JP2001326414A - 光半導体装置とその製造方法 - Google Patents
光半導体装置とその製造方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 相互に異なる波長で動作する異波長ＥＡ変調
器集積ＤＦＢレーザを、１枚の半導体基板上に一括形成
する場合に発生する消光比のばらつきを抑えて、長距離
伝送特性の均一化を図り、長距離伝送を行った後の伝送
特性の歩留まり向上を図る。 【解決手段】 ｎ−ＩｎＰ基板１０１上に、一対のＳｉ
Ｏ2ストライプマスク１０３を用いて、前記ストライプ
マスク１０３の幅を、発振波長に応じて広くし、選択Ｍ
ＯＶＰＥ法によって、ＩｎＧａＡｓＰガイド層１０４、
ＭＱＷ活性層１０５、およびｐ−ＩｎＰクラッド層１０
６を選択成長させる。その際に、DFBレーザ領域とＥＡ
変調器領域のマスク１０３の幅は、各半導体レーザと電
界吸収型光変調器の対の消光比がほぼ等しくなるデチュ
ーニング量になるように、調整される。
器集積ＤＦＢレーザを、１枚の半導体基板上に一括形成
する場合に発生する消光比のばらつきを抑えて、長距離
伝送特性の均一化を図り、長距離伝送を行った後の伝送
特性の歩留まり向上を図る。 【解決手段】 ｎ−ＩｎＰ基板１０１上に、一対のＳｉ
Ｏ2ストライプマスク１０３を用いて、前記ストライプ
マスク１０３の幅を、発振波長に応じて広くし、選択Ｍ
ＯＶＰＥ法によって、ＩｎＧａＡｓＰガイド層１０４、
ＭＱＷ活性層１０５、およびｐ−ＩｎＰクラッド層１０
６を選択成長させる。その際に、DFBレーザ領域とＥＡ
変調器領域のマスク１０３の幅は、各半導体レーザと電
界吸収型光変調器の対の消光比がほぼ等しくなるデチュ
ーニング量になるように、調整される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光半導体装置とそ
の製造方法に関し、特に半導体基板上に複数の異なる発
振波長の半導体レーザとそれぞれの半導体レーザと対を
なす複数の電界吸収型光変調器とを集積化した光半導体
装置およびその一括製造方法に関するものである。
の製造方法に関し、特に半導体基板上に複数の異なる発
振波長の半導体レーザとそれぞれの半導体レーザと対を
なす複数の電界吸収型光変調器とを集積化した光半導体
装置およびその一括製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年急激に伸びている通信需要に対応す
るため、１本の光ファイバ中に異なる波長の光信号を伝
送させることによって、光ファイバを新たに増設するこ
となく大幅に通信容量を拡大できる波長分割多重（ＷＤ
Ｍ：wavelength division multiplexing）光通信システ
ムが進展してきている。このＷＤＭ光通信システムに
は、当然のことながら、異なった波長の複数の光源が必
要となるとともに、シンプルな装置構成を実現するため
に、光源である分布帰還型（ＤＦＢ：distributedfeedb
ack）レーザと、その光源からの光を変調信号に変換す
る電界吸収型（ＥＡ：electro-absorption）変調器をモ
ノリシック集積することが求められる。
るため、１本の光ファイバ中に異なる波長の光信号を伝
送させることによって、光ファイバを新たに増設するこ
となく大幅に通信容量を拡大できる波長分割多重（ＷＤ
Ｍ：wavelength division multiplexing）光通信システ
ムが進展してきている。このＷＤＭ光通信システムに
は、当然のことながら、異なった波長の複数の光源が必
要となるとともに、シンプルな装置構成を実現するため
に、光源である分布帰還型（ＤＦＢ：distributedfeedb
ack）レーザと、その光源からの光を変調信号に変換す
る電界吸収型（ＥＡ：electro-absorption）変調器をモ
ノリシック集積することが求められる。
【０００３】図１９は、特開平１０−１１７０４０号公
報に開示された、動作波長の異なるＤＦＢレーザとＥＡ
変調器との対を複数個、１枚の半導体基板面内に一括し
て作製する方法を工程順に示す斜視図である。まず、図
１９（ａ）に示すように、ｎ型ＩｎＰ基板１上のＬＤ領
域に、ピッチがΛ1 、Λ2 、Λ3 、…と異なる回折格子
２を形成する。次に、図１９（ｂ）に示すように、ＬＤ
領域と変調器領域とでマスク幅の異なるＳｉＯ2 マスク
３を、各ＤＦＢレーザと変調器との対毎に、一対ずつ形
成する。このとき変調器領域のＳｉＯ2 マスクのマスク
幅Ｗmm1 、Ｗmm 2 、Ｗmm3 、…は、デチューニング量
（ＤＦＢレーザの発振波長と光変調器吸収端波長との
差）が一定範囲内に入るように、ＤＦＢレーザの発振波
長が長くなるにつれ所定のピッチで広くなされる。Ｓｉ
Ｏ2 マスク３のＬＤ領域のマスク幅Ｗ mLは、一定になさ
れるか若しくはＤＦＢレーザの発振波長につれて徐々に
広くなされる。このＳｉＯ2 マスクを用いて、有機金属
気相成長（ＭＯＶＰＥ：metal-organic vapor phase ep
itaxy ）法により、ｎ型ＩｎＧａＡｓＰガイド層、多重
量子井戸（ＭＱＷ：multi-quantum well）活性層（光吸
収層）、ｐ型ＩｎＰクラッド層を順次成長させて多層半
導体ストライプ４を形成する。なお、図では構造を簡略
化するために、光導波路となる部分以外に形成された半
導体層は省略してある。次に、図１９（ｃ）に示すよう
に、ＳｉＯ2 マスク３の多層半導体ストライプ４側の一
部を除去し、再びＭＯＶＰＥ選択成長により、ｐ型Ｉｎ
Ｐ埋め込み層５を形成する。次に、図１９（ｄ）に示す
ように、多層半導体ストライプ４のトップの一部を除い
てＳｉＯ2 膜６を形成し、ｎ型ＩｎＰ基板１の表面側に
金属電極７、９を、裏面に金属電極８を形成する。
報に開示された、動作波長の異なるＤＦＢレーザとＥＡ
変調器との対を複数個、１枚の半導体基板面内に一括し
て作製する方法を工程順に示す斜視図である。まず、図
１９（ａ）に示すように、ｎ型ＩｎＰ基板１上のＬＤ領
域に、ピッチがΛ1 、Λ2 、Λ3 、…と異なる回折格子
２を形成する。次に、図１９（ｂ）に示すように、ＬＤ
領域と変調器領域とでマスク幅の異なるＳｉＯ2 マスク
３を、各ＤＦＢレーザと変調器との対毎に、一対ずつ形
成する。このとき変調器領域のＳｉＯ2 マスクのマスク
幅Ｗmm1 、Ｗmm 2 、Ｗmm3 、…は、デチューニング量
（ＤＦＢレーザの発振波長と光変調器吸収端波長との
差）が一定範囲内に入るように、ＤＦＢレーザの発振波
長が長くなるにつれ所定のピッチで広くなされる。Ｓｉ
Ｏ2 マスク３のＬＤ領域のマスク幅Ｗ mLは、一定になさ
れるか若しくはＤＦＢレーザの発振波長につれて徐々に
広くなされる。このＳｉＯ2 マスクを用いて、有機金属
気相成長（ＭＯＶＰＥ：metal-organic vapor phase ep
itaxy ）法により、ｎ型ＩｎＧａＡｓＰガイド層、多重
量子井戸（ＭＱＷ：multi-quantum well）活性層（光吸
収層）、ｐ型ＩｎＰクラッド層を順次成長させて多層半
導体ストライプ４を形成する。なお、図では構造を簡略
化するために、光導波路となる部分以外に形成された半
導体層は省略してある。次に、図１９（ｃ）に示すよう
に、ＳｉＯ2 マスク３の多層半導体ストライプ４側の一
部を除去し、再びＭＯＶＰＥ選択成長により、ｐ型Ｉｎ
Ｐ埋め込み層５を形成する。次に、図１９（ｄ）に示す
ように、多層半導体ストライプ４のトップの一部を除い
てＳｉＯ2 膜６を形成し、ｎ型ＩｎＰ基板１の表面側に
金属電極７、９を、裏面に金属電極８を形成する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来例では、
デチューニング量が所望の範囲内に入るようにするため
に、ＤＦＢレーザの発振波長が長くなるにつれて変調器
領域でのＳｉＯ2 マスクの幅が徐々に広くなされてい
る。そのために、動作波長が長くなるに従って変調器領
域の多層半導体ストライプ４の膜厚は厚くなる。その結
果、動作波長の長い領域において、光ＯＮ／ＯＦＦ比
（消光比）が劣化してしまう。その理由は以下の通りで
ある。ＥＡ変調器は、光吸収層へ印加される電界強度の
大きさに応じて吸収端が低エネルギー（長波長）側へシ
フトすることにより光吸収係数が変化する現象を利用し
て光ＯＮ／ＯＦＦF 動作させるものである。ところが、
上述した従来例においては、ＥＡ変調器の光吸収層の膜
厚が厚くなっており、同じ印加電圧での電界強度が膜厚
の増加に伴い低下してしまう。電界強度が小さくなると
光吸収係数の変化も小さくなることから、ＯＦＦレベル
が上がりＯＮ／ＯＦＦ比（消光比）が低下してしまう。
デチューニング量が所望の範囲内に入るようにするため
に、ＤＦＢレーザの発振波長が長くなるにつれて変調器
領域でのＳｉＯ2 マスクの幅が徐々に広くなされてい
る。そのために、動作波長が長くなるに従って変調器領
域の多層半導体ストライプ４の膜厚は厚くなる。その結
果、動作波長の長い領域において、光ＯＮ／ＯＦＦ比
（消光比）が劣化してしまう。その理由は以下の通りで
ある。ＥＡ変調器は、光吸収層へ印加される電界強度の
大きさに応じて吸収端が低エネルギー（長波長）側へシ
フトすることにより光吸収係数が変化する現象を利用し
て光ＯＮ／ＯＦＦF 動作させるものである。ところが、
上述した従来例においては、ＥＡ変調器の光吸収層の膜
厚が厚くなっており、同じ印加電圧での電界強度が膜厚
の増加に伴い低下してしまう。電界強度が小さくなると
光吸収係数の変化も小さくなることから、ＯＦＦレベル
が上がりＯＮ／ＯＦＦ比（消光比）が低下してしまう。
【０００５】消光比の低下は長距離伝送特性の劣化をも
たらすため、一部の波長で消光比が低下することは、異
波長一括形成されたＤＦＢレーザ／ＥＡ変調器集積素子
の長距離伝送特性に動作波長による不均一性を発生させ
ることになる。本発明の課題は、上述の従来技術の問題
点を解決することであって、その目的は、相互に異なる
波長にて動作するＥＡ変調器とＤＦＢレーザとの複数対
の集積体（以下、異波長ＥＡ変調器集積ＤＦＢレーザ）
を１枚の半導体基板上に一括形成する場合に発生する消
光比のばらつきを抑えて、長距離伝送特性の均一化を図
り、長距離伝送を行った後の伝送特性の歩留まりの向上
を図ることである。
たらすため、一部の波長で消光比が低下することは、異
波長一括形成されたＤＦＢレーザ／ＥＡ変調器集積素子
の長距離伝送特性に動作波長による不均一性を発生させ
ることになる。本発明の課題は、上述の従来技術の問題
点を解決することであって、その目的は、相互に異なる
波長にて動作するＥＡ変調器とＤＦＢレーザとの複数対
の集積体（以下、異波長ＥＡ変調器集積ＤＦＢレーザ）
を１枚の半導体基板上に一括形成する場合に発生する消
光比のばらつきを抑えて、長距離伝送特性の均一化を図
り、長距離伝送を行った後の伝送特性の歩留まりの向上
を図ることである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明によれば、相互に異なる発振波長にて発振す
る複数の半導体レーザと、各半導体レーザと対をなす複
数の電界吸収型光変調器とがモノリシック集積された光
半導体装置において、各半導体レーザと電界吸収型光変
調器の対は、各対毎にほぼ等しい消光比をもつように、
半導体レーザの発振波長と光変調器吸収端波長との差
（デチューニング量）が発振波長に応じて調整されてい
ることを特徴とする光半導体装置、が提供される。ま
た、上記の目的を達成するため、本発明によれば、相互
に異なる発振波長にて発振する複数の半導体レーザと、
各半導体レーザと対をなす複数の電界吸収型光変調器と
がモノリシック集積された光半導体装置において、各半
導体レーザと電界吸収型光変調器の対は、デチューニン
グ量が半導体レーザの発振波長が長いほど小さく調整さ
れていることを特徴とする光半導体装置、が提供され
る。また、上記の目的を達成するため、本発明によれ
ば、相互に異なる発振波長にて発振する複数の半導体レ
ーザと、各半導体レーザと対をなす複数の電界吸収型光
変調器とがモノリシック集積された光半導体装置におい
て、各半導体レーザと電界吸収型光変調器の対は、半導
体レーザの活性層の膜厚と電界吸収型光変調器の活性層
の膜厚との比（半導体レーザ活性層層厚／変調器活性層
層厚）が半導体レーザの発振波長が長くなるほど小さく
なされていることを特徴とする光半導体装置、が提供さ
れる。
め、本発明によれば、相互に異なる発振波長にて発振す
る複数の半導体レーザと、各半導体レーザと対をなす複
数の電界吸収型光変調器とがモノリシック集積された光
半導体装置において、各半導体レーザと電界吸収型光変
調器の対は、各対毎にほぼ等しい消光比をもつように、
半導体レーザの発振波長と光変調器吸収端波長との差
（デチューニング量）が発振波長に応じて調整されてい
ることを特徴とする光半導体装置、が提供される。ま
た、上記の目的を達成するため、本発明によれば、相互
に異なる発振波長にて発振する複数の半導体レーザと、
各半導体レーザと対をなす複数の電界吸収型光変調器と
がモノリシック集積された光半導体装置において、各半
導体レーザと電界吸収型光変調器の対は、デチューニン
グ量が半導体レーザの発振波長が長いほど小さく調整さ
れていることを特徴とする光半導体装置、が提供され
る。また、上記の目的を達成するため、本発明によれ
ば、相互に異なる発振波長にて発振する複数の半導体レ
ーザと、各半導体レーザと対をなす複数の電界吸収型光
変調器とがモノリシック集積された光半導体装置におい
て、各半導体レーザと電界吸収型光変調器の対は、半導
体レーザの活性層の膜厚と電界吸収型光変調器の活性層
の膜厚との比（半導体レーザ活性層層厚／変調器活性層
層厚）が半導体レーザの発振波長が長くなるほど小さく
なされていることを特徴とする光半導体装置、が提供さ
れる。
【０００７】また、上記の目的を達成するため、本発明
によれば、（１）半導体基板上に、それぞれが異なる発
振波長と異なる吸収端波長を有する複数対の半導体レー
ザと電界吸収型光変調器を形成するために、それぞれが
半導体レーザ形成領域と光変調器形成領域とを挟む複数
対の選択成長マスクを形成する工程と、（２）前記複数
対の選択成長マスクをマスクとして、選択気相成長によ
り、複数の半導体レーザとそれぞれの半導体レーザと対
をなす複数の電界吸収型光変調器のそれぞれの少なくと
も活性層を一括して形成する工程と、を有する光半導体
装置の製造方法であって、前記選択成長マスクの光変調
器形成領域でのマスク幅は、デチューニング量が半導体
レーザの発振波長が長くなるほど小さくなるように設定
されていることを特徴とする光半導体装置の製造方法、
が提供される。また、上記の目的を達成するため、本発
明によれば、（１）半導体基板上に、それぞれが異なる
発振波長と異なる吸収端波長を有する複数対の半導体レ
ーザと電界吸収型光変調器を形成するために、それぞれ
が半導体レーザ形成領域と光変調器形成領域とを挟む複
数対の選択成長マスクを形成する工程と、（２）前記複
数対の選択成長マスクをマスクとして、選択気相成長に
より、複数の半導体レーザとそれぞれの半導体レーザと
対をなす複数の電界吸収型光変調器のそれぞれの少なく
とも活性層を一括して形成する工程と、を有する光半導
体装置の製造方法であって、前記選択成長マスクの半導
体レーザ形成領域と光変調器形成領域でのマスク幅はそ
れぞれ半導体レーザの発振波長が長くなるにつれ広くな
され、かつ、半導体レーザ形成領域のマスク幅と光変調
器形成領域のマスク幅の比（半導体レーザ形成領域のマ
スク幅／光変調器形成領域のマスク幅）もしくは差（半
導体レーザ形成領域のマスク幅−光変調器形成領域のマ
スク幅）は半導体レーザの発振波長が長くなるほど小さ
くなるように設定されていることを特徴とする光半導体
装置の製造方法、が提供される。
によれば、（１）半導体基板上に、それぞれが異なる発
振波長と異なる吸収端波長を有する複数対の半導体レー
ザと電界吸収型光変調器を形成するために、それぞれが
半導体レーザ形成領域と光変調器形成領域とを挟む複数
対の選択成長マスクを形成する工程と、（２）前記複数
対の選択成長マスクをマスクとして、選択気相成長によ
り、複数の半導体レーザとそれぞれの半導体レーザと対
をなす複数の電界吸収型光変調器のそれぞれの少なくと
も活性層を一括して形成する工程と、を有する光半導体
装置の製造方法であって、前記選択成長マスクの光変調
器形成領域でのマスク幅は、デチューニング量が半導体
レーザの発振波長が長くなるほど小さくなるように設定
されていることを特徴とする光半導体装置の製造方法、
が提供される。また、上記の目的を達成するため、本発
明によれば、（１）半導体基板上に、それぞれが異なる
発振波長と異なる吸収端波長を有する複数対の半導体レ
ーザと電界吸収型光変調器を形成するために、それぞれ
が半導体レーザ形成領域と光変調器形成領域とを挟む複
数対の選択成長マスクを形成する工程と、（２）前記複
数対の選択成長マスクをマスクとして、選択気相成長に
より、複数の半導体レーザとそれぞれの半導体レーザと
対をなす複数の電界吸収型光変調器のそれぞれの少なく
とも活性層を一括して形成する工程と、を有する光半導
体装置の製造方法であって、前記選択成長マスクの半導
体レーザ形成領域と光変調器形成領域でのマスク幅はそ
れぞれ半導体レーザの発振波長が長くなるにつれ広くな
され、かつ、半導体レーザ形成領域のマスク幅と光変調
器形成領域のマスク幅の比（半導体レーザ形成領域のマ
スク幅／光変調器形成領域のマスク幅）もしくは差（半
導体レーザ形成領域のマスク幅−光変調器形成領域のマ
スク幅）は半導体レーザの発振波長が長くなるほど小さ
くなるように設定されていることを特徴とする光半導体
装置の製造方法、が提供される。
【０００８】［作用］本発明の光半導体装置において
は、光導波路の結晶成長時に使用される選択成長マスク
のマスク幅が、動作波長が長くなるにつれて、光変調器
形成領域において徐々に広くなされるが、そのマスク幅
は、光変調器の吸収端波長の伸びが動作波長の伸びを上
回るように形成される。これにより、電界吸収型光変調
器の光吸収層においては、長波長領域において動作波長
の波長の伸び以上に光変調器の吸収端波長が長くなる。
換言すれば、長波長領域においては、光変調器の吸収端
波長が半導体レーザの発振波長（動作波長）に近づくこ
とになり、半導体レーザの発振波長と光変調器吸収端波
長との差であるデチューニング量Δλが減少することに
なる。上述したように、長波長領域においては光変調器
の膜厚が厚くなることにより、消光時に印加される電圧
によって生じる電界強度が低下する。本発明において
は、光変調器の吸収端波長を長くしておくことにより、
電界強度の低下を補償してＯＦＦレベルを低減させるこ
とができる。そのため、長波長領域での消光比の劣化を
改善することができ、消光比の動作波長によるばらつき
を抑えることが可能になる。よって、消光比の動作周波
数に係るばらつきを解消することができる。
は、光導波路の結晶成長時に使用される選択成長マスク
のマスク幅が、動作波長が長くなるにつれて、光変調器
形成領域において徐々に広くなされるが、そのマスク幅
は、光変調器の吸収端波長の伸びが動作波長の伸びを上
回るように形成される。これにより、電界吸収型光変調
器の光吸収層においては、長波長領域において動作波長
の波長の伸び以上に光変調器の吸収端波長が長くなる。
換言すれば、長波長領域においては、光変調器の吸収端
波長が半導体レーザの発振波長（動作波長）に近づくこ
とになり、半導体レーザの発振波長と光変調器吸収端波
長との差であるデチューニング量Δλが減少することに
なる。上述したように、長波長領域においては光変調器
の膜厚が厚くなることにより、消光時に印加される電圧
によって生じる電界強度が低下する。本発明において
は、光変調器の吸収端波長を長くしておくことにより、
電界強度の低下を補償してＯＦＦレベルを低減させるこ
とができる。そのため、長波長領域での消光比の劣化を
改善することができ、消光比の動作波長によるばらつき
を抑えることが可能になる。よって、消光比の動作周波
数に係るばらつきを解消することができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】次に、図面を参照して本発明の実
施の形態について説明する。図１は、本発明の実施の形
態を説明するための、ＭＯＶＰＥ法により形成したＩｎ
ＧａＡｓＰ選択成長層の模式断面図である。図１に示す
ように、（１００）ＩｎＰ基板１１上へ［０１１］方向
に間隔１．５μｍで形成された一対のＳｉＯ 2ストライ
プマスク１２を用いて、ＩｎＧａＡｓＰを、ＭＯＶＰＥ
法によって選択的に結晶成長させると、側面が（１１
１）Ｂ面、上面が（１００）面に囲まれた台形型に選択
成長層１３が形成される。さらに、マスク幅Ｗｍを増加
させると、マスク上からの原料流れ込みが増加すること
によって成長速度（膜厚）が増加するとともに、Ｉｎ組
成の増加が生じることが知られている。これらの現象を
利用すると、マスク幅を変えるだけで異なるバンドギャ
ップ波長を有する層構造を、同一基板面内に作り込むこ
とが可能となる。異波長ＥＡ変調器集積ＤＦＢレーザを
一括形成する場合は、ＥＡ変調器領域とＤＦＢレーザ領
域とでマスク幅を変化させ、かつ、異なるＥＡ変調器と
ＤＦＢレーザとの対（以下、異波長素子）では少なくと
もＥＡ変調器領域のマスク幅を、より好ましくは両者の
マスク幅を同時に変化させる。
施の形態について説明する。図１は、本発明の実施の形
態を説明するための、ＭＯＶＰＥ法により形成したＩｎ
ＧａＡｓＰ選択成長層の模式断面図である。図１に示す
ように、（１００）ＩｎＰ基板１１上へ［０１１］方向
に間隔１．５μｍで形成された一対のＳｉＯ 2ストライ
プマスク１２を用いて、ＩｎＧａＡｓＰを、ＭＯＶＰＥ
法によって選択的に結晶成長させると、側面が（１１
１）Ｂ面、上面が（１００）面に囲まれた台形型に選択
成長層１３が形成される。さらに、マスク幅Ｗｍを増加
させると、マスク上からの原料流れ込みが増加すること
によって成長速度（膜厚）が増加するとともに、Ｉｎ組
成の増加が生じることが知られている。これらの現象を
利用すると、マスク幅を変えるだけで異なるバンドギャ
ップ波長を有する層構造を、同一基板面内に作り込むこ
とが可能となる。異波長ＥＡ変調器集積ＤＦＢレーザを
一括形成する場合は、ＥＡ変調器領域とＤＦＢレーザ領
域とでマスク幅を変化させ、かつ、異なるＥＡ変調器と
ＤＦＢレーザとの対（以下、異波長素子）では少なくと
もＥＡ変調器領域のマスク幅を、より好ましくは両者の
マスク幅を同時に変化させる。
【００１０】図２に、ＥＡ変調器集積ＤＦＢレーザの、
変調器吸収層（およびＤＦＢレーザ）の層構造である歪
ＩｎＧａＡｓＰのＭＱＷ構造を示す。選択成長領域幅を
Ｗｏ＝１．５μｍ固定とし、ＳｉＯ2マスク幅Ｗｍを０
〜５０μｍに変化させたパターン基板を用いて、成長温
度６２５℃、成長圧力１００ｈＰａの条件で、幅Ｗｍ＝
５μｍの領域で、図２に示した層構造となるように、Ｍ
ＯＶＰＥ選択成長を行った。成長させた層構造は、ｎ−
ＩｎＰ基板上へ、ｎ−Ｑ１．２０（電子濃度：ｎ＝１×
１０18ｃｍ-3、バンドギャップ波長：１．２０μｍのＩ
ｎＧａＡｓＰ、６４ｎｍ厚）、ノンドープＱ１．２０障
壁層６ｎｍ、ノンドープ歪ＩｎＧａＡｓＰ井戸層７ｎｍ
が８周期繰り返されたＭＱＷ、ノンドープＱ１．２０を
２６ｎｍ、ｐ−Ｑ１．２０（ホール濃度：ｐ＝５×１０
17ｃｍ-3、３６ｎｍ厚）、ｐ−ＩｎＰ（ｐ＝５×１０17
ｃｍ-3、１００ｎｍ厚）となっている。
変調器吸収層（およびＤＦＢレーザ）の層構造である歪
ＩｎＧａＡｓＰのＭＱＷ構造を示す。選択成長領域幅を
Ｗｏ＝１．５μｍ固定とし、ＳｉＯ2マスク幅Ｗｍを０
〜５０μｍに変化させたパターン基板を用いて、成長温
度６２５℃、成長圧力１００ｈＰａの条件で、幅Ｗｍ＝
５μｍの領域で、図２に示した層構造となるように、Ｍ
ＯＶＰＥ選択成長を行った。成長させた層構造は、ｎ−
ＩｎＰ基板上へ、ｎ−Ｑ１．２０（電子濃度：ｎ＝１×
１０18ｃｍ-3、バンドギャップ波長：１．２０μｍのＩ
ｎＧａＡｓＰ、６４ｎｍ厚）、ノンドープＱ１．２０障
壁層６ｎｍ、ノンドープ歪ＩｎＧａＡｓＰ井戸層７ｎｍ
が８周期繰り返されたＭＱＷ、ノンドープＱ１．２０を
２６ｎｍ、ｐ−Ｑ１．２０（ホール濃度：ｐ＝５×１０
17ｃｍ-3、３６ｎｍ厚）、ｐ−ＩｎＰ（ｐ＝５×１０17
ｃｍ-3、１００ｎｍ厚）となっている。
【００１１】この選択成長ウェハに対し、励起光として
アルゴンイオンレーザ出力光（５１４．５ｎｍ）を、直
径１μｍに集光した顕微フォトルミネッセンス（ＰＬ）
測定装置により、選択成長層のバンドギャップ波長（Ｐ
Ｌピーク波長）を測定した。また選択成長層のノンドー
プ領域幅（図２において矢印で１３０ｎｍと記している
ｎ型、ｐ型ドーピングのなされていない非ハッチング領
域幅）を、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）観察により評価
した。ただし、ＳＥＭ観察では、ドーピング位置の明確
な特定は出来ないためｎ−ＩｎＰ／ｎ−Ｑ１．２０界面
とｐ−Ｑ１．２０／ｐ−ＩｎＰ界面との幅（図２の矢印
で２３０ｎｍと表示してある幅）を測定し、比例配分で
ノンドープ膜厚を推定した。
アルゴンイオンレーザ出力光（５１４．５ｎｍ）を、直
径１μｍに集光した顕微フォトルミネッセンス（ＰＬ）
測定装置により、選択成長層のバンドギャップ波長（Ｐ
Ｌピーク波長）を測定した。また選択成長層のノンドー
プ領域幅（図２において矢印で１３０ｎｍと記している
ｎ型、ｐ型ドーピングのなされていない非ハッチング領
域幅）を、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）観察により評価
した。ただし、ＳＥＭ観察では、ドーピング位置の明確
な特定は出来ないためｎ−ＩｎＰ／ｎ−Ｑ１．２０界面
とｐ−Ｑ１．２０／ｐ−ＩｎＰ界面との幅（図２の矢印
で２３０ｎｍと表示してある幅）を測定し、比例配分で
ノンドープ膜厚を推定した。
【００１２】図３は、測定したバンドギャップ波長（フ
ォトルミネッセンスピーク波長）およびノンドープ結晶
成長層の膜厚とマスク幅との関係を示している。図３
（ａ）から、マスク幅をＷｍ＝５μｍから２１μｍの範
囲で変化させると、バンドギャップ波長が１．４７μｍ
から１．５６μｍまで変化することが分かる。１．５５
μｍ帯で動作するＥＡ変調器集積ＤＦＢレーザの場合、
概ねＤＦＢレーザとＥＡ変調器のバンドギャップ波長差
Δλ（デチューニング）は、６０ｎｍ付近に設定される
ため、ＤＦＢレーザ用には、Ｗｍ＝１５から２１μｍの
範囲を、ＥＡ変調器用には、Ｗｍ＝５から１０μｍの範
囲を利用すれば、１．５３μｍから１．５６μｍの範囲
の異波長ＥＡ変調器集積ＤＦＢレーザを一括形成するこ
とが出来る。
ォトルミネッセンスピーク波長）およびノンドープ結晶
成長層の膜厚とマスク幅との関係を示している。図３
（ａ）から、マスク幅をＷｍ＝５μｍから２１μｍの範
囲で変化させると、バンドギャップ波長が１．４７μｍ
から１．５６μｍまで変化することが分かる。１．５５
μｍ帯で動作するＥＡ変調器集積ＤＦＢレーザの場合、
概ねＤＦＢレーザとＥＡ変調器のバンドギャップ波長差
Δλ（デチューニング）は、６０ｎｍ付近に設定される
ため、ＤＦＢレーザ用には、Ｗｍ＝１５から２１μｍの
範囲を、ＥＡ変調器用には、Ｗｍ＝５から１０μｍの範
囲を利用すれば、１．５３μｍから１．５６μｍの範囲
の異波長ＥＡ変調器集積ＤＦＢレーザを一括形成するこ
とが出来る。
【００１３】一方、図３（ｂ）により、ノンドープ結晶
成長層の膜厚もマスク幅が広くなるにつれ厚膜化してお
り、上述の１．５３から１．５６μｍの波長範囲の異波
長ＥＡ変調器集積ＤＦＢレーザの、ＥＡ変調器部のノン
ドープ結晶成長層厚（マスク幅５〜１０μｍに対応）
は、１３０ｎｍから１５０ｎｍへと１５％以上厚くなる
ことが分かる。ＥＡ変調器へは逆バイアスが印加されて
光吸収動作を生じさせるが、その時の印加条件は通常固
定電圧（例えば−２Ｖ）であるので、変調器吸収層へ印
加される電界強度は、ノンドープ層厚の逆数で変化して
しまう。−２Ｖ印加の場合、電界強度はマスク幅５〜１
０μｍで形成した光吸収層に対して１５４ｋＶ／ｃｍか
ら１３３ｋＶ／ｃｍへ低下する。
成長層の膜厚もマスク幅が広くなるにつれ厚膜化してお
り、上述の１．５３から１．５６μｍの波長範囲の異波
長ＥＡ変調器集積ＤＦＢレーザの、ＥＡ変調器部のノン
ドープ結晶成長層厚（マスク幅５〜１０μｍに対応）
は、１３０ｎｍから１５０ｎｍへと１５％以上厚くなる
ことが分かる。ＥＡ変調器へは逆バイアスが印加されて
光吸収動作を生じさせるが、その時の印加条件は通常固
定電圧（例えば−２Ｖ）であるので、変調器吸収層へ印
加される電界強度は、ノンドープ層厚の逆数で変化して
しまう。−２Ｖ印加の場合、電界強度はマスク幅５〜１
０μｍで形成した光吸収層に対して１５４ｋＶ／ｃｍか
ら１３３ｋＶ／ｃｍへ低下する。
【００１４】この状態で、実際に異波長ＥＡ変調器集積
ＤＦＢレーザを作製してＥＡ変調器消光比の動作波長依
存性を評価してみると、図４に示すように動作波長が
１．５３μｍと１．５６μｍの素子とでは、−２Ｖ印加
時の消光比が２０ｄＢから１５ｄＢへ悪化している。そ
こで、デチューニング量Δλの変化と消光比の関係を評
価するため、素子の温度を、２５〜５５℃の間で変化さ
せ同じ評価を行った。
ＤＦＢレーザを作製してＥＡ変調器消光比の動作波長依
存性を評価してみると、図４に示すように動作波長が
１．５３μｍと１．５６μｍの素子とでは、−２Ｖ印加
時の消光比が２０ｄＢから１５ｄＢへ悪化している。そ
こで、デチューニング量Δλの変化と消光比の関係を評
価するため、素子の温度を、２５〜５５℃の間で変化さ
せ同じ評価を行った。
【００１５】その結果、図５に示すように、高い温度ほ
どデチューニング量Δλが小さくなることを反映して、
消光比は全体的に大きな方向へシフトすることが分かっ
た。これは、素子の温度を変えると、ＥＡ変調器の光吸
収層のバンドギャップ波長は、概ね＋０．４５ｎｍ／℃
で変化するが、ＤＦＢ発振波長は＋０．０９ｎｍ／℃で
しか変化しないため、温度を３０℃高くすると、Δλ＝
（ＤＦＢ発振波長）−（変調器吸収層バンドギャップ波
長）が約１０ｎｍ小さくなることに起因している。別の
観点から見ると、動作波長１．５６μｍの素子では、Δ
λ＝５０ｎｍとなるように設定しておけば、２０ｄＢ以
上の消光比が実現できることになる。したがって、消光
比が悪くなる長波長帯での波長素子ほどΔλが小さくな
るように、波長ごとにデチューニング量Δλを設定すれ
ば、動作波長によらず一定の消光比を実現することが可
能となる。
どデチューニング量Δλが小さくなることを反映して、
消光比は全体的に大きな方向へシフトすることが分かっ
た。これは、素子の温度を変えると、ＥＡ変調器の光吸
収層のバンドギャップ波長は、概ね＋０．４５ｎｍ／℃
で変化するが、ＤＦＢ発振波長は＋０．０９ｎｍ／℃で
しか変化しないため、温度を３０℃高くすると、Δλ＝
（ＤＦＢ発振波長）−（変調器吸収層バンドギャップ波
長）が約１０ｎｍ小さくなることに起因している。別の
観点から見ると、動作波長１．５６μｍの素子では、Δ
λ＝５０ｎｍとなるように設定しておけば、２０ｄＢ以
上の消光比が実現できることになる。したがって、消光
比が悪くなる長波長帯での波長素子ほどΔλが小さくな
るように、波長ごとにデチューニング量Δλを設定すれ
ば、動作波長によらず一定の消光比を実現することが可
能となる。
【００１６】次に、具体的に動作波長の長い波長素子ほ
どΔλが小さくなるように波長ごとにΔλを設定する方
法について説明する。図６は、１．５３〜１．５６μｍ
の動作波長の異波長ＥＡ変調器集積ＤＦＢレーザを、一
括形成する場合に用いるＭＱＷ選択成長用マスク幅と、
動作波長との関係を示している。実線で示すように、Ｄ
ＦＢレーザ領域はマスク幅１５〜２１μｍ、ＥＡ変調器
領域では５〜１０μｍの範囲で変化させると、Δλ＝６
０ｎｍ一定となるようなＭＱＷのバンドギャップ波長を
設計できる。これは、図３（ａ）で示した、ＭＱＷ選択
成長層のバンドギャップ波長と、マスク幅の関係から容
易に計算できる。同様な方法で、動作波長が１．５３μ
ｍから１．５６μｍに向かうにつれΔλが、６０ｎｍか
ら５０ｎｍへ小さくなるようなＷｍと動作波長の関係を
計算すると、図６の破線で示すようにＥＡ変調器領域の
マスク幅を５〜１２μｍの範囲で変化させればよいこと
が分かる。
どΔλが小さくなるように波長ごとにΔλを設定する方
法について説明する。図６は、１．５３〜１．５６μｍ
の動作波長の異波長ＥＡ変調器集積ＤＦＢレーザを、一
括形成する場合に用いるＭＱＷ選択成長用マスク幅と、
動作波長との関係を示している。実線で示すように、Ｄ
ＦＢレーザ領域はマスク幅１５〜２１μｍ、ＥＡ変調器
領域では５〜１０μｍの範囲で変化させると、Δλ＝６
０ｎｍ一定となるようなＭＱＷのバンドギャップ波長を
設計できる。これは、図３（ａ）で示した、ＭＱＷ選択
成長層のバンドギャップ波長と、マスク幅の関係から容
易に計算できる。同様な方法で、動作波長が１．５３μ
ｍから１．５６μｍに向かうにつれΔλが、６０ｎｍか
ら５０ｎｍへ小さくなるようなＷｍと動作波長の関係を
計算すると、図６の破線で示すようにＥＡ変調器領域の
マスク幅を５〜１２μｍの範囲で変化させればよいこと
が分かる。
【００１７】
【実施例】次に、本発明の実施例について図面を参照し
て詳細に説明する。図７〜図１４は、本発明の一実施例
の光半導体装置の製造方法を工程順に示す図である。ま
ず、図７（ａ）に示すように、 (１００）ｎ−ＩｎＰ基
板１０１上へ、電子線感光性のポジレジスト塗布した
後、電子ビ−ム露光法により回析格子パターンを描画し
て、レジストマスク１０２を形成する。次に、図７
（ｂ）に示すように、レジストマスク１０２をマスクと
してＨＢｒ：Ｈ2Ｏ2系エッチング液により、ｎ−ＩｎＰ
基板１０１をエッチングして回析格子１００を形成す
る。前記回析格子は、図８に示すように、［０１１］方
向へ８００μｍ長の回折格子形成領域と、４００μｍ長
の非形成領域が繰り返されたパターンとし、［０１−
１］（負符号“−”は上線の代わり）方向へは３００μ
ｍのピッチで繰り返されたパターンとして、直径５０ｍ
ｍ（２インチ）の（１００）ｎ−ＩｎＰ基板１０１上に
パターニングされる。また、ＥＡ変調器集積型ＤＦＢレ
ーザを実現するにあたり、ＤＦＢ発振波長を制御するた
めの回折格子ピッチΛは、図９に示す、図２の構造に対
して求めたΛとＤＦＢ発振波長との計算結果から、１．
５３μｍから１．５６μｍのＤＦＢ発振波長が得られ
る、２３７．４１から２４２．０６ｎｍとした。
て詳細に説明する。図７〜図１４は、本発明の一実施例
の光半導体装置の製造方法を工程順に示す図である。ま
ず、図７（ａ）に示すように、 (１００）ｎ−ＩｎＰ基
板１０１上へ、電子線感光性のポジレジスト塗布した
後、電子ビ−ム露光法により回析格子パターンを描画し
て、レジストマスク１０２を形成する。次に、図７
（ｂ）に示すように、レジストマスク１０２をマスクと
してＨＢｒ：Ｈ2Ｏ2系エッチング液により、ｎ−ＩｎＰ
基板１０１をエッチングして回析格子１００を形成す
る。前記回析格子は、図８に示すように、［０１１］方
向へ８００μｍ長の回折格子形成領域と、４００μｍ長
の非形成領域が繰り返されたパターンとし、［０１−
１］（負符号“−”は上線の代わり）方向へは３００μ
ｍのピッチで繰り返されたパターンとして、直径５０ｍ
ｍ（２インチ）の（１００）ｎ−ＩｎＰ基板１０１上に
パターニングされる。また、ＥＡ変調器集積型ＤＦＢレ
ーザを実現するにあたり、ＤＦＢ発振波長を制御するた
めの回折格子ピッチΛは、図９に示す、図２の構造に対
して求めたΛとＤＦＢ発振波長との計算結果から、１．
５３μｍから１．５６μｍのＤＦＢ発振波長が得られ
る、２３７．４１から２４２．０６ｎｍとした。
【００１８】次に、図１０に示すように、ＣＶＤ法によ
り全面にＳｉＯ2膜を１００ｎｍの膜厚に堆積し、ＭＯ
ＶＰＥ選択成長用の複数対のＳｉＯ2ストライプマスク
１０３を、回折格子１００に同期するようにパターニン
グした。ここで、回折格子が形成されている領域ではマ
スク幅をＷLD、回折格子が形成されていない領域ではＷ
MODとなるように設定した。この複数対のＳｉＯ2マスク
パターンの内、１つの素子についての一対のみを斜視図
にて表したのが、図１１である。即ち、マスク幅ＷLDの
領域（４００μｍ長）がＤＦＢレーザとなる部分であ
り、マスク幅ＷMODの領域（２００μｍ長）がＥＡ変調
器となる部分である。また、一対のストライプマスクの
間隔は１．５μｍ固定とした。ＷLD、ＷMODは、回折格
子ピッチで規定されるＤＦＢ発振波長に応じて、図６を
参照して説明したように、ＷLD＝１５〜２１μｍ、Ｗ
MOD＝５〜１２μｍの範囲で変化させた。
り全面にＳｉＯ2膜を１００ｎｍの膜厚に堆積し、ＭＯ
ＶＰＥ選択成長用の複数対のＳｉＯ2ストライプマスク
１０３を、回折格子１００に同期するようにパターニン
グした。ここで、回折格子が形成されている領域ではマ
スク幅をＷLD、回折格子が形成されていない領域ではＷ
MODとなるように設定した。この複数対のＳｉＯ2マスク
パターンの内、１つの素子についての一対のみを斜視図
にて表したのが、図１１である。即ち、マスク幅ＷLDの
領域（４００μｍ長）がＤＦＢレーザとなる部分であ
り、マスク幅ＷMODの領域（２００μｍ長）がＥＡ変調
器となる部分である。また、一対のストライプマスクの
間隔は１．５μｍ固定とした。ＷLD、ＷMODは、回折格
子ピッチで規定されるＤＦＢ発振波長に応じて、図６を
参照して説明したように、ＷLD＝１５〜２１μｍ、Ｗ
MOD＝５〜１２μｍの範囲で変化させた。
【００１９】図９には、ＤＦＢ発振波長に対して回折格
子ピッチΛが連続的に記述されているが、本実施例で
は、ＤＦＢ発振波長が１．５３〜１．５６μｍの範囲を
１００ＧＨｚ間隔（概ね０. ８ｎｍ間隔）の３８波長の
設計としているため、実際は図９のグラフ中の値を３８
ステップの不連続値に刻んだ値を採用している。
子ピッチΛが連続的に記述されているが、本実施例で
は、ＤＦＢ発振波長が１．５３〜１．５６μｍの範囲を
１００ＧＨｚ間隔（概ね０. ８ｎｍ間隔）の３８波長の
設計としているため、実際は図９のグラフ中の値を３８
ステップの不連続値に刻んだ値を採用している。
【００２０】次に、図１２に示すように、このＳｉＯ2
ストライプマスク１０３をマスクとして、ＩｎＧａＡｓ
Ｐガイド層１０４、ＭＱＷ活性層１０５およびｐ−Ｉｎ
Ｐクラッド層１０６を、順次ＭＯＶＰＥ選択成長させ
る。この結果、ＷLD (＝１５〜２１μｍ）およびＷMOD
（＝５〜１２μｍ）でのフォトルミネセンス波長面内分
布は図３で示したように、１．５３〜１．５６μｍおよ
び、１．４７〜１．５１μｍとなった。これにより、発
振波長が１．５３から１．５６μｍへ長波長化するに従
い、ＤＦＢレーザ発振波長とＥＡ変調器吸収層のバンド
ギャップ波長との差であるデチューニング量Δλを、６
０から５０ｎｍへと小さくできる。
ストライプマスク１０３をマスクとして、ＩｎＧａＡｓ
Ｐガイド層１０４、ＭＱＷ活性層１０５およびｐ−Ｉｎ
Ｐクラッド層１０６を、順次ＭＯＶＰＥ選択成長させ
る。この結果、ＷLD (＝１５〜２１μｍ）およびＷMOD
（＝５〜１２μｍ）でのフォトルミネセンス波長面内分
布は図３で示したように、１．５３〜１．５６μｍおよ
び、１．４７〜１．５１μｍとなった。これにより、発
振波長が１．５３から１．５６μｍへ長波長化するに従
い、ＤＦＢレーザ発振波長とＥＡ変調器吸収層のバンド
ギャップ波長との差であるデチューニング量Δλを、６
０から５０ｎｍへと小さくできる。
【００２１】その後の工程順の断面図の一部を図１３に
示す。図１３（ａ）は、図１２のＣ−Ｃ′線での断面図
であり、このように形成した後、図１３（ｂ）示すよう
に、選択成長層（１０４〜１０６）の両脇のＳｉＯ2ス
トライプマスク１０３の一部をエッチング除去し、図１
３（ｃ）に示すように、ｐ−ＩｎＰクラッド層１０７
（１．５μｍ厚、ｐ＝１×１０18ｃｍ-3）、ｐ+−Ｉｎ
ＧａＡｓキャップ層１０８（０．２５μｍ厚、ｐ＝６×
１０18ｃｍ-3）を成長温度６２５℃、圧力１００ｈＰａ
の条件でＭＯＶＰＥ選択成長させた。その後、ＤＦＢレ
ーザ領域とＥＡ変調器領域の間３０μｍのｐ+−ＩｎＧ
ａＡｓキャップ層１０８を、硫酸系溶液でウエットエッ
チングにより除去して電気的分離を行った（図示せ
ず）。
示す。図１３（ａ）は、図１２のＣ−Ｃ′線での断面図
であり、このように形成した後、図１３（ｂ）示すよう
に、選択成長層（１０４〜１０６）の両脇のＳｉＯ2ス
トライプマスク１０３の一部をエッチング除去し、図１
３（ｃ）に示すように、ｐ−ＩｎＰクラッド層１０７
（１．５μｍ厚、ｐ＝１×１０18ｃｍ-3）、ｐ+−Ｉｎ
ＧａＡｓキャップ層１０８（０．２５μｍ厚、ｐ＝６×
１０18ｃｍ-3）を成長温度６２５℃、圧力１００ｈＰａ
の条件でＭＯＶＰＥ選択成長させた。その後、ＤＦＢレ
ーザ領域とＥＡ変調器領域の間３０μｍのｐ+−ＩｎＧ
ａＡｓキャップ層１０８を、硫酸系溶液でウエットエッ
チングにより除去して電気的分離を行った（図示せ
ず）。
【００２２】次に、図１４に示すように、ＳｉＯ2膜１
０９を層間膜として形成し、キャップ層上に窓開けを行
った後、ＤＦＢレーザ部とＥＡ変調部にｐ側電極１１０
を形成する。さらに、ＣＭＰ法等により、ｎ−ＩｎＰ基
板１０１が１２０μｍ厚になるまで裏面研磨を行った
後、裏面側にｎ側電極１１１を形成する。最後に、ＤＦ
Ｂレーザ部４００μｍ長、ＥＡ変調器部２００μｍ長の
合計６００μｍ長にへき開し、ＤＦＢレーザ側端面には
スパッタ法により、多層膜である反射率９５％の高反射
膜を、また、変調器側端面には反射率０．１％以下の無
反射膜（何れも図示なし）をコーティングする。
０９を層間膜として形成し、キャップ層上に窓開けを行
った後、ＤＦＢレーザ部とＥＡ変調部にｐ側電極１１０
を形成する。さらに、ＣＭＰ法等により、ｎ−ＩｎＰ基
板１０１が１２０μｍ厚になるまで裏面研磨を行った
後、裏面側にｎ側電極１１１を形成する。最後に、ＤＦ
Ｂレーザ部４００μｍ長、ＥＡ変調器部２００μｍ長の
合計６００μｍ長にへき開し、ＤＦＢレーザ側端面には
スパッタ法により、多層膜である反射率９５％の高反射
膜を、また、変調器側端面には反射率０．１％以下の無
反射膜（何れも図示なし）をコーティングする。
【００２３】このようにして製造された本発明の半導体
光集積装置は、以下の優れた特徴があることが確認され
た。まず、異波長一括形成したＥＡ変調器集積ＤＦＢレ
ーザの発振波長特性を調べた。図１５は、作製した３８
素子のＤＦＢ発振波長を順に示している。チャンネル１
からチャンネル３８にかけ、ほぼ設計通り０．８ｎｍ／
チャネルの傾きで長波長化が確認され、１枚の基板上に
１５３０〜１５６０ｎｍ（１．５３〜１．５６μｍ）範
囲をカバ−する多波長の波長素子が実現されていること
が確認された。
光集積装置は、以下の優れた特徴があることが確認され
た。まず、異波長一括形成したＥＡ変調器集積ＤＦＢレ
ーザの発振波長特性を調べた。図１５は、作製した３８
素子のＤＦＢ発振波長を順に示している。チャンネル１
からチャンネル３８にかけ、ほぼ設計通り０．８ｎｍ／
チャネルの傾きで長波長化が確認され、１枚の基板上に
１５３０〜１５６０ｎｍ（１．５３〜１．５６μｍ）範
囲をカバ−する多波長の波長素子が実現されていること
が確認された。
【００２４】次に、異なるＤＦＢ発振波長を有する素子
に対して、変調器へ２Ｖの逆バイアス電圧を印加した時
の消光比を評価した。その結果、図１６に示すように、
発振波長に依存せず２０ｄＢ〜２１ｄＢと大きな消光比
が高い均一性をもって実現できることが確認された。こ
れは、従来の作製方法では発振波長に依存して消光比が
変化してしまう問題点を、デチューニング量Δλを発振
波長に応じて変化させる本発明により解決できることを
示すものである。この結果、２．５Ｇｂ／ｓで６００ｋ
ｍ伝送を行った後のパワーペナルティが、１ｄＢ以下と
いう規格で求めた伝送歩留まりもすべての発振波長で９
５％以上と良好な結果を得た。
に対して、変調器へ２Ｖの逆バイアス電圧を印加した時
の消光比を評価した。その結果、図１６に示すように、
発振波長に依存せず２０ｄＢ〜２１ｄＢと大きな消光比
が高い均一性をもって実現できることが確認された。こ
れは、従来の作製方法では発振波長に依存して消光比が
変化してしまう問題点を、デチューニング量Δλを発振
波長に応じて変化させる本発明により解決できることを
示すものである。この結果、２．５Ｇｂ／ｓで６００ｋ
ｍ伝送を行った後のパワーペナルティが、１ｄＢ以下と
いう規格で求めた伝送歩留まりもすべての発振波長で９
５％以上と良好な結果を得た。
【００２５】次に、図１７を参照して、本発明の実施例
の光半導体装置を搭載した光送信モジュール３００につ
いて説明する。光半導体装置３０２からの出力光が非球
面レンズ３０３および光アイソレータ３０４を介して光
ファイバ３０５へ入力されるように、各素子が筐体に固
定され、さらに筐体に光半導体装置３０２を駆動する電
気インターフェース３０１が内蔵された構造となってい
る。本モジュールにより、高速光通信信号を効率よく作
り出すことができる。これは本発明に係わる光半導体装
置が消光特性に優れていることに起因する。
の光半導体装置を搭載した光送信モジュール３００につ
いて説明する。光半導体装置３０２からの出力光が非球
面レンズ３０３および光アイソレータ３０４を介して光
ファイバ３０５へ入力されるように、各素子が筐体に固
定され、さらに筐体に光半導体装置３０２を駆動する電
気インターフェース３０１が内蔵された構造となってい
る。本モジュールにより、高速光通信信号を効率よく作
り出すことができる。これは本発明に係わる光半導体装
置が消光特性に優れていることに起因する。
【００２６】次に、図１８を参照して、本発明に係る光
半導体装置を搭載した光送信モジュール３００を複数個
搭載したＷＤＭ光通信システムについて説明する。光送
信装置４００は、本発明に係わる発光波長の異なる３２
個の光送信モジュール３００と、該光送信モジュールか
らの光を合波する光合波器４０５と、光送信モジュール
を駆動するための光送信モジュール駆動系４０２を有す
る。光送信装置４００から出力された信号光は、光ファ
イバ３０５を通して光受信装置４０１へ送られる。光受
信装置４０１へ入力された３２波長の光は、光分波器４
０６を介して受光モジュール駆動系４０４によって制御
される３２個の受光モジュール４０３へ１波長づつ入力
され、信号が検出される。本発明に係わる光半導体装置
を用いた光通信システムによってＷＤＭ伝送が容易に実
現される。これは、光送信装置に搭載されている光半導
体装置が、波長が異なっても高均一な特性を有している
ことに起因する。
半導体装置を搭載した光送信モジュール３００を複数個
搭載したＷＤＭ光通信システムについて説明する。光送
信装置４００は、本発明に係わる発光波長の異なる３２
個の光送信モジュール３００と、該光送信モジュールか
らの光を合波する光合波器４０５と、光送信モジュール
を駆動するための光送信モジュール駆動系４０２を有す
る。光送信装置４００から出力された信号光は、光ファ
イバ３０５を通して光受信装置４０１へ送られる。光受
信装置４０１へ入力された３２波長の光は、光分波器４
０６を介して受光モジュール駆動系４０４によって制御
される３２個の受光モジュール４０３へ１波長づつ入力
され、信号が検出される。本発明に係わる光半導体装置
を用いた光通信システムによってＷＤＭ伝送が容易に実
現される。これは、光送信装置に搭載されている光半導
体装置が、波長が異なっても高均一な特性を有している
ことに起因する。
【００２７】以上、好ましい実施例について説明した
が、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本
発明の要旨を逸脱しない範囲内において適宜の変更が可
能なものである。例えば、実施例ではＭＱＷ活性層の片
側のみにガイド層（光閉じ込め層）を設けたが両側に設
けるようにしてもよい。また、実施例ではＳｉＯ2 スト
ライプマスクの一部を除去してクラッド層を形成してい
たが、全部を除去してクラッド層（埋め込み層）を形成
するようにすることもできる。また、ＤＦＢレーザ側の
マスク幅は必ずしも変える必要はなく全波長に渡って一
定とすることもできる。
が、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本
発明の要旨を逸脱しない範囲内において適宜の変更が可
能なものである。例えば、実施例ではＭＱＷ活性層の片
側のみにガイド層（光閉じ込め層）を設けたが両側に設
けるようにしてもよい。また、実施例ではＳｉＯ2 スト
ライプマスクの一部を除去してクラッド層を形成してい
たが、全部を除去してクラッド層（埋め込み層）を形成
するようにすることもできる。また、ＤＦＢレーザ側の
マスク幅は必ずしも変える必要はなく全波長に渡って一
定とすることもできる。
【００２８】
【発明の効果】以上説明したように、本発明による光半
導体装置は、異波長ＥＡ変調器集積ＤＦＢレーザをＭＯ
ＶＰＥ選択成長法を用いて一括形成する場合に、消光比
に波長依存性が生じないように、発振波長に対応して発
振波長と変調器吸収層バンドギャップ波長との差を調整
するものであるので、一括形成した多波長にて動作する
波長素子間において常に消光比を一定とすることが可能
となり、高速・長距離伝送歩留まりの向上を図ることが
できる。
導体装置は、異波長ＥＡ変調器集積ＤＦＢレーザをＭＯ
ＶＰＥ選択成長法を用いて一括形成する場合に、消光比
に波長依存性が生じないように、発振波長に対応して発
振波長と変調器吸収層バンドギャップ波長との差を調整
するものであるので、一括形成した多波長にて動作する
波長素子間において常に消光比を一定とすることが可能
となり、高速・長距離伝送歩留まりの向上を図ることが
できる。
【図１】本発明の実施の形態を説明するための結晶成長
断面図。
断面図。
【図２】本発明の実施の形態を説明するためのバンド構
造図。
造図。
【図３】本発明の実施の形態を説明するための結晶成長
特性曲線。
特性曲線。
【図４】本発明の実施の形態を説明するための素子特性
図。
図。
【図５】本発明の実施の形態を説明するための素子特性
図。
図。
【図６】本発明の実施の形態を説明するための結晶成長
特性曲線図。
特性曲線図。
【図７】本発明の一実施例の回折格子形成工程を説明す
るための斜視図。
るための斜視図。
【図８】本発明の一実施例の回折格子の形成状態を示す
平面図。
平面図。
【図９】本発明の一実施例を説明するための回折格子ピ
ッチΛとＤＦＢレーザ発振波長との関係を示す理論計算
曲線図。
ッチΛとＤＦＢレーザ発振波長との関係を示す理論計算
曲線図。
【図１０】本発明の一実施例を説明するためのＳｉＯ2
ストライプマスクの形成状態を示す平面図。
ストライプマスクの形成状態を示す平面図。
【図１１】本発明の一実施例を説明するためのＳｉＯ2
ストライプマスクの形成状態を示す斜視図。
ストライプマスクの形成状態を示す斜視図。
【図１２】本発明の一実施例を説明するための選択成長
層の形成状態を示す斜視図。
層の形成状態を示す斜視図。
【図１３】本発明の一実施例を説明するための選択成長
層の形成状態を示す断面図。
層の形成状態を示す断面図。
【図１４】本発明の一実施例を説明するための電極の形
成状態を示す斜視図。
成状態を示す斜視図。
【図１５】本発明の一実施例の効果を説明するための特
性曲線図。
性曲線図。
【図１６】本発明の一実施例の効果を説明するための特
性曲線図。
性曲線図。
【図１７】本発明の一実施例の光半導体装置を用いた光
送信モジュールの構成図。
送信モジュールの構成図。
【図１８】本発明の一実施例の光半導体装置を用いて構
成したＷＤＭ光通信システムの装置構成図。
成したＷＤＭ光通信システムの装置構成図。
【図１９】従来例を説明するための工程順の斜視図。
１ ｎ型ＩｎＰ基板 ２ 回折格子 ３ ＳｉＯ2 マスク ４ 多層半導体ストライプ ５ ｐ型ＩｎＰ埋め込み層 ６ ＳｉＯ2 膜 ７〜９ 金属電極 １１、１０１ （１００）ｎ−ＩｎＰ基板 １２、１０３ ＳｉＯ2 ストライプマスク １３ 選択成長層 １００ 回折格子 １０２ レジストマスク １０４ ＩｎＧａＡｓＰガイド層 １０５ ＭＱＷ活性層 １０６、１０７ ｐ−ＩｎＰクラッド層 １０８ ｐ+−ＩｎＧａＡｓキャップ層 １０９ ＳｉＯ2 膜 １１０ ｐ側電極 １１１ ｎ側電極 ３００ 光送信モジュール ３０１ 電気インターフェース ３０２ 光半導体装置 ３０３ 非球面レンズ ３０４ 光アイソレータ ３０５ 光ファイバ ４００ 光送信装置 ４０１ 光受信装置 ４０２ 光送信モジュール駆動系 ４０３ 受光モジュール ４０４ 受光モジュール駆動系 ４０５ 光合波器 ４０６ 光分波器
Claims (12)
- 【請求項１】 相互に異なる発振波長にて発振する複数
の半導体レーザと、各半導体レーザとそれぞれ対をなす
複数の電界吸収型光変調器とがモノリシック集積された
光半導体装置において、各半導体レーザと電界吸収型光
変調器の対は、各対毎にほぼ等しい消光比をもつよう
に、半導体レーザの発振波長と光変調器吸収端波長との
差（デチューニング量）が各半導体レーザの発振波長に
応じて調整されていることを特徴とする光半導体装置。 - 【請求項２】 相互に異なる発振波長にて発振する複数
の半導体レーザと、各半導体レーザとそれぞれ対をなす
複数の電界吸収型光変調器とがモノリシック集積された
光半導体装置において、各半導体レーザと電界吸収型光
変調器の対は、デチューニング量が半導体レーザの発振
波長が長いほど小さく調整されていることを特徴とする
光半導体装置。 - 【請求項３】 相互に異なる発振波長にて発振する複数
の半導体レーザと、各半導体レーザとそれぞれ対をなす
複数の電界吸収型光変調器とがモノリシック集積された
光半導体装置において、各半導体レーザと電界吸収型光
変調器の対は、半導体レーザの活性層の膜厚と電界吸収
型光変調器の活性層の膜厚との比（半導体レーザ活性層
層厚／変調器活性層層厚）が半導体レーザの発振波長が
長くなるほど小さくなされていることを特徴とする光半
導体装置。 - 【請求項４】 前記半導体レーザが分布帰還型（ＤＦ
Ｂ）半導体レーザであることを特徴とする請求項１〜３
の何れかに記載の光半導体装置。 - 【請求項５】 前記半導体レーザおよび前記電界吸収型
光変調器が半導体基板の（１００）面上に形成され、前
記半導体レーザおよび前記電界吸収型光変調器の光放出
方向が［０１１］方向であることを特徴とする請求項１
〜４の何れかに記載の光半導体装置。 - 【請求項６】 （１）半導体基板上に、それぞれが異な
る発振波長と異なる吸収端波長を有する複数対の半導体
レーザと電界吸収型光変調器を形成するために、それぞ
れが半導体レーザ形成領域と光変調器形成領域とを挟む
複数対の選択成長マスクを形成する工程と、 （２）前記複数対の選択成長マスクをマスクとして、選
択気相成長により、複数の半導体レーザとそれぞれの半
導体レーザと対をなす複数の電界吸収型光変調器のそれ
ぞれの少なくとも活性層を一括して形成する工程と、を
有する光半導体装置の製造方法において、前記選択成長
マスクの光変調器形成領域でのマスク幅は、デチューニ
ング量が半導体レーザの発振波長が長くなるほど小さく
なるように設定されていることを特徴とする光半導体装
置の製造方法。 - 【請求項７】 前記選択成長マスクの半導体レーザ形成
領域でのマスク幅は、半導体レーザの発振波長が長くな
るほど広く形成されることを特徴とする請求項６記載の
光半導体装置の製造方法。 - 【請求項８】 （１）半導体基板上に、それぞれが異な
る発振波長と異なる吸収端波長を有する複数対の半導体
レーザと電界吸収型光変調器を形成するために、それぞ
れが半導体レーザ形成領域と光変調器形成領域とを挟む
複数対の選択成長マスクを形成する工程と、 （２）前記複数対の選択成長マスクをマスクとして、選
択気相成長により、複数の半導体レーザとそれぞれの半
導体レーザと対をなす複数の電界吸収型光変調器のそれ
ぞれの少なくとも活性層を一括して形成する工程と、を
有する光半導体装置の製造方法において、前記選択成長
マスクの半導体レーザ形成領域と光変調器形成領域での
マスク幅はそれぞれ半導体レーザの発振波長が長くなる
につれ広くなされ、かつ、半導体レーザ形成領域のマス
ク幅と光変調器形成領域のマスク幅の比（半導体レーザ
形成領域のマスク幅／光変調器形成領域のマスク幅）も
しくは差（半導体レーザ形成領域のマスク幅−光変調器
形成領域のマスク幅）は半導体レーザの発振波長が長く
なるほど小さくなるように設定されていることを特徴と
する光半導体装置の製造方法。 - 【請求項９】 前記選択気相成長が、有機金属気相成長
（ＭＯＶＰＥ）法にて行われることを特徴とする請求項
６〜８の何れかに記載の光半導体装置の製造方法。 - 【請求項１０】 前記第（１）の工程に先立って、半導
体基板上の各半導体レーザ形成領域にそれぞれ回折格子
が形成されることを特徴とする請求項６〜９の何れかに
記載の光半導体装置の製造方法。 - 【請求項１１】 前記第（２）の工程においては、前記
活性層の下層に下部ガイド層（光閉じ込め層）が、前記
活性層の上層にクラッド層または上部ガイド層およびク
ラッド層が形成されることを特徴とする請求項６〜１０
の何れかに記載の光半導体装置の製造方法。 - 【請求項１２】 前記第（２）の工程の後、前記選択成
長マスクの全体若しくは半導体レーザ形成領域および光
変調器形成領域寄りの一部が除去され、埋め込み層（ク
ラッド層）の結晶成長が行われることを特徴とする請求
項６〜１１の何れかに記載の光半導体装置の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000145950A JP2001326414A (ja) | 2000-05-18 | 2000-05-18 | 光半導体装置とその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000145950A JP2001326414A (ja) | 2000-05-18 | 2000-05-18 | 光半導体装置とその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001326414A true JP2001326414A (ja) | 2001-11-22 |
Family
ID=18652385
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000145950A Pending JP2001326414A (ja) | 2000-05-18 | 2000-05-18 | 光半導体装置とその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001326414A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN100416951C (zh) * | 2004-11-25 | 2008-09-03 | 中国科学院半导体研究所 | 一种产生超短光脉冲的单片集成器件的制作方法 |
| JP2009076860A (ja) * | 2007-06-26 | 2009-04-09 | Avago Technologies Fiber Ip (Singapore) Pte Ltd | エッチングされるのではなく成長するリッジ構造を有する集積光半導体デバイスおよびそのデバイスの作製方法 |
| JP2010114158A (ja) * | 2008-11-04 | 2010-05-20 | Opnext Japan Inc | 電界吸収型光変調器集積レーザ素子の製造方法 |
| JP2015068918A (ja) * | 2013-09-27 | 2015-04-13 | 三菱電機株式会社 | 半導体光素子、光モジュールおよび半導体光素子の製造方法 |
| WO2020008594A1 (ja) * | 2018-07-05 | 2020-01-09 | 三菱電機株式会社 | 光送信モジュール |
-
2000
- 2000-05-18 JP JP2000145950A patent/JP2001326414A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN100416951C (zh) * | 2004-11-25 | 2008-09-03 | 中国科学院半导体研究所 | 一种产生超短光脉冲的单片集成器件的制作方法 |
| JP2009076860A (ja) * | 2007-06-26 | 2009-04-09 | Avago Technologies Fiber Ip (Singapore) Pte Ltd | エッチングされるのではなく成長するリッジ構造を有する集積光半導体デバイスおよびそのデバイスの作製方法 |
| JP2010114158A (ja) * | 2008-11-04 | 2010-05-20 | Opnext Japan Inc | 電界吸収型光変調器集積レーザ素子の製造方法 |
| JP2015068918A (ja) * | 2013-09-27 | 2015-04-13 | 三菱電機株式会社 | 半導体光素子、光モジュールおよび半導体光素子の製造方法 |
| US9246622B2 (en) | 2013-09-27 | 2016-01-26 | Mitsubishi Electric Corporation | Semiconductor optical element, optical module and method of manufacturing semiconductor optical element |
| WO2020008594A1 (ja) * | 2018-07-05 | 2020-01-09 | 三菱電機株式会社 | 光送信モジュール |
| JPWO2020008594A1 (ja) * | 2018-07-05 | 2020-07-16 | 三菱電機株式会社 | 光送信モジュール |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A711 | Notification of change in applicant |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A712 Effective date: 20060427 |