JP2003140100A - 導波路型光素子、これを用いた集積化光導波路素子、及びその製造方法 - Google Patents
導波路型光素子、これを用いた集積化光導波路素子、及びその製造方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 デバイスの消光比特性の向上が図れ、かつデ
バイスの偏波依存性を小さくすることができる導波路型
光素子、これを用いた集積化光導波路素子、及びその製
造方法を提供すること。 【構成】 光吸収層12およびｐ-InPクラッド層15をMOVP
E成長する際、光吸収層12成長時は不純物を添加せず、
ｐ-InPクラッド層15成長時は、ｐ型不純物を添加する。
このとき、ｐ不純物として添加する原料は、亜鉛（Zn）
が選ばれる。このとき、亜鉛のキャリア密度を制御する
ことにより、吸収層に亜鉛が拡散する量を制御する。実
際には、MOVPE成長は、600〜700℃程度の高温で成長す
る。また、成長時間も通常ｐ-InPクラッド層15は1μm以
上成長するので、成長速度によるが20〜60分程度かか
る。亜鉛の拡散は、キャリア密度と温度と時間によって
決まる。それらの値を制御することによって、光吸収層
12に亜鉛が拡散するよう成長条件を制御する。拡散する
量も光吸収層12とｐ-InPクラッド層15の界面に拡散する
程度とし、光吸収層12を貫通しないよう制御する必要が
ある。
バイスの偏波依存性を小さくすることができる導波路型
光素子、これを用いた集積化光導波路素子、及びその製
造方法を提供すること。 【構成】 光吸収層12およびｐ-InPクラッド層15をMOVP
E成長する際、光吸収層12成長時は不純物を添加せず、
ｐ-InPクラッド層15成長時は、ｐ型不純物を添加する。
このとき、ｐ不純物として添加する原料は、亜鉛（Zn）
が選ばれる。このとき、亜鉛のキャリア密度を制御する
ことにより、吸収層に亜鉛が拡散する量を制御する。実
際には、MOVPE成長は、600〜700℃程度の高温で成長す
る。また、成長時間も通常ｐ-InPクラッド層15は1μm以
上成長するので、成長速度によるが20〜60分程度かか
る。亜鉛の拡散は、キャリア密度と温度と時間によって
決まる。それらの値を制御することによって、光吸収層
12に亜鉛が拡散するよう成長条件を制御する。拡散する
量も光吸収層12とｐ-InPクラッド層15の界面に拡散する
程度とし、光吸収層12を貫通しないよう制御する必要が
ある。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、導波路型光素子、
これを用いた集積化光導波路素子、及びその製造方法に
関するものである。特に、光吸収層に関してその近傍の
ｐ型不純物の拡散を制御することによりその高速変調特
性を改善する方法に関するものである。
これを用いた集積化光導波路素子、及びその製造方法に
関するものである。特に、光吸収層に関してその近傍の
ｐ型不純物の拡散を制御することによりその高速変調特
性を改善する方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来技術の示す文献として、「DFB-LD/
変調器集積化光源における低電圧・高出力化の検討,
信学技報 LQE95-18 (1995-06)」がある。
変調器集積化光源における低電圧・高出力化の検討,
信学技報 LQE95-18 (1995-06)」がある。
【０００３】従来、導波路型光素子、特に電界吸収型変
調器付き半導体レーザに関して上記文献に開示されてい
るように、端面反射率を低減させる窓構造の作成方法と
して、埋め込み成長を実施するという方法があった。
調器付き半導体レーザに関して上記文献に開示されてい
るように、端面反射率を低減させる窓構造の作成方法と
して、埋め込み成長を実施するという方法があった。
【０００４】以下に図10を用いて詳細に説明する。
【０００５】図10（ａ）に示すように、グレーティング
2が、部分的にInP基板1上に形成される。次に、選択成
長マスク対3がInP基板1上に形成される。この選択成長
マスク対3のマスク幅は、他の領域に比べ、グレーティ
ング2が形成された領域の方が広くなっている。選択成
長マスク対3が形成されたInP基板1上に、有機金属気相
成長（MOVPE）法を用いて、導波路層と活性層を含む多
重量子井戸層4、光吸収層5、及び第1のクラッド層6が順
次、選択成長する。選択成長マスク対3の間隔は1〜30
μm程度とし、マスク幅は、5〜50 μm程度とする。
2が、部分的にInP基板1上に形成される。次に、選択成
長マスク対3がInP基板1上に形成される。この選択成長
マスク対3のマスク幅は、他の領域に比べ、グレーティ
ング2が形成された領域の方が広くなっている。選択成
長マスク対3が形成されたInP基板1上に、有機金属気相
成長（MOVPE）法を用いて、導波路層と活性層を含む多
重量子井戸層4、光吸収層5、及び第1のクラッド層6が順
次、選択成長する。選択成長マスク対3の間隔は1〜30
μm程度とし、マスク幅は、5〜50 μm程度とする。
【０００６】図10（ｂ）に示すように、絶縁膜マスク7
を用いて、多重量子井戸層4、吸収層5、及び第1のクラ
ッド層6が、島状にエッチングされる。
を用いて、多重量子井戸層4、吸収層5、及び第1のクラ
ッド層6が、島状にエッチングされる。
【０００７】図10（ｃ）に示すように、第2のクラッド
層8とコンタクト層9が形成される。
層8とコンタクト層9が形成される。
【０００８】図10（ｄ）に示すように、活性領域用ｐ型
コンタクト電極10、変調器用ｐ型コンタクト電極11が蒸
着される。次に、ｎ型電極12を蒸着後、各電極10、11、
12は、アニールにより合金化される。次に、チップ劈開
後、低反射膜2-13がコーティングされる。
コンタクト電極10、変調器用ｐ型コンタクト電極11が蒸
着される。次に、ｎ型電極12を蒸着後、各電極10、11、
12は、アニールにより合金化される。次に、チップ劈開
後、低反射膜2-13がコーティングされる。
【０００９】上記工程により形成された従来の導波路型
光素子の光の伝播方向での各領域の長さは、DFBレーザ
領域14で300〜700 μm程度、変調器領域15で50〜250 μ
m程度、窓領域16で10〜50 μm程度とする。
光素子の光の伝播方向での各領域の長さは、DFBレーザ
領域14で300〜700 μm程度、変調器領域15で50〜250 μ
m程度、窓領域16で10〜50 μm程度とする。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】従来の導波路型光素子
では、変調器領域に逆方向電圧を印加することにより光
吸収層の吸収係数が増大し、光吸収が増加する。その吸
収係数の増加量は、印加する電界に依存し、電界による
変化量は吸収層の構造によって決定される。電界は、電
圧に比例し、空乏層厚に逆比例する。また、変調器に高
速変調信号電圧を印加したときの周波数特性は、吸収層
の電気的容量に依存することから、高速変調特性（10GH
z以上）が要求される場合、電気的容量を低減しなくて
はならない。すなわち、吸収層面積を縮小するか空乏層
厚を厚くしなければならない。しかし、上述のように、
吸収量を上げるための構造パラメータとトレードオフの
関係にある。この様に、変調器の高速変調特性は、電界
吸収層構造のみならず空乏層の厚みを制御しなければな
らない。
では、変調器領域に逆方向電圧を印加することにより光
吸収層の吸収係数が増大し、光吸収が増加する。その吸
収係数の増加量は、印加する電界に依存し、電界による
変化量は吸収層の構造によって決定される。電界は、電
圧に比例し、空乏層厚に逆比例する。また、変調器に高
速変調信号電圧を印加したときの周波数特性は、吸収層
の電気的容量に依存することから、高速変調特性（10GH
z以上）が要求される場合、電気的容量を低減しなくて
はならない。すなわち、吸収層面積を縮小するか空乏層
厚を厚くしなければならない。しかし、上述のように、
吸収量を上げるための構造パラメータとトレードオフの
関係にある。この様に、変調器の高速変調特性は、電界
吸収層構造のみならず空乏層の厚みを制御しなければな
らない。
【００１１】しかしながら、従来の導波路型光素子の形
成方法は、有機金属気相成長法（MOVPE法）により結晶
成長を行っている。この方法では、ｐ型不純物として亜
鉛（Zn）が使用されている。この亜鉛は、拡散係数が大
きく拡散しやすいという特徴があり、この亜鉛拡散によ
って変調特性が変化してしまうため、正確な制御が必要
とされる。特に、本発明にかかわる逆メサリッジ導波路
構造においては、リッジ導波路成長時に添加した亜鉛
が、吸収層へ拡散した場合、高周波信号を印加すると、
導波路脇への電気信号の染み出しが起こり、電気容量が
低下し、そのため、変調特性も劣化するという問題があ
った。
成方法は、有機金属気相成長法（MOVPE法）により結晶
成長を行っている。この方法では、ｐ型不純物として亜
鉛（Zn）が使用されている。この亜鉛は、拡散係数が大
きく拡散しやすいという特徴があり、この亜鉛拡散によ
って変調特性が変化してしまうため、正確な制御が必要
とされる。特に、本発明にかかわる逆メサリッジ導波路
構造においては、リッジ導波路成長時に添加した亜鉛
が、吸収層へ拡散した場合、高周波信号を印加すると、
導波路脇への電気信号の染み出しが起こり、電気容量が
低下し、そのため、変調特性も劣化するという問題があ
った。
【００１２】
【課題を解決するための手段】上記問題を解決すること
を目的とし、本発明の導波路型光素子は、化合物半導体
基板上に形成された光吸収層と、前記光吸収層上の所定
部に形成されるリッジ部と、前記リッジ部下の前記光吸
収層に形成された不純物拡散領域とを有することを特徴
とする。
を目的とし、本発明の導波路型光素子は、化合物半導体
基板上に形成された光吸収層と、前記光吸収層上の所定
部に形成されるリッジ部と、前記リッジ部下の前記光吸
収層に形成された不純物拡散領域とを有することを特徴
とする。
【００１３】また、導波路型光素子の製造方法は、化合
物半導体基板に光吸収層を形成する工程と、前記光吸収
層上に化合物半導体層を形成する工程と、前記化合物半
導体層を選択的にエッチングしてリッジ部を形成する工
程とを有し、前記化合物半導体層に含まれる不純物が選
択的に前記光吸収層に拡散させることを特徴とする。
物半導体基板に光吸収層を形成する工程と、前記光吸収
層上に化合物半導体層を形成する工程と、前記化合物半
導体層を選択的にエッチングしてリッジ部を形成する工
程とを有し、前記化合物半導体層に含まれる不純物が選
択的に前記光吸収層に拡散させることを特徴とする。
【００１４】
【発明の実施の形態】本発明の第1の実施例の導波路型
光素子の製造方法について、図1及び図２を用いて説明
する。図1及び図２は本発明の第1の実施例の導波路型光
素子の製造工程を説明するための断面斜視図である。
光素子の製造方法について、図1及び図２を用いて説明
する。図1及び図２は本発明の第1の実施例の導波路型光
素子の製造工程を説明するための断面斜視図である。
【００１５】図１（ａ）に示すように、光吸収層12がn
型InP基板11上に形成される。ここで、光吸収層12は四
元混晶により形成される。アンド−プInP層13が光吸収
層12上に形成される。ここで、アンドープ InP層13の厚
みは、10〜200nmとする。このとき、量子閉じ込めシュ
タルク効果（QCSE）を利用する場合、光吸収層12は、多
重量子井戸構造（MQW構造）とする。
型InP基板11上に形成される。ここで、光吸収層12は四
元混晶により形成される。アンド−プInP層13が光吸収
層12上に形成される。ここで、アンドープ InP層13の厚
みは、10〜200nmとする。このとき、量子閉じ込めシュ
タルク効果（QCSE）を利用する場合、光吸収層12は、多
重量子井戸構造（MQW構造）とする。
【００１６】図１（ｂ）に示すように、フォトリソとエ
ッチングにより、絶縁膜マスク14が、アンド−プInP層1
3上に形成される。絶縁膜マスク14の開口部の幅は、1〜
3μｍ程度とする。
ッチングにより、絶縁膜マスク14が、アンド−プInP層1
3上に形成される。絶縁膜マスク14の開口部の幅は、1〜
3μｍ程度とする。
【００１７】図１（ｃ）に示すように、アンド−プInP
層13は、光吸収層12を露出するまで、絶縁膜マスク14を
用いてエッチング除去される。このとき、光吸収層12が
四元混晶により形成するため、エッチングストップ層と
して使用できる。また、エッチング除去領域は、導波路
型光素子のリッジ部形成領域と一致する。
層13は、光吸収層12を露出するまで、絶縁膜マスク14を
用いてエッチング除去される。このとき、光吸収層12が
四元混晶により形成するため、エッチングストップ層と
して使用できる。また、エッチング除去領域は、導波路
型光素子のリッジ部形成領域と一致する。
【００１８】図１（ｄ）に示すように、ｐ-InP クラッ
ド層15が、露出した光吸収層12、及びアンド−プInP 層
13を覆うように形成される。次に、ｐ-InGaAs コンタク
ト層16がｐ-InP クラッド層15上に形成される。
ド層15が、露出した光吸収層12、及びアンド−プInP 層
13を覆うように形成される。次に、ｐ-InGaAs コンタク
ト層16がｐ-InP クラッド層15上に形成される。
【００１９】上記のとおり、光吸収層12およびｐ-InPク
ラッド層15をMOVPE成長する際、光吸収層12成長時は不
純物を添加せず、ｐ-InPクラッド層15成長時は、ｐ型不
純物を添加する。このとき、ｐ不純物として添加する原
料は、亜鉛（Zn）が選ばれる。このとき、亜鉛のキャリ
ア密度を制御することにより、吸収層に亜鉛が拡散する
量を制御する。実際には、MOVPE成長は、600〜700℃の
高温で成長する。また、成長時間も通常ｐ-InPクラッド
層15は1μm以上成長するので、成長速度によるが20〜60
分かかる。亜鉛の拡散は、キャリア密度と温度と時間に
よって決まる。それらの値を制御することによって、光
吸収層12に亜鉛が拡散するよう成長条件を制御する。拡
散する量も光吸収層12とｐ-InPクラッド層15の界面に拡
散する程度とし、光吸収層12を貫通しないよう制御する
必要がある。
ラッド層15をMOVPE成長する際、光吸収層12成長時は不
純物を添加せず、ｐ-InPクラッド層15成長時は、ｐ型不
純物を添加する。このとき、ｐ不純物として添加する原
料は、亜鉛（Zn）が選ばれる。このとき、亜鉛のキャリ
ア密度を制御することにより、吸収層に亜鉛が拡散する
量を制御する。実際には、MOVPE成長は、600〜700℃の
高温で成長する。また、成長時間も通常ｐ-InPクラッド
層15は1μm以上成長するので、成長速度によるが20〜60
分かかる。亜鉛の拡散は、キャリア密度と温度と時間に
よって決まる。それらの値を制御することによって、光
吸収層12に亜鉛が拡散するよう成長条件を制御する。拡
散する量も光吸収層12とｐ-InPクラッド層15の界面に拡
散する程度とし、光吸収層12を貫通しないよう制御する
必要がある。
【００２０】図2（ａ）に示すように、絶縁膜マスク17
が、ｐ-InGaAs コンタクト層16上に形成される。このと
き、絶縁膜マスク17はリッジ部形成領域上を覆い、この
リッジ部形成領域の脇に開口部を有するように形成され
る。
が、ｐ-InGaAs コンタクト層16上に形成される。このと
き、絶縁膜マスク17はリッジ部形成領域上を覆い、この
リッジ部形成領域の脇に開口部を有するように形成され
る。
【００２１】図2（ｂ）に示すように、リッジ部形成領
域の脇に位置するｐ-InP クラッド層15及びｐ-InGaAs
コンタクト層16は、光吸収層12を露出するまで、絶縁膜
マスク17を用いてエッチングされる。このエッチング工
程は具体的には、光吸収層12に達する直前までドライエ
ッチングで実行し、その後をウェットエッチングにより
選択的にアンド−プInP 層13をエッチングする。この結
果、逆メサ形状のリッジ部18が形成される。その後、第
1の絶縁層19が、リッジ部18脇の溝部に形成される。次
に、第2の絶縁層としてポリイミド層によって、溝部を
埋め込むように第1の絶縁層19上に形成される。
域の脇に位置するｐ-InP クラッド層15及びｐ-InGaAs
コンタクト層16は、光吸収層12を露出するまで、絶縁膜
マスク17を用いてエッチングされる。このエッチング工
程は具体的には、光吸収層12に達する直前までドライエ
ッチングで実行し、その後をウェットエッチングにより
選択的にアンド−プInP 層13をエッチングする。この結
果、逆メサ形状のリッジ部18が形成される。その後、第
1の絶縁層19が、リッジ部18脇の溝部に形成される。次
に、第2の絶縁層としてポリイミド層によって、溝部を
埋め込むように第1の絶縁層19上に形成される。
【００２２】図2（ｃ）に示すように、絶縁層マスク21
はリッジ部18を露出するように、このリッジ部18脇のｐ
-InGaAs コンタクト層16上に形成される。ｐ型コンタク
ト電極22は、リッジ部18の一部であるｐ-InGaAs コンタ
クト層16上に蒸着され、絶縁層マスク21上の所定部まで
引き出されるように蒸着される。ここで、電極面積低減
のために、ｐ型コンタクト電極22はパッド型の電極形状
とする。次に、n型InP基板11の厚さが、100〜200μｍと
なるように、n型InP基板11の裏面を研磨した後、ｎ型電
極23がn型InP基板11の裏面上に蒸着される。その後、ア
ニールにより各電極22、23が合金化する。
はリッジ部18を露出するように、このリッジ部18脇のｐ
-InGaAs コンタクト層16上に形成される。ｐ型コンタク
ト電極22は、リッジ部18の一部であるｐ-InGaAs コンタ
クト層16上に蒸着され、絶縁層マスク21上の所定部まで
引き出されるように蒸着される。ここで、電極面積低減
のために、ｐ型コンタクト電極22はパッド型の電極形状
とする。次に、n型InP基板11の厚さが、100〜200μｍと
なるように、n型InP基板11の裏面を研磨した後、ｎ型電
極23がn型InP基板11の裏面上に蒸着される。その後、ア
ニールにより各電極22、23が合金化する。
【００２３】図2（ｄ）に示すように、チップ劈開後、
低反射膜24が導波路型光素子の光入出力端面にコーティ
ングされる。導波路型光素子の長さは、光の伝播方向
で、50〜350μmとする。
低反射膜24が導波路型光素子の光入出力端面にコーティ
ングされる。導波路型光素子の長さは、光の伝播方向
で、50〜350μmとする。
【００２４】上述した本発明の第1の実施例の導波路型
光素子の製造方法の特徴は、アンド−プInP 層13を利用
して、選択的に光吸収層12にZnを拡散させることに有
る。具体的には、リッジ部18脇の光吸収層12上には、ア
ンド−プInP 層13を形成することによって、ｐ-InPクラ
ッド層15から光吸収層12へのZn拡散は、リッジ部18脇で
は抑制され、かつリッジ部下では積極的に行われるよう
にした。
光素子の製造方法の特徴は、アンド−プInP 層13を利用
して、選択的に光吸収層12にZnを拡散させることに有
る。具体的には、リッジ部18脇の光吸収層12上には、ア
ンド−プInP 層13を形成することによって、ｐ-InPクラ
ッド層15から光吸収層12へのZn拡散は、リッジ部18脇で
は抑制され、かつリッジ部下では積極的に行われるよう
にした。
【００２５】また、上述した図1及び図2の工程により形
成された本発明の第1の実施例の導波路型光素子の構成
の特徴部は、化合物半導体基板上に形成された光吸収層
と、光吸収層上の所定部に形成されるリッジ部と、リッ
ジ部下の光吸収層に形成された不純物拡散領域とを有す
ることである。
成された本発明の第1の実施例の導波路型光素子の構成
の特徴部は、化合物半導体基板上に形成された光吸収層
と、光吸収層上の所定部に形成されるリッジ部と、リッ
ジ部下の光吸収層に形成された不純物拡散領域とを有す
ることである。
【００２６】従って、本発明の第1の実施例の導波路型
光素子は、リッジ部下の光吸収層に不純物拡散領域が形
成されているので、空乏層が厚み方向で薄くなり、電界
が強くかかるようにできる。従って、デバイスの消光比
特性の向上が図れる。また、リッジ部脇の光吸収層には
不純物拡散領域が形成されていないので、デバイスの偏
波依存性を小さくすることができる。例えば、光吸収層
に0.1μｍZnを拡散させて不純物拡散領域を形成したと
すると、低周波数領域でのE/Oレスポンスが劣化する。
これは、周波数成分が横方向にリークするため見かけ上
の空乏層面積が増大すると共に、空乏層厚も薄くなって
いるし、電気容量が劣化すると共に周波数依存性がある
ためである。本発明の第1の実施例の導波路型光素子に
よれば、この横方向の高周波成分のリークがなくなるた
め、周波数特性の劣化がなくなる。
光素子は、リッジ部下の光吸収層に不純物拡散領域が形
成されているので、空乏層が厚み方向で薄くなり、電界
が強くかかるようにできる。従って、デバイスの消光比
特性の向上が図れる。また、リッジ部脇の光吸収層には
不純物拡散領域が形成されていないので、デバイスの偏
波依存性を小さくすることができる。例えば、光吸収層
に0.1μｍZnを拡散させて不純物拡散領域を形成したと
すると、低周波数領域でのE/Oレスポンスが劣化する。
これは、周波数成分が横方向にリークするため見かけ上
の空乏層面積が増大すると共に、空乏層厚も薄くなって
いるし、電気容量が劣化すると共に周波数依存性がある
ためである。本発明の第1の実施例の導波路型光素子に
よれば、この横方向の高周波成分のリークがなくなるた
め、周波数特性の劣化がなくなる。
【００２７】さらに、リッジ部下の光吸収層内に形成さ
れる不純物拡散領域は、ｐ-InPクラッド層15から光吸収
層12へのZn拡散により形成されるものであり、この不純
物拡散領域の深さ（Xj）は、光吸収層と化合物半導体基
板との界面まで達しない程度とする。このように不純物
拡散領域の深さを設定することによって、光吸収層で効
率的に電界をかけることができる。従って、最適にデバ
イスの消光比特性の向上を図ることができる。
れる不純物拡散領域は、ｐ-InPクラッド層15から光吸収
層12へのZn拡散により形成されるものであり、この不純
物拡散領域の深さ（Xj）は、光吸収層と化合物半導体基
板との界面まで達しない程度とする。このように不純物
拡散領域の深さを設定することによって、光吸収層で効
率的に電界をかけることができる。従って、最適にデバ
イスの消光比特性の向上を図ることができる。
【００２８】さらに、長波長で発振させる場合は、リッ
ジ部を構成するクラッド層及び化合物半導体基板がInP
からなるように構成する。さらに、短波長で発振させる
場合は、リッジ部を構成するクラッド層及び化合物半導
体基板がGaAsからなるように構成する。
ジ部を構成するクラッド層及び化合物半導体基板がInP
からなるように構成する。さらに、短波長で発振させる
場合は、リッジ部を構成するクラッド層及び化合物半導
体基板がGaAsからなるように構成する。
【００２９】さらに、拡散スピ−ドが速いという点で、
Znが最適ではあるが、代替案として、マグネシウム（M
g）、又はベリリュウム（Be）も採用できる。
Znが最適ではあるが、代替案として、マグネシウム（M
g）、又はベリリュウム（Be）も採用できる。
【００３０】本発明の第1の実施例の導波路型光素子を
用いた集積化光導波路素子の製造方法、特に導波路型光
素子として分布帰還形レーザ（DFB-LD）を集積した光増
幅器または光変調器に適用した集積化光導波路素子の製
造方法について、図3〜図5を用いて説明する。
用いた集積化光導波路素子の製造方法、特に導波路型光
素子として分布帰還形レーザ（DFB-LD）を集積した光増
幅器または光変調器に適用した集積化光導波路素子の製
造方法について、図3〜図5を用いて説明する。
【００３１】図3〜図5は本発明の第1の実施例の導波路
型光素子を用いた集積化光導波路素子の製造方法を説明
するための断面斜視図である。
型光素子を用いた集積化光導波路素子の製造方法を説明
するための断面斜視図である。
【００３２】図3（ａ）に示すように、n-InP基板31の上
へグレーティング32を干渉露光技術などを用いたフォト
リソとエッチングにより形成する。次に、活性層33とp-
InP層34を結晶成長する。
へグレーティング32を干渉露光技術などを用いたフォト
リソとエッチングにより形成する。次に、活性層33とp-
InP層34を結晶成長する。
【００３３】図3（ｂ）に示すように、島状の絶縁膜マ
スク35を形成し、脇をエッチングする。このとき、n-In
P 基板31上に作成したグレーティング32もエッチングに
より除去する。
スク35を形成し、脇をエッチングする。このとき、n-In
P 基板31上に作成したグレーティング32もエッチングに
より除去する。
【００３４】図3（ｃ）に示すように、光吸収層36とア
ンドープ InP層37を結晶成長により形成する。このとき
の吸収層構造は、量子閉じ込めシュタルク効果（QCSE）
を利用する場合は、多重量子井戸構造（MQW構造）とす
る。また、アンドープ InP層37の厚みは、10〜300nmと
する。
ンドープ InP層37を結晶成長により形成する。このとき
の吸収層構造は、量子閉じ込めシュタルク効果（QCSE）
を利用する場合は、多重量子井戸構造（MQW構造）とす
る。また、アンドープ InP層37の厚みは、10〜300nmと
する。
【００３５】図3（ｄ）に示すように、絶縁膜マスク38
を形成し、フォトリソとエッチングにより絶縁膜マスク
38を形成する。このとき、マスク間隔は、1〜3μｍとす
る。
を形成し、フォトリソとエッチングにより絶縁膜マスク
38を形成する。このとき、マスク間隔は、1〜3μｍとす
る。
【００３６】図4（ａ）に示すように、アンドープ InP
層37のマスクが形成されていない部分を、選択的にエッ
チングにより除去する。このとき、四元混晶により形成
された吸収層をエッチングストップ層として使用する。
層37のマスクが形成されていない部分を、選択的にエッ
チングにより除去する。このとき、四元混晶により形成
された吸収層をエッチングストップ層として使用する。
【００３７】図4（ｂ）に示すように、ｐ-InP クラッド
層39とｐ-InGaAs コンタクト層40を結晶成長する。
層39とｐ-InGaAs コンタクト層40を結晶成長する。
【００３８】上記のとおり、光吸収層36およびｐ-InPク
ラッド層39をMOVPE成長する際、光吸収層36成長時は不
純物を添加せず、ｐ-InPクラッド層39成長時は、ｐ型不
純物を添加する。このとき、ｐ不純物として添加する原
料は、亜鉛（Zn）が選ばれる。このとき、亜鉛のキャリ
ア密度を制御することにより、光吸収層36に亜鉛が拡散
する量を制御する。実際には、MOVPE成長は、600〜700
℃程度の高温で成長する。また、成長時間も通常ｐ-InP
クラッド層15は1μm以上成長するので、成長速度による
が20〜60分程度かかる。亜鉛の拡散は、キャリア密度と
温度と時間によって決まる。それらの値を制御すること
によって、光吸収層36に亜鉛が拡散するよう成長条件を
制御する。拡散する量も光吸収層36とｐ-InPクラッド層
39の界面に拡散する程度とし、光吸収層36を貫通しない
よう制御する必要がある。
ラッド層39をMOVPE成長する際、光吸収層36成長時は不
純物を添加せず、ｐ-InPクラッド層39成長時は、ｐ型不
純物を添加する。このとき、ｐ不純物として添加する原
料は、亜鉛（Zn）が選ばれる。このとき、亜鉛のキャリ
ア密度を制御することにより、光吸収層36に亜鉛が拡散
する量を制御する。実際には、MOVPE成長は、600〜700
℃程度の高温で成長する。また、成長時間も通常ｐ-InP
クラッド層15は1μm以上成長するので、成長速度による
が20〜60分程度かかる。亜鉛の拡散は、キャリア密度と
温度と時間によって決まる。それらの値を制御すること
によって、光吸収層36に亜鉛が拡散するよう成長条件を
制御する。拡散する量も光吸収層36とｐ-InPクラッド層
39の界面に拡散する程度とし、光吸収層36を貫通しない
よう制御する必要がある。
【００３９】図 4（ｃ）に示すように、絶縁膜マスク41
を形成する。
を形成する。
【００４０】図4（ｄ）に示すように、絶縁膜マスク41
を用いて、エッチングを行う。このとき、光吸収層36に
達する直前までドライエッチングを行ってから、ウェッ
トエッチングにより選択的に p-InP クラッド層39をエ
ッチングする。このとき、逆メサ形状になり、リッジ部
42を形成する。そして、リッジ部脇の絶縁膜43を堆積さ
せた後、ポリイミド44で埋め込む。
を用いて、エッチングを行う。このとき、光吸収層36に
達する直前までドライエッチングを行ってから、ウェッ
トエッチングにより選択的に p-InP クラッド層39をエ
ッチングする。このとき、逆メサ形状になり、リッジ部
42を形成する。そして、リッジ部脇の絶縁膜43を堆積さ
せた後、ポリイミド44で埋め込む。
【００４１】図5（a）に示すように、絶縁膜45を形成
し、活性層領域用ｐ型コンタクト電極46と変調器領域用
ｐ型コンタクト電極47を蒸着し、電極面積低減のために
パッド型の電極形状とする。また、ｎ型のInP基板厚
が、100〜200μｍとなるように、研磨する。次に、ｎ型
電極48を蒸着した後、各電極をアニールにより合金化す
る。
し、活性層領域用ｐ型コンタクト電極46と変調器領域用
ｐ型コンタクト電極47を蒸着し、電極面積低減のために
パッド型の電極形状とする。また、ｎ型のInP基板厚
が、100〜200μｍとなるように、研磨する。次に、ｎ型
電極48を蒸着した後、各電極をアニールにより合金化す
る。
【００４２】図5（b）に示すように、チップ劈開後、低
反射膜49をコーティングする。チップ形成後の各領域の
長さは、活性層領域が100〜550 μmとし、変調器領域が
50〜350 μmとなるようにする。
反射膜49をコーティングする。チップ形成後の各領域の
長さは、活性層領域が100〜550 μmとし、変調器領域が
50〜350 μmとなるようにする。
【００４３】上述した本発明の第1の実施例の導波路型
光素子を用いた集積化光導波路素子の製造方法の特徴
は、アンド−プInP 層を利用して、選択的に光吸収層に
Znを拡散させることに有る。具体的には、リッジ部脇の
光吸収層上には、アンド−プInP 層を形成することによ
って、ｐ-InPクラッド層から光吸収層へのZn拡散は、リ
ッジ部脇では抑制され、かつリッジ部下では積極的に行
われるようにした。
光素子を用いた集積化光導波路素子の製造方法の特徴
は、アンド−プInP 層を利用して、選択的に光吸収層に
Znを拡散させることに有る。具体的には、リッジ部脇の
光吸収層上には、アンド−プInP 層を形成することによ
って、ｐ-InPクラッド層から光吸収層へのZn拡散は、リ
ッジ部脇では抑制され、かつリッジ部下では積極的に行
われるようにした。
【００４４】また、上述した図3〜図5の工程により形成
された本発明の第1の実施例の導波路型光素子を用いた
集積化光導波路素子の構成の特徴部は、化合物半導体基
板上に形成された光吸収層と、光吸収層上の所定部に形
成されるリッジ部と、リッジ部下の光吸収層に形成され
た不純物拡散領域とを有することである。
された本発明の第1の実施例の導波路型光素子を用いた
集積化光導波路素子の構成の特徴部は、化合物半導体基
板上に形成された光吸収層と、光吸収層上の所定部に形
成されるリッジ部と、リッジ部下の光吸収層に形成され
た不純物拡散領域とを有することである。
【００４５】従って、本発明の第1の実施例の導波路型
光素子は、リッジ部下の光吸収層に不純物拡散領域が形
成されているので、空乏層が厚み方向で薄くなり、電界
が強くかかるようにできる。従って、デバイスの消光比
特性の向上が図れる。また、リッジ部脇の光吸収層には
不純物拡散領域が形成されていないので、デバイスの偏
波依存性を小さくすることができる。例えば、光吸収層
に0.1μｍ程度Znを拡散させて不純物拡散領域を形成し
たとすると、低周波数領域でのE/Oレスポンスが劣化す
る。これは、周波数成分が横方向にリークするため見か
け上の空乏層面積が増大すると共に、空乏層厚も薄くな
っているし、電気容量が劣化すると共に周波数依存性が
あるためである。本発明の第1の実施例の導波路型光素
子によれば、この横方向の高周波成分のリークがなくな
るため、周波数特性の劣化がなくなる。
光素子は、リッジ部下の光吸収層に不純物拡散領域が形
成されているので、空乏層が厚み方向で薄くなり、電界
が強くかかるようにできる。従って、デバイスの消光比
特性の向上が図れる。また、リッジ部脇の光吸収層には
不純物拡散領域が形成されていないので、デバイスの偏
波依存性を小さくすることができる。例えば、光吸収層
に0.1μｍ程度Znを拡散させて不純物拡散領域を形成し
たとすると、低周波数領域でのE/Oレスポンスが劣化す
る。これは、周波数成分が横方向にリークするため見か
け上の空乏層面積が増大すると共に、空乏層厚も薄くな
っているし、電気容量が劣化すると共に周波数依存性が
あるためである。本発明の第1の実施例の導波路型光素
子によれば、この横方向の高周波成分のリークがなくな
るため、周波数特性の劣化がなくなる。
【００４６】さらに、リッジ部下の光吸収層内に形成さ
れる不純物拡散領域は、ｐ-InPクラッド層から光吸収層
へのZn拡散により形成されるものであり、この不純物拡
散領域の深さ（Xj）は、光吸収層と化合物半導体基板と
の界面まで達しない程度とする。このように不純物拡散
領域の深さを設定することによって、光吸収層で効率的
に電界をかけることができる。従って、最適にデバイス
の消光比特性の向上を図ることができる。
れる不純物拡散領域は、ｐ-InPクラッド層から光吸収層
へのZn拡散により形成されるものであり、この不純物拡
散領域の深さ（Xj）は、光吸収層と化合物半導体基板と
の界面まで達しない程度とする。このように不純物拡散
領域の深さを設定することによって、光吸収層で効率的
に電界をかけることができる。従って、最適にデバイス
の消光比特性の向上を図ることができる。
【００４７】さらに、長波長で発振させる場合は、リッ
ジ部を構成するクラッド層及び化合物半導体基板がInP
からなるように構成する。さらに、短波長で発振させる
場合は、リッジ部を構成するクラッド層及び化合物半導
体基板がGaAsからなるように構成する。
ジ部を構成するクラッド層及び化合物半導体基板がInP
からなるように構成する。さらに、短波長で発振させる
場合は、リッジ部を構成するクラッド層及び化合物半導
体基板がGaAsからなるように構成する。
【００４８】さらに、拡散スピ−ドが速いという点で、
Znが最適ではあるが、代替案として、マグネシウム（M
g）、又はベリリュウム（Be）も採用できる。
Znが最適ではあるが、代替案として、マグネシウム（M
g）、又はベリリュウム（Be）も採用できる。
【００４９】本発明の第2の実施例の導波路型光素子の
製造方法について、図6及び図7を用いて説明する。図6
及び図7は本発明の第2の実施例の導波路型光素子の製造
工程を説明するための断面斜視図である。
製造方法について、図6及び図7を用いて説明する。図6
及び図7は本発明の第2の実施例の導波路型光素子の製造
工程を説明するための断面斜視図である。
【００５０】図6（ａ）に示すように、n型InP基板51の
上へ光吸収層52とアンドープ InP層53を結晶成長により
形成する。このときの光吸収層構造は、量子閉じ込めシ
ュタルク効果（QCSE）を利用する場合は、多重量子井戸
構造（MQW構造）とする。アンドープ InP層53の厚み
は、10〜300nmとする。
上へ光吸収層52とアンドープ InP層53を結晶成長により
形成する。このときの光吸収層構造は、量子閉じ込めシ
ュタルク効果（QCSE）を利用する場合は、多重量子井戸
構造（MQW構造）とする。アンドープ InP層53の厚み
は、10〜300nmとする。
【００５１】図6（ｂ）に示すように、絶縁膜マスク54
を形成し、フォトリソとエッチングにより絶縁膜マスク
54を形成する。このとき、マスクの開口部の間隔は、1
〜4μｍとしマスク幅は、3〜50μｍとする。
を形成し、フォトリソとエッチングにより絶縁膜マスク
54を形成する。このとき、マスクの開口部の間隔は、1
〜4μｍとしマスク幅は、3〜50μｍとする。
【００５２】図6（ｃ）に示すように、絶縁膜マスク54
が形成されていない部分のアンドープ InP層53を、選択
的にエッチングにより除去する。このとき、四元混晶に
より形成された吸収層をエッチングストップ層として使
用する。また、次に選択成長するために、一度、マスク
を除去してから選択成長マスクを新たに形成してもかま
わない。
が形成されていない部分のアンドープ InP層53を、選択
的にエッチングにより除去する。このとき、四元混晶に
より形成された吸収層をエッチングストップ層として使
用する。また、次に選択成長するために、一度、マスク
を除去してから選択成長マスクを新たに形成してもかま
わない。
【００５３】図6（ｄ）に示すように、ｐ-InP クラッド
層55とｐ-InGaAs コンタクト層56を選択的に結晶成長す
る。このとき、マスク間隔と幅の値により、成長領域の
成長速度が増大するので、予め最適化しておく必要があ
る。
層55とｐ-InGaAs コンタクト層56を選択的に結晶成長す
る。このとき、マスク間隔と幅の値により、成長領域の
成長速度が増大するので、予め最適化しておく必要があ
る。
【００５４】上記のとおり、光吸収層52およびｐ-InPク
ラッド層55をMOVPE成長する際、光吸収層52成長時は不
純物を添加せず、ｐ-InPクラッド層55成長時は、ｐ型不
純物を添加する。このとき、ｐ不純物として添加する原
料は、亜鉛（Zn）が選ばれる。このとき、亜鉛のキャリ
ア密度を制御することにより、光吸収層52に亜鉛が拡散
する量を制御する。実際には、MOVPE成長は、600〜700
℃の高温で成長する。また、成長時間も通常ｐ-InPクラ
ッド層55は1μm以上成長するので、成長速度によるが20
〜60分かかる。亜鉛の拡散は、キャリア密度と温度と時
間によって決まる。それらの値を制御することによっ
て、光吸収層52に亜鉛が拡散するよう成長条件を制御す
る。拡散する量も光吸収層52とｐ-InPクラッド層55の界
面に拡散する程度とし、光吸収層52を貫通しないよう制
御する必要がある。
ラッド層55をMOVPE成長する際、光吸収層52成長時は不
純物を添加せず、ｐ-InPクラッド層55成長時は、ｐ型不
純物を添加する。このとき、ｐ不純物として添加する原
料は、亜鉛（Zn）が選ばれる。このとき、亜鉛のキャリ
ア密度を制御することにより、光吸収層52に亜鉛が拡散
する量を制御する。実際には、MOVPE成長は、600〜700
℃の高温で成長する。また、成長時間も通常ｐ-InPクラ
ッド層55は1μm以上成長するので、成長速度によるが20
〜60分かかる。亜鉛の拡散は、キャリア密度と温度と時
間によって決まる。それらの値を制御することによっ
て、光吸収層52に亜鉛が拡散するよう成長条件を制御す
る。拡散する量も光吸収層52とｐ-InPクラッド層55の界
面に拡散する程度とし、光吸収層52を貫通しないよう制
御する必要がある。
【００５５】図7（ａ）に示すように、絶縁膜マスク57
を形成し、ポリイミド58で埋め込む。
を形成し、ポリイミド58で埋め込む。
【００５６】図7（ｂ）に示すように、絶縁膜マスク59
を形成し、ｐ型コンタクト電極60を蒸着し、電極面積低
減のためにパッド型の電極形状とする。また、ｎ型InP
基板厚が、100〜200μｍとなるように、研磨した後、ｎ
型電極61蒸着後、各電極はアニールにより合金化する。
を形成し、ｐ型コンタクト電極60を蒸着し、電極面積低
減のためにパッド型の電極形状とする。また、ｎ型InP
基板厚が、100〜200μｍとなるように、研磨した後、ｎ
型電極61蒸着後、各電極はアニールにより合金化する。
【００５７】図7（ｃ）に示すように、チップ劈開後、
低反射膜62をコーティングする。チップ形成後の各領域
の長さは、50〜350 μmとする。
低反射膜62をコーティングする。チップ形成後の各領域
の長さは、50〜350 μmとする。
【００５８】上述した本発明の第2の実施例の導波路型
光素子の製造方法の特徴は、アンド−プInP 層を利用し
て、選択的に光吸収層にZnを拡散させることに有る。具
体的には、リッジ部脇の光吸収層上には、アンド−プIn
P 層を形成することによって、ｐ-InPクラッド層から光
吸収層へのZn拡散は、リッジ部脇では抑制され、かつリ
ッジ部下では積極的に行われるようにした。
光素子の製造方法の特徴は、アンド−プInP 層を利用し
て、選択的に光吸収層にZnを拡散させることに有る。具
体的には、リッジ部脇の光吸収層上には、アンド−プIn
P 層を形成することによって、ｐ-InPクラッド層から光
吸収層へのZn拡散は、リッジ部脇では抑制され、かつリ
ッジ部下では積極的に行われるようにした。
【００５９】また、上述した図6〜図7の工程により形成
された本発明の第2の実施例の導波路型光素子の構成の
特徴部は、化合物半導体基板上に形成された光吸収層
と、光吸収層上の所定部に形成されるリッジ部と、リッ
ジ部下の光吸収層に形成された不純物拡散領域とを有す
ることである。
された本発明の第2の実施例の導波路型光素子の構成の
特徴部は、化合物半導体基板上に形成された光吸収層
と、光吸収層上の所定部に形成されるリッジ部と、リッ
ジ部下の光吸収層に形成された不純物拡散領域とを有す
ることである。
【００６０】従って、本発明の第2の実施例の導波路型
光素子は、リッジ部下の光吸収層に不純物拡散領域が形
成されているので、空乏層が厚み方向で薄くなり、電界
が強くかかるようにできる。従って、デバイスの消光比
特性の向上が図れる。また、リッジ部脇の光吸収層には
不純物拡散領域が形成されていないので、デバイスの偏
波依存性を小さくすることができる。例えば、光吸収層
に0.1μｍZnを拡散させて不純物拡散領域を形成したと
すると、低周波数領域でのE/Oレスポンスが劣化する。
これは、周波数成分が横方向にリークするため見かけ上
の空乏層面積が増大すると共に、空乏層厚も薄くなって
いるし、電気容量が劣化すると共に周波数依存性がある
ためである。本発明の第1の実施例の導波路型光素子に
よれば、この横方向の高周波成分のリークがなくなるた
め、周波数特性の劣化がなくなる。
光素子は、リッジ部下の光吸収層に不純物拡散領域が形
成されているので、空乏層が厚み方向で薄くなり、電界
が強くかかるようにできる。従って、デバイスの消光比
特性の向上が図れる。また、リッジ部脇の光吸収層には
不純物拡散領域が形成されていないので、デバイスの偏
波依存性を小さくすることができる。例えば、光吸収層
に0.1μｍZnを拡散させて不純物拡散領域を形成したと
すると、低周波数領域でのE/Oレスポンスが劣化する。
これは、周波数成分が横方向にリークするため見かけ上
の空乏層面積が増大すると共に、空乏層厚も薄くなって
いるし、電気容量が劣化すると共に周波数依存性がある
ためである。本発明の第1の実施例の導波路型光素子に
よれば、この横方向の高周波成分のリークがなくなるた
め、周波数特性の劣化がなくなる。
【００６１】さらに、リッジ部下の光吸収層内に形成さ
れる不純物拡散領域は、ｐ-InPクラッド層から光吸収層
へのZn拡散により形成されるものであり、この不純物拡
散領域の深さ（Xj）は、光吸収層と化合物半導体基板と
の界面まで達しない程度とする。このように不純物拡散
領域の深さを設定することによって、光吸収層で効率的
に電界をかけることができる。従って、最適にデバイス
の消光比特性の向上を図ることができる。
れる不純物拡散領域は、ｐ-InPクラッド層から光吸収層
へのZn拡散により形成されるものであり、この不純物拡
散領域の深さ（Xj）は、光吸収層と化合物半導体基板と
の界面まで達しない程度とする。このように不純物拡散
領域の深さを設定することによって、光吸収層で効率的
に電界をかけることができる。従って、最適にデバイス
の消光比特性の向上を図ることができる。
【００６２】さらに、長波長で発振させる場合は、リッ
ジ部を構成するクラッド層及び化合物半導体基板がInP
からなるように構成する。さらに、短波長で発振させる
場合は、リッジ部を構成するクラッド層及び化合物半導
体基板がGaAsからなるように構成する。
ジ部を構成するクラッド層及び化合物半導体基板がInP
からなるように構成する。さらに、短波長で発振させる
場合は、リッジ部を構成するクラッド層及び化合物半導
体基板がGaAsからなるように構成する。
【００６３】さらに、拡散スピ−ドが速いという点で、
Znが最適ではあるが、代替案として、マグネシウム（M
g）、又はベリリュウム（Be）も採用できる。
Znが最適ではあるが、代替案として、マグネシウム（M
g）、又はベリリュウム（Be）も採用できる。
【００６４】本発明の第2の実施例の導波路型光素子を
用いた集積化光導波路素子の製造方法、特に導波路型光
素子として分布帰還形レーザ（DFB-LD）を集積した光増
幅器または光変調器に適用した集積化光導波路素子の製
造方法について、図8及び図9を用いて説明する。
用いた集積化光導波路素子の製造方法、特に導波路型光
素子として分布帰還形レーザ（DFB-LD）を集積した光増
幅器または光変調器に適用した集積化光導波路素子の製
造方法について、図8及び図9を用いて説明する。
【００６５】図8及び図9は本発明の第2の実施例の導波
路型光素子を用いた集積化光導波路素子の製造方法を説
明するための断面斜視図である。
路型光素子を用いた集積化光導波路素子の製造方法を説
明するための断面斜視図である。
【００６６】図8（ａ）に示すように、n-InP基板71の上
へグレーティング72を干渉露光技術などを用いたフォト
リソとエッチングにより形成する。次に、活性層73とp-
InP層74を結晶成長する。
へグレーティング72を干渉露光技術などを用いたフォト
リソとエッチングにより形成する。次に、活性層73とp-
InP層74を結晶成長する。
【００６７】図8（ｂ）に示すように、島状の絶縁膜マ
スク75を形成し、脇をエッチングする。このとき、 n-I
nP 基板71上に作成したグレーティング72もエッチング
により除去する。
スク75を形成し、脇をエッチングする。このとき、 n-I
nP 基板71上に作成したグレーティング72もエッチング
により除去する。
【００６８】図8（ｃ）に示すように、光吸収層76とア
ンドープ InP層77を結晶成長により形成する。このとき
の吸収層構造は、量子閉じ込めシュタルク効果（QCSE）
を利用する場合は、多重量子井戸構造（MQW構造）とす
る。アンドープ InP層77の厚みは、10〜300nmとする。
ンドープ InP層77を結晶成長により形成する。このとき
の吸収層構造は、量子閉じ込めシュタルク効果（QCSE）
を利用する場合は、多重量子井戸構造（MQW構造）とす
る。アンドープ InP層77の厚みは、10〜300nmとする。
【００６９】図8（ｄ）に示すように、絶縁膜マスク78
を形成し、フォトリソとエッチングにより絶縁層マスク
78を形成する。このとき、マスク開口部間隔は、1〜4μ
ｍとし、マスク幅は、3〜50μｍとする。
を形成し、フォトリソとエッチングにより絶縁層マスク
78を形成する。このとき、マスク開口部間隔は、1〜4μ
ｍとし、マスク幅は、3〜50μｍとする。
【００７０】図9（ａ）に示すように、絶縁膜マスク78
が形成されていない部分のアンドープ InP層77を、選択
的にエッチングにより除去する。このとき、四元混晶に
より形成された吸収層をエッチングストップ層として使
用する。また、次に選択成長するために、一度、マスク
を除去してから選択成長マスクを新たに形成してもかま
わない。
が形成されていない部分のアンドープ InP層77を、選択
的にエッチングにより除去する。このとき、四元混晶に
より形成された吸収層をエッチングストップ層として使
用する。また、次に選択成長するために、一度、マスク
を除去してから選択成長マスクを新たに形成してもかま
わない。
【００７１】図9（ｂ）に示すように、ｐ-InP クラッド
層79とｐ-InGaAs コンタクト層80を結晶成長する。この
とき、マスク間隔と幅の値により、成長領域の成長速度
が増大するので、予め最適化しておく必要がある。
層79とｐ-InGaAs コンタクト層80を結晶成長する。この
とき、マスク間隔と幅の値により、成長領域の成長速度
が増大するので、予め最適化しておく必要がある。
【００７２】上記のとおり、光吸収層76およびｐ-InPク
ラッド層79をMOVPE成長する際、光吸収層76成長時は不
純物を添加せず、ｐ-InPクラッド層79成長時は、ｐ型不
純物を添加する。このとき、ｐ型不純物として添加する
原料は、亜鉛（Zn）が選ばれる。このとき、亜鉛のキャ
リア密度を制御することにより、光吸収層76に亜鉛が拡
散する量を制御する。実際には、MOVPE成長は、600〜70
0℃の高温で成長する。また、成長時間も通常ｐ-InPク
ラッド層79は1μm以上成長するので、成長速度によるが
20〜60分かかる。亜鉛の拡散は、キャリア密度と温度と
時間によって決まる。それらの値を制御することによっ
て、光吸収層76に亜鉛が拡散するよう成長条件を制御す
る。拡散する量も光吸収層76とｐ-InPクラッド層79の界
面に拡散する程度とし、光吸収層76を貫通しないよう制
御する必要がある。
ラッド層79をMOVPE成長する際、光吸収層76成長時は不
純物を添加せず、ｐ-InPクラッド層79成長時は、ｐ型不
純物を添加する。このとき、ｐ型不純物として添加する
原料は、亜鉛（Zn）が選ばれる。このとき、亜鉛のキャ
リア密度を制御することにより、光吸収層76に亜鉛が拡
散する量を制御する。実際には、MOVPE成長は、600〜70
0℃の高温で成長する。また、成長時間も通常ｐ-InPク
ラッド層79は1μm以上成長するので、成長速度によるが
20〜60分かかる。亜鉛の拡散は、キャリア密度と温度と
時間によって決まる。それらの値を制御することによっ
て、光吸収層76に亜鉛が拡散するよう成長条件を制御す
る。拡散する量も光吸収層76とｐ-InPクラッド層79の界
面に拡散する程度とし、光吸収層76を貫通しないよう制
御する必要がある。
【００７３】図9（ｃ）に示すように、絶縁膜マスク78
を除去した後、絶縁膜マスク81を形成し、ポリイミド82
で埋め込む。
を除去した後、絶縁膜マスク81を形成し、ポリイミド82
で埋め込む。
【００７４】図9（ｄ）に示すように、絶縁膜マスク83
を形成し、活性層領域用ｐ型コンタクト電極84と変調器
領域用ｐ型コンタクト電極85を蒸着し、電極面積低減の
ためにパッド型の電極形状とする。また、ｎ型のInP基
板厚が、100〜200μｍとなるように、研磨する。次に、
ｎ型電極86が蒸着された後、各電極はアニールにより合
金化される。
を形成し、活性層領域用ｐ型コンタクト電極84と変調器
領域用ｐ型コンタクト電極85を蒸着し、電極面積低減の
ためにパッド型の電極形状とする。また、ｎ型のInP基
板厚が、100〜200μｍとなるように、研磨する。次に、
ｎ型電極86が蒸着された後、各電極はアニールにより合
金化される。
【００７５】図9（ｅ）に示すように、チップ劈開後、
低反射膜87がコーティングされる。チップ形成後の各領
域の長さは、活性層領域が100〜550 μmとし、変調器領
域が50〜350 μmとなるようにする。
低反射膜87がコーティングされる。チップ形成後の各領
域の長さは、活性層領域が100〜550 μmとし、変調器領
域が50〜350 μmとなるようにする。
【００７６】上述した本発明の第2の実施例の導波路型
光素子を用いた集積化光導波路素子の製造方法の特徴
は、アンド−プInP 層を利用して、選択的に光吸収層に
Znを拡散させることに有る。具体的には、リッジ部脇の
光吸収層上には、アンド−プInP 層を形成することによ
って、ｐ-InPクラッド層から光吸収層へのZn拡散は、リ
ッジ部脇では抑制され、かつリッジ部下では積極的に行
われるようにした。
光素子を用いた集積化光導波路素子の製造方法の特徴
は、アンド−プInP 層を利用して、選択的に光吸収層に
Znを拡散させることに有る。具体的には、リッジ部脇の
光吸収層上には、アンド−プInP 層を形成することによ
って、ｐ-InPクラッド層から光吸収層へのZn拡散は、リ
ッジ部脇では抑制され、かつリッジ部下では積極的に行
われるようにした。
【００７７】また、上述した図8〜図9の工程により形成
された本発明の第2の実施例の導波路型光素子を用いた
集積化光導波路素子の構成の特徴部は、化合物半導体基
板上に形成された光吸収層と、光吸収層上の所定部に形
成されるリッジ部と、リッジ部下の光吸収層に形成され
た不純物拡散領域とを有することである。
された本発明の第2の実施例の導波路型光素子を用いた
集積化光導波路素子の構成の特徴部は、化合物半導体基
板上に形成された光吸収層と、光吸収層上の所定部に形
成されるリッジ部と、リッジ部下の光吸収層に形成され
た不純物拡散領域とを有することである。
【００７８】従って、本発明の第2の実施例の導波路型
光素子は、リッジ部下の光吸収層に不純物拡散領域が形
成されているので、空乏層が厚み方向で薄くなり、電界
が強くかかるようにできる。従って、デバイスの消光比
特性の向上が図れる。また、リッジ部脇の光吸収層には
不純物拡散領域が形成されていないので、デバイスの偏
波依存性を小さくすることができる。例えば、光吸収層
に0.1μｍZnを拡散させて不純物拡散領域を形成したと
すると、低周波数領域でのE/Oレスポンスが劣化する。
これは、周波数成分が横方向にリークするため見かけ上
の空乏層面積が増大すると共に、空乏層厚も薄くなって
いるし、電気容量が劣化すると共に周波数依存性がある
ためである。本発明の第1の実施例の導波路型光素子に
よれば、この横方向の高周波成分のリークがなくなるた
め、周波数特性の劣化がなくなる。
光素子は、リッジ部下の光吸収層に不純物拡散領域が形
成されているので、空乏層が厚み方向で薄くなり、電界
が強くかかるようにできる。従って、デバイスの消光比
特性の向上が図れる。また、リッジ部脇の光吸収層には
不純物拡散領域が形成されていないので、デバイスの偏
波依存性を小さくすることができる。例えば、光吸収層
に0.1μｍZnを拡散させて不純物拡散領域を形成したと
すると、低周波数領域でのE/Oレスポンスが劣化する。
これは、周波数成分が横方向にリークするため見かけ上
の空乏層面積が増大すると共に、空乏層厚も薄くなって
いるし、電気容量が劣化すると共に周波数依存性がある
ためである。本発明の第1の実施例の導波路型光素子に
よれば、この横方向の高周波成分のリークがなくなるた
め、周波数特性の劣化がなくなる。
【００７９】さらに、リッジ部下の光吸収層内に形成さ
れる不純物拡散領域は、ｐ-InPクラッド層から光吸収層
へのZn拡散により形成されるものであり、この不純物拡
散領域の深さ（Xj）は、光吸収層と化合物半導体基板と
の界面まで達しない程度とする。このように不純物拡散
領域の深さを設定することによって、光吸収層で効率的
に電界をかけることができる。従って、最適にデバイス
の消光比特性の向上を図ることができる。
れる不純物拡散領域は、ｐ-InPクラッド層から光吸収層
へのZn拡散により形成されるものであり、この不純物拡
散領域の深さ（Xj）は、光吸収層と化合物半導体基板と
の界面まで達しない程度とする。このように不純物拡散
領域の深さを設定することによって、光吸収層で効率的
に電界をかけることができる。従って、最適にデバイス
の消光比特性の向上を図ることができる。
【００８０】さらに、長波長で発振させる場合は、リッ
ジ部を構成するクラッド層及び化合物半導体基板がInP
からなるように構成する。さらに、短波長で発振させる
場合は、リッジ部を構成するクラッド層及び化合物半導
体基板がGaAsからなるように構成する。
ジ部を構成するクラッド層及び化合物半導体基板がInP
からなるように構成する。さらに、短波長で発振させる
場合は、リッジ部を構成するクラッド層及び化合物半導
体基板がGaAsからなるように構成する。
【００８１】さらに、拡散スピ−ドが速いという点で、
Znが最適ではあるが、代替案として、マグネシウム（M
g）、又はベリリュウム（Be）も採用できる。
Znが最適ではあるが、代替案として、マグネシウム（M
g）、又はベリリュウム（Be）も採用できる。
【００８２】
【発明の効果】本発明の導波路型光素子、これを用いた
集積化光導波路素子、及びその製造方法は、リッジ部下
の光吸収層に不純物拡散領域が形成されているので、デ
バイスの消光比特性の向上が図れる。また、リッジ部脇
の光吸収層には不純物拡散領域が形成されていないの
で、デバイスの偏波依存性を小さくすることができる。
集積化光導波路素子、及びその製造方法は、リッジ部下
の光吸収層に不純物拡散領域が形成されているので、デ
バイスの消光比特性の向上が図れる。また、リッジ部脇
の光吸収層には不純物拡散領域が形成されていないの
で、デバイスの偏波依存性を小さくすることができる。
【図1】本発明の第1の実施例の導波路型光素子の製造方
法を説明するための断面斜視図である。（その1）
法を説明するための断面斜視図である。（その1）
【図2】本発明の第1の実施例の導波路型光素子の製造方
法を説明するための断面斜視図である。（その2）
法を説明するための断面斜視図である。（その2）
【図3】本発明の第1の実施例の導波路型光素子を用いた
集積化光導波路素子の製造方法を説明するための断面斜
視図である。（その1）
集積化光導波路素子の製造方法を説明するための断面斜
視図である。（その1）
【図4】本発明の第1の実施例の導波路型光素子を用いた
集積化光導波路素子の製造方法を説明するための断面斜
視図である。（その2）
集積化光導波路素子の製造方法を説明するための断面斜
視図である。（その2）
【図5】本発明の第1の実施例の導波路型光素子を用いた
集積化光導波路素子の製造方法を説明するための断面斜
視図である。（その3）
集積化光導波路素子の製造方法を説明するための断面斜
視図である。（その3）
【図6】本発明の第2の実施例の導波路型光素子の製造方
法を説明するための断面斜視図である。（その1）
法を説明するための断面斜視図である。（その1）
【図7】本発明の第2の実施例の導波路型光素子の製造方
法を説明するための断面斜視図である。（その2）
法を説明するための断面斜視図である。（その2）
【図8】本発明の第2の実施例の導波路型光素子を用いた
集積化光導波路素子の製造方法を説明するための断面斜
視図である。（その1）
集積化光導波路素子の製造方法を説明するための断面斜
視図である。（その1）
【図9】本発明の第2の実施例の導波路型光素子を用いた
集積化光導波路素子の製造方法を説明するための断面斜
視図である。（その2）
集積化光導波路素子の製造方法を説明するための断面斜
視図である。（その2）
【図10】従来の導波路型光素子の製造方法を説明するた
めの断面斜視図である。
めの断面斜視図である。
12 光吸収層
13 アンド−プInP 層
15 ｐ-InP クラッド層
16 ｐ-InGaAs コンタクト層
17 絶縁膜マスク
18 リッジ部
19 第1の絶縁層
20ポリイミド層
21 絶縁層マスク
22 ｐ型コンタクト電極
23 N型電極
24 低反射膜
Claims (19)
- 【請求項１】 化合物半導体基板上に形成された光吸収
層と、 前記光吸収層上の所定部に形成されるリッジ部と、 前記リッジ部下の前記電界吸収層に形成された不純物拡
散領域とを有することを特徴とする導波路型光素子。 - 【請求項２】 長波長で発振させる場合は、前記リッジ
部を構成するクラッド層及び前記化合物半導体基板がIn
Pからなることを特徴とする請求項1記載の導波路型光素
子。 - 【請求項３】 短波長で発振させる場合は、前記リッジ
部を構成するクラッド層及び前記化合物半導体基板がGa
Asからなることを特徴とする請求項1記載の導波路型光
素子。 - 【請求項４】 前記不純物拡散領域は亜鉛拡散により形
成されたことを特徴とする請求項1記載の導波路型光素
子。 - 【請求項５】 前記リッジ部の脇の前記光吸収層上には
絶縁層が形成されていることを特徴とする請求項1記載
の導波路型光素子。 - 【請求項６】 前記絶縁層はポリイミド層からなること
を特徴とする請求項5記載の導波路型光素子。 - 【請求項７】 前記リッジ部はクラッド層とコンタクト
層からなることを特徴とする請求項1記載の導波路型光
素子。 - 【請求項８】 請求項1及至7のいずれかに記載の導波路
型光素子を光増幅器または光変調器に集積した集積化光
導波路素子。 - 【請求項９】 化合物半導体基板に光吸収層を形成する
工程と、 前記光吸収層上に化合物半導体層を形成する工程と、 前記化合物半導体層を選択的にエッチングしてリッジ部
を形成する工程とを有し、 前記化合物半導体層に含まれる不純物が選択的に前記光
吸収層に拡散させることを特徴とする導波路型光素子の
製造方法。 - 【請求項１０】 前記選択的不純物拡散工程は、前記光
吸収層上にアンドープ化合物半導体層を形成し、このア
ンドープ化合物半導体層により前記化合物半導体層から
の不純物の拡散を抑制しながら、選択的に前記光吸収層
に拡散することを特徴とする請求項9記載の導波路型光
素子の製造方法。 - 【請求項１１】 前記アンドープ化合物半導体層は前記
リッジ部形成予定領域の両端に位置する前記光吸収層上
に形成されることを特徴とする請求項9記載の導波路型
光素子の製造方法。 - 【請求項１２】 前記不純物は亜鉛であることを特徴と
する請求項9記載の導波路型光素子の製造方法。 - 【請求項１３】 長波長で発振させる場合は、前記化合
物半導体層、前記アンド−プ化合物半導体層及び前記化
合物半導体基板がInPからなることを特徴とする請求項9
記載の導波路型光素子の製造方法。 - 【請求項１４】 短波長で発振させる場合は、前記化合
物半導体層、前記アンド−プ化合物半導体層及び前記化
合物半導体基板がGaAsからなることを特徴とする請求項
9記載の導波路型光素子の製造方法。 - 【請求項１５】 前記アンドープ化合物半導体層は選択
成長技術を用いることを特徴とする請求項9記載の導波
路型光素子の製造方法。 - 【請求項１６】 前記アンドープ 化合物半導体層上に
InGaAsP 層をエッチングストップ層として成長すること
を特徴とする請求項9記載の導波路型光素子の製造方
法。 - 【請求項１７】 前記リッジ部の脇の前記光吸収層上に
は絶縁層が形成されていることを特徴とする請求項9記
載の導波路型光素子の製造方法。 - 【請求項１８】 前記化合物半導体層はクラッド層とし
て働き、このクラッド層上にはコンタクト層が形成され
ていることを特徴とする請求項9記載の導波路型光素子
の製造方法。 - 【請求項１９】 請求項9及至18のいずれかに記載の導
波路型光素子を光増幅器または光変調器に集積する集積
化光導波路素子の製造方法。
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-
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-
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- 2005-02-23 US US11/063,832 patent/US7289711B2/en not_active Expired - Lifetime
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