JPH10153756A - 光変調器及びその製造方法、並びに変調器集積型半導体レーザ及びその製造方法 - Google Patents

光変調器及びその製造方法、並びに変調器集積型半導体レーザ及びその製造方法

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JPH10153756A
JPH10153756A JP31438696A JP31438696A JPH10153756A JP H10153756 A JPH10153756 A JP H10153756A JP 31438696 A JP31438696 A JP 31438696A JP 31438696 A JP31438696 A JP 31438696A JP H10153756 A JPH10153756 A JP H10153756A
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Japan
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substrate
optical waveguide
modulator
layer
optical
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JP31438696A
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English (en)
Inventor
Kazuhisa Takagi
和久 高木
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Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
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    • Y04INFORMATION OR COMMUNICATION TECHNOLOGIES HAVING AN IMPACT ON OTHER TECHNOLOGY AREAS
    • Y04SSYSTEMS INTEGRATING TECHNOLOGIES RELATED TO POWER NETWORK OPERATION, COMMUNICATION OR INFORMATION TECHNOLOGIES FOR IMPROVING THE ELECTRICAL POWER GENERATION, TRANSMISSION, DISTRIBUTION, MANAGEMENT OR USAGE, i.e. SMART GRIDS
    • Y04S10/00Systems supporting electrical power generation, transmission or distribution
    • Y04S10/30State monitoring, e.g. fault, temperature monitoring, insulator monitoring, corona discharge

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  • Semiconductor Lasers (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 光変調器において、変調器動作およびワイヤ
ボンド作業性に悪影響を与えることなく、その構造上生
ずることとなる容量成分を小さくする。 【解決手段】 その基板1を、半絶縁性半導体材料であ
るFe−InPから構成するとともに、該基板1にその
表面側から裏面側に達する貫通溝1aを形成し、該基板
の裏面側に形成したカソード電極(基板側コンタクト電
極)10を、該基板の貫通溝1aを介して、基板上に形
成された光導波路101aと電気的に接続するようにし
た。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は光変調器及びその
製造方法,並びに変調器集積型半導体レーザ及びその製
造方法に関し、特に光ファイバ通信に使用する光変調器
における、ボンディングパッド部による容量を低減する
ための構造及びその形成方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】光ファイバ通信において、2.5Gb/
s以上の広帯域光ファイバ通信用光源には光吸収型変調
器が用いられており、図6はこのような従来の光変調器
を説明するための図であり、図6(a) は該光変調器の構
造を示している。図において、200は従来の光吸収型
変調器であり、n−InPからなる半導体基板13と、
該基板13の所定領域上に形成されたリッジストライプ
型の光導波路200aと、該基板13の、該光導波路2
00aの両側に形成され、該光導波路200aを埋め込
むとともに、電流をブロックする埋込み部200b1
200b2 と、該光導波路200a及び埋込み部200
1 ,200b2 上に形成されたp−InGaAsPコ
ンタクト層8とを有しており、上記光導波路200a内
を光が導波するようになっている。
【0003】ここで、上記光導波路200aは、InG
aAsP光吸収層4をその下側のn−InPクラッド層
3とその上側のp−InPクラッド層5とで挟み込んで
なる構造となっている。また上記埋込み部200b1
200b2 は、その基板13,光導波路200a,及び
コンタクト層8に接する部分が、FeをドープしたIn
P層(以下、Fe−InP埋込み層という。)6から構
成され、それ以外の中間部分がn−InP埋込み層7か
ら構成されている。ここで、埋込み部200b1 ,20
0b2 をFe−InP埋込み層6のみで構成すると、こ
の埋込み部を正孔が流れてしまうので、これを流さない
ようにするため、上記n−InP埋込み層7を上記埋込
み部内に設けている。また、上記コンタクト層8上には
SiO2絶縁膜14が形成されており、その光導波部2
00aに対応する部分には、絶縁膜開口14aが形成さ
れている。
【0004】そして、この絶縁膜14上には、下側のC
r層及び上側のAu層からなる2層構造のアノード電極
(表面電極)9が形成されており、このアノード電極9
は、上記光導波路200aの上側に位置し、上記絶縁膜
開口14aを介して上記コンタクト層8と接触する部分
9bと、該光導波路200aの一方側の埋込み部200
1 上に位置し、コンタクト層8とは上記絶縁膜14に
より絶縁された、ボンディングパッド部9aと、これら
をつなぐ接続部9cとから構成されている。また上記半
導体基板13の裏面側には、AuGe合金からなるカソ
ード電極(基板側コンタクト電極)10が形成されてい
る。
【0005】このような構成の光変調器200では、上
記アノード電極9及びカソード電極10を介して、その
光吸収層4内のPN接合部に逆バイアス電圧を印加する
と、量子閉じ込めシュタルク効果により、上記光導波路
200aを伝搬する光の吸収波長は長波長側にシフトす
ることとなる。従って、光変調器200に印加する逆バ
イアス電圧を変調することにより、特定の波長の光の強
度を変調することができる。
【0006】ところで、図6(b) は上記光変調器200
の等価回路を示しており、アノード電極9を信号の入力
端子、カソード電極10を接地とすると、上記光変調器
200は、光吸収層4における逆バイアス状態のPN接
合の空乏層によって生じるキャパシタンスC1 と、ボン
ディングパッド部9a及びn−InP基板13とこれら
の間の誘電体であるFe−InP埋込み層6とによって
構成されるキャパシタンスC2 との並列接続体により表
される。なお、この等価回路における抵抗Rは、上記入
力端子につながる50Ωの外付け終端抵抗である。
【0007】ここで、光吸収層4の幅Wを2μm、長さ
Lを50μm、厚さdを0.1μmとし、その比誘電率
εr を10とした場合、上記キャパシタンスC1 は下記
の(1)式により求められる。
【0008】
【数1】
【0009】ここでε0 は真空の誘電率である。また、
上記アノード電極9のボンディングパッド部9aの面積
Sを70μm×70μm,上記埋込み部200b1 ,2
00b2 の厚さd1 を5μm、n−InP埋込み層7の
厚さd2 を1μm、Fe−InPの比誘電率εr を10
とした場合、上記キャパシタンスC2 は下記の(2)式
により求められる。
【0010】
【数2】
【0011】一方、光変調器の変調周波数の上限fcは
下記の(3)式により表され、
【0012】
【数3】
【0013】この(3)式から分かるように、上記上限
周波数fcは上記キャパシタンスC1,C2 の和(C1
+C2 )の値により制限される。
【0014】従って、上記キャパシタンスの値がそれぞ
れC1 =0.089pF,C2 =0.108pFである
とき、上記上限周波数fcは16.1GHzとなる。
【0015】これは、2.5〜10Gb/sの信号の伝
送には十分な値であるが、20Gb/s以上の高速伝送
を行うには、変調周波数の帯域が不足することとなる。
【0016】20Gb/s以上の高速伝送を行うための
デジタル信号の変調動作を実現するには、上記上限周波
数fcがfc≧30GHzを満たすことが必要とされ、
これを満足するには、上記キャパシタンスC1 とC2
容量の和C(=C1 +C2 )を、C≦0.106pFに
低減する必要がある。
【0017】
【発明が解決しようとする課題】ところで、従来の光変
調器では、逆バイアス状態のPN接合部に生ずる空乏層
によるキャパシタンスC1 を低減するためには、光吸収
層4の幅W,長さLを小さくすればよいが、これらの寸
法をあまり小さくしすぎると伝搬光の光吸収層4内での
閉じ込め効果が小さくなり、大きな消光比を得ることが
困難になるという問題がある。
【0018】また、ボンディングパッド部9aとn−I
nP基板13との間で形成されるキャパシタンスC2
低減するには、ボンディングパッド部9aの面積Sを小
さくすればよいが、ワイヤボンドを行うには通常70μ
m×70μmの広さのボンディングパッド領域が必要で
あり、このパッド部9aの小面積化には限界があった。
【0019】本発明は上記のような問題点を解決するた
めになされたものであり、変調動作やワイヤボンド作業
性に悪影響を与えることなく、その構造上生ずることと
なる容量成分を小さくできる光変調器及びその製造方法
を得ることを目的とする。
【0020】また、本発明は、光変調器の動作および光
変調器に対するワイヤボンド作業性に悪影響を与えるこ
となく、その構造上生ずることとなる光変調器における
容量成分を小さくできる変調器集積型半導体レーザ及び
その製造方法を得ることを目的とする。
【0021】
【課題を解決するための手段】この発明(請求項1)に
係る光変調器は、半絶縁性半導体材料から構成され、所
定領域にその表面からその裏面に達する基板貫通部を有
する基板と、該基板の所定領域上に配置され、半導体層
からなる光導波路と、該基板上の、該光導波路両側に形
成され、電流をブロックする埋込み層と、該埋込み層及
び光導波路上にコンタクト層を介して配置された表面電
極と、該基板の裏面側に配設され、上記基板貫通部を介
して上記光導波路を構成する半導体層と電気的に接続さ
れた基板側コンタクト電極とを備え、上記両電極への印
加電圧により、該光導波路内を伝搬する光の強度を変調
するものである。
【0022】この発明(請求項2)は上記請求項1記載
の光変調器において、上記基板を、上記基板貫通部とし
て、上記光導波路直下に位置する領域の一部にのみ、上
記基板側コンタクト電極と光導波路とを電気的に接続す
るための貫通孔を形成した構造としたものである。
【0023】この発明(請求項3)は上記請求項1また
は2記載の光変調器において、上記表面電極を、上記光
導波路上に位置する部分と、上記両埋込み層の一方の上
に位置するワイヤボンド用パッド部と、これらを接続す
る部分とから構成し、上記基板側コンタクト電極を、上
記基板裏面側の、該表面電極のワイヤボンド用パッド部
と対向する領域以外の部分に配置したものである。
【0024】この発明(請求項4)に係る光変調器の製
造方法は、請求項1ないし3のいずれかに記載の光変調
器を製造する方法であって、上記半絶縁性半導体である
FeをドープしたInPからなる基板上に、InGaA
sまたはInGaAsPからなるエッチングストッパ層
を形成する工程と、該エッチングストッパ層上に複数の
半導体層を積層した後、該複数の半導体層及びエッチン
グストッパ層を選択的にエッチングして上記光導波路を
形成する工程と、上記基板上の該光導波路の両側に上記
埋込み層を形成する工程と、上記基板の、該光導波路に
対応する領域の少なくとも一部を、エッチャントとして
HClを用いて選択的にエッチング除去して上記基板貫
通部を形成する工程とを含むものである。
【0025】この発明(請求項5)に係る変調器集積型
半導体レーザは、請求項1ないし3のいずれかに記載の
光変調器を搭載した変調器集積型半導体レーザであっ
て、上記光変調器を、レーザ光を発生するレーザ素子部
を構成する絶縁性半導体基板上に、該レーザ素子部と一
体に形成したものである。
【0026】この発明(請求項6)に係る変調器集積型
半導体レーザの製造方法は、請求項5記載の変調器集積
型半導体レーザを製造する方法であって、上記半絶縁性
半導体であるFeをドープしたInPからなる基板上
に、InGaAsまたはInGaAsPからなるエッチ
ングストッパ層を形成する工程と、該エッチングストッ
パ層上に複数の半導体層を積層した後、該複数の半導体
層及びエッチングストッパ層を選択的にエッチングし
て、上記光変調器及びレーザ素子部における光導波路を
形成する工程と、上記基板上の該光導波路の両側に上記
埋込み層を形成する工程と、上記基板の、該光導波路に
対応する領域の少なくとも一部を、エッチャントとして
HClを用いて選択的にエッチング除去して上記基板貫
通部を形成する工程とを含むものである。
【0027】
【発明の実施の形態】
実施の形態1.図1及び図2は本発明の実施の形態1に
よる光変調器を説明するための図であり、図1(a) は該
光変調器の表面側の構造を示す斜視図、図1(b) は該光
変調器の裏面側の構造を示す斜視図である。図2(a) 〜
(f) は、上記光変調器の製造方法における主要工程での
構造を示す断面図である。
【0028】図において、101は本実施の形態1の光
吸収型変調器であり、FeをドープしたInPからな
り、所定領域に貫通溝1aを有する半絶縁性基板(以
下、Fe−InP半絶縁性基板という。)1と、該基板
の所定領域上に配置され、複数の半導体層からなる光導
波路101aと、該基板上の、該光導波路両側に形成さ
れ、該光導波路を埋め込むとともに、電流をブロックす
る埋込み部200b1 ,200b2 とを有している。
【0029】上記埋込み部200b1 ,200b2 及び
光導波路101a上にはp−InGaAsPコンタクト
層8が形成され、その上側にはSiO2 絶縁膜14を介
してアノード電極(表面電極)9が形成されている。こ
のアノード電極9は、従来の光変調器200と同様、下
側のCr層と上側のAu層とからなる2層構造となって
いる。またこの電極9は、上記光導波路101aの上側
に位置し、上記絶縁膜14に形成された開口14aを介
して上記コンタクト層8と接触する部分9bと、該光導
波路101aの一方側の埋込み部200b1 上に位置
し、コンタクト層8とは上記絶縁膜14により絶縁され
たボンディングパッド部9aと、これらをつなぐ接続部
9cとから構成されている。
【0030】また、上記Fe−InP半絶縁性基板1の
裏面側には全面に、AuGe合金からなるカソード電極
(基板側コンタクト電極)12が形成されており、該カ
ソード電極12は、上記基板1の貫通溝1aを介して上
記光導波路101aを構成する半導体層と電気的に接続
されている。
【0031】ここで、上記光導波路101aは、n−I
nGaAsエッチングストッパ層2上にn−InP下ク
ラッド層3,InGaAsP光吸収層4,及びp−In
P上クラッド層5を順次積層してなる構造となってい
る。また上記埋込み部200b1 ,200b2 は従来の
光変調器200と同様、その基板1,光導波路101
a,及びコンタクト層8に接する部分が、Feをドープ
したInP層(Fe−InP埋込み層)6から構成さ
れ、それ以外の中間部分がn−InP埋込み層7から構
成されている。
【0032】そして、この光変調器101では、上記両
電極9,12への印加電圧により、該光導波路101a
内を伝搬する光の強度の変調が行われるようになってい
る。
【0033】次に製造方法について説明する。まず、F
e−InP半絶縁性基板1上に、n−InGaAsエッ
チングストッパ層2、n−InP下クラッド層3、In
GaAsP光吸収層4、及びp−InP上クラッド層5
をMOCVD法により順次結晶成長する(図2(a) )。
【0034】次に、所定のパターンを有するエッチング
マスク層51を上記p−InPクラッド層5上に形成
し、該エッチングマスク層51を用いて上記各層2〜5
及び基板1の表面部分を選択的にエッチングして、光導
波路101aとなるリッジ部分を形成する(図2(b)
)。
【0035】次に、上記エッチングマスク層51を除去
した後、Fe−InP埋込み層6、n−InP埋込み層
7を、上記リッジ部分の両側にMOCVD法により結晶
成長して、埋込み部200b1 ,200b2 を形成する
(図2(c) )。
【0036】続いて、リッジ部分101a及び埋込み部
200b1 ,200b2 上にp−InGaAsコンタク
ト層8をMOCVD法により結晶成長する(図2(d)
)。
【0037】さらに、該コンタクト層8上にSiO2
縁膜14を形成し、そのリッジ部101aに対応する部
分をエッチングで除去して開口14aを形成した後、金
属材料の蒸着,及びメッキにより上記アノード電極9を
形成する(図2(e) )。
【0038】また、Fe−InP半絶縁性基板1の裏側
の、リッジ部直下の部分を、HClによりエッチングし
て除去する。なお、HClはInPを異方的にエッチン
グすることが報告されている(J.Electrochem, Soc:SO
LID-STATE SCIENCE AND TECHNOLOGY June 1981 p1342,
S.Adach et al "Chemical Etching Characteristicsof
(001)InP")。
【0039】そしてさらに、上記Fe−InP半絶縁性
基板1の裏側に、金属材料の蒸着,メッキにより、カソ
ード電極12を形成する(図2(f) )。
【0040】このような構成の本実施の形態1の光変調
器101では、光変調器101の基板に半絶縁性基板1
を用いたので、ボンディングパッド部9aと基板1との
間に形成される容量C2 の低減を図ることができる。
【0041】すなわち、Fe−InP半絶縁性基板1の
厚みをd3 =100μmとした場合、ボンディングパッ
ド部9aによるキャパシタンスC2 は、下記(4)式で
表される。
【0042】
【数4】
【0043】光吸収層4を従来と同じ構成とした場合
の、上記容量C1 と容量C2 の和CはC=0.093p
Fとなり、変調周波数の上限値fcはfc=34.2G
Hzとなる。
【0044】この上限値は、この光変調器101により
変調される光信号が、伝送速度20Gb/sの信号で変
調を行うのに十分な帯域を有することを意味している。
【0045】なお、上記実施の形態1では、光変調器と
して、基板及び基板側の半導体層をn型半導体で構成し
たものを示したが、基板側がアノード電極側となるよ
う、基板1,エッチングストッパ層2及び下クラッド層
3をp型半導体により構成し、上クラッド層5及びコン
タクト層8をn型半導体で構成してもよい。
【0046】このように、本発明の実施の形態1として
説明した光変調器101の各部の導電型を反転しても、
該実施の形態の光変調器と同様な光変調器が得られる点
は、以下の実施の形態2,3,4においても同様であ
る。
【0047】実施の形態2.図3は本発明の実施の形態
2による光変調器を説明するための図であり、図3(a)
は該光変調器の裏面側の構造を示す平面図、図3(b) は
該図3(a) のIIIb−IIIb線部分の構造を示す断面図であ
り、図3(c) は、該光変調器の裏面側の構造を示す斜視
図である。
【0048】図において、102は本実施の形態2の光
吸収型変調器であり、この光変調器102は、Fe−I
nP半絶縁性基板1における、光導波路101aに対応
する部分のうちの中央部に貫通孔1bを形成し、該基板
1の裏面側に形成したカソード電極12を該貫通孔1b
を介して上記光導波路101aのエッチングストッパ層
2と電気的に接続したものである。その他の構成は、上
記実施の形態1の光変調器101と同一である。
【0049】このような構造の光変調器102の製造方
法は、上記実施の形態1の光変調器101の製造方法と
は、Fe−InP半絶縁性基板1をエッチングする際の
レジストマスクのパターンが異なるだけであり、その他
の工程は全く同一である。
【0050】本実施の形態2では、Fe−InP半絶縁
性基板1の裏面側に形成されるカソード電極12と光導
波路101aとを電気的に接続するための貫通孔1b
を、該基板の光導波路101aに対応する部分の中央に
のみ形成したので、低容量で機械的強度の強い光変調器
102が得られる効果がある。
【0051】実施の形態3.図4は本発明の実施の形態
3による光変調器を説明するための図であり、図4(a)
は該光変調器の表面側の構造を示す斜視図、図4(b) は
該光変調器の裏面側の構造を示す斜視図、図4(c) は該
光変調器における表面電極(アノード電極)の平面パタ
ーンを示す図、図4(d) は図4(c) のIVd −IVd 線部分
の構造を示す断面図、図4(e) は該光変調器における基
板側コンタクト電極(カソード電極)の平面パターンを
示す図である。
【0052】図において、103は本実施の形態3の光
変調器であり、これは、実施の形態1の光変調器101
におけるカソード電極の、アノード電極9のボンディン
グパッド部9aに対向する部分を除去した構造となって
いる。
【0053】すなわち、この光変調器103では、下側
のCr層と上側のAu層とからなる2層構造のアノード
電極39は、上記光導波路101aの上側に位置し、上
記絶縁膜14に形成された開口14aを介して上記コン
タクト層8と接触する部分9bと、該光導波路101a
の他方側の埋込み部200b2 上に位置し、コンタクト
層8とは上記絶縁膜14により絶縁されたボンディング
パッド部9dと、これらをつなぐ接続部9cとから構成
されている。
【0054】また、AuGe合金からなるカソード電極
32は、上記基板1の貫通溝1a内に露出するエッチン
グストッパ層2上に形成された部分32bと、基板裏面
の、該光導波路101aの一方側の埋込み部200b1
に対応する領域上に形成された部分32aと、これらの
部分32b,32aをつなぐ接続部32cとから構成さ
れている。
【0055】このような構成の本実施の形態3の光変調
器103では、上記実施の形態1のようにカソード電極
を、エッチングにより貫通溝1aを形成した基板1の裏
面全面に形成するのではなく、アノード電極39のボン
ディングパッド部9dと対向する、その直下の基板裏面
領域にはカソード電極を形成せず、カソード電極はアノ
ード電極のボンディングパッド部9dとは対向しない基
板裏面領域に形成しているので、アノード電極39のボ
ンディングパッド部9dによる容量C2 をさらに低減す
ることができる。
【0056】具体的には、アノード電極39のボンディ
ングパッド部9dは、カソード電極32と平行平板コン
デンサを形成しないので、上記容量C2 はC2 ≒0pF
となり、低容量の光変調器103を実現できる。
【0057】実施の形態4.なお、上記実施の形態1〜
3の光変調器の構成は、光変調器と分布帰還型半導体レ
ーザ(DFB−LD)とを単一基板上に一体形成した変
調器集積型半導体レーザにも適用することができ、以
下、実施の形態4として、実施の形態1の光変調器の構
成をその変調器部に適用した変調器集積型半導体レーザ
について説明する。
【0058】図5は本実施の形態4による変調器集積型
半導体レーザを示す一部断面斜視図である。図におい
て、104は本実施の形態4による変調器集積型半導体
レーザであり、その変調器部104aは、レーザ光を発
生するレーザ素子部104bを構成する絶縁性基板1上
に、該レーザ素子部104bと一体に形成されている。
【0059】すなわち、Fe−InP半絶縁性基板1上
には、リッジストライプ型の光導波路101aが形成さ
れており、該基板1上の光導波路101aの両側には、
該光導波路101aを埋め込むとともに、電流をブロッ
クする埋込み部200b1 ,200b2 が形成されてい
る。上記光導波路101a及び埋込み部200b1 ,2
00b2 上にはコンタクト層8が形成されている。
【0060】ここで、上記変調器部104aとレーザ素
子部104bとは、上記光導波路101aにおける光伝
搬方向に沿って配設されており、レーザ素子部104b
における上クラッド層5内には回折格子11が形成され
ている。また、上記コンタクト層8の、上記変調器部1
04aとレーザ素子部104bとの間の部分は、エッチ
ングにより除去されており、この部分は、上記変調器部
104aとレーザ素子部104bとを電気的に絶縁する
ためのアイソレーションメサ領域15となっている。
【0061】そして、変調器部104aのコンタクト層
8上にはSiO2 絶縁膜14を介してアノード電極9が
形成されており、レーザ素子部104bのコンタクト層
8上にはSiO2 絶縁膜14を介してLDアノード電極
22が形成されている。また、基板裏面側には、レーザ
素子部104bと変調器部104aとで共通となるよう
カソード電極42が形成されている。ここで、上記アノ
ード電極9及びLDアノード電極22はともに、下側の
Cr層と上側のAu層とからなる2層構造となってお
り、上記カソード電極42はAuGe合金から構成され
ている。
【0062】次に製造方法について説明する。この変調
器集積型半導体レーザの製造方法では、上記実施の形態
1の光変調器の製造方法における上クラッド層5の形成
工程で、該上クラッド層5の、レーザ素子部104bを
構成する部分に、干渉露光法を用いて回折格子11を形
成する処理を行う。
【0063】また、上記コンタクト層8及び絶縁膜14
を形成した後、アイソレーションメサ領域15を形成
し、該アイソレーションメサ領域15により分離された
コンタクト層8上に絶縁膜14を介して、変調器のアノ
ード電極9及びLDアノード電極22を形成する。その
他の工程は、上記実施の形態1の光変調器の製造プロセ
スと同様である。
【0064】このような構成の実施の形態4の変調器集
積型半導体レーザでは、実施の形態1と同様、変調器部
104aにおける容量を低減することができ、変調器の
キャパシタンスが小さく、情報伝送速度が高い信号によ
る変調が可能な変調器集積型半導体レーザ104を得る
ことができる。
【0065】なお、上記実施の形態4では、実施の形態
1の光変調器の構成を変調器集積型半導体レーザの変調
器部に適用したものを示したが、該変調器部には、実施
の形態2,3の光変調器の構成を適用することもでき
る。
【0066】また、上記各実施の形態では、エッチング
ストッパ層の構成材料として、n−InGaAsを用い
たが、その構成材料としては、n−InGaAsPを用
いてもよい。
【0067】
【発明の効果】以上のように本発明(請求項1)に係る
光変調器によれば、その基板を、半絶縁性半導体材料か
ら構成するとともに、該基板にその表面側から裏面側に
達する基板貫通部を形成し、該基板の裏面側に形成した
基板側コンタクト電極を、該基板貫通部を介して、基板
上に形成された光導波路と電気的に接続するようにした
ので、光変調器の表面側に形成される表面電極とその裏
面側のコンタクト電極との間に形成される容量を低減す
ることができ、これにより光変調器の電極に付く容量
を、光導波路における光吸収層の寸法による消光比の低
下や、該表面電極におけるボンディングハッド部の面積
縮小によるボンディング作業性の劣化を招くことなく、
低減できるという効果がある。
【0068】本発明(請求項2)によれば、請求項1記
載の光変調器において、上記基板を、上記光導波路直下
に位置する領域の一部にのみ、上記基板側コンタクト電
極と光導波路とを電気的に接続するための貫通孔を形成
した構造としたので、基板の機械的強度を比較的高く保
持することができ、電極に付く容量が小さくしかも機械
的強度の強い光変調器を得ることができる。
【0069】本発明(請求項3)によれば、請求項1ま
たは2記載の光変調器において、上記表面電極を、上記
光導波路上に位置する部分と、上記両埋込み層の一方の
上に位置するワイヤボンド用パッド部と、これらの接続
部とから構成し、上記基板側コンタクト電極を、上記基
板裏面側の、該表面電極のワイヤボンド用パッド部と対
向する領域以外の部分に配置したので、表面電極と基板
側コンタクト電極とが平行平板コンデンサを形成するこ
とがなく、表面電極に付く容量成分がほとんどなくな
り、非常に低容量の光変調器を得ることができる。
【0070】本発明(請求項4)に係る光変調器の製造
方法によれば、請求項1ないし3のいずれかに記載の光
変調器を製造する方法であって、上記半絶縁性半導体で
あるFe−InPからなる基板上に、InGaAsまた
はInGaAsPからなるエッチングストッパ層を形成
し、該エッチングストッパ層上に複数の半導体層からな
る光導波路を形成し、その後、上記基板の、該光導波路
に対応する領域の少なくとも一部を、エッチャントとし
てHClを用いて選択的にエッチング除去して基板貫通
部を形成するので、基板側コンタクト電極と光導波路と
を電気的に接続するための上記基板貫通部の形成を、光
導波路を構成する半導体層にエッチングによるダメージ
を与えることなく、行うことができる効果がある。
【0071】本発明(請求項5)に係る変調器集積型半
導体レーザによれば、その変調器部として、上記請求項
1ないし3のいずれかに記載の光変調器を搭載したの
で、変調器部の動作に悪影響を与えたり、変調器部の表
面電極に対するワイヤボンディングを行う際の作業性を
劣化させたりすることなく、変調器部の容量成分を低減
することができる。
【0072】本発明(請求項6)に係る変調器集積型半
導体レーザの製造方法によれば、請求項5記載の変調器
集積型半導体レーザを製造する方法であって、上記半絶
縁性半導体であるFe−InPからなる基板上に、In
GaAsまたはInGaAsPからなるエッチングスト
ッパ層を形成し、該エッチングストッパ層上に複数の半
導体層からなる光導波路を形成し、その後上記基板の、
該光導波路に対応する領域の少なくとも一部を、エッチ
ャントとしてHClを用いて選択的にエッチング除去し
て上記基板貫通部を形成するので、上記と同様、基板側
コンタクト電極と光導波路とを電気的に接続するための
上記基板貫通孔の形成を、光導波路を構成する半導体層
にエッチングによるダメージを与えることなく行うこと
ができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の実施の形態1による光変調器を説明
するための、その表面側,裏面側の構造を示す斜視図
(図(a) ,(b) )である。
【図2】 図(a) 〜(f) は、上記実施の形態1の光変調
器の製造方法における主要工程での光変調器の断面構造
を示す図である。
【図3】 本発明の実施の形態2による光変調器を説明
するための、その裏面側構造を示す平面図,斜視図(図
(a) ,(c) )、及び図(a) のIIIb−IIIb線断面図(図
(b) )である。
【図4】 本発明の実施の形態3による光変調器を説明
するための、その表面側及び裏面側の構造を示す斜視図
(図(a) ,(b) )、その表面電極(アノード電極)の平
面パターンを示す図(図(c) )、図(c) のIVb −IVb 線
断面図(図(d) )、及びその基板側コンタクト電極(カ
ソード電極)の平面パターンを示す図(図(e) )であ
る。
【図5】 本実施の形態4による変調器集積型半導体レ
ーザを示す一部断面斜視図である。
【図6】 従来の光変調器を説明するための斜視図(図
(a) )及び等価回路(図(b) )である。
【符号の説明】
1 Fe−InP半絶縁性基板、1a 貫通溝(基板貫
通部)、1b 貫通孔(基板貫通部)、2 n−InG
aAsエッチングストッパ層、3 n−InP下クラッ
ド層、4 InGaAsP光吸収層、5 p−InP上
クラッド層、6 Fe−InP埋込み層、7 n−In
P埋込み層、8 p−InGaAsPコンタクト層、
9,39 アノード電極、9a ボンディングパッド
部、12,32,42 カソード電極、14 SiO2
絶縁膜、14a 絶縁膜開口、101,102,103
光変調器、101a 光導波路、104 変調器集積
型半導体レーザ、104a 変調器部、104b レー
ザ素子部、200b1 ,200b2 埋込み部。

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半絶縁性半導体材料から構成され、所定
    領域にその表面からその裏面に達する基板貫通部を有す
    る基板と、 該基板の所定領域上に配置され、半導体層からなる光導
    波路と、 該基板上の、該光導波路両側に形成され、電流をブロッ
    クする埋込み層と、 該埋込み層及び光導波路上にコンタクト層を介して配置
    された表面電極と、 該基板の裏面側に配設され、上記基板貫通部を介して上
    記光導波路を構成する半導体層と電気的に接続された基
    板側コンタクト電極とを備え、 上記両電極への印加電圧により、該光導波路内を伝搬す
    る光の強度を変調することを特徴とする光変調器。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の光変調器において、 上記基板は、上記基板貫通部として、上記光導波路直下
    に位置する領域の一部にのみ、上記基板側コンタクト電
    極と光導波路とを電気的に接続するための貫通孔を形成
    したものであることを特徴とする光変調器。
  3. 【請求項3】 請求項1または2記載の光変調器におい
    て、 上記表面電極は、上記光導波路上に位置する部分と、上
    記両埋込み層の一方の上に位置するワイヤボンド用パッ
    ド部と、これらを接続する部分とから構成されており、 上記基板側コンタクト電極は、上記基板裏面側の、該表
    面電極のワイヤボンド用パッド部と対向する領域以外の
    部分に配置されていることを特徴とする光変調器。
  4. 【請求項4】 請求項1ないし3のいずれかに記載の光
    変調器を製造する方法であって、 上記半絶縁性半導体であるFeをドープしたInPから
    なる基板上に、InGaAsまたはInGaAsPから
    なるエッチングストッパ層を形成する工程と、 該エッチングストッパ層上に複数の半導体層を積層した
    後、該複数の半導体層及びエッチングストッパ層を選択
    的にエッチングして上記光導波路を形成する工程と、 上記基板上の該光導波路の両側に上記埋込み層を形成す
    る工程と、 上記基板の、該光導波路に対応する領域の少なくとも一
    部を、エッチャントとしてHClを用いて選択的にエッ
    チング除去して上記基板貫通部を形成する工程とを含む
    ことを特徴とする光変調器の製造方法。
  5. 【請求項5】 請求項1ないし3のいずれかに記載の光
    変調器を搭載した変調器集積型半導体レーザであって、 上記光変調器は、レーザ光を発生するレーザ素子部を構
    成する絶縁性半導体基板上に、該レーザ素子部と一体に
    形成されていることを特徴とする変調器集積型半導体レ
    ーザ。
  6. 【請求項6】 請求項5記載の変調器集積型半導体レー
    ザを製造する方法であって、 上記半絶縁性半導体であるFeをドープしたInPから
    なる基板上に、InGaAsまたはInGaAsPから
    なるエッチングストッパ層を形成する工程と、 該エッチングストッパ層上に複数の半導体層を積層した
    後、該複数の半導体層及びエッチングストッパ層を選択
    的にエッチングして、上記光変調器及びレーザ素子部に
    おける光導波路を形成する工程と、 上記基板上の該光導波路の両側に上記埋込み層を形成す
    る工程と、 上記基板の、該光導波路に対応する領域の少なくとも一
    部を、エッチャントとしてHClを用いて選択的にエッ
    チング除去して上記基板貫通部を形成する工程とを含む
    ことを特徴とする変調器集積型半導体レーザの製造方
    法。
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