JPH02213805A - 導波路レンズおよび光機能素子の構造およびその製造方法 - Google Patents
導波路レンズおよび光機能素子の構造およびその製造方法Info
- Publication number
- JPH02213805A JPH02213805A JP1035425A JP3542589A JPH02213805A JP H02213805 A JPH02213805 A JP H02213805A JP 1035425 A JP1035425 A JP 1035425A JP 3542589 A JP3542589 A JP 3542589A JP H02213805 A JPH02213805 A JP H02213805A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- layer
- waveguide
- lens
- layers
- waveguide lens
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 11
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 title claims description 11
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims abstract description 30
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 claims abstract description 24
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims abstract description 23
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims abstract description 17
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 claims abstract description 13
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 13
- 238000005253 cladding Methods 0.000 claims description 18
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 15
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 5
- 238000001312 dry etching Methods 0.000 claims description 4
- 238000005530 etching Methods 0.000 claims description 4
- 239000012808 vapor phase Substances 0.000 claims description 3
- 238000002109 crystal growth method Methods 0.000 claims description 2
- 238000000206 photolithography Methods 0.000 claims description 2
- 238000005268 plasma chemical vapour deposition Methods 0.000 claims description 2
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 claims 1
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 claims 1
- 238000005566 electron beam evaporation Methods 0.000 claims 1
- 238000009740 moulding (composite fabrication) Methods 0.000 claims 1
- 238000002294 plasma sputter deposition Methods 0.000 claims 1
- 229910001218 Gallium arsenide Inorganic materials 0.000 abstract description 17
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 14
- 229910000980 Aluminium gallium arsenide Inorganic materials 0.000 abstract description 9
- 238000010030 laminating Methods 0.000 abstract 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 5
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N Hydrogen peroxide Chemical compound OO MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 206010011732 Cyst Diseases 0.000 description 1
- 101100240461 Dictyostelium discoideum ngap gene Proteins 0.000 description 1
- 240000002329 Inga feuillei Species 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 208000031513 cyst Diseases 0.000 description 1
- 208000037265 diseases, disorders, signs and symptoms Diseases 0.000 description 1
- 208000035475 disorder Diseases 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 1
- 238000005342 ion exchange Methods 0.000 description 1
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 1
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 description 1
- 230000001902 propagating effect Effects 0.000 description 1
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 1
- 238000001947 vapour-phase growth Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- 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
- H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
- H01S3/005—Optical devices external to the laser cavity, specially adapted for lasers, e.g. for homogenisation of the beam or for manipulating laser pulses, e.g. pulse shaping
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- 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
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/10—Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region
Landscapes
- Semiconductor Lasers (AREA)
- Optical Integrated Circuits (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
この発明は導波路レンズの構造とその製造方法に関する
ものである。
ものである。
〔従来の技術］
第２図は従来の導波路レンズの斜視図である。
図中、（２２）はＬｉＮｂ０ａ基板、（２３）はＴ１拡
散によって形成された導波層領域（実効屈折率ｎＬ”Ｉ
、 （５）はプロトン交換によって形成されたレンズ
領域（実効屈折率ｎｓ）、ｆ６１は導波光路を示す。
散によって形成された導波層領域（実効屈折率ｎＬ”Ｉ
、 （５）はプロトン交換によって形成されたレンズ
領域（実効屈折率ｎｓ）、ｆ６１は導波光路を示す。
導波路レンズは２次元導波路内を伝搬する導波光に対し
て集光、発散、コリメーションの機能をするものであり
、特に０ＥＩＣ１ＯＯＩＣの構成上極めて重要な素子で
ある。
て集光、発散、コリメーションの機能をするものであり
、特に０ＥＩＣ１ＯＯＩＣの構成上極めて重要な素子で
ある。
ｍ 波路レンズの中でもモードインデックスレンズは、
−様な２次元導波路に実効屈折率の異なるレンズ状の領
域を作製することにより形成され一境界での導波光路を
屈折させてレンズ作用を生じさせる。レンズ領域の実効
屈折率をｎＬ、周囲の実効屈折率をｎ８とすると、ｎＬ
＞ｎ８の場合は凸状の形状で集束作用をし、ｎ Ｌ（ｎ
Ｂの場合凹状の形状で同じく集束作用をする。
−様な２次元導波路に実効屈折率の異なるレンズ状の領
域を作製することにより形成され一境界での導波光路を
屈折させてレンズ作用を生じさせる。レンズ領域の実効
屈折率をｎＬ、周囲の実効屈折率をｎ８とすると、ｎＬ
＞ｎ８の場合は凸状の形状で集束作用をし、ｎ Ｌ（ｎ
Ｂの場合凹状の形状で同じく集束作用をする。
上記のような導波路レンズは従来は主にＴｉ：ＬｉＮｂ
Ｏ３導波路やイオン交換ガラス導波路上にプロトン交換
技術等を利用して作製されていた。
Ｏ３導波路やイオン交換ガラス導波路上にプロトン交換
技術等を利用して作製されていた。
［発明が解決しようとする課題］
従来の導波路レンズは以上のように構成されていたので
一導波路レンズは０ＥＩＣによって非常に重要な素子の
１つであるが、０ＥＩＣで用いられるＧａＡｓやＩｎＰ
のような発光素子を形成しうるような半導体結晶上
では、不純物拡散を行なっても容易に大きな屈折率差が
得られないので、導波路レンズを形成するのは非常に困
難で、０ＥＩＣを作製する上で非常に大きな問題点とな
っていた。
一導波路レンズは０ＥＩＣによって非常に重要な素子の
１つであるが、０ＥＩＣで用いられるＧａＡｓやＩｎＰ
のような発光素子を形成しうるような半導体結晶上
では、不純物拡散を行なっても容易に大きな屈折率差が
得られないので、導波路レンズを形成するのは非常に困
難で、０ＥＩＣを作製する上で非常に大きな問題点とな
っていた。
この発明は上記のような問題点を解消するためになされ
たもので、０ＥＩＣに用いられる半導体結晶上に容易に
形成ができる導波路レンズを得られるとともに、この導
波路レンズと半導体レーザを共用可能な複合素子を得る
ことを目的とする。
たもので、０ＥＩＣに用いられる半導体結晶上に容易に
形成ができる導波路レンズを得られるとともに、この導
波路レンズと半導体レーザを共用可能な複合素子を得る
ことを目的とする。
この発明に係る導波路レンズ及びこの導波路レンズと半
導体レーザとの複合素子は導波路領域の導波路層および
半導・体レーザの活性層をそれぞれ超格子層で形成し、
導波路層内にレンズ状の形状に不純物を拡散し、超格子
層を無秩序化して混晶化することにより、拡散領域の実
効屈折率を周囲領域より小さくしたものである。
導体レーザとの複合素子は導波路領域の導波路層および
半導・体レーザの活性層をそれぞれ超格子層で形成し、
導波路層内にレンズ状の形状に不純物を拡散し、超格子
層を無秩序化して混晶化することにより、拡散領域の実
効屈折率を周囲領域より小さくしたものである。
この発明における導波路レンズは無秩序化されて混晶化
したレンズ領域と超格子層領域の導波光に対する実効屈
折率が異なるため、レンズ作用が生じこのレンズ作用を
利用して半導体レーザから発したレーザ光をコリメート
することができる。
したレンズ領域と超格子層領域の導波光に対する実効屈
折率が異なるため、レンズ作用が生じこのレンズ作用を
利用して半導体レーザから発したレーザ光をコリメート
することができる。
〔実施例］
以下、この発明の一実施例を図について説明する。
第１図におイテ、（１） ハＧａＡｓ基板、（２）は第
１のＡｌＧａＡｓクラッド層、（３）はＧａＡＳウェル
、ＡｌＡｓバリア各層の繰り返して構成された超格子層
、（４）は第２のＡｌＧａＡｓクラッド層−（５）はレ
ンズ形状をなした不純物拡散領域で、特に直下の超格子
層（３）が不純物拡散により無秩序化され混晶化してい
る。
１のＡｌＧａＡｓクラッド層、（３）はＧａＡＳウェル
、ＡｌＡｓバリア各層の繰り返して構成された超格子層
、（４）は第２のＡｌＧａＡｓクラッド層−（５）はレ
ンズ形状をなした不純物拡散領域で、特に直下の超格子
層（３）が不純物拡散により無秩序化され混晶化してい
る。
（６）は導波光路を示す。
初めに第１図の導波路レンズの製造方法について説明す
る。
る。
まず、第２図に示すように結晶成長によってＧａＡｓ基
板（１）上に第１ （Ｄ ＡｌＧａＡｓ クラ”７ド層
（２）、そして１０〜２００Ａの層厚のＧａＡｓウェル
層（７）と１０〜２００Ａの層厚のＡｌＡｓバリア層（
８）を交互に何層か積層することによって構成されてい
る超格子層（３）、さらに第２のＡｌＧａＡｓクラッド
層（４）の各層を順次形成する。結晶成長後の断面を第
３図（ａ）に示す。また、超格子層（３）の拡大図を第
２図に示す。この場合結晶成長法としては数１０Ａ オ
ーダーの層を容易に再現性よくかつ高品質に形成しうる
方法例えは、ＭＯ−ＣＶＤ法、ＭＢＥ法等の気相成長法
が適している。
板（１）上に第１ （Ｄ ＡｌＧａＡｓ クラ”７ド層
（２）、そして１０〜２００Ａの層厚のＧａＡｓウェル
層（７）と１０〜２００Ａの層厚のＡｌＡｓバリア層（
８）を交互に何層か積層することによって構成されてい
る超格子層（３）、さらに第２のＡｌＧａＡｓクラッド
層（４）の各層を順次形成する。結晶成長後の断面を第
３図（ａ）に示す。また、超格子層（３）の拡大図を第
２図に示す。この場合結晶成長法としては数１０Ａ オ
ーダーの層を容易に再現性よくかつ高品質に形成しうる
方法例えは、ＭＯ−ＣＶＤ法、ＭＢＥ法等の気相成長法
が適している。
結晶成長後、ウェハ表面にＳｉＮ４膜ｆ９）を形成する
。Ｓ ｉＮ４膜（９）の形成法としてはプラズマＣＶＤ
、スパッタ等の方法がある。
。Ｓ ｉＮ４膜（９）の形成法としてはプラズマＣＶＤ
、スパッタ等の方法がある。
Ｓ ｉＮ４膜（９）上にさらに、レジスト膜（１０）を
形成しフォトリソグラフィ技術によって、レジスト膜（
１０１中に必要なレンズ形状に対応した形状の開口αυ
を穿つ。この時の断面図を第３図すに示す。
形成しフォトリソグラフィ技術によって、レジスト膜（
１０１中に必要なレンズ形状に対応した形状の開口αυ
を穿つ。この時の断面図を第３図すに示す。
レジストＩＩＡ−ＱＯ）中のレンズ形状に対応した形状
の開口を通して、５ＩＮ４膜（９）を除去する。この除
去の方法としてはＣＦ４によるドライエツチングが有効
である。
の開口を通して、５ＩＮ４膜（９）を除去する。この除
去の方法としてはＣＦ４によるドライエツチングが有効
である。
次に１、レジスト膜（９）を除去し、ＳｉＮ４膜（９）
をマスクとして、Ｓ ｉＮ４膜（９）中に形成された開
口αυから不純物を熱拡散する。この熱拡散の方法とし
ては気相拡散では開管法、閉管法がある。気相拡散の場
合の典型的な拡散条件は １１Ｚｎの場合・・・６４０℃〜６８０℃で４時間（２
）Ｓｉの場合・・・８３０℃〜８７０℃で４時間で、以
上の条件下では超格子層（３）中の不純物拡散領域は完
全に無秩序化して混晶化される。この拡散後の断面図を
第３図（Ｃ）に示す。拡散後、ＳｉＮ４膜（９）は除去
してもまた、しなくてもどちらでも良い。
をマスクとして、Ｓ ｉＮ４膜（９）中に形成された開
口αυから不純物を熱拡散する。この熱拡散の方法とし
ては気相拡散では開管法、閉管法がある。気相拡散の場
合の典型的な拡散条件は １１Ｚｎの場合・・・６４０℃〜６８０℃で４時間（２
）Ｓｉの場合・・・８３０℃〜８７０℃で４時間で、以
上の条件下では超格子層（３）中の不純物拡散領域は完
全に無秩序化して混晶化される。この拡散後の断面図を
第３図（Ｃ）に示す。拡散後、ＳｉＮ４膜（９）は除去
してもまた、しなくてもどちらでも良い。
本実施例の導波路レンズは以上のような製造工程を経て
製造される。次に一上記実施例の導波路レンズの動作に
ついて説明する。まず、超格子層（３）の無秩序化によ
って生じる屈折率の変化について説明する。
製造される。次に一上記実施例の導波路レンズの動作に
ついて説明する。まず、超格子層（３）の無秩序化によ
って生じる屈折率の変化について説明する。
導波光に対する超格子層（３）の実効的な屈折率はＧａ
Ａｓウェル層（７）とＡｌＡｓバリア層（８）の両方の
影響下で決定される。ここで、この屈折率をｎとする。
Ａｓウェル層（７）とＡｌＡｓバリア層（８）の両方の
影響下で決定される。ここで、この屈折率をｎとする。
超格子層（３）に不純物を熱拡散すると無秩序化し、混
晶化してしまう。例えばＧａＡｓウェル層（７）を５
ＯＡ、 ＡｌＡｓバリア層（８）を５ＯＡで交互に積
み重ねて構成されている超格子層（３）を無秩序化する
と−ＧａＡｓウェル層（７）とＡｌＡｓバリア層（８）
が混じり合いＧａとＡ１が均一に分布するので、Ａｌｏ
、５Ｇａｏ。５Ａｓ層ζこ相当する混晶層になる。また
、屈折率はこの混晶化ζこよってｎに変化し、周囲の混
晶化されていない超格子層（３）とは異なる屈折率を有
するようになる。上述の２つの屈折率ｎ、ｎ’の間には
、ｎ（超格子層の屈折率） ＞ ｎ′（混晶化後の屈折
率） という関係がある。したがって、レンズ状領域の曲率半
径をｒとし一焦点距離をｆとするとで表わされるような
焦点距離ｆを有する導波路レンズとなる。
晶化してしまう。例えばＧａＡｓウェル層（７）を５
ＯＡ、 ＡｌＡｓバリア層（８）を５ＯＡで交互に積
み重ねて構成されている超格子層（３）を無秩序化する
と−ＧａＡｓウェル層（７）とＡｌＡｓバリア層（８）
が混じり合いＧａとＡ１が均一に分布するので、Ａｌｏ
、５Ｇａｏ。５Ａｓ層ζこ相当する混晶層になる。また
、屈折率はこの混晶化ζこよってｎに変化し、周囲の混
晶化されていない超格子層（３）とは異なる屈折率を有
するようになる。上述の２つの屈折率ｎ、ｎ’の間には
、ｎ（超格子層の屈折率） ＞ ｎ′（混晶化後の屈折
率） という関係がある。したがって、レンズ状領域の曲率半
径をｒとし一焦点距離をｆとするとで表わされるような
焦点距離ｆを有する導波路レンズとなる。
ｎ）ｎなので、レンズ状領域が凹状の場合は集束作用が
、凸状の場合には発散作用が生じる。なお、各クラッド
層［２）、 ＋４１の屈折率は超格子層及び超格子層を
無秩序化した領域の屈折率ｎ、ｎより小さく、超格子４
層に光を閉じ込める役割を果す。
、凸状の場合には発散作用が生じる。なお、各クラッド
層［２）、 ＋４１の屈折率は超格子層及び超格子層を
無秩序化した領域の屈折率ｎ、ｎより小さく、超格子４
層に光を閉じ込める役割を果す。
上記のような導波路レンズはＧａＡｓ基板上に形成され
る他のデバイスと容易に結合することができるので一高
機能の０ＥＩＣを作製する上で非常に有用である。
る他のデバイスと容易に結合することができるので一高
機能の０ＥＩＣを作製する上で非常に有用である。
次に、導波路レンズと半導体レーザから成る複合素子の
形成について説明する。初めにこの複合素子の必要性に
ついて述べる。
形成について説明する。初めにこの複合素子の必要性に
ついて述べる。
半導体レーザから発したレーザ光は回折効果により進む
につれて拡がってゆく。このレーザ光を２次元導波路に
入れてやると、基板に対して垂１直方向はクラッド層と
導波層の屈折率差により閉じ込められているので−レー
ザ光は導波層を導波されてゆ（。ところが、水平方向は
何ら屈折率差が存在しないため、進行するに従い、拡が
ってしまう。この対策として何らかの方法で導波路の水
平方向にも屈折率差をつければよいのだが−この場合、
導波路の水平方向に対しても微細加工を要するので、０
ＥＩＣのように将来容素子の高集積化が図られるような
ものには不向きである。ところが下記にように詳述する
ような導波路レンズと半導体レーザの複合素子（以下導
波路レンズ付レーザと呼ぶ）を用いると容易にこの問題
を解決できる。
につれて拡がってゆく。このレーザ光を２次元導波路に
入れてやると、基板に対して垂１直方向はクラッド層と
導波層の屈折率差により閉じ込められているので−レー
ザ光は導波層を導波されてゆ（。ところが、水平方向は
何ら屈折率差が存在しないため、進行するに従い、拡が
ってしまう。この対策として何らかの方法で導波路の水
平方向にも屈折率差をつければよいのだが−この場合、
導波路の水平方向に対しても微細加工を要するので、０
ＥＩＣのように将来容素子の高集積化が図られるような
ものには不向きである。ところが下記にように詳述する
ような導波路レンズと半導体レーザの複合素子（以下導
波路レンズ付レーザと呼ぶ）を用いると容易にこの問題
を解決できる。
まず、導波路レンズ付レーザの素子構造の断面図を第５
図に示す。
図に示す。
図中のうち一導波路レンズ及び導波路部はコンタクト層
（５）を除いて前記実施例と同一である。半導体レーザ
部も各層の構成は導波路レンズ及び導波路部と同一であ
る。
（５）を除いて前記実施例と同一である。半導体レーザ
部も各層の構成は導波路レンズ及び導波路部と同一であ
る。
ます、製造方法についてＧａＡｓ０ＥＩＣの場合につい
て説明する。
て説明する。
半絶縁性ノＣｒドープＧａＡｓ基板上ｍ ニＮ形Ａ１ｏ
、５Ｇａｏ、ｓＡｓ第１のクラッド層（２）、５０Ａの
ＧａＡＳウェル層、５０Ａ のＡｌＡｓバリア層を交互
に４〜５層ぐらい積層した超格子層（３）、Ｐ形Ａｌ
ｏ、５Ｇａｏ、ｓＡｓ第２のクラッド層（４）、アンド
ープＧａＡｓコンタク） ！＠ （１２）の各層を順次
結晶成長する。その成長法は導波路レンズの製造方法で
述べた通りである。その断面図を第５図（ａ）に示す。
、５Ｇａｏ、ｓＡｓ第１のクラッド層（２）、５０Ａの
ＧａＡＳウェル層、５０Ａ のＡｌＡｓバリア層を交互
に４〜５層ぐらい積層した超格子層（３）、Ｐ形Ａｌ
ｏ、５Ｇａｏ、ｓＡｓ第２のクラッド層（４）、アンド
ープＧａＡｓコンタク） ！＠ （１２）の各層を順次
結晶成長する。その成長法は導波路レンズの製造方法で
述べた通りである。その断面図を第５図（ａ）に示す。
成長後、コンタクト層０渇上にＳｉＮ４のような絶縁膜
（９）を形成する。その断面図を第５図（ｂ）に示す。
（９）を形成する。その断面図を第５図（ｂ）に示す。
次に、ＳｉＮ４膜（９）上にレジスト膜を形成し、この
レジスト膜中に導波路レンズ孔（１３）の形成及び半導
体レーザのＰコンタクト用の拡散窓（１４）に対応する
開口をあけ、ＣＦ４によるドライエツチングによって開
口部のＳｉＮ４膜（９）を除去し、さらにレジスト膜を
除去する。この時の上面から見た図を第５図（Ｃ）に示
す。この２つの開口（１３） （１４）からＰ形不純物
である を熱拡散して超格子層（３）を無秩序化するこ
とにより混晶化する。
レジスト膜中に導波路レンズ孔（１３）の形成及び半導
体レーザのＰコンタクト用の拡散窓（１４）に対応する
開口をあけ、ＣＦ４によるドライエツチングによって開
口部のＳｉＮ４膜（９）を除去し、さらにレジスト膜を
除去する。この時の上面から見た図を第５図（Ｃ）に示
す。この２つの開口（１３） （１４）からＰ形不純物
である を熱拡散して超格子層（３）を無秩序化するこ
とにより混晶化する。
これで導波路及び導波路レンズ部は完成する。
Ｓ ｉＮ４膜（９）を−旦全部除去し、再びＳ ｉＮ４
膜（９）を形成し、今度はＮコンタクト用の拡散窓（Ｉ
５）を形成し、Ｎ形不純物であるＳｉを熱拡散し超格子
層（３）を同様に混晶化する。この時の半導体レーザ部
のレーザ光に対して垂直方向の断面図を第５図（ｄ）に
示す。なお、図中、（１６）はＺｎ拡散領域、（１ηは
Ｓｉ拡散領域を示している。次に両拡散領域（１６）及
び（１力の電極とのコンタクトをとる領域以外のＧａＡ
ｓコンタクト層０２をＳ ｉＮ４膜（９）をエツチング
マスクとして除去する。エツチングマスク形成後の上面
図を第５図（ｅ）に示す。なお、導波路部上のコンタク
ト層は図中ではＳ ｉＮ４膜（９）でおおっであるが、
実際には除去しても除去しなくてもどちらでも良い。Ｇ
ａＡｓコンタクト層（櫻のみで選択的に除去する方法と
しては、アンモニア／過酸化水素水の混合液を用いれば
よい。
膜（９）を形成し、今度はＮコンタクト用の拡散窓（Ｉ
５）を形成し、Ｎ形不純物であるＳｉを熱拡散し超格子
層（３）を同様に混晶化する。この時の半導体レーザ部
のレーザ光に対して垂直方向の断面図を第５図（ｄ）に
示す。なお、図中、（１６）はＺｎ拡散領域、（１ηは
Ｓｉ拡散領域を示している。次に両拡散領域（１６）及
び（１力の電極とのコンタクトをとる領域以外のＧａＡ
ｓコンタクト層０２をＳ ｉＮ４膜（９）をエツチング
マスクとして除去する。エツチングマスク形成後の上面
図を第５図（ｅ）に示す。なお、導波路部上のコンタク
ト層は図中ではＳ ｉＮ４膜（９）でおおっであるが、
実際には除去しても除去しなくてもどちらでも良い。Ｇ
ａＡｓコンタクト層（櫻のみで選択的に除去する方法と
しては、アンモニア／過酸化水素水の混合液を用いれば
よい。
次に、−旦Ｓ ｉＮ４膜（９）を除去し、再びＳ ｉＮ
４膜（９）形成する。そしてＳｉＮ４膜（９）中にレー
ザ端面形成用の開口例を穿つ。この場合の上面から見た
図を第５図（ｆ）に示す。ＳｉＮ４膜（９）をエツチン
グマスクとしてドライエツチングによりレーザ端面を形
成する。
４膜（９）形成する。そしてＳｉＮ４膜（９）中にレー
ザ端面形成用の開口例を穿つ。この場合の上面から見た
図を第５図（ｆ）に示す。ＳｉＮ４膜（９）をエツチン
グマスクとしてドライエツチングによりレーザ端面を形
成する。
最後に、半導体レーザ部上のＳｉＮ４膜（９）を第５図
（ｇ）のように除去し、蒸着、スパッタ等によって（１
８）に示す所にＰ電極、（１９）に示す所にＮ電極をそ
れぞれ形成する事によりレーザ素子が完成する。
（ｇ）のように除去し、蒸着、スパッタ等によって（１
８）に示す所にＰ電極、（１９）に示す所にＮ電極をそ
れぞれ形成する事によりレーザ素子が完成する。
次に上記実施例の導波路レンズ付半導体レーザの動作に
ついて説明する。
ついて説明する。
第６図は動作中の導波路レンズ付半導体レーザの平面１
メ１を示している。なお説明の便宜上、導波路レンズ部
上の５ｉＮａ膜（９）は書いていない。
メ１を示している。なお説明の便宜上、導波路レンズ部
上の５ｉＮａ膜（９）は書いていない。
半導体レーザから発したレーザ光路ｆ２ｆｆｌは導波路
レンズ領域（１３）でレンズ作用を受けて屈折する。こ
の時、導波路レンズの曲率半径ｒを適当な値に設定する
と、屈折後のレーザ光（２１）を直進させること一つま
りコリメートさせることができる。したがって、導波路
レンズ部通過後のレーザ光路１２■はもはや水平方向に
拡がることなく伝搬されてゆく。なお、半導体レーザの
活性領域はＰ、Ｎ両不純物による超格子層（３）の無秩
序化による混晶化のため、水平方向にも屈折率差がつい
ているので、容易に単峰性のレーザ光を得ることができ
る。
レンズ領域（１３）でレンズ作用を受けて屈折する。こ
の時、導波路レンズの曲率半径ｒを適当な値に設定する
と、屈折後のレーザ光（２１）を直進させること一つま
りコリメートさせることができる。したがって、導波路
レンズ部通過後のレーザ光路１２■はもはや水平方向に
拡がることなく伝搬されてゆく。なお、半導体レーザの
活性領域はＰ、Ｎ両不純物による超格子層（３）の無秩
序化による混晶化のため、水平方向にも屈折率差がつい
ているので、容易に単峰性のレーザ光を得ることができ
る。
なお、上記実施例ではＧａＡｓ ／ ＡｌＧａＡｓ系材
料の素子の場合について述べたが、他の材料、例えばＩ
ｎＧａＰ ／ＡＩＧａＩｎＰ系、ＩｎＰ ／ ＩｎＧａ
ＡｓＰ系材料についても同様な効果が期待できる。
料の素子の場合について述べたが、他の材料、例えばＩ
ｎＧａＰ ／ＡＩＧａＩｎＰ系、ＩｎＰ ／ ＩｎＧａ
ＡｓＰ系材料についても同様な効果が期待できる。
また、上記実施例ではＧａＡｓ ／ＡｌＡｓ で構成さ
れている超格子層について述べたが、ウェル層、バリア
層ともにＡｌＧａＡｓで構成されていても何ら差しつか
えない。
れている超格子層について述べたが、ウェル層、バリア
層ともにＡｌＧａＡｓで構成されていても何ら差しつか
えない。
以上のようにこの発明によれば、導波路レンズ及び導波
路レンズ付半導体レーザを容易に製造することができる
ので、０ＥＩＣ等の高機能化が図れる効果がある。
路レンズ付半導体レーザを容易に製造することができる
ので、０ＥＩＣ等の高機能化が図れる効果がある。
第１ Ｉｌｌはこの発明の一実施例による導波路レンズ
を示す斜視図、第２図はこの発明の一実施例による導波
路レンズの超格子層の構成を示す断面図、第３図（ａ）
〜（Ｃ）は第１図の導波路レンズの製造工程を示す各断
面図、第４図はこの発明の他の実施例を示す導波路レン
ズ付半導体レーザ中の半導体レーザ部分の断面図−第５
図（ａ）〜（ｇ）は第４図の導波路レンズ付半導体レー
ザの製造工程を示す各断面図または平面図、第６図は第
４図、第５図の導波路レンズ付半導体レーザの動作状態
の説明図−第７図は従来の導波路レンズを示す斜視図で
ある。 ｆｌ） ： ＧａＡｓ基板、（２）：第１のクラッド層
、（３）：超格子層、（４）：第２のクラッド層、（５
）：不純物拡散領域（レンズ領域） 、 ＋６１ ：導
波光路、（７） ： ＧａＡｓウェル層、（Ｂ） ：
ＡｌＡｓバリア層、（９） ： ＳｉＮ４膜、（１０１
： Ｌ／シスト膜、＋Ｉｌｌ ：開口、１２） ： Ｇ
ａＡｓ ：ｌ ７ ｐ クト層−（１３） ：導波路レ
ンズ孔−（１４） 、 （１５） ：拡散窓、０ｅ：Ｚ
ｎ拡散領域、１７１：Ｓｉ拡散領域、（１８１，（１９
） ：電極、（２■：レーザ光路、（２１） ：レーザ
光。 なお、図中、同一符号は同一、または相当部分を示す。
を示す斜視図、第２図はこの発明の一実施例による導波
路レンズの超格子層の構成を示す断面図、第３図（ａ）
〜（Ｃ）は第１図の導波路レンズの製造工程を示す各断
面図、第４図はこの発明の他の実施例を示す導波路レン
ズ付半導体レーザ中の半導体レーザ部分の断面図−第５
図（ａ）〜（ｇ）は第４図の導波路レンズ付半導体レー
ザの製造工程を示す各断面図または平面図、第６図は第
４図、第５図の導波路レンズ付半導体レーザの動作状態
の説明図−第７図は従来の導波路レンズを示す斜視図で
ある。 ｆｌ） ： ＧａＡｓ基板、（２）：第１のクラッド層
、（３）：超格子層、（４）：第２のクラッド層、（５
）：不純物拡散領域（レンズ領域） 、 ＋６１ ：導
波光路、（７） ： ＧａＡｓウェル層、（Ｂ） ：
ＡｌＡｓバリア層、（９） ： ＳｉＮ４膜、（１０１
： Ｌ／シスト膜、＋Ｉｌｌ ：開口、１２） ： Ｇ
ａＡｓ ：ｌ ７ ｐ クト層−（１３） ：導波路レ
ンズ孔−（１４） 、 （１５） ：拡散窓、０ｅ：Ｚ
ｎ拡散領域、１７１：Ｓｉ拡散領域、（１８１，（１９
） ：電極、（２■：レーザ光路、（２１） ：レーザ
光。 なお、図中、同一符号は同一、または相当部分を示す。
Claims (4)
- （１）半導体基板、この半導体基板上に順次形成された
第１のクラッド層、層厚がそれぞれ２００Å以下のウェ
ル層とバリア層を２層以上交互に積み重ねることによつ
て形成された超格子層、第２のクラッド層の各層から成
る領域に上部から凸形あるいは凹形のレンズ形状に不純
物拡散することにより、前記超格子層内に不純物拡散に
よる超格子層の無秩序化によつて混晶化された領域を備
えたことを特徴とする導波路レンズ。 - （２）半導体基板上にＭＯ−ＣＶＤ法あるいはＭＢＥ法
のような気相結晶成長法で、第１のクラッド層、層厚が
２００Å以下のウェル層とバリア層を２層以上交互に積
み重ねることによつて形成された超格子層、第２のクラ
ッド層の各層を順次形成する工程、前記第２のクラッド
層上に拡散マスクとしてＳｉＮ＿４膜あるいはＳｉＯ＿
２膜のような絶縁膜をプラズマＣＶＤ、スパッタ、電子
ビーム蒸着のような方法で形成する工程、前記絶縁膜上
にレジスト膜を形成し、フォトリソグラフィによつて必
要なレンズ形状に対応した開口を前記レジスト膜中に形
成する工程、前記レジスト膜の前記開口からドライエッ
チングによつて前記開口の絶縁膜を除去する工程、前記
絶縁膜の前記開口から不純物を熱拡散し超格子層を無秩
序化して混晶化する工程の各工程から成ることを特徴と
する導波路レンズの製造方法。 - （３）半導体基板、この半導体基板上に順次形成された
第１のクラッド層、層厚がそれぞれ２００Å以下のウェ
ル層とバリア層を２層以上交互に積み重ねることによつ
て形成された超格子層、第２のクラッド層、コンタクト
層から成る領域でその一部に請求項（１）記載の導波路
レンズが形成され、他の一部で前記導波路レンズの光軸
上に、エッチングによつて形成されたレーザ端面を有す
る半導体レーザが形成されていることを特徴とする光機
能素子の構造。 - （４）導波路レンズと半導体レーザの２つで構成されて
いることを特徴とする請求項（３）記載の光機能素子の
製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1035425A JP2760006B2 (ja) | 1989-02-15 | 1989-02-15 | 導波路レンズおよび光機能素子の構造およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1035425A JP2760006B2 (ja) | 1989-02-15 | 1989-02-15 | 導波路レンズおよび光機能素子の構造およびその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02213805A true JPH02213805A (ja) | 1990-08-24 |
| JP2760006B2 JP2760006B2 (ja) | 1998-05-28 |
Family
ID=12441512
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1035425A Expired - Lifetime JP2760006B2 (ja) | 1989-02-15 | 1989-02-15 | 導波路レンズおよび光機能素子の構造およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2760006B2 (ja) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61184508A (ja) * | 1985-02-12 | 1986-08-18 | Mitsubishi Electric Corp | 光導波路 |
| JPS6370203A (ja) * | 1986-09-11 | 1988-03-30 | Brother Ind Ltd | 屈折率分布型光導波路レンズの製造方法 |
| JPS63231304A (ja) * | 1987-03-19 | 1988-09-27 | Seiko Epson Corp | 薄膜レンズ |
-
1989
- 1989-02-15 JP JP1035425A patent/JP2760006B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61184508A (ja) * | 1985-02-12 | 1986-08-18 | Mitsubishi Electric Corp | 光導波路 |
| JPS6370203A (ja) * | 1986-09-11 | 1988-03-30 | Brother Ind Ltd | 屈折率分布型光導波路レンズの製造方法 |
| JPS63231304A (ja) * | 1987-03-19 | 1988-09-27 | Seiko Epson Corp | 薄膜レンズ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2760006B2 (ja) | 1998-05-28 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6052213A (en) | Optical diffraction grating | |
| US4708423A (en) | Optical wave guides and coupling member monolithically integrated on a semiconductor substrate | |
| JP2002303836A (ja) | フォトニック結晶構造を有する光スイッチ | |
| DE69307013T2 (de) | Integriertes, nichtlineares Wellenleiterspektrometer | |
| JPH1154838A (ja) | 面発光型半導体レーザ | |
| JPH04243216A (ja) | 光導波路の製造方法ならびに光集積素子及びその製造方法 | |
| JP2006171706A (ja) | 光偏向器を備えた波長可変逆多重化器および波長可変レーザ | |
| JPH05114767A (ja) | 光結合デバイスの製造方法 | |
| JP3766844B2 (ja) | 格子変調フォトニック結晶 | |
| JPH02213805A (ja) | 導波路レンズおよび光機能素子の構造およびその製造方法 | |
| JP3104798B2 (ja) | 集積型光カップラ及びその製造方法 | |
| CN209675673U (zh) | 多波长分布反馈半导体激光器阵列 | |
| JP2634687B2 (ja) | テーパ付き半導体導波路とその形成方法 | |
| Laybourn et al. | Integrated optics: a tutorial review | |
| JPH02297505A (ja) | 導波路型波長フィルタ | |
| JP2605650B2 (ja) | 光アイソレータ | |
| Ku | Semiconductor slow-light device | |
| JPS60216301A (ja) | 半導体薄膜レンズ | |
| JPH07162074A (ja) | 半導体レーザ素子及びその製造方法 | |
| JPS6387780A (ja) | アレイ型半導体レ−ザ装置 | |
| JPS6329439B2 (ja) | ||
| JPH065982A (ja) | 半導体レーザ素子 | |
| JP2000304950A (ja) | 導波型光学素子 | |
| JPH09265020A (ja) | 光集積素子 | |
| JPH0395986A (ja) | 半導体レーザ |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080320 Year of fee payment: 10 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090320 Year of fee payment: 11 |
|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |