JPH0736046B2 - Method for manufacturing optical waveguide device - Google Patents

Method for manufacturing optical waveguide device

Info

Publication number
JPH0736046B2
JPH0736046B2 JP2177944A JP17794490A JPH0736046B2 JP H0736046 B2 JPH0736046 B2 JP H0736046B2 JP 2177944 A JP2177944 A JP 2177944A JP 17794490 A JP17794490 A JP 17794490A JP H0736046 B2 JPH0736046 B2 JP H0736046B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
layer
optical waveguide
refractive index
etching
active
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2177944A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPH0466906A (en
Inventor
稔 前田
雅幸 末広
隆昭 平田
春夫 細松
Original Assignee
光計測技術開発株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 光計測技術開発株式会社 filed Critical 光計測技術開発株式会社
Priority to JP2177944A priority Critical patent/JPH0736046B2/en
Publication of JPH0466906A publication Critical patent/JPH0466906A/en
Publication of JPH0736046B2 publication Critical patent/JPH0736046B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は積層構造により光を導く光導波路素子に関す
る。特に、光導波路素子の構造に関する。本発明は、半
導体レーザおよびその周辺光回路の導波路として利用す
るに適する。
The present invention relates to an optical waveguide device that guides light by a laminated structure. In particular, it relates to the structure of an optical waveguide device. The present invention is suitable for use as a waveguide of a semiconductor laser and its peripheral optical circuit.

〔概要〕〔Overview〕

本発明は、積層構造の光導波路素子において、 この積層構造内に横方向の屈折率をもたせるための層を
他の材料で埋め込むことにより、 この層により生じる屈折率差を高精度に制御するもので
ある。
According to the present invention, in an optical waveguide device having a laminated structure, by embedding a layer for giving a lateral refractive index in this laminated structure with another material, the refractive index difference caused by this layer is controlled with high accuracy. Is.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

光導波路素子は、従来から種々の構造が提案され、製造
されている。半導体レーザに使用されるものとしては、
リブ型光導波路素子がよく知られている。
Conventionally, various structures of optical waveguide elements have been proposed and manufactured. The ones used for semiconductor lasers are:
Rib type optical waveguide devices are well known.

リブ型光導波路素子は、光を伝搬する能動光導波層(半
導体レーザでは活性層)に隣接して受動光導波層を設
け、この受動光導波層の一部をエッチングし、この厚さ
の差により能動光導波層を含む層構造の実効的な屈折率
に差をもたせるものである。したがって、能動光導波層
を含む層構造内の屈折率差は、受動光導波層の厚さ、す
なわちエッチング量で決定される。
In the rib type optical waveguide device, a passive optical waveguide layer is provided adjacent to an active optical waveguide layer (active layer in a semiconductor laser) for propagating light, a part of the passive optical waveguide layer is etched, and a difference in thickness is obtained. This makes the effective refractive index of the layer structure including the active optical waveguide layer different. Therefore, the refractive index difference in the layer structure including the active optical waveguide layer is determined by the thickness of the passive optical waveguide layer, that is, the etching amount.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problems to be Solved by the Invention]

しかし、横モード単一性を得るには、屈折率差Δnを10
-2〜10-3、導波路幅Wを2〜4μmとすることが一般的
であり、このためには、受動光導波層のエッチング量を
20〜30nm程度にしなければならない。このため、エッチ
ング量の制御が難しく、面内での均一性を得ることも困
難であった。
However, in order to obtain transverse mode unity, the refractive index difference Δn is set to 10
It is common to set the waveguide width W to -2 to 10 -3 and the waveguide width W to 2 to 4 μm. For this purpose, the etching amount of the passive optical waveguide layer is
It should be about 20 to 30 nm. Therefore, it is difficult to control the etching amount, and it is difficult to obtain in-plane uniformity.

本発明は、以上の課題を解決し、屈折率差を再現性およ
び制御性よく設定できる光導波路素子の製造方法を提供
することも目的とする。
It is another object of the present invention to solve the above problems and provide a method for manufacturing an optical waveguide device capable of setting the refractive index difference with good reproducibility and controllability.

〔課題を解決するための手段〕[Means for Solving the Problems]

本発明の光導波路素子の製造方法は、それぞれが隣接す
る層と屈折率の異なる第一の層および第二の層を第三の
層を介して積層し、第一の層を含む層構造内に設定しよ
うとする導波路パターンにしたがって第二の層をエッチ
ングする光導波路素子の製造方法において、エッチング
により第二の層を貫通して第三の層を露出させ、このエ
ッチングで残された第二の層を第三の層と屈折率が実質
的に等しい材料で埋め込むことを特徴とする。
The method for producing an optical waveguide element of the present invention is a method of stacking a first layer and a second layer, each of which has a refractive index different from that of an adjacent layer, with a third layer in between, and a layer structure including the first layer. In the method of manufacturing an optical waveguide element in which the second layer is etched according to the waveguide pattern to be set to, the third layer is exposed through the second layer by etching, and the third layer left by this etching is exposed. The second layer is embedded with a material having a refractive index substantially equal to that of the third layer.

以下の説明では、第一の層を能動光導波層または活性層
(半導体レーザの場合)、第二の層を受動光導波層また
はガイド層、第三の層をブロック層という。
In the following description, the first layer is called an active optical waveguide layer or an active layer (in the case of a semiconductor laser), the second layer is called a passive optical waveguide layer or a guide layer, and the third layer is called a block layer.

〔作用〕[Action]

能動光導波層を含む層構造内の屈折率差は受動光導波層
の厚さの差により決定されるが、受動光導波層を導波路
パターンに沿った部分だけ残した構造とすると、受動光
導波層の厚さがそのまま受動光導波層の厚さの差とな
る。
The difference in the refractive index in the layer structure including the active optical waveguide layer is determined by the difference in the thickness of the passive optical waveguide layer, but if the structure in which the passive optical waveguide layer is left only along the waveguide pattern is used, The thickness of the wave layer directly becomes the difference in the thickness of the passive optical waveguide layer.

この場合、受動光導波層と貫通するエッチングを行うた
め、受動光導波層の下地の層もエッチングされることに
なる。そこで、能動光導波層と受動光導波層との間にブ
ロック層を設けておく。ブロック層に対するエッチング
量はそのときの条件によって異なるが、エッチング後に
屈折率の等しい材料で埋め込めばその影響はない。した
がって、エッチング条件の設定はそれほど厳密でなくて
もよい。
In this case, since the etching penetrates the passive optical waveguide layer, the underlying layer of the passive optical waveguide layer is also etched. Therefore, a block layer is provided between the active optical waveguide layer and the passive optical waveguide layer. The etching amount with respect to the block layer varies depending on the conditions at that time, but if it is filled with a material having the same refractive index after etching, there is no effect. Therefore, the etching conditions need not be set so strictly.

このようにして、受動光導波層とブロック層とのそれぞ
れの膜厚および屈折率(組成)を制御すれば、能動光導
波層を含む層構造内の屈折率差を再現性よく設定でき
る。
By controlling the film thickness and the refractive index (composition) of each of the passive optical waveguide layer and the block layer in this manner, the refractive index difference in the layer structure including the active optical waveguide layer can be set with good reproducibility.

〔実施例〕〔Example〕

第1図は本発明の第一実施例を示す斜視であり、一部を
切り欠いて示す。
FIG. 1 is a perspective view showing a first embodiment of the present invention, a part of which is cut away.

この実施例は、本発明を半導体レーザで実施したもので
あり、隣接する層と屈折率の異なる第一の層として活性
層4を備え、この活性層4を含む層構造内における実効
的な屈折率の分布を設定してこの層構造内に光の伝搬路
を定義する第二の層としてガイド層6を備える。さらに
詳しく説明すると、基板1上にはバッファ層2、クラッ
ド層3、活性層4、ブロック層5、ガイド層6、クラッ
ド層7、キャップ層8、SiO2絶縁層9、Cr/Au電極10が
積層され、基板1の裏面にはAuGe/Au電極11が設けられ
る。
In this embodiment, the present invention is implemented by a semiconductor laser, and an active layer 4 is provided as a first layer having a refractive index different from that of an adjacent layer, and effective refraction in a layer structure including the active layer 4 is performed. The guide layer 6 is provided as a second layer that sets the distribution of the rates and defines the propagation path of light in this layer structure. More specifically, the buffer layer 2, the clad layer 3, the active layer 4, the block layer 5, the guide layer 6, the clad layer 7, the cap layer 8, the SiO 2 insulating layer 9, and the Cr / Au electrode 10 are formed on the substrate 1. An AuGe / Au electrode 11 is provided on the back surface of the substrate 1 which is laminated.

この実施例における活性層4は量子井戸構造をもち、量
子井戸層42と、これを挟み込むGRIN(グレーディドイン
デクス)層41、43とを含む。
The active layer 4 in this embodiment has a quantum well structure, and includes a quantum well layer 42 and GRIN (graded index) layers 41 and 43 sandwiching the quantum well layer 42.

ガイド層6は、活性層4を含む層構造内における実効的
な屈折率の分布を設定して光の伝搬路すなわち光導波路
部44を定義する層であり、この光導波路部44に沿って切
断された形状、すなわち光導波路部44の周辺に対応する
部分が除去された形状をもつ。
The guide layer 6 is a layer that sets an effective refractive index distribution in the layer structure including the active layer 4 and defines the optical propagation path, that is, the optical waveguide portion 44, and is cut along the optical waveguide portion 44. It has a formed shape, that is, a shape in which a portion corresponding to the periphery of the optical waveguide section 44 is removed.

ブロック層5とクラッド層7とは屈折率の等しい材料で
形成され、この二つの層でガイド層6を埋め込む。ブロ
ック層5、クラッド層7の屈折率としては、ガイド層6
より屈折率の低いものを選ぶ。
The block layer 5 and the cladding layer 7 are made of materials having the same refractive index, and the guide layer 6 is embedded with these two layers. The refractive index of the block layer 5 and the cladding layer 7 is the guide layer 6
Choose one with a lower refractive index.

クラッド層7およびキャップ層8には、ガイド層6が除
去された部分に対応して溝が設けられる。この溝とキャ
ップ層8とは、導波路パターンに対応する部分を除い
て、SiO2絶縁層9により覆われる。したがって、電極10
から供給された電流は、導波路パターンを定義している
ガイド層6を通過して活性層5に注入される。
The clad layer 7 and the cap layer 8 are provided with grooves corresponding to the portions where the guide layer 6 is removed. The groove and the cap layer 8 are covered with the SiO 2 insulating layer 9 except for the portion corresponding to the waveguide pattern. Therefore, the electrode 10
The electric current supplied from is passed through the guide layer 6 defining the waveguide pattern and injected into the active layer 5.

ブロック層5、ガイド層6およびクラッド層7の組成お
よび膜厚として、例えば、 ブロック層5 Al0.6Ga0.4As 100nm ガイド層6 Al0.3Ga0.7As 50nm クラッド層7 Al0.6Ga0.4As − とすれば、活性層4を含む層構造内に、屈折率差Δn=
0.005の光導波路部44が得られる。
As the composition and film thickness of the block layer 5, the guide layer 6 and the cladding layer 7, for example, the block layer 5 Al 0.6 Ga 0.4 As 100 nm guide layer 6 Al 0.3 Ga 0.7 As 50 nm cladding layer 7 Al 0.6 Ga 0.4 As − , The refractive index difference Δn =
An optical waveguide portion 44 of 0.005 is obtained.

第2図はこの素子の製造方法を示し、(a)は1回目成
長工程、(b)はパターン形成工程、(c)はエッチン
グおよびレジスト除去工程、(d)は2回目成長工程、
(e)は電極形成工程をそれぞれ示す。
FIG. 2 shows a method of manufacturing this device, where (a) is the first growth step, (b) is the pattern formation step, (c) is the etching and resist removal step, and (d) is the second growth step.
(E) shows an electrode formation process, respectively.

まず、1回目成長工程により、基板1上にバッファ層
2、クラッド層3、活性層4、ブロック層5およびガイ
ド層6を結晶成長させる。ブロック層5とガイド層6と
については、膜厚を特に正確に制御しておく。
First, in the first growth step, the buffer layer 2, the cladding layer 3, the active layer 4, the block layer 5 and the guide layer 6 are crystal-grown on the substrate 1. The film thicknesses of the block layer 5 and the guide layer 6 are controlled particularly accurately.

続いて、パターン形成工程を実行する。この工程では、
ガイド層6の表面にレジストを塗布し、活性層4を含む
層構造内に形成しようとする導波路パターンにしたがっ
て、パターン露光および現像を行う。これにより、レジ
ストマスク12が形成される。
Then, a pattern formation process is performed. In this process,
A resist is applied to the surface of the guide layer 6, and pattern exposure and development are performed according to the waveguide pattern to be formed in the layer structure including the active layer 4. As a result, the resist mask 12 is formed.

エッチングおよびレジスト除去工程では、レジストマス
ク12を用いて、ブロック層5に達するまでガイド層6を
エッチングする。これにより、ガイド層6が光導波路部
44に沿って切断された形状となる。
In the etching and resist removing process, the guide layer 6 is etched using the resist mask 12 until the block layer 5 is reached. As a result, the guide layer 6 becomes the optical waveguide portion.
The shape is cut along 44.

2回目成長工程では、エッチングされたガイド層6上
に、クラッド層7およびキャップ層8を再成長させる。
クラッド層7としては、ブロック層5と同じ屈折率(組
成)のものを用いる。これによりガイド層6が埋め込ま
れ、このガイド層6の有無により活性層4に実効的な屈
折率差が生じる。この屈折率差により、活性層4を含む
層構造内に光導波路部44が定義される。
In the second growth step, the clad layer 7 and the cap layer 8 are regrown on the etched guide layer 6.
The clad layer 7 has the same refractive index (composition) as the block layer 5. As a result, the guide layer 6 is embedded, and the presence or absence of the guide layer 6 causes an effective refractive index difference in the active layer 4. Due to this difference in refractive index, the optical waveguide portion 44 is defined in the layer structure including the active layer 4.

この後に、電極形成工程として、キャップ層8およびク
ラッド層7のエッチング、SiO2絶縁層9の形成およびエ
ッチング、および電極10の形成を行い、基板1の裏面に
は電極11を設ける。
Then, as an electrode forming step, the cap layer 8 and the cladding layer 7 are etched, the SiO 2 insulating layer 9 is formed and etched, and the electrode 10 is formed, and the electrode 11 is provided on the back surface of the substrate 1.

第3図は本発明第二実施例を示す斜視図であり、第1図
と同様に一部を切り欠いて示す。この実施例もまた本発
明を半導体レーザで実施したものであり、ガイド層6に
回折格子61を設けたことが第一実施例と異なる。
FIG. 3 is a perspective view showing a second embodiment of the present invention, and is shown with a part cut away as in FIG. This embodiment also implements the present invention with a semiconductor laser, and differs from the first embodiment in that the guide layer 6 is provided with the diffraction grating 61.

第4図は第二実施例の構造にしたがって試作した素子の
発振特性を示す。
FIG. 4 shows the oscillation characteristics of the device prototyped according to the structure of the second embodiment.

この素子におけるブロック層5、ガイド層6、クラッド
層7の組成および膜厚は、第一実施例の説明で例示した
値を用いた。共振器長は350μmである。また、ガイド
層6(膜厚50nm)のエッチング条件は、 エッチャント 硫酸過水系 4:H2SO4+1:H2O2+90:H2 O 温度 5℃ エッチング速度 30nm/min エッチング時間 2分 とした。
For the composition and film thickness of the block layer 5, the guide layer 6, and the cladding layer 7 in this device, the values exemplified in the description of the first embodiment were used. The resonator length is 350 μm. Further, the etching conditions of the guide layer 6 (film thickness 50 nm) are as follows: etchant sulfuric acid / hydrogen peroxide 4: H 2 SO 4 +1: H 2 O 2 +90: H 2 O temperature 5 ° C. etching rate 30 nm / min etching time 2 minutes And

試作した素子のしきい値電流の分布は次の表のとおりで
あった。
The distribution of the threshold current of the prototyped device is shown in the following table.

〔発明の効果〕 以上説明したように、本発明によれば、結晶成長時にお
ける受動光導波層およびブロック層の膜厚制御により屈
折率を制御できるので、均一な屈折率差をもった光導波
路構造を再現性よく製造できる効果がある。
[Effects of the Invention] As described above, according to the present invention, since the refractive index can be controlled by controlling the film thickness of the passive optical waveguide layer and the block layer during crystal growth, the optical waveguide having a uniform refractive index difference. There is an effect that the structure can be manufactured with good reproducibility.

また、受動光導波層の厚さをエッチングにより設定する
必要がなく、エッチングで受動光導波層を完全に除去す
ればよいので、エッチングの許容誤差が大きく製造工程
が簡単になる効果がある。
Further, since it is not necessary to set the thickness of the passive optical waveguide layer by etching and the passive optical waveguide layer may be completely removed by etching, there is an effect that the tolerance of etching is large and the manufacturing process is simplified.

さらに、本発明の構造を半導体レーザに利用する場合に
は、活性層と再成長界面とが離れているので、素子特性
を改善できる効果がある。
Further, when the structure of the present invention is used for a semiconductor laser, the active layer and the regrowth interface are separated from each other, so that the device characteristics can be improved.

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

第1図は本発明の第一実施例を示す斜視図であり、その
一部を切り欠いて示す図。 第2図はこの実施例の製造方法を示す図。 第3図は本発明の第二実施例を示す斜視図であり、その
一部を切り欠いて示す図。 第4図は第二実施例の構造にしたがって試作した素子の
発振特性を示す図。 1……基板、2……バッファ層、3……クラッド層、4
……活性層、5……ブロック層、6……ガイド層、7…
…クラッド層、8……キャップ層、9……SiO2絶縁層、
10、11……電極、12……レジストマスク、41、43……GR
IN層、42……量子井戸層、44……光導波路部。
FIG. 1 is a perspective view showing a first embodiment of the present invention, in which a part is cut away. FIG. 2 is a view showing the manufacturing method of this embodiment. FIG. 3 is a perspective view showing a second embodiment of the present invention, in which a part is cut away. FIG. 4 is a diagram showing oscillation characteristics of a device prototyped according to the structure of the second embodiment. 1 ... Substrate, 2 ... Buffer layer, 3 ... Clad layer, 4
...... Active layer, 5 ... Block layer, 6 ... Guide layer, 7 ...
… Cladding layer, 8 …… Cap layer, 9 …… SiO 2 insulating layer,
10, 11 …… Electrode, 12 …… Resist mask, 41,43 …… GR
IN layer, 42 ... Quantum well layer, 44 ... Optical waveguide section.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 細松 春夫 東京都武蔵野市中町2丁目11番13号 光計 測技術開発株式会社内 (56)参考文献 特開 昭52−77741(JP,A) 特開 昭54−34847(JP,A) ─────────────────────────────────────────────────── --- Continuation of the front page (72) Haruo Hosomatsu Inventor Haruo Hosomatsu 2-11-13 Nakamachi, Musashino City, Tokyo Photometer Measurement Technology Development Co., Ltd. (56) Reference JP-A-52-77741 (JP, A) JP-A-54-34847 (JP, A)

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】それぞれが隣接する層と屈折率の異なる第
一の層および第二の層を第三の層を介して積層し、 前記第一の層を含む層構造内に設定しようとする導波路
パターンにしたがって前記第二の層をエッチングする 光導波路素子の製造方法において、 前記エッチングにより前記第二の層を貫通して前記第三
の層を露出させ、 このエッチングで残された前記第二の層を前記第三の層
と屈折率が実質的に等しい材料で埋め込む ことを特徴とする光導波路素子の製造方法。
1. An attempt is made to stack a first layer and a second layer, each of which has a refractive index different from that of an adjacent layer, through a third layer, and to set the layer structure including the first layer. In the method of manufacturing an optical waveguide element, which etches the second layer according to a waveguide pattern, the third layer is exposed by penetrating the second layer by the etching, and the third layer left by this etching. A method for manufacturing an optical waveguide device, characterized in that the second layer is embedded with a material having a refractive index substantially equal to that of the third layer.
JP2177944A 1990-07-04 1990-07-04 Method for manufacturing optical waveguide device Expired - Fee Related JPH0736046B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2177944A JPH0736046B2 (en) 1990-07-04 1990-07-04 Method for manufacturing optical waveguide device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2177944A JPH0736046B2 (en) 1990-07-04 1990-07-04 Method for manufacturing optical waveguide device

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP22370094A Division JP3037869B2 (en) 1994-09-19 1994-09-19 Optical waveguide device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH0466906A JPH0466906A (en) 1992-03-03
JPH0736046B2 true JPH0736046B2 (en) 1995-04-19

Family

ID=16039806

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2177944A Expired - Fee Related JPH0736046B2 (en) 1990-07-04 1990-07-04 Method for manufacturing optical waveguide device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH0736046B2 (en)

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5277741A (en) * 1975-12-24 1977-06-30 Fujitsu Ltd Thin film optical guide
JPS5434847A (en) * 1977-08-23 1979-03-14 Matsushita Electric Ind Co Ltd Optical propagating device

Also Published As

Publication number Publication date
JPH0466906A (en) 1992-03-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4589117A (en) Butt-jointed built-in semiconductor laser
JP3007928B2 (en) Method for manufacturing optical semiconductor device
JPH0618737A (en) Production of optical waveguide
JPH0736046B2 (en) Method for manufacturing optical waveguide device
JP3037869B2 (en) Optical waveguide device
JP4212040B2 (en) Composite optical waveguide
JPH08162706A (en) Manufacture of integrated semiconductor optical element
JP2003069134A (en) Semiconductor optical device and method of manufacturing the same
KR100261238B1 (en) Manufacturing method of a laser diode
JPS61234585A (en) Optical integrated circuit and manufacture thereof
JPS59229891A (en) Manufacture of semiconductor laser
JPH0485503A (en) Manufacture of semiconductor optical input and output circuit
JPH01206681A (en) Semiconductor laser and manufacture thereof
JPH063541A (en) Waveguide type grating and its production
JPH0430198B2 (en)
JP3106852B2 (en) Distributed feedback semiconductor laser and method of manufacturing the same
JPH0462194B2 (en)
JPH05121822A (en) Manufacture of semiconductor laser device
KR100372768B1 (en) Method for fabricating laser diode
JPH10307219A (en) Light guide type filter and its manufacture
JPH04369886A (en) Manufacture of semiconductor laser
JPH0228389A (en) Semiconductor laser element
JPH02203583A (en) Manufacture of ridge waveguide type semiconductor laser element
JPH02237189A (en) Manufacture of single wavelength laser
JPH04229682A (en) Manufacture of semiconductor laser

Legal Events

Date Code Title Description
LAPS Cancellation because of no payment of annual fees