JPH0837341A - 半導体光集積素子およびその製造方法 - Google Patents
半導体光集積素子およびその製造方法Info
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- JPH0837341A JPH0837341A JP17070894A JP17070894A JPH0837341A JP H0837341 A JPH0837341 A JP H0837341A JP 17070894 A JP17070894 A JP 17070894A JP 17070894 A JP17070894 A JP 17070894A JP H0837341 A JPH0837341 A JP H0837341A
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- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/10—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type
- G02B6/12—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type of the integrated circuit kind
- G02B2006/12166—Manufacturing methods
- G02B2006/12195—Tapering
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- Optical Integrated Circuits (AREA)
- Semiconductor Lasers (AREA)
- Photo Coupler, Interrupter, Optical-To-Optical Conversion Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 素子間の光結合効率が高い、半導体光集積素
子を提供する。 【構成】 選択成長により集積化した多重量子井戸ファ
ブリペロー型レーザ４０と多重量子井戸スポットサイズ
変換用テーパ型導波路５０の光軸を水平に形成する。 【効果】 半導体光集積素子において、素子間の光結合
効率を高くでき、導波光の対称性、しきい電流特性およ
び消光特性等の向上が可能となる。
子を提供する。 【構成】 選択成長により集積化した多重量子井戸ファ
ブリペロー型レーザ４０と多重量子井戸スポットサイズ
変換用テーパ型導波路５０の光軸を水平に形成する。 【効果】 半導体光集積素子において、素子間の光結合
効率を高くでき、導波光の対称性、しきい電流特性およ
び消光特性等の向上が可能となる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体光集積素子およ
びその製造方法に関する。
びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、成長阻止マスクを用いた選択成長
法による半導体光素子の集積化が盛んになっている。選
択成長法を用いれば一回の結晶成長で組成や膜厚の異な
る光導波路を同時に作製できる。このため、選択成長法
を用いて、分布帰還型レーザと電界吸収型変調器の集積
化素子や、ファブリペロー型レーザとスポットサイズ変
換用テーパ型導波路の集積化素子などが作製されてい
る。尚、この種の光集積化素子に関するものとして例え
ば１９９４年電子情報通信学会春期大会Ｃ−２４３が挙
げられる。
法による半導体光素子の集積化が盛んになっている。選
択成長法を用いれば一回の結晶成長で組成や膜厚の異な
る光導波路を同時に作製できる。このため、選択成長法
を用いて、分布帰還型レーザと電界吸収型変調器の集積
化素子や、ファブリペロー型レーザとスポットサイズ変
換用テーパ型導波路の集積化素子などが作製されてい
る。尚、この種の光集積化素子に関するものとして例え
ば１９９４年電子情報通信学会春期大会Ｃ−２４３が挙
げられる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上記従来技術では、膜
厚の異なる光導波路を集積化する場合には、図７に示す
様に、厚い導波路を形成する領域の周囲には幅の広い成
長阻止マスク９０を、薄い導波路を形成する領域の周囲
には幅の狭い成長阻止マスクをパターンニングした基板
１０を用いていた。しかし、この方法では、膜厚の異な
る光導波路の集積化は可能であるが、集積された光導波
路間の中心軸は図６に示す様に水平にはならずに折れ曲
がってしまう。光導波路の中心軸が折れ曲がるというこ
とは、光導波路の光軸が折れ曲がるということであり、
光導波路間の光結合効率の低下などを招く。このため、
例えば分布帰還型レーザと電界吸収型変調器の集積化素
子では消光特性の低下が、ファブリペロー型レーザとス
ポットサイズ変換用テーパ型導波路の集積化素子では、
しきい電流密度の上昇や、出射光の対称性の低下などが
生じる。
厚の異なる光導波路を集積化する場合には、図７に示す
様に、厚い導波路を形成する領域の周囲には幅の広い成
長阻止マスク９０を、薄い導波路を形成する領域の周囲
には幅の狭い成長阻止マスクをパターンニングした基板
１０を用いていた。しかし、この方法では、膜厚の異な
る光導波路の集積化は可能であるが、集積された光導波
路間の中心軸は図６に示す様に水平にはならずに折れ曲
がってしまう。光導波路の中心軸が折れ曲がるというこ
とは、光導波路の光軸が折れ曲がるということであり、
光導波路間の光結合効率の低下などを招く。このため、
例えば分布帰還型レーザと電界吸収型変調器の集積化素
子では消光特性の低下が、ファブリペロー型レーザとス
ポットサイズ変換用テーパ型導波路の集積化素子では、
しきい電流密度の上昇や、出射光の対称性の低下などが
生じる。
【０００４】従って、本発明の目的は水平な光軸を有す
る半導体光集積素子およびその製造方法を提供すること
にある。
る半導体光集積素子およびその製造方法を提供すること
にある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の半導体光集積素子は、選択成長時の成長阻
止マスクのパターニングや材料、および成長条件を制御
することにより集積化された光素子における光導波路の
中心軸を水平とする事を特徴とするものである。
に、本発明の半導体光集積素子は、選択成長時の成長阻
止マスクのパターニングや材料、および成長条件を制御
することにより集積化された光素子における光導波路の
中心軸を水平とする事を特徴とするものである。
【０００６】
【作用】半導体光集積素子において、集積化された光素
子における光導波路の中心軸を水平とすれば、光素子間
の光結合効率が高まる。このため、例えば分布帰還型レ
ーザと電界吸収型変調器の集積化素子では消光特性の向
上が、ファブリペロー型レーザとスポットサイズ変換用
テーパ型導波路の集積化素子では、しきい電流密度の低
下や、出射光の対称性の向上が可能となる。
子における光導波路の中心軸を水平とすれば、光素子間
の光結合効率が高まる。このため、例えば分布帰還型レ
ーザと電界吸収型変調器の集積化素子では消光特性の向
上が、ファブリペロー型レーザとスポットサイズ変換用
テーパ型導波路の集積化素子では、しきい電流密度の低
下や、出射光の対称性の向上が可能となる。
【０００７】
【実施例】図１は、本発明の第一の実施例による多重量
子井戸ファブリペロー型レーザ４０と多重量子井戸スポ
ットサイズ変換用テーパ型導波路５０の集積化素子の断
面図である。本実施例の特徴は、選択成長により集積化
した多重量子井戸ファブリペロー型レーザ４０と多重量
子井戸スポットサイズ変換用テーパ型導波路５０の光軸
を水平に形成したところにある。この様な構造にすれ
ば、レーザ光の対称性がテーパ型導波路部５０において
も保存されるため、端面からの出射光の対称性も損なわ
れない。また、レーザ部とテーパ型導波路部５０の導波
光の光軸および対称性が一致するため、光軸が折れ曲が
る場合に比べてレーザ光とテーパ型導波路部の反射光の
重なりが大きくなる。このため、集積化によるレーザ端
面の反射率の低下も少なくなり、しきい電流密度の上昇
を抑さえることができる。
子井戸ファブリペロー型レーザ４０と多重量子井戸スポ
ットサイズ変換用テーパ型導波路５０の集積化素子の断
面図である。本実施例の特徴は、選択成長により集積化
した多重量子井戸ファブリペロー型レーザ４０と多重量
子井戸スポットサイズ変換用テーパ型導波路５０の光軸
を水平に形成したところにある。この様な構造にすれ
ば、レーザ光の対称性がテーパ型導波路部５０において
も保存されるため、端面からの出射光の対称性も損なわ
れない。また、レーザ部とテーパ型導波路部５０の導波
光の光軸および対称性が一致するため、光軸が折れ曲が
る場合に比べてレーザ光とテーパ型導波路部の反射光の
重なりが大きくなる。このため、集積化によるレーザ端
面の反射率の低下も少なくなり、しきい電流密度の上昇
を抑さえることができる。
【０００８】次に、図３を用いて本発明の製造方法の一
例を示す。先ず、図３(a)に示す様な、多重量子井戸フ
ァブリペロー型レーザ成長部４０に幅の狭い成長素子マ
スク９０を、テーパ型導波路成長部５０に幅の広い成長
素子マスク９０を施したn型InP基板１０上にn型InPクラ
ッド層２０を成長する。この時、n型InPクラッド層１０
は図３(b)に示す様に多重量子井戸ファブリペロー型レ
ーザ部４０で薄く、テーパ型導波路部５０で厚くなる。
次に、図３(c)に示す様に、テーパ型導波路成長部５０
に施した成長素子マスク９０の一部を除去し、レーザ成
長部に施した成長素子マスクよりも幅を狭くする。その
後、InGaAs/InGaAsP多重量子井戸コア層３０およびp型I
nPクラッド層２５を成長し、本発明の半導体光集積素子
を完成する。
例を示す。先ず、図３(a)に示す様な、多重量子井戸フ
ァブリペロー型レーザ成長部４０に幅の狭い成長素子マ
スク９０を、テーパ型導波路成長部５０に幅の広い成長
素子マスク９０を施したn型InP基板１０上にn型InPクラ
ッド層２０を成長する。この時、n型InPクラッド層１０
は図３(b)に示す様に多重量子井戸ファブリペロー型レ
ーザ部４０で薄く、テーパ型導波路部５０で厚くなる。
次に、図３(c)に示す様に、テーパ型導波路成長部５０
に施した成長素子マスク９０の一部を除去し、レーザ成
長部に施した成長素子マスクよりも幅を狭くする。その
後、InGaAs/InGaAsP多重量子井戸コア層３０およびp型I
nPクラッド層２５を成長し、本発明の半導体光集積素子
を完成する。
【０００９】次に、図２を用いて他の実施例を説明す
る。図２は、本発明の第二の実施例による多重量子井戸
分布帰還型レーザ７０と多重量子井戸電界吸収型変調器
８０の集積化素子の断面図である。本実施例の特徴も、
選択成長により集積化した多重量子井戸布帰還型レーザ
７０と多重量子井戸電界吸収型変調器８０の光軸を水平
に形成したところにある。このような構造にすれば、多
重量子井戸布帰還型レーザ７０と多重量子井戸電界吸収
型変調器８０の光結合効率が高まり、消光特性が向上す
る。
る。図２は、本発明の第二の実施例による多重量子井戸
分布帰還型レーザ７０と多重量子井戸電界吸収型変調器
８０の集積化素子の断面図である。本実施例の特徴も、
選択成長により集積化した多重量子井戸布帰還型レーザ
７０と多重量子井戸電界吸収型変調器８０の光軸を水平
に形成したところにある。このような構造にすれば、多
重量子井戸布帰還型レーザ７０と多重量子井戸電界吸収
型変調器８０の光結合効率が高まり、消光特性が向上す
る。
【００１０】次に、図４を用いて本発明の製造方法の一
例を示す。先ず、図４(a)に示す様な、多重量子井戸分
布帰還型レーザ成長部７０に幅の狭い成長素子マスク９
０を、多重量子井戸電界吸収型変調器成長部８０に幅の
広い成長素子マスク９０を施したn型InP基板上１０にn
型InPクラッド層２０を成長する。この時、n型InPクラ
ッド層２０は図４(b)に示す様に多重量子井戸分布帰還
型レーザ部７０で薄く、多重量子井戸電界吸収型変調器
部０で厚くなる。次に、図４(c)に示す様に多重量子井
戸電界吸収型変調器成長部８０に施した成長素子マスク
９０の一部を除去し、レーザ成長部７０に施した成長素
子マスク９０よりも幅を狭くする。その後、InGaAs/InG
aAsP多重量子井戸コア層３０およびp型InPクラッド層２
５を成長し、本発明の半導体光集積素子を完成する。
例を示す。先ず、図４(a)に示す様な、多重量子井戸分
布帰還型レーザ成長部７０に幅の狭い成長素子マスク９
０を、多重量子井戸電界吸収型変調器成長部８０に幅の
広い成長素子マスク９０を施したn型InP基板上１０にn
型InPクラッド層２０を成長する。この時、n型InPクラ
ッド層２０は図４(b)に示す様に多重量子井戸分布帰還
型レーザ部７０で薄く、多重量子井戸電界吸収型変調器
部０で厚くなる。次に、図４(c)に示す様に多重量子井
戸電界吸収型変調器成長部８０に施した成長素子マスク
９０の一部を除去し、レーザ成長部７０に施した成長素
子マスク９０よりも幅を狭くする。その後、InGaAs/InG
aAsP多重量子井戸コア層３０およびp型InPクラッド層２
５を成長し、本発明の半導体光集積素子を完成する。
【００１１】図５は、本発明の第三の実施例によるファ
ブリペロー型レーザ１１０とスポットサイズ変換用テー
パ型導波路１２０の集積化素子の断面図である。本実施
例は、第一の実施例においてInGaAs/InGaAsP多重量子井
戸コア層３０の代わりにInGaAsバルクコア層１００を形
成したものである。本実施例の作製法は、第一の実施例
と同様である。
ブリペロー型レーザ１１０とスポットサイズ変換用テー
パ型導波路１２０の集積化素子の断面図である。本実施
例は、第一の実施例においてInGaAs/InGaAsP多重量子井
戸コア層３０の代わりにInGaAsバルクコア層１００を形
成したものである。本実施例の作製法は、第一の実施例
と同様である。
【００１２】以上の実施例は、集積化する光半導体素子
として、分布帰還型レーザと電界吸収型変調器、および
ファブリペロー型レーザとスポットサイズ変換用テーパ
型導波路について説明したが、本発明は集積化する素子
の種類に依らない。また、本発明は、半導体の導電型お
よび材料に依らず有効であり、上記実施例で説明した場
合に制限されない。
として、分布帰還型レーザと電界吸収型変調器、および
ファブリペロー型レーザとスポットサイズ変換用テーパ
型導波路について説明したが、本発明は集積化する素子
の種類に依らない。また、本発明は、半導体の導電型お
よび材料に依らず有効であり、上記実施例で説明した場
合に制限されない。
【００１３】また、上記実施例の作製法は成長阻止マス
クのパターンニングを制御する場合について説明した
が、本発明は成長阻止マスクの材料や結晶成長条件の制
御によっても実現可能である。例えば、InPの成長を促
進しInGaAsおよびInGaAsPの成長を抑制するマスク材料
を用いれば、図３(a)もしくは図４(a)のマスクパターン
により途中でマスクパターンを変更せずに、第一および
第二、第三の実施例の半導体光集積素子を作製できる。
クのパターンニングを制御する場合について説明した
が、本発明は成長阻止マスクの材料や結晶成長条件の制
御によっても実現可能である。例えば、InPの成長を促
進しInGaAsおよびInGaAsPの成長を抑制するマスク材料
を用いれば、図３(a)もしくは図４(a)のマスクパターン
により途中でマスクパターンを変更せずに、第一および
第二、第三の実施例の半導体光集積素子を作製できる。
【００１４】
【発明の効果】本発明によれば半導体光集積素子におい
て、各素子間の光軸を水平に結合することができるた
め、素子間の光結合効率の向上および伝搬光の対称性の
保持が可能となり、布帰還型レーザと電界吸収型変調器
の集積化素子における消光特性の向上や、ファブリペロ
ー型レーザとスポットサイズ変換用テーパ型導波路の集
積化素子における、しきい電流密度の低下や、出射光の
対称性の向上などが実現される。
て、各素子間の光軸を水平に結合することができるた
め、素子間の光結合効率の向上および伝搬光の対称性の
保持が可能となり、布帰還型レーザと電界吸収型変調器
の集積化素子における消光特性の向上や、ファブリペロ
ー型レーザとスポットサイズ変換用テーパ型導波路の集
積化素子における、しきい電流密度の低下や、出射光の
対称性の向上などが実現される。
【図１】本発明による第一の実施例を示す図。
【図２】本発明による第二の実施例を示す図。
【図３】第一の実施例の製造方法を説明するための図。
【図４】第二の実施例の製造方法を説明するための図。
【図５】本発明による第三の実施例を示す図。
【図６】従来の半導体光集積素子の断面を示す図。
【図７】従来の半導体光集積素子の製造方法を説明する
ための図。
ための図。
１０…n型InP基板、２０…n型InPクラッド層、２５…p
型InPクラッド層、３０…InGaAs/InGaAsP多重量子井戸
コア層、４０…多重量子井戸ファブリペロー型レーザ、
５０…多重量子井戸スポットサイズ変換用テーパ型導波
路、６０…回折格子、７０…多重量子井戸分布帰還型レ
ーザ、８０…多重量子井戸電界吸収型変調器、９０…成
長阻止マスク、１００…InGaAsバルクコア層、１１０…
ファブリペロー型レーザ、１２０…スポットサイズ変換
用テーパ型導波路。
型InPクラッド層、３０…InGaAs/InGaAsP多重量子井戸
コア層、４０…多重量子井戸ファブリペロー型レーザ、
５０…多重量子井戸スポットサイズ変換用テーパ型導波
路、６０…回折格子、７０…多重量子井戸分布帰還型レ
ーザ、８０…多重量子井戸電界吸収型変調器、９０…成
長阻止マスク、１００…InGaAsバルクコア層、１１０…
ファブリペロー型レーザ、１２０…スポットサイズ変換
用テーパ型導波路。
Claims (6)
- 【請求項１】厚さの異なる複数の光導波路を光軸方向に
結合した半導体光素子において、各光導波路の中心軸が
水平に結合している事を特徴とする半導体光集積素子。 - 【請求項２】第一の光導波路が多重量子井戸ファブリペ
ロー型レーザであり、第二の光導波路が多重量子井戸ス
ポットサイズ変換用テーパ型導波路であることを特徴と
する請求項１記載の半導体光集積素子。 - 【請求項３】第一の光導波路によりファブリペロー型レ
ーザが第二の光導波路によりスポットサイズ変換用テー
パ型導波路が形成されることを特徴とする請求項１記載
の半導体光集積素子。 - 【請求項４】第一の光導波路により多重量子井戸分布帰
還型レーザが第二の光導波路により多重量子井戸電界吸
収型変調器が形成されることを特徴とする請求項１記載
の半導体光集積素子。 - 【請求項５】複数の光導波路を成長阻止マスクを用いた
選択成長法により作製する半導体光集積素子の製造方法
において、上記マスクは素子製造工程の中途で一部除去
されて使用されることを特徴とする半導体光集積素子の
製造方法。 - 【請求項６】クラッド層成長時とコア層成長時の成長阻
止マスクのパターンニングが異なることを特徴とする請
求項２記載の半導体光集積素子の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17070894A JPH0837341A (ja) | 1994-07-22 | 1994-07-22 | 半導体光集積素子およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17070894A JPH0837341A (ja) | 1994-07-22 | 1994-07-22 | 半導体光集積素子およびその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0837341A true JPH0837341A (ja) | 1996-02-06 |
Family
ID=15909933
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17070894A Pending JPH0837341A (ja) | 1994-07-22 | 1994-07-22 | 半導体光集積素子およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0837341A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH11317563A (ja) * | 1998-05-06 | 1999-11-16 | Nec Corp | 半導体レーザ及びその製造方法 |
| US6018539A (en) * | 1997-01-10 | 2000-01-25 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Semiconductor laser and method of fabricating semiconductor laser |
| US6253003B1 (en) | 1997-08-06 | 2001-06-26 | Nec Corporation | Optical coupling method and optical coupling device |
| JP2002527793A (ja) * | 1998-10-15 | 2002-08-27 | テレフオンアクチーボラゲツト エル エム エリクソン | 電界効果光吸収変調器とその製造法 |
| KR100842277B1 (ko) * | 2006-12-07 | 2008-06-30 | 한국전자통신연구원 | 반사형 반도체 광증폭기 및 수퍼 루미네센스 다이오드 |
| KR20130128651A (ko) * | 2012-05-17 | 2013-11-27 | 한국전자통신연구원 | 전계흡수형 변조기 레이저 |
| JP7170876B1 (ja) * | 2021-01-19 | 2022-11-14 | 三菱電機株式会社 | 光導波路素子および光軸調整方法 |
-
1994
- 1994-07-22 JP JP17070894A patent/JPH0837341A/ja active Pending
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| US7920322B2 (en) | 2006-12-07 | 2011-04-05 | Electronics And Telecommunications Research Institute | Reflective semiconductor optical amplifier (R-SOA) with dual buried heterostructure |
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| KR20130128651A (ko) * | 2012-05-17 | 2013-11-27 | 한국전자통신연구원 | 전계흡수형 변조기 레이저 |
| JP7170876B1 (ja) * | 2021-01-19 | 2022-11-14 | 三菱電機株式会社 | 光導波路素子および光軸調整方法 |
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