JP2017016020A - Optical modulator, and method for manufacturing optical modulator - Google Patents

Optical modulator, and method for manufacturing optical modulator Download PDF

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  • Optical Modulation, Optical Deflection, Nonlinear Optics, Optical Demodulation, Optical Logic Elements (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an optical modulator that has excellent frequency characteristic and is easily formed.SOLUTION: An optical modulator has: a lower clad layer 12 having a first conductivity-type semiconductor; a non-doped layer including a core layer or a semi-insulating layer 14 including a core layer which is arranged on the lower clad layer; a first upper clad layer 16a which is arranged on the non-doped layer or the semi-insulating layer and has a second conductivity type opposite to the first conductivity type or the first conductivity type; a first electrode 24a connected to the lower clad layer; a second electrode 24ba arranged on the first upper clad layer; and a block layer 18a which is arranged between the non-doped layer or the semi-insulating layer and the first upper clad layer in at least a part ranging from an area near the end of the second electrode in a longitudinal direction to the outside, in which a first side face closer to the second electrode is covered by the first upper clad layer and etching can be performed to a lower layer contacting a lower face, and which has resistibility higher than the first upper clad layer or a conductivity type opposite to the conductivity type of the first upper clad layer.SELECTED DRAWING: Figure 3

Description

本発明は、光変調器および光変調器の製造方法に関する。   The present invention relates to an optical modulator and a method for manufacturing the optical modulator.

下部クラッド層とコア層と上部クラッド層とを有し、コア層の電界強度を変化させることで伝搬光の位相を変調する光変調器が知られている。この様な光変調器は例えば、マッハ・ツェンダ型光変調器等の半導体光装置に搭載される(例えば、特許文献1〜2および非特許文献1)。   An optical modulator that has a lower cladding layer, a core layer, and an upper cladding layer and modulates the phase of propagating light by changing the electric field strength of the core layer is known. Such an optical modulator is mounted on a semiconductor optical device such as a Mach-Zehnder optical modulator (for example, Patent Documents 1 and 2 and Non-Patent Document 1).

光変調器の上部クラッド層の長手方向の両側に、半絶縁性の半導体層からなるクラッド層が設けられることがある。この様な半絶縁性の半導体クラッド層は、同一基板上に搭載された光変調器同士を電気的に分離するために用いられる(例えば、非特許文献1)。半絶縁性の半導体クラッド層は、光変調器同士を電気的に分離するだけでなく、光変調器の高周波数特性を改善する(例えば、特許文献1および非特許文献1)。   A clad layer made of a semi-insulating semiconductor layer may be provided on both longitudinal sides of the upper clad layer of the optical modulator. Such a semi-insulating semiconductor clad layer is used to electrically isolate optical modulators mounted on the same substrate (for example, Non-Patent Document 1). The semi-insulating semiconductor clad layer not only electrically isolates the optical modulators but also improves the high frequency characteristics of the optical modulators (for example, Patent Document 1 and Non-Patent Document 1).

特開2004−151590号公報JP 2004-151590 A 特開2011−203382号公報JP 2011-203382 A 特開2013−236067号公報JP 2013-236067 A 特開2011−203384号公報JP 2011-203384 A 国際公開第2004/081638号公報International Publication No. 2004/081638

S. Akiyam et. al., “InP-Based Mach-Zehnder Modulator With Capacitively Loaded Traveling-Wave Electrodes”, JOURNAL OF LIGHTWAVE TECHNOLOGY, VOL. 26, NO. 5, MARCH 1, 2008, pp. 608-615.S. Akiyam et. Al., “InP-Based Mach-Zehnder Modulator With Capacitively Loaded Traveling-Wave Electrodes”, JOURNAL OF LIGHTWAVE TECHNOLOGY, VOL. 26, NO. 5, MARCH 1, 2008, pp. 608-615.

上述したように、上部クラッド層の長手方向の両側に半絶縁性の半導体クラッド層を設けると、光変調器の高周波数特性が改善される。しかし、上部クラッド層の長手方向の両側に上部クラッド層とは材料、ドーピング濃度が異なる半導体クラッド層を成長すると、成長層の表面に段差が生じて電極の形成が困難になる等の種々の問題が生じる。従って、高周波数特性が優れた光変調器を形成することは容易ではない。   As described above, when a semi-insulating semiconductor clad layer is provided on both sides in the longitudinal direction of the upper clad layer, the high frequency characteristics of the optical modulator are improved. However, when a semiconductor clad layer with a different material and doping concentration from the upper clad layer is grown on both sides in the longitudinal direction of the upper clad layer, there are various problems such as formation of electrodes on the surface of the grown layer, which makes it difficult to form electrodes. Occurs. Therefore, it is not easy to form an optical modulator with excellent high frequency characteristics.

そこで本発明は、このような問題を解決することを課題とする。   Therefore, an object of the present invention is to solve such a problem.

上記の問題を解決するために、本装置の一観点によれば、第1導電型の半導体を有する下部クラッド層と、前記下部クラッド層上に配置されたコア層を含むノンドープ層あるいは前記コア層を含む半絶縁層と、前記ノンドープ層あるいは前記半絶縁層上に配置され、前記第1導電型と逆の第2導電型または前記第1導電型を有する第1上部クラッド層と、前記下部クラッド層に接続された第1電極と、前記第1上部クラッド層の上に配置された第2電極と、前記第2電極の長手方向の端付近から外側にかけての少なくとも一部において前記ノンドープ層あるいは前記半絶縁層と前記第1上部クラッド層の間に配置され前記第2電極側の第1側面が前記第1上部クラッド層で覆われると共に、下面に接する下層に対して選択的にエッチング可能な第1半導体層と、前記第1半導体層と前記第1上部クラッド層の間に配置され前記第2電極側の第2側面が前記第1上部クラッド層で覆われた第2半導体層または前記1半導体層であって、前記第1上部クラッド層より高い抵抗率または前記第1上部クラッド層の導電型とは逆の導電型を有するブロック層とを有する光変調器が提供される。   In order to solve the above problem, according to one aspect of the present apparatus, a non-doped layer or a core layer including a lower clad layer having a first conductivity type semiconductor and a core layer disposed on the lower clad layer. A semi-insulating layer including: a first upper cladding layer disposed on the non-doped layer or the semi-insulating layer and having a second conductivity type opposite to the first conductivity type or the first conductivity type; and the lower cladding A first electrode connected to a layer; a second electrode disposed on the first upper cladding layer; and at least part of the second electrode from the vicinity in the longitudinal direction to the outside thereof, the non-doped layer or the The first side surface on the second electrode side, which is disposed between the semi-insulating layer and the first upper clad layer, is covered with the first upper clad layer and can be selectively etched with respect to the lower layer in contact with the lower surface. A first semiconductor layer, a second semiconductor layer disposed between the first semiconductor layer and the first upper cladding layer, wherein the second side surface on the second electrode side is covered with the first upper cladding layer, or the first semiconductor layer There is provided an optical modulator having a semiconductor layer and a block layer having a higher resistivity than the first upper cladding layer or a conductivity type opposite to the conductivity type of the first upper cladding layer.

開示の光変調器によれば、周波数特性が優れる共に形成が容易な光変調器が提供される。   According to the disclosed optical modulator, an optical modulator having excellent frequency characteristics and easy to form is provided.

図1は、実施の形態1の光変調器を説明する平面図である。FIG. 1 is a plan view for explaining the optical modulator according to the first embodiment. 図2は、図1のII−II線に沿った断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line II-II in FIG. 図3は、図1のIII−III線に沿った断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line III-III in FIG. 図4は、実施の形態1の半導体光装置の動作の一例を説明する図である。FIG. 4 is a diagram for explaining an example of the operation of the semiconductor optical device according to the first embodiment. 図5は、光変調器の低周波域での電界分布を説明する図である。FIG. 5 is a diagram for explaining the electric field distribution in the low frequency region of the optical modulator. 図6は、光変調器の高周波域での電界分布を説明する図である。FIG. 6 is a diagram for explaining the electric field distribution in the high frequency region of the optical modulator. 図7は、光変調器の低周波域の電界分布の計算結果を示す図である。FIG. 7 is a diagram illustrating the calculation result of the electric field distribution in the low frequency region of the optical modulator. 図8は、実施の形態1の光変調器の製造方法を説明する工程断面図である。FIG. 8 is a process cross-sectional view illustrating the manufacturing method of the optical modulator of the first embodiment. 図9は、実施の形態1の光変調器の製造方法を説明する工程断面図である。FIG. 9 is a process cross-sectional view illustrating the method for manufacturing the optical modulator of the first embodiment. 図10は、上部クラッド層の長手方向の両側に半絶縁性のクラッド層を有する光変調器の断面図である。FIG. 10 is a cross-sectional view of an optical modulator having a semi-insulating cladding layer on both sides in the longitudinal direction of the upper cladding layer. 図11は、半絶縁性のクラッド層の問題点を説明する図である。FIG. 11 is a diagram for explaining the problems of the semi-insulating clad layer. 図12は、変形例3の光変調器の長手方向の断面図である。FIG. 12 is a cross-sectional view in the longitudinal direction of the optical modulator of the third modification. 図13は、実施の形態2の光変調器の長手方向に沿った断面図である。FIG. 13 is a cross-sectional view along the longitudinal direction of the optical modulator according to the second embodiment. 図14は、実施の形態2の光変調器の製造方法を説明する工程断面図である。FIG. 14 is a process cross-sectional view illustrating the manufacturing method of the optical modulator of the second embodiment. 図15は、第2クラッド層を有さない光変調器の長手方向の断面図である。FIG. 15 is a longitudinal sectional view of an optical modulator that does not have a second cladding layer. 図16は、実施の形態3の光変調器が搭載された半導体光装置の平面図である。FIG. 16 is a plan view of a semiconductor optical device on which the optical modulator of the third embodiment is mounted. 図17は、図16のXVII−XVII線に沿った断面図である。17 is a cross-sectional view taken along the line XVII-XVII in FIG. 図18は、実施の形態4の光変調器が集積された半導体光装置の平面図である。FIG. 18 is a plan view of a semiconductor optical device in which the optical modulator of the fourth embodiment is integrated. 図19は、図18のXIX−XIX線に沿った断面図である。FIG. 19 is a cross-sectional view taken along line XIX-XIX in FIG. 図20は、実施の形態4の半導体光装置の製造方法の一例を説明する工程断面図である。FIG. 20 is a process cross-sectional view illustrating an example of a method of manufacturing a semiconductor optical device according to the fourth embodiment. 図21は、実施の形態4の半導体光装置の製造方法の一例を説明する工程断面図である。FIG. 21 is a process cross-sectional view illustrating an example of a method of manufacturing a semiconductor optical device according to the fourth embodiment.

以下、図面にしたがって本発明の実施の形態について説明する。但し、本発明の技術的範囲はこれらの実施の形態に限定されず、特許請求の範囲に記載された事項とその均等物まで及ぶものである。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. However, the technical scope of the present invention is not limited to these embodiments, but extends to the matters described in the claims and equivalents thereof.

図面が異なっても同じ構造を有する部分等には同一の符号を付し、その説明を省略する。   Even if the drawings are different, parts having the same structure are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.

(実施の形態1)
(1)構造
図1は、実施の形態1の光変調器を説明する平面図である。図1には、実施の形態1の光位相変調器2a,2bを含む半導体光装置4が示されている。実施の形態1の半導体光装置4は、マッハ・ツェンダ型光変調器である。
(Embodiment 1)
(1) Structure FIG. 1 is a plan view for explaining an optical modulator according to the first embodiment. FIG. 1 shows a semiconductor optical device 4 including optical phase modulators 2a and 2b according to the first embodiment. The semiconductor optical device 4 of the first embodiment is a Mach-Zehnder type optical modulator.

半導体光装置4は、入力導波路6と、入力端に入力導波路6が接続された1×2 MMIカプラ8a(multi-mode-interference coupler)とを有する。半導体光装置4は更に、1x2 MMIカプラ8aの出力端の一方に接続された光位相変調器2aと、1x2 MMIカプラ8aの出力端の他方に接続された光位相変調器2bとを有する。半導体光装置4は更に、入力端の一方に光位相変調器2aが接続され入力端の他方に光位相変調器2bが接続された2×1 MMIカプラ8bと、2×1 MMIカプラ8bの出力端に接続された出力導波路10とを有する。   The semiconductor optical device 4 includes an input waveguide 6 and a 1 × 2 MMI coupler 8a (multi-mode-interference coupler) in which the input waveguide 6 is connected to an input end. The semiconductor optical device 4 further includes an optical phase modulator 2a connected to one of the output ends of the 1 × 2 MMI coupler 8a and an optical phase modulator 2b connected to the other of the output ends of the 1 × 2 MMI coupler 8a. The semiconductor optical device 4 further includes an output of a 2 × 1 MMI coupler 8b in which an optical phase modulator 2a is connected to one of the input ends and an optical phase modulator 2b is connected to the other of the input ends, and an output of the 2 × 1 MMI coupler 8b. And an output waveguide 10 connected to the end.

光変調器2aと光変調器2bの構造は、略同じである。図2は、図1のII−II線に沿った断面図である。図3は、図1のIII−III線に沿った断面図である。   The structures of the optical modulator 2a and the optical modulator 2b are substantially the same. FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line II-II in FIG. FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line III-III in FIG.

光変調器2a,2b(図2参照)は、第1導電型(例えば、n型)の半導体(例えば、n型InP)を有する下部クラッド層12と、下部クラッド層12上に配置されたノンドープ層14とを有する。下部クラッド層12は、例えば半導体基板(例えば、n型InP基板)と半導体基板上に形成されたバッファ層(例えば、n型InP層)とを有する。ノンドープ層14は例えば、ノンドープ(すなわち、i型)のAlGaInAs/AlGaInAs多重量子井戸(以下、AlGaInAsMQWと呼ぶ)からなるコア層を含む半導体層である。ノンドープ層14には、コア層とは別に、i型AlGaInAs層やi型InP層が含まれてもよい。コア層は、i型のInGaAsP/InGaAsP多重量子井戸であってもよい(実施の形態2〜4においても同様)。   The optical modulators 2a and 2b (see FIG. 2) include a lower cladding layer 12 having a first conductivity type (for example, n-type) semiconductor (for example, n-type InP), and a non-doped layer disposed on the lower cladding layer 12. Layer 14. The lower cladding layer 12 includes, for example, a semiconductor substrate (for example, an n-type InP substrate) and a buffer layer (for example, an n-type InP layer) formed on the semiconductor substrate. The non-doped layer 14 is, for example, a semiconductor layer including a core layer made of non-doped (ie, i-type) AlGaInAs / AlGaInAs multiple quantum wells (hereinafter referred to as AlGaInAsMQW). In addition to the core layer, the non-doped layer 14 may include an i-type AlGaInAs layer and an i-type InP layer. The core layer may be an i-type InGaAsP / InGaAsP multiple quantum well (the same applies to the second to fourth embodiments).

光位相変調器2a,2b(図2参照)は更に、ノンドープ層14上に配置され、第1導電型と逆の第2導電型(例えば、p型)を有する第1上部クラッド層16a(例えば、p型InP層)を有する。光位相変調器2a,2bは更に、ノンドープ層14上に設けられ第1上部クラッド層16aと同じ導電型(例えば、p型)を有し、第1上部クラッド層16a及び後述する第1半導体層18a(図3参照)により上面が覆われた第2上部クラッド層16bを有する。第2上部クラッド層16bは、例えばp型InP層である。コア層は、第1及び第2上部クラッド層16a,16bおよび下部クラッド層12より高い屈折率を有する半導体層である。   The optical phase modulators 2a and 2b (see FIG. 2) are further disposed on the non-doped layer 14 and have a first upper cladding layer 16a (for example, p-type) having a second conductivity type (for example, p-type) opposite to the first conductivity type. , P-type InP layer). The optical phase modulators 2a and 2b are further provided on the non-doped layer 14 and have the same conductivity type (for example, p-type) as the first upper cladding layer 16a, and the first upper cladding layer 16a and a first semiconductor layer to be described later A second upper cladding layer 16b whose upper surface is covered with 18a (see FIG. 3) is provided. The second upper cladding layer 16b is, for example, a p-type InP layer. The core layer is a semiconductor layer having a higher refractive index than the first and second upper cladding layers 16 a and 16 b and the lower cladding layer 12.

光位相変調器2a,2bは更に、後述する上部電極の長手方向の端付近から外側にかけての部分(以降、「端部」と呼ぶ)においてノンドープ層14(図3参照)と第1上部クラッド層16aの間に配置された第1半導体層18a(例えば、i型InGaAsP層)を有する。第1半導体層18aは、ノンドープ層14の中央部側(すなわち、後述する第2電極側)の第1側面20aが第1上部クラッド層16aで覆われると共に、下面に接する下層に対して選択的にエッチング可能な半導体層である。実施の形態1の下層は、第2上部クラッド層16bである。下層に対して選択的にエッチング可能とは、下層に対するエッチング速度より5倍以上(好ましくは、10倍以上)速いエッチング速度でエッチング可能なことを言う。この様なエッチングを可能にするエッチング液は、選択エッチング液と呼ばれる。   The optical phase modulators 2a and 2b further include a non-doped layer 14 (see FIG. 3) and a first upper cladding layer in a portion (hereinafter referred to as “end portion”) from the vicinity of the longitudinal end of the upper electrode, which will be described later, to the outside. A first semiconductor layer 18a (for example, an i-type InGaAsP layer) disposed between 16a. The first semiconductor layer 18a has a first side surface 20a on the center side (that is, a second electrode side described later) of the non-doped layer 14 covered with the first upper cladding layer 16a and is selective to a lower layer in contact with the lower surface. It is a semiconductor layer that can be etched. The lower layer of the first embodiment is the second upper cladding layer 16b. “Selective etching with respect to the lower layer” means that etching can be performed at an etching rate 5 times or more (preferably 10 times or more) faster than the etching rate with respect to the lower layer. An etchant that enables such etching is called a selective etchant.

実施の形態1の第1半導体層18aは更に、第1及び第2上部クラッド層16a,16bより高い抵抗率を有する半導体層である。第1半導体層18aは、後述するように、ノンドープ層14の長手方向の端部に印加される電界を抑制する半導体層(以下、ブロック層と呼ぶ)である。   The first semiconductor layer 18a of the first embodiment is a semiconductor layer having a higher resistivity than the first and second upper cladding layers 16a and 16b. As will be described later, the first semiconductor layer 18 a is a semiconductor layer (hereinafter referred to as a block layer) that suppresses an electric field applied to an end portion in the longitudinal direction of the non-doped layer 14.

光位相変調器2a,2b(図2及び図3参照)は更に、第1上部クラッド層16aの中央部上に配置されたコンタクト層22a,22b(例えば、p型InGaAs層)と第2電極24ba,24bb(以下、上部電極と呼ぶ)とを有する。上部電極24ba,24bbは、コンタクト層22a,22bを介して、上部クラッド層16aの中央部上に配置される。光位相変調器2a,2bは更に、下部クラッド層12に接続された共通の第1電極24a(以下、下部電極と呼ぶ)を有する。   The optical phase modulators 2a and 2b (see FIGS. 2 and 3) further include contact layers 22a and 22b (for example, a p-type InGaAs layer) disposed on the central portion of the first upper cladding layer 16a and a second electrode 24ba. , 24bb (hereinafter referred to as upper electrode). The upper electrodes 24ba and 24bb are disposed on the central portion of the upper cladding layer 16a via the contact layers 22a and 22b. The optical phase modulators 2 a and 2 b further have a common first electrode 24 a (hereinafter referred to as a lower electrode) connected to the lower cladding layer 12.

上部電極24ba,24bb(図2及び図3参照)は好ましくは、平面視においてブロック層(実施の形態1では、第1半導体層18a)に接する電極である。上部電極24ba,24bbは、平面視においてブロック層の端部を覆ってもよい。或いは上部電極24ba,24bbは、平面視においてブロック層から離隔してもよい。上部電極24ba,24bbとブロック層の重なりは、好ましくは5μm以内である。同様に上部電極24ba,24bbとブロック層の間隔は、好ましくは5μm以内である。   The upper electrodes 24ba and 24bb (see FIGS. 2 and 3) are preferably electrodes in contact with the block layer (in the first embodiment, the first semiconductor layer 18a) in plan view. The upper electrodes 24ba and 24bb may cover the end of the block layer in plan view. Alternatively, the upper electrodes 24ba and 24bb may be separated from the block layer in plan view. The overlap between the upper electrodes 24ba and 24bb and the block layer is preferably within 5 μm. Similarly, the distance between the upper electrodes 24ba and 24bb and the block layer is preferably within 5 μm.

第1上部クラッド層16a(図3参照)、第2上部クラッド層16bおよび下部クラッド層12は好ましく、1×1017cm−3以上1×1020cm−3以下の不純物濃度(あるいはキャリア濃度;以下、同様)を有する導電性の半導体層である。更に好ましくは、第1上部クラッド層16a、第2上部クラッド層16bおよび下部クラッド層12は、5×1017cm−3以上5×1019cm−3以下の不純物濃度を有する導電性の半導体層である。コンタクト層22a,22bは、第1上部クラッド層16aの不純物濃度より高い不純物濃度を有する導電性の半導体層である。 The first upper clad layer 16a (see FIG. 3), the second upper clad layer 16b, and the lower clad layer 12 are preferably 1 × 10 17 cm −3 to 1 × 10 20 cm −3 in impurity concentration (or carrier concentration; The same applies hereinafter). More preferably, the first upper clad layer 16a, the second upper clad layer 16b, and the lower clad layer 12 are conductive semiconductor layers having an impurity concentration of 5 × 10 17 cm −3 or more and 5 × 10 19 cm −3 or less. It is. The contact layers 22a and 22b are conductive semiconductor layers having an impurity concentration higher than that of the first upper cladding layer 16a.

ノンドープ層14は好ましくは、5×1016cm−3以下の不純物濃度を有する半導体層(すなわち、i型半導体層)である。更に好ましくはノンドープ層14は、2×1016cm−3以下の不純物濃度を有する半導体層である。ノンドープ層14は、1×10Ωcm以上(又は、5×10Ωcm以上)の抵抗率を有する半導体層(すなわち、半絶縁性の半導体層(以下、半絶縁層と呼ぶ))で置き換えてもよい。 The non-doped layer 14 is preferably a semiconductor layer (that is, i-type semiconductor layer) having an impurity concentration of 5 × 10 16 cm −3 or less. More preferably, the non-doped layer 14 is a semiconductor layer having an impurity concentration of 2 × 10 16 cm −3 or less. The non-doped layer 14 is replaced with a semiconductor layer having a resistivity of 1 × 10 5 Ωcm or more (or 5 × 10 5 Ωcm or more) (that is, a semi-insulating semiconductor layer (hereinafter referred to as a semi-insulating layer)). Also good.

光位相変調器2a,2b(図2及び図3参照)は例えば、ノンドープ層14を有し一方向に延在する突出部(即ち、ハイメサ)を持つ導波路構造からなる。光位相変調器2a,2bの側方には好ましくは、樹脂層26(例えば、ベンゾシクロブテン層)が設けられる。ノンドープ層14と樹脂層26の間には好ましくは、パッシベーション膜28a(例えば、SiO膜)が設けられる。樹脂層26の表面には好ましくは、別のパッシベーション膜28b(例えば、SiO膜)が設けられる。 The optical phase modulators 2a and 2b (see FIGS. 2 and 3) have, for example, a waveguide structure having a non-doped layer 14 and a protruding portion (that is, a high mesa) extending in one direction. A resin layer 26 (for example, a benzocyclobutene layer) is preferably provided on the side of the optical phase modulators 2a and 2b. A passivation film 28a (for example, a SiO 2 film) is preferably provided between the non-doped layer 14 and the resin layer 26. Another surface of the resin layer 26 is preferably provided with another passivation film 28b (for example, SiO 2 film).

図1〜3を参照して説明した例では、第1半導体層18aは、ノンドープ層14の一端側の領域および他端側の領域の両方の上に配置されている。しかし第1半導体層18aは、ノンドープ層14の一端側の領域の上に配置されてもよい。この場合、コンタクト層22a,22bおよび上部電極24ba,24bbは、第1上部クラッド層16aを介してノンドープ層14の他端側の領域の上方に配置される(後述する実施の形態2においても同様)。   In the example described with reference to FIGS. 1 to 3, the first semiconductor layer 18 a is disposed on both the region on one end side and the region on the other end side of the non-doped layer 14. However, the first semiconductor layer 18 a may be disposed on a region on one end side of the non-doped layer 14. In this case, the contact layers 22a and 22b and the upper electrodes 24ba and 24bb are arranged above the region on the other end side of the non-doped layer 14 via the first upper cladding layer 16a (the same applies to the second embodiment described later). ).

(2)動作
(2−1)半導体光装置の動作
図4は、実施の形態1の半導体光装置4の動作の一例を説明する図である。
(2) Operation (2-1) Operation of Semiconductor Optical Device FIG. 4 is a diagram for explaining an example of the operation of the semiconductor optical device 4 according to the first embodiment.

入力導波路6に入射した光30は、1×2MMIカプラ8aにより第1分岐光29aと第2分岐光29bに分割される。第1分岐光29aは一方の光位相変調器2aに供給され、位相が変調される。第2分岐光29bは、他方の光位相変調器2bに供給される。図4に示す例では、第2分岐光29bの位相は変調されない。その後、第1分岐光29aおよび第2分岐光29bは、2×1MMIカプラ8bにより合波されて出力光になる。出力光32は出力導波路10を伝搬し、半導体光装置4から出力される。   The light 30 incident on the input waveguide 6 is split into a first branched light 29a and a second branched light 29b by the 1 × 2 MMI coupler 8a. The first branched light 29a is supplied to one optical phase modulator 2a, and the phase is modulated. The second branched light 29b is supplied to the other optical phase modulator 2b. In the example shown in FIG. 4, the phase of the second branched light 29b is not modulated. Thereafter, the first branched light 29a and the second branched light 29b are combined by the 2 × 1 MMI coupler 8b to become output light. The output light 32 propagates through the output waveguide 10 and is output from the semiconductor optical device 4.

出力光の強度は、第1分岐光29aと第2分岐光29bの位相差に応じて変化する。例えば、第1分岐光29aと第2分岐光29bの位相差が0 radの場合、出力光の強度は最大になる。一方、第1分岐光29aと第2分岐光29bの位相差がπ radの場合、出力光の強度は最小になる。第1分岐光29aの位相は、一方の光位相変調器2aに供給される電気信号の電圧に応じて変化する。第2分岐光29bの位相は、他方の光変調器2bに供給される定電圧により、一定に保たれる。   The intensity of the output light changes according to the phase difference between the first branched light 29a and the second branched light 29b. For example, when the phase difference between the first branched light 29a and the second branched light 29b is 0 rad, the intensity of the output light is maximized. On the other hand, when the phase difference between the first branched light 29a and the second branched light 29b is π rad, the intensity of the output light is minimized. The phase of the first branched light 29a changes according to the voltage of the electrical signal supplied to one optical phase modulator 2a. The phase of the second branched light 29b is kept constant by the constant voltage supplied to the other optical modulator 2b.

光位相変調器2a,2bの上部電極24ba,24bbと下部電極24aの間には、第1及び第2上部クラッド層16a,16bと下部クラッド層12とを含むPN接合の逆バイアス電圧が印加される。逆バイアス電圧は、例えば定電圧源34、35により供給される。   A reverse bias voltage of a PN junction including the first and second upper cladding layers 16a and 16b and the lower cladding layer 12 is applied between the upper electrodes 24ba and 24bb and the lower electrode 24a of the optical phase modulators 2a and 2b. The The reverse bias voltage is supplied by constant voltage sources 34 and 35, for example.

逆バイアス電圧の印加によりコア層14には、電界(ビルドイン・ポテンシャルに対応する電界より強い電界)が発生する。すると、例えばQCSE効果(Quantum Confined Stark Effect)により、コア層14の屈折率が変化する。すなわちコア層14の屈折率が、コア層内の電界強度に応じて変化する。   By applying the reverse bias voltage, an electric field (an electric field stronger than the electric field corresponding to the build-in potential) is generated in the core layer 14. Then, for example, the refractive index of the core layer 14 changes due to the QCSE effect (Quantum Confined Stark Effect). That is, the refractive index of the core layer 14 changes according to the electric field strength in the core layer.

光位相変調器2aには更に、逆バイアス電圧に重畳された10Gb/sを超える電気信号が供給される。電気信号は例えば、外部回路36により供給される。   The optical phase modulator 2a is further supplied with an electrical signal exceeding 10 Gb / s superimposed on the reverse bias voltage. The electrical signal is supplied by an external circuit 36, for example.

上部電極24ba,24bbと下部電極24aの間に印加される電気信号に応答して、一方の光変調器2aに含まれるコア層14の屈折率(以下、コア屈折率と呼ぶ)が変化する。このコア屈折率の変化により、一方の光位相変調器2aを伝搬する第1分岐光29aの位相が変調される。すると、第1分岐光29aと第2分岐光29bの位相差が変化し、半導体光装置4の出力光の強度が変化する。   In response to an electrical signal applied between the upper electrodes 24ba, 24bb and the lower electrode 24a, the refractive index of the core layer 14 included in one optical modulator 2a (hereinafter referred to as the core refractive index) changes. Due to the change in the core refractive index, the phase of the first branched light 29a propagating through one optical phase modulator 2a is modulated. Then, the phase difference between the first branched light 29a and the second branched light 29b changes, and the intensity of the output light of the semiconductor optical device 4 changes.

(2−2)光変調器の周波数特性
図5〜図7は、光変調器2a,2bの周波数特性を説明する図である。図5(a)は、第1半導体層18a(ブロック層)を有さない光位相変調器37(以下、ブロック層無し光変調器と呼ぶ)の長手方向の断面図である。ブロック層無し光位相変調器37の構造は、第1半導体層18a(ブロック層)を有さないこと以外は、実施の形態1の光位相変調器2a,2bの構造と略同じである。
(2-2) Frequency Characteristics of Optical Modulator FIGS. 5 to 7 are diagrams for explaining the frequency characteristics of the optical modulators 2a and 2b. FIG. 5A is a longitudinal sectional view of an optical phase modulator 37 (hereinafter referred to as an optical modulator without a block layer) that does not have the first semiconductor layer 18a (block layer). The structure of the optical phase modulator 37 without block layer is substantially the same as the structure of the optical phase modulators 2a and 2b of the first embodiment except that the first semiconductor layer 18a (block layer) is not provided.

図5(a)には、ブロック層無し光位相変調器37に発生する電界38aが示されている。図5(b)には、実施の形態1の光位相変調器2a,2bに発生する電界38bが示されている。   FIG. 5A shows an electric field 38 a generated in the optical phase modulator 37 without a block layer. FIG. 5B shows an electric field 38b generated in the optical phase modulators 2a and 2b of the first embodiment.

図5(a)の電界38aは、逆バイアス電圧に重畳された変調信号のビットレートに対して低周波の信号(例えば、50MHz以下の信号)が、ブロック層無し光位相変調器37に供給された場合に発生する電界である。同様に図5(b)の電界38bは、逆バイアス電圧に重畳された低周波信号(例えば、50MHz以下の電気信号)が、実施の形態1の光変調器2a,2bに供給された場合に発生する電界である。   In the electric field 38a in FIG. 5A, a low-frequency signal (for example, a signal of 50 MHz or less) with respect to the bit rate of the modulation signal superimposed on the reverse bias voltage is supplied to the optical phase modulator 37 without a block layer. The electric field generated when Similarly, the electric field 38b in FIG. 5B is generated when a low-frequency signal (for example, an electric signal of 50 MHz or less) superimposed on the reverse bias voltage is supplied to the optical modulators 2a and 2b of the first embodiment. This is the electric field that is generated.

実線は、ノンドープ層14に発生する電界を示している(後述する図6についても同様)。   A solid line indicates an electric field generated in the non-doped layer 14 (the same applies to FIG. 6 described later).

破線は、下部クラッド層12および上部クラッド層16(又は、第1及び第2上部クラッド層16a,16b)に発生する微弱な電界を示している。   A broken line indicates a weak electric field generated in the lower cladding layer 12 and the upper cladding layer 16 (or the first and second upper cladding layers 16a and 16b).

図5(a)に示すようにブロック層無し光変調器37の電界38aは、平面視において上部電極24bの外側に浸み出す。ノンドープ層14における電界強度は、上部電極24bの下側では略一定に保たれ、上部電極24bの外側では、上部電極24bから遠ざかるに従い徐々に弱くなる。   As shown in FIG. 5A, the electric field 38a of the optical modulator 37 without a block layer oozes outside the upper electrode 24b in plan view. The electric field strength in the non-doped layer 14 is kept substantially constant below the upper electrode 24b, and gradually decreases outside the upper electrode 24b as the distance from the upper electrode 24b increases.

実施の形態1の光位相変調器2a,2bのノンドープ層14における電界強度も、上部電極24ba,24bbの下側では略一定に保たれる。上部電極24ba,24bbの外側では、実施の形態1のノンドープ層14における電界強度は、前述のブロック層無し光位相変調器37と比較して弱くなる。   The electric field strength in the non-doped layer 14 of the optical phase modulators 2a and 2b of the first embodiment is also kept substantially constant below the upper electrodes 24ba and 24bb. Outside the upper electrodes 24ba and 24bb, the electric field strength in the non-doped layer 14 of the first embodiment is weaker than that of the optical phase modulator 37 without a block layer described above.

実施の形態1の光位相変調器2a,2bには、上部電極24ba,24bbの外側に第1半導体層18a(ブロック層)が設けられている。第1半導体層18aは、第1及び第2上部クラッド層16a,16b(以下、上部クラッド層16a,16bと呼ぶ)より高い抵抗率を有する半導体層である。従って第1半導体層18a(ブロック層)における電界強度は、ノンドープ層14における電界強度と同程度になる。従って、上部電極24ba,24bbに逆バイアス電圧が印加されると、上部電極24ba,24bbの外側では、逆バイアス電圧の一部が第1半導体層18a(ブロック層)に印加される。その結果、実施の形態1の光変調器2a,2bではノンドープ層14における電界強度が、上部電極24ba,24bbの外側では小さくなる。すなわち、ノンドープ層14の長手方向の端部に発生する電界の強度が、第1半導体層18a(ブロック層)により抑制される。   In the optical phase modulators 2a and 2b of the first embodiment, a first semiconductor layer 18a (block layer) is provided outside the upper electrodes 24ba and 24bb. The first semiconductor layer 18a is a semiconductor layer having a higher resistivity than the first and second upper clad layers 16a and 16b (hereinafter referred to as upper clad layers 16a and 16b). Accordingly, the electric field strength in the first semiconductor layer 18a (block layer) is approximately the same as the electric field strength in the non-doped layer 14. Therefore, when a reverse bias voltage is applied to the upper electrodes 24ba and 24bb, a part of the reverse bias voltage is applied to the first semiconductor layer 18a (block layer) outside the upper electrodes 24ba and 24bb. As a result, in the optical modulators 2a and 2b of the first embodiment, the electric field strength in the non-doped layer 14 is reduced outside the upper electrodes 24ba and 24bb. That is, the strength of the electric field generated at the end portion in the longitudinal direction of the non-doped layer 14 is suppressed by the first semiconductor layer 18a (block layer).

図6(a)には、逆バイアス電圧に重畳された高周波信号(例えば、1GHz以上の電気信号)が供給されたブロック層無し光位相変調器37に発生する電界40aが示されている。図6(b)には、逆バイアス電圧に重畳された高周波信号(例えば、1GHz以上の電気信号)が供給された光変調器2a,2b(実施の形態1の光変調器)に発生する電界40bが示されている。   FIG. 6A shows an electric field 40a generated in a block layerless optical phase modulator 37 to which a high-frequency signal (for example, an electrical signal of 1 GHz or more) superimposed on a reverse bias voltage is supplied. FIG. 6B shows an electric field generated in the optical modulators 2a and 2b (the optical modulator of the first embodiment) supplied with a high-frequency signal (for example, an electrical signal of 1 GHz or more) superimposed on the reverse bias voltage. 40b is shown.

図6(a)および図6(b)に示すように、第1半導体層18a(ブロック層)の有無に拘わらず、高周波信号に対する電界40a,40bは、上部電極24b,24ba,24bbの外側には殆ど浸み出さない。   As shown in FIGS. 6 (a) and 6 (b), the electric fields 40a, 40b for the high-frequency signal are generated outside the upper electrodes 24b, 24ba, 24bb regardless of the presence or absence of the first semiconductor layer 18a (block layer). Hardly oozes.

InP等の半導体の誘電損失は、電気信号の周波数が増加すると増加する。上部電極24b,24ba,24bbの外側を通りノンドープ層14に至る経路は、上部電極24b,24ba,24bbの下側を通りノンドープ層14に至る経路より長い。従って、上部電極24b,24ba,24bbの外側の経路は、誘電損失の影響を受けやすい。その結果、高帯域(例えば、1GHz以上の周波数領域)では上部電極24b,24ba,24bbの外側には電界40a,40bは殆ど浸み出さない。   The dielectric loss of a semiconductor such as InP increases as the frequency of the electrical signal increases. The path that passes outside the upper electrodes 24b, 24ba, and 24bb and reaches the non-doped layer 14 is longer than the path that passes below the upper electrodes 24b, 24ba, and 24bb and reaches the non-doped layer 14. Therefore, the path outside the upper electrodes 24b, 24ba, and 24bb is easily affected by dielectric loss. As a result, in the high band (for example, a frequency region of 1 GHz or more), the electric fields 40a and 40b hardly ooze out of the upper electrodes 24b, 24ba, and 24bb.

ブロック層無し光位相変調器37では、高周波信号(例えば、1GHz以上の電気信号)に対するコア層14の電界強度の分布と、低周波信号(例えば、50MHz以下の電気信号)に対するコア層14の電界強度分布とは大きく異なる。具体的には、低周波信号により発生する電界の浸み出しは、高周波信号に対しては殆ど生じない(図5(a)および図6(a)参照)。   In the optical phase modulator 37 without a block layer, the distribution of the electric field strength of the core layer 14 with respect to a high-frequency signal (for example, an electric signal of 1 GHz or higher) and the electric field of the core layer 14 with respect to a low-frequency signal (for example, an electric signal of 50 MHz or lower). It is very different from intensity distribution. Specifically, the seepage of the electric field generated by the low frequency signal hardly occurs for the high frequency signal (see FIGS. 5A and 6A).

従ってブロック層無し光位相変調器37では、高周波信号によりコア屈折率が実質的に変化する領域は、上部電極24bの下側の領域に限定される。一方、低周波信号によりコア屈折率が実質的に変化する領域は、上部電極24bの外側と下側とを合わせた領域である。従ってブロック層無し光位相変調器37では、高周波信号に対する変調度は、低周波信号に対する変調度より小さくなる。具体的には例えば、ブロック層無し光位相変調器37の変調度は、50MHz〜1GHzの周波数領域(以下、低帯域と呼ぶ)で急激に低下する。   Therefore, in the optical phase modulator 37 without a block layer, the region where the core refractive index substantially changes due to the high frequency signal is limited to the region below the upper electrode 24b. On the other hand, the region where the core refractive index substantially changes due to the low frequency signal is a region where the outside and the lower side of the upper electrode 24b are combined. Therefore, in the optical phase modulator 37 without a block layer, the modulation factor for the high frequency signal is smaller than the modulation factor for the low frequency signal. Specifically, for example, the modulation degree of the optical phase modulator 37 without a block layer rapidly decreases in a frequency region (hereinafter referred to as a low band) of 50 MHz to 1 GHz.

なお、図5の電界38a,38bに対応する低周波信号の周波数は、上記低帯域の下限周波数(50MHz)以下の周波数である。すなわち、図5の電界38a,38bに対応する低周波信号の周波数と図6の電界40a,40bに対応する高周波信号の周波数の間の帯域を、低帯域と呼ぶ。   Note that the frequency of the low frequency signal corresponding to the electric fields 38a and 38b in FIG. 5 is a frequency equal to or lower than the lower limit frequency (50 MHz) of the low band. That is, the band between the frequency of the low frequency signal corresponding to the electric fields 38a and 38b in FIG. 5 and the frequency of the high frequency signal corresponding to the electric fields 40a and 40b in FIG.

一方、図5(b)に示すように、実施の形態1の光変調器2a,2bでは、低周波信号による電界の浸み出しによりノンドープ層に印加される電界は小さい。従って、低周波信号の印加によりコア屈折率が変化する量は微小である。従って実施の形態1の光変調器2a,2bでは、コア屈折率が変化する量が、電気信号の周波数に大きく依存しない従って実施の形態1によれば、光位相変調器2a,2bの低帯域における応答特性(変調度)の劣化が抑制される。   On the other hand, as shown in FIG. 5B, in the optical modulators 2a and 2b of the first embodiment, the electric field applied to the non-doped layer is small due to the leaching of the electric field by the low frequency signal. Therefore, the amount by which the core refractive index changes due to the application of the low frequency signal is very small. Therefore, in the optical modulators 2a and 2b of the first embodiment, the amount of change in the core refractive index does not greatly depend on the frequency of the electric signal. Therefore, according to the first embodiment, the low bandwidth of the optical phase modulators 2a and 2b. Deterioration of response characteristics (modulation degree) in is suppressed.

図7は、ノンドープ層14における電界強度分布の一例を示す図である。縦軸は、ノンドープ層14における電界強度である。横軸は、ノンドープ層14の長手方向における座標である。横軸の原点は、上部電極24b,24ba,24bbの一端の座標が0.5mmになるように定められている。長手方向の座標が0〜0.5mmの領域は、上部電極24b,24ba,24bbの下側の領域である。長手方向の座標が0.5mmより大きい領域は、上部電極24b,24ba,24bbの外側の領域である。   FIG. 7 is a diagram illustrating an example of an electric field intensity distribution in the non-doped layer 14. The vertical axis represents the electric field strength in the non-doped layer 14. The horizontal axis is the coordinate in the longitudinal direction of the non-doped layer 14. The origin of the horizontal axis is determined so that the coordinates of one end of the upper electrodes 24b, 24ba, 24bb are 0.5 mm. The region whose longitudinal coordinate is 0 to 0.5 mm is the region below the upper electrodes 24b, 24ba, and 24bb. The region where the longitudinal coordinate is larger than 0.5 mm is a region outside the upper electrodes 24b, 24ba, and 24bb.

図7のデータは、電磁界シミュレーションにより算出されたデータである。電磁界シミュレーションに用いた電気信号の周波数は、50MHzである。シミュレーションに用いたモデル(光変調器)のノンドープ層14は、厚さ900nmでありi型AlGaInAs MQW(Multiple Quantum Well)コア層およびi型InP層を含む層である。   The data in FIG. 7 is data calculated by electromagnetic field simulation. The frequency of the electric signal used for the electromagnetic field simulation is 50 MHz. The non-doped layer 14 of the model (light modulator) used for the simulation is a layer having a thickness of 900 nm and including an i-type AlGaInAs MQW (Multiple Quantum Well) core layer and an i-type InP layer.

第1電界分布42aは、ブロック層無し光位相変調器37のノンドープ層14における電界分布である。第2電界分布42bは、厚さ200 nmの第1半導体層18a(ブロック層)を有する光位相変調器2a,2bのノンドープ層14における電界分布である。第3電界分布42cは、厚さ500 nmの第1半導体層18a(ブロック層)を有する光位相変調器2a,2bのノンドープ層14における電界分布である。   The first electric field distribution 42 a is an electric field distribution in the non-doped layer 14 of the optical phase modulator 37 without a block layer. The second electric field distribution 42b is an electric field distribution in the non-doped layer 14 of the optical phase modulators 2a and 2b having the first semiconductor layer 18a (block layer) having a thickness of 200 nm. The third electric field distribution 42c is an electric field distribution in the non-doped layer 14 of the optical phase modulators 2a and 2b having the first semiconductor layer 18a (block layer) having a thickness of 500 nm.

図7に示すように、ブロック層無し光位相変調器37(図5(a)参照)では、上部電極24bの外側の電界強度は、上部電極24bから遠ざかるに従って徐々に減少する(第1電界分布42a参照)。一方、第1半導体層18a(ブロック層)を有する光位相変調器2a,2b(図5(b)参照)では、上部電極24ba,24bbの外側の電界強度は、ブロック層無し光変調器37の場合と比較して小さい(第2及び第3電界分布42b,42c参照)。   As shown in FIG. 7, in the optical phase modulator 37 without a block layer (see FIG. 5A), the electric field intensity outside the upper electrode 24b gradually decreases as the distance from the upper electrode 24b increases (first electric field distribution). 42a). On the other hand, in the optical phase modulators 2 a and 2 b (see FIG. 5B) having the first semiconductor layer 18 a (block layer), the electric field strength outside the upper electrodes 24 ba and 24 bb is that of the optical modulator 37 without the block layer. It is smaller than the case (see the second and third electric field distributions 42b and 42c).

すなわち実施の形態1の光変調器2a,2bによれば、低周波信号(50MHz以下の電気信号)の印加により上部電極24ba、24bbの外側で起こるコア屈折率の変化量は小さい。従って、実施の形態1の光変調器2a,2bによれば、低帯域(例えば、50MHz〜1GHz)における応答特性(変調度)の劣化を抑制することができる。   That is, according to the optical modulators 2a and 2b of the first embodiment, the amount of change in the core refractive index that occurs outside the upper electrodes 24ba and 24bb due to the application of a low-frequency signal (an electric signal of 50 MHz or less) is small. Therefore, according to the optical modulators 2a and 2b of the first embodiment, it is possible to suppress deterioration of response characteristics (modulation degree) in a low band (for example, 50 MHz to 1 GHz).

尚、図7に示すように、上部電極24ba,24bbの外側の電界強度は、第1半導体層18a(ブロック層)が厚いほど小さい。従って、第1半導体層18a(ブロック層)は厚いほど好ましい。   As shown in FIG. 7, the electric field strength outside the upper electrodes 24ba and 24bb is smaller as the first semiconductor layer 18a (block layer) is thicker. Therefore, the first semiconductor layer 18a (block layer) is preferably as thick as possible.

(3)製造方法
図8及び図9は、実施の形態1の光変調器の製造方法を説明する工程断面図である。
(3) Manufacturing Method FIGS. 8 and 9 are process cross-sectional views illustrating a method of manufacturing the optical modulator of the first embodiment.

(3−1)コア層を含むノンドープ層の形成工程(図8(a)参照)
第1導電型の半導体を有する下部クラッド層12上に、コア層を含むノンドープ層14を成長する。ノンドープ層14は例えば、有機金属成長法または分子線エピタキシー成長法により成長する。後述する各半導体層についても、同様である。
(3-1) Step of forming a non-doped layer including a core layer (see FIG. 8A)
A non-doped layer 14 including a core layer is grown on the lower cladding layer 12 having the first conductivity type semiconductor. The non-doped layer 14 is grown by, for example, a metal organic growth method or a molecular beam epitaxy growth method. The same applies to each semiconductor layer described later.

具体的には例えば、n型InP基板44の上に、n型InPバッファ層(図示せず)と、AlGaInAs MQWを含むi型半導体層(ノンドープ層14)とを成長する。n型InP基板44とn型InPバッファ層は、下部クラッド層12を形成する。   Specifically, for example, an n-type InP buffer layer (not shown) and an i-type semiconductor layer containing AlGaInAs MQW (non-doped layer 14) are grown on the n-type InP substrate 44. The n-type InP substrate 44 and the n-type InP buffer layer form the lower cladding layer 12.

(3−2)第2上部クラッドの形成工程(図8(b)参照)
ノンドープ層14上に、第1導電型とは異なる第2導電型の第2上部クラッド層16bを成長する。
(3-2) Step of forming second upper clad (see FIG. 8B)
A second upper cladding layer 16b of a second conductivity type different from the first conductivity type is grown on the non-doped layer.

具体的には例えば、ノンドープ層14上に、第2p型InP層(第2上部クラッド層16b)を成長する。   Specifically, for example, a second p-type InP layer (second upper cladding layer 16 b) is grown on the non-doped layer 14.

(3−3)第1半導体膜の形成工程(図8(c)参照)
第2上部クラッド層16bの上に、下面に接する第1下層(実施の形態1では、第2上部クラッド層16b)に対して選択的にエッチング可能な第1半導体膜46aを成長する。第1半導体膜46aは、第2上部クラッド層16bおよび後述する第1上部クラッド層16aより高い抵抗率を有するブロック層である。
(3-3) First semiconductor film formation step (see FIG. 8C)
A first semiconductor film 46a that can be selectively etched with respect to the first lower layer (second upper clad layer 16b in the first embodiment) in contact with the lower surface is grown on the second upper clad layer 16b. The first semiconductor film 46a is a block layer having a higher resistivity than the second upper cladding layer 16b and a first upper cladding layer 16a described later.

具体的には例えば、第2p型InP層(第2上部クラッド層16b)の上に、i型InGaAsP膜(第1半導体膜46a)を成長する。i型InGaAsP膜(第1半導体膜46a)は、第2p型InPクラッド層(第2上部クラッド層16b)に対して選択的にエッチング可能な半導体である。   Specifically, for example, an i-type InGaAsP film (first semiconductor film 46a) is grown on the second p-type InP layer (second upper cladding layer 16b). The i-type InGaAsP film (first semiconductor film 46a) is a semiconductor that can be selectively etched with respect to the second p-type InP clad layer (second upper clad layer 16b).

(3−4)選択エッチング工程(図9(a)参照)
第1半導体膜46a(図8(c)参照)の変調器形成領域48aの中央部(以下、第1中央部と呼ぶ)を、第1下層(具体的には、第2上部クラッド層16b)に対して選択的にエッチングする。この時、第1下層は殆どエッチングされない。変調器形成領域48aは、光位相変調器2a,2b(図1参照)に対応する領域である。
(3-4) Selective etching process (see FIG. 9A)
The central portion (hereinafter referred to as the first central portion) of the modulator formation region 48a of the first semiconductor film 46a (see FIG. 8C) is a first lower layer (specifically, the second upper cladding layer 16b). Is selectively etched. At this time, the first lower layer is hardly etched. The modulator formation region 48a is a region corresponding to the optical phase modulators 2a and 2b (see FIG. 1).

第1半導体膜46aのエッチング速度は好ましくは、第1下層の5倍以上(好ましくは、10倍以上)である。このエッチングにより第1半導体膜46aは、図9(a)に示すように、第1半導体層18a(ブロック層)になる。   The etching rate of the first semiconductor film 46a is preferably 5 times or more (preferably 10 times or more) that of the first lower layer. By this etching, the first semiconductor film 46a becomes the first semiconductor layer 18a (block layer) as shown in FIG.

具体的には例えば、i型InGaAsP膜(第1半導体膜46a)のうち上部電極24ba,24bb(図3参照)に対応する領域を、例えばHClとHとHOの混合液により、選択的にウェットエッチングする。第2上部クラッド層16bは殆どエッチングされず、該混合液に曝されても表面は平坦なままである。 Specifically, for example, the region corresponding to the upper electrodes 24ba and 24bb (see FIG. 3) in the i-type InGaAsP film (first semiconductor film 46a) is made of, for example, a mixed solution of HCl, H 2 O 2 and H 2 O. Selectively wet etch. The second upper clad layer 16b is hardly etched, and the surface remains flat even when exposed to the mixed solution.

(3−5)第1上部クラッド層およびコンタクト層の形成工程(図9(b)参照)
第1中央部がエッチングされた第1半導体膜46a(すなわち、第1半導体層18a)および第1下層(第2上部クラッド層16b)の上に第1導電型と逆の第2導電型(例えば、p型)の第1上部クラッド層16aを成長する(図9(b)参照)。その後、第1上部クラッド層16aの上に、第2導電型のコンタクト層22a,22b(図2参照)を形成する。
(3-5) First upper cladding layer and contact layer forming step (see FIG. 9B)
A second conductivity type opposite to the first conductivity type (for example, on the first semiconductor film 46a (that is, the first semiconductor layer 18a) and the first lower layer (second upper clad layer 16b) whose first central portion is etched (for example, , P-type) first upper cladding layer 16a is grown (see FIG. 9B). Thereafter, contact layers 22a and 22b (see FIG. 2) of the second conductivity type are formed on the first upper clad layer 16a.

例えば、選択的にエッチングしたi型InGaAsP膜(第1半導体膜46a)および第2p型InP層(第2上部クラッド層16b)の上に更に、第1p型InP層(第1上部クラッド層16a)を成長する。その後、第1p型InP層(第1上部クラッド層16a)の上に、p型InGaAs層(コンタクト層122)を成長する。   For example, the first p-type InP layer (first upper clad layer 16a) is further formed on the selectively etched i-type InGaAsP film (first semiconductor film 46a) and second p-type InP layer (second upper clad layer 16b). To grow. Thereafter, a p-type InGaAs layer (contact layer 122) is grown on the first p-type InP layer (first upper cladding layer 16a).

第1p型InPクラッド層(第1上部クラッド層16a)およびp型InGaAs層(コンタクト層122)は、n型InP基板44全体を覆うように成長する。   The first p-type InP cladding layer (first upper cladding layer 16a) and the p-type InGaAs layer (contact layer 122) are grown so as to cover the entire n-type InP substrate 44.

その後、上部電極24ba,24bbに対応する領域が残るようにp型InGaAs層をエッチングして、コンタクト層22a,22bを形成する。   Thereafter, the p-type InGaAs layer is etched so that regions corresponding to the upper electrodes 24ba and 24bb remain to form contact layers 22a and 22b.

(3−6)光導波路の形成(図2参照)
コンタクト層22a,22bの形成後、例えばドライエッチングにより成長層を下部クラッド層12の上面までエッチングして、ハイメサ構造の光導波路を形成する。
(3-6) Formation of optical waveguide (see FIG. 2)
After the contact layers 22a and 22b are formed, the growth layer is etched to the upper surface of the lower cladding layer 12 by dry etching, for example, to form an optical waveguide having a high mesa structure.

その後、エッチング面をパッシベーション膜28a(図2参照)で覆う。更に形成した光導波路の側方に、樹脂層26を形成する。樹脂層26は、例えばベンゾシクロブテン層である。更に、樹脂層26を覆うパッシベーション膜28bを形成する。パッシベーション膜28a,28bは、例えばSiO膜である。 Thereafter, the etched surface is covered with a passivation film 28a (see FIG. 2). Further, a resin layer 26 is formed on the side of the formed optical waveguide. The resin layer 26 is, for example, a benzocyclobutene layer. Further, a passivation film 28b that covers the resin layer 26 is formed. The passivation films 28a and 28b are, for example, SiO 2 films.

(3−7)電極の形成(図9(c)参照)
導波路の形成後、下部クラッド層12に接続された下部電極24aと、第1上部クラッド層16aの中央部上の上部電極24ba,24bbとを形成する。
(3-7) Formation of electrode (see FIG. 9C)
After the formation of the waveguide, the lower electrode 24a connected to the lower cladding layer 12 and the upper electrodes 24ba and 24bb on the center of the first upper cladding layer 16a are formed.

具体的には例えば、n型InP基板44の裏面に下部電極24aを形成する。更に、コンタクト層22a,22b上に、上部電極24ba,24bbを形成する。その後、半導体基板44を劈開して、それぞれが光変調器2a,2bを含む複数の半導体装置に分割する。   Specifically, for example, the lower electrode 24 a is formed on the back surface of the n-type InP substrate 44. Further, upper electrodes 24ba and 24bb are formed on the contact layers 22a and 22b. Thereafter, the semiconductor substrate 44 is cleaved and divided into a plurality of semiconductor devices each including the optical modulators 2a and 2b.

以上の工程により、光変調器2a,2bが形成される。光位相変調器2a,2bは例えば、半導体光装置4の各構成要素(例えば、入力導波路6等)と一緒に形成される。   The optical modulators 2a and 2b are formed by the above process. The optical phase modulators 2a and 2b are formed together with, for example, each component (for example, the input waveguide 6) of the semiconductor optical device 4.

実施の形態1の製造方法によれば、電界の浸み出しを抑制する層構造(例えば、第1半導体層18+第1上部クラッド層16a)を、選択成長を用いずに形成することができる。従って、光変調器2a,2bの形成が容易になる。   According to the manufacturing method of the first embodiment, the layer structure (for example, the first semiconductor layer 18 + the first upper cladding layer 16a) that suppresses the seepage of the electric field can be formed without using selective growth. . Therefore, the optical modulators 2a and 2b can be easily formed.

図8〜9を参照して説明した製造方法では、変調器形成領域48aの中央部で第1半導体膜46aを選択的にエッチングする。しかし、変調器形成領域48aの一端側で第1半導体膜46aを選択的にエッチングしてもよい。この場合、コンタクト層22a,22bおよび上部電極24ba,24bbは、第1半導体層18aを選択的にエッチングした領域の上方に形成する。   In the manufacturing method described with reference to FIGS. 8 to 9, the first semiconductor film 46a is selectively etched at the center of the modulator formation region 48a. However, the first semiconductor film 46a may be selectively etched on one end side of the modulator formation region 48a. In this case, the contact layers 22a and 22b and the upper electrodes 24ba and 24bb are formed above the region where the first semiconductor layer 18a is selectively etched.

また図8〜9を参照して説明した製造方法では、下部クラッド層12上にコア層を含むノンドープ層14を成長する。このノンドープ層14の代わりに、コア層を含む半絶縁層を成長してもよい(実施の形態2においても同様)。   In the manufacturing method described with reference to FIGS. 8 to 9, the non-doped layer 14 including the core layer is grown on the lower cladding layer 12. A semi-insulating layer including a core layer may be grown instead of the non-doped layer 14 (the same applies to the second embodiment).

(4)半絶縁性クラッド層を有する光変調器
図10は、上部クラッド層16の長手方向の両側に半絶縁性クラッド層52を有する光変調器54の断面図である。図10には、逆バイアス電圧に重畳された低周波信号(例えば、50MHz以下の電気信号)が供給された時に発生する電界38cが示されている。低周波信号は、コンタクト層22上に配置された上部電極24bに供給される。
(4) Optical Modulator Having Semi-Insulating Cladding Layer FIG. 10 is a cross-sectional view of an optical modulator 54 having semi-insulating cladding layers 52 on both sides in the longitudinal direction of the upper cladding layer 16. FIG. 10 shows an electric field 38c generated when a low-frequency signal (for example, an electric signal of 50 MHz or less) superimposed on the reverse bias voltage is supplied. The low frequency signal is supplied to the upper electrode 24 b disposed on the contact layer 22.

半絶縁性クラッド層52は、図10に示すように、上部電極24bの外側に発生する電界(コア層14内の電界)を抑制する。従って図10に示す光変調器54によれば、光変調器の低帯域における応答特性(変調度)の劣化が抑制される。   As shown in FIG. 10, the semi-insulating cladding layer 52 suppresses an electric field (an electric field in the core layer 14) generated outside the upper electrode 24b. Therefore, according to the optical modulator 54 shown in FIG. 10, the deterioration of the response characteristic (modulation degree) in the low band of the optical modulator is suppressed.

図11は、半絶縁性クラッド層52の問題点を説明する図である。半絶縁性クラッド層52を形成するためには先ず、上部クラッド層16(図5(a)参照)のうち上部電極24bの外側に対応する領域を除去する。その後、上部クラッド層16を除去した領域に半絶縁性クラッド層52(例えば、半絶縁性InP層)を、有機金属成長法により選択的に成長する。しかし、上部クラッド層16を除去した領域に半絶縁性クラッド層52を選択的に成長すると、上部クラッド層16と半絶縁性クラッド層52の境界に段差56(図11参照)が形成される。この様な段差56は、上部電極24bの形成を困難にする。   FIG. 11 is a diagram for explaining the problem of the semi-insulating clad layer 52. In order to form the semi-insulating clad layer 52, first, a region corresponding to the outside of the upper electrode 24b is removed from the upper clad layer 16 (see FIG. 5A). Thereafter, a semi-insulating clad layer 52 (for example, a semi-insulating InP layer) is selectively grown in a region where the upper clad layer 16 is removed by a metal organic growth method. However, when the semi-insulating cladding layer 52 is selectively grown in the region where the upper cladding layer 16 is removed, a step 56 (see FIG. 11) is formed at the boundary between the upper cladding layer 16 and the semi-insulating cladding layer 52. Such a step 56 makes it difficult to form the upper electrode 24b.

上述したように、実施の形態1の光位相変調器2a,2bは、選択成長によらずに形成可能な層構造(第1半導体層18a+第1上部クラッド層16a)により、電界の浸み出しを抑制する。従って実施の形態1によれば、上部電極24bの形成を困難にする突起56を発生させずに、光位相変調器の周波数特性を改善することができる。すなわち実施の形態1によれば、周波数特性に優れた光変調器の形成が容易になる。   As described above, the optical phase modulators 2a and 2b according to the first embodiment have a layer structure (first semiconductor layer 18a + first upper cladding layer 16a) that can be formed without selective growth. Suppress out. Therefore, according to the first embodiment, the frequency characteristic of the optical phase modulator can be improved without generating the protrusion 56 that makes it difficult to form the upper electrode 24b. That is, according to the first embodiment, it becomes easy to form an optical modulator having excellent frequency characteristics.

なお、以上の例ではマッハ・ツェンダ型光変調器に用いられる光位相変調器の例を示したが、本発明の構造は逆バイアスを印加する光変調器すべてに適用可能であり、例えば電界吸収型変調器でも同様の効果が得られる。   In the above example, an example of an optical phase modulator used for a Mach-Zehnder type optical modulator has been shown. However, the structure of the present invention can be applied to all optical modulators to which a reverse bias is applied. A similar effect can be obtained with a type modulator.

(5)変形例
(5−1)変形例1
以上の例では第1半導体層18aは、第1上部クラッド層16aおよび第2上部クラッド層16bより高い抵抗率を有するブロック層である。しかし第1半導体層18aは、第1上部クラッド層16aの導電型(例えば、p型)とは逆の導電型(例えば、n型)を有するブロック層であってもよい。以下、第1半導体層18aの導電型が第1上部クラッド層16aの導電型と逆の光変調器を、変形例1の光変調器と呼ぶ。
(5) Modification (5-1) Modification 1
In the above example, the first semiconductor layer 18a is a block layer having a higher resistivity than the first upper cladding layer 16a and the second upper cladding layer 16b. However, the first semiconductor layer 18a may be a block layer having a conductivity type (for example, n-type) opposite to that of the first upper cladding layer 16a (for example, p-type). Hereinafter, an optical modulator in which the conductivity type of the first semiconductor layer 18a is opposite to that of the first upper cladding layer 16a is referred to as an optical modulator of the first modification.

変形例1の上部電極24ba,24bbに逆バイアス電圧が印加されると、上部電極24ba,24bbの外側では逆バイアス電圧の一部が、第1上部クラッド層16aと第1半導体層18aとを含むpn接合の空乏層を広げるために使われる。その結果、上部電極24ba,24bbの外側のコア層14に印加される電圧が抑制される。従って変形例1によっても、低帯域における応答特性(変調度)の劣化が抑制される。   When a reverse bias voltage is applied to the upper electrodes 24ba and 24bb of Modification 1, a part of the reverse bias voltage includes the first upper cladding layer 16a and the first semiconductor layer 18a outside the upper electrodes 24ba and 24bb. Used to widen the depletion layer of the pn junction. As a result, the voltage applied to the core layer 14 outside the upper electrodes 24ba and 24bb is suppressed. Therefore, the modification 1 also suppresses deterioration of response characteristics (modulation degree) in the low band.

第1半導体層18aにおける不純物濃度が十分高ければ、第1半導体層18aが薄くても、第1上部クラッド層16aと第1半導体層18aとを含むpn接合には、大きな電圧の印加が発生し得る。従って、第1半導体層18aを薄層化しても、周波数特性の劣化は抑制できる。すなわち変形例1によれば、第1半導体層18aを薄層化できる。第1半導体層18aが薄層化されると、第1上部クラッド層16aの中央部と第1半導体層18aの境界で発生する導波光の反射が抑制される。   If the impurity concentration in the first semiconductor layer 18a is sufficiently high, even if the first semiconductor layer 18a is thin, a large voltage is applied to the pn junction including the first upper cladding layer 16a and the first semiconductor layer 18a. obtain. Therefore, even if the first semiconductor layer 18a is thinned, the deterioration of the frequency characteristics can be suppressed. That is, according to the first modification, the first semiconductor layer 18a can be thinned. When the first semiconductor layer 18a is thinned, the reflection of guided light generated at the boundary between the central portion of the first upper cladding layer 16a and the first semiconductor layer 18a is suppressed.

変形例1の光変調器は、図8及び図9を参照して説明した製造方法と略同じ手順で製造できる。具体的には、第1半導体膜46a(図8(c)参照)の導電型が第1上部クラッド層16aの導電型とは逆導電型であること以外は、図8及び図9を参照して説明した製造方法と同じ手順により変形例1の光変調器を製造できる。従って変形例1の光変調器も、図3を参照して説明した光変調器と同様、容易に形成である。   The optical modulator of Modification 1 can be manufactured by substantially the same procedure as the manufacturing method described with reference to FIGS. Specifically, refer to FIGS. 8 and 9 except that the conductivity type of the first semiconductor film 46a (see FIG. 8C) is opposite to the conductivity type of the first upper cladding layer 16a. The optical modulator of Modification 1 can be manufactured by the same procedure as the manufacturing method described above. Therefore, the optical modulator of the modification 1 can be easily formed as in the optical modulator described with reference to FIG.

(5−2)変形例2
また以上の例では、第1上部クラッド層16aおよび第2上部クラッド層16bは、下部クラッド層12の導電型(例えば、n型)と逆の第2導電型(例えば、p型)を有する半導体層である。しかし、第1上部クラッド層16aおよび第2上部クラッド層16bは、下部クラッド層12の導電型(例えば、n型)と同じ導電型を有する半導体層であっても良い(実施の形態2〜4に於いても同様)。以下、上部クラッド層と下部クラッド層の導電型が同じ光変調器を、変形例2の光変調器と呼ぶ。
(5-2) Modification 2
In the above example, the first upper cladding layer 16a and the second upper cladding layer 16b are semiconductors having a second conductivity type (for example, p-type) opposite to the conductivity type (for example, n-type) of the lower cladding layer 12. Is a layer. However, the first upper cladding layer 16a and the second upper cladding layer 16b may be semiconductor layers having the same conductivity type as that of the lower cladding layer 12 (for example, n-type) (Embodiments 2 to 4). The same applies to Hereinafter, an optical modulator having the same conductivity type as that of the upper clad layer and the lower clad layer is referred to as an optical modulator of Modification 2.

上部クラッド層と下部クラッド層が同じ導電型を有していてもコア層周辺の層14がi型または半絶縁性なので、コア層には大きな電界が印加される。従って、入射光の位相を変調することは可能である。更に変形例2の変調器は、第1半導体層18a(ブロック層)を有するので、低帯域における応答特性の劣化を抑制することができる。   Even if the upper cladding layer and the lower cladding layer have the same conductivity type, a large electric field is applied to the core layer because the layer 14 around the core layer is i-type or semi-insulating. Therefore, it is possible to modulate the phase of incident light. Furthermore, since the modulator of Modification 2 includes the first semiconductor layer 18a (block layer), it is possible to suppress deterioration of response characteristics in a low band.

ところで、半導体の光吸収係数は導電型により異なることがある。従って、上部クラッド層と下部クラッド層の導電型を、光吸収係数が小さくなる導電型にすることで光変調器の光損失を低減することができる。例えば、n型InPの光吸収係数は、p型InPの光吸収形係数より小さい。従って、上部クラッド層および下部クラッド層をn型InPで形成することで、光変調器の光損失を低減することができる。   By the way, the light absorption coefficient of a semiconductor may differ with conductivity types. Therefore, the optical loss of the optical modulator can be reduced by changing the conductivity type of the upper clad layer and the lower clad layer to a conductivity type having a small light absorption coefficient. For example, the light absorption coefficient of n-type InP is smaller than the light absorption coefficient of p-type InP. Therefore, the optical loss of the optical modulator can be reduced by forming the upper cladding layer and the lower cladding layer with n-type InP.

同様に、高周波に対する半導体の損失は導電型により異なることがある。上部クラッド層と下部クラッド層の導電型を、高周波に対する損失が小さい導電型にすることで光変調器の高周波特性を改善することができる。例えば、n型InPの高周波に対する損失は、p型InPの高周波に対する損失より小さい。従って、上部クラッド層および下部クラッド層をn型InPで形成することで、光変調器の高周波特性を改善することができる。   Similarly, semiconductor losses for high frequencies may vary by conductivity type. The high frequency characteristics of the optical modulator can be improved by changing the conductivity type of the upper cladding layer and the lower cladding layer to a conductivity type having a small loss with respect to the high frequency. For example, the loss of n-type InP with respect to high frequency is smaller than the loss of p-type InP with respect to high frequency. Therefore, the high frequency characteristics of the optical modulator can be improved by forming the upper cladding layer and the lower cladding layer with n-type InP.

変形例2の光変調器は、図8及び図9を参照して説明した製造方法と略同じ手順で製造できる。具体的には、第1及び第2上部クラッド層16a,16bとして、下部クラッド層12の導電型と同じ導電型を有する半導体層を成長すること以外は、図8及び図9を参照して説明した製造方法と同じ手順により、変形例2の光変調器を製造できる。従って、変形例2の光変調器も、図3を参照して説明した光変調器と同様に容易に形成である。   The optical modulator of Modification 2 can be manufactured by substantially the same procedure as the manufacturing method described with reference to FIGS. Specifically, the first and second upper cladding layers 16a and 16b will be described with reference to FIGS. 8 and 9 except that a semiconductor layer having the same conductivity type as that of the lower cladding layer 12 is grown. The optical modulator of Modification 2 can be manufactured by the same procedure as the manufacturing method described above. Therefore, the optical modulator of Modification 2 can be easily formed in the same manner as the optical modulator described with reference to FIG.

(5−3)変形例3
また以上の例では、光変調器2a,2bは、第1半導体層18aとノンドープ層14の間に、第2上部クラッド層16b(図3参照)を有する。しかし光位相変調器2a,2bは、第2上部クラッド層16bを有さなくても良い。以下、第2上部クラッド層16bを有さない光変調器を、変形例3の光変調器と呼ぶ。
(5-3) Modification 3
In the above example, the optical modulators 2 a and 2 b include the second upper cladding layer 16 b (see FIG. 3) between the first semiconductor layer 18 a and the non-doped layer 14. However, the optical phase modulators 2a and 2b may not have the second upper cladding layer 16b. Hereinafter, an optical modulator that does not have the second upper cladding layer 16b is referred to as an optical modulator of Modification 3.

図12は、変形例3の光変調器2cの長手方向の断面図である。第2上部クラッド層16bの有無に拘わらず、上部電極24ba,24bbに逆バイアス電圧が印加されると、第1半導体層18a(ブロック層)には、ノンドープ層14に発生する電界と同程度に強い電界が発生する。従って変形例3によれば、低帯域における応答特性(変調度)の劣化が抑制される。   FIG. 12 is a cross-sectional view in the longitudinal direction of the optical modulator 2c of the third modification. Regardless of the presence or absence of the second upper cladding layer 16b, when a reverse bias voltage is applied to the upper electrodes 24ba and 24bb, the first semiconductor layer 18a (block layer) has the same electric field as that generated in the non-doped layer 14. A strong electric field is generated. Therefore, according to the modification 3, the deterioration of the response characteristic (modulation degree) in the low band is suppressed.

変形例3の光変調器2cは、図8及び図9を参照して説明した製造方法と略同じ手順で形成できる。具体的には、第2上部クラッド層16b(図8(b)参照)を成長しないこと以外は図8及び図9を参照して説明した製造方法と同じ手順により、変形例3の光変調器3cを製造できる。従って変形例3の光変調器2cも、図3の光変調器2a,2bと同様に容易に形成である。更に第2上部クラッド層16bを成長しないので、製造工程が簡素化される(実施の形態2の光変調器202cについても同様)。   The optical modulator 2c of Modification 3 can be formed by substantially the same procedure as the manufacturing method described with reference to FIGS. Specifically, the optical modulator of Modification 3 is performed by the same procedure as the manufacturing method described with reference to FIGS. 8 and 9 except that the second upper cladding layer 16b (see FIG. 8B) is not grown. 3c can be manufactured. Therefore, the optical modulator 2c according to the modified example 3 can be easily formed in the same manner as the optical modulators 2a and 2b shown in FIG. Further, since the second upper cladding layer 16b is not grown, the manufacturing process is simplified (the same applies to the optical modulator 202c of the second embodiment).

尚、コア層14がi型AlGaInAs MQWで第1半導体層18aがi型InGaAs層の場合、選択エッチング液は例えばAlGaAsAs層のエッチングレートが早くなるように組成比率を調整したHCl:CHCOOH:H:HOである。 In the case where the core layer 14 is an i-type AlGaInAs MQW and the first semiconductor layer 18a is an i-type InGaAs layer, the selective etching solution is HCl: CH 3 COOH with the composition ratio adjusted so that the etching rate of the AlGaAsAs layer is increased, for example. H 2 O 2: a H 2 O.

(5−4)変形例4
また以上の例では、第1半導体層18aはInGaAsP層である。しかし、第1半導体層18aは、InGaAsP層以外の半導体層であってもよい。例えば、第1半導体層18aは、AlGaInAs層であっても良い。AlGaInAs層は、InP層に対して選択エッチング可能な半導体層である。
(5-4) Modification 4
In the above example, the first semiconductor layer 18a is an InGaAsP layer. However, the first semiconductor layer 18a may be a semiconductor layer other than the InGaAsP layer. For example, the first semiconductor layer 18a may be an AlGaInAs layer. The AlGaInAs layer is a semiconductor layer that can be selectively etched with respect to the InP layer.

以上のように実施の形態1の光変調器は、高抵抗率(又は、第1上部クラッド層とは逆の導電型)を有すると共に選択エッチング可能な第1半導体層18a(ブロック層)を、コア層14の長手方向の端部の上に有する。従って、電界の浸み出しを抑制する層構造(第1半導体層18a+第1上部クラッド層16a)が、選択成長を用いずに形成できる。従って実施の形態1によれば、周波数特性に優れる共に形成が容易な光変調器が提供される。   As described above, the optical modulator of the first embodiment has the first semiconductor layer 18a (block layer) that has a high resistivity (or a conductivity type opposite to that of the first upper cladding layer) and can be selectively etched. On the longitudinal end of the core layer 14. Therefore, a layer structure (first semiconductor layer 18a + first upper clad layer 16a) that suppresses the seepage of the electric field can be formed without using selective growth. Therefore, according to the first embodiment, an optical modulator having excellent frequency characteristics and easy to form is provided.

なお以上の例では、図1に示す半導体光装置4に含まれる光位相変調器2a,2bを、実施の形態1の光変調器の一例として説明した。しかし、図1に示す半導体光装置4は、図3に示す構造を含むマッハ・ツェンダ型光変調器なので、実施の形態1の光変調器とも考えられる。   In the above example, the optical phase modulators 2a and 2b included in the semiconductor optical device 4 shown in FIG. 1 have been described as an example of the optical modulator of the first embodiment. However, since the semiconductor optical device 4 shown in FIG. 1 is a Mach-Zehnder optical modulator including the structure shown in FIG. 3, it can be considered as the optical modulator of the first embodiment.

(実施の形態2)
実施の形態2の光変調器は、実施の形態1の光位相変調器2a,2b(図3参照)において更に、第1半導体層18aと第1上部クラッド層16aの間に配置された第2半導体層を有する光位相変調器である。実施の形態2の光変調器は、第2半導体層を有すること以外は、実施の形態1の光変調器2a,2bと略同じ構造を有している。従って、実施の形態1と同じ部分については、説明を省略または簡単にする。
(Embodiment 2)
The optical modulator of the second embodiment further includes a second optical phase modulator 2a, 2b (see FIG. 3) of the first embodiment that is disposed between the first semiconductor layer 18a and the first upper cladding layer 16a. An optical phase modulator having a semiconductor layer. The optical modulator of the second embodiment has substantially the same structure as the optical modulators 2a and 2b of the first embodiment except that the optical modulator has the second semiconductor layer. Therefore, the description of the same parts as those in Embodiment 1 is omitted or simplified.

(1)構造
図13は、実施の形態2の光変調器202aの長手方向に沿った断面図である。
(1) Structure FIG. 13 is a cross-sectional view along the longitudinal direction of the optical modulator 202a of the second embodiment.

実施の形態2の光変調器202aは、第1半導体層218aと第1上部クラッド層16aの間に配置された第2半導体層218bを有する。   The optical modulator 202a according to the second embodiment includes a second semiconductor layer 218b disposed between the first semiconductor layer 218a and the first upper cladding layer 16a.

図13に示すように、第2半導体層218bの上部電極側(第2電極側)の第2側面20bは、第1上部クラッド層16aで覆われる。第2半導体層218bは、第1上部クラッド層16aより高い抵抗率または第1上部クラッド層16aの導電型とは逆の導電型を有するブロック層である。   As shown in FIG. 13, the second side surface 20b on the upper electrode side (second electrode side) of the second semiconductor layer 218b is covered with the first upper cladding layer 16a. The second semiconductor layer 218b is a block layer having a resistivity higher than that of the first upper cladding layer 16a or a conductivity type opposite to that of the first upper cladding layer 16a.

第2半導体層218bは好ましくは、第1上部クラッド層16aの屈折率以上で第1半導体層218aの屈折率より小さい屈折率を有する半導体層である。更に好ましくは、第2半導体層218bは、第1上部クラッド層16aの屈折率を有する半導体層である。   The second semiconductor layer 218b is preferably a semiconductor layer having a refractive index greater than or equal to the refractive index of the first upper cladding layer 16a and smaller than the refractive index of the first semiconductor layer 218a. More preferably, the second semiconductor layer 218b is a semiconductor layer having a refractive index of the first upper cladding layer 16a.

具体的には例えば、第1上部クラッド層16aおよび第2上部クラッド層16bは、p型のInP層である。第1半導体層218aは例えば、i型(又は、n型)のInGaAsP層である。第2半導体層218bは例えば、i型(又は、n型)のInP層である。   Specifically, for example, the first upper cladding layer 16a and the second upper cladding layer 16b are p-type InP layers. The first semiconductor layer 218a is, for example, an i-type (or n-type) InGaAsP layer. The second semiconductor layer 218b is, for example, an i-type (or n-type) InP layer.

光変調器202aは、実施の形態1の光変調器2a,2bと同様、下層に対して選択エッチング可能な第1半導体層218aを有する。従って、実施の形態2の光変調器202aは、実施の形態1の光変調器2a,2bと同様、容易に形成することができる。   Similar to the optical modulators 2a and 2b of the first embodiment, the optical modulator 202a includes a first semiconductor layer 218a that can be selectively etched with respect to the lower layer. Therefore, the optical modulator 202a according to the second embodiment can be easily formed in the same manner as the optical modulators 2a and 2b according to the first embodiment.

第1半導体層218aおよび第2半導体層218bは、高抵抗率(又は、上部クラッド層とは逆の導電型)を有するブロック層である。従って、実施の形態2によれば、実施の形態1と同様、上部電極24baの外側への電界の浸み出しを抑制することができる。従って、実施の形態2によれば、実施の形態1と同様、周波数特性に優れる共に形成が容易な光変調器を提供できる。   The first semiconductor layer 218a and the second semiconductor layer 218b are block layers having high resistivity (or a conductivity type opposite to that of the upper cladding layer). Therefore, according to the second embodiment, as in the first embodiment, the oozing of the electric field to the outside of the upper electrode 24ba can be suppressed. Therefore, according to the second embodiment, as in the first embodiment, it is possible to provide an optical modulator that has excellent frequency characteristics and can be easily formed.

更に第2半導体層218bが電界の浸み出しを抑制するブロック層なので、第1半導体層218aを薄くしても、上部電極24baの外側への電界の浸み出しを抑制することができる。   Further, since the second semiconductor layer 218b is a block layer that suppresses the seepage of the electric field, the seepage of the electric field to the outside of the upper electrode 24ba can be suppressed even if the first semiconductor layer 218a is thinned.

ところで上述したように、第2半導体層218bは、第1上部クラッド層16a(例えば、p型InP層)の屈折率以上で第1半導体層218a(例えば、i型InGaAsP層)の屈折率より小さい屈折率を有する半導体層(例えば、i型InP層)である。従って、第1半導体層218aを薄くすることで、第1半導体層218aが配置された領域の導波モードと第1半導体層218aがない電極部の導波モードの差異を小さくすることができる。従って実施の形態2によれば、コア層端部とコア層中央部の境界で発生する光反射を抑制することができる。   As described above, the second semiconductor layer 218b has a refractive index that is greater than or equal to the refractive index of the first upper cladding layer 16a (eg, p-type InP layer) and smaller than the refractive index of the first semiconductor layer 218a (eg, i-type InGaAsP layer). It is a semiconductor layer (for example, i-type InP layer) having a refractive index. Therefore, by reducing the thickness of the first semiconductor layer 218a, the difference between the waveguide mode in the region where the first semiconductor layer 218a is disposed and the waveguide mode in the electrode portion where the first semiconductor layer 218a is not present can be reduced. Therefore, according to the second embodiment, it is possible to suppress light reflection that occurs at the boundary between the end portion of the core layer and the central portion of the core layer.

(2)製造方法
図14は、実施の形態2の光変調器202aの製造方法を説明する工程断面図である。
(2) Manufacturing Method FIG. 14 is a process cross-sectional view illustrating a method for manufacturing the optical modulator 202a of the second embodiment.

(2−1)コア層および第2上部クラッドの形成工程(図8(a)〜図8(b)参照)
実施の形態1と略同じ手順により、第1導電型の半導体(例えば、n型InP)を有する下部クラッド層12上に、コア層を含むノンドープ層14(例えば、i型AlGaInAs MQWを含む半導体層)と第2上部クラッド層16b(例えば、n型InP層)を成長する。
(2-1) Core layer and second upper clad forming step (see FIGS. 8A to 8B)
By substantially the same procedure as in the first embodiment, a non-doped layer 14 including a core layer (for example, a semiconductor layer including i-type AlGaInAs MQW) is formed on the lower cladding layer 12 including a first conductivity type semiconductor (for example, n-type InP). ) And a second upper cladding layer 16b (for example, an n-type InP layer).

(2−2)第2及び第3半導体膜の形成工程(図14(a)参照)
ノンドープ層14の上方に、下面に接する第2下層(例えば、第2上部クラッド層16b)に対して選択的にエッチング可能な第2半導体膜46bと第2半導体膜46b上の第3半導体膜46cとを含む積層膜58を成長する。第2半導体膜46bは例えば、i型InGaAsP膜である。第3半導体膜46cは、例えばi型InP層である。
(2-2) Second and third semiconductor film formation steps (see FIG. 14A)
Above the non-doped layer 14, a second semiconductor film 46b that can be selectively etched with respect to a second lower layer (for example, the second upper cladding layer 16b) in contact with the lower surface, and a third semiconductor film 46c on the second semiconductor film 46b. Is grown. The second semiconductor film 46b is, for example, an i-type InGaAsP film. The third semiconductor film 46c is, for example, an i-type InP layer.

第2半導体膜46bおよび第3半導体膜46cは、第2上部クラッド層16bおよび後述する第1上部クラッド層16aより高い抵抗率(又は、第1及び第2上部クラッド層16a,16bとは逆の導電型)を有する半導体層である。   The second semiconductor film 46b and the third semiconductor film 46c are higher in resistivity than the second upper clad layer 16b and a first upper clad layer 16a described later (or opposite to the first and second upper clad layers 16a and 16b). A semiconductor layer having a conductivity type).

(2−3)選択エッチング工程(図14(b)および図14(c)参照)
積層膜58の変調器形成領域48bの中央部(以下、第2中央部と呼ぶ)において、第3半導体膜46cを第2半導体膜46bに対して選択的にエッチングする(図14(b)参照)。その後、更に第2下層(具体的には、第2上部クラッド層16b)に対して第2半導体膜46bを選択的にエッチングする(図14(c)参照)。変調器形成領域48bは、光位相変調器に対応する領域である。上記エッチングにより、第3半導体膜46cは第2半導体層218bになる。第2半導体膜46bは、第1半導体層218aになる。
(2-3) Selective etching process (see FIGS. 14B and 14C)
The third semiconductor film 46c is selectively etched with respect to the second semiconductor film 46b in the central portion (hereinafter referred to as the second central portion) of the modulator formation region 48b of the stacked film 58 (see FIG. 14B). ). Thereafter, the second semiconductor film 46b is selectively etched with respect to the second lower layer (specifically, the second upper clad layer 16b) (see FIG. 14C). The modulator formation region 48b is a region corresponding to the optical phase modulator. By the etching, the third semiconductor film 46c becomes the second semiconductor layer 218b. The second semiconductor film 46b becomes the first semiconductor layer 218a.

具体的には例えば、i型InP層(第3半導体膜46c)のうち上部電極24ba(図13参照)に対応する第2中央部を、濃HClで選択的にエッチングする(図14(b)参照)。その後、i型InGaAsP層(第2半導体膜46b)のうち第2中央部を、HClとHとHOの混合液により選択的にエッチングする図14(c)参照)。 Specifically, for example, the second central portion corresponding to the upper electrode 24ba (see FIG. 13) in the i-type InP layer (third semiconductor film 46c) is selectively etched with concentrated HCl (FIG. 14B). reference). Thereafter, the second central portion of the i-type InGaAsP layer (second semiconductor film 46b) is selectively etched with a mixed solution of HCl, H 2 O 2 and H 2 O (see FIG. 14C).

(2−4)第1上部クラッドおよびコンタクト層の形成工程(図13参照)
その後、実施の形態1と略同じ手順により、第1上部クラッド層16a、コンタクト層22aを成長し、光導波路を形成し、下部電極24aおよび上部電極24baを形成する。
(2-4) First upper cladding and contact layer formation step (see FIG. 13)
Thereafter, the first upper cladding layer 16a and the contact layer 22a are grown by substantially the same procedure as in the first embodiment, an optical waveguide is formed, and the lower electrode 24a and the upper electrode 24ba are formed.

実施の形態2によれば、実施の形態1と同様、電界の浸み出しを抑制する層構造(第1半導体層18a+第2半導体層18b+第1上部クラッド層16a)を、選択成長を用いず形成することができる。従って実施の形態2によれば、周波数特性に優れた光変調器202aを容易に形成できる。   According to the second embodiment, as in the first embodiment, the layer structure (first semiconductor layer 18a + second semiconductor layer 18b + first upper clad layer 16a) that suppresses leaching of the electric field is selectively grown. It can be formed without using. Therefore, according to the second embodiment, the optical modulator 202a having excellent frequency characteristics can be easily formed.

図14〜15を参照して説明した製造方法では、変調器形成領域48bの中央部で第3半導体膜46cを選択的にエッチングする。しかし、変調器形成領域48bの一端側で第3半導体膜46cを選択的にエッチングしてもよい。この場合、コンタクト層22aおよび上部電極24baは、第3半導体膜46cを選択的にエッチングした領域の上方に形成する。   In the manufacturing method described with reference to FIGS. 14 to 15, the third semiconductor film 46 c is selectively etched at the center of the modulator formation region 48 b. However, the third semiconductor film 46c may be selectively etched on one end side of the modulator formation region 48b. In this case, the contact layer 22a and the upper electrode 24ba are formed above the region where the third semiconductor film 46c is selectively etched.

(3)変形例
以上の例では、第2半導体層218bはInP層である。しかし、第2半導体層218bは、InP層以外の半導体層であってもよい。例えば第2半導体層218bは、InGaAsP層またはAlGaInAs層であっても良い。
(3) Modification In the above example, the second semiconductor layer 218b is an InP layer. However, the second semiconductor layer 218b may be a semiconductor layer other than the InP layer. For example, the second semiconductor layer 218b may be an InGaAsP layer or an AlGaInAs layer.

また以上の例では、第1半導体層218aはInGaAsP層である。しかし第1半導体層218aは、InGaAsP層以外の半導体層であっても良い。第1半導体層218aは例えば、AlGaInAs層またはInP層であってもよい。第1半導体層218aがInP層の場合、第2上部クラッド層16bの最上層は、InP層に対して選択エッチング可能なp型InGaAsP層(または、p型AlGaInAs層)であることが好ましい。   In the above example, the first semiconductor layer 218a is an InGaAsP layer. However, the first semiconductor layer 218a may be a semiconductor layer other than the InGaAsP layer. For example, the first semiconductor layer 218a may be an AlGaInAs layer or an InP layer. When the first semiconductor layer 218a is an InP layer, the uppermost layer of the second upper cladding layer 16b is preferably a p-type InGaAsP layer (or a p-type AlGaInAs layer) that can be selectively etched with respect to the InP layer.

以上の例では第1半導体層218aは、第1及び第2上部クラッド層16a,16bより高い抵抗率(または、第1及び第2上部クラッド層16a,16bの導電型とは逆の導電型)を有する半導体層(すなわち、ブロック層)である。しかし第1半導体層218aは、第1及び第2上部クラッド層16a,16b(例えば、p型InP層)と同じ導電型を有する半導体層(例えば、p型InGaAsP層)であっても良い。この様な構造でも、第2半導体層218bにより、上部電極24baの外側への電界の浸み出しを抑制することができる。   In the above example, the first semiconductor layer 218a has a higher resistivity than the first and second upper cladding layers 16a and 16b (or a conductivity type opposite to that of the first and second upper cladding layers 16a and 16b). It is a semiconductor layer (namely, block layer) which has. However, the first semiconductor layer 218a may be a semiconductor layer (for example, a p-type InGaAsP layer) having the same conductivity type as the first and second upper cladding layers 16a and 16b (for example, a p-type InP layer). Even in such a structure, the second semiconductor layer 218b can suppress the seepage of the electric field to the outside of the upper electrode 24ba.

この場合、第1半導体層218aに対応する第2半導体膜46b(図14(b)参照)は、第1及び第2上部クラッド層16a,16b(例えば、p型InP層)と同じ導電型を有する半導体層(例えば、p型InGaAsP膜)である。   In this case, the second semiconductor film 46b (see FIG. 14B) corresponding to the first semiconductor layer 218a has the same conductivity type as the first and second upper cladding layers 16a and 16b (for example, p-type InP layers). A semiconductor layer (for example, a p-type InGaAsP film).

また以上の例では、光位相変調器202aは、第2上部クラッド層16b(図13参照)を有する。しかし光位相変調器202aは、第2上部クラッド層16bを有さなくても良い。   In the above example, the optical phase modulator 202a has the second upper cladding layer 16b (see FIG. 13). However, the optical phase modulator 202a may not have the second upper cladding layer 16b.

図15は、第2上部クラッド層16bを有さない光位相変調器202cの長手方向の断面図である。第2上部クラッド層16bの有無に拘わらず、上部電極24baに電圧が印加されると、少なくとも第2半導体層218b(ブロック層)には、ノンドープ層14に発生する電界と同程度の強い電界が発生する。従って第2上部クラッド層16bが存在しなくても、低帯域における応答特性(変調度)の劣化を抑制できる。   FIG. 15 is a longitudinal sectional view of an optical phase modulator 202c that does not have the second upper clad layer 16b. Regardless of the presence or absence of the second upper cladding layer 16b, when a voltage is applied to the upper electrode 24ba, at least the second semiconductor layer 218b (block layer) has a strong electric field comparable to the electric field generated in the non-doped layer 14. Occur. Therefore, even if the second upper cladding layer 16b does not exist, it is possible to suppress the deterioration of the response characteristic (modulation degree) in the low band.

第2上部クラッド層16bを有さない光変調器202cは、図14の製造方法と略同じ手順で形成できる。具体的には、第2上部クラッド層16b(図13参照)を成長しないこと以外は、図14を参照して説明した光変調器202cの製造方法と同じ手順により、図15の光変調器202cを製造することができる。   The optical modulator 202c not having the second upper cladding layer 16b can be formed by substantially the same procedure as the manufacturing method of FIG. Specifically, except that the second upper cladding layer 16b (see FIG. 13) is not grown, the optical modulator 202c of FIG. 15 is manufactured by the same procedure as the method of manufacturing the optical modulator 202c described with reference to FIG. Can be manufactured.

以上のように、実施の形態2によれば、実施の形態1と同様、周波数特性に優れる共に形成が容易な光変調器が提供される。更に実施の形態2によれば、下層に対して選択エッチング可能な第1半導体層218aを、第1上部クラッド層16aの屈折率と同一または略同じ屈折率を有する半導体層で形成できる。従って、端部と上部電極が形成された部分との境界における光反射を抑制することができる。   As described above, according to the second embodiment, as in the first embodiment, an optical modulator that is excellent in frequency characteristics and easy to form is provided. Furthermore, according to the second embodiment, the first semiconductor layer 218a that can be selectively etched with respect to the lower layer can be formed of a semiconductor layer having the same or substantially the same refractive index as that of the first upper cladding layer 16a. Therefore, light reflection at the boundary between the end portion and the portion where the upper electrode is formed can be suppressed.

(実施の形態3)
実施の形態3の光変調器は、コプレーナ型電極を有する光変調器である。実施の形態3の光変調器は、コプレーナ型電極を有すること以外は、実施の形態1の光変調器2a,2bと略同じ構造を有する。従って、実施の形態1と同じ部分については、説明を省略または簡単にする。
(Embodiment 3)
The optical modulator of Embodiment 3 is an optical modulator having a coplanar electrode. The optical modulator of the third embodiment has substantially the same structure as the optical modulators 2a and 2b of the first embodiment except that it has a coplanar electrode. Therefore, the description of the same parts as those in Embodiment 1 is omitted or simplified.

図16は、実施の形態3の光変調器302a,302bが搭載された半導体光装置304の平面図である。図17は、図16のXVII−XVII線に沿った断面図である。半導体光装置304は、コプレーナ型電極324a,324ba,324bbを有するマッハ・ツェンダ型光変調器である。   FIG. 16 is a plan view of the semiconductor optical device 304 on which the optical modulators 302a and 302b of the third embodiment are mounted. 17 is a cross-sectional view taken along the line XVII-XVII in FIG. The semiconductor optical device 304 is a Mach-Zehnder optical modulator having coplanar electrodes 324a, 324ba, and 324bb.

半導体光装置304の下部クラッド層312(第1クラッド層)は、半絶縁性の半導体基板344(例えば、SI InP基板)と、半導体基板344の上に配置された第1導電型の半導体層362(例えば、n型InP層)とを有する。更に半導体光装置304は、下部電極24aの代わりに、第1導電型の半導体層362の表面に配置された接地電極324a(第1電極)を有する。第1上部電極324ba、第2上部電極324bbおよび接地電極324aは、コプレーナ型電極を形成する。以上の点を除けば、光変調器302a,302bは、実施の形態1の光変調器2a,2bと略同じ構造を有する。   The lower cladding layer 312 (first cladding layer) of the semiconductor optical device 304 includes a semi-insulating semiconductor substrate 344 (for example, an SI InP substrate) and a first conductivity type semiconductor layer 362 disposed on the semiconductor substrate 344. (For example, an n-type InP layer). Further, the semiconductor optical device 304 has a ground electrode 324a (first electrode) disposed on the surface of the first conductivity type semiconductor layer 362 instead of the lower electrode 24a. The first upper electrode 324ba, the second upper electrode 324bb, and the ground electrode 324a form a coplanar electrode. Except for the above points, the optical modulators 302a and 302b have substantially the same structure as the optical modulators 2a and 2b of the first embodiment.

実施の形態3の光位相変調器302a,302bは、実施の形態1の光位相変調器2a,2bと同様、下面に対して選択エッチング可能な第1半導体層18a(ブロック層)を有する。従って実施の形態3によれば、実施の形態1と同様、周波数特性に優れる共に形成が容易な光変調器が提供される。   Similar to the optical phase modulators 2a and 2b of the first embodiment, the optical phase modulators 302a and 302b of the third embodiment have the first semiconductor layer 18a (block layer) that can be selectively etched with respect to the lower surface. Therefore, according to the third embodiment, as in the first embodiment, an optical modulator having excellent frequency characteristics and easy to form is provided.

ところで半絶縁性の半導体基板は、半導体光装置の周波数特性を改善する。従って実施の形態3に依れば、実施の形態1の光位相変調器2a,2bより更に優れた周波数特性を有する光変調器の提供が可能になる。   By the way, the semi-insulating semiconductor substrate improves the frequency characteristics of the semiconductor optical device. Therefore, according to the third embodiment, it is possible to provide an optical modulator having a frequency characteristic even better than the optical phase modulators 2a and 2b of the first embodiment.

(実施の形態4)
(1)構造
実施の形態4の光変調器は、半導体レーザと共に半導体光装置に集積される。しかかし実施の形態4の光変調器は、実施の形態1の光位相変調器2a,2bと略同じ構造を有する。従って、実施の形態1と同じ部分については、説明を省略または簡単にする。
(Embodiment 4)
(1) Structure The optical modulator of the fourth embodiment is integrated in a semiconductor optical device together with a semiconductor laser. However, the optical modulator of the fourth embodiment has substantially the same structure as the optical phase modulators 2a and 2b of the first embodiment. Therefore, the description of the same parts as those in Embodiment 1 is omitted or simplified.

図18は、実施の形態4の光位相変調器2a,2bが集積された半導体光装置404の平面図である。図19は、図18のXIX−XIX線に沿った断面図である。半導体光装置404は、実施の形態1の半導体光装置4において、更に入力導波路6に接続された半導体レーザ470を有する半導体装置である。以上の点を除けば、半導体光装置404は、実施の形態1の半導体光装置4と略同じ構造を有する。   FIG. 18 is a plan view of a semiconductor optical device 404 in which the optical phase modulators 2a and 2b of the fourth embodiment are integrated. FIG. 19 is a cross-sectional view taken along line XIX-XIX in FIG. The semiconductor optical device 404 is a semiconductor device having the semiconductor laser 470 further connected to the input waveguide 6 in the semiconductor optical device 4 of the first embodiment. Except for the above points, the semiconductor optical device 404 has substantially the same structure as the semiconductor optical device 4 of the first embodiment.

半導体レーザ470は例えば、分布帰還型半導体レーザである。半導体レーザ470は例えば、第1導電型の下部クラッド層12(例えば、n型InPクラッド層)と、下部クラッド層12内に配置された回折格子472(例えば、InGaAsP回折格子)とを有する(図19参照)。半導体レーザ470は更に、活性層474(例えば、InGaAsP系MQW)と第2導電型の上部クラッド層416(例えば、p型InPクラッド層)とを有する。活性層474は例えば、1.55μm帯に利得を有する。半導体レーザ470は更に、コンタクト層422(例えば、p型InGaAs層)と上部電極424と、下部電極24aとを有する。   The semiconductor laser 470 is, for example, a distributed feedback semiconductor laser. The semiconductor laser 470 includes, for example, a first conductivity type lower cladding layer 12 (for example, an n-type InP cladding layer) and a diffraction grating 472 (for example, an InGaAsP diffraction grating) disposed in the lower cladding layer 12 (FIG. 19). The semiconductor laser 470 further includes an active layer 474 (for example, InGaAsP-based MQW) and a second conductivity type upper cladding layer 416 (for example, a p-type InP cladding layer). The active layer 474 has a gain in the 1.55 μm band, for example. The semiconductor laser 470 further includes a contact layer 422 (for example, a p-type InGaAs layer), an upper electrode 424, and a lower electrode 24a.

上部電極424と下部電極24aの間に順バイアス電圧を印加すると、活性層474に電流が注入される。図19に示すように、半導体レーザ470には、第1半導体層18a(ブロック層)は配置されない。従って、活性層474への電流注入が第1半導体層18a(ブロック層)により阻害されることはない。   When a forward bias voltage is applied between the upper electrode 424 and the lower electrode 24a, a current is injected into the active layer 474. As shown in FIG. 19, the semiconductor laser 470 is not provided with the first semiconductor layer 18a (block layer). Therefore, current injection into the active layer 474 is not hindered by the first semiconductor layer 18a (block layer).

第1半導体層18a(ブロック層)は、実施の形態1と同様、光位相変調器2a,2bにおける電界の浸み出しを抑制する。第1半導体層18a(ブロック層)は更に、半導体レーザ470から光変調器2a,2bへの電流の漏れを抑制する。従って実施の形態4によれば、半導体レーザと光変調器2a,2bとを有する光半導体装置の電流漏れを抑制することができる。   As in the first embodiment, the first semiconductor layer 18a (block layer) suppresses oozing of the electric field in the optical phase modulators 2a and 2b. The first semiconductor layer 18a (block layer) further suppresses current leakage from the semiconductor laser 470 to the optical modulators 2a and 2b. Therefore, according to the fourth embodiment, current leakage of the optical semiconductor device having the semiconductor laser and the optical modulators 2a and 2b can be suppressed.

(2)製造方法
図20及び図21は、実施の形態4の半導体光装置404の製造方法の一例を説明する工程断面図である。
(2) Manufacturing Method FIGS. 20 and 21 are process cross-sectional views illustrating an example of a method of manufacturing the semiconductor optical device 404 according to the fourth embodiment.

(2−1)回折格子の形成工程(図20(a)〜図20(b)参照)
第1導電型の半導体基板444(例えば、n型InP基板)の上に、半導体基板444とは異なる屈折率を有する半導体層480(例えば、InGaAsP層)を成長する(図20(a)参照)。
(2-1) Diffraction grating forming step (see FIGS. 20A to 20B)
A semiconductor layer 480 (for example, an InGaAsP layer) having a refractive index different from that of the semiconductor substrate 444 is grown on the first conductivity type semiconductor substrate 444 (for example, an n-type InP substrate) (see FIG. 20A). .

次にこの半導体層480を加工して、半導体レーザ470に対応する領域に回折格子472を形成する(図20(b)参照)。半導体層480の加工は例えば、電子ビーム描画法を用いて行う。   Next, the semiconductor layer 480 is processed to form a diffraction grating 472 in a region corresponding to the semiconductor laser 470 (see FIG. 20B). The semiconductor layer 480 is processed using, for example, an electron beam drawing method.

(2−2)p型クラッド及び活性層の形成工程(図20(c)参照)
回折格子472が形成された半導体基板444の上に、第1導電型の半導体層484(例えば、n型InP層)を成長する。その後、半導体層484の上に、MQW486(例えば、InGaAsP系MQW)と第2導電型の半導体層488(例えば、p型InP層)を成長する。
(2-2) Step of forming p-type cladding and active layer (see FIG. 20C)
A first conductivity type semiconductor layer 484 (for example, an n-type InP layer) is grown on the semiconductor substrate 444 on which the diffraction grating 472 is formed. Thereafter, an MQW 486 (for example, InGaAsP-based MQW) and a second conductivity type semiconductor layer 488 (for example, a p-type InP layer) are grown on the semiconductor layer 484.

半導体基板444と半導体層484は、下部クラッド層12になる。MQW486は、活性層474に対応する半導体層である。半導体層488は、上部クラッド層416に対応する半導体層である。   The semiconductor substrate 444 and the semiconductor layer 484 become the lower cladding layer 12. The MQW 486 is a semiconductor layer corresponding to the active layer 474. The semiconductor layer 488 is a semiconductor layer corresponding to the upper cladding layer 416.

(2−3)バットジョイントの形成工程(図20(d)〜図20(e)参照)
半導体レーザ470に対応する領域を除いて、半導体層488およびMQW486を除去する(図20(d)参照)。
(2-3) Step of forming butt joint (see FIGS. 20D to 20E)
Except for the region corresponding to the semiconductor laser 470, the semiconductor layer 488 and the MQW 486 are removed (see FIG. 20D).

半導体層488およびMQW486を除去した領域に、コア層14、第2上部クラッド層16b、および第1半導体膜46aを選択的に成長する。この選択成長により、バットジョイント(突合せ接合)が形成される(図20(e)参照)。   The core layer 14, the second upper cladding layer 16b, and the first semiconductor film 46a are selectively grown in the region from which the semiconductor layer 488 and the MQW 486 have been removed. By this selective growth, a butt joint (butt joint) is formed (see FIG. 20E).

コア層14は例えば、i型AlGaInAs MQWを含む半導体層である。第2上部クラッド層16bは例えば、p型InP層である。第1半導体膜46aは例えば、i型InGaAsP膜である。   For example, the core layer 14 is a semiconductor layer containing i-type AlGaInAs MQW. The second upper cladding layer 16b is, for example, a p-type InP layer. The first semiconductor film 46a is, for example, an i-type InGaAsP film.

(2−4)ブロック層および第1上部クラッド層の形成工程(図21(f)〜図21(g)参照)
第1半導体膜46aのうち上部電極24ba,24bb(図19及び図2参照)に対応する領域を選択的にエッチングして、第1半導体層18a(ブロック層)を形成する(図21(f)参照)。
(2-4) Block layer and first upper cladding layer forming step (see FIGS. 21 (f) to 21 (g))
A region corresponding to the upper electrodes 24ba and 24bb (see FIGS. 19 and 2) in the first semiconductor film 46a is selectively etched to form the first semiconductor layer 18a (block layer) (FIG. 21F). reference).

その後、半導体基板444の全面に、第1上部クラッド層16aと、不純物濃度が第1上部クラッド層16aより高い半導体層446(例えば、p型InGaAs層)とを成長する。   Thereafter, a first upper cladding layer 16a and a semiconductor layer 446 (for example, a p-type InGaAs layer) having an impurity concentration higher than that of the first upper cladding layer 16a are grown on the entire surface of the semiconductor substrate 444.

半導体層446のうち上部電極424,24ba,24bb(図19及び図2参照)に対応する領域以外の半導体層446をエッチングして、半導体レーザおよび光変調器のコンタクト層422,22a,22bを形成する(図21(g)参照)。   The semiconductor layer 446 other than the region corresponding to the upper electrodes 424, 24ba, and 24bb (see FIGS. 19 and 2) in the semiconductor layer 446 is etched to form contact layers 422, 22a, and 22b of the semiconductor laser and the optical modulator. (See FIG. 21 (g)).

(2−5)導波路および電極の形成工程(図21(h)参照)
コンタクト層の成長後、例えばドライエッチングにより、下部クラッド層12の上面まで成長層をエッチングして、ハイメサ構造の光導波路を形成する。
(2-5) Waveguide and electrode formation process (see FIG. 21 (h))
After the growth of the contact layer, the growth layer is etched to the upper surface of the lower cladding layer 12, for example, by dry etching to form a high mesa optical waveguide.

その後、半導体レーザ470の側方に例えば、半絶縁性のInP層を形成する。光変調器2a,2bの側方には、パッシベーション膜(図示せず)および樹脂層(図示せず)を形成する。更に、樹脂層26(図2参照)および第1半導体層18aの上方を覆うパッシベーション膜28bを形成する。   Thereafter, for example, a semi-insulating InP layer is formed on the side of the semiconductor laser 470. A passivation film (not shown) and a resin layer (not shown) are formed on the sides of the optical modulators 2a and 2b. Further, a passivation film 28b is formed to cover the resin layer 26 (see FIG. 2) and the first semiconductor layer 18a.

その後、コンタクト層422,22a,22b(図21(h)および図2参照)の上に、上部電極424,24ba,24bb(図21(h)および図2参照)を形成する。   Thereafter, upper electrodes 424, 24ba, and 24bb (see FIG. 21 (h) and FIG. 2) are formed on the contact layers 422, 22a, and 22b (see FIG. 21 (h) and FIG. 2).

実施の形態4によれば、実施の形態1と同様、電界の浸み出しを抑制する層構造(第1半導体層18a+第1上部クラッド層16a)を、選択成長を用いず形成することができる。従って、光変調器2a,2bの形成が容易になる。   According to the fourth embodiment, as in the first embodiment, the layer structure (first semiconductor layer 18a + first upper cladding layer 16a) that suppresses the seepage of the electric field can be formed without using selective growth. it can. Therefore, the optical modulators 2a and 2b can be easily formed.

ところで、バットジョイント(突合せ接合)の形成後に一旦、半導体層の成長を中断する。この中断は、選択成長に用いた絶縁膜を除去するためのものである。この中断の間に、第1半導体膜46aを選択的にエッチングすることができる。従って、成長中断の回数を増やさずに、第1半導体層18a(ブロック層)を形成することができる。   By the way, after the formation of the butt joint (butt joint), the growth of the semiconductor layer is temporarily interrupted. This interruption is for removing the insulating film used for the selective growth. During this interruption, the first semiconductor film 46a can be selectively etched. Accordingly, the first semiconductor layer 18a (block layer) can be formed without increasing the number of growth interruptions.

なお半導体レーザ470の代わりに、半導体光増幅器や分波器を半導体光装置404に集積してもよい。   Instead of the semiconductor laser 470, a semiconductor optical amplifier or a duplexer may be integrated in the semiconductor optical device 404.

以上、本発明の実施形態について説明したが、実施の形態1〜4は、例示であって制限的なものではない。   As mentioned above, although embodiment of this invention was described, Embodiment 1-4 is illustration and is not restrictive.

例えば実施の形態の光変調器は、位相変調器である。しかし実施の形態の光変調器は、入力光の強度を変調する電界吸収型の光変調器であってもよい。   For example, the optical modulator of the embodiment is a phase modulator. However, the optical modulator of the embodiment may be an electroabsorption optical modulator that modulates the intensity of input light.

また実施の形態の光変調器は、半導体光装置の一部である。しかし、実施の形態1〜4の光変調器は、単独の光素子であってもよい。   The optical modulator of the embodiment is a part of a semiconductor optical device. However, the optical modulators of Embodiments 1 to 4 may be single optical elements.

また実施の形態では、半導体基板はInPである。しかし、半導体基板はInP基板以外の半導体であってもよい。例えば、半導体基板はGaAsであってもよい。この場合、コア層はGaAs/AlGaAs MQWにより形成できる。クラッド層は、AlGaAsにより形成できる。   In the embodiment, the semiconductor substrate is InP. However, the semiconductor substrate may be a semiconductor other than the InP substrate. For example, the semiconductor substrate may be GaAs. In this case, the core layer can be formed of GaAs / AlGaAs MQW. The clad layer can be formed of AlGaAs.

以上の実施の形態1〜4に関し、更に以下の付記を開示する。   The following additional notes are further disclosed with respect to the first to fourth embodiments.

(付記1)
第1導電型の半導体を有する下部クラッド層と、
前記下部クラッド層上に配置されたコア層を含むノンドープ層、あるいは、前記コア層を含む半絶縁層と、
前記ノンドープ層、あるいは、前記半絶縁層上に配置され、前記第1導電型と逆の第2導電型または前記第1導電型を有する第1上部クラッド層と、
前記下部クラッド層に接続された第1電極と、
前記第1上部クラッド層の上に配置された第2電極と、
前記第2電極の長手方向の端付近から外側にかけての少なくとも一部において前記ノンドープ層、あるいは、前記半絶縁層と前記第1上部クラッド層の間に配置され前記第2電極側の第1側面が前記第1上部クラッド層で覆われると共に、下面に接する下層に対して選択的にエッチング可能な第1半導体層と、
前記第1半導体層と前記第1上部クラッド層の間に配置され前記第2電極側の第2側面が前記第1上部クラッド層で覆われた第2半導体層または前記1半導体層であって、前記第1上部クラッド層より高い抵抗率または前記第1上部クラッド層の導電型とは逆の導電型を有するブロック層とを有する
光変調器。
(Appendix 1)
A lower clad layer having a first conductivity type semiconductor;
A non-doped layer including a core layer disposed on the lower cladding layer, or a semi-insulating layer including the core layer;
A first upper cladding layer disposed on the non-doped layer or the semi-insulating layer and having a second conductivity type opposite to the first conductivity type or the first conductivity type;
A first electrode connected to the lower cladding layer;
A second electrode disposed on the first upper cladding layer;
A first side surface on the second electrode side disposed between the non-doped layer or the semi-insulating layer and the first upper cladding layer in at least a part from the vicinity of the end in the longitudinal direction of the second electrode to the outside. A first semiconductor layer covered with the first upper cladding layer and selectively etchable with respect to a lower layer contacting the lower surface;
A second semiconductor layer or the first semiconductor layer disposed between the first semiconductor layer and the first upper clad layer and having a second side surface on the second electrode side covered with the first upper clad layer, An optical modulator comprising: a block layer having a higher resistivity than the first upper cladding layer or a conductivity type opposite to the conductivity type of the first upper cladding layer.

(付記2)
更に、前記ノンドープ層、あるいは、前記半絶縁層上に設けられ、前記第1上部クラッド層の導電型を有し、前記第1上部クラッド層および前記第1半導体層により上面が覆われた第2上部クラッド層を有し、
前記ブロック層が、前記第2上部クラッド層より高い抵抗率または前記第2上部クラッド層の導電型とは逆の導電型を有することを
特徴とする付記1に記載の光変調器。
(Appendix 2)
Further, a second layer is provided on the non-doped layer or the semi-insulating layer, has a conductivity type of the first upper cladding layer, and has an upper surface covered with the first upper cladding layer and the first semiconductor layer. Having an upper cladding layer,
The optical modulator according to appendix 1, wherein the block layer has a higher resistivity than the second upper cladding layer or a conductivity type opposite to the conductivity type of the second upper cladding layer.

(付記3)
前記第2半導体層は、前記第1上部クラッド層の屈折率以上で前記第1半導体層の屈折率より小さい屈折率を有することを
特徴とする付記1又は2に記載の光変調器。
(Appendix 3)
The optical modulator according to appendix 1 or 2, wherein the second semiconductor layer has a refractive index that is greater than or equal to the refractive index of the first upper cladding layer and less than the refractive index of the first semiconductor layer.

(付記4)
前記第1上部クラッド層、前記第2上部クラッド層および下部クラッド層は、1×1017cm−3以上の不純物濃度を有し、
前記ノンドープ層は、5×1016cm−3以下の不純物濃度(あるいはキャリア濃度)を有し、
前記半絶縁層は、1×10Ωcm以上の抵抗率を有し、
前記第1半導体層または前記第2半導体層は、5×1016cm−3以下の不純物濃度(あるいはキャリア濃度)または1×10Ωcm以上の抵抗率を有することを
特徴とする付記2に記載の光変調器。
(Appendix 4)
The first upper cladding layer, the second upper cladding layer, and the lower cladding layer have an impurity concentration of 1 × 10 17 cm −3 or more,
The non-doped layer has an impurity concentration (or carrier concentration) of 5 × 10 16 cm −3 or less,
The semi-insulating layer has a resistivity of 1 × 10 5 Ωcm or more,
The supplementary note 2, wherein the first semiconductor layer or the second semiconductor layer has an impurity concentration (or carrier concentration) of 5 × 10 16 cm −3 or less or a resistivity of 1 × 10 5 Ωcm or more. Light modulator.

(付記5)
前記第1上部クラッド層の導電型は、前記下部クラッド層が有する前記第1導電型とは逆の前記第2導電型であり、
前記第1電極と前記第2電極の間に、前記第1上部クラッド層と前記下部クラッド層とを含むPN接合の逆バイアス電圧と、前記逆バイアス電圧に重畳された1GHzを超える高周波信号とが供給されることを
特徴とする付記1乃至4のいずれか1項に記載の光変調器。
(Appendix 5)
The conductivity type of the first upper cladding layer is the second conductivity type opposite to the first conductivity type of the lower cladding layer,
Between the first electrode and the second electrode, there is a reverse bias voltage of a PN junction including the first upper clad layer and the lower clad layer, and a high frequency signal exceeding 1 GHz superimposed on the reverse bias voltage. The optical modulator according to any one of appendices 1 to 4, wherein the optical modulator is supplied.

(付記6)
第1導電型の下部クラッド層と、
前記下部クラッド層上に配置されたノンドープ層、あるいは、前記コア層を含む半絶縁層と、
前記ノンドープ層、あるいは、前記半絶縁層上に配置され、前記第1導電型と逆の第2導電型または前記第1導電型を有する第1上部クラッド層と、
前記下部クラッド層に接続された第1電極と、
前記第1上部クラッド層の上に配置された第2電極と、
前記ノンドープ層、あるいは、前記半絶縁層の前記第2電極の長手方向の端付近から外側にかけての少なくとも一部と前記第1上部クラッド層の間に配置され前記第2電極側の第1側面が前記第1上部クラッド層で覆われると共に、下面に接する下層に対して選択的にエッチング可能な第1半導体層と、
前記第1半導体層と前記第1上部クラッド層の間に配置され前記第2電極側の第2側面が前記第1上部クラッド層で覆われた第2半導体層または前記1半導体層であって、前記ノンドープ層、あるいは、前記半絶縁層の前記第2電極の長手方向の端付近から外側にかけての少なくとも一部に印加される電界を抑制するブロック層とを有する
光変調器。
(Appendix 6)
A lower cladding layer of a first conductivity type;
A non-doped layer disposed on the lower cladding layer, or a semi-insulating layer including the core layer;
A first upper cladding layer disposed on the non-doped layer or the semi-insulating layer and having a second conductivity type opposite to the first conductivity type or the first conductivity type;
A first electrode connected to the lower cladding layer;
A second electrode disposed on the first upper cladding layer;
A first side surface on the second electrode side disposed between the non-doped layer or at least part of the semi-insulating layer from the vicinity of the end in the longitudinal direction of the second electrode to the outside and the first upper cladding layer A first semiconductor layer covered with the first upper cladding layer and selectively etchable with respect to a lower layer contacting the lower surface;
A second semiconductor layer or the first semiconductor layer disposed between the first semiconductor layer and the first upper clad layer and having a second side surface on the second electrode side covered with the first upper clad layer, An optical modulator comprising: the non-doped layer, or a block layer that suppresses an electric field applied to at least part of the semi-insulating layer from the vicinity of the end in the longitudinal direction of the second electrode to the outside.

(付記7)
第1導電型の半導体を有する下部クラッド層上に、コア層を含むノンドープ層、あるいは、前記コア層を含む半絶縁層を成長する工程と、
下面に接する第1下層に対して選択的にエッチング可能な第1半導体膜を前記ノンドープ層、あるいは、前記半絶縁層上に成長する工程と、
前記第1半導体膜の一部を前記第1下層に対して選択的にエッチングする工程と、
前記エッチングする工程の後に、前記一部がエッチングされた前記第1半導体膜および前記第1下層の上に前記第1導電型と逆の第2導電型または前記第1導電型を有する第1上部クラッド層を成長する工程と、
前記下部クラッド層に接続された第1電極と、前記第1上部クラッド層を介して前記一部の上方に配置される第2電極とを形成する工程を有し、
前記第1半導体膜は、前記第1上部クラッド層より高い抵抗率または前記第1上部クラッド層の導電型とは逆の導電型を有する
光変調器の製造方法。
(Appendix 7)
Growing a non-doped layer including a core layer or a semi-insulating layer including the core layer on a lower clad layer having a first conductivity type semiconductor;
Growing a first semiconductor film that can be selectively etched on the first lower layer in contact with the lower surface on the non-doped layer or the semi-insulating layer;
Selectively etching a part of the first semiconductor film with respect to the first lower layer;
After the etching step, the first upper portion having the second conductivity type opposite to the first conductivity type or the first conductivity type on the first semiconductor film partially etched and the first lower layer. A step of growing a cladding layer;
Forming a first electrode connected to the lower cladding layer and a second electrode disposed above the part via the first upper cladding layer;
The method of manufacturing an optical modulator, wherein the first semiconductor film has a higher resistivity than the first upper cladding layer or a conductivity type opposite to a conductivity type of the first upper cladding layer.

(付記8)
更に、前記第1半導体膜を成長する工程の前に、前記ノンドープ層、あるいは、前記半絶縁層上に、前記第1上部クラッド層の導電型を有する第2上部クラッド層を成長する工程を有し、
前記第1半導体膜は、前記第2上部クラッド層より高い抵抗率または前記第2上部クラッド層の導電型とは逆の導電型を有することを
特徴とする付記7に記載の光変調器の製造方法。
(Appendix 8)
Furthermore, before the step of growing the first semiconductor film, there is a step of growing a second upper cladding layer having the conductivity type of the first upper cladding layer on the non-doped layer or the semi-insulating layer. And
8. The optical modulator according to claim 7, wherein the first semiconductor film has a higher resistivity than the second upper cladding layer or a conductivity type opposite to a conductivity type of the second upper cladding layer. Method.

(付記9)
第1導電型の半導体を有する下部クラッド層上に、コア層を含むノンドープ層、あるいは、前記コア層を含む半絶縁層を成長する工程と、
下面に接する第2下層に対して選択的にエッチング可能な第2半導体膜と前記第2半導体膜上の第3半導体膜とを含む積層膜を、前記ノンドープ層、あるいは、前記半絶縁層上に成長する工程と、
前記積層膜の一部で前記第3半導体膜をエッチングし更に前記第2下層に対して前記第2半導体膜を選択的にエッチングする工程と、
前記一部がエッチングされた前記積層膜および前記第2下層の上に前記第1導電型と逆の第2導電型または前記第1導電型を有する第1上部クラッド層を成長する工程と、
前記下部クラッド層に接続された第1電極と、前記第1上部クラッド層を介して前記一部の上方に配置される第2電極とを形成する工程を有し、
前記第3半導体膜は、前記第1上部クラッド層より高い抵抗率または前記第1上部クラッド層の導電型とは逆の導電型を有する
光変調器の製造方法。
(Appendix 9)
Growing a non-doped layer including a core layer or a semi-insulating layer including the core layer on a lower clad layer having a first conductivity type semiconductor;
A laminated film including a second semiconductor film that can be selectively etched with respect to the second lower layer in contact with the lower surface and a third semiconductor film on the second semiconductor film is formed on the non-doped layer or the semi-insulating layer. A growing process;
Etching the third semiconductor film in a part of the stacked film and further selectively etching the second semiconductor film with respect to the second lower layer;
Growing a first upper cladding layer having the second conductivity type opposite to the first conductivity type or the first conductivity type on the laminated film and the second lower layer partially etched;
Forming a first electrode connected to the lower cladding layer and a second electrode disposed above the part via the first upper cladding layer;
The method of manufacturing an optical modulator, wherein the third semiconductor film has a higher resistivity than the first upper cladding layer or a conductivity type opposite to a conductivity type of the first upper cladding layer.

(付記10)
更に、前記積層膜を成長する工程の前に、前記ノンドープ層、あるいは、前記半絶縁層上に、前記第1上部クラッド層の導電型を有する第2上部クラッド層を成長する工程を有し、
前記第3半導体膜は、前記第2上部クラッド層より高い抵抗率または前記第2上部クラッド層の導電型とは逆の導電型を有することを
特徴とする付記9に記載の光変調器の製造方法。
(Appendix 10)
Furthermore, before the step of growing the laminated film, the step of growing a second upper cladding layer having a conductivity type of the first upper cladding layer on the non-doped layer or the semi-insulating layer,
The optical modulator according to claim 9, wherein the third semiconductor film has a higher resistivity than the second upper cladding layer or a conductivity type opposite to that of the second upper cladding layer. Method.

2a,2a,2c・・・光位相変調器
12・・・下部クラッド層
14・・・ノンドープ層、あるいは、半絶縁層
16a・・・第1上部クラッド層 16b・・・第2上部クラッド層
18a,218a・・・第1半導体層
18b,218b・・・第2半導体層
20a・・・第1側面 20b・・・第2側面
24a・・・第1電極(下部電極)
24ba,24bb・・・第2電極(上部電極)
46a・・・第1半導体膜 46b・・・第2半導体膜
46c・・・第3半導体膜
48a,48b・・・変調器形成領域
58・・・積層膜
2a, 2a, 2c ... optical phase modulator 12 ... lower cladding layer 14 ... non-doped layer or semi-insulating layer 16a ... first upper cladding layer 16b ... second upper cladding layer 18a , 218a, first semiconductor layer 18b, 218b, second semiconductor layer 20a, first side 20b, second side 24a, first electrode (lower electrode).
24ba, 24bb ... second electrode (upper electrode)
46a: first semiconductor film 46b: second semiconductor film
46c: third semiconductor films 48a, 48b: modulator formation region
58 ... Laminated film

Claims (7)

第1導電型の半導体を有する下部クラッド層と、
前記下部クラッド層上に配置されたコア層を含むノンドープ層、あるいは、前記コア層を含む半絶縁層と、
前記ノンドープ層、あるいは、前記半絶縁層上に配置され、前記第1導電型と逆の第2導電型または前記第1導電型を有する第1上部クラッド層と、
前記下部クラッド層に接続された第1電極と、
前記第1上部クラッド層の上に配置された第2電極と、
前記第2電極の長手方向の端付近から外側にかけての少なくとも一部において前記ノンドープ層、あるいは、前記半絶縁層と前記第1上部クラッド層の間に配置され前記第2電極側の第1側面が前記第1上部クラッド層で覆われると共に、下面に接する下層に対して選択的にエッチング可能な第1半導体層と、
前記第1半導体層と前記第1上部クラッド層の間に配置され前記第2電極側の第2側面が前記第1上部クラッド層で覆われた第2半導体層または前記1半導体層であって、前記第1上部クラッド層より高い抵抗率または前記第1上部クラッド層の導電型とは逆の導電型を有するブロック層とを有する
光変調器。
A lower clad layer having a first conductivity type semiconductor;
A non-doped layer including a core layer disposed on the lower cladding layer, or a semi-insulating layer including the core layer;
A first upper cladding layer disposed on the non-doped layer or the semi-insulating layer and having a second conductivity type opposite to the first conductivity type or the first conductivity type;
A first electrode connected to the lower cladding layer;
A second electrode disposed on the first upper cladding layer;
A first side surface on the second electrode side disposed between the non-doped layer or the semi-insulating layer and the first upper cladding layer in at least a part from the vicinity of the end in the longitudinal direction of the second electrode to the outside. A first semiconductor layer covered with the first upper cladding layer and selectively etchable with respect to a lower layer contacting the lower surface;
A second semiconductor layer or the first semiconductor layer disposed between the first semiconductor layer and the first upper clad layer and having a second side surface on the second electrode side covered with the first upper clad layer, An optical modulator comprising: a block layer having a higher resistivity than the first upper cladding layer or a conductivity type opposite to the conductivity type of the first upper cladding layer.
更に、前記ノンドープ層、あるいは、前記半絶縁層上に設けられ、前記第1上部クラッド層の導電型を有し、前記第1上部クラッド層および前記第1半導体層により上面が覆われた第2上部クラッド層を有し、
前記ブロック層が、前記第2上部クラッド層より高い抵抗率または前記第2上部クラッド層の導電型とは逆の導電型を有することを
特徴とする請求項1に記載の光変調器。
Further, a second layer is provided on the non-doped layer or the semi-insulating layer, has a conductivity type of the first upper cladding layer, and has an upper surface covered with the first upper cladding layer and the first semiconductor layer. Having an upper cladding layer,
2. The optical modulator according to claim 1, wherein the block layer has a higher resistivity than the second upper cladding layer or a conductivity type opposite to a conductivity type of the second upper cladding layer.
前記第2半導体層は、前記第1上部クラッド層の屈折率以上で前記第1半導体層の屈折率より小さい屈折率を有することを
特徴とする請求項1又は2に記載の光変調器。
3. The optical modulator according to claim 1, wherein the second semiconductor layer has a refractive index that is greater than or equal to a refractive index of the first upper cladding layer and smaller than a refractive index of the first semiconductor layer.
第1導電型の半導体を有する下部クラッド層上に、コア層を含むノンドープ層、あるいは、前記コア層を含む半絶縁層を成長する工程と、
下面に接する第1下層に対して選択的にエッチング可能な第1半導体膜を前記ノンドープ層、あるいは、前記半絶縁層上に成長する工程と、
前記第1半導体膜の一部を前記第1下層に対して選択的にエッチングする工程と、
前記エッチングする工程の後に、前記一部がエッチングされた前記第1半導体膜および前記第1下層の上に前記第1導電型と逆の第2導電型または前記第1導電型を有する第1上部クラッド層を成長する工程と、
前記下部クラッド層に接続された第1電極と、前記第1上部クラッド層を介して前記一部の上方に配置される第2電極とを形成する工程を有し、
前記第1半導体膜は、前記第1上部クラッド層より高い抵抗率または前記第1上部クラッド層の導電型とは逆の導電型を有する
光変調器の製造方法。
Growing a non-doped layer including a core layer or a semi-insulating layer including the core layer on a lower clad layer having a first conductivity type semiconductor;
Growing a first semiconductor film that can be selectively etched on the first lower layer in contact with the lower surface on the non-doped layer or the semi-insulating layer;
Selectively etching a part of the first semiconductor film with respect to the first lower layer;
After the etching step, the first upper portion having the second conductivity type opposite to the first conductivity type or the first conductivity type on the first semiconductor film partially etched and the first lower layer. A step of growing a cladding layer;
Forming a first electrode connected to the lower cladding layer and a second electrode disposed above the part via the first upper cladding layer;
The method of manufacturing an optical modulator, wherein the first semiconductor film has a higher resistivity than the first upper cladding layer or a conductivity type opposite to a conductivity type of the first upper cladding layer.
更に、前記第1半導体膜を成長する工程の前に、前記ノンドープ層、あるいは、前記半絶縁層上に、前記第1上部クラッド層の導電型を有する第2上部クラッド層を成長する工程を有し、
前記第1半導体膜は、前記第2上部クラッド層より高い抵抗率または前記第2上部クラッド層の導電型とは逆の導電型を有することを
特徴とする請求項4に記載の光変調器の製造方法。
Furthermore, before the step of growing the first semiconductor film, there is a step of growing a second upper cladding layer having the conductivity type of the first upper cladding layer on the non-doped layer or the semi-insulating layer. And
5. The optical modulator according to claim 4, wherein the first semiconductor film has a higher resistivity than the second upper cladding layer or a conductivity type opposite to a conductivity type of the second upper cladding layer. 6. Production method.
第1導電型の半導体を有する下部クラッド層上に、コア層を含むノンドープ層、あるいは、前記コア層を含む半絶縁層を成長する工程と、
下面に接する第2下層に対して選択的にエッチング可能な第2半導体膜と前記第2半導体膜上の第3半導体膜とを含む積層膜を、前記ノンドープ層、あるいは、前記半絶縁層上に成長する工程と、
前記積層膜の一部で前記第3半導体膜をエッチングし更に前記第2下層に対して前記第2半導体膜を選択的にエッチングする工程と、
前記一部がエッチングされた前記積層膜および前記第2下層の上に前記第1導電型と逆の第2導電型または前記第1導電型を有する第1上部クラッド層を成長する工程と、
前記下部クラッド層に接続された第1電極と、前記第1上部クラッド層を介して前記一部の上方に配置される第2電極とを形成する工程を有し、
前記第3半導体膜は、前記第1上部クラッド層より高い抵抗率または前記第1上部クラッド層の導電型とは逆の導電型を有する
光変調器の製造方法。
Growing a non-doped layer including a core layer or a semi-insulating layer including the core layer on a lower clad layer having a semiconductor of the first conductivity type;
A laminated film including a second semiconductor film that can be selectively etched with respect to the second lower layer in contact with the lower surface and a third semiconductor film on the second semiconductor film is formed on the non-doped layer or the semi-insulating layer. A growing process;
Etching the third semiconductor film in a part of the stacked film and further selectively etching the second semiconductor film with respect to the second lower layer;
Growing a first upper cladding layer having the second conductivity type opposite to the first conductivity type or the first conductivity type on the laminated film and the second lower layer partially etched;
Forming a first electrode connected to the lower cladding layer and a second electrode disposed above the part via the first upper cladding layer;
The method of manufacturing an optical modulator, wherein the third semiconductor film has a higher resistivity than the first upper cladding layer or a conductivity type opposite to a conductivity type of the first upper cladding layer.
更に、前記積層膜を成長する工程の前に、前記ノンドープ層、あるいは、前記半絶縁層上に、前記第1上部クラッド層の導電型を有する第2上部クラッド層を成長する工程を有し、
前記第3半導体膜は、前記第2上部クラッド層より高い抵抗率または前記第2上部クラッド層の導電型とは逆の導電型を有することを
特徴とする請求項6に記載の光変調器の製造方法。
Furthermore, before the step of growing the laminated film, the step of growing a second upper cladding layer having a conductivity type of the first upper cladding layer on the non-doped layer or the semi-insulating layer,
The optical modulator according to claim 6, wherein the third semiconductor film has a resistivity higher than that of the second upper cladding layer or a conductivity type opposite to a conductivity type of the second upper cladding layer. Production method.
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