JPH07146413A - Semiconductor light waveguide, manufacture thereof, and light waveguide type element - Google Patents

Semiconductor light waveguide, manufacture thereof, and light waveguide type element

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JPH07146413A
JPH07146413A JP29641493A JP29641493A JPH07146413A JP H07146413 A JPH07146413 A JP H07146413A JP 29641493 A JP29641493 A JP 29641493A JP 29641493 A JP29641493 A JP 29641493A JP H07146413 A JPH07146413 A JP H07146413A
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JP
Japan
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waveguide
semiconductor layer
semiconductor
optical
low
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JP29641493A
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Japanese (ja)
Inventor
Akiyoshi Sugawara
章義 菅原
Hiroyuki Hosobane
弘之 細羽
Masafumi Kondo
雅文 近藤
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Sharp Corp
Original Assignee
Sharp Corp
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Abstract

PURPOSE:To provide a semiconductor light waveguide which can be manufactured simply and easily, in which waveguide loss is reduced, and in which light phase modulation is possible, and a manufacturing method thereof. CONSTITUTION:At a face (100) 11a of a semiconductor substrate 11, inside grooves 12 formed having a V-letter shaped cross sectional surface in a pattern of stripes, waveguide parts 15 of a high refraction factor are provided to be extended in stripes along the pattern of the grooves 12. The waveguide part 15 has an inverse mesa-shaped cross sectional surface, a lower surface 15a and both side surfaces 15b, 15b get in contact with a first low-refraction factor semiconductor layer 14, and an upper surface 15c gets in contact with a second low-refraction factor semiconductor layer 16. Layers 13-17 are grown continuously in an MOCVD method in specified conditions in which a surface azimuth of primer is reflected.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【０００１】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は半導体光導波路、すな
わち、半導体材料によって構成された光導波路に関し、
より詳しくは、複雑な工程を経ることなく、１回の有機
金属化学気相成長（ＭＯＣＶＤ）法により簡単かつ容易
に作製することのできる半導体光導波路に関する。ま
た、そのような半導体光導波路の作製方法に関する。ま
た、そのような半導体光導波路を含む光導波路型素子に
関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor optical waveguide, that is, an optical waveguide composed of a semiconductor material,
More specifically, the present invention relates to a semiconductor optical waveguide that can be easily and easily manufactured by a single metal organic chemical vapor deposition (MOCVD) method without going through complicated steps. It also relates to a method for manufacturing such a semiconductor optical waveguide. It also relates to an optical waveguide type device including such a semiconductor optical waveguide.

【０００２】[0002]

【従来の技術】光導波路を構成するための材料として
は、ＬiＮbＯ3などのような誘電体の電気光学結晶が良
く知られている。これらの電気光学結晶は、導波損失が
少なく、電気光学効果を利用した光位相変調が可能であ
るという利点を有している。しかし、これらの電気光学
結晶は、比較的高価であるという欠点がある。また、実
際に光路となる導波部（以下、単に「導波部」とい
う。）とそれを挟むクラッド層との間の屈折率差を大き
くすることができないため、光の閉じ込めが弱い。この
ため、湾曲した光導波路を構成する場合、曲率半径を小
さくすると、光導波路から光が漏れてしまい、損失が大
きくなる。一方、曲率半径を大きくすると、素子のサイ
ズが大きくなり、素子の単価が高くなるという欠点があ
る。この欠点は、光導波路を集積化する場合、例えば、
ジャイロチップ等の光集積回路素子を作製する場合に顕
著になる。2. Description of the Related Art As a material for forming an optical waveguide, a dielectric electro-optic crystal such as LiNbO 3 is well known. These electro-optic crystals have the advantages that there is little waveguide loss and optical phase modulation using the electro-optic effect is possible. However, these electro-optic crystals have the drawback of being relatively expensive. Further, since the difference in the refractive index between the waveguide portion (hereinafter simply referred to as “waveguide portion”) that actually serves as an optical path and the cladding layer that sandwiches the waveguide portion cannot be increased, light confinement is weak. For this reason, in the case of forming a curved optical waveguide, if the radius of curvature is made small, light leaks from the optical waveguide and the loss increases. On the other hand, if the radius of curvature is increased, the size of the element is increased and the unit price of the element is increased. This drawback is caused when the optical waveguide is integrated, for example,
This becomes remarkable when an optical integrated circuit device such as a gyro chip is manufactured.

【０００３】半導体も光導波路を構成するための材料と
して利用されている。半導体材料は、電気光学結晶に比
して安価であり、また、組成比等を変えることによって
光導波層とそれを挟むクラッド層との間の屈折率差を大
きくできる利点がある。従来、図８(a)，(b)，(c)に示
すような半導体光導波路１１０，２１０，３１０が知ら
れている（同図(a)，(b)，(c)はそれぞれ導波方向に垂
直な断面を示している。）。同図(a)に示すリッジ型半
導体光導波路１１０は、基板１０１の（１００）面にク
ラッド層１０２，光導波層１０３，クラッド層１０４を
順に堆積した後、クラッド層１０４にエッチングにより
リッジ部１０４ａを形成して作製されている。導波部１
０５はリッジ部１０４ａのパターンによって規定されて
いる。同図(b)に示す内部ストライプ型半導体光導波路
２１０は、基板２０１の（１００）面にクラッド層２０
２，光導波層２０３，クラッド層２０４，電流狭窄層２
０５を順に堆積した後、電流狭窄層２０５にエッチング
によりストライプ状の溝２０５ａを形成し、さらにクラ
ッド層２０６を堆積して作製されている。導波部２０７
は溝２０５ａのパターンによって規定されている。同図
(c)に示す埋め込み型光導波路３１０は、基板３０１の
（１００）面にクラッド層３０２，光導波層３０３，ク
ラッド層３０４を順に堆積した後、これらの層３０２，
３０３，３０４の両側にエッチングにより溝３０６，３
０６を形成し、この溝３０６をクラッド層３０５で埋め
込んで作製されている。溝３０６，３０６の間に残され
た光導波層３０３が導波部となっている。Semiconductors are also used as materials for forming optical waveguides. The semiconductor material is inexpensive as compared with the electro-optic crystal, and has the advantage that the refractive index difference between the optical waveguide layer and the clad layer sandwiching the optical waveguide layer can be increased by changing the composition ratio and the like. Conventionally, semiconductor optical waveguides 110, 210 and 310 as shown in FIGS. 8 (a), 8 (b) and 8 (c) are known (FIGS. 8 (a), 8 (b) and 8 (c) are waveguides, respectively). It shows a cross section perpendicular to the direction.). In the ridge-type semiconductor optical waveguide 110 shown in FIG. 3A, the clad layer 102, the optical waveguide layer 103, and the clad layer 104 are sequentially deposited on the (100) plane of the substrate 101, and then the clad layer 104 is etched to form the ridge portion 104 a. Is formed by forming. Waveguide 1
05 is defined by the pattern of the ridge portion 104a. The internal stripe type semiconductor optical waveguide 210 shown in FIG. 3B has the cladding layer 20 on the (100) surface of the substrate 201.
2, optical waveguide layer 203, cladding layer 204, current confinement layer 2
No. 05 is deposited in this order, a stripe-shaped groove 205a is formed in the current confinement layer 205 by etching, and a cladding layer 206 is further deposited. Waveguide 207
Is defined by the pattern of the grooves 205a. Same figure
In the embedded optical waveguide 310 shown in (c), the cladding layer 302, the optical waveguide layer 303, and the cladding layer 304 are sequentially deposited on the (100) plane of the substrate 301, and then these layers 302,
Grooves 306, 3 on both sides of 303, 304 by etching
No. 06 is formed and the groove 306 is filled with the clad layer 305. The optical waveguide layer 303 left between the grooves 306, 306 serves as a waveguide.

【０００４】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の半導体光導波路にはそれぞれ次のような問題があ
る。すなわち、図８(a)のリッジ型半導体光導波路１１
０は、リッジ部１０４ａをエッチングにより形成するた
め、深さ方向の制御が容易ではなく、再現性が良くない
という問題がある。加えて、電流閉じ込めが困難で、光
位相変調を行うことができない。図８(b)の内部ストラ
イプ型半導体光導波路２１０は、導波損失が極端に大き
いという問題がある。図８(c)の埋め込み型半導体光導
波路３１０は、導波損失が少なく、電流閉じ込めも良好
で、光位相変調も容易であるが、作製工程が複雑で微細
加工を要するため再現性が悪く、歩留まりが良くないと
いう問題がある。However, the above-mentioned conventional semiconductor optical waveguides have the following problems, respectively. That is, the ridge-type semiconductor optical waveguide 11 of FIG.
In the case of 0, since the ridge portion 104a is formed by etching, there is a problem that control in the depth direction is not easy and reproducibility is not good. In addition, current confinement is difficult and optical phase modulation cannot be performed. The internal stripe type semiconductor optical waveguide 210 of FIG. 8B has a problem that the waveguide loss is extremely large. The embedded semiconductor optical waveguide 310 of FIG. 8 (c) has low waveguide loss, good current confinement, and easy optical phase modulation, but the fabrication process is complicated and microfabrication is required, resulting in poor reproducibility. There is a problem that the yield is not good.

【０００５】そこで、この発明の目的は、簡単かつ容易
に作製でき、導波路損失が少なく、かつ光位相変調が可
能な半導体光導波路およびその作製方法を提供すること
にある。また、そのような半導体光導波路を含む光導波
路型素子を提供することにある。Therefore, an object of the present invention is to provide a semiconductor optical waveguide which can be easily and easily manufactured, has a small waveguide loss, and is capable of optical phase modulation, and a manufacturing method thereof. Another object is to provide an optical waveguide type device including such a semiconductor optical waveguide.

【０００６】[0006]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１に記載の半導体光導波路は、半導体基板の
（１００）面に、ストライプ状のパターンで断面略Ｖ字
状または略Ｕ字状に形成された溝の内部に、この溝のパ
ターンに沿ってストライプ状に延びる高屈折率の導波部
と、この導波部の周囲に設けられた低屈折率の半導体層
を有する半導体光導波路であって、上記溝内に、面方位
（１００）の中央部と、この中央部の両側に連なる面方
位（ｍ１１）Ｂの傾斜部とを持つ断面略Ｖ字状の第１の
低屈折率半導体層を備え、上記導波部は、面方位（１０
０）の高屈折率半導体層からなり、下面が上記第１の低
屈折率半導体層の中央部、両側面が上記第１の低屈折率
半導体層の傾斜部に接して断面逆メサ状をなし、上記溝
内に、上記導波部の上面に接する第２の低屈折率半導体
層を備えることを特徴としている。In order to achieve the above object, a semiconductor optical waveguide according to a first aspect of the present invention is a semiconductor optical waveguide having a stripe-shaped pattern on a (100) plane of a semiconductor substrate. A semiconductor having a high-refractive-index waveguide section extending in a stripe shape along the groove pattern and a low-refractive-index semiconductor layer provided around the waveguide section inside a groove formed in a V shape. The optical waveguide is a first low section having a substantially V-shaped cross section, which has a central portion of the plane orientation (100) in the groove and inclined portions of the plane orientation (m11) B continuous to both sides of the central portion. The waveguide section is provided with a refractive index semiconductor layer, and the waveguide section has a surface orientation (10
0) a high-refractive-index semiconductor layer, the lower surface of which is in the central portion of the first low-refractive-index semiconductor layer, and both side surfaces are in contact with the inclined portions of the first low-refractive-index semiconductor layer to form an inverted mesa cross section. A second low refractive index semiconductor layer in contact with the upper surface of the waveguide is provided in the groove.

【０００７】また、請求項２に記載の半導体光導波路の
作製方法は、半導体基板の（１００）面に、ストライプ
状のパターンで、内壁が（ｍ１１）Ｂ面を対称に持つ断
面略Ｖ字状または略Ｕ字状の溝を形成する工程と、ＭＯ
ＣＶＤ法により、上記溝内に、上記内壁の面方位を反映
して、面方位（１００）の中央部と、この中央部の両側
に連なる面方位（ｍ１１）Ｂの傾斜部とを持つ断面略Ｖ
字状の第１の低屈折率半導体層を成長させる工程と、上
記第１の低屈折率半導体層の成長に続いて、ＭＯＣＶＤ
法により、（ｍ１１）Ｂ面での成長が起こらず、かつ、
（１００）面での成長が起こる条件で、上記第１の低屈
折率半導体層がつくる窪みに高屈折率半導体層を成長さ
せて、この高屈折率半導体層からなり、下面が上記第１
の低屈折率半導体層の中央部、両側面が上記第１の低屈
折率半導体層の傾斜部に接する断面逆メサ状の導波部を
形成する工程と、上記高屈折率半導体層の成長に続い
て、ＭＯＣＶＤ法により、上記溝内に、上記導波部の上
面に接する第２の低屈折率半導体層を成長させる工程を
有することを特徴としている。According to a second aspect of the present invention, there is provided a method for manufacturing a semiconductor optical waveguide, wherein a (100) plane of a semiconductor substrate has a stripe pattern, and an inner wall has a substantially V-shaped cross section having a (m11) B plane symmetrically. Or a step of forming a substantially U-shaped groove, and MO
By the CVD method, a cross-section having a central portion of the surface orientation (100) and inclined portions of the surface orientation (m11) B continuous to both sides of the central portion, reflecting the surface orientation of the inner wall, in the groove. V
After the step of growing the V-shaped first low-refractive-index semiconductor layer and the growth of the first low-refractive-index semiconductor layer, MOCVD is performed.
Method, the growth on the (m11) B plane does not occur, and
A high-refractive-index semiconductor layer is grown in the depression formed by the first low-refractive-index semiconductor layer under the condition that the growth on the (100) plane occurs.
For forming a waveguide portion having an inverted mesa cross section in which the central portion and both side surfaces of the low-refractive-index semiconductor layer are in contact with the inclined portion of the first low-refractive-index semiconductor layer and the growth of the high-refractive-index semiconductor layer. Subsequently, the method has a step of growing a second low refractive index semiconductor layer in contact with the upper surface of the waveguide in the groove by MOCVD.

【０００８】また、請求項３に記載の半導体光導波路
は、半導体基板の（１００）面に、ストライプ状のパタ
ーンで断面略Ｖ字状または略Ｕ字状に形成された溝の内
部に、この溝のパターンに沿ってストライプ状に延びる
高屈折率の導波部と、この導波部の周囲に設けられた低
屈折率の半導体層を有する半導体光導波路であって、上
記溝内に、面方位（１００）の中央部と、この中央部の
両側に連なる面方位（ｍ１１）Ｂの傾斜部とを持つ断面
略Ｖ字状の第１の低屈折率半導体層を備え、上記導波部
は、面方位（１００）の中央部と、この中央部の両側に
中央部の厚さよりも薄い厚さで連なる面方位（ｍ１１）
Ｂの傾斜部とを持つ高屈折率半導体層の上記中央部から
なり、下面が上記第１の低屈折率半導体層の中央部、両
側面が上記第１の低屈折率半導体層の傾斜部に接して断
面逆メサ状をなし、上記溝内に、上記導波部の上面に接
する第２の低屈折率半導体層を備えることを特徴として
いる。According to a third aspect of the semiconductor optical waveguide of the present invention, the (100) plane of the semiconductor substrate is provided inside a groove formed in a V-shaped or U-shaped cross section in a stripe pattern. A semiconductor optical waveguide having a high-refractive-index waveguide portion extending in a stripe shape along a groove pattern and a low-refractive-index semiconductor layer provided around the waveguide portion, wherein a surface is provided in the groove. The first low-refractive-index semiconductor layer having a substantially V-shaped cross section, which has a central portion of the azimuth (100) and inclined portions of the surface orientation (m11) B continuous to both sides of the central portion, is provided, and the waveguide portion is provided. , A plane orientation (m11) that is continuous with the central portion of the plane orientation (100) and on both sides of this central portion with a thickness smaller than the thickness of the central portion
B of the high refractive index semiconductor layer having a central portion and a lower surface of the first low refractive index semiconductor layer having a central portion and both side surfaces of the first low refractive index semiconductor layer having a gradient portion. A second low-refractive-index semiconductor layer that is in contact with the waveguide and has an inverted mesa cross section and is in contact with the upper surface of the waveguide is provided in the groove.

【０００９】また、請求項４に記載の半導体光導波路の
作製方法は、半導体基板の（１００）面に、ストライプ
状のパターンで、内壁が（ｍ１１）Ｂ面を対称に持つ断
面略Ｖ字状または略Ｕ字状の溝を形成する工程と、ＭＯ
ＣＶＤ法により、上記溝内に、上記内壁の面方位を反映
して、面方位（１００）の中央部と、この中央部の両側
に連なる面方位（ｍ１１）Ｂの傾斜部とを持つ断面略Ｖ
字状の第１の低屈折率半導体層を成長させる工程と、上
記第１の低屈折率半導体層の成長に続いて、ＭＯＣＶＤ
法により、（ｍ１１）Ｂ面での成長速度が（１００）面
での成長速度よりも遅くなる条件で、上記第１の低屈折
率半導体層がつくる窪みに高屈折率半導体層を成長させ
て、この高屈折率半導体層の中央部からなり、下面が上
記第１の低屈折率半導体層の中央部、両側面が上記第１
の低屈折率半導体層の傾斜部に接する断面逆メサ状の導
波部を形成する工程と、上記高屈折率半導体層の成長に
続いて、ＭＯＣＶＤ法により、上記溝内に、上記導波部
の上面に接する第２の低屈折率半導体層を成長させる工
程を有することを特徴としている。According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a semiconductor optical waveguide, wherein a (100) plane of a semiconductor substrate has a stripe pattern and an inner wall has a substantially V-shaped cross section having a (m11) B plane symmetrically. Or a step of forming a substantially U-shaped groove, and MO
By the CVD method, a cross-section having a central portion of the surface orientation (100) and inclined portions of the surface orientation (m11) B continuous to both sides of the central portion, reflecting the surface orientation of the inner wall, in the groove. V
After the step of growing the V-shaped first low-refractive-index semiconductor layer and the growth of the first low-refractive-index semiconductor layer, MOCVD is performed.
By the method, a high-refractive-index semiconductor layer is grown in the depression formed by the first low-refractive-index semiconductor layer under the condition that the growth rate on the (m11) B plane is slower than the growth rate on the (100) plane. , The central part of the high-refractive-index semiconductor layer, the lower surface of the first low-refractive-index semiconductor layer is the central part, and both side surfaces are the first part.
The step of forming a waveguide portion having an inverted mesa cross section in contact with the inclined portion of the low-refractive-index semiconductor layer, and the growth of the high-refractive-index semiconductor layer, followed by MOCVD to form the waveguide portion in the groove. Is characterized by including a step of growing a second low refractive index semiconductor layer in contact with the upper surface of the.

【００１０】また、請求項５に記載の光分岐および結合
器は、半導体基板の表面に、請求項１または請求項３に
記載の半導体光導波路がＹ字状のパターンで設けられて
いることを特徴としている。Further, in the optical branching and coupling device according to a fifth aspect, the semiconductor optical waveguide according to the first or third aspect is provided on the surface of the semiconductor substrate in a Y-shaped pattern. It has a feature.

【００１１】また、請求項６に記載の光方向性結合器
は、半導体基板の表面に、請求項１または請求項３に記
載の半導体光導波路が互いに離間して２本設けられ、上
記２本の半導体光導波路は、上記基板表面の特定領域で
互いに平行に接近し、この領域で光の完全結合が起こり
得る間隔に設定されていることを特徴としている。According to a sixth aspect of the present invention, there is provided an optical directional coupler in which two semiconductor optical waveguides according to the first or third aspect are provided on a surface of a semiconductor substrate so as to be separated from each other. The semiconductor optical waveguides are characterized in that they approach each other in parallel in a specific region on the surface of the substrate, and are set at intervals such that complete coupling of light can occur in this region.

【００１２】また、請求項７に記載の光スイッチは、半
導体基板の表面に、請求項１または請求項３に記載の半
導体光導波路が互いに離間して２本設けられ、上記２本
の半導体光導波路は、上記基板表面の特定領域で互いに
平行に接近し、この領域で光の完全結合が起こり得る間
隔に設定され、上記領域に、電流を注入または電界を印
加して上記半導体光導波路の屈折率を変化させる電極が
設けられていることを特徴としている。According to a seventh aspect of the present invention, there is provided an optical switch in which two semiconductor optical waveguides according to the first or third aspect are provided apart from each other on a surface of a semiconductor substrate, and the two semiconductor optical waveguides are provided. The waveguides are set parallel to each other in a specific region of the substrate surface, and are set at an interval where complete coupling of light can occur in this region, and a current is injected or an electric field is applied to the region to bend the semiconductor optical waveguide. It is characterized in that an electrode for changing the rate is provided.

【００１３】また、請求項８に記載の光位相変調器は、
半導体基板の表面に、請求項１または請求項３に記載の
半導体光導波路が設けられ、上記半導体光導波路の長手
方向の特定部分に、電流を注入または電界を印加して上
記特定部分の屈折率を変化させる電極が設けられている
ことを特徴としている。The optical phase modulator according to claim 8 is:
The semiconductor optical waveguide according to claim 1 or 3 is provided on a surface of a semiconductor substrate, and a refractive index of the specific portion is obtained by injecting a current or applying an electric field to a specific portion in the longitudinal direction of the semiconductor optical waveguide. It is characterized in that an electrode for changing the is provided.

【００１４】また、請求項９に記載の光集積回路素子
は、一つの半導体基板の表面に、請求項１または３に記
載の半導体光導波路が設けられるとともに、請求項５に
記載の光分岐および結合器と、請求項６に記載の光方向
性結合器と、請求項７に記載の光スイッチと、請求項８
に記載の光位相変調器とのうち少なくとも２つ以上が設
けられていることを特徴としている。According to a ninth aspect of the present invention, there is provided an optical integrated circuit device according to the fifth aspect, in which the semiconductor optical waveguide according to the first or third aspect is provided on the surface of one semiconductor substrate. A coupler, an optical directional coupler according to claim 6, an optical switch according to claim 7, and an optical switch according to claim 7.
At least two or more of the optical phase modulators described in 1 above are provided.

【００１５】[0015]

【作用】請求項１の半導体光導波路では、導波部は、断
面逆メサ状をなし、下面および両側面が第１の低屈折率
半導体層に接し、上面が第２の低屈折率半導体層に接し
ている。したがって、この半導体光導波路は実屈折率型
となり、光の閉じ込めが強く、導波損失が少なくなる。
また、溝上に電極を設けることによって、溝内に効率良
く電流を注入できる。したがって、位相変調が容易に行
われる。また、この半導体光導波路は、請求項２の作製
方法によって容易に作製される。In the semiconductor optical waveguide of claim 1, the waveguide has an inverted mesa cross section, the lower surface and both side surfaces are in contact with the first low refractive index semiconductor layer, and the upper surface is the second low refractive index semiconductor layer. Touches. Therefore, this semiconductor optical waveguide is of the real refractive index type, the optical confinement is strong, and the waveguide loss is small.
Further, by providing the electrode on the groove, current can be efficiently injected into the groove. Therefore, the phase modulation is easily performed. Further, this semiconductor optical waveguide is easily manufactured by the manufacturing method of claim 2.

【００１６】また、請求項２に記載の半導体光導波路の
作製方法では、半導体基板の表面に断面略Ｖ字状または
略Ｕ字状の溝を形成した後、ＭＯＣＶＤ法により、第１
の低屈折率半導体層と、高屈折率半導体層と、第２の低
屈折率半導体層とを連続して成長しているので、成長工
程を１回で済ませることができる。したがって、請求項
１の半導体光導波路が簡単かつ容易に作製される。In the method of manufacturing a semiconductor optical waveguide according to a second aspect of the present invention, a groove having a V-shaped or U-shaped cross section is formed on the surface of a semiconductor substrate, and then the first MOCVD method is used.
Since the low-refractive-index semiconductor layer, the high-refractive-index semiconductor layer, and the second low-refractive-index semiconductor layer are continuously grown, the growth process can be performed only once. Therefore, the semiconductor optical waveguide of claim 1 can be easily and easily manufactured.

【００１７】請求項３の半導体光導波路では、導波部
は、断面逆メサ状をなし、下面および両側面が第１の低
屈折率半導体層に接し、上面が第２の低屈折率半導体層
に接している。したがって、この半導体光導波路は実屈
折率型となり、光の閉じ込めが強く、導波損失が少なく
なる。なお、高屈折率半導体層の中央部である上記導波
部から上記高屈折率半導体層の傾斜部へ光が漏れるが、
上記中央部の厚さよりも上記傾斜部の厚さが薄くなって
いるので、光は僅かしか漏れない。また、溝上に電極を
設けることによって、溝内に効率良く電流を注入でき
る。したがって、位相変調が容易に行われる。また、こ
の半導体光導波路は、請求項２の作製方法によって容易
に作製される。According to another aspect of the semiconductor optical waveguide of the present invention, the waveguide has an inverted mesa cross section, the lower surface and both side surfaces are in contact with the first low refractive index semiconductor layer, and the upper surface is the second low refractive index semiconductor layer. Touches. Therefore, this semiconductor optical waveguide is of the real refractive index type, the optical confinement is strong, and the waveguide loss is small. Although light leaks from the waveguide portion, which is the central portion of the high refractive index semiconductor layer, to the inclined portion of the high refractive index semiconductor layer,
Since the thickness of the inclined portion is smaller than the thickness of the central portion, only a small amount of light leaks. Further, by providing the electrode on the groove, current can be efficiently injected into the groove. Therefore, the phase modulation is easily performed. Further, this semiconductor optical waveguide is easily manufactured by the manufacturing method of claim 2.

【００１８】請求項４に記載の半導体光導波路の作製方
法では、半導体基板の表面に断面略Ｖ字状または略Ｕ字
状の溝を形成した後、ＭＯＣＶＤ法により、第１の低屈
折率半導体層と、高屈折率半導体層と、第２の低屈折率
半導体層とを連続して成長しているので、成長工程を１
回で済ませることができる。したがって、請求項３の半
導体光導波路が簡単かつ容易に作製される。In the method of manufacturing a semiconductor optical waveguide according to a fourth aspect of the present invention, after a groove having a V-shaped or U-shaped cross section is formed on the surface of a semiconductor substrate, the first low refractive index semiconductor is formed by MOCVD. Since the layer, the high refractive index semiconductor layer, and the second low refractive index semiconductor layer are continuously grown, the growth step is
It can be done only once. Therefore, the semiconductor optical waveguide of claim 3 can be easily and easily manufactured.

【００１９】請求項５に記載の光分岐および結合器は、
半導体基板の表面に、請求項１または請求項３に記載の
半導体光導波路が設けられているので、光の閉じ込めが
強く、導波損失が少ない特性となる。また、簡単かつ容
易に作製される。The optical branching and coupling device according to claim 5 is
Since the semiconductor optical waveguide according to claim 1 or 3 is provided on the surface of the semiconductor substrate, light confinement is strong and the waveguide loss is small. It is also simple and easy to make.

【００２０】請求項６に記載の光方向性結合器は、半導
体基板の表面に、請求項１または請求項３に記載の半導
体光導波路が設けられているので、光の閉じ込めが強
く、導波損失が少ない特性となる。また、簡単かつ容易
に作製される。In the optical directional coupler according to the sixth aspect, since the semiconductor optical waveguide according to the first aspect or the third aspect is provided on the surface of the semiconductor substrate, the optical confinement is strong, and the waveguide is guided. The characteristics are low loss. It is also simple and easy to make.

【００２１】請求項７に記載の光スイッチは、半導体基
板の表面に、請求項１または請求項３に記載の半導体光
導波路が設けられているので、光の閉じ込めが強く、導
波損失が少ない特性となる。また、簡単かつ容易に作製
される。In the optical switch described in claim 7, since the semiconductor optical waveguide according to claim 1 or 3 is provided on the surface of the semiconductor substrate, the optical confinement is strong and the waveguide loss is small. It becomes a characteristic. It is also simple and easy to make.

【００２２】請求項８に記載の光位相変調器は、半導体
基板の表面に、請求項１または請求項３に記載の半導体
光導波路が設けられているので、光の閉じ込めが強く、
導波損失が少ない特性となる。また、簡単かつ容易に作
製される。In the optical phase modulator according to the eighth aspect, since the semiconductor optical waveguide according to the first or third aspect is provided on the surface of the semiconductor substrate, the optical confinement is strong,
The characteristic is that the waveguide loss is small. It is also simple and easy to make.

【００２３】請求項９に記載の光集積回路素子は、一つ
の半導体基板の表面に、請求項１または３に記載の半導
体光導波路が設けられるとともに、請求項５に記載の光
分岐および結合器と、請求項６に記載の光方向性結合器
と、請求項７に記載の光スイッチと、請求項８に記載の
光位相変調器とのうち少なくとも２つ以上が設けられて
いるので、光の閉じ込めが強く、導波損失が少ない特性
となる。また、簡単かつ容易に作製される。An optical integrated circuit device according to a ninth aspect is provided with the semiconductor optical waveguide according to the first or third aspect on the surface of one semiconductor substrate, and the optical branching and coupling device according to the fifth aspect. And at least two of the optical directional coupler according to claim 6, the optical switch according to claim 7, and the optical phase modulator according to claim 8 are provided. Is strongly confined and the waveguide loss is small. It is also simple and easy to make.

【００２４】[0024]

【実施例】以下、この発明の半導体光導波路およびその
製造方法並びに光導波型素子を実施例により詳細に説明
する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The semiconductor optical waveguide, the method for manufacturing the same and the optical waveguide device according to the present invention will be described in detail below with reference to embodiments.

【００２５】図１(a)，(b)はこの発明の第１実施例の半
導体光導波路１０を示している。同図(a)は導波方向に
垂直な断面を示し、同図(b)は平面パターンを示してい
る。1A and 1B show a semiconductor optical waveguide 10 according to the first embodiment of the present invention. The figure (a) shows the cross section perpendicular to the waveguide direction, and the figure (b) shows the plane pattern.

【００２６】この半導体光導波路１０は、ストライプ状
のパターンで、ｐ型ＧａＡｓ基板１１の（１００）面１
１ａに形成された溝１２の内部に設けられている。溝１
２の内壁は、中央に形成された（１００）面１２ａと、
その両側に対称に連なる（１１１）Ｂ面１２ｂ，１２ｂ
とを持つ断面略Ｖ字状に形成されている。ｐ型ＧａＡｓ
基板１１の厚さは例えば１００μｍであり、溝１２の幅
と深さはいずれも３μｍに設定されている。This semiconductor optical waveguide 10 has a stripe-shaped pattern and has a (100) plane 1 of a p-type GaAs substrate 11.
It is provided inside the groove 12 formed in 1a. Groove 1
The inner wall of 2 has a (100) surface 12a formed in the center,
(111) B planes 12b and 12b which are symmetrically connected to both sides thereof
And is formed in a substantially V-shaped cross section. p-type GaAs
The thickness of the substrate 11 is 100 μm, for example, and the width and depth of the groove 12 are both set to 3 μm.

【００２７】上記溝１２内に、ｐ型ＧａＡｓバッファー
層１３と、第１の低屈折率半導体層としてのｐ型Ａｌ
0.5Ｇａ0.5Ａｓクラッド層１４と、高屈折率半導体層と
してのＡｌ0.25Ｇａ0.75Ａｓ光導波層１５と、第２の低
屈折率半導体層としてのｎ型Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓクラッ
ド層１６と、ｎ型ＧａＡｓ保護層１７とが順に設けられ
ている。なお、各ＡｌxＧａ1-xＡｓ層の屈折率はＡｌ組
成比ｘの大小によって規定されている。A p-type GaAs buffer layer 13 and a p-type Al as a first low refractive index semiconductor layer are provided in the groove 12.
0.5 Ga 0.5 As clad layer 14, Al 0.25 Ga 0.75 As optical waveguide layer 15 as a high refractive index semiconductor layer, n-type Al 0.5 Ga 0.5 As clad layer 16 as a second low refractive index semiconductor layer, and n A type GaAs protective layer 17 is provided in that order. The refractive index of each Al x Ga 1-x As layer is defined by the magnitude of the Al composition ratio x.

【００２８】上記ｐ型ＧａＡｓバッファー層１３と、ｐ
型Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓクラッド層１４とは、溝１２の内
壁の面方位を反映して、それぞれ面方位（１００）の中
央部と、この中央部の両側に連なる面方位（１１１）Ｂ
の傾斜部とを持っている。例えば、１４′，１４″はそ
れぞれクラッド層１４の中央部，傾斜部を示している。
上記Ａｌ0.25Ｇａ0.75Ａｓ光導波層１５は、ｐ型Ａｌ
0.5Ｇａ0.5Ａｓクラッド層１４の窪みに設けられた面方
位（１００）の層であり、この半導体光導波路１０の導
波部を構成している。導波部１５の下面１５ａは上記ｐ
型Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓクラッド層１４の中央部１４′、
導波部１５の両側面１５ｂ，１５ｂは上記ｐ型Ａｌ0.5
Ｇａ0.5Ａｓクラッド層１４の傾斜部１４′に接してい
る。この結果、導波部１５の断面は逆メサ状になってい
る。上記ｎ型Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓクラッド層１６と、ｎ
型ＧａＡｓ保護層１７とは、導波部１５と同様に、ｐ型
Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓクラッド層１４の窪みに設けられた
面方位（１００）の層であり、それぞれ両側面がｐ型Ａ
ｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓクラッド層１４の傾斜部１４′に接し
ている。なお、溝１２の中央部では、ｐ型Ａｌ0.5Ｇａ
0.5Ａｓクラッド層１４の厚さは１μｍ、ＡｌxＧａ1-x
Ａｓ光導波層１５の厚さは０．２μｍ、ｎ型Ａｌ0.5Ｇ
ａ0.5Ａｓクラッド層１６の厚さは１μｍにそれぞれ設
定されている。The p-type GaAs buffer layer 13 and p
The type Al 0.5 Ga 0.5 As clad layer 14 reflects the plane orientation of the inner wall of the groove 12 and the center portion of the plane orientation (100) and the plane orientations (111) B continuous to both sides of this center portion.
And the slope of. For example, 14 'and 14 "indicate the central portion and the inclined portion of the cladding layer 14, respectively.
The Al 0.25 Ga 0.75 As optical waveguide layer 15 is made of p-type Al.
It is a layer having a plane orientation (100) provided in the depression of the 0.5 Ga 0.5 As clad layer 14 and constitutes the waveguide portion of the semiconductor optical waveguide 10. The lower surface 15a of the waveguide 15 has the above p
Type Al 0.5 Ga 0.5 As cladding layer 14 central portion 14 ′,
Both side surfaces 15b and 15b of the waveguide 15 are formed of the p-type Al 0.5.
It is in contact with the inclined portion 14 ′ of the Ga 0.5 As cladding layer 14. As a result, the cross section of the waveguide 15 has an inverted mesa shape. The n-type Al 0.5 Ga 0.5 As cladding layer 16 and n
The type GaAs protective layer 17 is a layer having a plane orientation (100) provided in the depression of the p-type Al 0.5 Ga 0.5 As clad layer 14 like the waveguide portion 15, and both side surfaces are p-type A.
It contacts the inclined portion 14 ′ of the l 0.5 Ga 0.5 As clad layer 14. In the central portion of the groove 12, p-type Al 0.5 Ga
The thickness of the 0.5 As clad layer 14 is 1 μm, Al x Ga 1-x
The As optical waveguide layer 15 has a thickness of 0.2 μm and n-type Al 0.5 G
The thickness of the a 0.5 As clad layer 16 is set to 1 μm, respectively.

【００２９】この半導体光導波路１０では、高屈折率の
Ａｌ0.25Ｇａ0.75Ａｓ光導波層（導波部）１５の下面１
５ａおよび両側面１５ｂ，１５ｂが低屈折率のｐ型Ａｌ
0.5Ｇａ0.5Ａｓクラッド層１４に接し、導波部１５の上
面１５ｃが低屈折率のｎ型Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓクラッド
層１６に接している。したがって、この半導体光導波路
１０は実屈折率型となり、従来に比して光の閉じ込めを
強くでき、導波損失を少なくできる。実際に、波長７８
０ｎｍの半導体レーザ光に対して約０．５ｃｍ-1という
低損失特性を実現できた。また、溝１２上に電極を設け
ることによって、溝１２内に効率良く電流を注入でき
る。したがって、位相変調を容易に行うことができる。In this semiconductor optical waveguide 10, the lower surface 1 of the Al 0.25 Ga 0.75 As optical waveguide layer (waveguide portion) 15 having a high refractive index is used.
5a and both side surfaces 15b, 15b are p-type Al having a low refractive index
It contacts the 0.5 Ga 0.5 As clad layer 14, and the upper surface 15 c of the waveguide 15 contacts the n-type Al 0.5 Ga 0.5 As clad layer 16 having a low refractive index. Therefore, this semiconductor optical waveguide 10 is of a real refractive index type, and the light confinement can be strengthened and the waveguide loss can be reduced as compared with the conventional case. In fact, the wavelength 78
A low loss characteristic of about 0.5 cm −1 was achieved for a semiconductor laser beam of 0 nm. Further, by providing the electrode on the groove 12, a current can be efficiently injected into the groove 12. Therefore, the phase modulation can be easily performed.

【００３０】この半導体光導波路１０は次のようにして
作製する。The semiconductor optical waveguide 10 is manufactured as follows.

【００３１】まず、ｐ型ＧａＡｓ基板１１の（１０
０）面１１ａに、エッチングにより断面略Ｖ字状でスト
ライプ状に延びる溝１２を形成する。このとき、溝１２
の内壁は、この例では中央の（１００）面１２ａと、そ
の両側に対称に連なる（１１１）Ｂ面１２ｂ，１２ｂと
を持つ状態に形成する。なお、エッチングマスク１８と
して酸化膜または窒化膜を使用し、エッチング後にはマ
スク１８を除去せずそのまま残しておく。First, the p-type GaAs substrate 11 (10
A groove 12 having a substantially V-shaped cross section and extending in a stripe shape is formed on the (0) surface 11a by etching. At this time, the groove 12
In this example, the inner wall of is formed to have a central (100) plane 12a and (111) B planes 12b and 12b that are symmetrically connected to both sides thereof. An oxide film or a nitride film is used as the etching mask 18, and the mask 18 is not removed but left as it is after etching.

【００３２】次に、ＭＯＣＶＤ法により、マスク１８
を用いて選択的に、上記溝１２内に、ｐ型ＧａＡｓバッ
ファー層１３と、ｐ型Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓクラッド層１
４と、Ａｌ0.25Ｇａ0.75Ａｓ光導波層１５と、ｎ型Ａｌ
0.5Ｇａ0.5Ａｓクラッド層１６と、ｎ型ＧａＡｓ保護層
１７とを順に成長させる。このとき、成長条件として、
ｐ型ＧａＡｓバッファー層１３およびｐ型Ａｌ0.5Ｇａ
0.5Ａｓクラッド層１４については、高温（例えば８０
０℃）、低Ｖ／III比（例えばＶ／III比＝２５）となる
条件を選ぶ。なお、Ｖ／III比とはＶ族元素とIII族元素
との組成比を意味している。一方、Ａｌ0.25Ｇａ0.75Ａ
ｓ光導波層１５、ｎ型Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓクラッド層１
６およびｎ型ＧａＡｓ保護層１７については、低温（例
えば７００℃）、高Ｖ／III比（例えばＶ／III比＝３０
０）となる条件を選ぶ。Next, the mask 18 is formed by the MOCVD method.
Selectively, a p-type GaAs buffer layer 13 and a p-type Al 0.5 Ga 0.5 As clad layer 1 are provided in the groove 12 by using
4, Al 0.25 Ga 0.75 As optical waveguide layer 15, and n-type Al
The 0.5 Ga 0.5 As clad layer 16 and the n-type GaAs protective layer 17 are grown in this order. At this time, as growth conditions,
p-type GaAs buffer layer 13 and p-type Al 0.5 Ga
The 0.5 As clad layer 14 has a high temperature (for example, 80
0 ° C.) and a low V / III ratio (for example, V / III ratio = 25) are selected. The V / III ratio means the composition ratio of the group V element and the group III element. On the other hand, Al 0.25 Ga 0.75 A
s optical waveguide layer 15, n-type Al 0.5 Ga 0.5 As clad layer 1
6 and the n-type GaAs protective layer 17 are low temperature (for example, 700 ° C.) and high V / III ratio (for example, V / III ratio = 30).
Select the condition 0).

【００３３】ここで、（１１１）Ｂ面１２ｂ上には、低
温、高Ｖ／III比となる成長条件ではＡｌxＧａ1-xＡｓ
（Ｏ≦ｘ≦１）は全く成長せず、高温、低Ｖ／III比と
なる成長条件ではＡｌxＧａ1-xＡｓ（Ｏ≦ｘ≦１）が成
長することが知られている（ジャーナル・オブ・クリス
タル・グロウス（Ｊ．Ｃryst．Ｇrowth）９８（１９８
９）p.p.６４６−６５２）。すなわち、（１１１）Ｂ面
は、１本のダングリングボンドを持つ安定化したＡｓで
覆われているため、その上にＡｌxＧａ1-xＡｓ（０≦ｘ
≦１）が成長しにくい。一方、成長温度が高いか又は低
Ｖ／III比となる成長条件のときには、（１１１）Ｂ面
からＡｓが放出されて安定化したＡｓが減少するため、
（１１１）Ｂ面にＡｌxＧａ1-xＡｓ（０≦ｘ≦１）が成
長する。Here, on the (111) B plane 12b, Al x Ga 1-x As is grown under the growth conditions of low temperature and high V / III ratio.
It is known that (O ≦ x ≦ 1) does not grow at all, and Al x Ga 1-x As (O ≦ x ≦ 1) grows under the growth conditions of high temperature and low V / III ratio (Journal)・ Cryst.Growth 98 (198)
9) pp646-652). That is, since the (111) B surface is covered with stabilized As having one dangling bond, Al x Ga 1-x As (0 ≦ x
≦ 1) is difficult to grow. On the other hand, under the growth conditions in which the growth temperature is high or the V / III ratio is low, As is released from the (111) B plane and stabilized As decreases,
Al x Ga 1-x As (0 ≦ x ≦ 1) grows on the (111) B plane.

【００３４】したがって、上述の成長条件に応じて、ｐ
型ＧａＡｓバッファー層１３およびｐ型Ａｌ0.5Ｇａ0.5
Ａｓクラッド層１４は溝１２の（１００）面１２ａ，
（１１１）Ｂ面１２ｂの両方に沿って成長する。すなわ
ち、面方位（１００）の中央部と、この中央部の両側に
連なる面方位（１１１）Ｂの傾斜部とを持つ断面略Ｖ字
状に成長する。一方、ＡｌxＧａ1-xＡｓ光導波層１５、
ｎ型Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓクラッド層１６およびｎ型Ｇａ
Ａｓ保護層１７は（１１１）Ｂ面には成長せず、ｐ型Ａ
ｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓクラッド層１４がつくる窪みに（１０
０）面１２ａに沿ってのみ成長する。この結果、断面逆
メサ状のＡｌxＧａ1-xＡｓ光導波層（導波部）１５の周
囲がすべて低屈折率のＡｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓで囲まれた状
態になる。詳しくは、ＡｌxＧａ1-xＡｓ光導波層１５の
下面１５ａおよび両側面１５ｂ，１５ｂにはＡｌ0.5Ｇ
ａ0.5Ａｓクラッド層１４が接し、ＡｌxＧａ1-xＡｓ光
導波層１５の上面１５ｃにはＡｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓクラッ
ド層１６が接する。Therefore, depending on the above growth conditions, p
Type GaAs buffer layer 13 and p type Al 0.5 Ga 0.5
The As clad layer 14 includes the (100) surface 12a of the groove 12,
It grows along both (111) B faces 12b. That is, it grows in a substantially V-shaped cross section having a central portion of the plane orientation (100) and inclined portions of the plane orientation (111) B that are continuous with both sides of the central portion. On the other hand, the Al x Ga 1-x As optical waveguide layer 15,
n-type Al 0.5 Ga 0.5 As cladding layer 16 and n-type Ga
The As protective layer 17 does not grow on the (111) B plane, and the p-type A
l 0.5 Ga 0.5 As (10
0) Grows only along the surface 12a. As a result, the entire circumference of the Al x Ga 1 -x As optical waveguide layer (waveguide portion) 15 having an inverted mesa cross section is surrounded by Al 0.5 Ga 0.5 As having a low refractive index. Specifically, Al 0.5 G is formed on the lower surface 15a and both side surfaces 15b and 15b of the Al x Ga 1-x As optical waveguide layer 15.
The a 0.5 As 0.5 clad layer 14 is in contact, and the upper surface 15 c of the Al x Ga 1-x As optical waveguide layer 15 is in contact with the Al 0.5 Ga 0.5 As clad layer 16.

【００３５】このようにして、成長工程１回で容易に半
導体光導波路１０を容易に作製することができる。In this way, the semiconductor optical waveguide 10 can be easily manufactured by one growth step.

【００３６】電流注入型の光位相変調器を構成する場合
は、基板の両側に、スパッタ法、真空蒸着法などにより
電極用の金属（図示せず）を形成する。溝１２を通る電
流経路ができるため、効率良く電流注入が行われる。し
たがって、電流注入型の光位相変調器として利用するこ
とができる。In the case of constructing a current injection type optical phase modulator, a metal (not shown) for electrodes is formed on both sides of the substrate by a sputtering method, a vacuum deposition method or the like. Since a current path is formed through the groove 12, current injection is efficiently performed. Therefore, it can be used as a current injection type optical phase modulator.

【００３７】なお、溝１２の斜面の面方位は（１１１）
Ｂとしたが、これに限られる訳ではない。The plane orientation of the slope of the groove 12 is (111)
Although it is set to B, it is not limited to this.

【００３８】図２(a)，(b)はこの発明の第２実施例の半
導体光導波路２０を示している。同図(a)は導波方向に
垂直な断面を示し、同図(b)は平面パターンを示してい
る。2A and 2B show a semiconductor optical waveguide 20 according to the second embodiment of the present invention. The figure (a) shows the cross section perpendicular to the waveguide direction, and the figure (b) shows the plane pattern.

【００３９】この半導体光導波路２０は、ストライプ状
のパターンで、ｐ型ＧａＡｓ基板２１の（１００）面２
１ａに形成された溝２２の内部に設けられている。溝２
２の内壁は、中央に対称に形成された（３１１）Ｂ面２
２ａ，２２ａと、その両側に対称に連なる（１１１）Ｂ
面２２ｂ，２２ｂとを持つ断面略Ｕ字状に形成されてい
る。ｐ型ＧａＡｓ基板２１の厚さは例えば１００μｍで
あり、溝２２の幅は９μｍ、溝２２の深さは６μｍに設
定されている。The semiconductor optical waveguide 20 has a striped pattern and is formed on the (100) plane 2 of the p-type GaAs substrate 21.
It is provided inside the groove 22 formed in 1a. Groove 2
The inner wall of 2 has a (311) B plane 2 symmetrically formed in the center.
2a, 22a and (111) B that are symmetrically connected to both sides
It is formed in a substantially U-shaped cross section having surfaces 22b and 22b. The p-type GaAs substrate 21 has a thickness of, for example, 100 μm, the groove 22 has a width of 9 μm, and the groove 22 has a depth of 6 μm.

【００４０】上記溝２２内に、ｐ型ＧａＡｓバッファー
層２３と、第１の低屈折率半導体層としてのｐ型Ａｌ
0.5Ｇａ0.5Ａｓクラッド層２４と、高屈折率半導体層と
してのＡｌ0.25Ｇａ0.75Ａｓ光導波層２５と、第２の低
屈折率半導体層としてのｎ型Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓクラッ
ド層２６と、ｎ型ＧａＡｓ保護層２７とが順に設けられ
ている。なお、各ＡｌxＧａ1-xＡｓ層の屈折率はＡｌ組
成比ｘの大小によって規定されている。In the groove 22, a p-type GaAs buffer layer 23 and a p-type Al as a first low refractive index semiconductor layer are formed.
0.5 Ga 0.5 As clad layer 24, Al 0.25 Ga 0.75 As optical waveguide layer 25 as a high refractive index semiconductor layer, n-type Al 0.5 Ga 0.5 As clad layer 26 as a second low refractive index semiconductor layer, and n A type GaAs protective layer 27 is sequentially provided. The refractive index of each Al x Ga 1-x As layer is defined by the magnitude of the Al composition ratio x.

【００４１】上記ｐ型ＧａＡｓバッファー層２３と、ｐ
型Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓクラッド層２４とは、溝２２の内
壁の面方位を反映して、それぞれ面方位（１００）の中
央部と、この中央部の両側に連なる面方位（３１１）Ｂ
の傾斜部とを持っている。例えば、２４′，２４″はそ
れぞれクラッド層２４の中央部，傾斜部を示している。
上記Ａｌ0.25Ｇａ0.75Ａｓ光導波層２５は、ｐ型Ａｌ
0.5Ｇａ0.5Ａｓクラッド層２４の窪みに沿って、面方位
（１００）の中央部２５′と、この中央部の両側に中央
部２５′の厚さよりも薄い厚さで連なる面方位（３１
１）Ｂの傾斜部２５″とを持っている。Ａｌ0.25Ｇａ
0.75Ａｓ光導波層２５の中央部２５′が、この半導体光
導波路２０の導波部を構成している。導波部２５′の下
面２５ａは上記ｐ型Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓクラッド層２４
の中央部２４′、導波部２５′の両側面２５ｂ，２５ｂ
は上記ｐ型Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓクラッド層２４の傾斜部
２４′に接している。この結果、導波部２５′の断面は
逆メサ状になっている。上記ｎ型Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓク
ラッド層２６と、ｎ型ＧａＡｓ保護層２７とは、Ａｌ
0.25Ｇａ0.75Ａｓ光導波層２５と同様に、ｐ型Ａｌ0.5
Ｇａ0.5Ａｓクラッド層２４の窪みに設けられた断面略
Ｖ字状の層であり、それぞれ面方位（１００）の中央部
と、その両側に中央部の厚さよりも薄い厚さで連なる面
方位（３１１）Ｂの傾斜部とを持っている。上記各層２
３，２４，２５，２６，２７の傾斜部の端面は（１１
１）Ｂ面２２ｂ，２２ｂに接している。なお、溝２２の
中央部では、ｐ型Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓクラッド層２４の
厚さは１μｍ、ＡｌxＧａ1-xＡｓ光導波層２５の厚さは
０．２μｍ、ｎ型Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓクラッド層２６の
厚さは１μｍにそれぞれ設定されている。The p-type GaAs buffer layer 23 and p
The type Al 0.5 Ga 0.5 As clad layer 24 reflects the plane orientation of the inner wall of the groove 22 and the center portion of the plane orientation (100) and the plane orientation (311) B continuous to both sides of this center portion.
And the slope of. For example, 24 'and 24 "indicate the central portion and the inclined portion of the cladding layer 24, respectively.
The Al 0.25 Ga 0.75 As optical waveguide layer 25 is made of p-type Al.
Along the recess of the 0.5 Ga 0.5 As clad layer 24, the central portion 25 ′ of the plane orientation (100) and the plane orientation (31 that is continuous on both sides of this central portion with a thickness smaller than that of the central portion 25 ′)
1) It has an inclined part 25 ″ of B. Al 0.25 Ga
The central portion 25 ′ of the 0.75 As optical waveguide layer 25 constitutes the waveguide portion of this semiconductor optical waveguide 20. The lower surface 25a of the waveguide 25 'has the p-type Al 0.5 Ga 0.5 As clad layer 24.
24 'of the central portion 24' and both side surfaces 25b, 25b of the waveguide portion 25 '
Is in contact with the inclined portion 24 ′ of the p-type Al 0.5 Ga 0.5 As clad layer 24. As a result, the cross section of the waveguide 25 'has an inverted mesa shape. The n-type Al 0.5 Ga 0.5 As cladding layer 26 and the n-type GaAs protective layer 27 are made of Al.
As with the 0.25 Ga 0.75 As optical waveguide layer 25, p-type Al 0.5
Ga 0.5 As clad layer 24 is a layer having a substantially V-shaped cross section provided in the depression, and has a central portion of the plane orientation (100) and a plane orientation (continuous on both sides thereof with a thickness smaller than the thickness of the central portion). 311) has an inclined portion of B. Each layer 2
The end faces of the inclined portions of 3, 24, 25, 26, 27 are (11
1) It is in contact with the B surfaces 22b and 22b. In the center of the groove 22, the p-type Al 0.5 Ga 0.5 As clad layer 24 has a thickness of 1 μm, the Al x Ga 1-x As optical waveguide layer 25 has a thickness of 0.2 μm, and the n-type Al 0.5 Ga 0.5 has a thickness of 0.5 μm. The thickness of the As clad layer 26 is set to 1 μm, respectively.

【００４２】この半導体光導波路２０では、高屈折率の
Ａｌ0.25Ｇａ0.75Ａｓからなる導波部２５′の下面２５
ａおよび両側面２５ｂ，２５ｂが低屈折率のｐ型Ａｌ
0.5Ｇａ0.5Ａｓクラッド層２４に接し、導波部２５′の
上面２５ｃが低屈折率のｎ型Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓクラッ
ド層２６に接している。したがって、この半導体光導波
路２０は実屈折率型となり、従来に比して光の閉じ込め
を強くでき、導波損失を少なくできる。なお、導波部２
５′から傾斜部２５″へ光が漏れるが、導波部（中央
部）２５′の厚さよりも傾斜部２５″の厚さが薄くなっ
ているので、光は僅かしか漏れない。実際に、波長７８
０ｎｍの半導体レーザ光に対して約０．５ｃｍ-1という
低損失特性を実現できた。また、溝２２上に電極を設け
ることによって、溝２２内に効率良く電流を注入でき
る。したがって、位相変調を容易に行うことができる。In this semiconductor optical waveguide 20, the lower surface 25 of the waveguide portion 25 'made of Al 0.25 Ga 0.75 As having a high refractive index.
a and both side surfaces 25b, 25b are p-type Al having a low refractive index
It contacts the 0.5 Ga 0.5 As clad layer 24, and the upper surface 25 c of the waveguide 25 ′ contacts the low refractive index n-type Al 0.5 Ga 0.5 As clad layer 26. Therefore, the semiconductor optical waveguide 20 is of a real refractive index type, and the light confinement can be strengthened and the waveguide loss can be reduced as compared with the conventional one. The waveguide 2
Although light leaks from the 5'to the inclined portion 25 ", the light leaks only slightly because the inclined portion 25" is thinner than the waveguide portion (central portion) 25 '. In fact, the wavelength 78
A low loss characteristic of about 0.5 cm −1 was achieved for a semiconductor laser beam of 0 nm. Further, by providing an electrode on the groove 22, a current can be efficiently injected into the groove 22. Therefore, the phase modulation can be easily performed.

【００４３】この半導体光導波路２０は次のようにして
作製する。The semiconductor optical waveguide 20 is manufactured as follows.

【００４４】まず、ｐ型ＧａＡｓ基板２１の（１０
０）面２１ａに、エッチングにより断面略Ｕ字状の溝２
２を形成する。このとき、溝２２の内壁は、中央にＶ字
状をなす（３１１）Ｂ面２２ａ，２２ａと、その両側に
連なる（１１１）Ｂ面２２ｂ，２２ｂとを持つ状態に形
成する。なお、エッチングマスク２８として酸化膜また
は窒化膜を使用し、エッチング後にはマスク２８を除去
せずそのまま残しておく。First, the p-type GaAs substrate 21 (10
0) The surface 21a is etched into a groove 2 having a substantially U-shaped cross section.
Form 2. At this time, the inner wall of the groove 22 is formed in a state having V-shaped (311) B surfaces 22a and 22a in the center and (111) B surfaces 22b and 22b connected to both sides thereof. Note that an oxide film or a nitride film is used as the etching mask 28, and the mask 28 is not removed but left as it is after etching.

【００４５】次に、ＭＯＣＶＤ法により、マスク２８
を用いて選択的に、上記溝２２内に、ｐ型ＧａＡｓバッ
ファー層２３と、ｐ型Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓクラッド層２
４と、Ａｌ0.25Ｇａ0.75Ａｓ光導波層２５と、ｎ型Ａｌ
0.5Ｇａ0.5Ａｓクラッド層２６と、ｎ型ＧａＡｓ保護層
２７とを順に成長させる。このとき、各層の成長条件と
して、低温（例えば７００℃）、高Ｖ／III比（例えば
Ｖ／III比＝３００）となる条件を選ぶ。Next, the mask 28 is formed by the MOCVD method.
By selectively using a p-type GaAs buffer layer 23 and a p-type Al 0.5 Ga 0.5 As clad layer 2 in the groove 22.
4, Al 0.25 Ga 0.75 As optical waveguide layer 25, and n-type Al
The 0.5 Ga 0.5 As clad layer 26 and the n-type GaAs protective layer 27 are grown in this order. At this time, as the growth condition of each layer, a condition of low temperature (for example, 700 ° C.) and high V / III ratio (for example, V / III ratio = 300) is selected.

【００４６】ここで、この成長条件では、第１実施例と
同様に、（１１１）Ｂ面２２ｂに沿ってはＡｌxＧａ1-x
Ａｓ層（０≦ｘ≦１）が全く成長しない。（３１１）Ｂ
面２２ａ上では、（１００）面上に成長させる場合に比
して、６割程度の層厚に成長する。（３１１）Ｂ面で幾
分成長が起こるのは、（ｍ１１）Ｂ面上では、ｍが大き
くなるにつれて安定化したＡｓの割合が減少するからで
ある。Under this growth condition, Al x Ga 1 -x is formed along the (111) B plane 22b under the growth condition, as in the first embodiment.
The As layer (0 ≦ x ≦ 1) does not grow at all. (311) B
On the surface 22a, a layer thickness of about 60% is grown as compared with the case of growing on the (100) surface. The reason why some growth occurs on the (311) B plane is that on the (m11) B plane, the proportion of stabilized As decreases as m increases.

【００４７】この例では、溝２２内で、ｐ型ＧａＡｓバ
ッファー層２３は（３１１）Ｂ面２２ａに沿って成長
し、その表面中央に（１００）面２３ａを有する状態に
なる。このｐ型ＧａＡｓバッファー層２３がつくる窪み
に、残りのｐ型Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓクラッド層２４、Ａ
ｌ0.25Ｇａ0.75Ａｓ光導波層２５、ｎ型Ａｌ0.5Ｇａ0.5
Ａｓクラッド層２６およびｎ型ＧａＡｓ保護層２７が、
それぞれ面方位（１００）の中央部と、面方位（３１
１）Ｂの傾斜部とを持つ状態に成長する。この結果、Ａ
ｌ0.25Ｇａ0.75Ａｓ光導波層２５の中央部（導波部）２
５′の周囲が低屈折率のＡｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓで囲まれた
状態になる。詳しくは、導波部２５′の下面２５ａおよ
び両側面２５ｂ，２５ｂにはＡｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓクラッ
ド層２４が接し、導波部２５′の上面２５ｃはＡｌ0.5
Ｇａ0.5Ａｓクラッド層２６が接する。各層２３，２
４，２５，２６，２７の傾斜部の端面は（１１１）Ｂ面
２２ｂ，２２ｂに接する状態となる。In this example, in the groove 22, the p-type GaAs buffer layer 23 grows along the (311) B plane 22a and has a (100) plane 23a at the center of the surface. The remaining p-type Al 0.5 Ga 0.5 As clad layer 24, A is formed in the depression formed by the p-type GaAs buffer layer 23.
l 0.25 Ga 0.75 As optical waveguide layer 25, n-type Al 0.5 Ga 0.5
The As clad layer 26 and the n-type GaAs protective layer 27 are
The center of the plane orientation (100) and the plane orientation (31
1) It grows in a state having a slope portion of B. As a result, A
l 0.25 Ga 0.75 As Optical waveguide layer 25 central portion (waveguide portion) 2
The periphery of 5'is surrounded by a low refractive index Al 0.5 Ga 0.5 As. Specifically, the Al 0.5 Ga 0.5 As clad layer 24 is in contact with the lower surface 25a and both side surfaces 25b, 25b of the waveguide section 25 ′, and the upper surface 25c of the waveguide section 25 ′ is Al 0.5.
The Ga 0.5 As clad layer 26 contacts. Each layer 23, 2
The end faces of the inclined portions of 4, 25, 26 and 27 are in contact with the (111) B faces 22b and 22b.

【００４８】このようにして、成長工程１回で、実屈折
率導波型の半導体光導波路２０を容易に作製することが
できる。In this way, the semiconductor optical waveguide 20 of the real index guiding type can be easily manufactured by one growth step.

【００４９】電流注入型の光位相変調器を構成する場合
は、基板の両側に、スパッタ法、真空蒸着法などにより
電極用の金属（図示せず）を形成する。溝２２を通る電
流経路ができるため、効率良く電流注入が行われる。し
たがって、電流注入型の光位相変調器として利用するこ
とができる。In the case of constructing a current injection type optical phase modulator, metal (not shown) for electrodes is formed on both sides of the substrate by a sputtering method, a vacuum evaporation method or the like. Since a current path is formed through the groove 22, current can be efficiently injected. Therefore, it can be used as a current injection type optical phase modulator.

【００５０】なお、第１実施例または第２実施例におい
て、Ａｌ組成比や各半導体層の層厚は必要に応じて変化
させても良い。In the first or second embodiment, the Al composition ratio and the layer thickness of each semiconductor layer may be changed as necessary.

【００５１】図３はこの発明の第３実施例の光分岐およ
び結合器を示している。FIG. 3 shows an optical branching and coupling device according to a third embodiment of the present invention.

【００５２】この光分岐および結合器は、ＧａＡｓ基板
３９の表面に、基板３９の２つの端面をつなぐ光導波路
３０を備えている。光導波路３０は、基板３９の一方の
端面から基板中央に延び、基板中央でＹ字状に分岐して
他方の端面に到達している。基板３９の表面の寸法は２
ｍｍ×１ｍｍであり、分岐した２本の光導波路３７，３
８の平行部分の間隔は０．３ｍｍに設定されている。こ
の光導波路３０は、第１実施例の光導波路１０をＹ字状
のパターンにレイアウトしたものである。すなわち、Ｇ
ａＡｓ基板３９の表面に、Ｙ字状の開口を持つエッチン
グマスクを設け、Ｙ字状のパターンで断面略Ｖ字状の溝
を形成する。その後、ＭＯＣＶＤ法により１回の結晶成
長で光導波路３０を作製する。このように簡単に作製す
ることができる。This optical branching / coupling device is provided with an optical waveguide 30 on the surface of a GaAs substrate 39, which connects two end faces of the substrate 39. The optical waveguide 30 extends from one end face of the substrate 39 to the center of the substrate, branches in a Y shape at the center of the substrate, and reaches the other end face. The size of the surface of the substrate 39 is 2
mm × 1 mm, two branched optical waveguides 37, 3
The interval between the parallel portions of 8 is set to 0.3 mm. This optical waveguide 30 is the optical waveguide 10 of the first embodiment laid out in a Y-shaped pattern. That is, G
An etching mask having a Y-shaped opening is provided on the surface of the aAs substrate 39, and a groove having a substantially V-shaped cross section is formed in a Y-shaped pattern. After that, the optical waveguide 30 is manufactured by one-time crystal growth by the MOCVD method. Thus, it can be easily manufactured.

【００５３】この光分岐および結合器を動作させる場
合、半導体レーザ３１が発した光（例えば波長７８０ｎ
ｍ）を、入射端面３３を通して光導波路３０に入射させ
る。光導波路３０に入射した光は、Ｙ字の分岐箇所で、
光電力比ほぼ１：１に分岐される。そして、光導波路３
７，３８を通り、出射端面３４，３５から出射して、ホ
トダイオード（ＰＤ）３２に検出される。この光分岐お
よび結合器によれば、第１実施例で述べたように、光の
閉じ込めを強くし、導波損失を低減することができる。
実際に、波長７８０ｎｍのレーザ光に対して、導波損失
は約１ｃｍ-1という良好な特性を実現することができ
た。When operating this optical branching and coupling device, the light emitted from the semiconductor laser 31 (for example, a wavelength of 780n) is used.
m) is incident on the optical waveguide 30 through the incident end face 33. The light incident on the optical waveguide 30 is a Y-shaped branch point,
The optical power ratio is branched to approximately 1: 1. And the optical waveguide 3
After passing through 7 and 38, the light is emitted from the emission end faces 34 and 35 and detected by the photodiode (PD) 32. According to this optical branching and coupling device, as described in the first embodiment, the optical confinement can be strengthened and the waveguide loss can be reduced.
Actually, it was possible to realize a good characteristic that the waveguide loss was about 1 cm −1 with respect to the laser light having the wavelength of 780 nm.

【００５４】図４はこの発明の第４実施例の光方向性結
合器を示している。FIG. 4 shows an optical directional coupler according to the fourth embodiment of the present invention.

【００５５】この光方向性結合器は、ＧａＡｓ基板４９
の表面に、第１実施例の光導波路１０をレイアウトして
構成された光導波路４０を備えている。光導波路４０
は、基板４９の２つの端面をつなぐ光導波路４７と、上
記光導波路４７と光結合する光導波路４８とを含んでい
る。光導波路４７，４８は、基板４９の略中央部分（光
結合領域）４６で互いに接近して、光の完全結合が起こ
り得る間隔に設定されている。基板４９の表面の寸法は
２ｍｍ×１ｍｍであり、光導波路４７，４８の出射端面
４４，４５側での間隔は０．３ｍｍに設定されている。
光結合領域４６の長手方向の寸法は例えば０．２ｍｍ、
そこでの光導波路４７，４８の間隔は３μｍである。こ
の光方向性結合器は、第３実施例の光分岐および結合器
と同様に、簡単かつ容易に作製することができる。This optical directional coupler comprises a GaAs substrate 49
An optical waveguide 40 configured by laying out the optical waveguide 10 of the first embodiment is provided on the surface of the. Optical waveguide 40
Includes an optical waveguide 47 that connects the two end faces of the substrate 49, and an optical waveguide 48 that optically couples with the optical waveguide 47. The optical waveguides 47, 48 are close to each other at a substantially central portion (optical coupling region) 46 of the substrate 49, and are set at an interval where complete coupling of light can occur. The surface dimension of the substrate 49 is 2 mm × 1 mm, and the distance between the optical waveguides 47 and 48 on the side of the emission end faces 44 and 45 is set to 0.3 mm.
The longitudinal dimension of the optical coupling region 46 is, for example, 0.2 mm,
The distance between the optical waveguides 47 and 48 there is 3 μm. This optical directional coupler can be simply and easily manufactured like the optical branching and coupling device of the third embodiment.

【００５６】この光方向性結合器を動作させる場合、半
導体レーザ４１が発した光（例えば波長７８０ｎｍ）
を、入射端面４３を通して光導波路４７に入射させる。
光導波路４７に入射した光は、光結合領域４６で、光電
力比ほぼ１：１に分岐される。そして、光導波路４７，
４８を通り、出射端面４４，４５から出射して、ホトダ
イオード（ＰＤ）４２に検出される。この光方向性結合
器によれば、第１実施例で述べたように、光の閉じ込め
を強くし、導波損失を低減することができる。実際に、
波長７８０ｎｍのレーザ光に対して、導波損失は約１ｃ
ｍ-1という良好な特性を実現することができた。When operating this optical directional coupler, the light emitted by the semiconductor laser 41 (for example, a wavelength of 780 nm)
Are incident on the optical waveguide 47 through the incident end face 43.
The light incident on the optical waveguide 47 is branched at the optical coupling region 46 to have an optical power ratio of about 1: 1. Then, the optical waveguide 47,
After passing through 48, the light is emitted from the emission end faces 44 and 45 and detected by the photodiode (PD) 42. According to this optical directional coupler, as described in the first embodiment, the light confinement can be strengthened and the waveguide loss can be reduced. actually,
Waveguide loss is about 1c for laser light of wavelength 780nm
Good characteristics of m −1 could be realized.

【００５７】なお、入射端面４３から入射した光を、光
結合領域４６で完全結合し出射端面４５のみから出射す
るようにするためには、光結合領域４６の長さを所定の
寸法に変えれば良い。In order to completely combine the light incident from the incident end face 43 in the optical coupling region 46 and to emit the light only from the emission end face 45, the length of the optical coupling region 46 is changed to a predetermined dimension. good.

【００５８】図５はこの発明の第５実施例の光スイッチ
を示している。FIG. 5 shows an optical switch according to the fifth embodiment of the present invention.

【００５９】この光スイッチは、ＧａＡｓ基板５９の表
面に、第１実施例の光導波路１０をレイアウトして構成
された光導波路５０を備えている。光導波路５０は、基
板５９の２つの端面をつなぐ光導波路５７と、上記光導
波路５７と略平行に設けられた光導波路５８とを含んで
いる。光導波路５７，５８は、基板５９の略中央部分
（光結合領域）５６′で互いに接近して、光の完全結合
が起こり得る間隔に設定されている。この光結合領域５
６′上に、電界を制御するための矩形状の金属電極５６
が設けられている。基板５９の表面の寸法は２ｍｍ×１
ｍｍであり、光導波路５７，５８の出射端面５４，５５
側での間隔は０．３ｍｍに設定されている。光結合領域
５６′の長手方向の寸法は例えば０．２ｍｍ、そこでの
光導波路５７，５８の間隔は３μｍである。この光方向
性結合器は、第３，第４実施例と同様に、簡単かつ容易
に作製することができる。This optical switch has an optical waveguide 50 formed by laying out the optical waveguide 10 of the first embodiment on the surface of a GaAs substrate 59. The optical waveguide 50 includes an optical waveguide 57 that connects the two end surfaces of the substrate 59, and an optical waveguide 58 that is provided substantially parallel to the optical waveguide 57. The optical waveguides 57 and 58 are close to each other at a substantially central portion (optical coupling region) 56 ′ of the substrate 59, and are set at an interval where complete coupling of light can occur. This optical coupling area 5
On the 6 ', a rectangular metal electrode 56 for controlling the electric field
Is provided. The size of the surface of the substrate 59 is 2 mm x 1
mm, and the output end faces 54, 55 of the optical waveguides 57, 58
The distance on the side is set to 0.3 mm. The longitudinal dimension of the optical coupling region 56 'is, for example, 0.2 mm, and the distance between the optical waveguides 57 and 58 is 3 μm. This optical directional coupler can be manufactured simply and easily as in the third and fourth embodiments.

【００６０】この光スイッチを動作させる場合、半導体
レーザ５１が発した光（例えば波長７８０ｎｍ）を、入
射端面５３を通して光導波路５７に入射させる。光導波
路５７に入射した光は、光結合領域５６′で完全結合す
る。電極５６による電界印加がなされていないときは、
光は光導波路５８に導波される。そして、出射端面５５
から出射して、ホトダイオード（ＰＤ）５２に検出され
る。一方、電極５６による電界印加がなされているとき
は、光結合領域５６′の屈折率が変化するので、光は光
導波路５７に導波される。そして、出射端面５４から出
射して、ホトダイオード５２に検出される。この光方向
性結合器によれば、第１実施例で述べたように、光の閉
じ込めを強くし、導波損失を低減することができる。実
際に、波長７８０ｎｍのレーザ光に対して、導波損失は
約１ｃｍ-1という良好な特性を実現することができた。
また、スイッチング電圧は５Ｖで、良好なスイッチング
特性を得ることができた。When the optical switch is operated, the light emitted by the semiconductor laser 51 (for example, wavelength 780 nm) is made incident on the optical waveguide 57 through the incident end face 53. The light incident on the optical waveguide 57 is completely coupled in the optical coupling region 56 '. When the electric field is not applied by the electrode 56,
The light is guided to the optical waveguide 58. Then, the emitting end face 55
And is detected by the photodiode (PD) 52. On the other hand, when the electric field is applied by the electrode 56, the refractive index of the optical coupling region 56 ′ changes, so that the light is guided to the optical waveguide 57. Then, it is emitted from the emission end face 54 and detected by the photodiode 52. According to this optical directional coupler, as described in the first embodiment, the light confinement can be strengthened and the waveguide loss can be reduced. Actually, it was possible to realize a good characteristic that the waveguide loss was about 1 cm −1 with respect to the laser light having the wavelength of 780 nm.
Moreover, the switching voltage was 5 V, and good switching characteristics could be obtained.

【００６１】図６はこの発明の第６実施例の光位相変調
器を示している。FIG. 6 shows an optical phase modulator according to the sixth embodiment of the present invention.

【００６２】この光位相変調器は、ＧａＡｓ基板６９の
表面に、第１実施例の光導波路１０をレイアウトして構
成された光導波路６０と、光導波路６０の長手方向の中
央部分上に設けられた矩形状の金属電極６５を備えてい
る。光導波路６０は、基板６９の２つの端面を直線状に
つないでいる。基板６９の表面の寸法は２ｍｍ×１ｍｍ
である。この光位相変調器は、上記各実施例と同様に、
簡単かつ容易に作製することができる。This optical phase modulator is provided on the surface of a GaAs substrate 69, an optical waveguide 60 formed by laying out the optical waveguide 10 of the first embodiment, and on the central portion in the longitudinal direction of the optical waveguide 60. A rectangular metal electrode 65 is provided. The optical waveguide 60 connects two end surfaces of the substrate 69 in a straight line. The size of the surface of the substrate 69 is 2 mm x 1 mm
Is. This optical phase modulator is similar to the above embodiments,
It can be easily and easily manufactured.

【００６３】この光位相変調器を動作させる場合、半導
体レーザ６１が発した光（例えば波長７８０ｎｍ）を、
入射端面６３を通して光導波路６０に入射させる。光導
波路６０に入射した光は、電極６５による電流注入によ
って位相変調を受けて、出射端面６４から出射して、ホ
トダイオード（ＰＤ）６２に検出される。When operating this optical phase modulator, the light (for example, wavelength 780 nm) emitted from the semiconductor laser 61 is
The light is incident on the optical waveguide 60 through the incident end face 63. The light incident on the optical waveguide 60 undergoes phase modulation by current injection by the electrode 65, is emitted from the emission end face 64, and is detected by the photodiode (PD) 62.

【００６４】この光位相変調器では、光導波路６０が、
注入された電流を溝内に閉じ込めて拡散させない働きを
持っているので、効率良く位相変調を行うことができ
る。In this optical phase modulator, the optical waveguide 60 is
Since it has a function of confining the injected current in the groove and preventing it from diffusing, phase modulation can be efficiently performed.

【００６５】図７はこの発明の第７実施例の光集積回路
素子を示している。FIG. 7 shows an optical integrated circuit device according to the seventh embodiment of the present invention.

【００６６】この光集積回路素子は、ＧａＡｓ基板８９
の表面に、第１実施例の光導波路１０をレイアウトして
構成された光導波路８０，８１，８２を備えている。光
導波路８０は基板８９の２つの端面をつないでおり、上
記２つの端面近傍で光導波路８０と略平行に光導波路８
１，８２が設けられている。光導波路８０と光導波路８
１，８２とは、基板８９の略中央部分（光結合領域）７
３，７４で接近して、光の完全結合が起こり得る間隔に
設定されている。すなわち、基板８９の略中央部分に２
つの光方向性結合器が設けられている。また、光導波路
８２のうち端面８８側で光導波路８０と平行をなす部分
の上に、金属電極７５が設けられ、これにより、光位相
変調器が構成されている。基板８９の寸法は１ｍｍ×５
ｍｍであり、光導波路８０と光導波路８１，８２との平
行部分の間隔は０．３ｍｍに設定されている。光結合領
域７３，７４の長手方向の寸法は例えば０．２ｍｍ、そ
こでの光導波路の間隔は３μｍである。この光集積回路
素子は、上記各実施例と同様に、簡単かつ容易に作製す
ることができる。This optical integrated circuit device comprises a GaAs substrate 89
The optical waveguides 80, 81, 82 configured by laying out the optical waveguide 10 of the first embodiment are provided on the surface of the. The optical waveguide 80 connects the two end surfaces of the substrate 89, and the optical waveguide 8 is formed substantially parallel to the optical waveguide 80 near the two end surfaces.
1, 82 are provided. Optical waveguide 80 and optical waveguide 8
Reference numerals 1 and 82 denote a substantially central portion (optical coupling area) 7 of the substrate 89.
They are set close to each other at 3, 74, and are set at an interval where complete coupling of light can occur. That is, 2 is formed in the substantially central portion of the substrate 89.
Two optical directional couplers are provided. Further, a metal electrode 75 is provided on a portion of the optical waveguide 82 that is parallel to the optical waveguide 80 on the end face 88 side, and thereby an optical phase modulator is configured. The size of the substrate 89 is 1 mm × 5
mm, and the interval between the parallel portions of the optical waveguide 80 and the optical waveguides 81 and 82 is set to 0.3 mm. The length of the optical coupling regions 73 and 74 in the longitudinal direction is, for example, 0.2 mm, and the distance between the optical waveguides there is 3 μm. This optical integrated circuit device can be manufactured simply and easily, as in the above-mentioned respective embodiments.

【００６７】この光集積回路素子は、具体的には、予
め、出射端面７９，８８にコイル状光ファイバー７６の
両端７６ａ，７６ｂを結合させておくことによって、光
ファイバージャイロ用チップとして動作する。まず、半
導体レーザ７１が発した光（例えば波長７８０ｎｍ）
を、入射端面７７を通して光導波路８０に入射させる。
光導波路８０に入射した光は、光方向性結合器７４で光
電力比１：１に分岐される。そして、光導波路８０，８
２を平行に進む。ここで、一方の光導波路８２の光のみ
が光位相変調器７５で位相変調される。この結果、光導
波路８０の位相変調を受けない光と、光導波路８２の位
相変調を受けた光とが、それぞれ出射端面７９，８８か
ら光ファイバー７６へ出射される。出射された２つの光
は、それぞれ光ファイバー７６の端部７６ａ，７６ｂか
ら光ファイバー７６内に入り、互いに逆向きに進む。そ
して、光ファイバー７６の反対側の端部７６ｂ，７６ａ
から基板８９の端面８８，７９に入射して、光導波路８
２，８０に戻って来る。その後、戻って来た２つの光
は、基板８９の中央部分の光方向性結合器７４で結合さ
れ、続いて、光方向性結合器７３により分岐される。そ
して、出射端面７８から出射され、光検出器７２に入射
する。この光集積回路素子によれば、第１実施例で述べ
たように、光の閉じ込めを強くし、導波損失を低減する
ことができる。実際に、波長７８０ｎｍのレーザ光に対
して、導波損失は約３ｃｍ-1という良好な特性を実現す
ることができた。また、従来の光ファイバージャイロ用
チップと比較して作製が容易で、工程も大幅に減少させ
ることができ、小型化、低コスト化を実現することがで
きる。Specifically, this optical integrated circuit device operates as an optical fiber gyro chip by previously connecting both ends 76a and 76b of the coiled optical fiber 76 to the emission end faces 79 and 88, respectively. First, the light emitted by the semiconductor laser 71 (for example, a wavelength of 780 nm)
Are incident on the optical waveguide 80 through the incident end face 77.
The light that has entered the optical waveguide 80 is branched by the optical directional coupler 74 to have an optical power ratio of 1: 1. Then, the optical waveguides 80, 8
Take 2 in parallel. Here, only the light of one optical waveguide 82 is phase-modulated by the optical phase modulator 75. As a result, the light that has not undergone the phase modulation of the optical waveguide 80 and the light that has undergone the phase modulation of the optical waveguide 82 are emitted from the emission end faces 79 and 88 to the optical fiber 76, respectively. The two emitted lights enter the optical fiber 76 from the ends 76a and 76b of the optical fiber 76 and travel in opposite directions. Then, the opposite ends 76b, 76a of the optical fiber 76
Incident on the end faces 88 and 79 of the substrate 89 from the optical waveguide 8
Come back to 2,80. After that, the two returned lights are combined by the optical directional coupler 74 in the central portion of the substrate 89, and subsequently branched by the optical directional coupler 73. Then, it is emitted from the emission end face 78 and enters the photodetector 72. According to this optical integrated circuit element, as described in the first embodiment, the light confinement can be strengthened and the waveguide loss can be reduced. Actually, it was possible to realize a good characteristic that the waveguide loss was about 3 cm −1 with respect to the laser light having the wavelength of 780 nm. Further, as compared with the conventional optical fiber gyro chip, it is easier to manufacture, the number of steps can be greatly reduced, and downsizing and cost reduction can be realized.

【００６８】[0068]

【発明の効果】以上より明らかなように、請求項１の半
導体光導波路は、導波部が、断面逆メサ状をなし、下面
および両側面が第１の低屈折率半導体層に接し、上面が
第２の低屈折率半導体層に接しているので、実屈折率型
となり、光の閉じ込めが強くなる。したがって、導波損
失を低減できる。また、溝上に電極を設けることによっ
て、溝内に効率良く電流を注入でき、位相変調を容易に
行うことができる。また、この半導体光導波路は、請求
項２の作製方法によって容易に作製できる。As is apparent from the above, in the semiconductor optical waveguide of claim 1, the waveguide portion has an inverted mesa cross section, the lower surface and both side surfaces contact the first low refractive index semiconductor layer, and the upper surface. Is in contact with the second low-refractive-index semiconductor layer, it becomes a real-refractive-index type, and light confinement becomes strong. Therefore, the waveguide loss can be reduced. Further, by providing the electrode on the groove, the current can be efficiently injected into the groove, and the phase modulation can be easily performed. Further, this semiconductor optical waveguide can be easily manufactured by the manufacturing method of claim 2.

【００６９】また、請求項２に記載の半導体光導波路の
作製方法は、半導体基板の表面に断面略Ｖ字状または略
Ｕ字状の溝を形成した後、ＭＯＣＶＤ法により、第１の
低屈折率半導体層と、高屈折率半導体層と、第２の低屈
折率半導体層とを連続して成長しているので、成長工程
を１回で済ませることができる。したがって、請求項１
の半導体光導波路を簡単かつ容易に作製できる。According to a second aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a semiconductor optical waveguide, wherein a groove having a V-shaped or U-shaped cross section is formed on a surface of a semiconductor substrate, and then a first low refractive index is formed by MOCVD. Since the high index semiconductor layer, the high refractive index semiconductor layer, and the second low refractive index semiconductor layer are continuously grown, the growth step can be performed only once. Therefore, claim 1
The semiconductor optical waveguide can be manufactured easily and easily.

【００７０】請求項３の半導体光導波路は、導波部が、
断面逆メサ状をなし、下面および両側面が第１の低屈折
率半導体層に接し、上面が第２の低屈折率半導体層に接
しているので、実屈折率型となり、光の閉じ込めが強く
なる。したがって、導波損失を低減できる。また、溝上
に電極を設けることによって、溝内に効率良く電流を注
入でき、位相変調を容易に行うことができる。また、こ
の半導体光導波路は、請求項２の作製方法によって容易
に作製できる。In the semiconductor optical waveguide of claim 3, the waveguide portion comprises:
Since it has an inverted mesa cross section and its lower surface and both side surfaces are in contact with the first low refractive index semiconductor layer and its upper surface is in contact with the second low refractive index semiconductor layer, it is of a real refractive index type and strongly confines light. Become. Therefore, the waveguide loss can be reduced. Further, by providing the electrode on the groove, the current can be efficiently injected into the groove, and the phase modulation can be easily performed. Further, this semiconductor optical waveguide can be easily manufactured by the manufacturing method of claim 2.

【００７１】請求項４に記載の半導体光導波路の作製方
法は、半導体基板の表面に断面略Ｖ字状または略Ｕ字状
の溝を形成した後、ＭＯＣＶＤ法により、第１の低屈折
率半導体層と、高屈折率半導体層と、第２の低屈折率半
導体層とを連続して成長しているので、成長工程を１回
で済ませることができる。したがって、請求項３の半導
体光導波路を簡単かつ容易に作製できる。According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a method for producing a semiconductor optical waveguide, wherein a groove having a V-shaped or U-shaped cross section is formed on a surface of a semiconductor substrate, and then a first low refractive index semiconductor is formed by MOCVD. Since the layer, the high-refractive-index semiconductor layer, and the second low-refractive-index semiconductor layer are continuously grown, the growth step can be performed only once. Therefore, the semiconductor optical waveguide of claim 3 can be easily and easily manufactured.

【００７２】請求項５に記載の光分岐および結合器は、
半導体基板の表面に、請求項１または請求項３に記載の
半導体光導波路を備えているので、光の閉じ込めが強
く、導波損失が少ない特性を実現できる。また、簡単か
つ容易に作製できる。The optical branching and coupling device according to claim 5 is
Since the semiconductor optical waveguide according to claim 1 or 3 is provided on the surface of the semiconductor substrate, it is possible to realize characteristics that light is strongly confined and waveguide loss is small. In addition, it can be easily and easily manufactured.

【００７３】請求項６に記載の光方向性結合器は、半導
体基板の表面に、請求項１または請求項３に記載の半導
体光導波路を備えているので、光の閉じ込めが強く、導
波損失が少ない特性を実現できる。また、簡単かつ容易
に作製できる。Since the optical directional coupler according to claim 6 is provided with the semiconductor optical waveguide according to claim 1 or 3 on the surface of the semiconductor substrate, the optical confinement is strong and the waveguide loss is high. It is possible to realize the characteristics with less. In addition, it can be easily and easily manufactured.

【００７４】請求項７に記載の光スイッチは、半導体基
板の表面に、請求項１または請求項３に記載の半導体光
導波路を備えているので、光の閉じ込めが強く、導波損
失が少ない特性を実現できる。また、簡単かつ容易に作
製できる。Since the optical switch according to claim 7 is provided with the semiconductor optical waveguide according to claim 1 or 3 on the surface of the semiconductor substrate, the optical confinement is strong and the waveguide loss is small. Can be realized. In addition, it can be easily and easily manufactured.

【００７５】請求項８に記載の光位相変調器は、半導体
基板の表面に、請求項１または請求項３に記載の半導体
光導波路を備えているので、光の閉じ込めが強く、導波
損失が少ない特性を実現できる。また、簡単かつ容易に
作製できる。Since the optical phase modulator according to claim 8 is provided with the semiconductor optical waveguide according to claim 1 or 3 on the surface of the semiconductor substrate, the optical confinement is strong and the waveguide loss is small. It can realize few characteristics. In addition, it can be easily and easily manufactured.

【００７６】請求項９に記載の光集積回路素子は、一つ
の半導体基板の表面に、請求項１または３に記載の半導
体光導波路が設けられるとともに、請求項５に記載の光
分岐および結合器と、請求項６に記載の光方向性結合器
と、請求項７に記載の光スイッチと、請求項８に記載の
光位相変調器とのうち少なくとも２つ以上が設けられて
いるので、光の閉じ込めが強く、導波損失が少ない特性
を実現できる。また、簡単かつ容易に作製できる。An optical integrated circuit device according to a ninth aspect is provided with the semiconductor optical waveguide according to the first or third aspect on the surface of one semiconductor substrate, and the optical branching and coupling device according to the fifth aspect. And at least two of the optical directional coupler according to claim 6, the optical switch according to claim 7, and the optical phase modulator according to claim 8 are provided. It is possible to realize the characteristics of strong confinement of light and less waveguide loss. In addition, it can be easily and easily manufactured.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図１】 第１実施例の半導体光導波路の断面および平
面レイアウトを示す図である。FIG. 1 is a diagram showing a cross section and a plane layout of a semiconductor optical waveguide according to a first example.

【図２】 第２実施例の半導体光導波路の断面および平
面レイアウトを示す図である。FIG. 2 is a diagram showing a cross section and a plane layout of a semiconductor optical waveguide of a second example.

【図３】 第３実施例の光分岐および結合器を示す図で
ある。FIG. 3 is a diagram showing an optical branching and coupling device of a third embodiment.

【図４】 第４実施例の光方向性結合器を示す図であ
る。FIG. 4 is a diagram showing an optical directional coupler according to a fourth embodiment.

【図５】 第５実施例の光スイッチを示す図である。FIG. 5 is a diagram showing an optical switch according to a fifth embodiment.

【図６】 第６実施例の光位相変調器を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing an optical phase modulator of a sixth embodiment.

【図７】 第７実施例の光集積回路素子を示す図であ
る。FIG. 7 is a diagram showing an optical integrated circuit device according to a seventh embodiment.

【図８】 従来の半導体光導波路を示す図である。FIG. 8 is a diagram showing a conventional semiconductor optical waveguide.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

１０，２０，３０，３７，３８，４０，４７，４８，５
０，５７，５８，６０，８０，８１，８２ 半導体光導
波路 １１，２１ ｐ型ＧａＡｓ基板 １２，２２ 溝 １４，２４ ｐ型Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓクラッド層 １５，２５ Ａｌ0.25Ｇａ0.75Ａｓ光導波層 １６，２６ ｎ型Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓクラッド層 ３１，４１，５１，６１，７１ 半導体レーザ ３２，４２，５２，６２，７２ ホトダイオード10, 20, 30, 37, 38, 40, 47, 48, 5
0,57,58,60,80,81,82 Semiconductor optical waveguide 11,21 p-type GaAs substrate 12,22 groove 14,24 p-type Al 0.5 Ga 0.5 As clad layer 15,25 Al 0.25 Ga 0.75 As optical waveguide layer 16,26 n-type Al 0.5 Ga 0.5 As clad layer 31, 41, 51, 61, 71 semiconductor laser 32, 42, 52, 62, 72 photodiode

Claims (9)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項１】 半導体基板の（１００）面に、ストライ
プ状のパターンで断面略Ｖ字状または略Ｕ字状に形成さ
れた溝の内部に、この溝のパターンに沿ってストライプ
状に延びる高屈折率の導波部と、この導波部の周囲に設
けられた低屈折率の半導体層を有する半導体光導波路で
あって、 上記溝内に、面方位（１００）の中央部と、この中央部
の両側に連なる面方位（ｍ１１）Ｂ（ただし、ｍは１以
上とする。以下同様。）の傾斜部とを持つ断面略Ｖ字状
の第１の低屈折率半導体層を備え、 上記導波部は、面方位（１００）の高屈折率半導体層か
らなり、下面が上記第１の低屈折率半導体層の中央部、
両側面が上記第１の低屈折率半導体層の傾斜部に接して
断面逆メサ状をなし、 上記溝内に、上記導波部の上面に接する第２の低屈折率
半導体層を備えることを特徴とする半導体光導波路。1. A groove extending in a stripe pattern along a V-shaped or U-shaped cross section on a (100) surface of a semiconductor substrate and extending in stripes along the groove pattern. What is claimed is: 1. A semiconductor optical waveguide comprising: a waveguide having a refractive index; and a semiconductor layer having a low refractive index, which is provided around the waveguide. And a first low-refractive-index semiconductor layer having a substantially V-shaped cross section having a plane orientation (m11) B (where m is 1 or more. The same applies hereinafter) connected to both sides of the section. The wave portion is composed of a high-refractive-index semiconductor layer having a plane orientation (100), and the lower surface has a central portion of the first low-refractive-index semiconductor layer,
Both side surfaces are in contact with the inclined portion of the first low refractive index semiconductor layer to form an inverted mesa cross section, and a second low refractive index semiconductor layer in contact with the upper surface of the waveguide is provided in the groove. The characteristic semiconductor optical waveguide. 【請求項２】 半導体基板の（１００）面に、ストライ
プ状のパターンで、内壁が（ｍ１１）Ｂ面を対称に持つ
断面略Ｖ字状または略Ｕ字状の溝を形成する工程と、 有機金属化学気相成長法により、上記溝内に、上記内壁
の面方位を反映して、面方位（１００）の中央部と、こ
の中央部の両側に連なる面方位（ｍ１１）Ｂの傾斜部と
を持つ断面略Ｖ字状の第１の低屈折率半導体層を成長さ
せる工程と、 上記第１の低屈折率半導体層の成長に続いて、有機金属
化学気相成長法により、（ｍ１１）Ｂ面での成長が起こ
らず、かつ、（１００）面での成長が起こる条件で、上
記第１の低屈折率半導体層がつくる窪みに高屈折率半導
体層を成長させて、この高屈折率半導体層からなり、下
面が上記第１の低屈折率半導体層の中央部、両側面が上
記第１の低屈折率半導体層の傾斜部に接する断面逆メサ
状の導波部を形成する工程と、 上記高屈折率半導体層の成長に続いて、有機金属化学気
相成長法により、上記溝内に、上記導波部の上面に接す
る第２の低屈折率半導体層を成長させる工程を有するこ
とを特徴とする半導体光導波路の作製方法。2. A step of forming a groove having a V-shaped cross section or a U-shaped cross section having a stripe pattern and an inner wall having a symmetrical (m11) B plane on the (100) plane of a semiconductor substrate, By the metal chemical vapor deposition method, in the groove, reflecting the plane orientation of the inner wall, a central portion of the plane orientation (100) and inclined portions of the plane orientation (m11) B continuous to both sides of the central portion. Growing a first low-refractive-index semiconductor layer having a substantially V-shaped cross section, and (m11) B by a metal organic chemical vapor deposition method subsequent to the growth of the first low-refractive-index semiconductor layer. The high-refractive-index semiconductor layer is grown in the depression formed by the first low-refractive-index semiconductor layer under the condition that the growth on the (100) plane does not occur on the surface and the growth on the (100) plane occurs. A lower surface of the first low-refractive-index semiconductor layer, and both side surfaces of the first low-refractive-index semiconductor layer. A step of forming a waveguide portion having a reverse mesa cross section in contact with the inclined portion of the low refractive index semiconductor layer, and following the growth of the high refractive index semiconductor layer, by metalorganic chemical vapor deposition in the groove, A method of manufacturing a semiconductor optical waveguide, comprising a step of growing a second low refractive index semiconductor layer in contact with an upper surface of the waveguide section. 【請求項３】 半導体基板の（１００）面に、ストライ
プ状のパターンで断面略Ｖ字状または略Ｕ字状に形成さ
れた溝の内部に、この溝のパターンに沿ってストライプ
状に延びる高屈折率の導波部と、この導波部の周囲に設
けられた低屈折率の半導体層を有する半導体光導波路で
あって、 上記溝内に、面方位（１００）の中央部と、この中央部
の両側に連なる面方位（ｍ１１）Ｂの傾斜部とを持つ断
面略Ｖ字状の第１の低屈折率半導体層を備え、 上記導波部は、面方位（１００）の中央部と、この中央
部の両側に中央部の厚さよりも薄い厚さで連なる面方位
（ｍ１１）Ｂの傾斜部とを持つ高屈折率半導体層の上記
中央部からなり、下面が上記第１の低屈折率半導体層の
中央部、両側面が上記第１の低屈折率半導体層の傾斜部
に接して断面逆メサ状をなし、 上記溝内に、上記導波部の上面に接する第２の低屈折率
半導体層を備えることを特徴とする半導体光導波路。3. A groove extending in a stripe pattern along a V-shape or a U-shape in a stripe pattern on a (100) plane of a semiconductor substrate and extending in a stripe shape along the groove pattern. What is claimed is: 1. A semiconductor optical waveguide comprising: a waveguide having a refractive index; and a semiconductor layer having a low refractive index, which is provided around the waveguide. A first low-refractive-index semiconductor layer having a substantially V-shaped cross-section having inclined portions having a plane orientation (m11) B continuous on both sides of the section; and the waveguide section includes a central portion of the plane orientation (100), The high refractive index semiconductor layer has a central portion of the high refractive index semiconductor layer on both sides of the central portion, and the inclined portion having a plane orientation (m11) B continuous with a thickness smaller than the central portion, and the lower surface has the first low refractive index. The central portion and both side surfaces of the semiconductor layer are in contact with the inclined portion of the first low-refractive-index semiconductor layer, and the cross-section reverse mesh None of Jo, in the groove, the semiconductor optical waveguide, characterized in that it comprises a second low refractive index semiconductor layer in contact with the top surface of the waveguide. 【請求項４】 半導体基板の（１００）面に、ストライ
プ状のパターンで、内壁が（ｍ１１）Ｂ面を対称に持つ
断面略Ｖ字状または略Ｕ字状の溝を形成する工程と、 有機金属化学気相成長法により、上記溝内に、上記内壁
の面方位を反映して、面方位（１００）の中央部と、こ
の中央部の両側に連なる面方位（ｍ１１）Ｂの傾斜部と
を持つ断面略Ｖ字状の第１の低屈折率半導体層を成長さ
せる工程と、 上記第１の低屈折率半導体層の成長に続いて、有機金属
化学気相成長法により、（ｍ１１）Ｂ面での成長速度が
（１００）面での成長速度よりも遅くなる条件で、上記
第１の低屈折率半導体層がつくる窪みに高屈折率半導体
層を成長させて、この高屈折率半導体層の中央部からな
り、下面が上記第１の低屈折率半導体層の中央部、両側
面が上記第１の低屈折率半導体層の傾斜部に接する断面
逆メサ状の導波部を形成する工程と、 上記高屈折率半導体層の成長に続いて、有機金属化学気
相成長法により、上記溝内に、上記導波部の上面に接す
る第２の低屈折率半導体層を成長させる工程を有するこ
とを特徴とする半導体光導波路の作製方法。4. A step of forming a groove having a V-shaped or U-shaped cross-section having a stripe pattern and an inner wall having a symmetrical (m11) B plane on the (100) plane of a semiconductor substrate, and By the metal chemical vapor deposition method, in the groove, reflecting the plane orientation of the inner wall, a central portion of the plane orientation (100) and inclined portions of the plane orientation (m11) B continuous to both sides of the central portion. Growing a first low-refractive-index semiconductor layer having a substantially V-shaped cross section, and (m11) B by a metal organic chemical vapor deposition method subsequent to the growth of the first low-refractive-index semiconductor layer. The high-refractive-index semiconductor layer is grown in the depression formed by the first low-refractive-index semiconductor layer under the condition that the growth rate on the plane is slower than the growth rate on the (100) plane. Of the first low-refractive-index semiconductor layer and the upper and lower sides A step of forming a waveguide portion having an inverted mesa cross section in contact with the inclined portion of the first low refractive index semiconductor layer, and growth of the high refractive index semiconductor layer, followed by metal organic chemical vapor deposition to form the groove A method of manufacturing a semiconductor optical waveguide, characterized in that it has a step of growing a second low refractive index semiconductor layer in contact with the upper surface of the waveguide section. 【請求項５】 半導体基板の表面に、請求項１または請
求項３に記載の半導体光導波路がＹ字状のパターンで設
けられていることを特徴とする光分岐および結合器。5. An optical branching and coupling device, wherein the semiconductor optical waveguide according to claim 1 or 3 is provided in a Y-shaped pattern on the surface of a semiconductor substrate. 【請求項６】 半導体基板の表面に、請求項１または請
求項３に記載の半導体光導波路が互いに離間して２本設
けられ、 上記２本の半導体光導波路は、上記基板表面の特定領域
で互いに平行に接近し、この領域で光の完全結合が起こ
り得る間隔に設定されていることを特徴とする光方向性
結合器。6. A semiconductor substrate is provided with two semiconductor optical waveguides according to claim 1 or 3 spaced apart from each other on a surface of a semiconductor substrate, and the two semiconductor optical waveguides are provided in specific regions on the substrate surface. An optical directional coupler characterized in that they are close to each other in parallel, and are set at an interval where complete coupling of light can occur in this region. 【請求項７】 半導体基板の表面に、請求項１または請
求項３に記載の半導体光導波路が互いに離間して２本設
けられ、 上記２本の半導体光導波路は、上記基板表面の特定領域
で互いに平行に接近し、この領域で光の完全結合が起こ
り得る間隔に設定され、 上記領域に、電流を注入または電界を印加して上記半導
体光導波路の屈折率を変化させる電極が設けられている
ことを特徴とする光スイッチ。7. A semiconductor substrate is provided with two semiconductor optical waveguides according to claim 1 or 3 spaced apart from each other on a surface of a semiconductor substrate, and the two semiconductor optical waveguides are provided in a specific region of the substrate surface. Electrodes that are close to each other and are set at an interval where complete coupling of light can occur in this region are provided in the region to inject a current or apply an electric field to change the refractive index of the semiconductor optical waveguide. An optical switch characterized by that. 【請求項８】 半導体基板の表面に、請求項１または請
求項３に記載の半導体光導波路が設けられ、 上記半導体光導波路の長手方向の特定部分に、電流を注
入または電界を印加して上記特定部分の屈折率を変化さ
せる電極が設けられていることを特徴とする光位相変調
器。8. The semiconductor optical waveguide according to claim 1 or 3 is provided on the surface of a semiconductor substrate, and a current is injected or an electric field is applied to a specific portion in the longitudinal direction of the semiconductor optical waveguide to form the semiconductor optical waveguide. An optical phase modulator comprising an electrode for changing a refractive index of a specific portion. 【請求項９】 一つの半導体基板の表面に、請求項１ま
たは３に記載の半導体光導波路が設けられるとともに、
請求項５に記載の光分岐および結合器と、請求項６に記
載の光方向性結合器と、請求項７に記載の光スイッチ
と、請求項８に記載の光位相変調器とのうち少なくとも
２つ以上が設けられていることを特徴とする光集積回路
素子。9. The semiconductor optical waveguide according to claim 1 or 3 is provided on the surface of one semiconductor substrate,
At least one of the optical branching and coupling device according to claim 5, the optical directional coupler according to claim 6, the optical switch according to claim 7, and the optical phase modulator according to claim 8. An optical integrated circuit device, characterized in that two or more are provided.
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