JPH0659292A - 半導体光スイッチおよびその製造方法 - Google Patents
半導体光スイッチおよびその製造方法Info
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- JPH0659292A JPH0659292A JP21283492A JP21283492A JPH0659292A JP H0659292 A JPH0659292 A JP H0659292A JP 21283492 A JP21283492 A JP 21283492A JP 21283492 A JP21283492 A JP 21283492A JP H0659292 A JPH0659292 A JP H0659292A
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- inp
- optical switch
- clad
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 本発明の目的は、光導波路の単一モード性す
なわち低クロストーク特性と低駆動電圧特性および挿入
損失の点で優れた半導体光スイッチを提供することにあ
る。 【構成】 多重量子井戸半導体材料よりなるコア層５の
上には、少なくとも２つの凹部１１ａを有するノンドー
プクラッド層９，１０および１１が形成されている。凹
部１１ａの上には導電性クラッド層３が形成されてい
る。凹部１１ａの底面はコア層５の上面に達していても
よい。
なわち低クロストーク特性と低駆動電圧特性および挿入
損失の点で優れた半導体光スイッチを提供することにあ
る。 【構成】 多重量子井戸半導体材料よりなるコア層５の
上には、少なくとも２つの凹部１１ａを有するノンドー
プクラッド層９，１０および１１が形成されている。凹
部１１ａの上には導電性クラッド層３が形成されてい
る。凹部１１ａの底面はコア層５の上面に達していても
よい。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、製作性がよく、低駆動
電圧で低損失の半導体光スイッチおよびその製造方法に
関するものである。
電圧で低損失の半導体光スイッチおよびその製造方法に
関するものである。
【０００２】
【従来の技術】光変調や半導体導波路形光スイッチに適
用する光デバイスとして、多重量子井戸（Ｍｕｌｔｉｐ
ｌｅ Ｑｕａｎｔｕｍ Ｗｅｌｌ：以下、ＭＱＷと略
す）半導体材料を用いたものがある。これらの材料は大
きな電気光学効果を有しているので、高効率で小形の光
変調器や導波路形光スイッチ等の種々の光デバイスを実
現できるなどの特徴があり、これらの光デバイスの研究
が進められている。
用する光デバイスとして、多重量子井戸（Ｍｕｌｔｉｐ
ｌｅ Ｑｕａｎｔｕｍ Ｗｅｌｌ：以下、ＭＱＷと略
す）半導体材料を用いたものがある。これらの材料は大
きな電気光学効果を有しているので、高効率で小形の光
変調器や導波路形光スイッチ等の種々の光デバイスを実
現できるなどの特徴があり、これらの光デバイスの研究
が進められている。
【０００３】図７は、ＭＱＷを用いた従来の方向性結合
器形光デバイスの構成を示す斜視図であり、図８の
（ａ）は図７におけるＡ−Ａ′線断面図であり、図８の
（ｂ）は（ａ）に示した光デバイスの横方向等価屈折率
を示すグラフである。図７および図８において、１はｐ
側電極、２はｐ+ −ＩｎＧａＡｓキャップ層、３はｐ−
ＩｎＰクラッド層、４はｉ−ＩｎＰクラッド層、５はＩ
ｎＧａＡｓ／ＩｎＡｌＡｓノンドープ多重量子井戸（ｉ
−ＭＱＷ）層であり、第１コア層を構成する。６はｎ−
ＩｎＰ基板、７はｎ側電極である。また、図７におい
て、Ｉは光入力導波路、ＩＩは光スイッチ部、ＩＩＩは
光出力導波路である。
器形光デバイスの構成を示す斜視図であり、図８の
（ａ）は図７におけるＡ−Ａ′線断面図であり、図８の
（ｂ）は（ａ）に示した光デバイスの横方向等価屈折率
を示すグラフである。図７および図８において、１はｐ
側電極、２はｐ+ −ＩｎＧａＡｓキャップ層、３はｐ−
ＩｎＰクラッド層、４はｉ−ＩｎＰクラッド層、５はＩ
ｎＧａＡｓ／ＩｎＡｌＡｓノンドープ多重量子井戸（ｉ
−ＭＱＷ）層であり、第１コア層を構成する。６はｎ−
ＩｎＰ基板、７はｎ側電極である。また、図７におい
て、Ｉは光入力導波路、ＩＩは光スイッチ部、ＩＩＩは
光出力導波路である。
【０００４】ここで、上記構成のスイッチの動作波長を
１．５５μｍとすると、ＭＱＷ層５のバンドギャップ波
長λｇを１．４４μｍ程度に設定しておく。これを動作
させるには、２つのｐ側電極間にマイクロ波信号を加え
ればよい。つまり、この光スイッチは、導波路に直接電
界を印加し、ＭＱＷ構造に起因する電気光学効果によ
り、導波光の屈折率を変えてスイッチングを行う構造で
ある。
１．５５μｍとすると、ＭＱＷ層５のバンドギャップ波
長λｇを１．４４μｍ程度に設定しておく。これを動作
させるには、２つのｐ側電極間にマイクロ波信号を加え
ればよい。つまり、この光スイッチは、導波路に直接電
界を印加し、ＭＱＷ構造に起因する電気光学効果によ
り、導波光の屈折率を変えてスイッチングを行う構造で
ある。
【０００５】この方向性結合器形光スイッチを製作する
際の主な工程は次のようになる。
際の主な工程は次のようになる。
【０００６】 図９のように、ｎ−ＩｎＰ基板６の上
にｉ−ＭＱＷ層５、ｉ−ＩｎＰクラッド層４、ｐ−Ｉｎ
Ｐクラッド層３、ｐ+ −ＩｎＧａＡｓキャップ層２をこ
の順に結晶成長する。
にｉ−ＭＱＷ層５、ｉ−ＩｎＰクラッド層４、ｐ−Ｉｎ
Ｐクラッド層３、ｐ+ −ＩｎＧａＡｓキャップ層２をこ
の順に結晶成長する。
【０００７】 ｐ+ −ＩｎＧａＡｓキャップ層２の上
にフォトレジスト８をスピンコート法で塗布したのち、
フォトリソグラフィ技術により、図１０のようにフォト
レジスト８をパターニングする。
にフォトレジスト８をスピンコート法で塗布したのち、
フォトリソグラフィ技術により、図１０のようにフォト
レジスト８をパターニングする。
【０００８】 このフォトレジスト８をマスクとし
て、ウェットエッチングあるいはドライエッチングによ
り図１１のようなメサを形成する。
て、ウェットエッチングあるいはドライエッチングによ
り図１１のようなメサを形成する。
【０００９】なお、ｉ−ＩｎＰクラッド層４のエッチン
グについては、ドライエッチングでもよいが、ここで説
明している長波長系半導体の場合には、塩酸系のエッチ
ャントを用いたウェットエッチングにより、ｉ−ＩｎＧ
ａＡｓＰ層を、エッチングを止めるエッチストップ層と
して機能させることができる。従って、ｉ−ＩｎＰクラ
ッド層４の上に１０ｎｍ程度の厚みのｉ−ＩｎＧａＡｓ
Ｐエッチストップ層を設けておけば、ｐ−ＩｎＰクラッ
ド層３のみをウェットエッチングし、正確に除去するこ
とができる。
グについては、ドライエッチングでもよいが、ここで説
明している長波長系半導体の場合には、塩酸系のエッチ
ャントを用いたウェットエッチングにより、ｉ−ＩｎＧ
ａＡｓＰ層を、エッチングを止めるエッチストップ層と
して機能させることができる。従って、ｉ−ＩｎＰクラ
ッド層４の上に１０ｎｍ程度の厚みのｉ−ＩｎＧａＡｓ
Ｐエッチストップ層を設けておけば、ｐ−ＩｎＰクラッ
ド層３のみをウェットエッチングし、正確に除去するこ
とができる。
【００１０】 最後に、ｐ側電極１とｎ側の電極７を
形成して光スイッチができあがる。
形成して光スイッチができあがる。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】ここで、図８の（ａ）
および（ｂ）を用いて、導電性クラッドとしてのｐ−Ｉ
ｎＰクラッド層３の形成されている直下のｉ−ＩｎＰク
ラッド層４を除いた、その周囲のｉ−ＩｎＰクラッド層
４（以下、サイドクラッド４ａという）の役目について
簡単に説明する。
および（ｂ）を用いて、導電性クラッドとしてのｐ−Ｉ
ｎＰクラッド層３の形成されている直下のｉ−ＩｎＰク
ラッド層４を除いた、その周囲のｉ−ＩｎＰクラッド層
４（以下、サイドクラッド４ａという）の役目について
簡単に説明する。
【００１２】導波光はｐ−ＩｎＰクラッド層３の直下近
傍のｉ−ＭＱＷ層５近傍を伝搬するが、このとき導波光
はｉ−ＭＱＷ層５の上下にも漏れている。サイドクラッ
ド４ａが薄いとｐ−ＩｎＰクラッド層３がない場所では
導波光は空気の低い屈折率（１．０）を感じその場所の
等価屈折率は下がる。一方、ｐ−ＩｎＰクラッド層３が
ある場所ではｉ−ＭＱＷ層５の上に漏れた光はそのｐ−
ＩｎＰクラッド層３の高い屈折率（３．１７）を感じ、
等価屈折率が高くなり図８の（ｂ）に示したような横方
向等価屈折率の分布が生じる。すなわち、サイドクラッ
ド４ａが薄いと横方向屈折率差が大きくなり、光の閉じ
込めが強くなりすぎる。従って、ｐ−ＩｎＰクラッド層
３のリッジ幅Ｗが４μｍ程度と広い場合には、光導波路
は多モード光導波路となり易く特性上好ましくない。そ
のため、サイドクラッド４ａの厚みを厚くし、横方向屈
折率差を制御し、単一モード伝搬を実現する必要が生じ
る。
傍のｉ−ＭＱＷ層５近傍を伝搬するが、このとき導波光
はｉ−ＭＱＷ層５の上下にも漏れている。サイドクラッ
ド４ａが薄いとｐ−ＩｎＰクラッド層３がない場所では
導波光は空気の低い屈折率（１．０）を感じその場所の
等価屈折率は下がる。一方、ｐ−ＩｎＰクラッド層３が
ある場所ではｉ−ＭＱＷ層５の上に漏れた光はそのｐ−
ＩｎＰクラッド層３の高い屈折率（３．１７）を感じ、
等価屈折率が高くなり図８の（ｂ）に示したような横方
向等価屈折率の分布が生じる。すなわち、サイドクラッ
ド４ａが薄いと横方向屈折率差が大きくなり、光の閉じ
込めが強くなりすぎる。従って、ｐ−ＩｎＰクラッド層
３のリッジ幅Ｗが４μｍ程度と広い場合には、光導波路
は多モード光導波路となり易く特性上好ましくない。そ
のため、サイドクラッド４ａの厚みを厚くし、横方向屈
折率差を制御し、単一モード伝搬を実現する必要が生じ
る。
【００１３】図１２は、リッジ幅Ｗが２．０μｍの場合
と４．０μｍの場合、それぞれリッジ間のギャップＧを
変数とした完全結合長の計算結果を示すグラフである。
なお、サイドクラッド４ａの厚みは後述するように、導
波路の単一モード性と密接な関係がある。従って、サイ
ドクラッド４ａの厚みを、リッジ幅Ｗ＝２．０μｍの場
合には０．０７μｍと薄くしているが、Ｗ＝４．０μｍ
の場合には０．２５μｍと厚くしている。
と４．０μｍの場合、それぞれリッジ間のギャップＧを
変数とした完全結合長の計算結果を示すグラフである。
なお、サイドクラッド４ａの厚みは後述するように、導
波路の単一モード性と密接な関係がある。従って、サイ
ドクラッド４ａの厚みを、リッジ幅Ｗ＝２．０μｍの場
合には０．０７μｍと薄くしているが、Ｗ＝４．０μｍ
の場合には０．２５μｍと厚くしている。
【００１４】図１２からわかるように、完全結合長のギ
ャップＧに対する傾きはリッジ幅Ｗが大きいと、小さ
い。これは、光スイッチ製作時における製作のトレラン
スが緩いことと等価であり、リッジ幅を大きくすること
は光スイッチ製作における歩留まりを向上できることに
つながる。同様に、リッジ幅Ｗの寸法が大きいとリッジ
幅の製作誤差も緩和される。実際の光スイッチを上述の
エッチング技術を用いて製作する場合には、ｐ−ＩｎＰ
クラッド層３のエッチング角度がばらつき、等価的にギ
ャップＧやリッジ幅Ｗが変動する。そのため、光スイッ
チの製作のトレランスを緩和するにはリッジ間を広くす
ることが望ましい。
ャップＧに対する傾きはリッジ幅Ｗが大きいと、小さ
い。これは、光スイッチ製作時における製作のトレラン
スが緩いことと等価であり、リッジ幅を大きくすること
は光スイッチ製作における歩留まりを向上できることに
つながる。同様に、リッジ幅Ｗの寸法が大きいとリッジ
幅の製作誤差も緩和される。実際の光スイッチを上述の
エッチング技術を用いて製作する場合には、ｐ−ＩｎＰ
クラッド層３のエッチング角度がばらつき、等価的にギ
ャップＧやリッジ幅Ｗが変動する。そのため、光スイッ
チの製作のトレランスを緩和するにはリッジ間を広くす
ることが望ましい。
【００１５】ところが、リッジの幅を広くすると、方向
性結合器として低クロストークを実現するにはサイドク
ラッド４ａの厚みＤを０．２μｍ以上と厚くしなければ
ならない。なぜなら、方向性結合器として低クロストー
クであるためには、図８の構造において片側の光導波路
が単一モード伝搬であることが不可欠であり、単一モー
ド伝搬を実現するためにはサイドクラッド４ａの厚みを
上述の程度まで厚くする必要があるからである。その結
果、ノンドープ層全体（この場合には、ｉ−ＭＱＷ層５
の厚みとサイドクラッド４ａの厚みの和）が厚くなり、
光スイッチとしての駆動電圧が高くなるという欠点があ
った。
性結合器として低クロストークを実現するにはサイドク
ラッド４ａの厚みＤを０．２μｍ以上と厚くしなければ
ならない。なぜなら、方向性結合器として低クロストー
クであるためには、図８の構造において片側の光導波路
が単一モード伝搬であることが不可欠であり、単一モー
ド伝搬を実現するためにはサイドクラッド４ａの厚みを
上述の程度まで厚くする必要があるからである。その結
果、ノンドープ層全体（この場合には、ｉ−ＭＱＷ層５
の厚みとサイドクラッド４ａの厚みの和）が厚くなり、
光スイッチとしての駆動電圧が高くなるという欠点があ
った。
【００１６】すなわち、従来の方向性結合器形光スイッ
チでは、光導波路の単一モード伝搬（方向性結合器とし
ての低クロストーク性）と低駆動電圧性を両立すること
は困難であるという問題があった。
チでは、光導波路の単一モード伝搬（方向性結合器とし
ての低クロストーク性）と低駆動電圧性を両立すること
は困難であるという問題があった。
【００１７】そこで、本発明の目的は、上述の技術的課
題を解決し、光導波路の単一モード性すなわち低クロス
トーク特性と低駆動電圧特性および挿入損失の点で優れ
た半導体光スイッチを提供することにある。
題を解決し、光導波路の単一モード性すなわち低クロス
トーク特性と低駆動電圧特性および挿入損失の点で優れ
た半導体光スイッチを提供することにある。
【００１８】
【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために、請求項１記載の本発明半導体光スイッチは、
基板と、該基板上に形成されたコア層と、該コア層の上
に形成され、かつ少なくとも２つの凹部を有するノンド
ープクラッド層と、該ノンドープクラッド層の凹部の上
に形成された導電性クラッド層とを含むことを特徴とす
る。
るために、請求項１記載の本発明半導体光スイッチは、
基板と、該基板上に形成されたコア層と、該コア層の上
に形成され、かつ少なくとも２つの凹部を有するノンド
ープクラッド層と、該ノンドープクラッド層の凹部の上
に形成された導電性クラッド層とを含むことを特徴とす
る。
【００１９】請求項２記載の発明は、請求項１記載の半
導体光スイッチにおいて、前記ノンドープクラッド層の
凹部の底面は前記コア層の上面にまで達していることを
特徴とする。
導体光スイッチにおいて、前記ノンドープクラッド層の
凹部の底面は前記コア層の上面にまで達していることを
特徴とする。
【００２０】請求項３の記載の本発明製造方法は、基板
上にコア層を形成する工程と、前記コア層の上に少なく
とも２つの凹部を有する少なくとも一層のノンドープク
ラッド層を形成する工程と、前記ノンドープクラッド層
の上に導電性クラッド層を形成する工程と、前記導電性
クラッド層をエッチングして前記ノンドープクラッド層
の凹部上に少なくとも２つの前記導電性クラッド層をメ
サ状に形成する工程と、を含むことを特徴とする。
上にコア層を形成する工程と、前記コア層の上に少なく
とも２つの凹部を有する少なくとも一層のノンドープク
ラッド層を形成する工程と、前記ノンドープクラッド層
の上に導電性クラッド層を形成する工程と、前記導電性
クラッド層をエッチングして前記ノンドープクラッド層
の凹部上に少なくとも２つの前記導電性クラッド層をメ
サ状に形成する工程と、を含むことを特徴とする。
【００２１】請求項４記載の発明は、請求項３記載の半
導体光スイッチの製造方法において、前記ノンドープク
ラッド層の凹部形成工程は、該凹部の底面に前記コア層
の上面が露出するまで続けられることを特徴とする。
導体光スイッチの製造方法において、前記ノンドープク
ラッド層の凹部形成工程は、該凹部の底面に前記コア層
の上面が露出するまで続けられることを特徴とする。
【００２２】
【作用】本発明によれば、コア上もしくはその直近まで
導電性クラッドを形成するため、ノンドープ層の厚みを
零もしくは薄くできる。その結果、コア内の内部電界強
度を高くでき、駆動電圧を低減することが可能となる。
一方、サイドクラッドについては従来と同様に、リッジ
の幅を広くした場合に必要な厚みを実現できるため、単
一モード導波を実現できる。
導電性クラッドを形成するため、ノンドープ層の厚みを
零もしくは薄くできる。その結果、コア内の内部電界強
度を高くでき、駆動電圧を低減することが可能となる。
一方、サイドクラッドについては従来と同様に、リッジ
の幅を広くした場合に必要な厚みを実現できるため、単
一モード導波を実現できる。
【００２３】
【実施例】以下、図面を参照して本発明の一実施例を詳
細に説明する。
細に説明する。
【００２４】ここで、光スイッチが概略として図７に示
した方向性結合器を構成する場合を例にとって、本発明
の光スイッチの製造手順を主として述べ、その説明の中
で本発明の構造について述べる。
した方向性結合器を構成する場合を例にとって、本発明
の光スイッチの製造手順を主として述べ、その説明の中
で本発明の構造について述べる。
【００２５】（実施例１） 図１のように、ｎ+ −ＩｎＰ基板６の上に、ｉ−Ｍ
ＱＷ層５、ｉ−ＩｎＰ層９、ｉ−ＩｎＧａＡｓＰ層１
０、ｉ−ＩｎＰ層１１を順次堆積したのち、第１フォト
レジスト１２をスピンコート法で塗布する。ここで、ｉ
−ＩｎＰ層９，ｉ−ＩｎＧａＡｓＰ層１０およびｉ−Ｉ
ｎＰ層１１はノンドープクラッドを構成する。なお、本
実施例では、上記ｉ−ＩｎＧａＡｓＰ層１０のバンドギ
ャップ波長λｇを１．３μｍとするが、他の波長でもよ
い。
ＱＷ層５、ｉ−ＩｎＰ層９、ｉ−ＩｎＧａＡｓＰ層１
０、ｉ−ＩｎＰ層１１を順次堆積したのち、第１フォト
レジスト１２をスピンコート法で塗布する。ここで、ｉ
−ＩｎＰ層９，ｉ−ＩｎＧａＡｓＰ層１０およびｉ−Ｉ
ｎＰ層１１はノンドープクラッドを構成する。なお、本
実施例では、上記ｉ−ＩｎＧａＡｓＰ層１０のバンドギ
ャップ波長λｇを１．３μｍとするが、他の波長でもよ
い。
【００２６】 図２に示すように第１フォトレジスト
１２をパターニングしたのち、ｉ−ＩｎＰ層１１を第１
フォトレジスト１２をマスクとしてエッチングする。こ
のエッチングにより凹部１１ａを所定箇所に形成する。
このとき、ｉ−ＩｎＰ層１１のエッチングについては、
前述のようにｉ−ＩｎＧａＡｓＰ層１０をエッチストッ
プ層として用い、ｉ−ＩｎＰ層１１のみをウェットエッ
チングすることができる。この場合、ｉ−ＩｎＧａＡｓ
Ｐエッチストップ層１０はその厚みが１０ｎｍ程度であ
るため、これを次に、例えば硫酸系のエッチャントでエ
ッチングし、除去しても特性上問題がないからである。
なお、ｉ−ＩｎＧａＡｓＰエッチストップ層１０を用い
ない場合にはエッチングレートを考慮してｉ−ＩｎＰ層
１１を除去するようにしてもよい。また、本実施例で
は、凹部１１ａ以外のｉ−ＩｎＰ層１１はサイドクラッ
ド１１ｂを構成する。
１２をパターニングしたのち、ｉ−ＩｎＰ層１１を第１
フォトレジスト１２をマスクとしてエッチングする。こ
のエッチングにより凹部１１ａを所定箇所に形成する。
このとき、ｉ−ＩｎＰ層１１のエッチングについては、
前述のようにｉ−ＩｎＧａＡｓＰ層１０をエッチストッ
プ層として用い、ｉ−ＩｎＰ層１１のみをウェットエッ
チングすることができる。この場合、ｉ−ＩｎＧａＡｓ
Ｐエッチストップ層１０はその厚みが１０ｎｍ程度であ
るため、これを次に、例えば硫酸系のエッチャントでエ
ッチングし、除去しても特性上問題がないからである。
なお、ｉ−ＩｎＧａＡｓＰエッチストップ層１０を用い
ない場合にはエッチングレートを考慮してｉ−ＩｎＰ層
１１を除去するようにしてもよい。また、本実施例で
は、凹部１１ａ以外のｉ−ＩｎＰ層１１はサイドクラッ
ド１１ｂを構成する。
【００２７】 第１フォトレジスト１２を除去したの
ち、図３のように、ｐ−ＩｎＰクラッド層３およびｐ+
−ＩｎＧａＡｓキャップ層２を順次成長する。
ち、図３のように、ｐ−ＩｎＰクラッド層３およびｐ+
−ＩｎＧａＡｓキャップ層２を順次成長する。
【００２８】 従来の光スイッチの製造方法の工程の
以降（図１０および図１１参照）と同様に、第２フォ
トレジスト１３をスピンコート法で塗布したのち、図４
のように第２フォトレジスト１３をパターニングし、さ
らに図５のように第２フォトレジスト１３をマスクとし
てｐ+ −ＩｎＧａＡｓ層２およびｐ−ＩｎＰクラッド層
３をエッチングする。このときも、ｉ−ＩｎＰ層１１の
上にｉ−ＩｎＧａＡｓＰ層をあらかじめ堆積しておき、
ウェットエッチングのエッチストップ層として使用すれ
ば、正確なエッチングを行うことができる。
以降（図１０および図１１参照）と同様に、第２フォ
トレジスト１３をスピンコート法で塗布したのち、図４
のように第２フォトレジスト１３をパターニングし、さ
らに図５のように第２フォトレジスト１３をマスクとし
てｐ+ −ＩｎＧａＡｓ層２およびｐ−ＩｎＰクラッド層
３をエッチングする。このときも、ｉ−ＩｎＰ層１１の
上にｉ−ＩｎＧａＡｓＰ層をあらかじめ堆積しておき、
ウェットエッチングのエッチストップ層として使用すれ
ば、正確なエッチングを行うことができる。
【００２９】 第２フォトレジスト１３を除去したの
ち、ｐ側電極１とｎ側電極７を形成することにより、本
発明の光スイッチができあがる。図６は、本発明の半導
体光スイッチの一実施例を示す斜視図を示す。ここで、
ＩおよびＩＩＩは各々光入力導波路および光出力導波
路、ＩＩは光スイッチ部である。
ち、ｐ側電極１とｎ側電極７を形成することにより、本
発明の光スイッチができあがる。図６は、本発明の半導
体光スイッチの一実施例を示す斜視図を示す。ここで、
ＩおよびＩＩＩは各々光入力導波路および光出力導波
路、ＩＩは光スイッチ部である。
【００３０】従来例を示した図８と本発明の一実施例を
示した図５とを比較すると、ｉ−ＩｎＰ層の全厚みは互
いに同じである。すなわち、図８におけるｉ−ＩｎＰ層
４の厚みと、図５におけるｉ−ＩｎＰ層９，エッチスト
ップ層１０およびｉ−ＩｎＰ層１１の厚みの和とは同じ
であることがわかる。従って、ｐ−ＩｎＰクラッド層３
の幅は広いにも関わらず、光導波路としては単一モード
伝搬が実現できる。
示した図５とを比較すると、ｉ−ＩｎＰ層の全厚みは互
いに同じである。すなわち、図８におけるｉ−ＩｎＰ層
４の厚みと、図５におけるｉ−ＩｎＰ層９，エッチスト
ップ層１０およびｉ−ＩｎＰ層１１の厚みの和とは同じ
であることがわかる。従って、ｐ−ＩｎＰクラッド層３
の幅は広いにも関わらず、光導波路としては単一モード
伝搬が実現できる。
【００３１】しかしながら、本発明では従来例と比較し
て、ｉ−ＩｎＰ層１１の厚み分（エッチストップ層１０
を除去していれば、エッチストップ層１０の厚みの分も
入る）だけ、ノンドープクラッドの厚みが薄い。従っ
て、従来例と比較して本発明ではｉ−ＭＱＷ層５内の内
部電界強度が高くなり駆動電圧を低くできることにな
る。
て、ｉ−ＩｎＰ層１１の厚み分（エッチストップ層１０
を除去していれば、エッチストップ層１０の厚みの分も
入る）だけ、ノンドープクラッドの厚みが薄い。従っ
て、従来例と比較して本発明ではｉ−ＭＱＷ層５内の内
部電界強度が高くなり駆動電圧を低くできることにな
る。
【００３２】なお、ＭＱＷ層としてはＩｎＧａＡｓをウ
ェルに、ＩｎＡｌＡｓをバリアに用いた例について説明
したが、その他の材料でもよいことは言うまでもない。
さらに、順バイアスを印加することにより、電流を注入
して屈折率を変化させても、光スイッチングを行うこと
ができる。さらに光スイッチ部ＩＩと光入出力導波路部
ＩおよびＩＩＩの各クラッドはその間に分離溝を設ける
などにより、互いに電気的に分離してもよいことは言う
までもない。
ェルに、ＩｎＡｌＡｓをバリアに用いた例について説明
したが、その他の材料でもよいことは言うまでもない。
さらに、順バイアスを印加することにより、電流を注入
して屈折率を変化させても、光スイッチングを行うこと
ができる。さらに光スイッチ部ＩＩと光入出力導波路部
ＩおよびＩＩＩの各クラッドはその間に分離溝を設ける
などにより、互いに電気的に分離してもよいことは言う
までもない。
【００３３】さらにクラッドを一旦エッチングしたのち
導電性クラッドを再成長するという本発明の基本概念は
電界印加形方向性結合器形スイッチのみに限らず、電流
注入形、マッハツェンダ形さらには反射形など種々の光
スイッチや光変調器、さらにはリッジ形半導体レーザな
どにも適用可能である。
導電性クラッドを再成長するという本発明の基本概念は
電界印加形方向性結合器形スイッチのみに限らず、電流
注入形、マッハツェンダ形さらには反射形など種々の光
スイッチや光変調器、さらにはリッジ形半導体レーザな
どにも適用可能である。
【００３４】なお、上記実施例では、ｐ−ＩｎＰクラッ
ド層３直下のノンドープクラッドとしてｉ−ＩｎＰ層９
もしくはｉ−ＩｎＰ層９およびエッチストップ層１０を
残したが、これらを残さず、ｐ−ＩｎＰクラッド層３と
ｉ−ＭＱＷ層５とを直接に接するようにしてもよい。
ド層３直下のノンドープクラッドとしてｉ−ＩｎＰ層９
もしくはｉ−ＩｎＰ層９およびエッチストップ層１０を
残したが、これらを残さず、ｐ−ＩｎＰクラッド層３と
ｉ−ＭＱＷ層５とを直接に接するようにしてもよい。
【００３５】さらに、図２においては、ノンドープクラ
ッド層１１をエッチングにより除去したが、逆にエッチ
ングする箇所に選択成長用マスクを形成し結晶成長を行
っても、図２と同じ形状を形成することができる。
ッド層１１をエッチングにより除去したが、逆にエッチ
ングする箇所に選択成長用マスクを形成し結晶成長を行
っても、図２と同じ形状を形成することができる。
【００３６】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、サ
イドクラッドの厚みを厚くするとともにコアの直上まで
導電性のクラッドを形成するため、エッチング技術を用
いてリッジを形成する場合に、光導波路の単一モード性
と低駆動電圧性を両立した光スイッチを提供することが
できる。すなわち、本発明は、駆動電圧を高めることな
く、リッジの幅を拡大でき、導波路の製造のトレランス
を拡大できる利点を有している。
イドクラッドの厚みを厚くするとともにコアの直上まで
導電性のクラッドを形成するため、エッチング技術を用
いてリッジを形成する場合に、光導波路の単一モード性
と低駆動電圧性を両立した光スイッチを提供することが
できる。すなわち、本発明は、駆動電圧を高めることな
く、リッジの幅を拡大でき、導波路の製造のトレランス
を拡大できる利点を有している。
【図１】本発明の一実施例の製造手順を説明する断面図
である。
である。
【図２】本発明の一実施例の製造手順を説明する断面図
である。
である。
【図３】本発明の一実施例の製造手順を説明する断面図
である。
である。
【図４】本発明の一実施例の製造手順を説明する断面図
である。
である。
【図５】本発明の一実施例の製造手順を説明する断面図
である。
である。
【図６】本発明の半導体光スイッチの一実施例を示す斜
視図である。
視図である。
【図７】従来の方向性結合器形光スイッチの構成を示す
斜視図である。
斜視図である。
【図８】（ａ）は図７におけるＡＡ′線断面図であり、
（ｂ）は（ａ）の横方向等価屈折率を示すグラフであ
る。
（ｂ）は（ａ）の横方向等価屈折率を示すグラフであ
る。
【図９】従来の方向性結合器形光スイッチの製作法を説
明する断面図である。
明する断面図である。
【図１０】従来の方向性結合器形光スイッチの製作法を
説明する断面図である。
説明する断面図である。
【図１１】実際に製作した従来の方向性結合器形光スイ
ッチの断面図である。
ッチの断面図である。
【図１２】ギャップＧに対する完全結合長の関係（計算
結果）を示すグラフである。
結果）を示すグラフである。
１ ｐ側電極 ２ ｐ+ −ＩｎＧａＡｓキャップ層 ３ ｐ−ＩｎＰクラッド層 ４ ｉ−ＩｎＰクラッド層 ４ａ サイドクラッド ５ ｉ−ＭＱＷ層 ６ ｎ−ＩｎＰ基板 ７ ｎ側電極 ８ フォトレジスト ９ ｉ−ＩｎＰ層 １０ ｉ−ＩｎＧａＡｓＰエッチストップ層 １１ ｉ−ＩｎＰ層 １２ 第１フォトレジスト １３ 第２フォトレジスト
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 竹内 博昭 東京都千代田区内幸町１丁目１番６号 日 本電信電話株式会社内 (72)発明者 吉本 直人 東京都千代田区内幸町１丁目１番６号 日 本電信電話株式会社内
Claims (4)
- 【請求項１】 基板と、 該基板上に形成されたコア層と、 該コア層の上に形成され、かつ少なくとも２つの凹部を
有するノンドープクラッド層と、 該ノンドープクラッド層の凹部の上に形成された導電性
クラッド層とを含むことを特徴とする半導体光スイッ
チ。 - 【請求項２】 請求項１記載の半導体光スイッチにおい
て、 前記ノンドープクラッド層の凹部の底面は前記コア層の
上面にまで達していることを特徴とする半導体光スイッ
チ。 - 【請求項３】 基板上にコア層を形成する工程と、 前記コア層の上に少なくとも２つの凹部を有する少なく
とも一層のノンドープクラッド層を形成する工程と、 前記ノンドープクラッド層の上に導電性クラッド層を形
成する工程と、 前記導電性クラッド層をエッチングして前記ノンドープ
クラッド層の凹部上に少なくとも２つの前記導電性クラ
ッド層をメサ状に形成する工程と、 を含むことを特徴とする半導体光スイッチの製造方法。 - 【請求項４】 請求項３記載の半導体光スイッチの製造
方法において、 前記ノンドープクラッド層の凹部形成工程は、該凹部の
底面に前記コア層の上面が露出するまで続けられること
を特徴とする半導体光スイッチの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21283492A JPH0659292A (ja) | 1992-08-10 | 1992-08-10 | 半導体光スイッチおよびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21283492A JPH0659292A (ja) | 1992-08-10 | 1992-08-10 | 半導体光スイッチおよびその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0659292A true JPH0659292A (ja) | 1994-03-04 |
Family
ID=16629129
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21283492A Pending JPH0659292A (ja) | 1992-08-10 | 1992-08-10 | 半導体光スイッチおよびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0659292A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| LT4722B (lt) | 1998-12-30 | 2000-11-27 | Higienos Institutas | Čiužinys nuo pragulų |
-
1992
- 1992-08-10 JP JP21283492A patent/JPH0659292A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| LT4722B (lt) | 1998-12-30 | 2000-11-27 | Higienos Institutas | Čiužinys nuo pragulų |
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