JPH0239005A - 光導波路及びその製造方法 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野） 本発明は、光集積回路或いは光電子集積回路等の構成要
素として用いられるＩＩ　−ＶＩ族化合物半導体の光導
波路に関する。

［従来の技術１ 従来報告されているＩＩ　−ＶＩ族化合物半導体の光導
波路は、トシャ・ヨコガワ、アプライド・フィジックス
・レター（Ｔｏｓｈｉｙａ　Ｙｏｋｏｇａｖａ、＾ｐｐ
ｌ　。

Ｐｈｙｓ、　Ｌｅｆｆ）　Ｖｏｌ、　５２、Ｎｏ、２、
（１９８８１１２０に記載されている構造のものである
。第３図は該光導波路の概略図であり、５はＧａＡｓ基
板、６はＺｎＳより成るクラッド層、７はＺｎ５ｅ−Ｚ
ｎＳ超格子より成る導波路層、８はＳ　ｉ　Ｏｘのスト
ライブである。この光導波路は５ｉＯ＝のストライブ幅
が６μｍ、導波路層の厚さが０．４〜１．２４μｍの時
、波長が０．６３３ｕｍの光に対してシングルモードと
なり、又伝搬損失は０．７１ｄＢ／ｃｍであると報告さ
れている。

〔発明が解決しようとする課趙） しかし、前述の従来技術の光導波路は導波路層上にスト
ライブ状のＳｉＯ＊を形成することにより、界面と平行
な方向の実効的な屈折率段差をつけている為、この方向
における導波路領域とクラッド域との屈折率の段差が小
さく光の閉じ込めが有効に行われないという課題を有す
る。そこで本発明はこの様な課題を解決するもので、そ
の目的とするところは光を有効に閉じ込めるｊＲ道の■
ｆ−■族化合物半導体の光導波路及びその製造方法を提
供するところにある。

［課題を解決するための手段１ 本発明の光導波路は、基板上の一部にＩＩ　−ＶＩ族化
合物半導体より成るクラッド層と、該クラッド層よりも
大きな屈折率を有するＩＩ　−ＶＩ族化合物半導体より
成る導波路層を積層した構造を有することを特徴とする
。さらに該光導波路の製造方法は、基板上にマスクを形
成する工程と、該マスクを用いてクラッド層と導波路層
を基板上の一部に選択的に形成する工程と、マスクを除
去する工程とを含むことを特徴とする。

［実　施　例］ 第１図は本発明の実施例におけるＩＩ　−ＶＩ族化合物
半導体の光導波路の概略断面図である。ｌはＧａＡｓ基
板、２はＺｎＳより成るクラッド層、３はＺｎ５ｅより
成る導波路層である。この構造において、界面と垂直な
方向は導波路層のＺｎ５ｅの屈折率が２．３４に対して
下部のクラッド層のＺｎＳの屈折率が２．３１及び上部
は屈折率が１．０の大気である為屈折率の段差は十分に
大きく、又界面と平行な方向においても屈折率が２゜３
４の導ｅ路層を屈折率が１０の大気で挾んだ構造の為屈
折率の段差は十分に大きい、この様に導波路層とその周
囲との屈折率の段差が大きい為、導波路層への光の閉じ
込めか有効に行われる。０．６３２８ｕｍの波長の光を
用いて該光導波路の伝搬損失を測定したところ０　、５
　ｄＢ／ｃｍ以下と低損失なものであった。これは、前
述した様に光が導波路層内に有効に閉じ込められている
為、ＧａＡｓ基板中への光のしみ出しが小さくＧａＡｓ
基板内での吸収が小さいことを示す、又、後述する様に
光導波路の製造工程において導波路層のエツチングをす
る必要がない為、４彼ＢｒｆＪの表面が平坦であり散乱
損が小さいことも低損失の一因である。又、クラッド層
のＺｎＳと導波路層のＺｎ５ｅは同一炉内で連続して形
成できる為、これらの界面における不純物濃度或いは欠
陥濃度が低くなる。これにより導波路層のＺｎ５ｅ中の
不純物或いは欠陥濃度が低くなる。この様に本発明の構
造の光導波路においては、導波路層及び導波路層とクラ
ッド層との界面における不純物或いは欠陥濃度が低くな
る為、該不純物或いは欠陥が形成する深い準位に関する
光吸収が減少し低損失の光導波路となる。

ＺｎＳ及びＺｎ５ｅ等のＩＩ　−ＶＩ族化合物半導体は
、基板のＧａＡｓと同じ閃亜鉛鉱型の結晶構造である為
ＧａＡｓ基板上に容易にエピタキシャル成長できる。又
、発光素子及び受光素子等の光デバイスや電子デバイス
もＧａＡｓ基板上に作製することができる為、本発明の
光導波路はこれらのデバイスを集積化した光集積回路或
いは光電子集積回路等に容易に応用することができる。

又基板としてＧａＡｓ以外にもＩｎＰ等のＩＩＩ　−Ｖ
族生導体基板も用いることができる。又導波路層及びク
ラット層の材料として表１に示した様なＩＩ　−ＶＩ族
化合物半導体を用いることもできる。

表１ 以下に本発明の光導波路の製造方法を第２図（ａ）〜（
ｄ）を用いて説明する。初めに、ＧａＡｓ基板上に熱Ｃ
ＶＤ法等によりマスク４のＳｉＯ２を堆積する。この状
態が第２図（ａ）である０次にフォトリソグラフィ技術
によりＳｉＯ□のバターニングを行う。この場合導波路
層を形成する部分の５ｉＯｚをエツチングにより除去す
る。この状態が第２図←ｂ）である、バターニングされ
た５ｉｎ２をマスクとして選択エピタキシャル成長によ
りクラッド層のＺｎＳ及び導波路層のＺｎ５ｅを同一の
成長炉内で連続して形成する。この時マスクのＳｉＯ２
上にはＩ′ｔＩｔＩｔ物がなく第２図（Ｃ）の様な状態
となる。ＺｎＳ及びＺｎ５ｅの選択エピタキシャル成長
は以下の様な方法で行うことができる。原料としてＺｎ
及びＳ及びＳｅの有機化合物を用い、成長圧力が１００
Ｔｏｒｒ以下、成長温度が４００℃以上７００℃以下、
ＶＩ族原料とＩＩ族原料の供給モル比が６以下の条件の
下で減圧ＭＯＣＶＤ法或いはＭＯＭＢＥ法により行う、
クラッド層のＺｎＳ及び導波路層のＺｎ５ｅを形成した
後、沸酸系のエッチャントによりＳ　ｉ　Ｏｘを除去し
第２図（ｄ）の様に光導波路が完成する、上記の例では
マスクとしてＳｉｎ、を用いた例について示したが、Ｓ
ｉ、Ｎ４等の他の誘電体薄膜或いはＷ等も同様に用いる
ことができる。又、ＣｄＳ、ＺｎＴｅ、ＣｄＳｅ等の選
択エピタキシャル成長する場合、Ｃｄ、Ｓ、Ｚｎ、Ｔｅ
、Ｓｅのそれぞれの有機化合物を原料として用いる。

［発明の効果］ 以上述べた様に本発明のＩＩ　−ＶＩ族化合物半導体の
光導波路は下記の効果を有する。

ｉ）本発明の光導波路の構造において光の閉じ込めを有
効に行うことができる。

１ｉ）ｉ）により光学的な非線形効果を有効に使うこと
が可能になる。

１ｉｉ１１回の成長で光導波路層を形成できる為、高品
質の光導波路が作製でき可視の光に対して低損失である
。

ｉｖ）発光素子及び受光素子を構成す：　ＩＩＩ　−Ｖ
族化合物半導体と同じ結晶構造を有する為、これ等の光
デバイスと同一基板上に本発明の光導波路を容易に作製
することが可能である。これは１本発明の光導波路が光
集積回路或いは光電子集積回路等の構成要素として適し
ていることを意味する。

又、本発明の光導波路の製造方法は以下の様な効果を有
する。

■）上記の構造の光導波路を１回の成長でしかもセルフ
ァラインプロセスで作製できる為、製造プロセスは極め
て容易で生産歩留りも向上する。

ｖｉ）導波路層のエツチング工程が不要である為、エツ
チングによって、必然的に起る表面の荒れを防ぐことが
でき敢乱摺失の小さい光導波路を作製することができる
。

７・・・Ｚｎ５ｅ−ＺｎＳ超格子導波路層８　・　・　
・　ＳｉＯ□ 以上

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例におけるＩＩ　−ＶＩ族化合物
半導体の光導波路の概略断面図。 第２図（ａ）　〜（ｄ）は本発明のＩＩ　−ＶＩ族化合
物半導体の光導波路の製造工程を示す概略断面図。 第３図は従来技術のＩＩ　−ＶＩ族化合物半導体の光導
波路の概略図。 出願人　セイコーエプソン株式会社 代理人　弁理士　上　卿　雅　誉（他１名）ＧａＡｓ基
板 ＺｎＳクラッド層 Ｚｎ５ｅ導波路層 Ｓｉ　Ｏｚマスク ＧａＡｓ基板 ＺｎＳクラッド層 Ｃ沃）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）基板上の一部にII−VI族化合物半導体より成るク
   ラッド層と、該クラッド層よりも大きな屈折率を有する
   II−VI族化合物半導体より成る導波路層を積層した構造
   を有することを特徴とする光導波路。
2. （２）基板上にクラッド層を形成する工程と、該マスク
   を用いてクラッド層と導波路層を基板上の一部に選択的
   に形成する工程と、マスクを除去する工程を含むことを
   特徴とする光導波路の製造方法。