JP2792826B2 - 光スイッチおよびその製造方法 - Google Patents
光スイッチおよびその製造方法Info
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- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、光交換システムの核心
素子である光スイッチに関するもので、特に電流注入に
よる光導波路の屈折率変化を利用した内部全反射型光ス
イッチおよびその製造方法に関するものである。
素子である光スイッチに関するもので、特に電流注入に
よる光導波路の屈折率変化を利用した内部全反射型光ス
イッチおよびその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】光スイッチング素子は、現在の電子交換
器の限界を飛び越えて交換容量および速度を大いに増加
させることのできる光交換器の核心部品である。
器の限界を飛び越えて交換容量および速度を大いに増加
させることのできる光交換器の核心部品である。
【０００３】内部全反射型半導体光スイッチの動作原理
は、電流が注入されると光導波路層の屈折率が変わるよ
うになる（減少するようになる）効果を利用するもので
ある。光導波路層の所定領域に電流が注入されると、電
流が注入された領域と注入されていない領域との間に屈
折率の差が生じるようになる。この屈折率差により、導
波路に沿って進んでいた光がスネル（Ｓｎｅｌｌ）法則
により電流注入境界面で全反射を起こす。これにより光
進行経路が変わりスイッチングが起こることになる。
は、電流が注入されると光導波路層の屈折率が変わるよ
うになる（減少するようになる）効果を利用するもので
ある。光導波路層の所定領域に電流が注入されると、電
流が注入された領域と注入されていない領域との間に屈
折率の差が生じるようになる。この屈折率差により、導
波路に沿って進んでいた光がスネル（Ｓｎｅｌｌ）法則
により電流注入境界面で全反射を起こす。これにより光
進行経路が変わりスイッチングが起こることになる。
【０００４】したがって、屈折率変化は全反射を起こす
ための条件として次の式の関係を満たさなければならな
い。
ための条件として次の式の関係を満たさなければならな
い。
【０００５】
【数１】
【０００６】ここで、ｎは光導波路層の屈折率で、Δｎ
は電流注入による光導波路層の屈折率変化量であり、φ
は入射光の反射角度である。
は電流注入による光導波路層の屈折率変化量であり、φ
は入射光の反射角度である。
【０００７】これまで発表された全反射面形成のための
従来技術は、次のような３種の技術で要約することがで
きる。
従来技術は、次のような３種の技術で要約することがで
きる。
【０００８】第１は、図９に図示した如く、結晶成長後
反射面部分にのみＺｎ拡散を行って製作される部分Ｚｎ
拡散型光スイッチである（“Ａｎ ８ｍｍ Ｌｅｎｇｔ
ｈＮｏｎｂｌｏｃｋｉｎｇ ４×４ Ｏｐｔｉｃａｌ
Ｓｗｉｔｃｈ Ａｒｒａｙ”，ＴＥＥＥ．Ｓｅｌ．Ａｒ
ｅａｓ ｉｎ Ｃｏｍｍｕｎ．， Ｖｏｌ．６，ｐｐ．
１２６２−１２６６，１９８８ 参照）。
反射面部分にのみＺｎ拡散を行って製作される部分Ｚｎ
拡散型光スイッチである（“Ａｎ ８ｍｍ Ｌｅｎｇｔ
ｈＮｏｎｂｌｏｃｋｉｎｇ ４×４ Ｏｐｔｉｃａｌ
Ｓｗｉｔｃｈ Ａｒｒａｙ”，ＴＥＥＥ．Ｓｅｌ．Ａｒ
ｅａｓ ｉｎ Ｃｏｍｍｕｎ．， Ｖｏｌ．６，ｐｐ．
１２６２−１２６６，１９８８ 参照）。
【０００９】図９のように、光導体基板１の上には、第
１の光導波路層２と、クラッド層３と、第２の光導波路
層５が順に積層されている。また、クラッド層３および
第２の光導波路層５の一部には、Ｚｎが拡散された領域
８が設けられている。
１の光導波路層２と、クラッド層３と、第２の光導波路
層５が順に積層されている。また、クラッド層３および
第２の光導波路層５の一部には、Ｚｎが拡散された領域
８が設けられている。
【００１０】基板１の裏面には電極７が、Ｚｎ拡散領域
８上には電極６が配置されている。
８上には電極６が配置されている。
【００１１】このような部分Ｚｎ拡散型の場合は、導波
路部分内に、導波路幅より遙に小さい幅のＺｎ拡散領域
を形成する必要がある。またＺｎ拡散領域８内にｐ−電
極６を形成するため、導波路幅と電極６とのオーム接触
面積を縮めるという制限が与えられる。さらに水平面に
沿ってＺｎが拡散されるために、このような拡散を考慮
してＺｎ拡散時のマスク幅を縮めなければならない。ま
た、Ｚｎ拡散層より外側に向かって電流の流れが広がる
ようになる。
路部分内に、導波路幅より遙に小さい幅のＺｎ拡散領域
を形成する必要がある。またＺｎ拡散領域８内にｐ−電
極６を形成するため、導波路幅と電極６とのオーム接触
面積を縮めるという制限が与えられる。さらに水平面に
沿ってＺｎが拡散されるために、このような拡散を考慮
してＺｎ拡散時のマスク幅を縮めなければならない。ま
た、Ｚｎ拡散層より外側に向かって電流の流れが広がる
ようになる。
【００１２】これにより、効果的な電流拘束を行うこと
ができないという短所を有する。
ができないという短所を有する。
【００１３】第２は図１０に図示した如く、結晶成長前
に１次Ｚｎ拡散と以後の２次Ｚｎ拡散を行って製作され
るスリット型スイッチである（Ａｐｐｌ． Ｐｈｙｓ．
Ｌｅｔｔ．， Ｖｏｌ．５０，ｐｐ．１４１−１４３，
１９８７）。
に１次Ｚｎ拡散と以後の２次Ｚｎ拡散を行って製作され
るスリット型スイッチである（Ａｐｐｌ． Ｐｈｙｓ．
Ｌｅｔｔ．， Ｖｏｌ．５０，ｐｐ．１４１−１４３，
１９８７）。
【００１４】このスイッチでは、Ｚｎ拡散領域８が、基
板１と第１の光導波路層２との境界部分、クラッド層
３、および、第２の光導波路層５に設けられている。
板１と第１の光導波路層２との境界部分、クラッド層
３、および、第２の光導波路層５に設けられている。
【００１５】スリット型の場合は根本的にｐ／ｎ／ｐ／
ｎ電流遮断層を利用したものであるので効果的な電流拘
束は可能な構造である。
ｎ電流遮断層を利用したものであるので効果的な電流拘
束は可能な構造である。
【００１６】しかし、このような効果を極大化するため
に１μｍ以下の精密度を有するリソグラフィー整列技術
を要する。拡散試料の量と温度および拡散時間等の複合
的な変数を設定しなければならない２回のＺｎ拡散工程
を要するため、工程上の困難を伴う。
に１μｍ以下の精密度を有するリソグラフィー整列技術
を要する。拡散試料の量と温度および拡散時間等の複合
的な変数を設定しなければならない２回のＺｎ拡散工程
を要するため、工程上の困難を伴う。
【００１７】図１０の技術も又、図９のように、導波路
と電極とのオーム接触面積を縮めるという制限を有する
ようになる。
と電極とのオーム接触面積を縮めるという制限を有する
ようになる。
【００１８】第３は図１１に図示した如く、半絶縁Ｉｎ
Ｐの再結晶成長を利用する半絶縁ＩｎＰによる電流遮断
型構造である（“ＩｎＧａＡｓ Ｐ／ＩｎＰ Ｏｐｔｉ
ｃａｌ Ｓｗｉｔｃｈｅｓ Ｅｍｂｅｄｄｅｄ ｗｉｔ
ｈ Ｓｅｍｉ−Ｉｎｓｕｌａｔｉｎｇ ＩｎＰ Ｃｕｒ
ｒｅｎｔ Ｂｌｏｃｋｉｎｇ Ｌａｙｅｒｓ”，ＩＥＥ
Ｅ．Ｓｅｌ．Ａｒｅａｓ ｉｎ Ｃｏｍｍｕｎ．， Ｖ
ｏｌ．１６，ｐｐ．１１９９−１２０４，１９８８）。
Ｐの再結晶成長を利用する半絶縁ＩｎＰによる電流遮断
型構造である（“ＩｎＧａＡｓ Ｐ／ＩｎＰ Ｏｐｔｉ
ｃａｌ Ｓｗｉｔｃｈｅｓ Ｅｍｂｅｄｄｅｄ ｗｉｔ
ｈ Ｓｅｍｉ−Ｉｎｓｕｌａｔｉｎｇ ＩｎＰ Ｃｕｒ
ｒｅｎｔ Ｂｌｏｃｋｉｎｇ Ｌａｙｅｒｓ”，ＩＥＥ
Ｅ．Ｓｅｌ．Ａｒｅａｓ ｉｎ Ｃｏｍｍｕｎ．， Ｖ
ｏｌ．１６，ｐｐ．１１９９−１２０４，１９８８）。
【００１９】図１１のように、半導体基板１の上には、
第１の光導波路層２と、電流遮断層１４が順に結晶成長
している。
第１の光導波路層２と、電流遮断層１４が順に結晶成長
している。
【００２０】電流遮断層１４の一部には、開口部が設け
られ、ここにクラッド層３’と第２の光導波路層５’が
２回目の結晶成長で充てんされている。基板１の裏面に
は電極７が、第２の光導波路層５’の上には、、電極６
が設けられている。
られ、ここにクラッド層３’と第２の光導波路層５’が
２回目の結晶成長で充てんされている。基板１の裏面に
は電極７が、第２の光導波路層５’の上には、、電極６
が設けられている。
【００２１】半絶縁ＩｎＰによる電流遮断型構造の場合
は、半絶縁ＩｎＰの２次結晶成長の工程を利用した構造
で、効果的な電流遮断が可能である。
は、半絶縁ＩｎＰの２次結晶成長の工程を利用した構造
で、効果的な電流遮断が可能である。
【００２２】しかし、このスイッチは、２回の結晶成長
を要するという工程上の困難があることと、２回目の結
晶成長の様子により以後の工程方法にも影響を及ぼすよ
うになるという問題が生じる。この技術も又導波路幅と
オーム接触面積を縮めるという制限を有するようにな
る。
を要するという工程上の困難があることと、２回目の結
晶成長の様子により以後の工程方法にも影響を及ぼすよ
うになるという問題が生じる。この技術も又導波路幅と
オーム接触面積を縮めるという制限を有するようにな
る。
【００２３】
【発明が解決しようとする課題】上述した如く、従来の
全反射型光スイッチはわずかの差異はあるけれども導波
路交叉路部分の反射面においての効果的な電流拘束の難
しいことを有しているとか、これを改善するためには工
程上の困難を伴うという問題がある。
全反射型光スイッチはわずかの差異はあるけれども導波
路交叉路部分の反射面においての効果的な電流拘束の難
しいことを有しているとか、これを改善するためには工
程上の困難を伴うという問題がある。
【００２４】なお、導波路内においてＺｎ拡散がなされ
なければならない上に、Ｚｎ拡散領域８内で前面電極６
が形成されるため、拡散領域８と前面電極６間の接触面
積が制限される。これにより、オーミック特性が低下さ
れる。その結果、９０ｍＡ以上の高いスイッチング動作
電流を要する。
なければならない上に、Ｚｎ拡散領域８内で前面電極６
が形成されるため、拡散領域８と前面電極６間の接触面
積が制限される。これにより、オーミック特性が低下さ
れる。その結果、９０ｍＡ以上の高いスイッチング動作
電流を要する。
【００２５】本発明の目的は、前面電極と高濃度電流注
入領域（又は拡散領域）間の接触面積を最大化して光ス
イッチのオーミック特性を向上させて、効果的に注入電
流を拘束することにより、スイッチング動作電流を極少
化して光スイッチの動作ｐｏｗｅｒを最小化させること
ができる内部全反射型光スイッチおよびその製造方法を
提供することにある。
入領域（又は拡散領域）間の接触面積を最大化して光ス
イッチのオーミック特性を向上させて、効果的に注入電
流を拘束することにより、スイッチング動作電流を極少
化して光スイッチの動作ｐｏｗｅｒを最小化させること
ができる内部全反射型光スイッチおよびその製造方法を
提供することにある。
【００２６】
【課題を解決するための手段】本発明の光スイッチは、
ｎ−ＩｎＰ基板と、上記基板上に形成された光導波路
層、および上記光導波路層の上部にリッジ（ｒｉｄｇ
ｅ）形態に形成されたｎ−ＩｎＰクラッド層から構成さ
れ、所定交叉角（θ）を有するクロスバー形態の導波
路；上記導波路の最上層であるクラッド層上に形成され
て、導波路に交叉部分に形成される反射面の電流注入面
積が極大化されるように溝状の開口部を有するｎ−Ｉｎ
ＧａＡｓキャップ層；上記キャップ層の全表面一部と溝
状のエッチング部位を介してクラッド層まで高濃度のｐ
型不純物が拡散されて形成される電流注入領域；および
上記電流注入領域上部の全表面に亘り形成された前面電
極と上記基板の全表面に形成された後面電極から構成さ
れたことを特徴とする。
ｎ−ＩｎＰ基板と、上記基板上に形成された光導波路
層、および上記光導波路層の上部にリッジ（ｒｉｄｇ
ｅ）形態に形成されたｎ−ＩｎＰクラッド層から構成さ
れ、所定交叉角（θ）を有するクロスバー形態の導波
路；上記導波路の最上層であるクラッド層上に形成され
て、導波路に交叉部分に形成される反射面の電流注入面
積が極大化されるように溝状の開口部を有するｎ−Ｉｎ
ＧａＡｓキャップ層；上記キャップ層の全表面一部と溝
状のエッチング部位を介してクラッド層まで高濃度のｐ
型不純物が拡散されて形成される電流注入領域；および
上記電流注入領域上部の全表面に亘り形成された前面電
極と上記基板の全表面に形成された後面電極から構成さ
れたことを特徴とする。
【００２７】本発明の光スイッチ製造方法は、ｎ型Ｉｎ
Ｐ基板上に光導波路層、ｎ−ＩｎＰクラッド層およびｎ
型ＩｎＧａＡｓキャップ層をエピタキシャル成長方法に
より順次的に成長させる結晶成長工程；導波路の反射面
を形成する部位の上記キャップ層を溝状に選択エッチン
グする工程；上記キャップ層の全表面と上記溝状のエッ
チング部位に高濃度のＺｎを拡散させてキャップ層の一
部と導波路の反射面を形成する部位の上記クラッド層を
含む電流注入領域を形成するための拡散工程；上記光導
波路層上部の層等をエッチングしてリッジ（ｒｉｄｇ
ｅ）形態の導波路を形成するための導波路エッチング工
程；および上記電流注入領域の全表面上に前面電極を上
記基板上には後面電極を形成する工程から形成されたこ
とを特徴とする。
Ｐ基板上に光導波路層、ｎ−ＩｎＰクラッド層およびｎ
型ＩｎＧａＡｓキャップ層をエピタキシャル成長方法に
より順次的に成長させる結晶成長工程；導波路の反射面
を形成する部位の上記キャップ層を溝状に選択エッチン
グする工程；上記キャップ層の全表面と上記溝状のエッ
チング部位に高濃度のＺｎを拡散させてキャップ層の一
部と導波路の反射面を形成する部位の上記クラッド層を
含む電流注入領域を形成するための拡散工程；上記光導
波路層上部の層等をエッチングしてリッジ（ｒｉｄｇ
ｅ）形態の導波路を形成するための導波路エッチング工
程；および上記電流注入領域の全表面上に前面電極を上
記基板上には後面電極を形成する工程から形成されたこ
とを特徴とする。
【００２８】
【実施例】以下、本発明の好ましい実施例を添付図面を
参照して詳細に説明する。
参照して詳細に説明する。
【００２９】本発明の内部全反射型光スイッチは、Ｉｎ
Ｐ／ＩｎＧａＡｓＰに限定されるのではなく、ＧａＡｓ
／ＡｌＧａＡｓ二重異質接合構造の光スイッチに適用さ
れることができる。
Ｐ／ＩｎＧａＡｓＰに限定されるのではなく、ＧａＡｓ
／ＡｌＧａＡｓ二重異質接合構造の光スイッチに適用さ
れることができる。
【００３０】図１は本発明による光スイッチの平面図
で、図２は図１のＡ−Ａ′線切断面図である。
で、図２は図１のＡ−Ａ′線切断面図である。
【００３１】本発明による光スイッチの導波路構造は、
平面的には図１に図示した如く、所定交叉角（θ）を有
するクロスバー形態を有し、断面的には図２に図示した
如く、ｎ−ＩｎＰ基板１１、コア層又は導波路層１２お
よびｎ−ＩｎＰクラッド層１３が異質接合されたリッジ
（ｒｉｄｇｅ）形態に構成される。
平面的には図１に図示した如く、所定交叉角（θ）を有
するクロスバー形態を有し、断面的には図２に図示した
如く、ｎ−ＩｎＰ基板１１、コア層又は導波路層１２お
よびｎ−ＩｎＰクラッド層１３が異質接合されたリッジ
（ｒｉｄｇｅ）形態に構成される。
【００３２】クラッド層１３の上には、ｐ−ＩｎＰ電流
遮断層（ブロッキング層）１４と、ｎ−ＩｎＧａＡｓキ
ャップ層１５と、電極１６が順に配置されている。
遮断層（ブロッキング層）１４と、ｎ−ＩｎＧａＡｓキ
ャップ層１５と、電極１６が順に配置されている。
【００３３】図１のように、導波路が交叉する部分に
は、反射面１０２が設けられている。Ｚｎ拡散領域１８
は、図２のように、クラッド層１３の中央部を中心に、
電極１６に接するように、配置されている。Ｚｎ拡散領
域１８のうち、クラッド層１３内に位置する部分は、電
極１６に通電すると、屈折率が変化し、導波光を反射す
る反射面１０２となる。電極１６に通電しない場合に
は、Ｚｎ拡散領域１８の屈折率変化は生じず、反射面１
０２は、形成されない。
は、反射面１０２が設けられている。Ｚｎ拡散領域１８
は、図２のように、クラッド層１３の中央部を中心に、
電極１６に接するように、配置されている。Ｚｎ拡散領
域１８のうち、クラッド層１３内に位置する部分は、電
極１６に通電すると、屈折率が変化し、導波光を反射す
る反射面１０２となる。電極１６に通電しない場合に
は、Ｚｎ拡散領域１８の屈折率変化は生じず、反射面１
０２は、形成されない。
【００３４】ブロッキング層１４のうちＺｎが拡散され
ていない領域は、他の層とともにｐ／ｎ／ｐ／ｎ構造を
形成し、電流が、クラッド層１３に注入されるのを遮断
する。これにより、反射面１０２の周辺の導波路部分の
屈折率変化を阻止する。
ていない領域は、他の層とともにｐ／ｎ／ｐ／ｎ構造を
形成し、電流が、クラッド層１３に注入されるのを遮断
する。これにより、反射面１０２の周辺の導波路部分の
屈折率変化を阻止する。
【００３５】上記クラッド層１３の上部に形成されるｎ
−ＩｎＧａＡｓキャップ層１５は、導波路の交叉部分に
Ｚｎ拡散領域１８によって形成される反射面１０２の電
流注入面積が極大化されるように、溝（ｇｒｏｏｖｅ）
状のエッチング部位又は開口部２５を有する。
−ＩｎＧａＡｓキャップ層１５は、導波路の交叉部分に
Ｚｎ拡散領域１８によって形成される反射面１０２の電
流注入面積が極大化されるように、溝（ｇｒｏｏｖｅ）
状のエッチング部位又は開口部２５を有する。
【００３６】このような溝状の開口部２５を備えたキャ
ップ層１５により、電流注入領域であるＺｎ拡散領域１
８の幅設計を自由にすることができる。なお、電流注入
領域であるＺｎ拡散された高濃度のＰ+−ＩｎＧａＡｓ
領域１８と、前面電極１６との接触面積が従来平面（ｐ
ｌａｎａｒ）である場合の接触面積より同一平面上にお
いて増加されることによりオーミック特性が向上され
る。
ップ層１５により、電流注入領域であるＺｎ拡散領域１
８の幅設計を自由にすることができる。なお、電流注入
領域であるＺｎ拡散された高濃度のＰ+−ＩｎＧａＡｓ
領域１８と、前面電極１６との接触面積が従来平面（ｐ
ｌａｎａｒ）である場合の接触面積より同一平面上にお
いて増加されることによりオーミック特性が向上され
る。
【００３７】このような構造の光スイッチに所定の入力
ポートを介して入射された光（Ｉｎｐｕｔ ｌｉｇｈ
ｔ）は、光導波路層１２に沿って進行するようになる。
この時、導波路の交叉点付近に電流を注入しないと光導
波路層１２に何等の屈折率の変化がないので反射面１０
２は形成されず、光は光導波路層１２の交叉点を通過
し、直進する。
ポートを介して入射された光（Ｉｎｐｕｔ ｌｉｇｈ
ｔ）は、光導波路層１２に沿って進行するようになる。
この時、導波路の交叉点付近に電流を注入しないと光導
波路層１２に何等の屈折率の変化がないので反射面１０
２は形成されず、光は光導波路層１２の交叉点を通過
し、直進する。
【００３８】しかし、上記前面電極１６と後面電極１７
に順方向電圧を印加してＺｎ拡散領域１８に電流が流れ
るようにすると、注入されたキャリア（ｃａｒｒｉｅ
ｒ）が導波路の中央付近に集まるようになり、Ｚｎ拡散
領域１８中央下部の光導波路層１２の屈折率のみが減少
される。この屈折率減少量がスネルの法則の全反射条件
を満たすならば、反射面１０２が形成され、入射光は反
射光にスイッチングされる。
に順方向電圧を印加してＺｎ拡散領域１８に電流が流れ
るようにすると、注入されたキャリア（ｃａｒｒｉｅ
ｒ）が導波路の中央付近に集まるようになり、Ｚｎ拡散
領域１８中央下部の光導波路層１２の屈折率のみが減少
される。この屈折率減少量がスネルの法則の全反射条件
を満たすならば、反射面１０２が形成され、入射光は反
射光にスイッチングされる。
【００３９】次は図４から図８を参照して光スイッチの
製造方法を工程段階別に説明したものである。
製造方法を工程段階別に説明したものである。
【００４０】図４のように、ｎ型ＩｎＰ基板１１上にｎ
~−ＩｎＧａＡｓＰ光導波路層１２と、ｎ−ＩｎＰクラ
ッド層１３と、ｐ−ＩｎＰブロッキング層１４およびｎ
~ −ＩｎＧａＡｓキャップ層１５とを、有機金属化学気
相蒸着法（ＭＯＣＶＤ）又は液相エピタキシャル方法
（ＬＥＰ）により順次的に成長させる。
~−ＩｎＧａＡｓＰ光導波路層１２と、ｎ−ＩｎＰクラ
ッド層１３と、ｐ−ＩｎＰブロッキング層１４およびｎ
~ −ＩｎＧａＡｓキャップ層１５とを、有機金属化学気
相蒸着法（ＭＯＣＶＤ）又は液相エピタキシャル方法
（ＬＥＰ）により順次的に成長させる。
【００４１】図５のように、反射面１０２を形成する部
分のｎ~−ＩｎＧａＡｓキャップ層１５を溝（ｇｒｏｏ
ｖｅ）状に選択エッチングして溝状の開口部２５を形成
する。
分のｎ~−ＩｎＧａＡｓキャップ層１５を溝（ｇｒｏｏ
ｖｅ）状に選択エッチングして溝状の開口部２５を形成
する。
【００４２】図６を参照して、全面に高濃度のＺｎを拡
散させると、Ｚｎは上記キャップ層１５の内部に拡散さ
れる。これと同時に上記開口部２５を介してブロッキン
グ層１４とクラッド層１３まで拡散されて、これらの領
域を含む高濃度のＰ+−ＩｎＧａＡｓＺｎ拡散領域１８
を形成する。この時、ＩｎＰの電流拡散係数が、ＩｎＧ
ａＡｓに比べて遙に大きいため、電流は、Ｚｎ拡散領域
１８のうち、ブロッキング層１４およびクラッド層に位
置する部分に注入され、反射面１０２を形成する。反射
面１０２の周辺には、ｐ／ｎ／ｐ／ｎ構造の電流遮断領
域が容易に形成される。
散させると、Ｚｎは上記キャップ層１５の内部に拡散さ
れる。これと同時に上記開口部２５を介してブロッキン
グ層１４とクラッド層１３まで拡散されて、これらの領
域を含む高濃度のＰ+−ＩｎＧａＡｓＺｎ拡散領域１８
を形成する。この時、ＩｎＰの電流拡散係数が、ＩｎＧ
ａＡｓに比べて遙に大きいため、電流は、Ｚｎ拡散領域
１８のうち、ブロッキング層１４およびクラッド層に位
置する部分に注入され、反射面１０２を形成する。反射
面１０２の周辺には、ｐ／ｎ／ｐ／ｎ構造の電流遮断領
域が容易に形成される。
【００４３】さらに、図７のように、リッジ形態の導波
路を形成するため、導波路層１２上の各層の一部が湿式
又は乾式エッチング法によりエッチングされる。
路を形成するため、導波路層１２上の各層の一部が湿式
又は乾式エッチング法によりエッチングされる。
【００４４】図８をのように、エッチングされたＺｎ拡
散領域１８の全表面上に前面電極１６を蒸着し、基板１
１表面に後面電極１７を形成すれば、本発明の光スイッ
チが製作される。
散領域１８の全表面上に前面電極１６を蒸着し、基板１
１表面に後面電極１７を形成すれば、本発明の光スイッ
チが製作される。
【００４５】このように製作された光スイッチは図８に
図示された如く、前面電極１６の幅が、電流注入領域１
８のうち反射面１０２を形成する領域より広くなり、ｐ
型接触抵抗を減らすことができるようになる。
図示された如く、前面電極１６の幅が、電流注入領域１
８のうち反射面１０２を形成する領域より広くなり、ｐ
型接触抵抗を減らすことができるようになる。
【００４６】Ｚｎ拡散領域１８側のｐ型電極１６下部に
は、ｐ／ｎ／ｐ／ｎ接合が形成され、電流が遮断され
て、反射面１０２にのみ効果的な電流注入が行われ、接
触面積を極大化させるようになる。
は、ｐ／ｎ／ｐ／ｎ接合が形成され、電流が遮断され
て、反射面１０２にのみ効果的な電流注入が行われ、接
触面積を極大化させるようになる。
【００４７】図３は、本発明の変形された例で、上記実
施例のｎ~−ＩｎＧａＡｓＰ導波路層１２をｐ型のＩｎ
ＧａＡ導波路層２２にしたものである。この場合には図
２の場合と異なり、電流遮断用のブロッキング層１４で
あるｐ−ＩｎＰが別に挿入されない構造で接触抵抗の極
大化が可能な構造である。
施例のｎ~−ＩｎＧａＡｓＰ導波路層１２をｐ型のＩｎ
ＧａＡ導波路層２２にしたものである。この場合には図
２の場合と異なり、電流遮断用のブロッキング層１４で
あるｐ−ＩｎＰが別に挿入されない構造で接触抵抗の極
大化が可能な構造である。
【００４８】
【発明の効果】以上説明した如く本発明によれば、ｐオ
ーム接触面積を極大化させて効果的な電流拘束を通じて
次のような効果を発揮することができる。
ーム接触面積を極大化させて効果的な電流拘束を通じて
次のような効果を発揮することができる。
【００４９】１）光スイッチのオーミック特性を向上さ
せることができる。
せることができる。
【００５０】２）ｇｒｏｏｖｅエッチングを利用するこ
とにより１μｍ以上のリソグラフィーの技術から１μｍ
以下のＺｎ拡散断面を得ることができるのでリソグラフ
ィー工程条件を緩和させる。
とにより１μｍ以上のリソグラフィーの技術から１μｍ
以下のＺｎ拡散断面を得ることができるのでリソグラフ
ィー工程条件を緩和させる。
【００５１】３）溝状のｃａｐ層とｐ／ｎ／ｐ／ｎの電
流遮断層により効果的な電流拘束を得ることができるよ
うになるので、低い動作電流のスイッチを具備すること
ができる。
流遮断層により効果的な電流拘束を得ることができるよ
うになるので、低い動作電流のスイッチを具備すること
ができる。
【００５２】４）ＩｎＧａＡｓ（Ｐ）をｇｒｏｏｖｅエ
ッチングする時黄酸および燐酸系の選択エッチング液を
用いることができるのでエッチング工程が簡便化され
る。
ッチングする時黄酸および燐酸系の選択エッチング液を
用いることができるのでエッチング工程が簡便化され
る。
【００５３】５）Ｚｎ拡散時にＩｎＧａＡｓとＩｎＰ拡
散係数の差異が生じるので電流遮断層部位のｐ／ｎ／ｐ
／ｎ接合形成が易くなる。
散係数の差異が生じるので電流遮断層部位のｐ／ｎ／ｐ
／ｎ接合形成が易くなる。
【００５４】６）上記した効果により、光スイッチ製作
条件を緩和させて光スイッチモジュールの性能を向上さ
せ製作費用を節減することができる。
条件を緩和させて光スイッチモジュールの性能を向上さ
せ製作費用を節減することができる。
【図１】本発明による内部全反射型光スイッチの構造を
図示したもので、平面図。
図示したもので、平面図。
【図２】図１のＡ−Ａ′線断面図。
【図３】本発明の光スイッチの変形例を図示した図面。
【図４】図１の光スイッチの製造工程を各段階別に図示
したもので、結晶成長が行われた後の工程断面図。
したもので、結晶成長が行われた後の工程断面図。
【図５】溝（ｇｒｏｏｖｅ）選択エッチング後の工程断
面図。
面図。
【図６】Ｚｎ拡散後の工程断面図。
【図７】導波路エッチング後の工程断面図。
【図８】ｐ電極およびｎ電極形成後の工程断面図。
【図９】従来の内部全反射型光スイッチの構造を図示し
たもので、部分Ｚｎ拡散型光スイッチの断面図。
たもので、部分Ｚｎ拡散型光スイッチの断面図。
【図１０】スリット型光スイッチの断面図。
【図１１】半絶縁ＩｎＰによる電流遮断型光スイッチの
断面図を各々示す。
断面図を各々示す。
１１…ｎ−ＩｎＰ基板、１２…コア層又は導波路層、１
３…クラッド層、１４…ブロッキング層、１５…ｎ−Ｉ
ｎＧａＡｓキャップ層１５、１６…電極、１０２…反射
面、１８…Ｚｎ拡散領域１８
３…クラッド層、１４…ブロッキング層、１５…ｎ−Ｉ
ｎＧａＡｓキャップ層１５、１６…電極、１０２…反射
面、１８…Ｚｎ拡散領域１８
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 朴 鐘大 大韓民国大田直轄市西区遁山洞クローバ ーアパート104−909 (56)参考文献 特開 平５−119359（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−102606（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) G02F 1/313 ＪＩＣＳＴファイル（ＪＯＩＳ)
Claims (8)
- 【請求項１】基板と、前記基板上に形成された光導波路
層と、前記光導波路層の上部にリッジ形態で形成され、
所定交叉角(θ)のクロスバー形状のクラッド層と、前記
クラッド層上に形成された、前記クラッド層の交叉部分
上に溝状の開口部を有するキャップ層と、前記キャップ
層の開口部を介してｐ型不純物を拡散させることによ
り、該キャップ層の開口部の内壁および前記開口部の下
部のクラッド層に形成された電流注入領域と、前記電流
注入領域上に形成された前面電極と、前記基板の裏面に
形成された後面電極とを有し、 前記クラッド層は、ｎ型のＩｎＰにより構成され、 前記キャップ層は、ｎ型のＩｎＧａＡｓにより構成さ
れ、 前記クラッド層部分の前記電流注入領域の厚さは、前記
キャップ層の開口部の内壁部分の前記電流注入領域の厚
さよりも厚いことを特徴とすることを特徴とする内部全
反射型光スイッチ。 - 【請求項２】請求項１において、前記キャップ層を構成
する材料は、さらにＰを含むことを特徴とする内部全反
射型光スイッチ。 - 【請求項３】請求項１において、前記光導波路層が、ｎ
型またはｐ型のＩｎＧａＡｓＰにより構成されることを
特徴とする内部全反射型光スイッチ。 - 【請求項４】請求項１または３において、前記光導波路
層は、ｎ型の材料から構成される場合には、前記クラッ
ド層とキャップ層との間にｐ型の材料からなる電流遮断
層をさらに備え、前記電流注入領域は、前記開口部下部
の前記電流遮断層にも形成されることを特徴とすること
を特徴とする内部全反射型光スイッチ。 - 【請求項５】ｎ型ＩｎＰ基板上に、光導波路層、クラッ
ド層、キャップ層をエピタキシャル成長方法で順次的に
成長させる結晶成長工程と、 前記光導波路層の伝搬光を反射させる反射面を形成すべ
き部位の上部の前記キャップ層を溝状に選択エッチング
する工程と、 少なくとも前記キャップ層のエッチング部位の内壁と、
前記エッチング部位の下部の前記クラッド層とにＺｎを
拡散させることにより電流注入領域を形成する拡散工程
と、 前記クラッド層をリッジ形態の導波路形状にエッチング
する導波路エッチング工程と、 前記電流注入領域上に前面電極を形成し、前記基板の裏
面上に後面電極を形成する電極形成工程とを有し、 前記結晶成長工程では、クラッド層をｎ型のＩｎＰによ
り構成し、前記キャップ層をｎ型のＩｎＧａＡｓにより
構成することにより、前記拡散工程で前記２つの材料の
拡散速度の差により、前記クラッド層の前記電流注入領
域の厚さを、前記キャップ層の前記電流注入領域の厚さ
よりも厚く形成することを特徴とする内部全反射型光ス
イッチの製造方法。 - 【請求項６】請求項５において、前記結晶成長工程で
は、前記キャップ層を構成する材料として、ＩｎＧａＡ
ｓに加えてさらにＰを含む材料を用いることを特徴とす
る内部全反射型光スイッチの製造方法。 - 【請求項７】請求項５において、前記結晶成長工程で
は、前記光導波路層を、ｎ型またはｐ型のＩｎＧａＡｓ
Ｐにより構成することを特徴とする内部全反射型光スイ
ッチの製造方法。 - 【請求項８】請求項５または７において、前記結晶成長
工程では、前記光導波路層を、ｎ型の材料から構成する
場合に、前記クラッド層とキャップ層との間にｐ型の材
料からなる電流遮断層を形成することを特徴とする内部
全反射型光スイッチの製造方法。
Applications Claiming Priority (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR93-18145 | 1993-09-09 | ||
| KR93018145A KR970004488B1 (en) | 1993-09-09 | 1993-09-09 | Method for manufacture for light switching of semiconductor |
| KR93-18267 | 1993-09-10 | ||
| KR1019930018267A KR970004495B1 (ko) | 1993-09-10 | 1993-09-10 | 반도체 광스위치 제조방법 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07152052A JPH07152052A (ja) | 1995-06-16 |
| JP2792826B2 true JP2792826B2 (ja) | 1998-09-03 |
Family
ID=26629878
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6216322A Expired - Fee Related JP2792826B2 (ja) | 1993-09-09 | 1994-09-09 | 光スイッチおよびその製造方法 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
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| JP (1) | JP2792826B2 (ja) |
| DE (1) | DE4432010C2 (ja) |
| FR (1) | FR2709842B1 (ja) |
| GB (1) | GB2281786B (ja) |
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|---|---|---|---|---|
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| US6298180B1 (en) | 1999-09-15 | 2001-10-02 | Seng-Tiong Ho | Photon transistors |
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| US6738541B2 (en) * | 2001-09-18 | 2004-05-18 | Agilent Technologies, Inc. | Optical switch comprising two non-coplanar arrays of optical waveguides |
| JP2004325708A (ja) * | 2003-04-24 | 2004-11-18 | Yokogawa Electric Corp | アクティブ回折格子 |
| US20070262296A1 (en) * | 2006-05-11 | 2007-11-15 | Matthias Bauer | Photodetectors employing germanium layers |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6084812A (ja) * | 1983-10-14 | 1985-05-14 | Matsushita Electric Works Ltd | トランジスタの製法 |
| JPH02298923A (ja) * | 1989-05-12 | 1990-12-11 | Fujikura Ltd | 半導体光スイッチ |
| JPH03209816A (ja) * | 1990-01-12 | 1991-09-12 | Nec Corp | 半導体装置の製造方法 |
| JPH03278030A (ja) * | 1990-03-27 | 1991-12-09 | Furukawa Electric Co Ltd:The | 全反射型光導波路スイッチ |
| JPH05102606A (ja) * | 1991-10-07 | 1993-04-23 | Omron Corp | 半導体発光素子およびその製造方法 |
| JPH05119359A (ja) * | 1991-10-28 | 1993-05-18 | Fujikura Ltd | 基板型光スイツチ及びその製造方法 |
-
1994
- 1994-09-07 US US08/301,998 patent/US5581108A/en not_active Expired - Fee Related
- 1994-09-08 GB GB9418153A patent/GB2281786B/en not_active Expired - Fee Related
- 1994-09-08 DE DE4432010A patent/DE4432010C2/de not_active Expired - Fee Related
- 1994-09-08 FR FR9410930A patent/FR2709842B1/fr not_active Expired - Fee Related
- 1994-09-09 JP JP6216322A patent/JP2792826B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FR2709842A1 (fr) | 1995-03-17 |
| GB2281786A (en) | 1995-03-15 |
| FR2709842B1 (fr) | 1996-01-12 |
| DE4432010C2 (de) | 1996-08-14 |
| JPH07152052A (ja) | 1995-06-16 |
| GB9418153D0 (en) | 1994-10-26 |
| US5581108A (en) | 1996-12-03 |
| GB2281786B (en) | 1997-05-28 |
| DE4432010A1 (de) | 1995-03-16 |
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Legal Events
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