JPH04199680A - Optical semiconductor device and manufacture thereof - Google Patents

Optical semiconductor device and manufacture thereof

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JPH04199680A
JPH04199680A JP2331225A JP33122590A JPH04199680A JP H04199680 A JPH04199680 A JP H04199680A JP 2331225 A JP2331225 A JP 2331225A JP 33122590 A JP33122590 A JP 33122590A JP H04199680 A JPH04199680 A JP H04199680A
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JP
Japan
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layer
refractive index
waveguide
thickness
light
Prior art date
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Pending
Application number
JP2331225A
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Japanese (ja)
Inventor
Toru Watabe
徹 渡部
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Publication date
Application filed by Fujitsu Ltd filed Critical Fujitsu Ltd
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Abstract

PURPOSE:To enable light to travel effectively by a method wherein a first and a second waveguide layer larger than a substrate in refractive index and an upper layer whose refractive index is smaller than that of the substrate are provided, and the thickness ratio of the first waveguide layer to the second waveguide layer is specified. CONSTITUTION:A guide layer 11 formed of GaInAsP 3.2 in refractive index, 0.15mum in thickness, and 1.1mum in PL emission wavelength, a stop layer 12 formed of InP 200Angstrom in thickness, an active layer 14 formed of GaInAsP 3.5 in refractive index, 0.15mum in thickness (T1), and 1.55mum in PL emission wavelength, and an absorbing layer 15 formed of GaInAsP 3.43 in refractive index and 1.43mum in PL emission wavelength adjacent to the active layer 14 are formed on an InP substrate 10. Furthermore, the layers 14 and 15 are covered with an upper layer 16 of InP 3.098 in refractive index. At this point, the thickness t1 of the active layer 14 to the thickness t2 of the absorbing layer or the thickness ratio t2/t1 is 1:1/3-3. By this setup, light can be lessened in reflection at a joint between the waveguide layers of optical semiconductor elements, and in result light can be effectively transmitted.

Description

【発明の詳細な説明】 〔目次〕 ・概要 ・産業上の利用分野 ・従来の技術(第4図) ・発明が解決しようとする課題 ・課題を解決するための手段 ・作用(第3図) ・実施例(第1図、第2図) ・発明の効果 [概要] 光半導体装置及びその製造方法に関し、更に詳しく言え
ば、複数の光半導体素子を同一基板に集積化した光半導
体装置及びその製造方法に関し、各光半導体素子の導波
路層間の接合部での光の反射を低減し、効率よく光を伝
播することができる光半導体装置及びその製造方法を提
供することを目的とし、 光半導体装置は、基板上に端部が互いに隣接して設けら
れ、かつ該基板の屈折率よりも大きい屈折率を有する第
1及び第2の導波路層と、該第1及び第2の導波路層を
被覆し、かつ該第1及び第2の導波路層の屈折率よりも
小さい屈折率を有する上部層とを有し、前記隣接部にお
ける第1の導波路層の膜厚t1に対する第2の導波路層
の膜厚t2の膜厚比t 2/l 1力月/3以上、かつ
3以下になっていることを含み構成する。
[Detailed Description of the Invention] [Table of Contents] ・Overview, Field of Industrial Use, Conventional Technology (Figure 4) ・Problem to be solved by the invention, Means and operation for solving the problem (Figure 3)・Example (FIGS. 1 and 2) ・Effects of the invention [Summary] Regarding an optical semiconductor device and its manufacturing method, more specifically, an optical semiconductor device in which a plurality of optical semiconductor elements are integrated on the same substrate and its manufacturing method. Regarding the manufacturing method, the purpose is to provide an optical semiconductor device and its manufacturing method that can reduce the reflection of light at the junction between the waveguide layers of each optical semiconductor element and efficiently propagate light. The device includes first and second waveguide layers disposed on a substrate with their ends adjacent to each other and having a refractive index greater than a refractive index of the substrate; and the first and second waveguide layers. and an upper layer having a refractive index smaller than the refractive index of the first and second waveguide layers; The film thickness ratio t 2 /l of the film thickness t2 of the waveguide layer is 1/3 or more and 3 or less.

(産業上の利用分野) 本発明は、光半導体装置及びその製造方法に関し、更に
詳しく言えば、複数の光半導体素子を同一基板上に集積
化した光半導体装置及びその製造方法に関する。
(Industrial Application Field) The present invention relates to an optical semiconductor device and a method for manufacturing the same, and more specifically, to an optical semiconductor device in which a plurality of optical semiconductor elements are integrated on the same substrate and a method for manufacturing the same.

近年、光半導体装置は、単体の光半導体素子だけではな
く、複数の光半導体素子が同一基板上に集積化されたも
のが要望されている。
In recent years, there has been a demand for optical semiconductor devices that include not only a single optical semiconductor element but also a plurality of optical semiconductor elements integrated on the same substrate.

このような光半導体装置では、互いに異なる機能を存す
る素子間で光を伝達する必要があるが、この様な場合光
を伝達する導波路層間の接合部での光の反射を極力低減
することが重要である。
In such optical semiconductor devices, it is necessary to transmit light between elements that have different functions, but in such cases, it is necessary to reduce the reflection of light at the junction between the waveguide layers that transmit light as much as possible. is important.

[従来の技術] 第4図(a)〜(e)は、従来例の光半導体集積回路装
置の作成方法について説明する図である。
[Prior Art] FIGS. 4(a) to 4(e) are diagrams illustrating a method of manufacturing a conventional optical semiconductor integrated circuit device.

まず、同図(a)に示すように、InPからなる基体1
上にGa1nAsPからなるガイド層2とInPからな
る停止層3とGa1nAsPからなる活性層4とInP
からなる第1の上部層5とを液相エピタキシャル(LP
E)法により形成する。
First, as shown in the same figure (a), a substrate 1 made of InP
Above are a guide layer 2 made of Ga1nAsP, a stop layer 3 made of InP, an active layer 4 made of Ga1nAsP, and InP.
The first upper layer 5 consisting of
E) formed by a method.

次に、同図(b)に示すように、不図示のレジストパタ
ーンをマスクとして下地の停止層3でエツチングが停止
するまで第1の上部層5及び活性層4を選択的にエツチ
ングする。
Next, as shown in FIG. 4B, the first upper layer 5 and the active layer 4 are selectively etched using a resist pattern (not shown) as a mask until the etching stops at the underlying stop layer 3.

次いで、同図(c)に示すように、表出した停止層3上
であって、第1の上部層5a及び活性層4aに隣接して
、活性層4aと同し材料で、組成が異なるGa1nAs
Pからなる吸収層6及び第2の上部層7を、LPE法を
用いた選択成長により形成する。このとき、選択成長の
性質により、形成される吸収層6は、通常、隣接する第
1の上部層5a及び活性層4aの側壁面に沿って最も厚
く、かつ側壁面から遠ざかるに従って膜厚が漸次減少し
、一定の距離以上遠くなるとほぼ一定の膜厚になるよう
な断面形状となる。
Next, as shown in FIG. 4C, on the exposed stop layer 3 and adjacent to the first upper layer 5a and the active layer 4a, a layer of the same material as the active layer 4a but with a different composition is formed. Ga1nAs
The absorption layer 6 and the second upper layer 7 made of P are formed by selective growth using the LPE method. At this time, due to the nature of selective growth, the absorption layer 6 formed is usually thickest along the side wall surfaces of the adjacent first upper layer 5a and active layer 4a, and gradually increases in thickness as it moves away from the side wall surfaces. When the film thickness decreases beyond a certain distance, the cross-sectional shape becomes such that the film thickness becomes approximately constant.

次に、第1の上部層5a及び活性層4a、隣接する吸収
層6及び第2の上部層7をパターニングして幅約1.5
μmの活性層4b、吸収層6a及び第2の上部層7aか
らなる−続きの導波路層を形成する。続いて、同図(d
)に示すように、LPE法を用いた選択成長により、残
存する第1の上部層5b、活性層4b、吸収層6a及び
第2の上部層7aの周囲を被覆してInPからなる高抵
抗埋込層7bを形成する。なお、第1及び第2の上部層
5b、7aが一つの上部層8を構成する。
Next, the first upper layer 5a, the active layer 4a, the adjacent absorption layer 6, and the second upper layer 7 are patterned to have a width of approximately 1.5 cm.
A subsequent waveguide layer is formed consisting of an active layer 4b, an absorption layer 6a and a second upper layer 7a. Next, the same figure (d
), the remaining first upper layer 5b, active layer 4b, absorption layer 6a, and second upper layer 7a are covered with a high-resistance buried layer made of InP by selective growth using the LPE method. A mixed layer 7b is formed. Note that the first and second upper layers 5b and 7a constitute one upper layer 8.

その後、活性層4b上の第2の上部層7a表面、及び吸
収層6a上の第2の上部層7a表面に電極を形成すると
、活性層4bを含む光発生部と吸収層6aを含む光変調
部とが形成される。なお、同図(e)は同図(d)の上
面図である。
Thereafter, when electrodes are formed on the surface of the second upper layer 7a on the active layer 4b and on the surface of the second upper layer 7a on the absorption layer 6a, a light generation part including the active layer 4b and a light modulation part including the absorption layer 6a are formed. A section is formed. Note that (e) in the same figure is a top view of (d) in the same figure.

このような光半導体集積回路装置では、光発生部の活性
層4bで発生させた光を光変調部に伝達するとともに、
光変調部に印加する電圧により吸収層6aを通過する光
の強度を変化させることにより、信号を載せている。
In such an optical semiconductor integrated circuit device, the light generated in the active layer 4b of the light generation section is transmitted to the light modulation section, and
A signal is loaded by changing the intensity of light passing through the absorption layer 6a by applying a voltage to the light modulation section.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problem to be solved by the invention]

しかし、このようにして作成された光半導体装置は、活
性層4bから吸収層6aに入射され、吸収層6aを伝達
されて出てくる光の強度が極端に低下する場合があり、
問題となっている。
However, in the optical semiconductor device created in this way, the intensity of light that enters the absorption layer 6a from the active layer 4b, is transmitted through the absorption layer 6a, and comes out may be extremely reduced.
This has become a problem.

この理由として、 ■第4図(d)に示すように、隣接部の第1の上部層5
b及び活性層4bの側壁面で吸収層6aが厚く形成され
ているので、吸収層6aの上部は吸収層6aと屈折率の
異なる第1の上部層5bと接触することになる。一方、
活性層4bを通過する光はある程度の広がりを有し、第
1の上部層5bにも広がっている。このため、光が活性
層4bから吸収層6aに入射する際、一定の割合で反射
が起こる。
The reason for this is: (1) As shown in FIG. 4(d), the adjacent first upper layer 5
Since the absorbing layer 6a is formed thickly on the side wall surfaces of the active layer 4b and the active layer 4b, the upper part of the absorbing layer 6a comes into contact with the first upper layer 5b having a different refractive index from that of the absorbing layer 6a. on the other hand,
The light passing through the active layer 4b spreads to some extent and also spreads to the first upper layer 5b. Therefore, when light enters the absorption layer 6a from the active layer 4b, reflection occurs at a constant rate.

■また、活性1i4bから吸収層6aへ入射された光は
吸収層6aの膜厚の広がりに従って広がるが、側壁面か
ら遠ざかるに従って膜厚が漸次減少する吸収層6aの形
状により、吸収層6aを通過する光は吸収層6aと第2
の上部層7aとの界面で反射を起こす。
■Also, the light incident on the absorption layer 6a from the active layer 1i4b spreads as the thickness of the absorption layer 6a increases, but due to the shape of the absorption layer 6a, whose thickness gradually decreases as it moves away from the side wall surface, it passes through the absorption layer 6a. The light is transmitted through the absorption layer 6a and the second
Reflection occurs at the interface with the upper layer 7a.

等が考えられる。etc. are possible.

本発明は、かかる従来の問題点に鑑みてなされたもので
、各光半導体素子の導波路層間の接合部等での光の反射
を低減し、効率よく光を伝達することができる光半導体
装置及びその製造方法を提供することを目的とするもの
である。
The present invention has been made in view of such conventional problems, and is an optical semiconductor device capable of efficiently transmitting light by reducing reflection of light at junctions between waveguide layers of each optical semiconductor element. The object of the present invention is to provide a method for producing the same.

c課Bを解決するための手段〕 上記課題は、第1に、基板上に端面が互いに隣接して設
けられ、かつ該基板の屈折率よりも大きい屈折率を有す
る第1及び第2の導波路層と、該第1及び第2の導波路
層を被覆し、かつ該第1及び第2の導波路層の屈折率よ
りも小さい屈折率を有する上部層とを有し、前記隣接部
における第1の導波路層のWi、厚Llに対する第2の
導波路層の膜厚t2の膜厚比t2/t1が1/3以上、
かつ3以下になっていることを特徴とする光半導体装置
によって達成され、 第2に、基板上に、該基板の屈折率よりも大きい屈折率
を有する第1の導波路層と、該第1の導波路層の屈折率
よりも小さい屈折率を存する第1の上部層とを形成する
工程と、前記第1の上部層及び第1の導波路層を選択的
に除去して、前記基板を表出する工程と、前記表出した
基板上であって、前記残存する第1の上部層及び第1の
導波路層に隣接して、前記基板の屈折率よりも大きい屈
折率を有する第2の導波路層を、前記隣接部における第
1の導波路層の膜厚L1に対する前記第2の導波路層の
膜厚t2の膜厚比t 2/l 1が1/3以上、かつ3
以下になるように形成する工程と、前記第1の上部層、
前記第1及び第2の導波路層を被覆するように、前記第
1及び第2の導波路層の屈折率よりも小さい屈折率を有
する第2の上部層を形成する工程とを有する光半導体装
置の製造方法によって達成される。
Means for Solving Section C] The above problem is firstly achieved by firstly providing first and second guides whose end faces are adjacent to each other on a substrate and having a refractive index larger than the refractive index of the substrate. a waveguide layer; and an upper layer that covers the first and second waveguide layers and has a refractive index smaller than the refractive index of the first and second waveguide layers; The thickness ratio t2/t1 of the thickness t2 of the second waveguide layer to the Wi and thickness Ll of the first waveguide layer is 1/3 or more,
and 3 or less, and secondly, a first waveguide layer having a refractive index larger than the refractive index of the substrate on the substrate; forming a first upper layer having a refractive index smaller than that of the waveguide layer, and selectively removing the first upper layer and the first waveguide layer to remove the substrate. a second layer having a refractive index larger than the refractive index of the substrate, on the exposed substrate and adjacent to the remaining first upper layer and the first waveguide layer; The thickness ratio t 2/l 1 of the thickness t2 of the second waveguide layer to the thickness L1 of the first waveguide layer in the adjacent portion is 1/3 or more, and 3
a step of forming the first upper layer as follows;
forming a second upper layer having a refractive index smaller than the refractive index of the first and second waveguide layers so as to cover the first and second waveguide layers. This is achieved by a method of manufacturing the device.

〔作用〕[Effect]

第3図(a)、  (b)は、本発明の作用について説
明する、本願発明者の考察により得られた解析結果図で
ある。
FIGS. 3(a) and 3(b) are diagrams showing the analysis results obtained from the inventor's considerations to explain the effects of the present invention.

この解析のモデルとして用いられた導波路層間の隣接部
は、第3図(b)に示すような構成になっている。
The adjacent portion between the waveguide layers used as a model for this analysis has a configuration as shown in FIG. 3(b).

即ち、11はInPからなる基体10上に形成された屈
折率3.2.M厚0.L5ttm、  PL発光波長1
.1 pmのGa1nAsPからなるガイド層、12は
ガイド層11上の膜r¥200人のInPからなる停止
層で、この停止層12上に、屈折率3,5.膜厚(t 
1 ) 0.15μm、  P L発光波長1.55μ
mのGa1nAsPからなる活性層14と、活性層14
に隣接して屈折率3.43.  PL発光波長1.43
μmのGa1nAsPからなる吸収層I5が形成されて
いる。更に、これらの層14.15が屈折率3.098
のrnPからなる上部層I6により被覆されている。こ
こで、吸収層I5は活性層14の側壁面に接する幅約I
Oμmの隣接部において膜厚が最も厚く、側壁面から遠
ざかるに従って漸次減少し、側壁面から約50μm以遠
で再び一定の膜厚0.15μmとなっている。
That is, 11 is formed on the substrate 10 made of InP and has a refractive index of 3.2. M thickness 0. L5ttm, PL emission wavelength 1
.. A guide layer made of Ga1nAsP with a thickness of 1 pm, and a stop layer 12 made of InP with a refractive index of 3, 5, . Film thickness (t
1) 0.15μm, PL emission wavelength 1.55μm
an active layer 14 made of Ga1nAsP of m
Adjacent to refractive index 3.43. PL emission wavelength 1.43
An absorption layer I5 made of Ga1nAsP with a thickness of μm is formed. Furthermore, these layers 14.15 have a refractive index of 3.098.
It is covered with an upper layer I6 consisting of rnP. Here, the absorption layer I5 has a width of about I in contact with the side wall surface of the active layer 14.
The film thickness is the thickest in the adjacent part of 0 μm, gradually decreases as it moves away from the side wall surface, and becomes constant again at a film thickness of 0.15 μm beyond about 50 μm from the side wall surface.

解析は、このような構成において側壁面における活性層
14の膜厚t1に対する吸収層15の膜厚L2の膜厚比
t 2/l 1の変化に対して、活性層14から吸収層
15に入射される波長1.55μmの光がどれくらいの
割合で反射されて伝達されなくなるかについて行った。
The analysis is based on the change in the thickness ratio t2/l1 of the thickness L2 of the absorption layer 15 to the thickness t1 of the active layer 14 on the side wall surface in such a configuration. We investigated the proportion of light with a wavelength of 1.55 μm that is reflected and no longer transmitted.

解析結果によれば、第3図(a)に示すように、膜厚比
が2.8を越えるあたりから反射の割合が急激に増加し
はしめ、3を越えるあたりで6X10−’以上とかなり
大きくなる。
According to the analysis results, as shown in Figure 3(a), the reflection rate begins to increase rapidly when the film thickness ratio exceeds 2.8, and becomes considerably large at over 6X10-' when the film thickness ratio exceeds 3. Become.

以上の結果から、活性層14に対する吸収層15の膜厚
の膜厚比を3倍以内にすれば効率よく光を伝達できるこ
とになる。
From the above results, light can be efficiently transmitted if the thickness ratio of the absorbing layer 15 to the active layer 14 is set within three times.

矛た。この結果は、−C的に光を伝達する、解析モデル
程度の膜厚を有する第1及び第2の導波路層間の接続部
についても同様に通用できると考えられ、第1の導波路
層(接続部の膜厚tl)と第2の導波路層(接続部の膜
厚12)との接続部の膜厚比t2/t1を1/3〜3の
範囲に保持しておけば効率よく光を伝達できることにな
る。
It hit me. It is thought that this result can be similarly applied to the connection between the first and second waveguide layers, which transmits light in a -C manner and has a film thickness comparable to that of the analytical model. If the film thickness ratio t2/t1 of the connection part between the connection part film thickness tl) and the second waveguide layer (connection part film thickness 12) is kept in the range of 1/3 to 3, light can be efficiently It will be possible to convey the following.

〔実施例〕〔Example〕

以下、図面を参照しながら本発明の実施例について説明
する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

第1図(d)は、本発明の第1の実施例の光半導体集積
回路装置の構成断面図、第1図(e)は、第1図(d)
の構成上面図を示す。
FIG. 1(d) is a cross-sectional view of the configuration of an optical semiconductor integrated circuit device according to a first embodiment of the present invention, and FIG.
A top view of the configuration is shown.

第1図(e)において、27は共通の基板20上に形成
された光発生部、28は光発生部27と隣接して設けら
れた光変調部、26aは光発生部27の、活性層21b
に電流を供給するための一方の電極で、供給された電流
により活性層21bからレーザ光を発生させることがで
きるようになっている。26bは光変調部28の、吸収
層23aに電圧を印加するための一方の電極で、印加電
圧により吸収層23aのエスルギーバンドを傾斜させて
光の吸収率を変化させることができるようになっている
In FIG. 1(e), 27 is a light generating section formed on the common substrate 20, 28 is a light modulating section provided adjacent to the light generating section 27, and 26a is an active layer of the light generating section 27. 21b
One electrode is used to supply current to the active layer 21b, and the supplied current can generate laser light from the active layer 21b. Reference numeral 26b denotes one electrode of the light modulation section 28 for applying a voltage to the absorption layer 23a, and the applied voltage can tilt the energy band of the absorption layer 23a and change the light absorption rate. ing.

なお、それぞれの他方の電極として共通の電極30が共
通の基板20の裏面に設けられている。
Note that a common electrode 30 is provided on the back surface of the common substrate 20 as the other electrode.

また、第1図(d)において、17はInPからなる共
通の基体、18は共通の基体17上の、屈折率3.2.
膜厚的0.15μm、PL発光波長1.1μmの共通の
Ga1nAsPからなるガイド層、19はガイド層18
上の、装置の作成の際エツチングを停止するための膜厚
約200人のInPからなる停止層で、これらのガイド
層1日と停止層19が共通の基板20を構成する。また
、21bは停止層19上に選択的に設けられた、屈折率
3.5.膜厚的0.15μm、PL発光波長1.55.
c+mのGa1nAsPからなる活性層(第1の導波路
層)、22bは活性層21b上に重ねて設けられた、屈
折率3.098 、膜厚1〃mのInPからなる第1の
上部層で、活性層21b及び第1の上部層22bは連続
する一つの側壁面を有する。
In FIG. 1(d), 17 is a common substrate made of InP, and 18 is a substrate with a refractive index of 3.2.
19 is a guide layer 18 made of common Ga1nAsP with a film thickness of 0.15 μm and a PL emission wavelength of 1.1 μm.
The guide layer 19 and the stop layer 19 constitute a common substrate 20, which is a stop layer made of InP with a film thickness of about 200 nm for stopping etching during the fabrication of the device. Moreover, 21b is selectively provided on the stop layer 19 and has a refractive index of 3.5. Film thickness: 0.15 μm, PL emission wavelength: 1.55.
The active layer (first waveguide layer) made of c+m Ga1nAsP, 22b is the first upper layer made of InP with a refractive index of 3.098 and a film thickness of 1〃m, which is overlaid on the active layer 21b. , the active layer 21b and the first upper layer 22b have one continuous sidewall surface.

更に、23aは活性層21b及び第1の上部層22bの
側壁面に隣接して設けられた、屈折率3.43.  P
L発光波長1.43μmのGa1nAsPからなる吸収
層(第2の導波路層)、24aは活性層21b、第1の
上部層22b及び吸収層23aを被覆する屈折率3.0
98の第2の上部層である。なお、第1及び第2の上部
層22b、24aが一つの上部層25を構成する。
Furthermore, 23a is provided adjacent to the side wall surfaces of the active layer 21b and the first upper layer 22b, and has a refractive index of 3.43. P
An absorption layer (second waveguide layer) made of Ga1nAsP with an L emission wavelength of 1.43 μm, 24a has a refractive index of 3.0 and covers the active layer 21b, first upper layer 22b, and absorption layer 23a.
98 second upper layer. Note that the first and second upper layers 22b and 24a constitute one upper layer 25.

ここで、吸収層23aの膜厚は均一な膜厚のまま活性層
21bの膜厚(tl)と完全に一致させることが理想的
であるが、液相エピタキシャル(LPE)法または有機
金属化学気相成長(MOCVD)法により膜形成する製
造方法上、制御が難しい。
Here, it is ideal that the thickness of the absorption layer 23a is made to completely match the thickness (tl) of the active layer 21b while maintaining a uniform thickness. Control is difficult due to the manufacturing method of forming a film by phase epitaxy (MOCVD).

しかし、活性層21b及び第1の上部層22bの側壁面
に沿う吸収層23bの膜厚(L2)を膜厚比L2/11
が1/3〜3となるようにすることにより、第3図(a
)に示す本願発明者の考察により、隣接部での入射光の
反射を逓減することができる。
However, the film thickness (L2) of the absorption layer 23b along the side wall surfaces of the active layer 21b and the first upper layer 22b is reduced to a film thickness ratio of L2/11.
By adjusting the ratio to 1/3 to 3, Figure 3 (a
According to the inventor's considerations shown in ), it is possible to gradually reduce the reflection of incident light at the adjacent portion.

実施例の場合、例えば、吸収層23bは側壁面に沿う膜
厚〔t2〕が約0.4μmとなっており、側壁面から遠
ざかるに従って膜厚が漸次減少し、側壁面から約50μ
m以遠で一定の膜厚0.13μmとなっている。
In the case of the example, for example, the absorption layer 23b has a film thickness [t2] of about 0.4 μm along the side wall surface, and the film thickness gradually decreases as it moves away from the side wall surface, and the thickness [t2] from the side wall surface is about 50 μm.
The film thickness is constant at 0.13 μm beyond m.

次に、このような光半導体集積回路装置の作成方法につ
いて第1図(a)〜(e)を参照しながら説明する。
Next, a method for manufacturing such an optical semiconductor integrated circuit device will be described with reference to FIGS. 1(a) to 1(e).

第1図(a)〜(e)は、本発明の第2の実施例の光半
導体装置の作成方法について説明する断面図である。
FIGS. 1(a) to 1(e) are cross-sectional views illustrating a method for manufacturing an optical semiconductor device according to a second embodiment of the present invention.

まず、同図(a)に示すように、rnPからなる基体1
7上に、屈折率3.2.膜厚的0.15μm。
First, as shown in the same figure (a), a base 1 made of rnP
7 with a refractive index of 3.2. Film thickness: 0.15 μm.

PL発光波長1.1 μmのGa1nAsPからなるガ
イド層18と、屈折率3.098 、膜厚約200人の
InPからなる停止層19と、屈折率3.5 、 ll
l厚(tl)約0.15μm、  P L発光波長1.
55μmのGa1nAsPからなる活性層(第1の導波
路層)21と、屈折率3.098 、膜厚1μmのIn
Pからなる第1の上部層22とを液相エピタキシャル(
LPE)法により形成する。なお、基体17.ガイド層
18及び停止層19が共通の基板20を構成する。
A guide layer 18 made of Ga1nAsP with a PL emission wavelength of 1.1 μm, a stop layer 19 made of InP with a refractive index of 3.098 and a film thickness of about 200 μm, and a refractive index of 3.5, ll.
Thickness (tl) approximately 0.15 μm, P L emission wavelength 1.
An active layer (first waveguide layer) 21 made of Ga1nAsP with a thickness of 55 μm and an In layer with a refractive index of 3.098 and a film thickness of 1 μm.
The first upper layer 22 made of P is formed by liquid phase epitaxial (
LPE) method. Note that the base body 17. Guide layer 18 and stop layer 19 constitute a common substrate 20 .

次に、同図(b)に示すように、不図示のレジストパタ
ーンをマスクとして第1の上部層22を塩酸により、続
いて、同じレジストパターンをマスクとして下地の停止
層19でエツチングが停止するまで活性層21をH2S
o、/H,O□/H2Oの混合液によりそれぞれ選択的
にエツチングする。
Next, as shown in FIG. 6B, the first upper layer 22 is etched with hydrochloric acid using a resist pattern (not shown) as a mask, and then the etching is stopped at the underlying stop layer 19 using the same resist pattern as a mask. The active layer 21 is heated to H2S until
Selective etching is performed using a mixed solution of o, /H, and O□/H2O, respectively.

次いで、活性層21a及び第1の上部層22aの側壁面
に沿って形成する吸収層の側壁面での膜厚(t2)を膜
厚比t 2/l 1が1/3〜3となるようにするとと
もに、側壁面から離れたところで吸収層の膜厚があまり
薄くならないようにするため、第2図(a)の上面図に
示すように、表出した停止層19上であって、吸収層を
形成すべき平面領域の幅が側壁面から遠ざかるにつれて
狭くなるようにSiO2膜31の溝32を形成する。
Next, the film thickness (t2) on the side wall surface of the absorbing layer formed along the side wall surfaces of the active layer 21a and the first upper layer 22a is adjusted such that the film thickness ratio t2/l1 is 1/3 to 3. At the same time, in order to prevent the thickness of the absorption layer from becoming too thin away from the side wall surface, as shown in the top view of FIG. The groove 32 in the SiO2 film 31 is formed so that the width of the plane region where the layer is to be formed becomes narrower as it goes away from the side wall surface.

次いで、第1図(c)に示すように、LPE法を用いた
選択成長により、表出した停止層19上であって、第1
の上部層22a及び活性層21aに隣接して、活性層2
1aと同じ材料で、組成の異なる屈折率3.434 、
  P L発光波長1.43μmのGaTnAsPから
なる吸収層(第2の導波路層)23を形成する。このと
き、SiO□膜31の溝32により、形成される吸収層
23は、第1の上部層22a及び活性層21aの側壁面
に沿って膜厚的0.3μmと通常よりも薄く形成され、
かつ側壁面から遠ざかるに従って膜厚が漸次減少し、約
40μm以遠でほぼ一定の膜厚0.15μmになるよう
な断面形状となる。
Next, as shown in FIG. 1(c), the first layer is grown on the exposed stop layer 19 by selective growth using the LPE method.
The active layer 2 is adjacent to the upper layer 22a and the active layer 21a.
The same material as 1a, but a different composition with a refractive index of 3.434,
An absorption layer (second waveguide layer) 23 made of GaTnAsP with a P L emission wavelength of 1.43 μm is formed. At this time, the absorption layer 23 formed by the grooves 32 of the SiO□ film 31 is formed thinner than usual at 0.3 μm in film thickness along the side wall surfaces of the first upper layer 22a and the active layer 21a.
The film thickness gradually decreases as it moves away from the side wall surface, and the cross-sectional shape becomes such that the film thickness is approximately constant at 0.15 μm beyond about 40 μm.

次に、Sing膜31を除去した後、InPからなる第
2の上部層24により活性層21a、第1の上部層22
aを被覆する0次いで、第2図(b)の上面図に示すよ
うに、活性層21a及び隣接する吸収層23とを第1の
上部層22a及び第2の上部層24とともにバターニン
グして、異なる組成を有する幅約1.5μmの−続きの
導波路層を形成する。
Next, after removing the Sing film 31, a second upper layer 24 made of InP forms the active layer 21a and the first upper layer 22.
Next, as shown in the top view of FIG. 2(b), the active layer 21a and the adjacent absorbent layer 23 are buttered together with the first upper layer 22a and the second upper layer 24. , forming successive waveguide layers approximately 1.5 μm wide with different compositions.

次いで、LPE法を用いた選択成長により、第1の上部
層22b、活性層21b、吸収層23a及び第2の上部
層24aの周囲を被覆して、InPからなる高抵抗埋込
み層24bを形成する。その後、活性層21b上の第2
の上部層24a表面、及び吸収層23a上の第2の上部
層24a表面に電極26a、26bを形成すると、活性
層21bを含む光発生部27と吸収層23bを含む光変
調部28とを有する光半導体集積回路装置が完成する(
同図(d))。
Next, by selective growth using the LPE method, a high-resistance buried layer 24b made of InP is formed by covering the first upper layer 22b, the active layer 21b, the absorption layer 23a, and the second upper layer 24a. . After that, the second layer on the active layer 21b
When electrodes 26a and 26b are formed on the surface of the upper layer 24a and the surface of the second upper layer 24a on the absorption layer 23a, a light generation section 27 including the active layer 21b and a light modulation section 28 including the absorption layer 23b are formed. Optical semiconductor integrated circuit device is completed (
Figure (d)).

このようにして作成された光半導体集積回路装置におい
ては、吸収層23aの吸収端の波長1.43μmが活性
層21bの吸収端の波長1.55μmに対して短くしで
ある。このため、光発生部27に電流を注入することに
より強度の揃った光を活性層21bから光変調部28の
吸収層23aに入射させると、吸収層23aに電圧を印
加しない状態では、入射した光はほとんど吸収されない
で吸収層23aを通過するが、この光変調部28の印加
電圧を変えると、吸収層23aのエネルギバンドが傾斜
して実効的な吸収端の波長が変化し、光の吸収の割合が
変わる。
In the optical semiconductor integrated circuit device thus produced, the absorption edge wavelength of the absorption layer 23a, 1.43 μm, is shorter than the absorption edge wavelength of the active layer 21b, 1.55 μm. Therefore, when a current is injected into the light generating section 27 to cause light with uniform intensity to be incident on the absorption layer 23a of the light modulation section 28 from the active layer 21b, when no voltage is applied to the absorption layer 23a, the incident light is Light passes through the absorption layer 23a with almost no absorption, but when the voltage applied to the light modulator 28 is changed, the energy band of the absorption layer 23a is tilted and the wavelength of the effective absorption edge changes, which increases the absorption of light. The proportion of

このようにして、吸収層23aを通過する光の強度を変
化させることにより、信号を発生させる。
In this way, a signal is generated by changing the intensity of light passing through the absorption layer 23a.

以上のような本発明の実施例によれば、第1図に示すよ
うに、活性層21bのM厚(tl)0.15μmに対し
て吸収層23aの膜厚(t2)を膜厚比t2/11が1
/3〜3となるようにしているので、第3図の解析結果
に示すように、活性層21bから吸収層23aに伝達さ
れる光の反射の割合を小さくして有効に光を伝達するこ
とができる。
According to the embodiment of the present invention as described above, as shown in FIG. /11 is 1
/3 to 3, the ratio of reflection of light transmitted from the active layer 21b to the absorption layer 23a is reduced to effectively transmit light, as shown in the analysis results in FIG. I can do it.

なお、本発明の実施例では、第1及び第2の導波路層と
して光発生部27の活性層21b及び光変調部28の吸
収層23aを用いているが、これに限らず共通の基板上
の異なる組成を有する導波路層間の接続部に対しても適
用できる。
In the embodiment of the present invention, the active layer 21b of the light generation section 27 and the absorption layer 23a of the light modulation section 28 are used as the first and second waveguide layers, but the present invention is not limited to this. It can also be applied to connections between waveguide layers having different compositions.

また、本発明の光半導体装置を構成する各層の膜厚や屈
折率が上記の実施例と同じ程度の半導体材料を用いた光
半導体装置の、異なる組成を有する導波路層間の接続部
に対しても本発明を適用することができる。
In addition, for the connection portion between waveguide layers having different compositions in an optical semiconductor device using semiconductor materials in which the film thickness and refractive index of each layer constituting the optical semiconductor device of the present invention are similar to those of the above embodiments. The present invention can also be applied to.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上のように、本発明の光半導体集積回路装置及びその
製造方法によれば、屈折率の小さい層により挟まれた第
1及び第2の導波路層の接続部での膜厚比が1/3〜3
となるようにしている・ので、導波路層間を通過する光
の反射の割合を小さくして有効に光を伝達することがで
きる。
As described above, according to the optical semiconductor integrated circuit device and the manufacturing method thereof of the present invention, the film thickness ratio at the connection portion of the first and second waveguide layers sandwiched between the layers having a low refractive index is 1/ 3~3
Therefore, the ratio of reflection of light passing between the waveguide layers can be reduced and light can be transmitted effectively.

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

第1図は、本発明の実施例の光半導体集積回路装置の作
成方法についての説明図、 第2図は、本発明の実施例の光半導体集積回路装置の作
成方法についての説明する上面図、第3図は、本発明の
作用・効果についての説明図、 第4図は、従来例の光半導体集積回路装置の作成方法に
ついての説明図である。 〔符号の説明〕 1.10.17・・・基体、 2.11.18・・・ガイド層、 3.12.19・・・停止層、 4.4a、4b・・・活性層、 5.5 a、5 b、22.22a、22b−第1の上
部層、 6.6a・・・吸収層、 7.7a、24.24a・・・第2の上部層、7b、2
4b・・・高抵抗埋込み層、 8.16.25・・・上部層、 9 a、  9 b、 26a、 26b、  30−
電極、13.20・・・基板、 14、 21 、21a、 21b−・・活性層(第1
の導波路層)、 15.23.23a・・・吸収層(第2の導波路層)、
27・・・光発生部、 28・・・光変調部、 31・・・SiO□膜、 32・・・溝。
FIG. 1 is an explanatory diagram of a method for manufacturing an optical semiconductor integrated circuit device according to an embodiment of the present invention; FIG. 2 is a top view illustrating a method for manufacturing an optical semiconductor integrated circuit device according to an embodiment of the present invention; FIG. 3 is an explanatory diagram of the operation and effect of the present invention, and FIG. 4 is an explanatory diagram of a conventional method of manufacturing an optical semiconductor integrated circuit device. [Explanation of symbols] 1.10.17... Base body, 2.11.18... Guide layer, 3.12.19... Stop layer, 4.4a, 4b... Active layer, 5. 5 a, 5 b, 22.22a, 22b - first upper layer, 6.6a... absorption layer, 7.7a, 24.24a... second upper layer, 7b, 2
4b...High resistance buried layer, 8.16.25... Upper layer, 9a, 9b, 26a, 26b, 30-
Electrode, 13.20...Substrate, 14, 21, 21a, 21b-...Active layer (first
waveguide layer), 15.23.23a... absorption layer (second waveguide layer),
27... Light generation section, 28... Light modulation section, 31... SiO□ film, 32... Groove.

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)基板上に端部が互いに隣接して設けられ、かつ該
基板の屈折率よりも大きい屈折率を有する第1及び第2
の導波路層と、該第1及び第2の導波路層を被覆し、か
つ該第1及び第2の導波路層の屈折率よりも小さい屈折
率を有する上部層とを有し、前記隣接部における第1の
導波路層の膜厚t1に対する第2の導波路層の膜厚t2
の膜厚比t2/t1が1/3以上、かつ3以下になって
いることを特徴とする光半導体装置。
(1) first and second first and second substrates whose ends are adjacent to each other on a substrate and have a refractive index greater than the refractive index of the substrate;
a waveguide layer, and an upper layer covering the first and second waveguide layers and having a refractive index smaller than the refractive index of the first and second waveguide layers; The film thickness t2 of the second waveguide layer with respect to the film thickness t1 of the first waveguide layer at
An optical semiconductor device characterized in that the film thickness ratio t2/t1 is 1/3 or more and 3 or less.
(2)基板上に、該基板の屈折率よりも大きい屈折率を
有する第1の導波路層と、該第1の導波路層の屈折率よ
りも小さい屈折率を有する第1の上部層とを形成する工
程と、 前記第1の上部層及び第1の導波路層を選択的に除去し
て、前記基板を表出する工程と、 前記表出した基板上であって、前記残存する第1の上部
層及び第1の導波路層に隣接して、前記基板の屈折率よ
りも大きい屈折率を有する第2の導波路層を、前記隣接
部における第1の導波路層の膜厚t3に対する前記第2
の導波路層の膜厚t2の膜厚比t2/t1が1/3以上
、かつ3以下になるように形成する工程と、 前記第1の上部層、前記第1及び第2の導波路層を被覆
するように、前記第1及び第2の導波路層の屈折率より
も小さい屈折率を有する第2の上部層を形成する工程と
を有する光半導体装置の製造方法。
(2) on a substrate, a first waveguide layer having a refractive index greater than the refractive index of the substrate; and a first upper layer having a refractive index smaller than the refractive index of the first waveguide layer; selectively removing the first upper layer and the first waveguide layer to expose the substrate; 1 and adjacent to the first waveguide layer, a second waveguide layer having a refractive index larger than the refractive index of the substrate is formed so as to have a film thickness t3 of the first waveguide layer in the adjacent portion. said second for
forming the waveguide layer so that the film thickness ratio t2/t1 of the film thickness t2 is 1/3 or more and 3 or less, the first upper layer, the first and second waveguide layers; forming a second upper layer having a refractive index smaller than the refractive index of the first and second waveguide layers so as to cover the first and second waveguide layers.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2017017112A (en) * 2015-06-29 2017-01-19 富士通株式会社 Method for manufacturing optical semiconductor element

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