結果、メサ上
部には回折格子が残るが、エッチング中に徐々に回折格
子の形状がなまり、メサ底部では回折格子が消滅する。
Next, as shown in FIG. 4B, a mesa shape having a height of 1 μm is simultaneously formed on both the LD forming region and the optical waveguide forming region on the substrate by ordinary photolithography and a bromine-based etchant. As a result, the diffraction grating remains at the top of the mesa, but the shape of the diffraction grating gradually decreases during etching, and the diffraction grating disappears at the bottom of the mesa.

【0079】ここで、光導波路の導波領域のメサは、直
線である必要はなく、滑らかに曲がっていてもよいし、
必要に応じて所望の形状とすることが可能であり、又メ
サの幅は一定である必要はなく、幅を変化させてもよ
い。例えば、DFB−LD領域と光導波路領域とでメサ
幅を変えることにより、各々の導波路の幅を独立して設
計することができる。
Here, the mesa of the waveguide region of the optical waveguide need not be a straight line, but may be smoothly curved.
The desired shape can be obtained as required, and the width of the mesa does not need to be constant, but may be changed. For example, by changing the mesa width between the DFB-LD region and the optical waveguide region, the width of each waveguide can be independently designed.

【0080】次に、図4Cに示すように、図4Bに示す
上記メサ基板上に、厚さ0.2μmのn−InGaAs
Pガイド層31(エネルギー波長1.25μm)、多重
量子井戸活性層32、厚さ1.5μmのp−InPクラ
ッド層33、厚さ0.5μmのp+−InGaAsPコ
ンタクト層34を、MOCVD法により順次成長してD
FB−LD構造を形成する。
Next, as shown in FIG. 4C, a 0.2 μm-thick n-InGaAs is formed on the mesa substrate shown in FIG. 4B.
A P guide layer 31 (energy wavelength: 1.25 μm), a multiple quantum well active layer 32, a 1.5 μm-thick p-InP clad layer 33, and a 0.5 μm-thick p + -InGaAsP contact layer 34 are formed by MOCVD. D
An FB-LD structure is formed.

【0081】ここで、多重量子井戸活性層32は、ウェ
ル層が厚さ7nmのInGaAs(In組成0.5
3)、バリア層が厚さ3nmのInGaAsP(エネル
ギー波長1.1μm)の5層ウェルにより構成され、フ
ォトルミネッセンス測定により測定したエネルギー波長
は1.55μmであった。
Here, the multiple quantum well active layer 32 has a well layer of InGaAs (In composition 0.5) having a thickness of 7 nm.
3) The barrier layer was composed of a 3-nm-thick five-layer well of InGaAsP (energy wavelength: 1.1 μm), and the energy wavelength measured by photoluminescence measurement was 1.55 μm.

【0082】基板のメサ形状を反映して成長されるた
め、活性層32はメサの上部及び底部に形成される。ま
た、メサ上部の活性層32の側面は、メサ底部の上クラ
ッド層33に覆われ、活性層32の周りは全てクラッド
層33で包囲されており、埋込型のDFB−LDとなっ
ている。また、成長が基板のメサ形状を反映して進むた
め、成長の最表面もメサ形状となっている。
The active layer 32 is formed on the top and bottom of the mesa because it is grown reflecting the mesa shape of the substrate. The side surface of the active layer 32 above the mesa is covered with the upper cladding layer 33 at the bottom of the mesa, and the entire periphery of the active layer 32 is surrounded by the cladding layer 33, thereby forming a buried DFB-LD. . Since the growth proceeds in accordance with the mesa shape of the substrate, the outermost surface of the growth also has a mesa shape.

【0083】次に、図4Dに示すように、LD領域にマ
スク38を形成する。マスク38は、プラズマCVD法
及び通常のフォトリソグラフィーにより、SiNx膜の
パターンを形成したものである。このフォトリソグラフ
ィーにおいては、先に形成したメサを内に含んでおれ
ば、マスク合わせを行う必要はなく、マスク38を形成
した領域が、自己整合的に第1の光導波路であるDFB
−LD領域となる。
Next, as shown in FIG. 4D, a mask 38 is formed in the LD region. The mask 38 has a pattern of an SiNx film formed by a plasma CVD method and ordinary photolithography. In this photolithography, if the mesa previously formed is included, it is not necessary to perform mask alignment, and the region where the mask 38 is formed is self-aligned with the DFB as the first optical waveguide.
-It becomes an LD region.

【0084】また、DFB−LD領域と光導波路領域と
でメサ幅を変える場合は、メサ幅が変わっている境界に
マスク38を合わせてもよいし、メサ幅が変わっている
境界からマスク38をずらしてもよい。望ましくは、メ
サ幅が変わっている境界よりもDFB−LD領城側にマ
スク38をずらすと、厳密なマスク合わせも不要とな
り、DFB−LDと光導波路の光結合も良好に行われ
る。
When the mesa width is changed between the DFB-LD region and the optical waveguide region, the mask 38 may be aligned with the boundary where the mesa width changes, or the mask 38 may be changed from the boundary where the mesa width changes. It may be shifted. Desirably, when the mask 38 is shifted to the DFB-LD region side from the boundary where the mesa width is changed, strict mask alignment is not required, and the optical coupling between the DFB-LD and the optical waveguide is performed well.

【0085】次に、図4Eに示すように、上記マスク3
8以外の領域を、RIBE法により3μmのエッチング
を行うと、その領域が上記メサの形状をそのまま引き継
ぎ、自己整合的に第2の光導波路領域となり、エッチン
グ後の表面にメサ形状が形成される。
Next, as shown in FIG.
When a region other than 8 is etched by 3 μm by the RIBE method, the region takes over the shape of the mesa as it is, and becomes a second optical waveguide region in a self-aligned manner, and a mesa shape is formed on the etched surface. .

【0086】次に、図4Fに示すように、上記LD領域
のマスク38を選択成長マスクとして、厚さ0.8μm
のInAlAs下クラッド層35(In組成0.5
2)、厚さ0.4μmのInGaAlAsコア層36
(エネルギー波長1.3μm)、厚さ1.8μmのIn
AlAs上クラッド層37(In組成0.52)を、順
次再成長して光導波路構造を形成する。
Next, as shown in FIG. 4F, using the mask 38 in the LD region as a selective growth mask, a thickness of 0.8 μm
InAlAs lower cladding layer 35 (In composition 0.5
2) 0.4 μm thick InGaAlAs core layer 36
(Energy wavelength: 1.3 μm), 1.8 μm thick In
The AlAs upper cladding layer 37 (In composition 0.52) is sequentially regrown to form an optical waveguide structure.

【0087】このとき、基板のメサ形状を反映して成長
されるため、コア層36はメサ上部及び底部に形成さ
れ、メサ上部のコア層36の側面は、メサ底部の上クラ
ッド層37に覆われる。従って、コア層36の周りは全
てクラッド層35、37で包囲され、埋込型光導波路と
なる。
At this time, the core layer 36 is formed on the upper and lower portions of the mesa since the substrate is grown reflecting the mesa shape of the substrate. Will be Therefore, the entire periphery of the core layer 36 is surrounded by the cladding layers 35 and 37, and a buried optical waveguide is formed.

【0088】次に、LD領域のメサ上部のマスク38を
除去し、LD領域のメサ上部及び基板裏面に電極を蒸着
し(図示せず)、この光集積素子が完成する。
Next, the mask 38 above the mesa in the LD region is removed, and electrodes are deposited (not shown) on the mesa in the LD region and on the back surface of the substrate, thereby completing this optical integrated device.

【0089】DFB−LD領域は、メサ上部にのみ回折
格子が形成されているため、メサ上部に形成された活性
層によって発生した光はこの回折格子により光帰還が働
き、DFB−LDとして動作する。一方、メサ底部に形
成された活性層は、光帰還が行われずDFB−LDとし
ては動作しない。また、各層連続して成長形成している
ため、活性層に再成長界面の無い埋込型のDFB−LD
となっており、信頼性に優れた低閾値のDFB−LDと
なった。
In the DFB-LD region, since a diffraction grating is formed only on the mesa, light generated by the active layer formed on the mesa acts as a light feedback by the diffraction grating and operates as a DFB-LD. . On the other hand, the active layer formed on the mesa bottom does not perform optical feedback and does not operate as a DFB-LD. Also, since each layer is grown continuously, a buried DFB-LD having no regrowth interface in the active layer is formed.
This is a low threshold DFB-LD with excellent reliability.

【0090】図3に示すように、先に形成したDFB−
LDの活性層32と、後に再成長して形成した光導波路
のメサ上部のコア層37は、同じ高さに位置し、DFB
−LDにより発生した光は、コア層37に直接結合され
るため、大きい結合効率が得られた。上記実施形態1で
は、第1の光導波路であるDFB−LD構造を成長させ
後にメサを形成していたのに対し、本実施形態2では、
メサを形成した基板にDFB−LD構造を成長してい
る。
As shown in FIG. 3, the DFB-
The active layer 32 of the LD and the core layer 37 above the mesa of the optical waveguide formed by regrowth later are located at the same height,
-Light generated by the LD is directly coupled to the core layer 37, so that high coupling efficiency was obtained. In the first embodiment, the mesa is formed after growing the DFB-LD structure as the first optical waveguide, whereas in the second embodiment, the mesa is formed.
A DFB-LD structure is grown on a substrate on which a mesa is formed.

【0091】本実施形態2では、予めDFB−LD領域
及び光導波路領域にメサ形状を形成した基板を用い、こ
のメサを利用してDFB−LD及び光導波路を成長形成
していることから、以下の効果が得られる。
In the second embodiment, a substrate in which a mesa shape is formed in advance in the DFB-LD region and the optical waveguide region is used, and the DFB-LD and the optical waveguide are grown and formed using the mesa. The effect of is obtained.

【0092】(2−1)1度のメサ形成プロセスと、D
FB−LD構造成長、エッチング、再成長という、非常
に簡便な工程で作製でき、製造工程の削減と簡略化を図
ることができる。
(2-1) One-time mesa formation process and D
Fabrication can be performed by very simple steps of FB-LD structure growth, etching, and regrowth, and the number of manufacturing steps can be reduced and simplified.

【0093】(2−2)DFB−LD及び第2の埋込型
光導波路を各々1回の成長で形成でき、合計2回の結晶
成長で形成できる。
(2-2) The DFB-LD and the second buried optical waveguide can be formed by a single growth, respectively, and can be formed by a total of two crystal growths.

【0094】(2−3)DFB−LD領域と光導波路領
域の境界はマスク合わせが不要で、それぞれが自己整合
的に配置される。
(2-3) The boundary between the DFB-LD region and the optical waveguide region does not require mask alignment, and is arranged in a self-aligned manner.

【0095】尚、DFB−LDと光導波路の光軸を合わ
せるためのマスク合わせを必要とせず、自己整合的に光
軸を合わせることができることは、言うまでもない。
It is needless to say that the optical axis can be self-aligned without the need for mask alignment for aligning the optical axis of the DFB-LD with the optical waveguide.

【0096】以上のように、埋込型光導波路(DFB−
LD領域)と埋込型光導波路(光導波路領域)の直接結
合型光導波路集積素子を、容易に製造でき、歩留りが向
上すると共に、高い光の結合効率が得られた。
As described above, the embedded optical waveguide (DFB-
A direct coupling type optical waveguide integrated device of an LD region) and a buried optical waveguide (optical waveguide region) could be easily manufactured, yield was improved, and high light coupling efficiency was obtained.

【0097】このように、この実施形態2では、DFB
−LDと光導波路をそれぞれ別々に形成するため、各々
の構造的な制約を受けることがないので、DFB−LD
と光導波路をそれぞれ最適な構造に設計することがで
き、設計の自由度が向上した。これにより、設計の自由
度と製造の容易さを両立することが可能となった。
As described above, in the second embodiment, the DFB
-Since the LD and the optical waveguide are formed separately from each other, there is no structural restriction for each, so the DFB-LD
The optical waveguide and the optical waveguide can be designed to have optimal structures, respectively, and the degree of freedom in designing has been improved. This makes it possible to achieve both design flexibility and ease of manufacture.

【0098】尚、上記した実施形態2では、DFB−L
D及び光導波路の各上クラッド層を別々に形成する例を
示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、各
上クラッド層を同一材料で同時に成長形成する構成とし
てもよい。
In the second embodiment, the DFB-L
Although an example in which each upper clad layer of D and the optical waveguide is formed separately has been described, the present invention is not limited to this, and each upper clad layer may be simultaneously grown and formed of the same material.

【0099】(実施形態3)図5は、本発明の実施形態
3による光集積素子の構成例を示しており、埋込型DF
B−LDと埋込型光導波路を集積した構造を有してお
り、図6に示す製造方法により作製することができる。
(Embodiment 3) FIG. 5 shows an example of the configuration of an optical integrated device according to Embodiment 3 of the present invention.
It has a structure in which a B-LD and a buried optical waveguide are integrated, and can be manufactured by the manufacturing method shown in FIG.

【0100】以下に、図5に示す実施形態3による光集
積素子の製造方法を図6に基づいて具体的に説明する。
Hereinafter, a method of manufacturing the optical integrated device according to the third embodiment shown in FIG. 5 will be described in detail with reference to FIG.

【0101】まず、図6Aに示すように、n−GaAs
基板40上に、厚さ1μmのn−In0.48Ga0.52Pク
ラッド層41、多重量子井戸活性層42、厚さ0.1μ
mのp−InGaAsP(エネルギー波長850nm)
ガイド層43を、MOCVD法により順次形成する。次
に、成長層の最上層であるガイド層43に二光束干渉露
光法及びエッチングにより450nm周期の凹凸形状を
印刻した後、厚さ0.8μmのp−In0.48Ga0.52
クラッド層44、厚さ0.5μmのp−GaAsコンタ
クト層45を、MOCVD法により再成長してDFB−
LD構造を形成する。
First, as shown in FIG. 6A, n-GaAs
On a substrate 40, an n-In 0.48 Ga 0.52 P cladding layer 41 having a thickness of 1 μm, a multiple quantum well active layer 42, and a thickness of 0.1 μm
m of p-InGaAsP (energy wavelength 850 nm)
The guide layers 43 are sequentially formed by the MOCVD method. Next, the guide layer 43, which is the uppermost layer of the growth layer, is engraved with an irregular shape having a period of 450 nm by two-beam interference exposure and etching, and then p-In 0.48 Ga 0.52 P having a thickness of 0.8 μm is formed.
A cladding layer 44 and a 0.5 μm thick p-GaAs contact layer 45 are regrown by MOCVD to form a DFB-
An LD structure is formed.

【0102】ここで、多重量子井戸活性層42は、8n
mのIn0.2Ga0.8As井戸層及び5nmのInGaA
sP(エネルギー波長850nm)バリア層より構成し
ており、フォトルミネッセンス測定によるエネルギー波
長は980nmであった。
Here, the multiple quantum well active layer 42 has a thickness of 8n.
m In 0.2 Ga 0.8 As well layer and 5 nm InGaAs
It was composed of an sP (energy wavelength 850 nm) barrier layer, and the energy wavelength measured by photoluminescence was 980 nm.

【0103】次に、図6Bに示すように、DFB−LD
領域にメサストライプを形成するために、ストライプ状
のマスク50を形成し、RIBE法により、n−In
0.48Ga0.52Pクラッド層41の途中までエッチングを
行い、メサストライプを形成する。その際、DFB−L
D用のメサストライプに連続して、後にエッチング除去
して光導波路構造を成長する領域となるDFB−LD上
にも同時にメサ形状を形成しておく。
Next, as shown in FIG. 6B, the DFB-LD
In order to form a mesa stripe in the region, a stripe-shaped mask 50 is formed, and n-In
Etching is performed halfway through the 0.48 Ga 0.52 P cladding layer 41 to form a mesa stripe. At that time, DFB-L
A mesa shape is also formed on the DFB-LD, which is a region where the optical waveguide structure is grown after the etching removal after the mesa stripe for D, which is performed later.

【0104】ここで、マスク50は、プラズマCVD法
及び通常のフォトリソグラフィーにより、SiNx膜の
パターンを形成したものである。
Here, the mask 50 has a pattern of a SiNx film formed by a plasma CVD method and ordinary photolithography.

【0105】尚、光導波路の導波領域のメサは、直線で
ある必要はなく、滑らかに曲がっていてもよいし、必要
に応じて所望の形状とすることが可能であり、又メサの
幅は一定である必要はなく、幅が変化してもよい。例え
ば、DFB−LD領域と光導波路領域とでメサ幅を変え
ることにより、各々の導波路の幅を独立して設計するこ
とができる。
The mesa in the waveguide region of the optical waveguide does not need to be straight, but may be smoothly curved, or may have a desired shape if necessary. Need not be constant, and may vary in width. For example, by changing the mesa width between the DFB-LD region and the optical waveguide region, the width of each waveguide can be independently designed.

【0106】次に、図6Cに示すように、LD領域にマ
スク51を形成する。マスク51は、スパッタリング法
及び通常のフォトリソグラフィーにより、SiO2膜の
パターンを形成したものである。また、マスク50で、
LD領域以外に残存しているものも同時に除去する。こ
のフォトリソグラフィーにおいては、先に形成したメサ
ストライプを内に含んでおれば、マスク合わせを行う必
要はなく、マスク51を形成した領域が、自己整合的に
第1の光導波路であるDFB−LD領域となる。
Next, as shown in FIG. 6C, a mask 51 is formed in the LD region. The mask 51 is obtained by forming a pattern of an SiO 2 film by a sputtering method and ordinary photolithography. Also, with the mask 50,
Those remaining outside the LD region are also removed at the same time. In this photolithography, if the previously formed mesa stripe is included therein, it is not necessary to perform mask alignment, and the region where the mask 51 is formed is self-aligned with the first optical waveguide DFB-LD. Area.

【0107】DFB−LD領域と光導波路領域とでメサ
幅を変える場合は、メサ幅が変わっている境界にマスク
51を合わせてもよいし、メサ幅が変わっている境界か
らマスク51をずらしてもよい。望ましくは、メサ幅が
変わっている境界よりもDFB−LD領域側にマスク5
1をずらすと、厳密なマスク合わせが不要となり、DF
B−LDと光導波路の光結合も良好に行われる。
When the mesa width is changed between the DFB-LD region and the optical waveguide region, the mask 51 may be aligned with the boundary where the mesa width changes, or the mask 51 may be shifted from the boundary where the mesa width changes. Is also good. Preferably, the mask 5 is located closer to the DFB-LD region than the boundary where the mesa width is changed.
Shifting 1 makes precise mask alignment unnecessary, and DF
Optical coupling between the B-LD and the optical waveguide is also performed well.

【0108】次に、図6Dに示すように、上記マスク5
1以外の領域を、RIBE法により2μmのエッチング
を行い、その領域が上記メサの形状をそのまま引き継
ぎ、自己整合的に第2の光導波路領域となり、エッチン
グ後の表面にも、メサ形状が形成される。
Next, as shown in FIG.
The region other than 1 is etched by 2 μm by the RIBE method, the region takes over the shape of the mesa as it is, and becomes the second optical waveguide region in a self-aligned manner, and the mesa shape is also formed on the surface after the etching. You.

【0109】次に、図6Eに示すように、メサ上部に、
図6Bに示すSiNxマスク50が残るようにして、メ
サ上部以外の上記LD領域のSiO2マスク51を全て
除去する。
Next, as shown in FIG. 6E,
With the SiNx mask 50 shown in FIG. 6B remaining, all of the SiO 2 mask 51 in the LD region other than the upper part of the mesa is removed.

【0110】次に、図6Fに示すように、上記SiNx
マスク50を選択成長マスクとして、厚さ0.5μmの
p−InGaP下クラッド層46、厚さ0.3μmのI
nGaAsP(エネルギー波長700nm)コア層4
7、厚さ1.2μmのn−InGaP上クラッド層48
を順次再成長して、光導波路構造を形成する。
Next, as shown in FIG. 6F, the SiNx
Using the mask 50 as a selective growth mask, the p-InGaP lower cladding layer 46 having a thickness of 0.5 μm,
nGaAsP (energy wavelength 700 nm) core layer 4
7. 1.2 μm thick n-InGaP upper cladding layer 48
Are sequentially regrown to form an optical waveguide structure.

【0111】その際、光導波路は、基板のメサ形状を反
映して成長するため、コア層47はメサ上部及び底部に
形成される。この光導波路は、第1の光導波路であるD
FB−LDの活性層42側面にも同時に成長している。
そして、DFB−LDに対しては、LDの印加電圧とは
逆のバイアスになるため、電流阻止層として働き、光学
的には活性層42よりも屈折率の小さい層で埋め込まれ
ており、埋込型のDFB−LDとなる。
At this time, since the optical waveguide is grown reflecting the mesa shape of the substrate, the core layer 47 is formed on the top and bottom of the mesa. This optical waveguide is a first optical waveguide, D
The active layer 42 of the FB-LD is simultaneously grown on the side surface.
The DFB-LD has a bias opposite to the voltage applied to the LD, so that the DFB-LD acts as a current blocking layer and is optically embedded with a layer having a smaller refractive index than the active layer 42. It becomes a built-in DFB-LD.

【0112】LD領域のメサ上部のマスク50を除去
し、LD領域のメサ上部及び基板裏面に電極を蒸着し
(図示せず)、この光集積素子が完成する。
The mask 50 above the mesa in the LD region is removed, and electrodes are deposited on the mesa in the LD region and on the back surface of the substrate (not shown) to complete this optical integrated device.

【0113】図5に示すように、先に形成したDFB−
LDの活性層42と、後に再成長して形成した光導波路
のメサ上部のコア層47は、同じ高さに位置し、DFB
−LDにより発生した光は、コア層47に直接結合され
るため、大きい結合効率が得られた。
As shown in FIG. 5, the DFB-
The active layer 42 of the LD and the core layer 47 above the mesa of the optical waveguide formed by regrowth later are located at the same height,
-Light generated by the LD is directly coupled to the core layer 47, so that high coupling efficiency was obtained.

【0114】本実施形態3では、DFB−LDのメサ形
成プロセスにより、同時に光導波路領域にもメサを形成
し、このメサを利用してエッチング、再成長により光導
波路を形成していることから、以下の効果が得られる。
In the third embodiment, a mesa is simultaneously formed in the optical waveguide region by the mesa forming process of the DFB-LD, and the optical waveguide is formed by etching and regrowth using the mesa. The following effects can be obtained.

【0115】(3−1)DFB−LD構造成長後、1度
のメサ形成プロセスとエッチング、光導波路再成長とい
う、非常に簡便な工程で作製でき、製造工程の削減と簡
略化を図ることができる。
(3-1) After the DFB-LD structure is grown, it can be manufactured by a very simple process of once forming a mesa, etching, and regrowing the optical waveguide, and the number of manufacturing steps can be reduced and simplified. it can.

【0116】(3−2)第2の埋込型光導波路を1回の
成長で形成できる。
(3-2) The second buried optical waveguide can be formed by one growth.

【0117】(3−3)DFB−LD領域と光導波路領
域の境界はマスク合わせが不要で、それぞれが自己整合
的に配置される。
(3-3) The boundary between the DFB-LD region and the optical waveguide region does not require mask alignment, and each is arranged in a self-aligned manner.

【0118】尚、DFB−LDと光導波路の光軸を合わ
せるためのマスク合わせを必要とせず、自己整合的に光
軸を合わせることができることは、言うまでもない。
It is needless to say that the optical axis can be self-aligned without the need for mask alignment for aligning the optical axis of the DFB-LD with the optical waveguide.

【0119】以上のように、埋込型DFB−LDと埋込
型光導波路の直接結合型光導波路集積素子を、容易に製
造でき、歩留りが向上すると共に、高い光の結合効率が
得られた。
As described above, a direct coupling type optical waveguide integrated device of a buried type DFB-LD and a buried type optical waveguide can be easily manufactured, the yield is improved, and a high light coupling efficiency is obtained. .

【0120】この実施形態3では、第2の光導波路は、
メサ上部のコア層の側面にも、上クラッド層を成長させ
ているが、面方位を選ぶことにより側面には殆ど成長し
ないようにすることもできる。
In the third embodiment, the second optical waveguide is
Although the upper cladding layer is also grown on the side surface of the core layer above the mesa, it can be made to hardly grow on the side surface by selecting the plane orientation.

【0121】上述した実施形態1〜実施形態3では、D
FB−LDと光導波路の集積について説明したが、本発
明の光集積素子は、この組み合わせに限定されるもので
はなく、例えば、2つの光導波路の集積、ファブリペロ
レーザと光導波路の集積としてもよい。半導体レーザと
光導波路を集積する場合は、DFB−LDは反射端面を
必要しないため、集積のし易さを考えるとDFB−LD
と光導波路の組み合わせが望ましい。
In Embodiments 1 to 3 described above, D
Although the integration of the FB-LD and the optical waveguide has been described, the optical integrated device of the present invention is not limited to this combination. Good. When a semiconductor laser and an optical waveguide are integrated, the DFB-LD does not require a reflection end face.
And a combination of an optical waveguide.

【0122】また、第2の導波路をDFB−LDとして
もよいが、第1の成長の方が第2の成長よりも良好な結
晶性が得られるため、よりよい結晶性を必要とするDF
B−LDを第1の成長で行う第1の光導波路とすること
が望ましい。
Although the second waveguide may be a DFB-LD, the first growth provides better crystallinity than the second growth.
It is desirable that the B-LD be a first optical waveguide formed by the first growth.

【0123】更には、本発明の光集積素子は、上記の各
実施形態で示した材料系に限定されるものではなく、上
記の各実施形態で示した以外の材料系に対しても、同様
な製法で、同様な構造を作ることができ、これらが本発
明に含まれることは言うまでもない。
Further, the optical integrated device of the present invention is not limited to the material system shown in each of the above embodiments, but may be applied to material systems other than those shown in the above embodiments. It is needless to say that similar structures can be produced by a simple manufacturing method, and these are included in the present invention.

【0124】(実施形態4)図7は、本発明の実施形態
4による光集積素子の構成例を示しており、埋込型光導
波路と埋込型光導波路を集積した構造を有しており、図
8に示す製造方法により作製することができる。
(Embodiment 4) FIG. 7 shows a configuration example of an optical integrated device according to Embodiment 4 of the present invention, which has a structure in which a buried optical waveguide and a buried optical waveguide are integrated. 8 can be manufactured by the manufacturing method shown in FIG.

【0125】以下に、図7に示す実施形態4による光集
積素子の製造方法を図8に基づいて具体的に説明する。
The method of manufacturing the optical integrated device according to the fourth embodiment shown in FIG. 7 will be specifically described below with reference to FIG.

【0126】まず、図8Aに示すように、半導体基板6
0上に第1コア層61を気相成長して第1光導波路を形
成する。
First, as shown in FIG. 8A, the semiconductor substrate 6
A first optical layer is formed by vapor-phase growing a first core layer 61 on 0.

【0127】次に、図8Bに示すように、通常のフォト
リソグラフィー及びエッチングにより、フォトレジスト
マスク64を形成し、第1光導波路形成領域及び第2光
導波路形成領域の両方の領域に同時にメサ形状を形成す
る。
Next, as shown in FIG. 8B, a photoresist mask 64 is formed by ordinary photolithography and etching, and a mesa shape is simultaneously formed in both the first optical waveguide forming region and the second optical waveguide forming region. To form

【0128】次に、図8Cに示すように、フォトレジス
トマスク64を除去した後、第1光導波路領域に、スパ
ッタリング法及び通常のフォトリソグラフィーにより、
SiO2マスク65を形成する。
Next, as shown in FIG. 8C, after the photoresist mask 64 is removed, the first optical waveguide region is formed by sputtering and ordinary photolithography.
An SiO 2 mask 65 is formed.

【0129】このフォトリソグラフィーにおいては、先
に形成したメサ形状を内に含んでおれば、マスク合わせ
を行う必要はなく、マスク65を形成した領域が、自己
整合的に第1光導波路領域となる。
In this photolithography, if the previously formed mesa shape is included in the inside, there is no need to perform mask alignment, and the region where the mask 65 is formed becomes the first optical waveguide region in a self-aligned manner. .

【0130】次に、図8Dに示すように、上記マスク6
5以外の領域をエッチングを行い、その領域が上記メサ
形状をそのまま引き継ぎ、自己整合的に第2光導波路領
域となり、エッチング後の表面もメサ形状となる。
Next, as shown in FIG.
The region other than 5 is etched, and the region takes over the above-mentioned mesa shape as it is, becomes the second optical waveguide region in a self-aligned manner, and the surface after etching also becomes the mesa shape.

【0131】次に、図8Eに示すように、上記マスク6
5を選択成長マスクとして、第2コア層62を成長し、
第2光導波路を形成する。このとき、コア層62は、基
板のメサ形状を反映して成長するため、メサ上部及び底
部に形成される。
Next, as shown in FIG.
5 is used as a selective growth mask, a second core layer 62 is grown,
A second optical waveguide is formed. At this time, the core layer 62 is formed on the upper portion and the lower portion of the mesa because the core layer 62 grows while reflecting the mesa shape of the substrate.

【0132】次に、図8Fに示すように、マスク65を
除去する。
Next, as shown in FIG. 8F, the mask 65 is removed.

【0133】次に、図8Gに示すように、第1光導波路
領域及び第2光導波路領域全体に上クラッド層63を成
長して、この光集積素子が完成する。
Next, as shown in FIG. 8G, an upper clad layer 63 is grown over the entire first optical waveguide region and the second optical waveguide region to complete this optical integrated device.

【0134】ここで、第2光導波路においては、メサ上
部の第2コア層62の側面は、メサ底部の上クラッド層
63に覆われ、第2コア層62の周りは全てクラッド層
63で包囲されており、埋込型光導波路となっている。
また、第1光導波路においても、メサ上部の第1コア層
61の側面は、メサ底部の上クラッド層63に覆われ、
第1コア層61の周りは全てクラッド層63で包囲され
ており、埋込型光導波路となっている。
Here, in the second optical waveguide, the side surface of the second core layer 62 above the mesa is covered with the upper cladding layer 63 at the bottom of the mesa, and the entire periphery of the second core layer 62 is surrounded by the cladding layer 63. And is a buried optical waveguide.
Also in the first optical waveguide, the side surface of the first core layer 61 above the mesa is covered with the upper cladding layer 63 at the bottom of the mesa,
The entire periphery of the first core layer 61 is surrounded by the cladding layer 63, and the buried optical waveguide is formed.

【0135】図7に示すように、先に形成した第1光導
波路の第1コア層61と、後に再成長して形成した第2
光導波路のメサ上部の第2コア層62は、同じ高さに位
置し、第1光導波路を伝搬した光は、第2コア層62に
直接結合されるため、大きい結合効率が得られた。
As shown in FIG. 7, the first core layer 61 of the first optical waveguide formed first and the second core layer formed by regrowth later.
The second core layer 62 above the mesa of the optical waveguide is located at the same height, and light having propagated through the first optical waveguide is directly coupled to the second core layer 62, so that a large coupling efficiency was obtained.

【0136】本実施形態4では、第1光導波路のメサ形
成プロセスにより、同時に第2光導波路領域にもメサを
形成し、このメサを利用してエッチング、再成長により
第2光導波路を形成していることから、以下の効果が得
られる。
In the fourth embodiment, a mesa is simultaneously formed in the second optical waveguide region by the mesa forming process of the first optical waveguide, and the second optical waveguide is formed by etching and regrowth using the mesa. Therefore, the following effects can be obtained.

【0137】(4−1)第1光導波路を成長後、1度の
メサ形成プロセスとエッチング、再成長という、非常に
簡便な工程で作製できる。
(4-1) After growing the first optical waveguide, the first optical waveguide can be manufactured by a very simple process of once forming a mesa, etching and regrowth.

【0138】(4−2)第1光導波路領域と第2光導波
路領域の境界はマスク合わせが不要で、それぞれが自己
整合的に配置される。
(4-2) The boundary between the first optical waveguide region and the second optical waveguide region does not require mask alignment, and is arranged in a self-aligned manner.

【0139】尚、第1光導波路と第2光導波路の光軸を
合わせるためのマスク合わせも必要とせず、自己整合的
に光軸を合わせることができることは、言うまでもな
い。
It is needless to say that the optical axes can be aligned in a self-aligning manner without the need for mask alignment for aligning the optical axes of the first optical waveguide and the second optical waveguide.

【0140】以上のように、2つの埋込型光導波路(第
1光導波路と第2光導波路)の直接結合型光導波路集積
素子を、容易に製造でき、歩留りが向上すると共に、高
い光の結合効率が得られた。
As described above, a directly coupled optical waveguide integrated device of two buried optical waveguides (the first optical waveguide and the second optical waveguide) can be easily manufactured, the yield is improved, and the high light Coupling efficiency was obtained.

【0141】(実施形態5)図9は、本発明の実施形態
5による光集積素子の構成例を示しており、埋込型DF
B−LDと埋込型光導波路を集積した構造を有してお
り、図10に示す製造方法により作製することができ
る。
(Embodiment 5) FIG. 9 shows an example of the configuration of an optical integrated device according to Embodiment 5 of the present invention.
It has a structure in which a B-LD and a buried optical waveguide are integrated, and can be manufactured by the manufacturing method shown in FIG.

【0142】以下に、図9に示す実施形態5による光集
積素子の製造方法を図10に基づいて具体的に説明す
る。
Hereinafter, the method for manufacturing the optical integrated device according to the fifth embodiment shown in FIG. 9 will be described in detail with reference to FIG.

【0143】まず、図10Aに示すように、n−InP
基板70上に、n−InPクラッド層71、InGaA
sP活性層72(エネルギー波長1.3μm)、p−I
nGaAsPガイド層73(エネルギー波長1.05μ
m)を、MOCVD法により順次形成する。次に、成長
層の最上層であるガイド層73に二光束干渉露光法及び
エッチングにより200nm周期の凹凸形状を印刻した
後、p−InPクラッド層74、p−InGaAsコン
タクト層75を、MOCVD法により順次再成長してD
FB−LD構造を形成する。
First, as shown in FIG. 10A, n-InP
On a substrate 70, an n-InP cladding layer 71, InGaAs
sP active layer 72 (energy wavelength 1.3 μm), p-I
nGaAsP guide layer 73 (energy wavelength 1.05 μm)
m) are sequentially formed by MOCVD. Next, after forming a 200 nm-period uneven shape on the guide layer 73, which is the uppermost layer of the growth layer, by two-beam interference exposure and etching, the p-InP cladding layer 74 and the p-InGaAs contact layer 75 are formed by MOCVD. Regrow sequentially and D
An FB-LD structure is formed.

【0144】次に、図10Bに示すように、ストライプ
状のSiNxマスク80を形成し、n−InPクラッド
層71の途中までエッチングを行いメサストライプを形
成する。その際、DFB−LD用のメサストライプに連
続して、後にエッチング除去して光導波路構造を成長す
る領域となるDFB−LD上にも同時にメサを形成して
おく。
Then, as shown in FIG. 10B, a striped SiNx mask 80 is formed, and etching is performed halfway through the n-InP cladding layer 71 to form a mesa stripe. At this time, a mesa is formed simultaneously on the DFB-LD, which is a region where the optical waveguide structure is grown after the etching removal after the mesa stripe for the DFB-LD.

【0145】次に、図10Cに示すように、ほぼDFB
−LD以外の領域にSiO2マスク81を形成する。こ
のとき、DFB−LD領域のSiNxマスク80が残る
ようにマスク81のパターニングを行う。
Next, as shown in FIG.
-An SiO 2 mask 81 is formed in a region other than the LD. At this time, the mask 81 is patterned so that the SiNx mask 80 in the DFB-LD region remains.

【0146】次に、図10Dに示すように、マスク80
及びマスク81を選択成長マスクとして、DFB−LD
領域のメサの両側にFeドープInP電流狭窄層76を
埋込成長し、埋込型DFB−LDを形成する。
Next, as shown in FIG.
And DFB-LD using mask 81 as a selective growth mask
An Fe-doped InP current confinement layer 76 is buried on both sides of the mesa in the region to form a buried DFB-LD.

【0147】次に、図10Eに示すように、マスク80
及びマスク81を除去する。
Next, as shown in FIG.
Then, the mask 81 is removed.

【0148】次に、図10Fに示すように、DFB−L
D領域にSiO2マスク82を形成する。ここで、マス
ク82を形成した領域が、第1の光導波路であるDFB
−LD領域となる。
Next, as shown in FIG. 10F, DFB-L
An SiO 2 mask 82 is formed in the D region. Here, the region where the mask 82 is formed is the DFB which is the first optical waveguide.
-It becomes an LD region.

【0149】次に、図10Gに示すように、上記マスク
82以外の領域を、RIBE法によりエッチングを行
い、その領域が上記のメサ形状をそのまま引き継ぎ、第
2の光導波路領域となり、エッチング後の表面もメサ形
状となる。
Next, as shown in FIG. 10G, a region other than the mask 82 is etched by the RIBE method, and the region takes over the above-mentioned mesa shape as it is, and becomes a second optical waveguide region. The surface also has a mesa shape.

【0150】次に、図10Hに示すように、上記マスク
82を選択成長マスクとして、InP下クラッド層7
7、InGaAsPコア層78(エネルギー波長1.1
μm)、InP上クラッド層79を、順次再成長して光
導波路構造を形成する。このとき、コア層78は、基板
のメサ形状を反映して成長するため、メサ上部及び底部
に形成され、更にメサ上部のコア層78の側面にも上ク
ラッド層79が成長する。このため、コア層78の周り
は全てクラッド層79で包囲され、埋込型光導波路とな
る。
Next, as shown in FIG. 10H, using the mask 82 as a selective growth mask, the InP lower cladding layer 7 is formed.
7. InGaAsP core layer 78 (energy wavelength 1.1)
μm), the InP upper cladding layer 79 is sequentially regrown to form an optical waveguide structure. At this time, since the core layer 78 grows reflecting the mesa shape of the substrate, the core layer 78 is formed on the upper and lower portions of the mesa. For this reason, the entire periphery of the core layer 78 is surrounded by the cladding layer 79 to form a buried optical waveguide.

【0151】ここで、光導波路は、DFB−LD領域の
エッチング面に直接成長形成しているが、DFB−LD
であるため、端面は反射面としなくてもDFB−LDと
して動作する。
Here, the optical waveguide is grown and formed directly on the etched surface of the DFB-LD region.
Therefore, the end face operates as a DFB-LD even if it does not have to be a reflection surface.

【0152】DFB−LD領域のメサ上部にあるマスク
82をストライプ状に除去し、DFB−LD領域のメサ
上部及び基板裏面に電極を蒸着し(図示せず)、この光
集積素子が完成する。
The mask 82 above the mesa in the DFB-LD region is removed in the form of a stripe, and electrodes are deposited on the mesa in the DFB-LD region and on the back surface of the substrate (not shown) to complete this optical integrated device.

【0153】図9に示すように、先に形成したDFB−
LDの活性層72と、後に再成長して形成した光導波路
のメサ上部に形成されたコア層78は、同じ高さに位置
し、DFB−LDにより発生した光は、コア層78に直
接結合されるため、大きい結合効率が得られた。
As shown in FIG. 9, the DFB-
The active layer 72 of the LD and the core layer 78 formed on the mesa of the optical waveguide formed by regrowth later are located at the same height, and the light generated by the DFB-LD is directly coupled to the core layer 78. Therefore, a large coupling efficiency was obtained.

【0154】本実施形態5では、DFB−LDのメサ形
成プロセスにより、同時に光導波路領域にもメサを形成
し、このメサを利用してエッチング、再成長により光導
波路の埋込構造を形成していることから、以下の効果が
得られる。
In the fifth embodiment, a mesa is simultaneously formed in the optical waveguide region by the mesa forming process of the DFB-LD, and the buried structure of the optical waveguide is formed by etching and regrowth using the mesa. Therefore, the following effects can be obtained.

【0155】(5−1)DFB−LD構造成長後、1度
のメサ形成プロセスとエッチング、再成長という、非常
に簡便な工程で作製できる。
(5-1) After the DFB-LD structure is grown, it can be manufactured by a very simple process of once forming a mesa, etching and regrowth.

【0156】(5−2)第2の埋込型光導波路を1回の
成長で形成できる。
(5-2) The second embedded optical waveguide can be formed by one growth.

【0157】尚、DFB−LDと光導波路の光軸を合わ
せるためのマスク合わせを必要とせず、自己整合的に光
軸を合わせることができることは、言うまでもない。
It is needless to say that the optical axis can be self-aligned without the necessity of mask alignment for aligning the optical axis of the DFB-LD with the optical waveguide.

【0158】以上のように、2つの異なった構造の埋込
型光導波路(DFB−LDと光導波路)の直接結合型光
導波路集積素子を、容易に製造でき、歩留りが向上する
と共に、高い光の結合効率が得られた。
As described above, it is possible to easily manufacture a direct coupling type optical waveguide integrated device of a buried type optical waveguide (DFB-LD and optical waveguide) having two different structures, to improve the yield and to increase the light output. Was obtained.

【0159】尚、本発明の光集積素子及びその製造方法
は、上述した実施形態1〜実施形態5で説明した具体的
な構成及び製造方法に限定されるものではなく、例え
ば、組成比や層厚を変えた構成や他の材料系とすること
ができ、更には構成及び工程を適宜変更、追加すること
ができることは言うまでもない。
The optical integrated device and the method of manufacturing the same according to the present invention are not limited to the specific structures and manufacturing methods described in the first to fifth embodiments. It is needless to say that a configuration having a different thickness or another material system can be used, and further, the configuration and process can be appropriately changed or added.

【0160】[0160]

【発明の効累】以上説明したように、本発明の光集積素
子及びその製造方法によれば、所望の特性や機能を有す
る各光導波路を、直接結合により容易に集積化すること
ができる。更には、光導波路を構成する各層の成長回数
を低減したり、各光導波路領域の境界でのマスク合わせ
を不要とするなどにより、製造工程の削減と簡略化を図
ることもできる。
As described above, according to the optical integrated device and the method of manufacturing the same of the present invention, optical waveguides having desired characteristics and functions can be easily integrated by direct coupling. Furthermore, the number of growth steps of each layer constituting the optical waveguide is reduced, and mask alignment at the boundary between the optical waveguide regions is not required, so that the number of manufacturing steps can be reduced and simplified.

【0161】より詳しくは、例えば、少なくとも2つの
光導波路を直接結合により集積化する光集積素子におい
て、少なくとも1つの光導波路のコア層が、メサ形状頂
部及び底部に存在するため、コア層の周りは全てクラッ
ド層で包囲され、埋込型光導波路となるので、導波損失
を小さくすることができる。しかも、この構成では、コ
ア層両脇に再成長界面がないため、再成長界面に形成さ
れる自然酸化膜による光の散乱、吸収がなく、導波損失
は更に小さくすることができる。
More specifically, for example, in an optical integrated device in which at least two optical waveguides are integrated by direct coupling, since the core layer of at least one optical waveguide exists at the top and bottom of the mesa shape, the area around the core layer is reduced. Are all surrounded by the cladding layer and become a buried optical waveguide, so that the waveguide loss can be reduced. Moreover, in this configuration, since there is no regrowth interface on both sides of the core layer, light is not scattered or absorbed by the natural oxide film formed on the regrowth interface, and waveguide loss can be further reduced.

【0162】直接結合する2つの光導波路はそれぞれ別
々に形成することができ、各々の構造的な制約を受ける
ことがないので、例えば、特性の異なる埋込型光導波路
とリッジ型光導波路を組み合わせる場合にもそれぞれ最
適な構造に設計することができ、所望の特性や機能を有
する各光導波路を、直接結合により容易に集積化するこ
とができる。
The two optical waveguides that are directly coupled can be formed separately and are not subject to any structural restrictions. For example, a buried optical waveguide and a ridge optical waveguide having different characteristics are combined. In this case, the optical waveguides having the desired characteristics and functions can be easily integrated by direct coupling.

【0163】少なくとも2つの光導波路を直接結合によ
り集積化する光集積素子において、一方の光導波路のコ
ア層がメサ形状頂部及び底部に存在し、他方の光導波路
のコア層がメサ下方に平面状に存在する構成にすると、
例えば、メサ下方に平面状に存在する光導波路のコア層
を、半導体レーザの活性領域として薄く形成することに
より、低閾値で再成長界面の存在しない信頼性の高いリ
ッジ型半導体レーザと、埋込型光導波路を集積した光集
積素子が得られる。
In an optical integrated device in which at least two optical waveguides are integrated by direct coupling, the core layer of one optical waveguide exists at the top and bottom of the mesa shape, and the core layer of the other optical waveguide has a planar shape below the mesa. With the configuration that exists in
For example, by forming the core layer of the optical waveguide existing planarly below the mesa thinly as the active region of the semiconductor laser, a highly reliable ridge-type semiconductor laser having a low threshold and no regrowth interface can be obtained. The optical integrated device which integrated the type | mold optical waveguide is obtained.

【0164】少なくとも2つの光導波路を直接結合によ
り集積化する光集積素子において、光導波路の双方のコ
ア層が、メサ形状頂部及び底部に存在する構成にする
と、例えば、信頼性に優れた低閾値の埋込型半導体レー
ザと埋込型光導波路を集積した光集積素子が得られる。
In an optical integrated device in which at least two optical waveguides are integrated by direct coupling, if both core layers of the optical waveguide are present at the top and bottom of the mesa shape, for example, a low threshold voltage excellent in reliability can be obtained. An optical integrated device in which the buried semiconductor laser and the buried optical waveguide are integrated is obtained.

【0165】上記光導波路の一方が分布帰還型半導体レ
ーザである構成にすると、端面を反射面としなくてもよ
いため、半導体レーザ領域のエッチング面に光導波路を
直接成長形成することができるので、半導体レーザと光
導波路の光集積素子を集積化するのが容易となる。
If one of the above optical waveguides is a distributed feedback semiconductor laser, the end face does not have to be a reflecting surface, so that the optical waveguide can be directly grown and formed on the etched surface of the semiconductor laser region. It becomes easy to integrate the semiconductor laser and the optical integrated device of the optical waveguide.

【0166】少なくとも2つの光導波路を直接結合によ
り集積化する光集積素子の製造方法において、メサ形状
を有する第1の光導波路を形成する工程と、第1の光導
波路領域をマスクする工程と、第2の光導波路領域をメ
サ形状をほぼ保ったままエッチングする工程と、第2の
光導波路を再成長して形成する工程とを包含する光集積
素子の製造方法によれば、第1の光導波路のメサ形成プ
ロセスにより、同時に第2の光導波路領域にもメサを形
成し、このメサを利用してエッチング、再成長により第
2の光導波路の埋込構造を形成することができる。
In a method for manufacturing an optical integrated device for integrating at least two optical waveguides by direct coupling, a step of forming a first optical waveguide having a mesa shape, a step of masking the first optical waveguide region, According to the method for manufacturing an optical integrated device, the method includes a step of etching the second optical waveguide region while maintaining the mesa shape substantially, and a step of regrowing and forming the second optical waveguide. By the mesa forming process of the waveguide, a mesa is simultaneously formed in the second optical waveguide region, and the buried structure of the second optical waveguide can be formed by etching and regrowth using the mesa.

【0167】従って、少なくとも2つの光導波路を直接
結合した光集積素子を、非常に簡便な工程で作製でき、
第2の埋込型光導波路も1回の成長で形成できるので、
製造工程の削減と簡略化を図ることができる。
Therefore, an optical integrated device in which at least two optical waveguides are directly coupled can be manufactured by a very simple process.
Since the second buried optical waveguide can also be formed by one growth,
The number of manufacturing steps can be reduced and simplified.

【0168】更には、第1の光導波路領域と第2の光導
波路領城の境界はマスク合わせが不要で、それぞれが自
己整合的に配置される。尚、第1の光導波路と第2の光
導波路の光軸を合わせるためのマスク合わせも不要とな
り、自己整合的に光軸を合わせることもできる。
Further, the boundary between the first optical waveguide region and the second optical waveguide region does not require mask alignment, and each is arranged in a self-aligned manner. Note that it is not necessary to perform mask alignment for aligning the optical axes of the first optical waveguide and the second optical waveguide, and the optical axes can be aligned in a self-aligned manner.

【0169】これにより、少なくとも2つの光導波路を
直接結合により集積化する光集積素子において、少なく
とも1つの光導波路のコア層が、メサ形状頂部及び底部
に存在する光集積素子を、容易に製造でき、歩留りが向
上する。
Thus, in an optical integrated device in which at least two optical waveguides are integrated by direct coupling, an optical integrated device in which the core layer of at least one optical waveguide exists at the top and bottom of the mesa shape can be easily manufactured. , And the yield is improved.

【0170】上記の光集積素子の製造方法において、平
面上に上記第1の光導波路を成長する工程と、第1の光
導波路をメサ形状にエッチングする工程とを包含するよ
うにすると、高い結合効率を有するリッジ型光導波路と
埋込型光導波路の直接結合型光導波路集積素子を容易に
製造でき、歩留りが向上する。即ち、この製造方法によ
り、少なくとも2つの光導波路を直接結合により集積化
する光集積素子において、一方の光導波路のコア層がメ
サ形状頂部及び底部に存在し、他方の光導波路のコア層
がメサ下方に平面状に存在する光集積素子が得られる。
In the above-described method of manufacturing an optical integrated device, the step of growing the first optical waveguide on a plane and the step of etching the first optical waveguide into a mesa shape include high coupling. It is possible to easily manufacture an optical waveguide integrated device of a direct coupling type of a ridge type optical waveguide and a buried type optical waveguide having high efficiency, and the yield is improved. That is, according to this manufacturing method, in an optical integrated device in which at least two optical waveguides are integrated by direct coupling, the core layer of one optical waveguide exists at the top and bottom of the mesa shape, and the core layer of the other optical waveguide forms the mesa. An optical integrated device existing in a plane below is obtained.

【0171】上記の光集積素子の製造方法において、メ
サ形状を有する基板上に、上記第1の光導波路をメサ形
状を反映して成長する工程を包含するようにすると、第
1の光導波路を埋込型とすることができる。しかも、第
1の光導波路及び第2の光導波路を、各々1回の成長で
形成でき、合計2回の結晶成長で形成できる。
In the above-described method for manufacturing an optical integrated device, the step of growing the first optical waveguide on the substrate having the mesa shape while reflecting the mesa shape is included. It can be embedded. In addition, the first optical waveguide and the second optical waveguide can each be formed by a single growth, and can be formed by a total of two crystal growths.

【0172】従って、高い結合効率を有する埋込型光導
波路と埋込型光導波路の直接結合型光導波路集積素子
を、容易に製造でき、歩留りが向上する。即ち、この製
造方法により、少なくとも2つの光導波路を直接結合に
より集積化する光集積素子において、光導波路の双方の
コア層が、メサ形状頂部及び底部に存在する光集積素子
が得られる。
Accordingly, a buried optical waveguide having a high coupling efficiency and a direct coupling type optical waveguide integrated device of the buried optical waveguide can be easily manufactured, and the yield is improved. That is, according to this manufacturing method, in an optical integrated device in which at least two optical waveguides are integrated by direct coupling, an optical integrated device in which both core layers of the optical waveguide exist at the top and the bottom of the mesa shape is obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の実施形態1による光集積素子の構成例
を示す図である。
FIG. 1 is a diagram showing a configuration example of an optical integrated device according to a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の実施形態1による光集積素子の製造方
法を示す工程図である。
FIG. 2 is a process chart showing a method for manufacturing an optical integrated device according to Embodiment 1 of the present invention.

【図3】本発明の実施形態2による光集積素子の構成例
を示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing a configuration example of an optical integrated device according to a second embodiment of the present invention.

【図4】本発明の実施形態2による光集積素子の製造方
法を示す工程図である。
FIG. 4 is a process chart showing a method for manufacturing an optical integrated device according to Embodiment 2 of the present invention.

【図5】本発明の実施形態3による光集積素子の構成例
を示す図である。
FIG. 5 is a diagram showing a configuration example of an optical integrated device according to a third embodiment of the present invention.

【図6】本発明の実施形態3による光集積素子の製造方
法を示す工程図である。
FIG. 6 is a process chart showing a method for manufacturing an optical integrated device according to Embodiment 3 of the present invention.

【図7】本発明の実施形態4による光集積素子の構成例
を示す図である。
FIG. 7 is a diagram showing a configuration example of an optical integrated device according to a fourth embodiment of the present invention.

【図8】本発明の実施形態4による光集積素子の製造方
法を示す工程図である。
FIG. 8 is a process chart showing a method for manufacturing an optical integrated device according to Embodiment 4 of the present invention.

【図9】本発明の実施形態5による光集積素子の構成例
を示す図である。
FIG. 9 is a diagram showing a configuration example of an optical integrated device according to a fifth embodiment of the present invention.

【図10】本発明の実施形態5による光集積素子の製造
方法を示す工程図である。
FIG. 10 is a process chart showing a method for manufacturing an optical integrated device according to Embodiment 5 of the present invention.

【図11】2つの光導波路の結合方法を説明する図であ
る。
FIG. 11 is a diagram illustrating a method of coupling two optical waveguides.

【図12】従来の光集積素子の製造方法を示す工程図で
ある。
FIG. 12 is a process chart showing a conventional method for manufacturing an optical integrated device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 半導体基板 2 リッジ型光導波路 3 埋込型光導波路 4、5 光導波路コア層 6 シリコン酸化膿(SiO2) 7 フォトレジストパターン 8 選択成長用マスクパターン 9 低屈折率半導体 10 n−GaAs基板 11 n−Al0.6Ga0.4Asクラッド層 12 Al0.14Ga0.86As活性層 13 p−Al0.5Ga0.5Asキャリアバリア層 14 p−Al0.23Ga0.77Asガイド層 15 n−GaAs光吸収層 16 p−Al0.6Ga0.4Asクラッド層 17 p−GaAsコンタクト層 18 Al0.33Ga0.67As下クラッド層 19 Al0.3Ga0.7Asコア層 20 Al0.33Ga0.67As上クラッド層 21 メサ形成用マスク 22 SiO2マスク 30 p−InP基板 31 n−InGaAsPガイド層 32 InGaAs/InGaAsP多重量子井戸活性
層 33 p−InPクラッド層 34 p+−InGaAsPコンタクト層 35 InAlAs下クラッド層(In組成0.52) 36 InGaAlAsコア層 37 InAlAs上クラッド層(In組成0.52) 38 SiNxマスク 40 n−GaAs基板 41 n−In0.48Ga0.52Pクラッド層 42 In0.2Ga0.8As/InGaAsP多重量子井
戸活性層 43 p−InGaAsPガイド層 44 p−In0.48Ga0.52Pクラッド層 45 p−GaAsコンタクト層 46 p−InGaP下クラッド層 47 InGaAsPコア層 48 n−InGaP上クラッド層 50 メサ形成用SiNxマスク 51 SiO2マスク 60 半導体基板 61 第1コア層 62 第2コア層 63 上クラッド層 64 メサ形成用フォトレジストマスク 65 SiO2マスク 70 n−InP基板 71 n−InPクラッド層 72 InGaAsP活性層 73 p−InGaAsPガイド層 74 p−InPクラッド層 75 p−InGaAsコンタクト層 76 FeドープInP電流狭窄層 77 InP下クラッド層 78 InGaAsPコア層 79 InP上クラッド層 80 メサ形成用SiNxマスク 81 電流狭窄層選択成長用SiO2マスク 82 光導波路エッチング/再成長用SiO2マスク
REFERENCE SIGNS LIST 1 semiconductor substrate 2 ridge-type optical waveguide 3 buried optical waveguide 4, 5 optical waveguide core layer 6 silicon oxide (SiO 2 ) 7 photoresist pattern 8 mask pattern for selective growth 9 low refractive index semiconductor 10 n-GaAs substrate 11 n-Al 0.6 Ga 0.4 As clad layer 12 Al 0.14 Ga 0.86 As active layer 13 p-Al 0.5 Ga 0.5 As carrier barrier layer 14 p-Al 0.23 Ga 0.77 As guide layer 15 n-GaAs light absorption layer 16 p-Al 0.6 Ga 0.4 As clad layer 17 p-GaAs contact layer 18 Al 0.33 Ga 0.67 As lower clad layer 19 Al 0.3 Ga 0.7 As core layer 20 Al 0.33 Ga 0.67 As upper clad layer 21 Mesa forming mask 22 SiO 2 mask 30 p-InP Substrate 31 n-InGaAsP guide layer 32 InGaAs / InGaAsP multilayer Quantum well active layer 33 p-InP cladding layer 34 p + -InGaAsP contact layer 35 InAlAs lower cladding layer (In composition 0.52) 36 InGaAlAs core layer 37 InAlAs upper clad layer (In composition 0.52) 38 SiNx mask 40 n -GaAs substrate 41 n-In 0.48 Ga 0.52 P cladding layer 42 In 0.2 Ga 0.8 As / InGaAsP multiple quantum well active layer 43 p-InGaAsP guide layer 44 p-In 0.48 Ga 0.52 P cladding layer 45 p-GaAs contact layer 46 p -InGaP lower cladding layer 47 InGaAsP core layer 48 n-InGaP upper cladding layer 50 the mesa forming SiNx mask 51 SiO 2 mask 60 semiconductor substrate 61 the first core layer 62 over the second core layer 63 clad layer 64 the mesa forming a photoresist Disk 65 SiO 2 mask 70 n-InP substrate 71 n-InP cladding layer 72 InGaAsP active layer 73 p-InGaAsP guide layer 74 p-InP cladding layer 75 p-InGaAs contact layer 76 Fe-doped InP current blocking layer 77 InP lower cladding layer 78 InGaAsP core layer 79 SiO for InP upper cladding layer 80 the mesa forming SiNx mask 81 current confinement layer selective growth 2 mask 82 waveguide etching / re-growth SiO 2 mask

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 少なくとも2つの光導波路を直接結合に
より集積化する光集積素子において、 少なくとも1つの光導波路のコア層が、メサ形状頂部及
び底部に存在する光集積素子。
1. An optical integrated device in which at least two optical waveguides are integrated by direct coupling, wherein the core layer of at least one optical waveguide exists at the top and bottom of the mesa shape.
【請求項2】 少なくとも2つの光導波路を直接結合に
より集積化する光集積素子において、 一方の光導波路のコア層がメサ形状頂部及び底部に存在
し、他方の光導波路のコア層がメサ下方に平面状に存在
する光集積素子。
2. An integrated optical device in which at least two optical waveguides are integrated by direct coupling, wherein a core layer of one optical waveguide is present on top and bottom of a mesa shape, and a core layer of the other optical waveguide is located below the mesa. An optical integrated device that exists in a planar shape.
【請求項3】 少なくとも2つの光導波路を直接結合に
より集積化する光集積素子において、 該光導波路の双方のコア層が、メサ形状頂部及び底部に
存在する光集積素子。
3. An integrated optical device in which at least two optical waveguides are integrated by direct coupling, wherein both core layers of the optical waveguide are present at a top and a bottom of a mesa shape.
【請求項4】 前記光導波路の一方が分布帰還型半導体
レーザである請求項1〜請求項3のいずれかに記載の光
集積素子。
4. The optical integrated device according to claim 1, wherein one of said optical waveguides is a distributed feedback semiconductor laser.
【請求項5】 少なくとも2つの光導波路を直接結合に
より集積化する光集積素子の製造方法において、 メサ形状を有する第1の光導波路を形成する工程と、 第1の光導波路領域をマスクする工程と、 第2の光導波路領域をメサ形状をほぼ保ったままエッチ
ングする工程と、 第2の光導波路を再成長して形成する工程とを包含する
光集積素子の製造方法。
5. A method of manufacturing an optical integrated device in which at least two optical waveguides are integrated by direct coupling, a step of forming a first optical waveguide having a mesa shape, and a step of masking the first optical waveguide region. And a step of etching the second optical waveguide region while maintaining the mesa shape substantially, and a step of regrowing and forming the second optical waveguide.
【請求項6】 平面上に前記第1の光導波路を成長する
工程と、 該第1の光導波路をメサ形状にエッチングする工程とを
包含する請求項5記載の光集積素子の製造方法。
6. The method for manufacturing an optical integrated device according to claim 5, comprising a step of growing said first optical waveguide on a plane and a step of etching said first optical waveguide into a mesa shape.
【請求項7】 メサ形状を有する基板上に、前記第1の
光導波路をメサ形状を反映して成長する工程を包含する
請求項5記載の光集積素子の製造方法。
7. The method according to claim 5, further comprising the step of growing the first optical waveguide on a substrate having a mesa shape while reflecting the mesa shape.
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EP2871515A1 (en) * 2013-11-07 2015-05-13 Samsung Electronics Co., Ltd Optical device including three-coupled quantum well structure having multi-energy level

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2010283104A (en) * 2009-06-04 2010-12-16 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Optical semiconductor device
EP2871515A1 (en) * 2013-11-07 2015-05-13 Samsung Electronics Co., Ltd Optical device including three-coupled quantum well structure having multi-energy level
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