JPH11133367A - 半導体光変調装置およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 順方向バイアスを印加しても、その特性に悪
影響を生じさせない半導体光変調装置。 【解決手段】 下地１１上に、第１導電型クラッド層１
９、光導波層１７および第２導電型クラッド層１５から
なるダブルヘテロ接合構造を具え、更に、この第２導電
型クラッド層の、光導波層とは反対側の面とホモ接合し
ている第１導電型サブクラッド層１３を具える。

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、超高速光通信お
よび超高速光信号処理に用いる光変調装置、特に導波路
構造を有する半導体を用いた電界吸収型光強度変調器等
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、半導体を用いた電界吸収型光強度
変調器としては、文献（文献：ＭＱＷ電界吸収型光変調
器の変調特性、佐野他、電子情報通信学会１９９０年秋
予稿集、Ｃ−１５６，ｐ．４−１９８）に記載されてい
るものがあった。この文献に開示されている電界吸収型
光強度変調器の構造は、ｎ型半導体基板（ｎ−ＩｎＰ）
上に、ｎ型クラッド層（ｎ−ＩｎＡｌＡｓ）と、光導波
層（ｉ−ＩｎＧａＡｓ／ＩｎＡｌＡｓ ＭＱＷ）と、ｐ
型クラッド層（ｐ−ＩｎＡｌＡｓ）と、ｐ型オーミック
コンタクト層（ｐ⁺ −ＩｎＧａＡｓ）とが、順次、積層
されている構造で、ｎ型の層と、光導波層と、ｐ型の層
とでＰＩＮダブルヘテロ接合構造が形成されている。

【０００３】このような構造の光変調器のＰＩＮ構造
（ダブルヘテロ構造とも称する。）に対して、逆バイア
スの電圧が印加されると、真性導電層（ｉ(intrinsic)
層）である光導波層に電界が加えられて、電界吸収効果
により光導波層内の光吸収係数が大きくなる。よって外
部より、この光変調器に導入された光は印加電圧により
強度変調を受ける。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】電界吸収型光強度変調
器によっては、アイパターン（印加する電気信号のラン
ダムなかたまり）形状の調整をするためや、消光比（出
力光強度のとりうる最小値と最大値との比）を良くする
ために、ＰＩＮ構造に対して順方向バイアスを印加する
ことがある。

【０００５】ところが順方向バイアスを印加すると、以
下に示すような問題が生じる。

【０００６】まず、ＰＩＮ構造にかかる電界強度が小さ
くなる。

【０００７】これにより、ＰＩＮ構造内の空乏層の膜厚
が薄くなるために電気容量（静電容量）が大きくなる。
このため、インピーダンスの不整合が生じて高周波応答
特性が劣化する。

【０００８】また、ＰＩＮ構造にかかる電界強度が小さ
くなるために、ドリフト速度が低下する。これにより、
フォトキャリアの掃き出し効率が低下して、光導波層か
ら掃き出せるキャリアの数よりも発生するキャリアの数
の方が多くなる。よって、光導波層内にキャリアが蓄積
して、光導波層の屈折率を変化させてしまう。光導波層
の屈折率の変化は、搬送周波数の変動の程度を示すαパ
ラメータを増大させてしまう。

【０００９】このように、高周波応答特性の劣化やαパ
ラメータの増大は、例えば光ファイバ内で伝送する光の
波形が歪んでしまうというような、光伝送品質を劣化さ
せることにつながる。

【００１０】また、印加する順方向バイアスがＰＩＮ構
造のビルトイン電圧を越えると、急激に装置内に電流が
流れる。

【００１１】これにより、ＡＳＥ（Amplified spontane
os emission ：光導波層内に注入された電流が光に変換
されて発生する）が発生して、この光が変調光と一緒に
光ファイバ内に取り込まれてしまう。

【００１２】また、光導波層内に注入された電流が熱に
変換されてジュール熱が発生する。この結果、素子の温
度を上昇させて、特性の変化や素子の寿命の低下を引き
起こす。

【００１３】また、不慮に大電力の順方向サージが印加
される場合もある。このときには、過大なジュール熱の
発生により、素子の破壊につながるような致命的な劣化
を招く危険性がある。

【００１４】しかしながら、従来のＰＩＮ構造を有する
電界吸収型光強度変調器においては、順方向バイアスが
印加される場合の対策が講じられたことはなかった。

【００１５】このため、順方向バイアスを印加しても、
その特性に悪影響を生じさせない半導体光変調装置の出
現が望まれていた。

【００１６】

【課題を解決するための手段】このため、この発明の半
導体光変調装置によれば、下地上に、第１導電型クラッ
ド層、光導波層および第２導電型クラッド層からなるダ
ブルヘテロ接合構造を具え、更に、この第２導電型クラ
ッド層の、光導波層とは反対側の面とホモ接合している
第１導電型サブクラッド層を具えることを特徴とする。

【００１７】第１導電型サブクラッド層と、第２導電型
クラッド層とはホモ接合であるために、ダブルヘテロ接
合構造に対して順方向バイアス電圧を印加すると、この
ホモ接合の部分には逆バイアスがかかる。これにより、
ホモ接合部分にエネルギー障壁ができて光導波層へのキ
ャリアの注入を阻止する。

【００１８】また、このとき、ダブルヘテロ接合構造内
のキャリアは拡散によって移動するために、キャリアの
移動速度はドリフト速度の１００倍程度遅い速度とな
る。よって、光導波層に注入されるキャリアは大幅に減
少することから、光導波層に蓄積されるキャリアの存在
が原因となって、光導波層の屈折率を変化させることは
なくなる。よって、搬送波周波数は位相変調されないた
め、αパラメータの増大を防ぐことができる。

【００１９】また、ダブルヘテロ接合構造の電気容量を
大きくすることもなくなるために、高周波応答特性を維
持することができる。

【００２０】また、この光変調装置には、ホモ接合部分
の逆耐圧電圧とダブルヘテロ接合構造のビルトイン電圧
との和に相当する電圧を印加しないと、電流は流れな
い。また、ダブルヘテロ接合構造の光導波層には、逆方
向電圧が印加されないので、このときの光吸収は実質的
になくなる。このため、光導波層での、ＡＳＥの発生お
よびジュール熱の発生を抑えることができる。

【００２１】また、好ましくは、第１導電型サブクラッ
ド層は、下地とダブルヘテロ接合構造との間に設けてあ
るのがよい。

【００２２】この構造は、下地上に、第１導電型サブク
ラッド層、第２導電型クラッド層、光導波層、第１導電
型クラッド層の順で積層された構造となる。これによ
り、ダブルヘテロ接合構造に順バイアス電圧が印加され
るときには、第２導電型クラッド層と第１導電型サブク
ラッド層とのホモ接合部分にかかる逆バイアス電圧によ
り大きなエネルギー障壁ができる。これにより、キャリ
アの光導波層への注入を抑制することができる。また、
この光変調装置に順バイアス電圧を印加するときに、電
流が流れ始める電圧を、ダブルヘテロ構造部分のビルト
イン電圧とホモ接合部分の逆耐圧電圧との和に相当する
電圧にまで高くすることができる。

【００２３】また、第１導電型サブクラッド層は、ダブ
ルヘテロ接合構造を介在させて下地上に設けてあっても
よい。

【００２４】この構造は、下地上に、第１導電型クラッ
ド層、光導波層、第２導電型クラッド層、第１導電型サ
ブクラッド層が順に積層された構造となる。このような
構造にしても、上述したような作用効果が得られる。

【００２５】また、このような半導体光変調装置におい
て、好ましくは、ダブルヘテロ接合構造に対して逆バイ
アス電圧が印加されるとき、第１導電型サブクラッド層
から第２導電型クラッド層に注入される第１導電型キャ
リアを、第２導電型クラッド層ないの第２導電型キャリ
アと結合させることにより、第１導電型キャリアが、こ
の第２導電型クラッド層を通って光導波層へ達すること
がないように、第２導電型クラッド層の不純物濃度およ
び、この層の厚さの双方またはいずれか一方が決められ
ているのがよい。

【００２６】これにより、ダブルヘテロ接合構造に逆バ
イアス電圧を印加するとき、第１導電型サブクラッド層
と第２導電型クラッド層とは順バイアスとなるため、第
１導電型サブクラッド層から第２導電型クラッド層には
第１導電型キャリアが注入される。しかしながら、この
第２導電型クラッド層は十分に厚く、しかも不純物濃度
を高くした層として形成されているので、第１導電型キ
ャリアは、第２導電型クラッド層内で、第２導電型キャ
リアと結合して消滅する。このため、光導波層内に、入
射した光によって発生したキャリア以外のキャリアが注
入されるのを防ぐことができる。よって、新たに半導体
光変調装置の構造に加えられた第１導電型サブクラッド
層によって、従来この装置のもつ、逆バイアス電圧を印
加して得られる光変調特性に、悪影響を及ぼすおそれは
ない。また、ダブルヘテロ接合構造に順バイアス電圧を
印加するとき、拡散によって、万が一光導波層に第１導
電型クラッド層から第１導電型キャリアが移動しても、
この第１導電型キャリアは第２導電型クラッド層内の第
２導電型キャリアによって補償されてしまうので、この
半導体光変調装置に電流が流れる心配はない。

【００２７】また、この半導体光変調装置の第１導電型
をｎ型とし、第２導電型をｐ型とするのがよい。

【００２８】これにより、ダブルヘテロ接合構造に順バ
イアス電圧を印加するときには、ｎ型のサブクラッド層
とｐ型のクラッド層とのホモ接合部分には逆バイアス電
圧がかかって、高いエネルギー障壁ができるために、こ
のエネルギー障壁によってキャリアの移動は阻止され
る。また、ダブルヘテロ接合構造に逆バイアス電圧を印
加するときには、ｎ型サブクラッド層とｐ型クラッド層
との間には順バイアス電圧がかかるが、厚く、しかも不
純物濃度を高くしてあるｐ型クラッド層の正孔と、ｎ型
サブクラッド層から注入される電子とが結合して消滅す
るために、光導波層への電子の注入を抑えることができ
る。

【００２９】また、第１導電型をｐ型とし、および第２
導電型をｎ型としてもよい。

【００３０】このようにしても、光導波層へ入射される
光によって発生するキャリア以外の、光導波層へのキャ
リアの注入を防ぐことができる。

【００３１】また、ダブルヘテロ接合構造の光導波層お
よび第２導電型クラッド層が電流狭窄層によって埋め込
まれていて、電流狭窄層は、積層方向に、順次設けられ
た第２導電型第１ブロック層、第１導電型ブロック層お
よび第２導電型第２ブロック層で以て構成され、かつ少
なくとも、光導波層および第２導電型クラッド層の両側
に設けられているような半導体光変調装置としてもよ
い。

【００３２】このような埋め込み型の半導体光変調装置
においては、上述した半導体光変調装置と同じ作用効果
が得られる。また、第２導電型第１ブロック層と第１導
電型ブロック層と第２導電型第２ブロック層とで構成さ
れた電流狭窄層が設けられているために、光導波層の両
側から電流が漏れるのを防ぐことができる。

【００３３】また、第１導電型サブクラッド層が、下地
とダブルヘテロ接合構造との間に設けてあるような半導
体光変調装置において、好ましくは、第１導電型クラッ
ド層の、光導波路層とは反対側の面に第１電極を設け、
およびこの面と同一の面の側に、第１導電型サブクラッ
ド層と電気的に接続する第２電極を設けてあるのがよ
い。

【００３４】このような位置に第１電極および第２電極
を設ければ、積層方向から見て、反対側の面にそれぞれ
電極を設けていた従来と比べて、電極容量を小さくする
ことができる。このため、高周波特性を向上させること
ができる。

【００３５】また、第１導電型サブクラッド層は、ダブ
ルヘテロ接合構造を介在させて下地上に設けてあるよう
な半導体光変調装置においては、第１導電型サブクラッ
ド層の、ダブルヘテロ接合構造側とは反対側の面に第１
電極を設け、およびこの面と同一の面の側に第１導電型
クラッド層と電気的に接続する第２電極を設けてあるの
がよい。

【００３６】このような構造にしても、半導体光変調装
置の電極容量を従来よりも小さくすることができる。

【００３７】また、下地上に、第１導電型クラッド層、
光導波層および第２導電型クラッド層からなるダブルヘ
テロ接合構造を具え、さらに第１導電型層層および第２
導電型層からなり、かつ第２導電型層が第２導電型クラ
ッド層と電気的に結合しているホモ接合層を具えるよう
な半導体光変調装置がよい。

【００３８】このホモ接合層は、例えばｐｎ接合素子
（ダイオード）とする。ダイオードは第１導電型層と第
２導電型層を有している。ここで、第１導電型をｎ型お
よび第２導電型をｐ型としてもよいし、第１導電型をｐ
型、および第２導電型をｎ型としてもよい。従来のダブ
ルヘテロ接合構造を有する半導体光変調装置の第２導電
型クラッド層と、ホモ接合層の第２導電型層とを電気的
に結合させている。これにより、ホモ接合層の第１導電
型層を、既に説明した第１導電型サブクラッド層と実質
的に同じ役割を担う層として動作させることができる。
これにより、上述した第１導電型サブクラッド層と同じ
作用効果が得られる。また、万が一、この半導体光変調
装置に、順方向の過大な電気的サージが印加されること
があった場合、ダメージを受けるのは、安価なダイオー
ド等のホモ接合層の方であり、高価な光変調器（ダブル
ヘテロ接合構造）のダメージを回避することができる。
このため、この半導体光変調装置を光通信システムに用
いたりする場合に、保守コストを低く抑えることができ
る。

【００３９】また、上述した半導体光変調装置におい
て、第１導電型をｎ型とするとき、電極を設けるための
オーミックコンタクト層はｎ型となる。このため、オー
ミックコンタクト抵抗を、ｐ型オーミックコンタクト層
の抵抗のおよそ１／１０に小さくすることができる。

【００４０】オーミックコンタクト層とダブルヘテロ接
合構造とは直列に結合しているので、オーミックコンタ
クト層の抵抗が大きいと、この部分で電圧降下がおこり
ダブルヘテロ接合構造にかかる電圧が減ってしまう。

【００４１】ここでは、オーミックコンタクト層をｎ型
にすることができるために、ダブルヘテロ接合構造にか
かる電圧を上げることができて、その結果、周波数応答
特性を向上させることができる。

【００４２】また、第１導電型をｎ型とすると、このｎ
型の層の上にオーミックコンタクト層が設けられる。と
ころが、ｎ型の層はｐ型の層よりも抵抗が小さいため、
必ずしもオーミックコンタクト層を設けなくても電極を
形成できる。オーミックコンタクト層は、光吸収が極め
て大きい層であるため、導波光を吸収するおそれがある
が、オーミックコンタクト層を設けていない場合には、
導波光の吸収を低減することができる。

【００４３】また、オーミックコンタクト層に電極を設
けるときの熱処理温度を、ｐ型の層に設けるときよりも
低く抑えることができ、また、熱処理時間のトレランス
を緩くすることができる。よって再現性をよくすること
ができる。また、装置への熱によるダメージを低減する
ことができる。

【００４４】また、第１導電型サブクラッド層が、下地
とダブルヘテロ接合構造との間に設けてあるような半導
体光変調装置であって、第１導電型クラッド層の、光導
波路層とは反対側の面に第１電極を設け、この面と同一
の面の側に、第１導電型サブクラッド層と電気的に接続
する第２電極を設けてあるような半導体光変調装置およ
び、第１導電型サブクラッド層が、ダブルヘテロ接合構
造を介在させて下地上に設けてあるような半導体光変調
装置であって、第１導電型サブクラッド層の、ダブルヘ
テロ接合構造側とは反対側の面に第１電極を設け、この
面と同一の面の側に第１導電型クラッド層と電気的に接
続する第２電極を設けてあるような半導体光変調装置の
製造方法は、第１電極および第２電極を、同一工程で、
かつ同時に形成する工程を含んでいるのがよい。

【００４５】これにより、電極形成工程を、従来よりも
簡略化させ、かつ工程数を減らすことができる。よって
半導体光変調装置の製造コストの低減が期待できる。

【００４６】

【発明の実施の形態】以下、図を参照してこの発明の実
施の形態につき説明する。なお、各図は発明を理解でき
る程度に概略的に示してあるに過ぎず、したがって発明
を図示例に限定するものではない。また、図において、
図を分かり易くするために断面を示すハッチング（斜
線）は一部分を除き省略してある。

【００４７】（第１の実施の形態）第１の実施の形態と
して、例えば、下地上に、第１導電型クラッド層、光導
波層および第２導電型クラッド層からなるダブルヘテロ
接合構造を具え、さらに第２導電型クラッド層の、光導
波層とは反対側の面とホモ接合している第１導電型サブ
クラッド層を具えている半導体光変調装置につき、図を
参照して説明する。この実施の形態の半導体光変調装置
の、第１導電型サブクラッド層は、下地とダブルヘテロ
接合構造との間に設けてある。図１（Ａ）は第１の実施
の形態の半導体光変調装置の概略的な断面図である。

【００４８】まず、第１の実施の形態の半導体光変調装
置の構造につき説明する。

【００４９】この例では、下地１１をキャリア濃度が１
×１０¹⁸ｃｍ^ー3のｎ⁺ −ＩｎＰ基板とし、第１導電型を
ｎ型、第２導電型をｐ型とする。ｎ⁺ −ＩｎＰ基板１１
上に、第１導電型サブクラッド層１３としてのｎ−Ｉｎ
Ｐサブクラッド層、第２導電型クラッド層１５としての
ｐ−ＩｎＰクラッド層、光導波層１７としてのアンドー
プＩｎＧａＡｓＰ層、第１導電型クラッド層１９として
のｎ−ＩｎＰクラッド層が順次積層され、このｎ−Ｉｎ
Ｐクラッド層１９の上にｎ⁺⁺−ＩｎＧａＡｓオーミック
コンタクト層２１が設けられている。

【００５０】ここでは、ｐ−ＩｎＰクラッド層１５の一
部とアンドープＩｎＧａＡｓＰ層１７とｎ−ＩｎＰクラ
ッド層１９とｎ⁺⁺−ＩｎＧａＡｓオーミックコンタクト
層２１との積層体がメサ形状に加工されていて、このメ
サ形状部分２０の両側のｎ−ＩｎＰサブクラッド層１３
の上側の領域には、例えばポリイミド等の電気的絶縁層
２３が形成されている（図１（Ａ））。このポリイミド
２３によりメサ形状部分は埋め込まれていて、光導波層
への光の閉じこめと、電界の狭窄を図っている。

【００５１】また、電極としてｎ⁺ −ＩｎＰ基板１１の
下面側に電極２５が、またオーミックコンタクト層２１
の上側に電極２７が、それぞれ形成されている。

【００５２】また、ｎ−ＩｎＰサブクラッド層１３のキ
ャリア濃度は５×１０¹⁷ｃｍ^ー3で膜厚は１μｍ、ｐ−Ｉ
ｎＰクラッド層１５のキャリア濃度は５×１０¹⁷ｃｍ^ー3
で膜厚は１μｍ、アンドープＩｎＧａＡｓＰ層１７の膜
厚は０．２〜０．３μｍ、ｎ−ＩｎＰクラッド層１９の
キャリア濃度は５×１０¹⁷ｃｍ^ー3で膜厚は１μｍ、ｎ⁺⁺
−ＩｎＧａＡｓオーミックコンタクト層２１のキャリア
濃度は１×１０¹⁸ｃｍ^ー3で膜厚は０．２μｍとした。

【００５３】ここで、このダブルヘテロ接合構造（ｎ−
ＩｎＰクラッド層１９、アンドープＩｎＧａＡｓＰ層１
７およびｐ−ＩｎＰクラッド層１５）に逆バイアス電圧
が印加されるとき、ｐ−ＩｎＰクラッド層１５にｎ−Ｉ
ｎＰサブクラッド層１３から注入される電子を、このｐ
−ＩｎＰクラッド層１５内の正孔と結合させることによ
り電子がｐ−ＩｎＰクラッド層１５を通って光導波層１
７へ達することがないように、ｐ−ＩｎＰクラッド層１
５のキャリア濃度および層１５の厚さの双方またはいず
れか一方が決められている。好ましくは、キャリア濃度
と層厚とを決めるのがよく、例えばここでは、キャリア
濃度を５×１０¹⁷ｃｍ^ー3とし、層１５の厚さを１μｍと
した。

【００５４】また、光導波層１７は、逆バイアス電圧が
印加されないときには外部からの入射光を吸収しないよ
うに、かつ逆バイアス電圧が印加されるときには入射光
を吸収するように入射光の波長に対して、好ましくは、
３０ｎｍから１００ｎｍ短波長側に光導波層のバンドギ
ャップ波長を設定するのがよい。この調整は光導波層１
７の組成や構造を変えることにより行う。

【００５５】また、この半導体光変調装置の光が入射さ
れる端面および、反対側の端面には反射防止膜が全面に
形成されている（図示せず。）。この反射防止膜は、入
射光に対して透明な材料からなり、例えば、ＳｉＯ₂ 膜
やＳｉＮ膜のような誘電体絶縁膜である。また、この膜
は、単層でも多層でもよい。

【００５６】また、この実施の形態の半導体光変調装置
の主要部である各層の形成は、ＭＯＣＶＤ法（Metal Or
ganic Chemical Vapor Deposition ：有機金属熱分解気
相成長法）により行う。このとき、ｎ型の層を形成する
ために用いるｎ型不純物をＳｎやＳとし、ｐ型の層を形
成するためのｐ型不純物をＺｎ等とする。

【００５７】また、この実施の形態の半導体光変調装置
においては、第１導電型サブクラッド層が、下地とダブ
ルヘテロ接合構造との間に設けてあるような構造として
もよい。この場合、図１（Ｂ）に示すように、例えば第
１導電型をｎ型とし、第２導電型をｐ型とすると、ｎ⁺
−ＩｎＰ基板１１上に、第１導電型クラッド層１９とし
てのｎ−ＩｎＰクラッド層、光導波層１７としてのアン
ドープＩｎＧａＡｓＰ層、第２導電型クラッド層１５と
してのｐ−ＩｎＰクラッド層、第１導電型サブクラッド
層１３としてのｎ−ＩｎＰサブクラッド層が順次積層さ
れ、このｎ−ＩｎＰサブクラッド層１３の上にｎ⁺⁺−Ｉ
ｎＧａＡｓオーミックコンタクト層２１が設けられてい
る。

【００５８】ここでは、ｎ−ＩｎＰクラッド層１９の一
部から上に位置している層である、光導波層１７とｐ−
ＩｎＰクラッド層１５とｎ−ＩｎＰサブクラッド層１３
とｎ⁺⁺−ＩｎＧａＡｓオーミックコンタクト層２１との
積層体がメサ形状に加工されていて、このメサ形状部分
２０の両側であって、かつｎ−ＩｎＰクラッド層１９上
の領域には、例えばポリイミド等の電気的絶縁層２３が
形成されている。このポリイミドによりメサ形状部分２
０は埋め込まれていて、光導波層１７への光の閉じこめ
と、電界の狭窄を図っている（図１（Ｂ））。

【００５９】また、電極としてｎ⁺ −ＩｎＰ基板１１の
下面側に電極２５が、またオーミックコンタクト層２１
の上側に電極２７が、それぞれ形成されている。

【００６０】次に、この半導体光変調装置の動作につき
説明する。図２は図１（Ａ）に示す構造の半導体光変調
装置の動作の説明に供する概略的なエネルギーダイアグ
ラムである。また、図２の横軸はメサ形状部分の各領域
を順に示してあり、および縦軸はエネルギー順位（相対
値）をとって示してある。

【００６１】まず、図２は熱平衡時（図２（Ａ））、逆
バイアス電圧印加時（図２（Ｂ））および順バイアス電
圧印加時（図２（Ｃ））における、ｎ−ＩｎＰサブクラ
ッド層１３（第１導電型サブクラッド層、単にｎ型サブ
クラッド層とも称する。）の領域、ｐ−ＩｎＰクラッド
層１５（第２導電型クラッド層、単にｐ型クラッド層と
も称する。）の領域、アンドープＩｎＧａＡｓＰ光導波
層（光導波層）１７の領域およびｎ−ＩｎＰクラッド層
１９（第１導電型クラッド層、単にｎ型クラッド層とも
称する。）の領域のエネルギー準位を示している。上側
の線Ｌ₁ が伝導帯端エネルギーを、下側の線Ｌ₂ が価電
子帯エネルギーをそれぞれ表している。また、図中の黒
丸は電子、白丸はホール（正孔）をそれぞれ表してい
て、矢印でバイアスによる流れを示している。

【００６２】熱平衡時（図２（Ａ）参照。）において
は、ビルトイン電圧が光導波層に印加されている。よっ
て外部からの入射光（ｈν）はわずかに吸収され、他の
光は透過する。吸収された光は光導波層１７内で、電子
とホール（正孔）に分離して、電子はｎ型クラッド層１
９へ拡散し、ホールはｐ型クラッド層１５の方へ拡散し
ていく。ところがホールは、ｐ型クラッド層１５とｎ型
サブクラッド層１３との間に生じているエネルギー障壁
によって、ｎ型サブクラッド層１３側への移動を阻止さ
れる。この結果、光導波層１７内の価電子帯にホールが
蓄積されて、光吸収はほとんどなくなる。

【００６３】次に、ダブルヘテロ接合構造に対して逆方
向バイアス電圧を印加する場合（図２（Ｂ）参照。）、
電界吸収効果により、光導波層１７は外部からの入射光
（ｈν）を吸収して、電子およびホールを多数発生させ
る。このとき、ｎ型サブクラッド層１３とｐ型クラッド
層１５とのホモ接合部分には順方向バイアスがかかるの
で、この部分のエネルギー障壁はなくなってホールは蓄
積されずにｎ型サブクラッド層１３側へ流れる。これに
より継続的に光吸収を行うことができる。また、ｐ型ク
ラッド層１５は、ここでは１μｍの厚さの層で、またキ
ャリア濃度を５×１０¹⁷ｃｍ^ー3としてある。このため、
ダブルヘテロ接合構造に逆方向バイアスが印加されると
き、ｎ型サブクラッド層１３からｐ型クラッド層１５へ
電子が注入されるが、ｐ型クラッド層１５内のホールと
注入された電子とが結合して消滅する（図中×印で示し
てある。）ために、ｐ型クラッド層１５から光導波層１
７への電子の注入を抑えることができる。したがって、
光導波層１７内には外部からの入射光によって発生した
キャリア以外のキャリアは存在しない。よってこの装置
のトランジスタとしての電流増幅作用を十分抑制して、
光導波層１７での理想的な光電流変換動作を実現するこ
とができる。

【００６４】また、ダブルヘテロ接合構造に対して、順
方向バイアス電圧を印加する場合（図２（Ｃ）参
照。）、光導波層１７には逆方向電圧がかからないので
外部からの光吸収はほとんどなくなる。また、このとき
ｎ型サブクラッド層１３とｐ型クラッド層１５との間に
は逆バイアスが印加されているため高いエネルギー障壁
ができる。この障壁により、ｎ型サブクラッド層１３か
らｐ型クラッド層１５へのホールの注入を防ぐことがで
きる。また、ｎ型クラッド層１９から光導波層１７を通
りｐ型クラッド層１５の方へ移動する電子は、光導波層
１７とｐ型クラッド層１５とのヘテロ接合の障壁によっ
て移動を妨げられる。しかしながらこの障壁は順方向バ
イアス電圧を少し上げれば電子が越えられる高さであ
る。ここで、ｐ型クラッド層１５は上述したとおり、注
入された電子に層１５内のホールを結合させることによ
って、ｐ型クラッド層１５から先の層１３への電子の注
入を抑制することができるようにキャリア濃度および厚
さが設定されている層である。このため、光導波層１７
にはキャリアが注入されないので発光再結合は起こら
ず、ＡＳＥの発生を防ぐことができる。

【００６５】以上のことから、この半導体光変調装置の
電流電圧特性および消光特性は、図３に示すようにな
る。図３（Ａ）は、電流電圧特性図であり、図３（Ｂ）
は、消光特性を示す、電圧−光透過率特性図である。図
３（Ａ）中、横軸に電圧および縦軸に電流を任意の単位
でとって示してある。また、図３（Ｂ）中、横軸に電圧
を任意に単位で示し、かつ縦軸に光の透過率をとって示
してある。

【００６６】図中の特性曲線のうち、点線で示される曲
線は従来の半導体光変調装置の特性を、実線で示される
曲線はこの実施の形態の半導体光変調装置の特性をそれ
ぞれ示している。

【００６７】図３（Ａ）を参照すると、通常の電界吸収
型の半導体光変調装置の動作領域であるダブルヘテロ接
合構造に逆バイアス電圧が印加されるような電圧の領域
では、ｎ型サブクラッド層１３とｐ型クラッド層１５と
のホモ接合部のビルトイン電圧ｖａの分だけ、逆バイア
ス側にブレイクダウン電圧がずれている。また、図２
（Ｂ）を参照すると、やはりこの電圧領域内ではホモ接
合部のビルトイン電圧分ｖａだけ、所望の光吸収が得ら
れる電圧が逆バイアス側にずれている。しかし、このビ
ルトイン電圧ｖａは０．７Ｖ程度であるので、従来の半
導体光変調装置とほぼ同様の電界吸収効果が得られてい
ると言える。

【００６８】また、ダブルヘテロ接合構造に順バイアス
電圧が印加される電圧の領域では、ｎ型サブクラッド層
１３とｐ型クラッド層１５とのホモ接合部の逆耐圧電圧
ｖｂと、ダブルヘテロ接合構造部のビルトイン電圧ｖｃ
の和に相当する電圧まで、装置に電流が流れてしまうの
を防ぐことができる（図３（Ａ）参照。）。このホモ接
合部の逆耐圧電圧ｖｂは、１０〜２０Ｖという大きい値
を示すものである。また、図３（Ｂ）を参照すると、こ
の領域では外部からの入射光は強度変調も屈折率変調も
受けずに出力されている。これは、図３（Ａ）および
（Ｂ）から、順バイアス電圧を印加したときに電流が流
れないので光導波層内にキャリアが注入されず、光導波
層内にキャリアが蓄積されないことを示唆し、また、光
導波層内での発光再結合を防ぐことができるということ
を意味している。

【００６９】上述した作用効果と同様の作用効果が、図
１（Ｂ）に示した構造の半導体光変調装置においても得
られる。また、第１導電型をｐ型とし、第２導電型をｎ
型として装置を形成してもよい。

【００７０】（第２の実施の形態）第２の実施の形態と
して、第１の実施の形態で説明した、この発明の半導体
光変調装置の特徴的な構成をＢＨ型（buried hetero st
ructure ）つまり埋め込み型構造の半導体光変調装置に
適用させた例につき図を用いて説明する。図４において
（Ａ）は、この実施の形態の半導体光変調装置の概略的
な断面図であり、および（Ｂ）は、従来のＢＨ型半導体
光変調装置の断面図（図４（Ｂ））である。

【００７１】以下、第１の実施の形態と相違する点につ
き説明し、第１の実施の形態と同様の点についてはその
詳細な説明を省略する。

【００７２】この半導体光変調装置の構造は、ダブルヘ
テロ接合構造の光導波層および第２導電型クラッド層が
電流狭窄層によって埋め込まれていて、電流狭窄層は、
積層方向に順次、第２導電型第１ブロック層、第１導電
型ブロック層および第２導電型第２ブロック層で以て構
成され、かつ少なくとも、光導波層および第２導電型ク
ラッド層の両側に設けられている。

【００７３】この例では、第１導電型をｎ型とし、第２
導電型をｐ型とする。

【００７４】このため、図４（Ａ）に示すように、ｎ⁺
基板１１上にｎ型サブクラッド層１３、ｐ型クラッド層
１５、光導波層１７およびｎ型クラッド層１９が順次積
層してあり、ここでは、ｐ型クラッド層１５と光導波層
１７とｎ型クラッド層１９の一部が電流狭窄層３１によ
って埋め込まれている。この電流狭窄層３１は、ｎ型サ
ブクラッド層１３上であってｐ型クラッド層１５の両側
に位置する領域に、ｐ型第１ブロック層３１ａと、この
ｐ型第１ブロック層３１ａ上にｎ型ブロック層３１ｂが
設けられ、ｎ型ブロック層３１ｂの上にｐ型第２ブロッ
ク層３１ｃが形成されている。また、ｐ型第１ブロック
層３１ａはｐ型クラッド層１５、光導波層１７およびｎ
型クラッド層１９の一部からなるメサ形状部分２０の両
側に接している。

【００７５】また、第１の実施の形態と同様に、ｎ型ク
ラッド層１９の上側にはｎ型のオーミックコンタクト層
２１とこの層２１の上に電極２７が形成されていて、ｎ
型基板１１の下側にも電極２５が形成されている。

【００７６】これに対して、従来のＢＨ型構造の半導体
光変調装置の構造は、図４（Ｂ）を参照すると、ｎ⁺ 基
板１１０上にｎ型クラッド層１９０、光導波層１７０お
よびｐ型クラッド層１５０が順次積層されていて、光導
波層１７０とｎ型クラッド層１９０およびｐ型クラッド
層１５０の一部がメサ形状部２００となり、電流狭窄層
３１０によって埋め込まれている。この電流狭窄層３１
０は、ｎ型クラッド層１９０上にｐ型ブロック層３１０
ｘ、ｎ型ブロック層３１０ｙの順で積層されている。そ
してｐ型クラッド層１５０の上側にｐ型オーミックコン
タクト層２２０が設けられていて、このｐ型オーミック
コンタクト層２２０上にｐ型側の電極２６０が、ｎ⁺ 基
板１１０の下面側にｎ型側の電極２８０がそれぞれ設け
られている。

【００７７】この従来の装置のダブルヘテロ接合構造に
対して逆バイアス電圧を印加すると、ｎ型クラッド層１
９０とｐ型ブロック層３１０ｘとの界面１９０ａに逆バ
イアスがかかるために、この界面１９０ａにエネルギー
障壁ができてメサ形状部２００の両側からリークする電
流を阻止することができる。しかしながら、ダブルヘテ
ロ接合構造に順バイアス電圧が印加されたときには、こ
の界面１９０ａに順バイアス電圧がかかって、エネルギ
ー障壁が小さくなってしまい、大きなリーク電流が流れ
てしまう。

【００７８】この実施の形態の半導体光変調装置におい
ては、ｎ型サブクラッド層１３とｐ型第１ブロック層３
１ａとでｎ−ｐホモ接合が形成され、このｐ型第１ブロ
ック層３１ａとｎ型クラッド層１９とで、ｐ−ｎホモ接
合が形成される。このため、電圧をダブルヘテロ接合構
造に対して逆方向バイアスに印加させた場合、もしくは
順方向バイアスに印加させた場合のどちらの場合におい
ても、上記のホモ接合のどちらか一方のホモ接合のエネ
ルギー障壁を高くすることができるために、メサ形状部
の両側からリークする電流を阻止することができる。

【００７９】この結果、第１の実施の形態と同様の効果
が得られ、さらに、リーク電流を小さくすることができ
るので、より高い電圧の印加が可能となる。また、高周
波領域までインピーダンスの整合を保持することができ
るようになる。

【００８０】また、第２の実施の形態の半導体光変調装
置の構造において、下地上に積層する層の順を、ｎ型ク
ラッド層、光導波層、ｐ型クラッド層およびｎ型サブク
ラッド層、オーミックコンタクト層の順としてもよい。

【００８１】また、第１導電型をｐ型とし、第２導電型
をｎ型としてもよい。

【００８２】（第３の実施の形態）第３の実施の形態と
して、この発明の半導体光変調装置の特徴的な構成の半
導体光変調装置であって、電極を平面電極配置にして形
成する例につき図を用いて説明する。図５は、この実施
の形態の半導体光変調装置の光の導波方向に対して垂直
な断面の概略的な構造図である。

【００８３】以下、第１の実施の形態と相違する点につ
き説明し、第１の実施の形態と同様の点についてはその
詳細な説明を省略する。

【００８４】この実施の形態の半導体光変調装置は、第
１導電型サブクラッド層が、ダブルヘテロ接合構造を介
在させて下地上に設けてあるような半導体光変調装置で
あって、第１導電型サブクラッド層の、ダブルヘテロ接
合構造側とは反対側の面に第１電極を設け、この面と同
一の面の側に第１導電型クラッド層と電気的に接続する
第２電極を設けてある。

【００８５】この半導体光変調装置の第１導電型をここ
ではｎ型とし、第２導電型をｐ型とする。また、この例
では第１導電型サブクラッド層が、ダブルヘテロ接合構
造を介在させて下地上に設けてあるが、第１の実施の形
態のように第１導電型サブクラッド層が下地とダブルヘ
テロ接合構造との間に設けてあってもよい。よって第１
の実施の形態で得られる効果と同様の効果が得られる。

【００８６】半絶縁性基板４１上に、ｎ型クラッド層１
９、光導波層１７、ｐ型クラッド層１５およびｎ型サブ
クラッド層１３が順次積層されていて、ｎ型サブクラッ
ド層１３の上側にはｎ型のオーミックコンタクト層２１
が形成されている。そして、例えば、このオーミックコ
ンタクト層２１とｎ型サブクラッド層１３とｐ型クラッ
ド層１５と光導波層１７とｎ型クラッド層１９の一部と
でメサ形状部４３が形成されている。このメサ形状部４
３の両側であってｎ型クラッド層１９上の領域は絶縁性
の材料からなる層４５（電気絶縁層とも称する。）で埋
め込まれている。ここでは、この電気絶縁層４５に、ｎ
型クラッド層１９の表面の一部が露出するスルーホール
４７を形成してある。そしてメサ形状部４３のオーミッ
クコンタクト層２１の上面に第１電極４９であるｎ型電
極が設けてあり、露出しているｎ型クラッド層１９の表
面に第２電極５１としてｎ型電極が設けてある。

【００８７】このような位置に第１電極４９および第２
電極５１を設ければ、第１の実施の形態のように積層方
向から見て、反対側の面にそれぞれ電極を設けている構
造と比較して、電極間の距離を長くすることができるた
めに、電極容量を小さくすることができる。このため、
高周波特性を向上させることができる。

【００８８】また、この実施の形態の半導体光変調装置
を製造するにあたり、第１電極４９および第２電極５１
を、同一工程で、かつ同時に形成する工程を含んでいる
のがよい。

【００８９】この例では、メサ形状部４３のオーミック
コンタクト層２１上の領域と、露出させたｎ型クラッド
層１９の表面の領域が、少なくとも露出するようなマス
クを設けて、例えば、ｎ型電極（４９および５１）とし
てＴｉ／Ｐｔ／Ａｕ（下側から順にＴｉ、Ｐｔ、Ａｕ）
を蒸着により形成する。

【００９０】これに対して、従来のダブルヘテロ接合構
造を有する光変調器において、平面電極配置を導入させ
ることもできるが、この実施の形態の第１電極および第
２電極に相当する電極は、導電性が異なるものとなる。
例えば第１電極がｐ型側の電極であれば、第２電極はｎ
型側の電極となる。よって、同一の工程で、同時に２つ
の電極を形成するのは困難である。また、第１の実施の
形態のように、２つの電極が、互いに装置の反対側の面
に形成されている場合においても、同時に形成するのは
困難である。

【００９１】したがって、この実施の形態では、半導体
光変調装置の電極形成工程を、従来よりも簡略化させ、
かつ工程数を減らすことができる。よって半導体光変調
装置の製造コストの低減が期待できる。

【００９２】また、第３の実施の形態の半導体光変調装
置の構造は、第２電極がｎ型クラッド層と電気的に接続
していれば、上述した構造に限られるものではない。

【００９３】また、第１導電型をｐ型とし、第２導電型
をｎ型としてもよい。

【００９４】（第４の実施の形態）第４の実施の形態と
して、この発明の特徴的な半導体光変調装置の構成を、
従来からあるダブルヘテロ接合構造の光変調器と、ダイ
オードのようなホモ接合層とを結合させた半導体光変調
装置で以て達成する例につき、図を参照して説明する。
図６は、この実施の形態の半導体光変調装置の構造を示
す概略図である。

【００９５】この例の半導体光変調装置は、下地上に、
第１導電型クラッド層、光導波層および第２導電型クラ
ッド層からなるダブルヘテロ接合構造を具え、さらに第
１導電型層および第２導電型層からなり、かつ第２導電
型層が第２導電型クラッド層と電気的に結合しているホ
モ接合層を具えるような半導体光変調装置である。

【００９６】ここでは、例えば、第１導電型をｎ型と
し、第２導電型をｐ型として、下地をｎ型基板とする。

【００９７】よって、この半導体光変調装置は図６
（Ａ）を参照すると、ｎ型基板１１上に、順にｎ型クラ
ッド層１９、光導波層１７およびｐ型クラッド層１５か
らなるダブルヘテロ接合構造を有し、このｐ型クラッド
層１５上にｐ型オーミックコンタクト層５３が形成され
ており、このｐ型オーミックコンタクト層５３上にｐ型
側電極５５が設けられていて、ｎ型基板の下面側にｎ型
側電極５７が設けられているような光変調器６１に、ｎ
型層およびｐ型層からなり、このｐ型層がｐ型クラッド
層１５と電気的に結合しているホモ接合層６３を具えて
いる。

【００９８】このホモ接合層６３は、例えばｐｎ接合素
子（ダイオード）とする。

【００９９】ここでは、ダイオード６３のｐ型側の電極
６３ａと、光変調器のｐ型クラッド層１５側に形成され
ているｐ型側電極５５とを接続している。

【０１００】これにより、ダイオードのｎ型層を、第１
の実施の形態で既に説明した第１導電型（ｎ型）サブク
ラッド層１３と実質的に同じ役割を担う層として動作さ
せることができる。これにより、第１の実施の形態と同
じ作用効果が得られる。

【０１０１】この装置に逆バイアス電圧が印加される場
合においては、ブレイクダウン電圧が−１０Ｖよりマイ
ナス側になり、順バイアス電圧が印加される場合におい
ても電流が流れ始める電圧（これもブレイクダウン電圧
と称する。）は１０Ｖ以上に上げることができる。ま
た、光の透過率特性は、従来の半導体光変調装置の逆バ
イアス電圧印加領域において、およそ０．８Ｖだけ逆バ
イアス側に移行した特性曲線が得られた。

【０１０２】また、万が一、この半導体光変調装置に、
順方向の過大な電気的サージが印加されることがあった
場合、ダメージを受けるのは、安価なダイオードのホモ
接合層の方であり、高価な光変調器（ダブルヘテロ接合
構造）へのダメージを回避することができる。このた
め、この半導体光変調装置を光通信システムに用いたり
する場合に、保守コストを低く抑えることができる。

【０１０３】また、ダイオードおよびダブルヘテロ接合
構造への印加電圧を、それぞれ別に印加させることがで
きる。このため、バイアスの調整が容易になる。

【０１０４】また、この実施の形態の半導体光変調装置
において、図６（Ｂ）に示しているように光変調器６１
のｎ型側電極５７とダイオード６３のｎ型側の電極６３
ｂとを接続させてもよい。このときには、第１の実施の
形態において、第１導電型をｐ型とし、第２導電型をｎ
型としたときの第１導電型サブクラッド層と実質的に同
じ役割をダイオード６３のｐ型層が果たすことになる。
このような構造にしても上述した効果と同様の効果が得
られる。

【０１０５】

【発明の効果】上述した説明から明らかなように、この
発明の半導体光変調装置によれば、下地上に、第１導電
型クラッド層、光導波層および第２導電型クラッド層か
らなるダブルヘテロ接合構造を具え、更に、この第２導
電型クラッド層の、光導波層とは反対側の面とホモ接合
している第１導電型サブクラッド層を具えることを特徴
とする。

【０１０６】これにより、半導体光変調装置に印加する
電気信号のマーク側の電圧をダブルヘテロ接合構造に対
して順バイアス電圧が印加される領域に設定しても、マ
ーク側のαパラメータの値を、電圧が印加されないとき
（０Ｖ）の値付近の値でクリップさせることができる。

【０１０７】また、このとき、マーク側の周波数応答特
性も熱平衡時の特性を維持することができる。

【０１０８】また、このとき装置に電流が流れないよう
にすることができるので、ＡＳＥの発生を抑制できる。

【０１０９】したがって、この装置において、光の伝送
品質を著しく向上させることができ、その結果、光通信
システムの性能の大きな改善が期待される。

【０１１０】また、ダブルヘテロ接合構造に順バイアス
電圧が印加されているとき、ジュール熱の発生を抑える
ことができるので、装置の放熱設計が容易となり、クー
ラーレス実装の実現が期待される。

【０１１１】また、ダブルヘテロ接合構造に順方向バイ
アスのサージ電圧が印加されたとしても、１０〜２０Ｖ
のｐ−ｎ接合の逆耐圧電圧と、０．７〜０．８Ｖ程度の
ダブルヘテロ接合構造のビルトイン電圧との和に相当す
る電圧よりも低い電圧であれば、このサージ電圧がダブ
ルヘテロ接合構造にかかるのを回避できる。よって、従
来よりも電気的サージに対する耐性に優れた半導体光変
調装置を提供することができる。

【０１１２】また、この発明の半導体光変調装置におい
て、第１導電型をｎ型とするとき、電極を設けるための
オーミックコンタクト層はｎ型となる。このため、オー
ミックコンタクト抵抗を、ｐ型オーミックコンタクト層
の抵抗のおよそ１／１０に小さくすることができる。

【０１１３】オーミックコンタクト層とダブルヘテロ接
合構造とは直列に結合しているので、オーミックコンタ
クト層の抵抗が大きいと、この部分で電圧降下がおこり
ダブルヘテロ接合構造にかかる電圧が減ってしまう。

【０１１４】ここでは、オーミックコンタクト層をｎ型
にすることができるために、ダブルヘテロ接合構造にか
かる電圧を上げることができて、その結果、周波数応答
特性を向上させることができる。

【０１１５】また、第１導電型をｎ型とすると、このｎ
型の層の上にオーミックコンタクト層が設けられる。と
ころが、ｎ型の層はｐ型の層よりも抵抗が小さいため、
必ずしもオーミックコンタクト層を設けなくても電極を
形成できる。オーミックコンタクト層は、光吸収が極め
て大きい層であるため、導波光を吸収するおそれがある
が、オーミックコンタクト層を設けていない場合には、
導波光の吸収を低減することができる。

【０１１６】また、オーミックコンタクト層に電極を設
けるときの熱処理温度を、ｐ型の層に設けるときよりも
低く抑えることができ、また、熱処理時間のトレランス
を緩くすることができる。よって再現性をよくすること
ができる。また、装置への熱によるダメージを低減する
ことができる。

【０１１７】また、半導体光変調装置の半導体の材料
は、実施の形態ではＩｎＰを用いているが、これに限ら
ず、ＧａＡｓ等を用いてもよい。また、光導波層は、ア
ンドープ層でなくても、この発明の効果が得られる範囲
内であれば、ｉ層や導電型の層としてもよい。また、こ
の光導波層は、実施の形態では、ＩｎＧａＡｓＰ結晶か
らなる層としているが、これに限らず、量子井戸構造や
格子歪み構造の光導波層としてもよい。また、この発明
の実施の形態では電界吸収型の光強度変調器を例に挙げ
て説明したが、光位相変調器やマッハツェンダ干渉計が
構成要件に加えられている光強度変調器にも、この発明
を適用することができる。また、電界吸収型光変調器、
位相変調器、マッハツェンダ型光強度変調器および半導
体レーザ等の導波路型半導体光素子を集積化した装置に
関しても、この発明を適用できる。

【０１１８】また、第１の実施の形態において、電気的
絶縁層の底面は第２導電型クラッド層内にあるが、これ
に限らず、光の閉じこめ効果と電界の狭窄という効果が
得られれば、ダブルヘテロ接合構造内のどの層内にあっ
てもよい。また、メサ形状部分を埋め込む電気的電気絶
縁層には、第２導電型半導体層や、ｉ層（真性導電層）
や、半絶縁半導体層を用いてもよい。

【０１１９】また、第２の実施の形態において、電流狭
窄層を構成する、第２導電型第１ブロック層、第１導電
型ブロック層および第２導電型第２ブロック層のうち、
第２導電型第１ブロック層のみが、この実施の形態の効
果を得るための層となっているが、これ以外の２つの層
は、通常のＢＨ型構造でｐｎｐｎ接合を構成するときに
導入される層と同様の作用を有する層であるため、必要
である。また、実施の形態では、この第２導電型第１ブ
ロック層をｐ型の層としたが、アンドープ層や半絶縁性
の層としてもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】（Ａ）および（Ｂ）は、第１の実施の形態の説
明に供する、半導体光変調装置の概略的な断面図であ
る。

【図２】（Ａ）〜（Ｃ）は、第１の実施の形態の説明に
供する、概略的なエネルギーダイアグラム図である。

【図３】（Ａ）は、第１の実施の形態の装置の電流−電
圧特性図、（Ｂ）は、第１の実施の形態の装置の電圧−
光透過率特性図である。

【図４】（Ａ）は、第２の実施の形態の半導体光変調装
置の構造を示す、概略的な断面図、（Ｂ）は、従来のＢ
Ｈ型構造の半導体光変調装置の構造を示す、概略的な断
面図である。

【図５】第３の実施の形態の半導体光変調装置の構造の
一例を示す、概略的な断面図である。

【図６】（Ａ）および（Ｂ）は、第４の実施の形態の半
導体光変調装置の構造を示す概略図である。

【符号の説明】

１１：下地、ｎ⁺ −ＩｎＰ基板、ｎ型基板 １３：第１導電型サブクラッド層（ｎ−ＩｎＰサブクラ
ッド層またはｎ型サブクラッド層） １５：第２導電型クラッド層（ｐ−ＩｎＰクラッド層ま
たはｐ型クラッド層） １７：光導波層（アンドープＩｎＧａＡｓＰ層） １９：第１導電型クラッド層（ｎ−ＩｎＰクラッド層ま
たはｎ型クラッド層） ２０：メサ形状部分 ２１：ｎ⁺⁺−ＩｎＧａＡｓオーミックコンタクト層（ｎ
型のオーミックコンタクト層） ２３：電気的絶縁層 ２５，２７：電極 ３１：電流狭窄層 ３１ａ：ｐ型第１ブロック層 ３１ｂ：ｎ型ブロック層 ３１ｃ：ｐ型第２ブロック層 ４１：半絶縁性基板 ４３：メサ形状部 ４５：絶縁性の材料からなる層（電気絶縁層） ４７：スルーホール ４９：第１電極 ５１：第２電極 ５３：ｐ型オーミックコンタクト層 ５５：ｐ型側電極 ５７：ｎ型側電極 ６１：光変調器 ６３：ホモ接合層（ダイオード） ６３ａ：ｐ型側の電極 ６３ｂ：ｎ型側の電極

Claims (15)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 下地上に、第１導電型クラッド層、光導
   波層および第２導電型クラッド層からなるダブルヘテロ
   接合構造を具え、 さらに、該第２導電型クラッド層の、前記光導波層とは
   反対側の面とホモ接合している第１導電型サブクラッド
   層を具えることを特徴とする半導体光変調装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の半導体光変調装置にお
   いて、 前記第１導電型サブクラッド層は、前記下地と前記ダブ
   ルヘテロ接合構造との間に設けてあることを特徴とする
   半導体光変調装置。
3. 【請求項３】 請求項１に記載の半導体光変調装置にお
   いて、 前記第１導電型サブクラッド層は、前記ダブルヘテロ接
   合構造を介在させて前記下地上に設けてあることを特徴
   とする半導体光変調装置。
4. 【請求項４】 請求項１〜３のうちのいずれか一項に記
   載の半導体光変調装置において、 前記ダブルヘテロ接合構造に対して逆バイアス電圧が印
   加されるとき、前記第１導電型サブクラッド層から前記
   第２導電型クラッド層に注入される第１導電型キャリア
   を、当該第２導電型クラッド層内の第２導電型キャリア
   と結合させることにより、前記第１導電型キャリアが該
   第２導電型クラッド層を通って前記光導波層へ達するこ
   とがないように、前記第２導電型クラッド層の不純物濃
   度および該層の厚さの双方またはいずれか一方が決めら
   れていることを特徴とする半導体光変調装置。
5. 【請求項５】 請求項１〜４のうちのいずれか一項に記
   載の半導体光変調装置において、 前記第１導電型をｎ型とし、および前記第２導電型をｐ
   型とすることを特徴とする半導体光変調装置。
6. 【請求項６】 請求項１〜４のうちのいずれか一項に記
   載の半導体光変調装置において、 前記第１導電型をｐ型とし、および前記第２導電型をｎ
   型とすることを特徴とする半導体光変調装置。
7. 【請求項７】 請求項１〜６のうちのいずれか一項に記
   載の半導体光変調装置において、 さらに、前記光導波層および第２導電型クラッド層が電
   流狭窄層によって埋め込まれていて、 前記電流狭窄層は、積層方向に、順次設けられた第２導
   電型第１ブロック層、第１導電型ブロック層および第２
   導電型第２ブロック層で以て構成され、かつ少なくと
   も、前記光導波層および第２導電型クラッド層の両側に
   設けられていることを特徴とする半導体光変調装置。
8. 【請求項８】 請求項２に記載の半導体光変調装置であ
   って、 前記第１導電型クラッド層の、前記光導波層とは反対側
   の面に第１電極を設け、および前記面と同一の面の側
   に、前記第１導電型サブクラッド層と電気的に接続する
   第２電極を設けてあることを特徴とする半導体光変調装
   置。
9. 【請求項９】 請求項３に記載の半導体光変調装置であ
   って、 前記第１導電型サブクラッド層の、前記ダブルヘテロ接
   合構造側とは反対側の面に第１電極を設け、および前記
   面と同一の面の側に、前記第１導電型クラッド層と電気
   的に接続する第２の２電極を設けてあることを特徴とす
   る半導体光変調装置。
10. 【請求項１０】 請求項８または請求項９に記載の半導
    体光変調装置において、 前記第１導電型をｎ型とし、および前記第２導電型をｐ
    型とすることを特徴とする半導体光変調装置。
11. 【請求項１１】 請求項８または請求項９に記載の半導
    体光変調装置において、 前記第１導電型をｐ型とし、および前記第２導電型をｎ
    型とすることを特徴とする半導体光変調装置。
12. 【請求項１２】 下地上に、第１導電型クラッド層、光
    導波層および第２導電型クラッド層からなるダブルヘテ
    ロ接合構造を具え、 さらに、第１導電型層及び第２導電型層からなり、か
    つ、該第２導電型層が前記第２導電型クラッド層と電気
    的に結合しているホモ接合層を具えることを特徴とする
    半導体光変調装置。
13. 【請求項１３】 請求項１２に記載の半導体光変調装置
    において、 前記第１導電型をｎ型とし、前記第２導電型をｐ型とす
    ることを特徴とする半導体光変調装置。
14. 【請求項１４】 請求項１２に記載の半導体光変調器に
    おいて、 前記第１導電型をｐ型とし、前記第２導電型をｎ型とす
    ることを特徴とする半導体光変調装置。
15. 【請求項１５】 請求項８または請求項９に記載の半導
    体光変調装置を製造するにあたり、 前記第１電極および第２電極を同一工程で、かつ同時に
    形成することを特徴とする半導体光変調装置の製造方
    法。