JP2014174335A - 半導体光導波路素子、半導体光導波路素子を作製する方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】半導体光導波路素子81では、第3半導体メサ55の第31メサ部55bは光学的に結合可能な端面55dを基板11のエッジの位置に有する。端面55dは、外部光導波路に光学的に結合可能である。第3半導体メサ55の第31メサ部55bの幅及び第32メサ部55cの幅が半導体光導波路素子81内の第2半導体メサ49の幅より大きいので、第3半導体メサ55に係る光導波路は、この外部光導波路のモードフィールド径に同一又は近いモードフィールド径を付与できる。第2半導体メサ49の幅が第3半導体メサ55の第31メサ部55bの幅及び第32メサ部55cの幅より小さく、且つ第1コア層41及び第2コア層53が互いに光学的に結合される。これ故に、第1コア層41から第2コア層53へ、或いは第2コア層53から第1コア層41に光の伝搬が移動する。
【選択図】図37
Description
加工された絶縁膜29は第1軸Ax1の方向に延在する一対の第1エッジを有する。加工された絶縁膜29の一対の第2エッジの間隔は第1横幅WST0を有する。第1絶縁膜マスク35の一対の第2エッジの間隔は第2横幅WST1を有する。第2横幅WST1は第1横幅WST0より小さく、第2横幅WST1は第1コア層の横幅及び第1半導体メサの横幅を規定している。
第1半導体メサ39は第2半導体メサ49上に設けられる。第2半導体メサ49は第3半導体メサ55上に設けられる。第3半導体メサ55は基板11の主面11a上に設けられる。基板11の主面11aは第1軸Bx1に沿って配列された第1エリア11b及び第2エリア11cを含む。
Claims (12)
- 半導体光導波路素子であって、
III−V化合物半導体からなる主面を有する基板と、
第1III−V化合物半導体からなるクラッド層を含む第1半導体メサと、
第2III−V化合物半導体からなる中間クラッド層、及び第1コア層を含む第2半導体メサと、
第2コア層を含む第3半導体メサと、
を備え、
前記第1半導体メサは前記第2半導体メサ上に設けられ、
前記第2半導体メサは前記第3半導体メサ上に設けられ、
前記第3半導体メサは前記基板の前記主面上に設けられ、
前記基板の前記主面は、第1軸に沿って配列された第1エリア及び第2エリアを含み、
前記第3半導体メサは、前記第1エリア上に設けられた第31メサ部と、前記第2エリア上に設けられた第32メサ部とを含み、
前記第2半導体メサは、前記第1エリア上に設けられた第21メサ部と、前記第2エリア上に設けられた第22メサ部とを含み、
前記第1半導体メサは、前記第2エリア上に設けられた第12メサ部を含み、前記第1半導体メサの前記第12メサ部は、前記第2半導体メサの前記第22メサ部の幅と同じ第1部分と、該第1部分の幅より狭い第2部分とを有し、
前記中間クラッド層は前記第1コア層と前記第2コア層との間に設けられて、前記第1コア層及び前記第2コア層は光学的に結合されており、
前記第3半導体メサの前記第31メサ部は、光学的に結合可能な端面を前記基板のエッジの位置に有し、前記第3半導体メサの前記第31メサ部の幅及び前記第32メサ部の幅は前記第2半導体メサの幅より大きく、前記第2半導体メサの前記第22メサ部及び前記第1半導体メサの前記第12メサ部は前記第1軸の方向に延在し、前記第2半導体メサの前記第22メサ部及び前記第1半導体メサの前記第12メサ部はシングルモード導波可能な横幅を有する、半導体光導波路素子。 - 前記第32メサ部の上面に接触を成す第1電極と、
前記第1半導体メサの上面に接触を成す第2電極と、
を更に備え、
前記第3半導体メサの前記第31メサ部の幅は前記第32メサ部の幅よりより小さい、請求項1に記載された半導体光導波路素子。 - 前記第2半導体メサの前記第22メサ部において、前記第1コア層は、前記第1電極及び前記第2電極に電気信号に応答して光変調を可能なように設けられている、請求項2に記載された半導体光導波路素子。
- 前記中間クラッド層の前記第2III−V化合物半導体は第1導電型を有し、
前記クラッド層の前記第1III−V化合物半導体は第2導電型を有する、請求項1〜請求項3のいずれか一項に記載された半導体光導波路素子。 - 前記第2半導体メサの前記第21メサ部は、前記第22メサ部の横幅より小さい横幅を有する第1部分と、前記第1部分の横幅から前記第22メサ部の横幅に徐々に変化するテーパ形状の第2部分と、前記第22メサ部の横幅と同一横幅の第3部分とを有する、請求項1〜請求項4のいずれか一項に記載された半導体光導波路素子。
- 前記基板はInPからなり、
前記中間クラッド層はn型InPからなり、
前記クラッド層はp型InPからなる、請求項1〜請求項5のいずれか一項に記載された半導体光導波路素子。 - 半導体光導波路素子を作製する方法であって、
クラッド層のための第1III−V化合物半導体層、第1コア層のための第1半導体層、中間クラッド層のための第2III−V化合物半導体層、及び第2コア層のための第2半導体層を含む半導体積層を基板上に形成する工程と、
前記半導体積層上に絶縁膜を形成する工程と、
第1半導体メサのための第1マスクを前記絶縁膜上に形成する工程と、
前記第1マスクを用いて前記絶縁膜のエッチングにより前記第1マスクの形状に合わせた段差を形成して、該段差により区分けされる厚膜部分及び薄膜部分を含む加工された絶縁膜を形成する工程と、
前記段差を形成した後に、第2半導体メサのための第2マスクを前記加工された絶縁膜上に形成する工程と、
前記第2マスクを用いて前記加工された絶縁膜をエッチングして、第1絶縁膜マスクに形成する工程と、
前記第1絶縁膜マスクを用いて前記クラッド層の途中まで前記第1III−V化合物半導体層をエッチングする工程と、
前記第1III−V化合物半導体層をエッチングした後に、前記第1絶縁膜マスクの全面をエッチングして、前記第1絶縁膜マスクの前記薄膜部分を消失させて第1半導体メサの形状を規定しており前記第1絶縁膜マスクの厚膜部分の形状を有する第2絶縁膜マスクを形成する工程と、
前記第2絶縁膜マスクを用いて、前記第1III−V化合物半導体層の残り部分及び前記第1半導体層をエッチングして、前記第1コア層及び前記第1半導体メサを形成する工程と、
を備え、
前記加工された絶縁膜は第1軸の方向に延在する一対の第1エッジを有しており、前記加工された絶縁膜の前記一対の第1エッジの間隔は第1横幅を有しており、
前記第1絶縁膜マスクは前記第1軸の方向に延在する一対の第2エッジを有し、前記第1絶縁膜マスクの前記一対の第2エッジの間隔は第2横幅を有しており、前記第2横幅は前記第1横幅より小さく、
前記第2横幅は、前記第1コア層の横幅及び前記第1半導体メサの横幅を規定している、半導体光導波路素子を作製する方法。 - 前記第1コア層及び前記第1半導体メサを形成した後に、前記第1III−V化合物半導体層の残り部分及び前記第2III−V化合物半導体層をエッチングして、中間クラッド層を形成する工程を更に備え、
前記中間クラッド層の横幅は前記第1コア層の横幅と同じであり、
前記第2半導体メサは、前記中間クラッド層及び前記第1コア層を含む、請求項7に記載された半導体光導波路素子を作製する方法。 - 前記中間クラッド層を形成する前記工程は、前記第1半導体メサの側面、前記第2絶縁膜マスク及び前記基板上に絶縁膜を成長する工程と、
前記絶縁膜をエッチングして前記第2絶縁膜マスクを露出させて絶縁膜マスクを形成すると共に、前記第1コア層上の前記第1III−V化合物半導体層の残り部分の上面、及び前記第2半導体層上の前記第2III−V化合物半導体層の上面を露出させる工程と、
前記絶縁膜マスクを用いて、前記第1コア層上の前記第1III−V化合物半導体層の残り部分、及び前記第2半導体層上の前記第2III−V化合物半導体層のウエットエッチングを行って、第2半導体メサを形成する工程と、
前記絶縁膜マスクを除去する工程と、
を備え、
前記第1半導体メサの上面上において、前記絶縁膜は前記第2絶縁膜マスクを覆っている、請求項7又は請求項8に記載された半導体光導波路素子を作製する方法。 - 前記第2半導体メサを形成した後に、第3半導体メサを規定する第3絶縁膜マスクを形成する工程と、
前記第3絶縁膜マスクを用いて前記第2コア層をエッチングして、前記第3半導体メサを形成する工程と、
を更に備える、請求項9に記載された半導体光導波路素子を作製する方法。 - 前記第3半導体メサの上面上に第1電極を形成すると共に、前記第1半導体メサの上面に第2電極を形成する工程を更に備える、請求項10に記載された半導体光導波路素子を作製する方法。
- 前記基板はInPからなり、
前記中間クラッド層はn型InPからなり、
前記クラッド層はp型InPからなる、請求項7〜請求項11のいずれか一項に記載された半導体光導波路素子を作製する方法。
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