JP2827411B2 - 光半導体素子及びその製造方法 - Google Patents
光半導体素子及びその製造方法Info
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- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
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- H01S5/062—Arrangements for controlling the laser output parameters, e.g. by operating on the active medium by varying the potential of the electrodes
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- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/20—Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers
- H01S5/22—Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers having a ridge or stripe structure
- H01S5/227—Buried mesa structure ; Striped active layer
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、将来の超高速光通信システム等に用いられ
る発光素子、光変調器、光検出器等の光半導体素子に関
する。
る発光素子、光変調器、光検出器等の光半導体素子に関
する。
光半導体素子、例えば、光導波路に電界を印加するこ
とにより導波路の光損失が変化する効果（フランツ・ケ
ルデッシュ効果、又は量子閉じ込めシュタルク効果）を
利用した半導体光変調器は、超高速・低電圧動作が可能
で、小型化さらには半導体レーザなどの光半導体素子と
の集積化が容易であるため、将来の超高速光通信システ
ムに用いられるキーデバイスとして注目されている。こ
の様な光変調器の変調帯域周波数△ｆは、素子容量Ｃに
よりほぼ決定され、△ｆ＝1/（πCR）で表される。
とにより導波路の光損失が変化する効果（フランツ・ケ
ルデッシュ効果、又は量子閉じ込めシュタルク効果）を
利用した半導体光変調器は、超高速・低電圧動作が可能
で、小型化さらには半導体レーザなどの光半導体素子と
の集積化が容易であるため、将来の超高速光通信システ
ムに用いられるキーデバイスとして注目されている。こ
の様な光変調器の変調帯域周波数△ｆは、素子容量Ｃに
よりほぼ決定され、△ｆ＝1/（πCR）で表される。
また、光変調器の素子容量は、接合容量Cjとボンディ
ングパッド部でのパッド容量Cpと配線容量Ciの和で表さ
れる。これらの中で、接合容量Cjは光変調器の導波路の
特性にかかわる本質的なものであるが、パッド容量Cpと
配線容量Ciは寄生容量と呼ばれ、光変調器の帯域を制限
する要因となる。そのため、光変調器の高速化に関して
は光導波路構造の最適化と共に、寄生容量の低減化が重
要である。
ングパッド部でのパッド容量Cpと配線容量Ciの和で表さ
れる。これらの中で、接合容量Cjは光変調器の導波路の
特性にかかわる本質的なものであるが、パッド容量Cpと
配線容量Ciは寄生容量と呼ばれ、光変調器の帯域を制限
する要因となる。そのため、光変調器の高速化に関して
は光導波路構造の最適化と共に、寄生容量の低減化が重
要である。
光変調器の従来例として、脇田らの試作したInGaAlAs
/InAlAs MQW構造を用いた20GHz光変調器がある（1989
年電子情報通信学会春季全国大会Ｃ−474）。これは半
導体のPIN構造への逆バイアスによる電界で生ずるエキ
シトンピークのシフトを利用した吸収型の光変調器であ
り、ｎ−InP基板上にｎ−InAlAsクラッド層、ｉ−MQWガ
イド層、ｐ−InAlAsクラッド層をMBE法により作製した
ものである。この光変調器の場合、超高速変調を狙って
いるためにパッド部の下をポリイミドで埋め込み低容量
化を図り、その結果、素子容量約0.2pFと非常に低い値
を得ている。しかし、この場合でも光変調器に本質的な
接合容量Cjは全体の半分以下であり、残りはｎ−InP基
板と配線電極間によって生ずる本来不要な配線容量とパ
ッド容量である。またこの光変調器の素子長は約100μ
ｍであり、スイッチの特性から考えて、これ以上の接合
容量の大幅な低減は困難であり、更にｎ−InP基板のよ
うな導電性の基板を用いているために配線容量、パッド
容量をこれ以上下げることもまた困難である。従って従
来の構造の光変調器では、変調帯域は高々20〜25GHzで
あり、将来の超高速光変調器（帯域≧50GHz）への適用
は困難であった。
/InAlAs MQW構造を用いた20GHz光変調器がある（1989
年電子情報通信学会春季全国大会Ｃ−474）。これは半
導体のPIN構造への逆バイアスによる電界で生ずるエキ
シトンピークのシフトを利用した吸収型の光変調器であ
り、ｎ−InP基板上にｎ−InAlAsクラッド層、ｉ−MQWガ
イド層、ｐ−InAlAsクラッド層をMBE法により作製した
ものである。この光変調器の場合、超高速変調を狙って
いるためにパッド部の下をポリイミドで埋め込み低容量
化を図り、その結果、素子容量約0.2pFと非常に低い値
を得ている。しかし、この場合でも光変調器に本質的な
接合容量Cjは全体の半分以下であり、残りはｎ−InP基
板と配線電極間によって生ずる本来不要な配線容量とパ
ッド容量である。またこの光変調器の素子長は約100μ
ｍであり、スイッチの特性から考えて、これ以上の接合
容量の大幅な低減は困難であり、更にｎ−InP基板のよ
うな導電性の基板を用いているために配線容量、パッド
容量をこれ以上下げることもまた困難である。従って従
来の構造の光変調器では、変調帯域は高々20〜25GHzで
あり、将来の超高速光変調器（帯域≧50GHz）への適用
は困難であった。
また、光変調器と光源である半導体レーザ（LD）を集
積した素子の例として、そう田らが試作した光変調器/D
FBレーザ集積化光源がある（IOOC′89テクニカルダイジ
ェスト 20PDB−５）。これはｎ−InP基板上にDFBLDと
フランツ・ケルディッシュ効果による光の吸収を利用し
た光変調器を集積したものであり、LD及び光変調器の光
導波路の両側を高抵抗InPで埋め込んだものである。こ
れも前記の従来例と同様に導電性の基板を用いているた
め、パッド部での容量が大きく素子容量として0.55pF、
変調帯域として10GHz程度までしか得られていない。
積した素子の例として、そう田らが試作した光変調器/D
FBレーザ集積化光源がある（IOOC′89テクニカルダイジ
ェスト 20PDB−５）。これはｎ−InP基板上にDFBLDと
フランツ・ケルディッシュ効果による光の吸収を利用し
た光変調器を集積したものであり、LD及び光変調器の光
導波路の両側を高抵抗InPで埋め込んだものである。こ
れも前記の従来例と同様に導電性の基板を用いているた
め、パッド部での容量が大きく素子容量として0.55pF、
変調帯域として10GHz程度までしか得られていない。
本発明の目的は、素子容量を下げることにより超高速
動作が可能な光半導体素子を提供することにある。
動作が可能な光半導体素子を提供することにある。
本発明は、能動層を含む半導体多層構造と、金属より
なるボンディングパッドとが、高抵抗半導体基板の一主
面上に選択的に形成され、且つ、前記半導体多層構造の
上部にある電極と前記ボンディングパッドを結ぶ金属よ
りなる配線が、エアーブリッジ構造であることを特徴と
する光半導体素子である。
なるボンディングパッドとが、高抵抗半導体基板の一主
面上に選択的に形成され、且つ、前記半導体多層構造の
上部にある電極と前記ボンディングパッドを結ぶ金属よ
りなる配線が、エアーブリッジ構造であることを特徴と
する光半導体素子である。
また、本発明の光半導体素子を製造する方法は、高抵
抗半導体基板上に能動層を含む半導体多層構造を形成す
る結晶成長工程と、前記半導体多層構造の一部をエッチ
ングして高抵抗半導体基板の一部表面を露出する工程
と、半導体多層構造の電極形成部を除いて半導体多層構
造を第１の絶縁層で覆う工程と、全体を金属層で覆う工
程と、前記金属層の一部を第２の絶縁層で覆う工程と、
第２の絶縁層で覆われないで露出している金属層表面に
金属配線を施す工程と、前記第２の絶縁層、金属配線が
施されなかった領域の金属層、第１の絶縁層を順次除去
する工程とを少くとも備えたことを特徴とする構成にな
っている。
抗半導体基板上に能動層を含む半導体多層構造を形成す
る結晶成長工程と、前記半導体多層構造の一部をエッチ
ングして高抵抗半導体基板の一部表面を露出する工程
と、半導体多層構造の電極形成部を除いて半導体多層構
造を第１の絶縁層で覆う工程と、全体を金属層で覆う工
程と、前記金属層の一部を第２の絶縁層で覆う工程と、
第２の絶縁層で覆われないで露出している金属層表面に
金属配線を施す工程と、前記第２の絶縁層、金属配線が
施されなかった領域の金属層、第１の絶縁層を順次除去
する工程とを少くとも備えたことを特徴とする構成にな
っている。
本発明は高抵抗基板を用い、この上に能動層を含む半
導体多層構造を備え、半導体多層構造上部に形成した電
極と高抵抗半導体基板上に形成したボンディングパッド
を結ぶ配線をエアーブリッジ構造とすることにより、寄
生容量を極力下げ、素子全体の容量の容量の低減化を図
り、素子の高速化を可能としたものである。
導体多層構造を備え、半導体多層構造上部に形成した電
極と高抵抗半導体基板上に形成したボンディングパッド
を結ぶ配線をエアーブリッジ構造とすることにより、寄
生容量を極力下げ、素子全体の容量の容量の低減化を図
り、素子の高速化を可能としたものである。
一般に容量ＣはＣ＝εｓε0S/dで表すことが出来る。
ここでεは比誘電率、ε０は真空の誘電率、Ｓは電極面
積（またはpn接合面積）、ｄは電極間距離（または空乏
層厚）である、従来例の項でも述べたが、素子全体の容
量Ctは接合容量Ci、配線容量Ci、パッド容量Cpにより、
Ct＝Cj＋Ci＋Cpで表される。接合容量Cjは変調器の静特
性に影響を及ぼすため、それを劣化させない程度に設計
し、導波路幅２μｍ、導波路長100μｍ、空乏層厚0.3μ
ｍとすると接合容量Ciは約74fFとなる。残りの配線容量
Ci、パッド容量Cpは変調器の広帯域化のためには低減す
るのが望ましい。本発明によれば、高抵抗基板をもちい
ることにより、電極間距離ｄを約100μｍ程度とするこ
とができ、パッド容量Cpの低減ができ、また、エアーブ
リッジ配線を用い、εｓ＝１とすることで配線容量Cpの
低減が出来るので、従来の導電性基板を用い、パッド部
の下をポリイミドなどの誘電体で埋め込んだ構造（ｄ＝
２〜３μｍ、εｓ〜３）に比べ約1/10、パッド部の下を
半導体の高抵抗層で埋め込んだ構造（ｄ＝２〜３μｍ、
εｓ〜12）に比べて約1/30程度まで、パッド容量と配線
容量の和（Cp＋Ci）を低減することが出来る。その結
果、素子全体の容量Ctはほぼ接合容量Cjによって決ま
り、変調器及び光検出器の広帯域化を図ることが出来
る。
ここでεは比誘電率、ε０は真空の誘電率、Ｓは電極面
積（またはpn接合面積）、ｄは電極間距離（または空乏
層厚）である、従来例の項でも述べたが、素子全体の容
量Ctは接合容量Ci、配線容量Ci、パッド容量Cpにより、
Ct＝Cj＋Ci＋Cpで表される。接合容量Cjは変調器の静特
性に影響を及ぼすため、それを劣化させない程度に設計
し、導波路幅２μｍ、導波路長100μｍ、空乏層厚0.3μ
ｍとすると接合容量Ciは約74fFとなる。残りの配線容量
Ci、パッド容量Cpは変調器の広帯域化のためには低減す
るのが望ましい。本発明によれば、高抵抗基板をもちい
ることにより、電極間距離ｄを約100μｍ程度とするこ
とができ、パッド容量Cpの低減ができ、また、エアーブ
リッジ配線を用い、εｓ＝１とすることで配線容量Cpの
低減が出来るので、従来の導電性基板を用い、パッド部
の下をポリイミドなどの誘電体で埋め込んだ構造（ｄ＝
２〜３μｍ、εｓ〜３）に比べ約1/10、パッド部の下を
半導体の高抵抗層で埋め込んだ構造（ｄ＝２〜３μｍ、
εｓ〜12）に比べて約1/30程度まで、パッド容量と配線
容量の和（Cp＋Ci）を低減することが出来る。その結
果、素子全体の容量Ctはほぼ接合容量Cjによって決ま
り、変調器及び光検出器の広帯域化を図ることが出来
る。
次に本発明の実施例について、図面を参照して説明す
る。
る。
第１図は、本発明の第１の実施例の主要部を示す光変
調器の斜視図である。
調器の斜視図である。
第２図に第１の実施例の製造方法を示す製造工程図を
示す。この実施例は、InPバッファー層２、ノンドープI
nGaAsP導波路層３、ｐ−InPクラッド層４、ｐ−InGaAs
キャップ層５の多層構造からなるメサストライプ６の両
側がFeドープInP高抵抗層７により埋め込まれた構造を
有する光変調器と、金属からなるボンディングパッド15
が、FeドープのInPからなる高抵抗半導体基板１の一主
面上に選択的に形成され、且つ光変調器とボンディング
パッド15を結ぶ配線14が光変調器の半導体層上でエアー
ブリッジ構造を有するものである。
示す。この実施例は、InPバッファー層２、ノンドープI
nGaAsP導波路層３、ｐ−InPクラッド層４、ｐ−InGaAs
キャップ層５の多層構造からなるメサストライプ６の両
側がFeドープInP高抵抗層７により埋め込まれた構造を
有する光変調器と、金属からなるボンディングパッド15
が、FeドープのInPからなる高抵抗半導体基板１の一主
面上に選択的に形成され、且つ光変調器とボンディング
パッド15を結ぶ配線14が光変調器の半導体層上でエアー
ブリッジ構造を有するものである。
第１図に示した光変調器の製造方法を第２図に基づい
て簡単に説明する。FeドープInPよりなる高抵抗半導体
基板１上にn+−InPよりなるバッファー層２（厚さ2.0μ
ｍ、キャリア濃度５×1017cm-3）、ノンドープInGaAsP
（バンドギャップ波長1.475μｍ）よりなる導波路層３
（厚さ0.3μｍ）、p+−InPよりなるクラッド層４（厚さ
2.0μｍ、キャリア濃度５×1017cm-3）、p+−InGaAsよ
りなるキャップ層５（厚さ0.3μｍ、キャリア濃度１×1
019cm-3）を有機金属気相成長法（MOVPE法）により順次
成長する。次に、通常のフォトリソグラフィー法をもち
いて幅２μｍのストライプ状のSiO2マスクを形成した
後、このSiO2マスクを用いてバッファー層２に至るまで
エッチングをおこないメサストライプ６を形成する。次
に、このSiO2マスクを選択成長用のマスクとして用い、
MOVPE法でメサストライプの両側をFeドープInPよりなる
高抵抗層７で選択的に埋め込む。さらに、通常のフォト
リソグラフィー法をもちいて、メサストライプを含む幅
10μｍを残し選択的にエッチングをおこない、一方は、
バッファー層２、他方は高抵抗基板１を露出させる。そ
の後、キャップ層５上にAuZnからなるｐ電極８、バッフ
ァー層２上にAuGeNiからなるｎ電極９を形成する（第２
図（ａ））。次に、エアーブリッジ配線の空隙形成のた
めに厚さ２μｍの下層レジスト11をパターニング後、選
択金メッキの下地電極12となるTi/Au（各々500A/500A）
を真空蒸着する。更に下地電極12の上部に上層レジスト
13をパターニングし、この上層レジスト13をマスクに用
いて厚さ１μｍの選択金メッキを行う（第２図
（ｂ））。その後、O2プラズマにより上層レジスト13を
除去し、ドライエッチングにより不用な下地電極12を除
去し、O2プラズマにより下層レジスト11を除去すること
によって、エアーブリッジ配線14およびボンディングパ
ッド15が形成される（第２図（ｃ））。その後、基板は
研磨により約100μｍの厚さとし、素子長はへき開によ
り100μｍとした。なお、ｐ電極の面積はストライプ部
で100μｍ×２μｍ、パッド部で50μｍ×50μｍ、配線
は幅10μｍ・長さ50μｍ・エアーブリッジの高さ２μｍ
である。
て簡単に説明する。FeドープInPよりなる高抵抗半導体
基板１上にn+−InPよりなるバッファー層２（厚さ2.0μ
ｍ、キャリア濃度５×1017cm-3）、ノンドープInGaAsP
（バンドギャップ波長1.475μｍ）よりなる導波路層３
（厚さ0.3μｍ）、p+−InPよりなるクラッド層４（厚さ
2.0μｍ、キャリア濃度５×1017cm-3）、p+−InGaAsよ
りなるキャップ層５（厚さ0.3μｍ、キャリア濃度１×1
019cm-3）を有機金属気相成長法（MOVPE法）により順次
成長する。次に、通常のフォトリソグラフィー法をもち
いて幅２μｍのストライプ状のSiO2マスクを形成した
後、このSiO2マスクを用いてバッファー層２に至るまで
エッチングをおこないメサストライプ６を形成する。次
に、このSiO2マスクを選択成長用のマスクとして用い、
MOVPE法でメサストライプの両側をFeドープInPよりなる
高抵抗層７で選択的に埋め込む。さらに、通常のフォト
リソグラフィー法をもちいて、メサストライプを含む幅
10μｍを残し選択的にエッチングをおこない、一方は、
バッファー層２、他方は高抵抗基板１を露出させる。そ
の後、キャップ層５上にAuZnからなるｐ電極８、バッフ
ァー層２上にAuGeNiからなるｎ電極９を形成する（第２
図（ａ））。次に、エアーブリッジ配線の空隙形成のた
めに厚さ２μｍの下層レジスト11をパターニング後、選
択金メッキの下地電極12となるTi/Au（各々500A/500A）
を真空蒸着する。更に下地電極12の上部に上層レジスト
13をパターニングし、この上層レジスト13をマスクに用
いて厚さ１μｍの選択金メッキを行う（第２図
（ｂ））。その後、O2プラズマにより上層レジスト13を
除去し、ドライエッチングにより不用な下地電極12を除
去し、O2プラズマにより下層レジスト11を除去すること
によって、エアーブリッジ配線14およびボンディングパ
ッド15が形成される（第２図（ｃ））。その後、基板は
研磨により約100μｍの厚さとし、素子長はへき開によ
り100μｍとした。なお、ｐ電極の面積はストライプ部
で100μｍ×２μｍ、パッド部で50μｍ×50μｍ、配線
は幅10μｍ・長さ50μｍ・エアーブリッジの高さ２μｍ
である。
次にこの光変調器の動作について説明する。最初に静
特性について述べる。入射光の波長は光通信用の1.55μ
ｍとする。ｐ側電極８とｎ側電極９の間に逆バイアス電
圧が印加されていないときは、入射光はそのまま出射光
として出力される。この時の伝播損失は、素子長100μ
ｍ、入射光と導波層のバンドギャップとの波長差が75nm
であることにより、約1.5dBと小さな値である。
特性について述べる。入射光の波長は光通信用の1.55μ
ｍとする。ｐ側電極８とｎ側電極９の間に逆バイアス電
圧が印加されていないときは、入射光はそのまま出射光
として出力される。この時の伝播損失は、素子長100μ
ｍ、入射光と導波層のバンドギャップとの波長差が75nm
であることにより、約1.5dBと小さな値である。
ｐ電極８とｎ電極９の間に逆バイアス電圧が印加され
ｉ−InGaAsP導波路層３に電界が印加されるとフランツ
・ケルディッシュ効果により入射光はｉ−InGaAsP導波
路層３を伝播中に吸収を受け出射光は出力されない。こ
の時の消光比は電圧3Vで10dB以上と良好な特性が得られ
る。
ｉ−InGaAsP導波路層３に電界が印加されるとフランツ
・ケルディッシュ効果により入射光はｉ−InGaAsP導波
路層３を伝播中に吸収を受け出射光は出力されない。こ
の時の消光比は電圧3Vで10dB以上と良好な特性が得られ
る。
次に変調特性について述べる。作用の項でも述べた様
に、電界効果を用いた光変調器の帯域は素子の容量Ｃに
よりほぼ決定され△ｆ＝1/（π/CR）で表される。実施
例の場合、半導体の非誘電率を12.5として計算すると、
接合容量Ciは74fF、配線容量Ci及びパッド容量Cpは3fF
であり、素子全体の容量は77fFである。従って、本発明
による高抵抗基板の使用、エアーブリッジ配線構造を採
用することにより、変調速度を決定する素子容量の値を
従来に比べ数分の１以下に低減でき、変調帯域として83
GHzが得られ、超高速変調が可能な光変調器が得られ
る。
に、電界効果を用いた光変調器の帯域は素子の容量Ｃに
よりほぼ決定され△ｆ＝1/（π/CR）で表される。実施
例の場合、半導体の非誘電率を12.5として計算すると、
接合容量Ciは74fF、配線容量Ci及びパッド容量Cpは3fF
であり、素子全体の容量は77fFである。従って、本発明
による高抵抗基板の使用、エアーブリッジ配線構造を採
用することにより、変調速度を決定する素子容量の値を
従来に比べ数分の１以下に低減でき、変調帯域として83
GHzが得られ、超高速変調が可能な光変調器が得られ
る。
第３図は本発明による光検出器の実施例を示す図であ
る。本実施例に於いては、光吸収層16がInPと格子整合
するInGaAsであることを除いては第１図に示した光変調
器の実施例と構造及び製造方法は同じであるので、ここ
では構造及び製造方法に関する詳細な説明は省略する。
この光検出器においては、波長1.55μｍの入射光に対し
てInGaAs光吸収層16のバンドギャップは1.67μｍと入射
光の波長より長波長側であるので、光吸収層16において
入射光は効率的に吸収される。吸収された光によるフォ
トカレントをｐ電極８、ｎ電極９から検出することで、
第３図に示した素子は導波路型の光検出器として機能す
る。この場合も、素子長及びInGaAs光吸収層16の厚さが
第１の実施例と同程度であれば、素子の容量は0.1pF以
下とすることができ、本発明により超広帯域の光検出器
が得られる。
る。本実施例に於いては、光吸収層16がInPと格子整合
するInGaAsであることを除いては第１図に示した光変調
器の実施例と構造及び製造方法は同じであるので、ここ
では構造及び製造方法に関する詳細な説明は省略する。
この光検出器においては、波長1.55μｍの入射光に対し
てInGaAs光吸収層16のバンドギャップは1.67μｍと入射
光の波長より長波長側であるので、光吸収層16において
入射光は効率的に吸収される。吸収された光によるフォ
トカレントをｐ電極８、ｎ電極９から検出することで、
第３図に示した素子は導波路型の光検出器として機能す
る。この場合も、素子長及びInGaAs光吸収層16の厚さが
第１の実施例と同程度であれば、素子の容量は0.1pF以
下とすることができ、本発明により超広帯域の光検出器
が得られる。
上述の実施例においては寸法例も示したが、結晶成長
・電極形成の様子は成長法・条件などで大幅に変化する
のでそれらと共に適切な寸法を採用すべきことは言うま
でもない。また電極金属・配線金属の種類に関して制限
はない。光変調器の材料・構造としては、フランツ・ケ
ルデッシュ効果を利用したInGaAsP/InP系ダブルヘテロ
構造の半導導波路につき説明したが、これに限定される
ものではなく、InGaAs/InAlAs系、GaAs/AlGaAs系の材
料、更に量子閉じ込めシュタルク効果を利用した多重量
子井戸（MQW）構造の光導波路などを用いてもよい。光
半導体素子も光変調器，光検出器に限らず発光ダイオー
ド，半導体レーザ等でもよい。
・電極形成の様子は成長法・条件などで大幅に変化する
のでそれらと共に適切な寸法を採用すべきことは言うま
でもない。また電極金属・配線金属の種類に関して制限
はない。光変調器の材料・構造としては、フランツ・ケ
ルデッシュ効果を利用したInGaAsP/InP系ダブルヘテロ
構造の半導導波路につき説明したが、これに限定される
ものではなく、InGaAs/InAlAs系、GaAs/AlGaAs系の材
料、更に量子閉じ込めシュタルク効果を利用した多重量
子井戸（MQW）構造の光導波路などを用いてもよい。光
半導体素子も光変調器，光検出器に限らず発光ダイオー
ド，半導体レーザ等でもよい。
以上詳細に説明したように、本発明によれば超高速動
作が可能な光半導体素子が得られ、将来の超高速光通信
システムの実現に貢献すること大である。
作が可能な光半導体素子が得られ、将来の超高速光通信
システムの実現に貢献すること大である。
第１図は本発明の第１の実施例である光変調器の構造図
であり、第２図はその製造方法を示す製造工程図であ
る。第３図は本発明の第２の実施例である光検出器の構
造図である。 図において、１は高抵抗InP基板、２はn+−InPクラッド
層、３はｉ−InGaAsPガイド層、４はｐ−InPクラッド
層、５はｐ−InGaAsキャップ層、６はメサストライプ、
７はInP高抵抗層、８はｐ電極、９はｎ電極、10は誘電
体、11は下層レジスト、12は下地電極、13は上層レジス
ト、14はエアーブリッジ配線、15はボンディングパッド
である。
であり、第２図はその製造方法を示す製造工程図であ
る。第３図は本発明の第２の実施例である光検出器の構
造図である。 図において、１は高抵抗InP基板、２はn+−InPクラッド
層、３はｉ−InGaAsPガイド層、４はｐ−InPクラッド
層、５はｐ−InGaAsキャップ層、６はメサストライプ、
７はInP高抵抗層、８はｐ電極、９はｎ電極、10は誘電
体、11は下層レジスト、12は下地電極、13は上層レジス
ト、14はエアーブリッジ配線、15はボンディングパッド
である。
フロントページの続き (72)発明者 小松 啓郎 東京都港区芝５丁目33番１号 日本電気 株式会社内 (56)参考文献 特開 平１−175776（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−273755（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−144656（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−250155（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−60241（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−215777（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H01S 3/18 H01L 21/768 ＪＩＣＳＴファイル（ＪＯＩＳ)
Claims (4)
- 【請求項１】少なくともバッファ層と導波路層とクラッ
ド層とが積層し、且つその両脇に高抵抗層が形成されて
いる半導体層構造が高抵抗半導体基板上に選択的に形成
されており、前記半導体層構造の上部に形成された電極
と、前記高抵抗半導体基板上に形成された金属からなる
ボンディングパッドと、前記半導体層構造の上部の電極
と前記ボンディングパッドとを結ぶエアーブリッジ構造
の金属配線とを有することを特徴とする光半導体素子。 - 【請求項２】少なくともバッファ層と導波路層とクラッ
ド層とが積層し、且つその両脇に高抵抗層が形成されて
いるメサストライプ状の半導体層構造が高抵抗半導体基
板上に選択的に形成されており、前記メサストライプ状
の半導体層構造の上部に形成された電極と、前記高抵抗
半導体基板上または前記高抵抗半導体基板上に形成され
た絶縁膜上に形成された金属からなるボンディングパッ
ドと、前記半導体層構造の上部の電極と前記ボンディン
グパッドとを結ぶエアーブリッジ構造の金属配線とを有
することを特徴とする光半導体素子。 - 【請求項３】高抵抗半導体基板上に少なくともバッファ
層と導波路層とクラッド層とを積層し、且つその両脇に
高抵抗層を設けた半導体多層構造を形成する結晶成長工
程と、前記半導体多層構造の一部をエッチングして高抵
抗半導体基板の一部表面を露出する工程と、前記半導体
多層構造の電極形成部を除いて半導体多層構造を第１の
絶縁膜で覆う工程と、全体を金属層で覆う工程と、前記
金属層の一部を第２の絶縁層で覆う工程と、第２の絶縁
膜で覆われないで露出している金属層表面に金属配線を
施す工程と、前記第２の絶縁層、金属配線が施されなか
った領域の金属層、第１の絶縁層を順次除去する工程と
を少なくとも備えたことを特徴とする光半導体素子の製
造方法。 - 【請求項４】高抵抗半導体基板上に少なくともバッファ
層と導波路層とクラッド層とを積層し、且つその両脇に
高抵抗層を設けた半導体多層構造を形成する結晶成長工
程と、前記半導体多層構造の一部をエッチングして高抵
抗半導体基板の一部表面を露出する工程と、前記半導体
多層構造の電極形成部を除いて半導体多層構造を第１の
絶縁膜で覆う工程と、全体を金属層で覆う工程と、前記
金属層の一部を第２の絶縁層で覆う工程と、第２の絶縁
膜で覆われないで露出している金属層表面に金属配線を
メッキ工程を用いて施す工程と、前記第２の絶縁層、金
属配線が施されなかった領域の金属層、第１の絶縁層を
順次除去する工程とを少なくとも備えたことを特徴とす
る光半導体素子の製造方法。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2062981A JP2827411B2 (ja) | 1990-03-13 | 1990-03-13 | 光半導体素子及びその製造方法 |
| DE69019498T DE69019498T2 (de) | 1989-12-27 | 1990-12-27 | Optische Halbleitervorrichtung. |
| EP90125516A EP0437836B1 (en) | 1989-12-27 | 1990-12-27 | Optical semiconductor device |
| US08/307,036 US5825047A (en) | 1989-12-27 | 1994-09-16 | Optical semiconductor device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2062981A JP2827411B2 (ja) | 1990-03-13 | 1990-03-13 | 光半導体素子及びその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03263388A JPH03263388A (ja) | 1991-11-22 |
| JP2827411B2 true JP2827411B2 (ja) | 1998-11-25 |
Family
ID=13216049
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2062981A Expired - Lifetime JP2827411B2 (ja) | 1989-12-27 | 1990-03-13 | 光半導体素子及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
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| JP3927940B2 (ja) * | 2003-10-06 | 2007-06-13 | 住友電気工業株式会社 | 半導体光変調器及びその製造方法 |
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| GB2426073A (en) * | 2005-05-11 | 2006-11-15 | Filtronic Plc | Optical modulator |
| JP6493825B2 (ja) * | 2014-08-22 | 2019-04-03 | 住友電工デバイス・イノベーション株式会社 | 半導体レーザ素子 |
| WO2016157687A1 (ja) * | 2015-03-31 | 2016-10-06 | 日本電気株式会社 | 電気光学装置 |
| TW201743523A (zh) * | 2016-06-07 | 2017-12-16 | 村田製作所股份有限公司 | 垂直諧振器面發光雷射 |
| CN109638638B (zh) * | 2017-10-05 | 2023-06-13 | 住友电工光电子器件创新株式会社 | 光学模块 |
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| JPH01150379A (ja) * | 1987-12-07 | 1989-06-13 | Nec Corp | 発光装置 |
-
1990
- 1990-03-13 JP JP2062981A patent/JP2827411B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03263388A (ja) | 1991-11-22 |
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