JPH0225837A - Distribution coupling type optical switch and its manufacture - Google Patents

Distribution coupling type optical switch and its manufacture

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JPH0225837A
JPH0225837A JP17669588A JP17669588A JPH0225837A JP H0225837 A JPH0225837 A JP H0225837A JP 17669588 A JP17669588 A JP 17669588A JP 17669588 A JP17669588 A JP 17669588A JP H0225837 A JPH0225837 A JP H0225837A
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JP
Japan
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type
cladding layer
region
optical
regions
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Pending
Application number
JP17669588A
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Japanese (ja)
Inventor
Takashi Ushikubo
牛窪 孝
Kazunari Asabayashi
浅林 一成
Masato Kawahara
正人 川原
Hideaki Okayama
秀彰 岡山
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Oki Electric Industry Co Ltd
Original Assignee
Oki Electric Industry Co Ltd
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To set a short switch length by executing a switching action in controlling it with a field effect transistor structure. CONSTITUTION:First and second light guide routes 34a and 34b are provided in parallel to a light guide direction on a lower side clad layer 32, and first and second main electrode areas 42a and 42b to compose the field effect transistor and a gate channel area 40c between them are provided on the upper sides of the first and second light guide routes 34a and 34b. Consequently, for example, the first main electrode area 42a on the first light guide route 34a is made into a drain area, the second main electrode area 42b on the second light guide route 34b is made into a source area, and the field effect transistor can be composed. By providing such a field effect transistor structure to control the switching action of a light output, the driving voltage of a driving circuit can be made small, and the short switch length can be set.

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) この発明は半導体導波路を用いた分布結合型(方向性結
合器型)光スイッチ及びその製造方法に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Industrial Application Field) The present invention relates to a distributed coupling type (directional coupler type) optical switch using a semiconductor waveguide and a method for manufacturing the same.

(従来の技術) この種の分布結合型光スイッチは光交換器用光スイッチ
として5主目されている。この光スイッチの一例として
、例えば文猷:rMIC日○0PTIC8NEWS (
マイクロオフティクスニュース)Vol、s、No、4
 (1987年11月24日)、p32〜37」に、リ
プ部間の上側クラッド層をわずかに残したリプ導波路構
造とすることにより導波路間の電界結合を強める構造の
光スイッチが開示されている。
(Prior Art) This type of distributed coupling type optical switch is mainly used as an optical switch for optical exchangers. As an example of this optical switch, for example, Bunyu:rMIC日○0PTIC8NEWS (
Micro Optics News) Vol, s, No, 4
(November 24, 1987), pp. 32-37, discloses an optical switch having a lip waveguide structure with a slight upper cladding layer left between the lip portions to strengthen the electric field coupling between the waveguides. ing.

先ず、この発明の説明に先立ち、この従来公知の分布結
合型光スイッチにつき簡単に説明する。
First, prior to explaining the present invention, this conventionally known distributed coupling type optical switch will be briefly explained.

第2図は上述の文献に開示されている光スイッチの構造
を概略的に示す斜視図である。
FIG. 2 is a perspective view schematically showing the structure of the optical switch disclosed in the above-mentioned document.

同口に示す従来構造の光スイッチを簡単に説明すると、
10はn”−GaAs基板、12はこの基板10上に設
けたn−AffiGaA3下側クラッド層、14はこの
下側クラッド層12の上に設けたn−−GaAs光導波
層であり、この光導波層14上に導波方向に延在した二
つの平行なりブ部16及び18をそれぞれ具え、それぞ
れのリプ部16及び18をp−AuGaAs上側クラッ
ド層20、p−GaAsキャップ層22で形成している
。これらリブ部16及び18の直下の先導波層14の部
分が光導波路をそれぞれ形成する。尚、24はn側電極
、26はp側電極である。この光スイッチのスイッチン
グは、一方のリブ部16又は18のp側電極26と基板
10のn側電極24との間にスイッチング電圧Vsを印
加することによってその闇にある上側クラッド層20と
光導波層14とのpn接合を逆バイアスさせ、この逆バ
イアスに応答してリブ部16又は18の下側に対応する
光導波路の屈折率が変ることを利用して行う。
A brief explanation of the conventionally structured optical switch shown in the figure is as follows.
10 is an n''-GaAs substrate, 12 is an n-AffiGaA3 lower cladding layer provided on this substrate 10, and 14 is an n--GaAs optical waveguide layer provided on this lower cladding layer 12. Two parallel rib portions 16 and 18 are provided on the wave layer 14 and extend in the waveguide direction, and the respective lip portions 16 and 18 are formed of a p-AuGaAs upper cladding layer 20 and a p-GaAs cap layer 22. The portions of the leading wave layer 14 directly under these rib portions 16 and 18 form optical waveguides. Note that 24 is an n-side electrode and 26 is a p-side electrode.Switching of this optical switch is performed on one side. By applying a switching voltage Vs between the p-side electrode 26 of the rib portion 16 or 18 and the n-side electrode 24 of the substrate 10, the p-n junction between the upper cladding layer 20 and the optical waveguide layer 14, which is in the dark, is reversed. This is done by applying a bias and utilizing the fact that the refractive index of the optical waveguide corresponding to the lower side of the rib portion 16 or 18 changes in response to this reverse bias.

ところで、このような光スイッチのスイッチ長Lcは通
常は短くても2mm程度である。この光スイッチを用い
てマトリックススイッチを構成したり、或いは、この光
スイッチを組込んだ装置を小型に構成するためにはこの
スイッチ長Lc!ざらに短縮化することが望まれる。
By the way, the switch length Lc of such an optical switch is usually about 2 mm at the shortest. In order to construct a matrix switch using this optical switch or to construct a compact device incorporating this optical switch, the switch length Lc! It is hoped that the period will be shortened considerably.

第3図〜第5図は、この光スイッチとして良好なスイッ
チング特性(例えば、消光比〉20 d B、スイッチ
ング電圧<20V、波長=1.3um)を得ることを条
件として得た特性曲線図である。
Figures 3 to 5 are characteristic curve diagrams obtained under the conditions of obtaining good switching characteristics (for example, extinction ratio > 20 dB, switching voltage < 20 V, wavelength = 1.3 um) for this optical switch. be.

第3図は、スイッチ長Lc(縦軸にmmの単位で示す、
)とリブ幅W(横軸にμmの単位で示す、)との関係を
示す特性曲線図であり、パラメータを二つのリン部16
及び18闇のp−上側クラッド層の層厚りとした。この
図より、リブ幅Wを小さくすればスイッチ長Lcを小さ
くすることが出来ることが理解出来る。
Figure 3 shows the switch length Lc (shown in mm on the vertical axis).
) and the rib width W (indicated in μm on the horizontal axis).
and the thickness of the p-upper cladding layer of 18 darkness. From this figure, it can be understood that by reducing the rib width W, the switch length Lc can be reduced.

第4図は、スイッチ長Lc(縦軸にmmの単位で示す、
)と光導波層14の層厚t(横軸にμmの単位で示す、
)との関係を示す特性曲線図であり、パラメータを二つ
のリブ部16及び18間のp−上側クラッド層の層厚り
とした。この図より、光導波層14の層厚tを大、きく
すればスイッチ長Lcを小さく出来ることが理解出来る
FIG. 4 shows the switch length Lc (shown in mm on the vertical axis).
) and the layer thickness t of the optical waveguide layer 14 (shown in μm on the horizontal axis,
), in which the parameter is the layer thickness of the p-upper cladding layer between the two rib portions 16 and 18. From this figure, it can be understood that the switch length Lc can be reduced by increasing the layer thickness t of the optical waveguide layer 14.

第5図は、スイッチング電圧Vs(縦軸にVの単位で示
す、)と光導波層14の層厚t(横軸にLlmの単位で
示す、)との関係を示す特性曲線図であり、パラメータ
を二つのりブ部16及び18間のp−上側クラッド層の
層厚りとした。この図より、光導波層14の層厚tを大
きくすればスイッチング電圧Vsを大きくすることが出
来ることが理解出来る。
FIG. 5 is a characteristic curve diagram showing the relationship between the switching voltage Vs (indicated in units of V on the vertical axis) and the layer thickness t of the optical waveguide layer 14 (indicated in units of Llm on the horizontal axis), The parameter was the layer thickness of the p-upper cladding layer between the two slope parts 16 and 18. From this figure, it can be understood that by increasing the layer thickness t of the optical waveguide layer 14, the switching voltage Vs can be increased.

これら特性曲線からも理解出来るように、第2図に示し
た従来構成の光スイッチを小型に設計するためには、ス
イッチ長Lcを小ざくすることが必要である。そのため
にはリブ幅Wを小ざくしかつ光導波層14の層厚ti厚
くすれば対処出来るが、層厚tを厚くすると、スイッチ
ング電圧Vsが大となってしまう。
As can be understood from these characteristic curves, in order to design the conventional optical switch shown in FIG. 2 to be compact, it is necessary to shorten the switch length Lc. This can be achieved by reducing the rib width W and increasing the layer thickness ti of the optical waveguide layer 14, but if the layer thickness t is increased, the switching voltage Vs becomes large.

(発明が解決しようとする課Iり 既に説明したように、この光スイッチは光交換器用光ス
イッチとして注目されている。そのためには、光スイッ
チとしての機能上、一般にはスイッチングの動作速度を
数GHz程度とすることが必要となる。このような高速
度でスイッチング動作を行わせるためには、スイッチン
グ電圧Vsを低い電圧例えばO〜10V程度の範囲内の
電圧とすることによって、駆動回路の制約、電圧の立上
り速度に起因する動作速度の遅延等を来たさないように
するのが望ましい、しか(ノながら、現実には、このス
イッチング電圧Vsは20〜30Vという高い電圧とな
ってしまフでいるという問題点があった。
(Issues to be Solved by the Invention) As already explained, this optical switch is attracting attention as an optical switch for optical exchangers.For this purpose, in order to function as an optical switch, it is generally necessary to increase the switching operation speed. In order to perform switching operations at such high speeds, it is necessary to set the switching voltage Vs to a low voltage, for example, within a range of about 0 to 10 V, thereby reducing the constraints on the drive circuit. However, in reality, this switching voltage Vs is as high as 20 to 30 V, and the switching voltage Vs is as high as 20 to 30 V. There was a problem with that.

一方、スイッチング電圧Vsを低下させるためにスイッ
チ長Lcを長くした場合、リブ部16又は1B上の電極
(p側電極)の長平方向の抵抗及び寄生容量が増加し、
しかも、変調電磁波と光波の進行方向にずれが生ずるた
め、スイッチング速度が低下してしまうという問題点が
あった。
On the other hand, when the switch length Lc is increased to reduce the switching voltage Vs, the resistance and parasitic capacitance in the longitudinal direction of the electrode (p-side electrode) on the rib portion 16 or 1B increase,
Furthermore, there is a problem in that the switching speed decreases because a shift occurs in the traveling direction of the modulated electromagnetic wave and the light wave.

この発明の目的は、上述した二つの問題点の解決を図る
、従って、スイッチ長とスイッチング電圧の双方を減少
させることが出来る構造の光スイッチを提供すると共に
、その光スイッチの製造方法を提供することにある。
The purpose of the present invention is to solve the above-mentioned two problems. Therefore, it is an object of the present invention to provide an optical switch having a structure in which both the switch length and the switching voltage can be reduced, and to provide a method for manufacturing the optical switch. There is a particular thing.

(課mを解決するための手段) この目的の達成を図るため、この出願の第一の発明の分
布結合型光スイッチによれば、p型基板の上側に設けら
れたp型下側クラッド層上に、互いに平行にストライプ
状に形成されp、n又はi型の、多重量子井戸構造の第
一及び第二光導波路と、 これら第一及び第二光導波路の直上にそれぞれ設けられ
たn型上側クラッド層vA域と、このn型上側クラッド
層領域を画成すると共に、多重量子井戸構造を無秩序化
することによりこれら第一及び第二光導波路を画成して
いるZn拡散領域と、 対応する各上側クラッド層雫域上1こ設けられたn十型
第一及び第二主電極領域を具えると共に、これら第一及
び第一主電極領域間であってこの2n拡散領域上に設け
られたi型ゲートチャネル領域を具える電界効果トラン
ジスタと を含むことを特徴とする。
(Means for Solving Problem M) In order to achieve this objective, according to the distributed coupling optical switch of the first invention of this application, a p-type lower cladding layer provided on the upper side of a p-type substrate is provided. First and second optical waveguides of a multi-quantum well structure of p, n or i type are formed in stripes parallel to each other on the top, and n-type optical waveguides are provided directly above the first and second optical waveguides, respectively. Correspondence between the upper cladding layer vA region and the Zn diffusion region that defines this n-type upper cladding layer region and also defines these first and second optical waveguides by disordering the multiple quantum well structure. n-type first and second main electrode regions provided on each upper cladding layer drop region, and provided between the first and first main electrode regions and on the 2n diffusion region. and a field effect transistor having an i-type gate channel region.

この出願の第二の発明の分布結合型光スイッチの製造方
法によれば、 p型基板の上側にn型上側クラッド層と、p。
According to the method for manufacturing a distributed coupling optical switch according to the second invention of this application, an n-type upper cladding layer is formed above a p-type substrate;

n又はi型の多重量子井戸層と、n型上側クラッド層と
を順次に結晶成長させる工程と、この上側クラッド層か
ら少なくとも前述の下側クラ・ンド層の表面に達する深
さまで、互いに平行なストライブ状領域を残してZn拡
散領域を形成しで、上側クラッド層領域を画成すると共
に、多重量子井戸構造の第一及び第二光導波路を画成す
る工程と、 前述の上側クラ・ンド層領域及びZn拡散領域上にi型
活牲Nを成長させる工程と、 前述のi型活性層の、上側クラッド層領域の上側領域に
第一及び第二主電極領域としてnゝ梨型オーミック1*
をそれぞれ形成する工程と、前述の第一及び第二主電極
領域と、これら電極間の前述のi型活牲層の領域である
ゲートチャネル領域とのそれぞれの上面及び基板の下面
にそれぞれの電極を設ける工程と を含むことを特徴とする。
A process of sequentially growing crystals of an n-type or i-type multi-quantum well layer and an n-type upper cladding layer, and a step of growing crystals parallel to each other from this upper cladding layer to a depth reaching at least the surface of the lower cladding layer described above. forming a Zn diffusion region leaving a striped region to define an upper cladding layer region and defining first and second optical waveguides of a multi-quantum well structure; a step of growing i-type active N on the layer region and the Zn diffusion region; *
and forming respective electrodes on the upper surfaces of the first and second main electrode regions, the gate channel region which is the region of the i-type active layer between these electrodes, and the lower surface of the substrate. It is characterized by including the step of providing.

(作用) この発明による上述した構成の分布結合型光スイッチに
よれば、下側クラッド層上に第一及び第二光導波路を光
導波方向に平行に設けてリブ構造とし、これらリブ状の
第一及び第二光導波路の上側に電界効果トランジスタを
構成する第一及び第二主電極領域及びこれら間のゲート
チャネル領域を設けた構造となっている。従って、例え
ば第一光導波路上の第一主電極領域をドレイン領域とし
、第二光導波路上の第二主電極領域をソース領域として
電界効果トランジスタを構成することが出来る。そして
、第一及び第二光路導波路の上下にはこれらの屈折率よ
りも小さい屈折率の上側及び下側クラッド層が設けられ
ていると共に、これら光導波路の側部にはZn拡散領域
を設けであり、このZn拡散領域がこの多重量子井戸構
造を無秩序化しており、無秩序化された領域従ってZn
拡散領域は無秩序化されていない多重量子井戸構造の領
域である第一及び第二光導波路におけるよりも屈折率が
小さいので、これら無秩序化したZn拡散領域によって
光導波方向を含む面内従フて基板面に平行な面内での光
閉じ込めはもとより、上側及び下側クラッド層とによっ
て光導波路に垂直な面内従って基板面に直交する面内で
の光の閉じ込めをそれぞれ良好に行うことが出来る構造
となっている。
(Function) According to the distributed coupling optical switch having the above-described configuration according to the present invention, the first and second optical waveguides are provided on the lower cladding layer in parallel to the optical waveguide direction to form a rib structure, and these rib-like It has a structure in which first and second main electrode regions constituting a field effect transistor and a gate channel region between these are provided above the first and second optical waveguides. Therefore, for example, a field effect transistor can be constructed by using the first main electrode region on the first optical waveguide as a drain region and the second main electrode region on the second optical waveguide as a source region. Upper and lower cladding layers with refractive indexes smaller than these are provided above and below the first and second optical waveguides, and Zn diffusion regions are provided on the sides of these optical waveguides. This Zn diffusion region makes this multiple quantum well structure disordered, and the disordered region therefore Zn
Since the diffused region has a lower refractive index than that in the first and second optical waveguides, which are regions of the undisordered multi-quantum well structure, these disordered Zn diffused regions create an in-plane conformation including the optical waveguide direction. In addition to confining light in a plane parallel to the substrate surface, the upper and lower cladding layers can effectively confine light in a plane perpendicular to the optical waveguide and perpendicular to the substrate surface. It has a structure.

この構成において、トレイン領t1iを抵抗を介して電
源の正側端子に接続し、ソースI!域を接地電位のよう
な、基板と同電位となる共通接続点に接続し、ゲートチ
ャネル領域に印加する電圧を制御する。この制御によっ
て電界効果トランジスタがオン・オフし、これに応答し
てトレイン領域の下側にある第一光導波路が逆バイアス
したりしなかフたりし、よって、この第一光導波路の屈
折率が切換わフてこの第一光導波路の一端から入力した
光が当該第一光導波路から出力したり、第二光導波路か
ら出力したりする。
In this configuration, the train region t1i is connected to the positive terminal of the power supply through a resistor, and the source I! The gate channel region is connected to a common connection point, such as ground potential, at the same potential as the substrate to control the voltage applied to the gate channel region. This control turns the field effect transistor on and off, and in response, the first optical waveguide below the train region becomes reverse biased or debiased, so that the refractive index of this first optical waveguide changes. Light input from one end of the first optical waveguide of the switching lever is output from the first optical waveguide or from the second optical waveguide.

このように、この発明の光スイッチは、その光出力のス
イッチング動作を制御する電界効果トランジスタ構造を
具えているので、駆動回路の駆動電圧を小さくすること
が出来従って光スイッチのスイッチング電圧を小さくす
ることが出来、これがため、この光スイ・ンチを駆動出
来る最大スイッチ電圧Vsを大きくとれ、よって、これ
に対応した短いスイッチ長Lcを設定することが出来る
As described above, since the optical switch of the present invention includes a field effect transistor structure that controls the switching operation of its optical output, the driving voltage of the driving circuit can be reduced, and therefore the switching voltage of the optical switch can be reduced. Therefore, the maximum switch voltage Vs that can drive this optical switch can be increased, and a correspondingly short switch length Lc can be set.

また、この発明の製造方法によれば、基板上に下側クラ
ッド層、多重量子井戸層及び上側クラッド層を設ゆた後
にZn拡散を行うという比較的少ない工程数で容易に、
リブ状の第一及び第二光導波路をそれぞれ形成すること
が出来ると共に、これら先導波路よりも屈折率の小さい
半導体材料の各層でこれら先導波路を囲むことが出来る
。ざらに、これら光導波路の上側に比較的少ない工程数
で容易に電界効果トランジスタの各領域を作り込むこと
が出来る。
Further, according to the manufacturing method of the present invention, Zn is easily diffused after providing the lower cladding layer, the multiple quantum well layer, and the upper cladding layer on the substrate, with a relatively small number of steps.
Rib-shaped first and second optical waveguides can be formed, respectively, and the guide waveguides can be surrounded by layers of semiconductor material having a lower refractive index than the guide waveguides. In general, each region of a field effect transistor can be easily formed above these optical waveguides with a relatively small number of steps.

(実施例) 以下、図面を譬照をして、この発明の分布結合型光スイ
ッチの実施例を説明する。
(Embodiments) Hereinafter, embodiments of the distributed coupling type optical switch of the present invention will be described with reference to the drawings.

尚、以下撃照する装置構造を示している図は、この発明
が理解出来る程度に概略的に示しであるにすぎず、従っ
て、光スイッチの構造はもとより、各構成成分の寸法、
形状、配W関係、数値例等は図示の実施例を用いた説明
にのみ限定されるものではなく、これらは単なる例示に
すぎないことを理解されたい。
Note that the drawings showing the structure of the device described below are only schematic illustrations to the extent that the present invention can be understood. Therefore, the structure of the optical switch as well as the dimensions of each component
It should be understood that the shapes, W distribution relationships, numerical examples, etc. are not limited to the explanations using the illustrated embodiments, and are merely illustrative.

構JJL明 第1図(A)はこの発明の分布結合型光スイッチの一実
施例を示す斜視図、第1図(8)はこの光スイッチの導
波方向と直交する面内での断面及び電気的接続状態の一
例を示す図である。尚、断面を表わすハツチング等は一
部分を除き省略して示す。
Figure 1 (A) is a perspective view showing an embodiment of the distributed coupling type optical switch of the present invention, and Figure 1 (8) is a cross-sectional view of this optical switch in a plane orthogonal to the waveguide direction. It is a figure showing an example of an electrical connection state. It should be noted that hatching etc. representing the cross section are omitted except for a part.

この発明の光スイッチでは、第一及び第二光導波路及び
これら間の領域上に亙り、いずれかの先導波路に逆バイ
アスを掛けその屈折率を変化させてスイッチング動作を
行わせるための電界効果トランジスタ構造を、設けた構
成となっている。先ず、第1図(A)及び(B)に示す
実施例では、p−Ga1s基板30上にp(図中Pで示
しである。)−AuGaAs下側クラッド層32を設け
であり、この下側クラッド層32上に互いに平行に導波
方向に延在させてストライプ状の、多重量子井戸構造の
第一及び第二光導波路34a、 34bを設け、リブ構
造とする。この光導波路34a、 34bの導電型は問
わないのでp型、n型、i(真性)のいずれでも良いが
、この実施例では例えばi(真性)とし、従ってこの光
導波路を1−GaAsとi−AβGaAsとから成る1
−GaAs/AfGaAs多重量子井戸構造として構成
しでいる。また、これら光導波路34a、 34bをそ
の屈折率が下側クラッド層の屈折率よりも大きい半導体
材料で形成しである。
In the optical switch of the present invention, a field effect transistor is provided over the first and second optical waveguides and the region between them, and applies a reverse bias to one of the leading waveguides to change its refractive index to perform a switching operation. It has a structure. First, in the embodiment shown in FIGS. 1A and 1B, a p-(indicated by P in the figure)-AuGaAs lower cladding layer 32 is provided on a p-Ga1s substrate 30. First and second optical waveguides 34a and 34b having a stripe-like multi-quantum well structure are provided on the side cladding layer 32, extending parallel to each other in the waveguide direction to form a rib structure. The conductivity type of the optical waveguides 34a and 34b does not matter and may be p-type, n-type, or i (intrinsic), but in this embodiment, for example, it is i (intrinsic), and therefore, the optical waveguides are made of 1-GaAs and i. 1 consisting of -AβGaAs
- It is constructed as a GaAs/AfGaAs multiple quantum well structure. Further, these optical waveguides 34a and 34b are formed of a semiconductor material whose refractive index is larger than that of the lower cladding layer.

これらリブ状の第一及び第二光導波路34a234b上
にそれぞれn(図中Nで示しである。)−Aj2GaA
s上側クラッドIlり領t136a、36bを具え、て
いく。これら上側クラット層領域36a。
On these rib-shaped first and second optical waveguides 34a234b, n (indicated by N in the figure)-Aj2GaA, respectively.
s The upper cladding Il is provided with recessed areas t136a and 36b. These upper crat layer regions 36a.

38bをそれらの屈折率が光導波路34a、 34bの
屈折率よりも小さい半導体材料で形成しである。
38b is formed of a semiconductor material whose refractive index is smaller than that of the optical waveguides 34a and 34b.

この発明では、これら舅−先導波路34aと上側クラッ
ド層領域36aとの積層構造及び第二光導波路34bと
上側クラッド層領域36bこの積層構造のそれぞれを画
成ケるZn拡散領域38a、 38b。
In this invention, Zn diffusion regions 38a and 38b are used to define the laminated structure of the leg-guide waveguide 34a and the upper cladding layer region 36a, and the laminated structure of the second optical waveguide 34b and the upper cladding layer region 36b, respectively.

38cを具えている。これら光導波路34a、34b及
び上側クラッド層領域36a、36bを画成して形成す
る技術は稜述するが、例えば、予め、下側クラッド層3
2上1こ順次に設けたz  GaAs/AuGaAs多
重量子井戸層及びn−A1!GaAs上側クラッド層に
対しで、上側クラッド層の表面側から下側クラッド[3
21こ達するまで選択的にZn拡散を行ってこれら積層
構造の画成を行う、このZn拡散によってi型多重量子
井戸層の多重量子構造が無秩序化されて屈折率が低下す
ると共にp型となるので、Zn拡散領域38a〜・38
cがZn拡散が行われなかった領域ずなわち光導波路3
4a、 34bを画成して形成することとなる。同様1
こ、上側クラッド層の部分にもこのZ、 n拡散によっ
てp型のZnn拡環領域38a〜38c形成され、この
領域がZn拡散が行われていないn型クラッド層領域3
6a、 36bを画成して形成することとなる。
It has 38c. The technique for defining and forming these optical waveguides 34a, 34b and upper cladding layer regions 36a, 36b will be described in detail.
z GaAs/AuGaAs multiple quantum well layer and n-A1! For the GaAs upper cladding layer, from the surface side of the upper cladding layer to the lower cladding [3
These laminated structures are defined by selectively diffusing Zn until reaching 21. This Zn diffusion makes the multiple quantum structure of the i-type multiple quantum well layer disordered, lowering the refractive index and making it p-type. Therefore, the Zn diffusion regions 38a to 38
c is the region where Zn diffusion was not performed, that is, the optical waveguide 3
4a and 34b are defined and formed. Similar 1
Also in the upper cladding layer, p-type Znn expansion regions 38a to 38c are formed by this Z and n diffusion, and these regions become n-type cladding layer regions 3 in which Zn is not diffused.
6a and 36b are defined and formed.

さらに5、主としてこれら上側クラッド層領域36a、
36b上に第一及び第二主電極領域をするn” −Ga
Asオーミックm1li42a、 42b!具えると共
に、Zn拡散領’ii 38 a〜38c上1こそれぞ
れ1−GaAs活牲層’1i40a、40b、40Cを
具え、Zn拡散領tff38eの上側のj6型活性NI
領域40cをゲート・チャネル領域としている。これら
第一及び第二主電極領域42a、42bとゲートチャネ
ル領域38cとで電界効果トランジスタ(記号FETで
示す。)を形成する構造となっている。
Furthermore, 5, mainly these upper cladding layer regions 36a,
n”-Ga forming the first and second main electrode regions on 36b.
As ohmic m1li42a, 42b! In addition, the Zn diffusion regions 'ii 38a to 38c are each provided with one GaAs active layer '1i40a, 40b, 40C, and the j6 type active NI above the Zn diffusion region tff38e is provided.
The region 40c is used as a gate/channel region. The first and second main electrode regions 42a, 42b and the gate channel region 38c form a field effect transistor (indicated by the symbol FET).

尚、40a、40bは、上述のゲートチャネル領域40
cV形成する際に、Z n拡散li域38a、 38b
上にそれぞれ形成された1−GaAs活性層領域である
が、これら層40a、40bは必ずしも必要な置載では
ないので省略しても良い。
Note that 40a and 40b are the gate channel regions 40 described above.
When forming cV, Zn diffusion li regions 38a, 38b
Although the 1-GaAs active layer regions are respectively formed on top, these layers 40a and 40b are not necessarily required and may be omitted.

ざらに、これら第一及び第二主電極領域42a。Generally speaking, these first and second main electrode regions 42a.

42bに電圧を印加するため適当な導電材料で形成した
電極(オーミック電極) 44a、 44bをそれぞれ
具えると共に、ゲートチャネル領域40e上には制御電
極として適当な導電材料で形成したゲート電極(ゲート
・ショットキー電極)44Cを具えている。また、50
は基板30の下面に設けた電極で、この場合にはp側電
極である。
Electrodes (ohmic electrodes) 44a and 44b made of a suitable conductive material are provided to apply a voltage to the gate 42b, and a gate electrode (ohmic electrode) made of a suitable conductive material is provided on the gate channel region 40e as a control electrode. Schottky electrode) 44C. Also, 50
is an electrode provided on the lower surface of the substrate 30, which in this case is a p-side electrode.

上述した構成の光スイッチは、互いに平行にリブ状に設
けられた第一及び第二光導波路34a。
The optical switch configured as described above includes first and second optical waveguides 34a that are provided parallel to each other in the shape of ribs.

34b!これよりも屈折率の小さい層で囲み、これら第
一及び第二光導波路34a、 34b及びこれら間のZ
n拡散領1fi38c上に亙って設けた電界効果トラン
ジスタのスイッチングを制御することによって先導波の
スイッチングを行う分布結合型の光スイッチとなってい
る。
34b! The first and second optical waveguides 34a, 34b and the Z between them are surrounded by a layer having a smaller refractive index than this.
This is a distributed coupling type optical switch that switches the leading wave by controlling the switching of a field effect transistor provided over the n-diffusion region 1fi38c.

靭性」え明 次に、上述した構成の光スイッチの動作につき説明する
Next, the operation of the optical switch having the above-mentioned structure will be explained.

第6図(A)〜(H)は所要の種々の信号のスイッチン
グのタイミング、出力等の動作説明図(縦軸]こ信号の
大きさを取り、横軸に時間tを取って示しである。)、
第7図は光スイッチの電界効果トランジスタ構造部分の
、ゲート・ソース間電圧Vos(V単位)をパラメータ
として、トレイン電流工。(縦軸にmAで示す、)とド
レイン電圧VD  (横軸にV単位で示す、)との関係
を示す動作特性曲線図である。
Figures 6 (A) to (H) are operation explanatory diagrams of the switching timing and output of various required signals (the vertical axis shows the magnitude of this signal, and the horizontal axis shows the time t). ),
Figure 7 shows the train current plot using the gate-source voltage Vos (in V units) of the field-effect transistor structure of the optical switch as a parameter. FIG. 3 is an operating characteristic curve diagram showing the relationship between the drain voltage VD (indicated in mA on the vertical axis) and the drain voltage VD (indicated in V units on the horizontal axis).

この種の光スイッチを作動させるためには、例えば、以
下のような接続を行う。
In order to operate this type of optical switch, the following connections are made, for example.

第1図CB)に示す接続例では、p側電極50を共通基
準電位点例えば接地電位に接続する。また、第一光導波
路34aの上側の第一主電極領域40aをトレイン領域
とし、従って、オーミック電極であるドレイン電極42
aに抵抗日を介して電源E0の正側端子を接続する。こ
の電源EOO負側端子を共通基準電位点に接続しておく
、尚、電源E0の電圧もEoで示す。
In the connection example shown in FIG. 1 CB), the p-side electrode 50 is connected to a common reference potential point, for example, the ground potential. Further, the first main electrode region 40a above the first optical waveguide 34a is used as a train region, and therefore the drain electrode 42 which is an ohmic electrode
The positive terminal of the power source E0 is connected to a through a resistor. The negative side terminal of this power source EOO is connected to a common reference potential point, and the voltage of the power source E0 is also indicated by Eo.

一方、第二主電極領域40bをソース9It!Jiとし
、従って、そのオーミック電極であるソース電極42b
を共通基準電位点に接続すると共に、入力信号源Ein
を介してゲート・ショットキー電極であるゲート電極4
2cに接続する。
On the other hand, the second main electrode region 40b is connected to the source 9It! Ji, and therefore its ohmic electrode is the source electrode 42b.
is connected to a common reference potential point and the input signal source Ein
Gate electrode 4 which is a gate Schottky electrode through
Connect to 2c.

このような接続状態において、電界効果トランジスタ(
FET)の動作特性は従来のバイポーラトランジスタと
同様な傾向の、例えば第7図に例示すような特性を得る
。この第7図の動作特性曲線図からも理解出来るように
、トランジスタCFET)のゲート・ソース間電圧VG
Iを数Vの範囲例えば0〜−5vの範囲で変化させると
、動作点が負rye上の8点からA点へ移動するため、
トレイン電流工。が減少してトレイン電圧v0が5v程
度から32V程度にまでというように数十Vの範囲にわ
たり変化させることが出来る。
In this connection state, the field effect transistor (
The operating characteristics of the FET (FET) are similar to those of conventional bipolar transistors, such as those illustrated in FIG. 7, for example. As can be understood from the operating characteristic curve diagram in FIG. 7, the gate-source voltage VG of the transistor CFET)
When I is changed in the range of several volts, for example, in the range of 0 to -5v, the operating point moves from point 8 on negative rye to point A, so
Train electrician. The train voltage v0 can be varied over a range of several tens of volts, such as from about 5 volts to about 32 volts.

上述した接続状態であると、ソース電極42bとp側電
極50との闇の電位差は実質的に0であるため、第二光
導波路34bには常に逆バイアス電圧が掛らない状態に
ある(第6図(F))、このような状態で、先ず、入力
信号源Einからゲートに印加する電圧!Ein=Oと
して初期状態とする。
In the connection state described above, the dark potential difference between the source electrode 42b and the p-side electrode 50 is substantially 0, so that the second optical waveguide 34b is always in a state where no reverse bias voltage is applied (the 6 (F)), in this state, first, the voltage applied to the gate from the input signal source Ein! The initial state is set as Ein=O.

このように初期状態を設定すると、ゲート・ソース間電
圧v0.が実質的にOvであるので(第6図(A)) 
、第7図の負荷線上の動作点Bからも明らかなようにト
レイン電流工◎が流れ(第6図(B)’) 、これがた
めトレイン電圧v0はOvにほぼ近い値となっていて(
第6図(C)) 、電界効果トランジスタFETがオン
状態にある(第6図(D))、従って、この場合には、
第一光導波路34aもほぼOvに近くなっていて逆バイ
アスされておらず(第6図(E)’) 、第一光導波路
34aに入力した光信号はスイッチ長Lcにおいて第一
光導波路34aからではなく第二光導波路34bから出
力される(第6図(G)及び(1−1) ) 。
When the initial state is set in this way, the gate-source voltage v0. is substantially Ov (Figure 6(A))
, as is clear from the operating point B on the load line in Figure 7, the train current ◎ flows (Figure 6 (B)'), so the train voltage v0 is almost close to Ov (
6(C)), the field effect transistor FET is in the on state (FIG. 6(D)), so in this case:
The first optical waveguide 34a is also close to Ov and is not reverse biased (Fig. 6(E)'), and the optical signal input to the first optical waveguide 34a is transferred from the first optical waveguide 34a at the switch length Lc. rather, it is output from the second optical waveguide 34b (FIGS. 6(G) and (1-1)).

次【こ、入力信号源Einからベース電圧を、ゲート電
極の電位がソース電極の電位よりも負となるように、ゲ
ート・ソース間電圧VGIを印加して第7図に示すよう
に例えば負荷線上の動作点Aにすると(第6図(A)’
) 、ドレイン電流I。
Next, apply the base voltage from the input signal source Ein and the gate-source voltage VGI so that the potential of the gate electrode is more negative than the potential of the source electrode, for example, on the load line as shown in FIG. When the operating point A is set (Fig. 6 (A)'
), drain current I.

が減少しく第6図CB)”) 、これに対応してトレイ
ン電圧v0が32〜33Vにまで上昇してトレイン電極
がほぼ電圧E0近くとなる(第6図(C)’)、これが
ため、電界効果トランジスタ(FET)はオフ状態とな
る(第6図(D))と共に、第一光導波路34aには逆
バイアス電圧が掛り、第一光導波路34aの電圧はp側
電極5oの共通基準電位点からみたとき、正の値の電圧
となる(第6図(E))。
6 (CB)'), the train voltage v0 increases to 32 to 33 V and the train electrode becomes almost at the voltage E0 (Fig. 6 (C)'). Therefore, The field effect transistor (FET) is turned off (FIG. 6(D)), a reverse bias voltage is applied to the first optical waveguide 34a, and the voltage of the first optical waveguide 34a is equal to the common reference potential of the p-side electrode 5o. When viewed from the point, the voltage is a positive value (Fig. 6(E)).

この逆バイアス電圧に起因して、第一光導波路34aの
屈折率が第1次電気光学効果によって増加するため第一
光導波路34aと第二光導波路34bとの間での結合条
件が変化し、よって、第一光導波路34aに入射した光
がスイッチ長Lcにおいて同一の光導波路34aを伝搬
しこれより出力しく第6図(G)) 、第二光導波路3
4bからは出力しない(第6図(H))。
Due to this reverse bias voltage, the refractive index of the first optical waveguide 34a increases due to the first-order electro-optic effect, so the coupling conditions between the first optical waveguide 34a and the second optical waveguide 34b change, Therefore, the light incident on the first optical waveguide 34a propagates through the same optical waveguide 34a at the switch length Lc and is output from the same optical waveguide 34a (FIG. 6(G)), and the second optical waveguide 3
There is no output from 4b (Fig. 6 (H)).

次に、入力信号源Einがらゲート電極44cへ印加す
る電圧を第7図の負荷線上の動作点日へ戻すと、光スイ
ッチの各部分の電圧状態は上述した初期状態と同様な電
圧状態に戻るので、前述したpn接合従フて第一光導波
路34aに対する逆バイアス状態は解消し、よって第1
次電気光学効果による屈折率の増加が無くなり第一光導
波路34aの屈折率が元に戻る。このため、第一光導波
路34aに入射した光は第二光導波路34bにスイッチ
ングされてこの第二光導波路34bがら出力される(第
6図(H))。
Next, when the voltage applied from the input signal source Ein to the gate electrode 44c is returned to the operating point on the load line in FIG. 7, the voltage state of each part of the optical switch returns to the same voltage state as the initial state described above. Therefore, the reverse bias condition for the first optical waveguide 34a due to the aforementioned pn junction is eliminated, and therefore the first
The increase in the refractive index due to the secondary electro-optic effect disappears, and the refractive index of the first optical waveguide 34a returns to its original value. Therefore, the light incident on the first optical waveguide 34a is switched to the second optical waveguide 34b and output from the second optical waveguide 34b (FIG. 6(H)).

このように、入力信号源Einからのゲート電圧を制御
することによって、電界効果トランジスタ(FET)を
オン・オフさせると、これに応答して第一光導波路の屈
折率が変わり、この屈折率の変化に起因してスイッチ長
Lcが変わるので、光スイッチのスイッチング動作を繰
り返し行わせることが出来る。そして、この実施例の光
スイッチでは、このスイッチング動作を数Vまたはそれ
以下のゲート電圧で行わせることが出来る。
In this way, when the field effect transistor (FET) is turned on and off by controlling the gate voltage from the input signal source Ein, the refractive index of the first optical waveguide changes in response, and this refractive index changes. Since the switch length Lc changes due to the change, the switching operation of the optical switch can be performed repeatedly. In the optical switch of this embodiment, this switching operation can be performed with a gate voltage of several volts or less.

この発明の光スイッチは上述し1と実施例にのみ限定さ
れるものではなく、多くの変形又は変更たなし得る。
The optical switch of the present invention is not limited only to the first embodiment described above, but can be modified or modified in many ways.

例えば、第1図(A)に示し′C実施例で(よ、上側ク
ラ・ソドr3ea、 36b及びその閤のZn拡散領t
i38cより上側に設けた電界効果1−ランジスク(F
E下)をこの光スイッチの先導波路の入力端から出力端
までの全長にわたって設けたが、第8図1こ示す他の実
施例のように電界効果トランジスタFETを構成する各
層を全長にわたり設けずに先導波路の一部分の長さにわ
たり設けても良い。
For example, in the embodiment shown in FIG.
Field effect 1-range disk (F) installed above i38c
E lower) was provided over the entire length from the input end to the output end of the leading wavepath of this optical switch, but each layer constituting the field effect transistor FET was not provided over the entire length as in the other embodiment shown in FIG. The waveguide may be provided over a portion of the length of the leading waveguide.

また、j、−活性層領域40a、 40bは必ずしも必
要ではないので、設計に応じて設けなくでも良い。
Furthermore, since the j, - active layer regions 40a and 40b are not necessarily required, they may not be provided depending on the design.

尚、第8図において、第1図(A)に示した構成成分ヒ
同様な構成成分(V、、ついては同一符号を付して示(
〕その詳細な説明は省帖する。
In FIG. 8, constituent components (V) similar to those shown in FIG. 1(A) are designated with the same reference numerals (
] The detailed explanation will be omitted.

さらに、上述した実施例Cは第一及び第二導電型をp及
びn型とそれぞれしlとが、そのπのn及びp型とそれ
ぞれすることも出来る。
Furthermore, in the above-described embodiment C, the first and second conductivity types are p and n types, respectively, and l can be the n and p types of π, respectively.

さらに、上述しを実施例の光スイッチでは材料構成をG
 a A S /’ A IlG a A 8としたが
、InP/InGaAsP、その他の設計に応じた組み
合せの材料を用いて構成することが出来る。
Furthermore, in the optical switch of the embodiment described above, the material composition is G.
a A S /' A IlG a A 8, but it can be constructed using InP/InGaAsP or other combinations of materials depending on the design.

さらに、この発明の光スイッチの構造はリプ状の先導波
路の上側に電界効果!−ランジスタ構造を設けたつに特
徴があるので、この光スイッチを構成する積層N構造は
上述し1と実施例に何等とられれることなく、設計に応
じた任意好適な他の眉が含まれでいてもリブ導波路構造
となっていれば良い。
Furthermore, the structure of the optical switch of this invention has an electric field effect on the upper side of the lip-shaped leading waveguide! - Since the optical switch is characterized by having a transistor structure, the laminated N structure constituting this optical switch is not limited to the above-mentioned 1 and embodiments, and may include any other suitable structure according to the design. Even if it is, it is sufficient that it has a rib waveguide structure.

設孟」」[1隊」 次に、この発明の製造方法の一実施例につき説明する。Set Meng”” [1st Corps” Next, one embodiment of the manufacturing method of the present invention will be described.

第9図(A)〜(E)はこの発明の第1図(A)に示し
jtIl造の光スイッチの製造方法を説明するための工
程図であり、各図(よ主要工程段階Cのウェハ状態を示
す概略的断面図である。尚、面中第1図(A)と同一の
構成成分については同一の符号を付して示す。
FIGS. 9(A) to 9(E) are process diagrams for explaining the manufacturing method of the optical switch shown in FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing the state.The same components as in FIG. 1(A) in the plane are indicated by the same reference numerals.

先ず、o−GaAs基板301j5:用意し、i−れを
/#、長炉に入れ、通常の結晶成長技術を用いて、この
基板30上に、p−AβGaAsβGaAs下側クララ
図中、導電型pをPで示しである。)、1−GaAs/
Aj7GaAs多重量子井戸(MQW)構造の光導波層
340 、n−AllGaAs上側クラッド層360(
図中、導!@gnをN’(F示しである。)を、通常の
技術を用いかつ設計に応じた任意好適な条件の下で、順
次に結晶成長させる(第9図(A))、この場合、先導
波路層340の半導体材料は上下の下側及び上側クラッ
ド層の半導体材料の屈折率よりも大きい屈折率を有する
First, an o-GaAs substrate 301j5 is prepared, placed in a long furnace, and a conductivity type p of p-AβGaAsβGaAs in the lower Clara diagram is grown on this substrate 30 using a normal crystal growth technique. is denoted by P. ), 1-GaAs/
Aj7GaAs multiple quantum well (MQW) structured optical waveguide layer 340, n-AllGaAs upper cladding layer 360 (
In the figure, guide! The crystals of @gn and N' (indicated by F) are sequentially grown using ordinary techniques and under any suitable conditions according to the design (Fig. 9 (A)). In this case, the leading The semiconductor material of the waveguide layer 340 has a refractive index that is greater than the refractive index of the semiconductor materials of the upper, lower, and upper cladding layers.

次に、例えば5iiNn膜のような適当なマスク52を
上側クラッド層360の、第一及び第二光導波路の形成
予定領域上に通常の技術を用いて設け、露出した上側ク
ラッド層360の表面から少なくとも下側クラッド83
2の表面に達するまでZn拡散を行ってZn拡散領域3
8a、38b、38ct形成する。これらZn拡散領i
!J38a、 38b、 38cは既に説明したように
、p型領域であり、しかも。
Next, a suitable mask 52 such as a 5iiNn film, for example, is provided on the regions of the upper cladding layer 360 where the first and second optical waveguides are to be formed, using a conventional technique, and from the exposed surface of the upper cladding layer 360, At least lower cladding 83
Zn is diffused until it reaches the surface of Zn diffusion region 3.
8a, 38b, 38ct formed. These Zn diffusion regions i
! As already explained, J38a, 38b, and 38c are p-type regions.

ZnE故によって多重量子井戸構造が無秩序化するため
、その無秩序化された領域の屈折率が無秩序化されない
多重量子井戸構造の領域の屈折率よりも小さくなる。よ
ってこのZn拡散領域38a。
Since the multi-quantum well structure is disordered due to ZnE, the refractive index of the disordered region becomes smaller than the refractive index of the non-disordered region of the multi-quantum well structure. Therefore, this Zn diffusion region 38a.

38b、 38cは光導波層340から第・−及び第二
光導波路34a、 34b!画成すると共に、それぞれ
の上側に上側クラッド層領域38a、36b@も画成ツ
る。この実施例の場合には、第一光導波路34a及び上
側7ラツド層慢域36aは積層構造として形成し、また
、第二光導波路34b及び上側クラッド層領域36bは
積層構造として形成り、しかも、これら積層構造は、先
導波方向に入力端から出力端までストライプ状にそれぞ
れ延在した平行なflimとして形成する(第9図(B
))、この場合のZn拡散としてはイオン注入法又は熱
拡散法のいずれの技術を用いて行っても良いし、当然の
ことながら拡散の対象となる各層に好適な条件で行う。
38b, 38c are from the optical waveguide layer 340 to the second optical waveguides 34a, 34b! Upper cladding layer regions 38a, 36b are also defined above each. In the case of this embodiment, the first optical waveguide 34a and the upper seven cladding layer region 36a are formed as a laminated structure, and the second optical waveguide 34b and the upper cladding layer region 36b are formed as a laminated structure, and furthermore, These laminated structures are formed as parallel flims that extend in stripes from the input end to the output end in the direction of the leading wave (Fig. 9 (B).
)) In this case, Zn diffusion may be performed using either the ion implantation method or the thermal diffusion method, and is naturally performed under conditions suitable for each layer to be diffused.

上述したように、この 26 Zn拡散によって、リプ状第一及び第二光導波路34a
、 34bと上側クラッド層領域36a、36bとが容
易に形成出来る0次に、マスク52を除去した後、Zn
拡散領域38a 、 38b 、 38c及び上側クラ
ッド層領域36a、 36b上に亙って1−GaAs活
性層400を通常の技術を用いかつ設計に応じた任意好
適な条件の下で結晶成長させる(第9図(C))。
As described above, due to this 26 Zn diffusion, the lip-shaped first and second optical waveguides 34a
, 34b and the upper cladding layer regions 36a, 36b can be easily formed. Next, after removing the mask 52, the Zn
A 1-GaAs active layer 400 is crystal-grown over the diffusion regions 38a, 38b, 38c and the upper cladding layer regions 36a, 36b using a conventional technique and under any suitable conditions depending on the design (9th step). Figure (C)).

続いて、この活性層400の、笥−及び第二主電極領域
であるオーミック領域を形成する予定領域外の表面に別
のマスク54を設け、これを介して、設計に応じた任意
好適なn型不純物を少なくとも下側の上側クラtンド層
領域36a、 36b及びZn拡散領$38a、 38
b、 38cの表面に達する深ざまで導入してn十型の
オーミック!域を形成し、これらオーミック9I域を第
一及び第二主電極領域42a、42bとする。これら主
電極111域42a、42bは上側クラッド層領域36
a、 38bと電気的に導通するように設ければ良い、
この第一及び第二主電極領域42a、42bの間に残存
しているi−活性層400の領域40cがゲートチャネ
ル領域#域となる(第9図(D))。
Subsequently, another mask 54 is provided on the surface of the active layer 400 outside the area where the ohmic area, which is the ohmic area and the second main electrode area, is to be formed. Type impurities are added to at least the lower upper cladding layer regions 36a, 36b and the Zn diffusion regions 38a, 38.
b, Introduced to a depth that reaches the surface of 38c to create an n-type ohmic! These ohmic 9I regions are used as first and second main electrode regions 42a and 42b. These main electrode 111 regions 42a and 42b are connected to the upper cladding layer region 36.
It is sufficient if it is provided so as to be electrically conductive with a and 38b.
The region 40c of the i-active layer 400 remaining between the first and second main electrode regions 42a and 42b becomes the gate channel region # region (FIG. 9(D)).

このようにして、少ない工数で第一及び第二光導波路3
4a、 34bを、光入力端及び光出力端を除き、屈折
率が光導波路よりも小さい材料で囲み、これら光導波路
34a、 34bの上側に電界効果トランジスタを構成
する各領域を形成することが出来る。
In this way, the first and second optical waveguides 3 can be formed with a small number of man-hours.
4a and 34b can be surrounded by a material having a refractive index smaller than that of the optical waveguide, except for the optical input end and the optical output end, and regions constituting a field effect transistor can be formed above the optical waveguides 34a and 34b. .

次1こ、マスク54を除去した債、第一及び第二主電極
領域40a、40b上にトレイン及びソース電極として
のオーミック電極44a、44b及びゲートチャネル領
域42上にゲート・ショットキー電極44cをそれぞれ
任意好適な材料で被着形成すると共に、基板30の下面
に電極50を被着形成する。これら電極形成の方法も任
意好適な方法で良い(第9図(E)’)、上述した処理
以外の所要の処理は設計に応じて通常の如く適時行えば
良い。
Next, after removing the mask 54, ohmic electrodes 44a and 44b as train and source electrodes are formed on the first and second main electrode regions 40a and 40b, and gate/Schottky electrodes 44c are formed on the gate channel region 42, respectively. An electrode 50 is deposited on the bottom surface of the substrate 30 as well as any suitable material. The method for forming these electrodes may be any suitable method (FIG. 9(E)'), and necessary treatments other than those described above may be performed at appropriate times as usual depending on the design.

上述した工程は単なる一例であってこの発明はこの方法
に何等限定されるものではない0例えば、第8図に示す
ような光スイツチ構造の場合には、i−活性層400の
成長を上側クラッド層領域42a、42b及びその間の
Zn拡散領域38c上に亙って設けるのみとし、然る猾
光導波路34a。
The above-described process is merely an example, and the present invention is not limited to this method in any way. For example, in the case of an optical switch structure as shown in FIG. 8, the growth of the i-active layer 400 is The optical waveguide 34a is provided only over the layer regions 42a, 42b and the Zn diffusion region 38c therebetween.

34bの全長に延在している第一及び第二主電極領域4
0a、 40b及びゲートチャネル領域42を光導波路
の一部分の長にわたり残存するようなエツチングを追加
して行い、その徒、n◆−オーミック領域42a、 4
2b!形成するようにしても良いし、他の任意好適な手
順で形成しても良い、或いは又、層構造、使用する材料
、導電型等に対応して他の任意所望な工程の追加及び又
は入換え等を行って形成しても良い。
first and second main electrode regions 4 extending the entire length of 34b;
0a, 40b and the gate channel region 42 are additionally etched so as to remain over a part of the length of the optical waveguide, and then the n◆-ohmic regions 42a, 42 are etched.
2b! or may be formed by any other suitable procedure, or by adding and/or incorporating any other desired steps depending on the layer structure, material used, conductivity type, etc. It may be formed by changing the shape or the like.

(発明の効果) 上述した説明からも理解出来るように、この発明の分布
結合型光スイッチによれば、その光出力のスイッチング
動作を、第一及び第二光導波路の上側にそれぞれ設けた
第一及び第二主電極領域を有すると共に、その間にゲー
トチャネル領域を有する電界効果トランジスタ構造で制
御して行う構造となっているので、従来に比べて、駆動
回路の駆動電圧を低く従って光スイッチのスイッチング
電圧を小さくすることが出来、これがため、この光スイ
ッチを駆動出来る最大スイッチ電圧vSを大きくとれ、
よって、これに対応した短いスイッチ長Lcを設定する
ことが出来る。
(Effects of the Invention) As can be understood from the above explanation, according to the distributed coupling optical switch of the present invention, the switching operation of the optical output is performed by the first optical waveguide provided above the first and second optical waveguides. Since the structure is controlled by a field effect transistor structure having a gate channel region and a second main electrode region, and a gate channel region therebetween, the drive voltage of the drive circuit is lower than that of the conventional method, and the switching of the optical switch is controlled. The voltage can be made small, and therefore the maximum switch voltage vS that can drive this optical switch can be made large.
Therefore, a short switch length Lc corresponding to this can be set.

また、この発明の光スイッチによれば、スイッチング電
圧を数Vとして駆動出来る構造となっているので、高周
波駆動時に駆動回路の出力電圧を小ざくすることが出来
、従って、この発明の光スイッチは高周波駆動回路の形
成に用いて頗る好適である。
Further, since the optical switch of the present invention has a structure that can be driven with a switching voltage of several volts, the output voltage of the drive circuit can be reduced during high frequency driving. It is highly suitable for use in forming high frequency drive circuits.

また、この発明の製造方法によれば、比較的少ない工程
数で容易に、リブ状の第一及び第二光導波路をそれぞれ
形成することが出来ること、これら光導波路よりも屈折
率の小ざい半導体領域でこれら先導波路を囲むことが出
来ること及びこれら光導波路の上側に電界効果トランジ
スタの各領域を作り込むことが出来る。
Further, according to the manufacturing method of the present invention, the rib-shaped first and second optical waveguides can be easily formed with a relatively small number of steps, and a semiconductor having a smaller refractive index than these optical waveguides can be formed. It is possible to surround these leading waveguides with a region, and it is possible to fabricate each region of a field effect transistor above these optical waveguides.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図(A)及び(B)はこの発明の分布結合型光スイ
ッチの一実施例を示す概略的斜視図及び断面図、 第2図は従来の光スイッチの一構成例を示T斜視図、 第3図〜第5図は従来の光スイッチとして良好なスイッ
チング特性曲線図、 第6図(A)〜(H)はこの発明の分布結合型光スイッ
チの一実施例の動作説明図、 第7図はこの発明の分布結合型光スイッチの1−ランジ
スタ構造部分の動作特性曲線図、第8図はこの発明の分
布結合型光スイッチの他の実施例を示す概略的斜視図、 第9図はこの発明の分布結合型光スイッチの製造方法を
説明するための工程図である。 30・・・p−基板、    32・−p−下側クラッ
ド層34a−・・第一光導波路、 34b・・・第二光
導波路36a、 36b・−n−上側クラッド層領域3
8a 〜38C−Z n拡散領域 40a〜40c・−1−活性層領域 42a−=第一主電極領域、42b−・第二主電極領域
44a 、 44b−オーミック電極 44cm・・ゲート・シヨ・ントキー電極50・・・電
極、      52.54・・・マスク340−(多
重量子井戸構造の)光導波層360・・・n−上側クラ
ッド層 400 = j−活性層 Eo””バイアス電源、 R・・・抵抗Ein・・・入
力信号源。 特 許 出 願 人 沖電気工業株式会社 −一2: 従来の光スイッチの構成例 0、+ 0.2 (L30.40.50.60.70.
80.91.0(μm) スイッチング電圧V、とガイド層厚tの関係筒5 図 w(um) スイッチ長Lcとリプ幅Wの関係 第3図 t (um) スイッチ長Lcとガイド層厚tの間係 第4図 ドレイン電圧 (V) FET部分のドレイン電流−電圧特性 第7図 I。 GS 手続補正書 1事件の表示  昭和63年特許願第176695号2
発明の名称 分布結合型光スイッチ及びその製造方法3補正をする者 事件との関係  特許出願人 住所(〒−105) 東京都港区虎ノ門1丁目7番12号 名称(029)沖電気工業株式会社 代表者 小村 偏光 4代理人 〒170  fi (988)5583住所
 東京都豊島区東池袋1丁目20番地5池袋ホワイトハ
ウスビル905号 (1)、明細書、第7頁第19行の「行方向に」をr行
速度に1と訂正する。 2)、同、第26頁第17行から第26頁第18行の「
この3Zn拡散」をrこのZn拡散」と訂正する。 6補正の対象
1A and 1B are schematic perspective views and sectional views showing an embodiment of the distributed coupling type optical switch of the present invention, and FIG. 2 is a T perspective view showing an example of the configuration of a conventional optical switch. , Fig. 3 to Fig. 5 are good switching characteristic curves as a conventional optical switch, Fig. 6 (A) to Fig. 6 (H) are operation explanatory diagrams of an embodiment of the distributed coupling type optical switch of the present invention, FIG. 7 is an operating characteristic curve diagram of the 1-transistor structure of the distributed coupling type optical switch of the present invention, FIG. 8 is a schematic perspective view showing another embodiment of the distributed coupling type optical switch of the present invention, and FIG. 9 FIG. 1 is a process diagram for explaining a method of manufacturing a distributed coupling type optical switch of the present invention. 30...p-substrate, 32--p-lower cladding layer 34a--first optical waveguide, 34b...-second optical waveguide 36a, 36b--n-upper cladding layer region 3
8a to 38C-Z n diffusion regions 40a to 40c - 1 - active layer region 42a - = first main electrode region, 42b - second main electrode region 44a, 44b - ohmic electrode 44cm... gate side key electrode 50...Electrode, 52.54...Mask 340-(multi-quantum well structure) optical waveguide layer 360...n-Upper cladding layer 400=j-Active layer Eo"" bias power supply, R... Resistor Ein...Input signal source. Patent applicant Oki Electric Industry Co., Ltd.-12: Configuration example of conventional optical switch 0, + 0.2 (L30.40.50.60.70.
80.91.0 (μm) Relationship between switching voltage V and guide layer thickness t Figure 5 Figure w (um) Relationship between switch length Lc and lip width W Figure 3 t (um) Switch length Lc and guide layer thickness t Fig. 4 Drain voltage (V) Drain current-voltage characteristics of FET section Fig. 7 I. GS Procedural Amendment 1 Case Indication 1988 Patent Application No. 176695 2
Name of the invention Distribution-coupled optical switch and its manufacturing method 3 Relationship with the amended case Patent applicant address (〒-105) 1-7-12 Toranomon, Minato-ku, Tokyo Name (029) Oki Electric Industry Co., Ltd. Representative: Komura Polarized Light 4 Agent: 170 fi (988) 5583 Address: 905 (1), Ikebukuro White House Building, 1-20-5 Higashiikebukuro, Toshima-ku, Tokyo, "In the row direction" on page 7, line 19 of the specification Correct 1 to r row speed. 2), same, page 26, line 17 to page 26, line 18, “
``This 3Zn diffusion'' is corrected to ``this Zn diffusion''. 6. Subject of correction

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)p型基板の上側に設けられたp型下側クラッド層
上に、互いに平行にストライプ状に形成されp、n又は
i型の、多重量子井戸構造の第一及び第二光導波路と、 これら第一及び第二光導波路の直上にそれぞれ設けられ
たn型上側クラッド層領域と、 前記n型上側クラッド層領域を画成すると共に、多重量
子井戸構造を無秩序化することにより前記第一及び第二
光導波路を画成しているZn拡散領域と、 対応する各上側クラッド層領域上に設けられたn^+型
第一及び第二主電極領域を具えると共に、これら第一及
び第二主電極領域間であって前記Zn拡散領域上に設け
られたi型ゲートチャネル領域を具える電界効果トラン
ジスタと を含むことを特徴とする分布結合型光スイッチ。
(1) First and second optical waveguides of p-, n-, or i-type multi-quantum well structure formed in stripes parallel to each other on a p-type lower cladding layer provided on the upper side of a p-type substrate; , an n-type upper cladding layer region provided directly above each of the first and second optical waveguides, and defining the n-type upper cladding layer region and disordering the multi-quantum well structure. and a Zn diffusion region defining a second optical waveguide, and n^+ type first and second main electrode regions provided on each corresponding upper cladding layer region; and a field effect transistor having an i-type gate channel region provided between two main electrode regions and above the Zn diffusion region.
(2)p型基板の上側にp型下側クラッド層と、p、n
又はi型の多重量子井戸層と、n型上側クラッド層とを
順次に結晶成長させる工程と、前記上側クラッド層から
少なくとも前記下側クラッド層の表面に達する深さまで
、互いに平行なストライプ状領域を残してZn拡散領域
を形成して、上側クラッド層領域を画成すると共に、多
重量子井戸構造の第一及び第二光導波路を画成する工程
と、 前記上側クラッド層領域及びZn拡散領域上にi型活性
層を成長させる工程と、 前記i型活性層の、前記上側クラッド層領域の上側領域
に第一及び第二主電極領域としてn^+型オーミック領
域をそれぞれ形成する工程と、前記第一及び第二主電極
領域と、これら電極間の前記i型活性層の領域であるゲ
ートチャネル領域とのそれぞれの上面及び基板の下面に
それぞれの電極を設ける工程と を含むことを特徴とする分布結合型光スイッチの製造方
法。
(2) A p-type lower cladding layer on the upper side of the p-type substrate, p, n
Alternatively, a step of sequentially growing crystals of an i-type multiple quantum well layer and an n-type upper cladding layer, and forming mutually parallel striped regions from the upper cladding layer to a depth reaching at least the surface of the lower cladding layer. forming a Zn diffusion region on the upper cladding layer region and the Zn diffusion region to define an upper cladding layer region and defining first and second optical waveguides of a multi-quantum well structure; a step of growing an i-type active layer; a step of forming n^+-type ohmic regions as first and second main electrode regions in regions above the upper cladding layer region of the i-type active layer; A distribution characterized in that it includes the step of providing respective electrodes on the upper surfaces of the first and second main electrode regions and the gate channel region which is the region of the i-type active layer between these electrodes, and on the lower surface of the substrate. A method for manufacturing a combined optical switch.
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