JPH0329903A - 光導波路及びその製造方法 - Google Patents
光導波路及びその製造方法Info
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- JPH0329903A JPH0329903A JP16493589A JP16493589A JPH0329903A JP H0329903 A JPH0329903 A JP H0329903A JP 16493589 A JP16493589 A JP 16493589A JP 16493589 A JP16493589 A JP 16493589A JP H0329903 A JPH0329903 A JP H0329903A
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Landscapes
- Optical Integrated Circuits (AREA)
- Lasers (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］
本発明は、光集積回路或いは光電子集積回路の構或要素
として用いられるｎ−ｖｒ族化合物半導体の光導波路に
関する。
として用いられるｎ−ｖｒ族化合物半導体の光導波路に
関する。
［従来の技術コ
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、アブライドフィジックス・レ
ター（Ｔｏｓｈｆｙａ Ｙｏｋｏｇａｗａ，Ａｐｐｌ
．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．）Ｖｏｌ．５２，Ｎｏ．２，（
１９８ｇ） １２０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、３０１はＧ
ａＡｓ基板、３０２はＺｎＳより戊るクラノド層、３０
３はＺｎＳｅ−ＺｎＳ超格子より戊る導波路層、３０４
はＳｉ○２のストライプてある。この光導波路はＳｉ○
２のストライブ幅が６ｕｍ，導波路層の厚さが０．４〜
ｌ．２４ｕｍ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０．７１ｃｌＢ／
ｃｍであると報告されている。
路は、トシャ・ヨコガワ、アブライドフィジックス・レ
ター（Ｔｏｓｈｆｙａ Ｙｏｋｏｇａｗａ，Ａｐｐｌ
．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．）Ｖｏｌ．５２，Ｎｏ．２，（
１９８ｇ） １２０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、３０１はＧ
ａＡｓ基板、３０２はＺｎＳより戊るクラノド層、３０
３はＺｎＳｅ−ＺｎＳ超格子より戊る導波路層、３０４
はＳｉ○２のストライプてある。この光導波路はＳｉ○
２のストライブ幅が６ｕｍ，導波路層の厚さが０．４〜
ｌ．２４ｕｍ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０．７１ｃｌＢ／
ｃｍであると報告されている。
［発明が解決しようとする課題］
しかし、前述の従来技術の光導波路は導波路層状にスト
ライブ状のＳｉ０２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
に於ける導波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な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とじ込める構造のｎ−
■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。
ライブ状のＳｉ０２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
に於ける導波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な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とじ込める構造のｎ−
■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。
［課題を解決する為の手段コ
本発明の光導波路は、基板に形威した溝内に■■族化合
物半導体よりなる第１のクラッド層、導波路層及び第２
のクラッド層を積層してなることを特徴とする。又該光
導波路の製造方法は、基板にマスクを形成する工程と、
該マスクをバターニングして光導波路を形成する領域に
開口部を形成する工程と、該マスクを用いて基板をエッ
チングして満を形成する工程と、該エッチングにより形
成された基板の溝内にｎ−ｖｒ族化合物半導体の光導波
路を選択エピタキシャル或長により形成することを特徴
とする。
物半導体よりなる第１のクラッド層、導波路層及び第２
のクラッド層を積層してなることを特徴とする。又該光
導波路の製造方法は、基板にマスクを形成する工程と、
該マスクをバターニングして光導波路を形成する領域に
開口部を形成する工程と、該マスクを用いて基板をエッ
チングして満を形成する工程と、該エッチングにより形
成された基板の溝内にｎ−ｖｒ族化合物半導体の光導波
路を選択エピタキシャル或長により形成することを特徴
とする。
［実施例］
第１図は本発明の実施例に於けるｎ−ｖｒ族化合物半導
体の光導波路の概略断面図である。１０１はＧａＡｓ基
板、１０２はＺｎＳよりなるクラ・ソド層、１０３はＺ
ｎＳｅよりなる導波路層、１０４はＺｎＳよりなるクラ
ツド層Ｓ ｉ０２膜である。
体の光導波路の概略断面図である。１０１はＧａＡｓ基
板、１０２はＺｎＳよりなるクラ・ソド層、１０３はＺ
ｎＳｅよりなる導波路層、１０４はＺｎＳよりなるクラ
ツド層Ｓ ｉ０２膜である。
この構造に於いて、界面と垂直な方向及び平行な方向で
導波路層の屈折率が２．３４に対してクラッド層の屈折
率が２．３１のＺｎＳである為屈折率の段差は充分に大
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が有効に行なわれ
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０．５６Ｂ／ｃｍ以下と低損
失なものであった。これは、前述したように光が導波路
層内に有効にとじこめられている為、ＧａＡＳ基板中へ
の光のしみ出しが小さ（ＧａＡｓ基板内での吸収が小さ
いことを示す。又、後述するように光導波路の製造工程
に於いて導波路層のエッチングをする必要が無い為、導
波路層の表面が平坦であり散乱損失が小さいことも低損
失の一因である。ＺｎＳ及びＺｎＳｅ等のｎ−ｖｒ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。又該光導波路は基板表面が平坦になるよう
に形成することができる為これらの集積回路に応用する
のに非常に適している。又基板としてＧａＡｓ以外にも
ＩｎＰ等のｍ−ｖ族化合物半導体基板も用いることがで
きる。又導波路層及びクラッド層の材料として表１に示
したようなＩＩ−Ｖｌ族化合物半導体を用いることもで
きる。
導波路層の屈折率が２．３４に対してクラッド層の屈折
率が２．３１のＺｎＳである為屈折率の段差は充分に大
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が有効に行なわれ
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０．５６Ｂ／ｃｍ以下と低損
失なものであった。これは、前述したように光が導波路
層内に有効にとじこめられている為、ＧａＡＳ基板中へ
の光のしみ出しが小さ（ＧａＡｓ基板内での吸収が小さ
いことを示す。又、後述するように光導波路の製造工程
に於いて導波路層のエッチングをする必要が無い為、導
波路層の表面が平坦であり散乱損失が小さいことも低損
失の一因である。ＺｎＳ及びＺｎＳｅ等のｎ−ｖｒ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。又該光導波路は基板表面が平坦になるよう
に形成することができる為これらの集積回路に応用する
のに非常に適している。又基板としてＧａＡｓ以外にも
ＩｎＰ等のｍ−ｖ族化合物半導体基板も用いることがで
きる。又導波路層及びクラッド層の材料として表１に示
したようなＩＩ−Ｖｌ族化合物半導体を用いることもで
きる。
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。 まず半絶縁表 １ 性のＧａＡｓ基板２０１上にＳｉ０２膜２０２をＳｉＨ
４を原料とする熱ＣＶＤ法により０．３μｍ程度の厚さ
で形成する。この状態が第２図（ａ）である。熱ＣＶＤ
時の基板温度は４００〜６０００Ｃ程度である。この様
に形成したＳｉ０２膜をフォトリソグラフィ技術により
第２図（ｂ）の様にパターニングし、光導波路を形成す
る領域のＳ５ ＝ ６ ＝ ｉｏ２膜は沸酸系のエッチャントにより除去する。
ｄ）を用いて説明する。 まず半絶縁表 １ 性のＧａＡｓ基板２０１上にＳｉ０２膜２０２をＳｉＨ
４を原料とする熱ＣＶＤ法により０．３μｍ程度の厚さ
で形成する。この状態が第２図（ａ）である。熱ＣＶＤ
時の基板温度は４００〜６０００Ｃ程度である。この様
に形成したＳｉ０２膜をフォトリソグラフィ技術により
第２図（ｂ）の様にパターニングし、光導波路を形成す
る領域のＳ５ ＝ ６ ＝ ｉｏ２膜は沸酸系のエッチャントにより除去する。
次にこのＳｉ○２膜をマスクとして硫酸系のエッチャン
トを用いてＧａＡｓ基板をエッチングし光導波路の形成
領域を第２図（Ｃ）の様に形成する。
トを用いてＧａＡｓ基板をエッチングし光導波路の形成
領域を第２図（Ｃ）の様に形成する。
又Ｓ ｉ ３Ｎ４をマスクとして用いて、塩素ガスを用
いたＲＩ ＢＥ法によりエッチングを行うこともてきる
。バターニングされたＳｉ○２をマスクとして選択エビ
タヰシャル成長によりＺｎＳのクラッド層及びＺｎＳ
ｅの導波路層を形成する。ＺｎＳ及びＺｎＳｅの選択エ
ピタキシャル成長は以下の様な方法で行なうことができ
る。原料としてＺｎ，Ｓ及びＳｅの有機化合物を用い、
成長圧力を１００Ｔｏｒｒ以下、成長温度を４００６Ｃ
以上７ｏｏ’ｃ以下、■族原料と■族原料の原料供給モ
ル比を６以下の条件の下で減圧ＭＯＣＶＤ法或いはＭＯ
ＭＢＥ法により行なう。クラッド層であるＺｎＳおよび
導波路層であるＺｎＳ ｅを形成した後、沸酸系のエッ
チャントによりＳｉ０２を除去して第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Ｓｉ０
２を用いた例について示したが、Ｓｉ３Ｎ４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。
いたＲＩ ＢＥ法によりエッチングを行うこともてきる
。バターニングされたＳｉ○２をマスクとして選択エビ
タヰシャル成長によりＺｎＳのクラッド層及びＺｎＳ
ｅの導波路層を形成する。ＺｎＳ及びＺｎＳｅの選択エ
ピタキシャル成長は以下の様な方法で行なうことができ
る。原料としてＺｎ，Ｓ及びＳｅの有機化合物を用い、
成長圧力を１００Ｔｏｒｒ以下、成長温度を４００６Ｃ
以上７ｏｏ’ｃ以下、■族原料と■族原料の原料供給モ
ル比を６以下の条件の下で減圧ＭＯＣＶＤ法或いはＭＯ
ＭＢＥ法により行なう。クラッド層であるＺｎＳおよび
導波路層であるＺｎＳ ｅを形成した後、沸酸系のエッ
チャントによりＳｉ０２を除去して第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Ｓｉ０
２を用いた例について示したが、Ｓｉ３Ｎ４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］
以上述べたように本発明のＩＩ−ＶＩ族化合物半導体の
光導波路は下記の効果を有する。
光導波路は下記の効果を有する。
ａ） 本発明の光導波路の構造に於いて光の閉じ込めを
有効に行なうことができる。
有効に行なうことができる。
ｂ） ａ）により光学的非線形効果を有効に使うこと
が可能になる。
が可能になる。
Ｃ） 可視の光に対して低損失である。
ｄ） 発光素子及び受光素子を構戊する珊瑚と同じ結晶
構造を有するため、これら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。
構造を有するため、これら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、本発明の光導波路が光集積回路或いは光電子集
積回路等の構戊要素として適していることを意味する。
積回路等の構戊要素として適していることを意味する。
ｅ） 又本発明の光導波路は基板表面が平坦になるよう
に形威することができる為上記の集積回路に応用するの
に非常に適している。
に形威することができる為上記の集積回路に応用するの
に非常に適している。
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。
する。
ｆ） 上記の構造の光導波路をセルファラインプロセス
で容易に作製することができる。
で容易に作製することができる。
ｇ） 導波路層のエッチング工程が不要である為エノチ
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
散乱損失の小さい光導波路を作製することができる。
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
散乱損失の小さい光導波路を作製することができる。
第１図は本発明の実施例に於けるＩＩ−Ｖｌ族化合物半
導体の光導波路の概略断面図。 第２図は本発明の実施
例に於ける■一■族化合物半導体の光導波路の製造方法
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
路の概略断面図。 １ ０ １−−・Ｇ ａ Ａ ｓ基板 １０２・・・ＺｎＳクラッド層 １０３・・・ＺｎＳｅ導波路層 １０４・・・ＺｎＳクラッド層 ２ ０ １−−・Ｇ ａ Ａ ｓ基板 ２ ０ ２ ＝− Ｓ ｉ Ｏ ２膜 ２０３・・・ＺｎＳクラッド層 ２０４・・・ＺｎＳｅ導波路層 ２０５・・・ＺｎＳクラノド層 ３ ０ １ ＝− Ｇ ａ Ａ ｓ基板３０２・・・Ｚ
ｎＳクラッド層 ３０３−−−ＺｎＳ−ＺｎＳｅ超格子導波路層３０４・
・・Ｓｆ０２膜 以上
導体の光導波路の概略断面図。 第２図は本発明の実施
例に於ける■一■族化合物半導体の光導波路の製造方法
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
路の概略断面図。 １ ０ １−−・Ｇ ａ Ａ ｓ基板 １０２・・・ＺｎＳクラッド層 １０３・・・ＺｎＳｅ導波路層 １０４・・・ＺｎＳクラッド層 ２ ０ １−−・Ｇ ａ Ａ ｓ基板 ２ ０ ２ ＝− Ｓ ｉ Ｏ ２膜 ２０３・・・ＺｎＳクラッド層 ２０４・・・ＺｎＳｅ導波路層 ２０５・・・ＺｎＳクラノド層 ３ ０ １ ＝− Ｇ ａ Ａ ｓ基板３０２・・・Ｚ
ｎＳクラッド層 ３０３−−−ＺｎＳ−ＺｎＳｅ超格子導波路層３０４・
・・Ｓｆ０２膜 以上
Claims (2)
- （１）基板に形成した溝内にII−VI族化合物半導体より
なる第１のクラッド層、導波路層及び第２のクラッド層
を積層してなる光導波路。 - （２）基板にマスクを形成する工程と、該マスクをパタ
ーニングして光導波路を形成する領域に開口部を形成す
る工程と、該マスクを用いて基板をエッチングして溝を
形成する工程と、該エッチングにより形成された基板の
溝内にII−VI族化合物半導体の光導波路を選択エピタキ
シャル成長により形成することを特徴とする光導波路の
製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16493589A JPH0329903A (ja) | 1989-06-27 | 1989-06-27 | 光導波路及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16493589A JPH0329903A (ja) | 1989-06-27 | 1989-06-27 | 光導波路及びその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0329903A true JPH0329903A (ja) | 1991-02-07 |
Family
ID=15802638
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16493589A Pending JPH0329903A (ja) | 1989-06-27 | 1989-06-27 | 光導波路及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0329903A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0661561A2 (en) * | 1993-12-27 | 1995-07-05 | Hitachi, Ltd. | Integrated optical waveguide device |
| US5493150A (en) * | 1993-02-15 | 1996-02-20 | Yamaichi Electronics Co., Ltd. | IC carrier |
| US5494169A (en) * | 1993-06-29 | 1996-02-27 | Yamaichi Electronics Co., Ltd. | IC carrier |
| US5536969A (en) * | 1992-12-18 | 1996-07-16 | Yamaichi Electronics Co., Ltd. | IC carrier |
| US5717162A (en) * | 1995-04-07 | 1998-02-10 | Yamaichi Electronics Co., Ltd. | IC carrier having a movable and stationary corner rulers |
| US6815720B2 (en) | 2001-08-24 | 2004-11-09 | Sharp Kabushiki Kaisha | Substrate having buried structure, display device including the substrate, method of making the substrate and method for fabricating the display device |
-
1989
- 1989-06-27 JP JP16493589A patent/JPH0329903A/ja active Pending
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