JPH11251618A - 異種エネルギ―バンドギャップ量子井戸層を有する導波路形光素子及びその製造方法 - Google Patents
異種エネルギ―バンドギャップ量子井戸層を有する導波路形光素子及びその製造方法Info
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- JPH11251618A JPH11251618A JP37346498A JP37346498A JPH11251618A JP H11251618 A JPH11251618 A JP H11251618A JP 37346498 A JP37346498 A JP 37346498A JP 37346498 A JP37346498 A JP 37346498A JP H11251618 A JPH11251618 A JP H11251618A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 異種エネルギーバンドギャップを有する領域
を少なくとも二個所以上備えた異種エネルギーバンドギ
ャップ量子井戸層を有する、導波路形光素子及びその製
造方法を提供する。 【解決手段】 InGaAs層及びInP 層を対にする積層が少
なくとも一対以上積層された量子井戸層１３上に積層さ
れたInGaAsキャップ層１５上にSiO2被覆層を形成した
後、高温でアニーリングして、InGaAs／InP 量子井戸層
１３の特定領域のエネルギーバンドギャップが変換され
たバンドギャップエネルギー変換領域を形成することに
より、異なる波長のレーザ発振を起こす異種エネルギー
バンドギャップ量子井戸層を有する導波路形光素子を製
造する。
を少なくとも二個所以上備えた異種エネルギーバンドギ
ャップ量子井戸層を有する、導波路形光素子及びその製
造方法を提供する。 【解決手段】 InGaAs層及びInP 層を対にする積層が少
なくとも一対以上積層された量子井戸層１３上に積層さ
れたInGaAsキャップ層１５上にSiO2被覆層を形成した
後、高温でアニーリングして、InGaAs／InP 量子井戸層
１３の特定領域のエネルギーバンドギャップが変換され
たバンドギャップエネルギー変換領域を形成することに
より、異なる波長のレーザ発振を起こす異種エネルギー
バンドギャップ量子井戸層を有する導波路形光素子を製
造する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、一つの量子井戸層
に異なるエネルギーバンドギャップを有する領域を少な
くとも二個所以上備えた、異種バンドギャップ量子井戸
層を有する、導波路形光素子及びその製造方法に関す
る。
に異なるエネルギーバンドギャップを有する領域を少な
くとも二個所以上備えた、異種バンドギャップ量子井戸
層を有する、導波路形光素子及びその製造方法に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】現在、通信産業は我々の社会で重要な位
置を占めており、この通信産業の一部として光通信が占
める比重がますます大きくなっている。従って、種々の
光電子素子等或いは導波路形光素子等を一つの試片上に
集積させようとする技術が多角度に研究されている。こ
のような光電子素子等或いは導波路形光素子等を利用し
てシステムを構成する場合、ハイブリッド（hybrid）形
態に製作する代りに単一チップに集積すれば、システム
の性能向上、生産原価節減、信頼性の増加等の利点を得
ることができる。
置を占めており、この通信産業の一部として光通信が占
める比重がますます大きくなっている。従って、種々の
光電子素子等或いは導波路形光素子等を一つの試片上に
集積させようとする技術が多角度に研究されている。こ
のような光電子素子等或いは導波路形光素子等を利用し
てシステムを構成する場合、ハイブリッド（hybrid）形
態に製作する代りに単一チップに集積すれば、システム
の性能向上、生産原価節減、信頼性の増加等の利点を得
ることができる。
【０００３】一つの試片に多数個の光電子或いは導波路
形光素子を集積させようとする場合、吸収波長、屈折係
数、物質抵抗等の光電特性を異にする相違した領域を試
片上に作らなければならない。このような目的のため、
早くから用いられている技術として、エピタキシャル再
成長（Epitaxial Regrowth）技術がある。これは、一旦
エピタキシャル成長をさせた後、相違する光電特性を有
する領域を分離する。そして、エッチングを行った後、
再び他の特性のエピタキシャル成長を進行させる方法で
ある。
形光素子を集積させようとする場合、吸収波長、屈折係
数、物質抵抗等の光電特性を異にする相違した領域を試
片上に作らなければならない。このような目的のため、
早くから用いられている技術として、エピタキシャル再
成長（Epitaxial Regrowth）技術がある。これは、一旦
エピタキシャル成長をさせた後、相違する光電特性を有
する領域を分離する。そして、エッチングを行った後、
再び他の特性のエピタキシャル成長を進行させる方法で
ある。
【０００４】上記方法には二つの問題点がある。第一の
問題点は、エッチング及びエピタキシャル再成長という
２つの工程が追加されるため、工程の段階が増えること
になり、従って費用が高くなるという点である。第二の
問題点は、エピタキシャル成長は非常に高い純度を要求
する作業であるが、エピタキシャル成長後にエピタキシ
ャル成長装置（MOCVD 、MBE 等）で成長させたエピタキ
シー結晶を外部に取出してエッチング作業を行わなけれ
ばならないため、エピタキシー結晶に不純物が混入する
可能性が高くなるので、その後、再成長段階を経る際に
再成長したエピタキシー結晶は高純度を保障され難いこ
とである。従って、非常に高い純度を維持させ得る技術
が開発されなければ、実施することが難しい。
問題点は、エッチング及びエピタキシャル再成長という
２つの工程が追加されるため、工程の段階が増えること
になり、従って費用が高くなるという点である。第二の
問題点は、エピタキシャル成長は非常に高い純度を要求
する作業であるが、エピタキシャル成長後にエピタキシ
ャル成長装置（MOCVD 、MBE 等）で成長させたエピタキ
シー結晶を外部に取出してエッチング作業を行わなけれ
ばならないため、エピタキシー結晶に不純物が混入する
可能性が高くなるので、その後、再成長段階を経る際に
再成長したエピタキシー結晶は高純度を保障され難いこ
とである。従って、非常に高い純度を維持させ得る技術
が開発されなければ、実施することが難しい。
【０００５】上記目的のため用いられている他の技術と
して、量子制限スターク効果（Quantum Confined Stark
Effect ）を利用した局地的バンドギャップ変換技術が
ある。これは、量子井戸構造に電界を形成して量子制限
スターク効果を誘発させ、電界が形成された領域のエネ
ルギーバンドギャップ及び屈折係数を取り替える方法で
ある。この方法では、形成する電界の大きさに伴い、エ
ネルギーバンドギャップ及び屈折係数の変換程度が変化
するため、一つの試片上で局地的に形成される電界を異
にすれば、相違した光電特性を有する領域を作り出すこ
とができる。しかし、この場合、エネルギーバンドギャ
ップ及び屈折係数の変換程度が、電界を非常に多くかけ
たとしてもそれほど大きくならないという欠点がある。
して、量子制限スターク効果（Quantum Confined Stark
Effect ）を利用した局地的バンドギャップ変換技術が
ある。これは、量子井戸構造に電界を形成して量子制限
スターク効果を誘発させ、電界が形成された領域のエネ
ルギーバンドギャップ及び屈折係数を取り替える方法で
ある。この方法では、形成する電界の大きさに伴い、エ
ネルギーバンドギャップ及び屈折係数の変換程度が変化
するため、一つの試片上で局地的に形成される電界を異
にすれば、相違した光電特性を有する領域を作り出すこ
とができる。しかし、この場合、エネルギーバンドギャ
ップ及び屈折係数の変換程度が、電界を非常に多くかけ
たとしてもそれほど大きくならないという欠点がある。
【０００６】また、量子井戸インタミックシング（Quan
tum well intermixing）技術も、前記のように局地的な
エネルギーバンドギャップ変換のため用いることができ
る。この量子井戸インタミックシング技術は、エピタキ
シャル再成長技術や量子制限スターク効果を利用する技
術より遥かに容易であり、局地的なエネルギーバンドギ
ャップ及び屈折係数の変換程度が大きくなるため、現在
数多く研究されている技術である。この種の技術として
は、不純物誘導攪乱（impurity−induced disordering
）、イオン注入強化内部間拡散（ion −implantation
enhanced interdiffusion）、レーザ誘導攪乱（laser
−induced disordering ）及び不純物のない空間拡散
（impurity−free vacancy diffusion）等の技術があ
る。
tum well intermixing）技術も、前記のように局地的な
エネルギーバンドギャップ変換のため用いることができ
る。この量子井戸インタミックシング技術は、エピタキ
シャル再成長技術や量子制限スターク効果を利用する技
術より遥かに容易であり、局地的なエネルギーバンドギ
ャップ及び屈折係数の変換程度が大きくなるため、現在
数多く研究されている技術である。この種の技術として
は、不純物誘導攪乱（impurity−induced disordering
）、イオン注入強化内部間拡散（ion −implantation
enhanced interdiffusion）、レーザ誘導攪乱（laser
−induced disordering ）及び不純物のない空間拡散
（impurity−free vacancy diffusion）等の技術があ
る。
【０００７】不純物誘導攪乱（impurity−induced diso
rdering ）は、量子井戸構造を有するエピタキシー構造
においてシリコン（Si）や亜鉛（Zn）のような不純物を
拡散させ、エネルギーバンドギャップ変換を誘発させる
方法である。この方法では、拡散が生じる時、シリコン
（Si）元素はドナー（doner ）として作用して、InGaAs
/InP量子井戸構造の場合、格子構造上でAsやＰのような
Ｖ族元素を押し出してその位置を占有する。従って、As
及びＰの動きを誘発させ、Ｖ族元素の相互拡散を増加さ
せることにより、エネルギーバンドギャップが大きくな
るようにする。従って、吸収波長も小さくなる。また、
亜鉛（Zn）を拡散させると、この元素は、アクセプタ
（acceptor）として作用して、In及びGaのようなIII 族
元素を置換してその位置に入り、III 族元素の相互拡散
を誘発させ、エネルギーバンドギャップが小さくなるよ
うにする。従って、吸収波長が大きくなる。このように
不純物拡散を介してバンドギャップ変換を発生させる
と、エネルギーバンドギャップを延ばしたり縮めたりす
ることができるが、このような不純物等が光導波形素子
やレーザを作る場合、光損失及び電気的損失を誘発させ
るため、使用上の注意が望まれる。
rdering ）は、量子井戸構造を有するエピタキシー構造
においてシリコン（Si）や亜鉛（Zn）のような不純物を
拡散させ、エネルギーバンドギャップ変換を誘発させる
方法である。この方法では、拡散が生じる時、シリコン
（Si）元素はドナー（doner ）として作用して、InGaAs
/InP量子井戸構造の場合、格子構造上でAsやＰのような
Ｖ族元素を押し出してその位置を占有する。従って、As
及びＰの動きを誘発させ、Ｖ族元素の相互拡散を増加さ
せることにより、エネルギーバンドギャップが大きくな
るようにする。従って、吸収波長も小さくなる。また、
亜鉛（Zn）を拡散させると、この元素は、アクセプタ
（acceptor）として作用して、In及びGaのようなIII 族
元素を置換してその位置に入り、III 族元素の相互拡散
を誘発させ、エネルギーバンドギャップが小さくなるよ
うにする。従って、吸収波長が大きくなる。このように
不純物拡散を介してバンドギャップ変換を発生させる
と、エネルギーバンドギャップを延ばしたり縮めたりす
ることができるが、このような不純物等が光導波形素子
やレーザを作る場合、光損失及び電気的損失を誘発させ
るため、使用上の注意が望まれる。
【０００８】また、イオン注入強化内部間拡散（ion −
implantation enhanced interdiffusion）は、Si、Ar、
Ｐ等の元素を量子井戸構造を有するエピタキシー結晶に
高いエネルギーでイオン注入して空間（vacancy ）や間
隙（interstitial）を作り出し、高温でアニーリング
（annealing ）を行い、量子井戸構造の井戸（well）及
び障壁（barrier ）の境界にある元素等の相互拡散を誘
発させてエネルギーバンドギャップを変換させる方法で
ある。この方法は、エネルギーバンドギャップ変換程度
を制御する場合には利点があるが、高いエネルギーのイ
オン注入が要求されるため、容易に実施することができ
ない方法である。
implantation enhanced interdiffusion）は、Si、Ar、
Ｐ等の元素を量子井戸構造を有するエピタキシー結晶に
高いエネルギーでイオン注入して空間（vacancy ）や間
隙（interstitial）を作り出し、高温でアニーリング
（annealing ）を行い、量子井戸構造の井戸（well）及
び障壁（barrier ）の境界にある元素等の相互拡散を誘
発させてエネルギーバンドギャップを変換させる方法で
ある。この方法は、エネルギーバンドギャップ変換程度
を制御する場合には利点があるが、高いエネルギーのイ
オン注入が要求されるため、容易に実施することができ
ない方法である。
【０００９】さらに、レーザ誘導攪乱（laser −induce
d disordering ）は、高いパワーを有するレーザを量子
井戸構造のエピタキシー結晶に照射するものであり、そ
れによりレーザ光を浴びた領域には熱が発生して温度が
上昇する。従って、露光部付近の元素は動きが活発にな
り相互拡散が生じ、エネルギーバンドギャップが変化す
ることになる。この方法は、空間的に及び選択的にバン
ドギャップ変換を誘発させる場合には利点があるが、非
常に高いパワーを出すレーザが必要であり、広い領域を
変換させるには使用が困難であるという欠点がある。
d disordering ）は、高いパワーを有するレーザを量子
井戸構造のエピタキシー結晶に照射するものであり、そ
れによりレーザ光を浴びた領域には熱が発生して温度が
上昇する。従って、露光部付近の元素は動きが活発にな
り相互拡散が生じ、エネルギーバンドギャップが変化す
ることになる。この方法は、空間的に及び選択的にバン
ドギャップ変換を誘発させる場合には利点があるが、非
常に高いパワーを出すレーザが必要であり、広い領域を
変換させるには使用が困難であるという欠点がある。
【００１０】以上説明した各種方法の問題点、即ち、不
純物による光損失及び電気的損失、高いエネルギーイオ
ン注入技術使用上の難しさ、高いパワーを要求するレー
ザの使用等の問題を解決する方法として活発に研究され
ているのが、不純物のない空間拡散（impurity−free v
acancy diffusion）を用いる方法である。この方法は、
誘電物質（絶縁物）を量子井戸構造のエピタキシー結晶
上に載せ、高温でアニーリング（annealing ）して半導
体及び誘電物質の境界面に大量の空間（vacancy ）を発
生させ、この空間（vacancy ）を量子井戸領域まで拡散
させて量子井戸構造を形成している元素の相互拡散を誘
発させ、エネルギーバンドギャップを変換させる方法で
ある。今まで研究されてきた結果によれば、GaAs／AlGa
As量子井戸構造では、SiO2の誘電物質がエネルギーバン
ドギャップ変換のため主に用いられており、InGaAs／In
P 多重量子井戸構造では、 SiNx の誘電物質を介したバ
ンドギャップ変換が発表されている。以下、図１を用い
て説明する。
純物による光損失及び電気的損失、高いエネルギーイオ
ン注入技術使用上の難しさ、高いパワーを要求するレー
ザの使用等の問題を解決する方法として活発に研究され
ているのが、不純物のない空間拡散（impurity−free v
acancy diffusion）を用いる方法である。この方法は、
誘電物質（絶縁物）を量子井戸構造のエピタキシー結晶
上に載せ、高温でアニーリング（annealing ）して半導
体及び誘電物質の境界面に大量の空間（vacancy ）を発
生させ、この空間（vacancy ）を量子井戸領域まで拡散
させて量子井戸構造を形成している元素の相互拡散を誘
発させ、エネルギーバンドギャップを変換させる方法で
ある。今まで研究されてきた結果によれば、GaAs／AlGa
As量子井戸構造では、SiO2の誘電物質がエネルギーバン
ドギャップ変換のため主に用いられており、InGaAs／In
P 多重量子井戸構造では、 SiNx の誘電物質を介したバ
ンドギャップ変換が発表されている。以下、図１を用い
て説明する。
【００１１】図１は、従来のInGaAs／InP 多重量子井戸
構造を有する光導波路素子の垂直断面図である。この光
導波路素子は日本電気株式会社（NEC ）が発表したもの
である。図１に示すInGaAs／InP 多重量子井戸構造を有
する光導波路素子は、InP 基板（１）上にInP 第１クラ
ッド層（２）、InGaAs（井戸）／InP （障壁）多重量子
井戸層（３）、InP 第２クラッド層（４）及びInP キャ
ップ層（５）が順次積層された構造となっている。この
ような構造で多重量子井戸層のエネルギーバンドギャッ
プを表示すれば、後述する図３に示すものと類似したも
のになる。
構造を有する光導波路素子の垂直断面図である。この光
導波路素子は日本電気株式会社（NEC ）が発表したもの
である。図１に示すInGaAs／InP 多重量子井戸構造を有
する光導波路素子は、InP 基板（１）上にInP 第１クラ
ッド層（２）、InGaAs（井戸）／InP （障壁）多重量子
井戸層（３）、InP 第２クラッド層（４）及びInP キャ
ップ層（５）が順次積層された構造となっている。この
ような構造で多重量子井戸層のエネルギーバンドギャッ
プを表示すれば、後述する図３に示すものと類似したも
のになる。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】このような構造のInGa
As／InP 多重量子井戸構造を有する光導波路素子は、製
造の際、InP 層をエピタキシャル成長の最上層に用いて
アニーリングのための被覆物質として SiNx を用いるこ
とにより製造される。ところが、 SiNx は技術的に蒸着
が非常に容易な誘電物質中の一つであるが、 SiNx を被
覆物質に用いた場合には、多重量子井戸層のエネルギー
バンドギャップに何等の変動も生じない。
As／InP 多重量子井戸構造を有する光導波路素子は、製
造の際、InP 層をエピタキシャル成長の最上層に用いて
アニーリングのための被覆物質として SiNx を用いるこ
とにより製造される。ところが、 SiNx は技術的に蒸着
が非常に容易な誘電物質中の一つであるが、 SiNx を被
覆物質に用いた場合には、多重量子井戸層のエネルギー
バンドギャップに何等の変動も生じない。
【００１３】さらに、「J. Appl. Phys., Vol. 75 No
7, 1 April 1994 」の3607ページ乃至3610ページに紹介
された研究論文には、InGaAs／InGaAlAs多重量子井戸構
造の標本においてSiO2被覆層を利用してバンドギャップ
変換を行うものが紹介されている。この場合には、III
族元素の動きによりバンドギャップ変換が生じるように
している。
7, 1 April 1994 」の3607ページ乃至3610ページに紹介
された研究論文には、InGaAs／InGaAlAs多重量子井戸構
造の標本においてSiO2被覆層を利用してバンドギャップ
変換を行うものが紹介されている。この場合には、III
族元素の動きによりバンドギャップ変換が生じるように
している。
【００１４】本発明は上記のような問題点を改善すべく
考案されたものであり、アニーリング時の被覆用誘電物
質にSiO2を用いてInGaAs／InP 量子井戸層の特定領域の
エネルギーバンドギャップを変換させることにより、互
いに異なる波長のレーザ発振を起こす異種エネルギーバ
ンドギャップ量子井戸層を有する導波路形光素子及びそ
の製造方法を提供することを目的とする。
考案されたものであり、アニーリング時の被覆用誘電物
質にSiO2を用いてInGaAs／InP 量子井戸層の特定領域の
エネルギーバンドギャップを変換させることにより、互
いに異なる波長のレーザ発振を起こす異種エネルギーバ
ンドギャップ量子井戸層を有する導波路形光素子及びそ
の製造方法を提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明に係る導波路形光素子は、InGaAs層及びInP
層を対にする積層が少なくとも一対以上積層された量子
井戸層を備え、前記積層では水平方向の領域別に熱処理
によりエネルギーバンドギャップ変換が生じ、前記量子
井戸層には元来のエネルギーバンドギャップと異なるエ
ネルギーバンドギャップを有する積層領域が少なくとも
一領域以上形成されていることを特徴とする。
め、本発明に係る導波路形光素子は、InGaAs層及びInP
層を対にする積層が少なくとも一対以上積層された量子
井戸層を備え、前記積層では水平方向の領域別に熱処理
によりエネルギーバンドギャップ変換が生じ、前記量子
井戸層には元来のエネルギーバンドギャップと異なるエ
ネルギーバンドギャップを有する積層領域が少なくとも
一領域以上形成されていることを特徴とする。
【００１６】上記導波路形光素子において、前記量子井
戸層は、第１不純物ドーピングInP第１クラッド層上にI
nGaAs層及びInP 層の積層が多重に積層されてなり、前
記量子井戸層上には第２不純物ドーピングInP 第２クラ
ッド層が積層され、前記InP第２クラッド層上には第２
不純物ドーピングInGaAsキャップ層が積層されているの
が好ましい。
戸層は、第１不純物ドーピングInP第１クラッド層上にI
nGaAs層及びInP 層の積層が多重に積層されてなり、前
記量子井戸層上には第２不純物ドーピングInP 第２クラ
ッド層が積層され、前記InP第２クラッド層上には第２
不純物ドーピングInGaAsキャップ層が積層されているの
が好ましい。
【００１７】上記導波路形光素子において、前記量子井
戸層は、InGaAsP 層及びInP 層を対にする積層よりなる
か、或いはInGaAs層及びInGaAsP 層を対にする積層より
なるのが好ましい。
戸層は、InGaAsP 層及びInP 層を対にする積層よりなる
か、或いはInGaAs層及びInGaAsP 層を対にする積層より
なるのが好ましい。
【００１８】上記導波路形光素子において、前記キャッ
プ層は、InGaAsP よりなるのが好ましい。
プ層は、InGaAsP よりなるのが好ましい。
【００１９】上記導波路形光素子において、前記第１不
純物はｎ形不純物であり、前記量子井戸層の第２不純物
はｐ形不純物であり、前記キャップ層の第２不純物はｐ
＋形不純物であるのが好ましい。
純物はｎ形不純物であり、前記量子井戸層の第２不純物
はｐ形不純物であり、前記キャップ層の第２不純物はｐ
＋形不純物であるのが好ましい。
【００２０】上記導波路形光素子において、前記第１不
純物はｐ形不純物であり、前記量子井戸層の第２不純物
はｎ形不純物であり、前記キャップ層の第２不純物はｎ
＋形不純物であるのが好ましい。
純物はｐ形不純物であり、前記量子井戸層の第２不純物
はｎ形不純物であり、前記キャップ層の第２不純物はｎ
＋形不純物であるのが好ましい。
【００２１】上記目的を達成するため、本発明に係る導
波路形光素子の製造方法は、（ａ）InP 第１クラッド層
上にInGaAs層及びInP 層を対にする積層が少なくとも一
対以上積層された量子井戸層と、InP 第２クラッド層と
InGaAsキャップ層とを順次積層する段階と、（ｂ）前記
量子井戸層に、水平方向領域別に熱処理によりエネルギ
ーバンドギャップ変換が生じるよう熱処理をするため、
前記InGaAsキャップ層上にSiO2層を少なくとも一領域以
上形成する段階と、（ｃ）前記（ａ）段階及び（ｂ）段
階により形成された積層を、所定の温度で所定時間の間
アニーリングする段階とからなることを特徴とする。
波路形光素子の製造方法は、（ａ）InP 第１クラッド層
上にInGaAs層及びInP 層を対にする積層が少なくとも一
対以上積層された量子井戸層と、InP 第２クラッド層と
InGaAsキャップ層とを順次積層する段階と、（ｂ）前記
量子井戸層に、水平方向領域別に熱処理によりエネルギ
ーバンドギャップ変換が生じるよう熱処理をするため、
前記InGaAsキャップ層上にSiO2層を少なくとも一領域以
上形成する段階と、（ｃ）前記（ａ）段階及び（ｂ）段
階により形成された積層を、所定の温度で所定時間の間
アニーリングする段階とからなることを特徴とする。
【００２２】上記導波路形光素子の製造方法において、
前記（ａ）段階で、前記量子井戸層は、InGaAsP 層及び
InP 層を対にする積層に形成するか、或いはInGaAs層及
びInGaAsP 層を対にする積層に形成するのが好ましい。
前記（ａ）段階で、前記量子井戸層は、InGaAsP 層及び
InP 層を対にする積層に形成するか、或いはInGaAs層及
びInGaAsP 層を対にする積層に形成するのが好ましい。
【００２３】上記導波路形光素子の製造方法において、
前記（ａ）段階で、前記キャップ層は、InGaAsP により
形成するのが好ましい。
前記（ａ）段階で、前記キャップ層は、InGaAsP により
形成するのが好ましい。
【００２４】上記導波路形光素子の製造方法において、
前記（ｂ）段階で、前記InGaAs或いはInGaAsP キャップ
層上に、SiO2層の代りにSiO x N y 層を形成するのが好
ましい。
前記（ｂ）段階で、前記InGaAs或いはInGaAsP キャップ
層上に、SiO2層の代りにSiO x N y 層を形成するのが好
ましい。
【００２５】上記導波路形光素子の製造方法において、
前記（ｂ）段階の次に、前記InGaAs或いはInGaAsP キャ
ップ層上に、SiO2層と並んでSiO x N y 層を形成する段
階をさらに有するのが好ましい。
前記（ｂ）段階の次に、前記InGaAs或いはInGaAsP キャ
ップ層上に、SiO2層と並んでSiO x N y 層を形成する段
階をさらに有するのが好ましい。
【００２６】上記導波路形光素子の製造方法において、
前記（ｃ）段階の次に、前記アニーリングされた積層で
前記SiO2層、或いは前記SiO2層及びInGaAsキャップ層を
除去する段階をさらに有するのが好ましい。
前記（ｃ）段階の次に、前記アニーリングされた積層で
前記SiO2層、或いは前記SiO2層及びInGaAsキャップ層を
除去する段階をさらに有するのが好ましい。
【００２７】上記導波路形光素子の製造方法において、
前記（ｃ）段階で、前記アニーリングは６５０℃以上で
１分間以内の時間の間形成されるのが好ましい。
前記（ｃ）段階で、前記アニーリングは６５０℃以上で
１分間以内の時間の間形成されるのが好ましい。
【００２８】上記導波路形光素子の製造方法において、
前記（ｃ）段階で、前記アニーリングは５５０℃〜６５
０℃の温度で３０分〜１時間の間形成されるのが好まし
い。
前記（ｃ）段階で、前記アニーリングは５５０℃〜６５
０℃の温度で３０分〜１時間の間形成されるのが好まし
い。
【００２９】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら本発明
に係る異種エネルギーバンドギャップ量子井戸層を有す
る導波路形光素子及びその製造方法を詳細に説明する。
図２は本発明の第１実施形態に係る異種エネルギーバン
ドギャップ量子井戸層を有する導波路形光素子（光導波
路形素子）の垂直断面図である。本実施形態では、前述
したように選択的バンドギャップ変換方法中で使用が容
易であり、エネルギーバンドギャップ変換程度面で多数
の長所を有する不純物のない空間拡散（impurity−free
vacancy diffusion ；IFVD）方法を用いるものとし、そ
の際、SiO2が SiNx と同様に蒸着するのが極めて容易な
誘電物質中の一つであることから、熱処理時に被覆用誘
電物質としてSiO2を用いる。
に係る異種エネルギーバンドギャップ量子井戸層を有す
る導波路形光素子及びその製造方法を詳細に説明する。
図２は本発明の第１実施形態に係る異種エネルギーバン
ドギャップ量子井戸層を有する導波路形光素子（光導波
路形素子）の垂直断面図である。本実施形態では、前述
したように選択的バンドギャップ変換方法中で使用が容
易であり、エネルギーバンドギャップ変換程度面で多数
の長所を有する不純物のない空間拡散（impurity−free
vacancy diffusion ；IFVD）方法を用いるものとし、そ
の際、SiO2が SiNx と同様に蒸着するのが極めて容易な
誘電物質中の一つであることから、熱処理時に被覆用誘
電物質としてSiO2を用いる。
【００３０】本実施形態の導波路形光素子は、図２に示
すように、InGaAs／InP 多重量子井戸構造を有する導波
路形光素子として構成されており、n −InP 基板（１
１）上にn −InP 第１クラッド層（１２）、undoped −
InP 保護層（１６）、undoped−InGaAs／undoped −InP
多重量子井戸層（１３）、undoped −InP 保護層（１
７）、p −InP 第２クラッド層（１４）及びｐ−InP キ
ャップ層（１５）が順次積層された構造になっている。
すように、InGaAs／InP 多重量子井戸構造を有する導波
路形光素子として構成されており、n −InP 基板（１
１）上にn −InP 第１クラッド層（１２）、undoped −
InP 保護層（１６）、undoped−InGaAs／undoped −InP
多重量子井戸層（１３）、undoped −InP 保護層（１
７）、p −InP 第２クラッド層（１４）及びｐ−InP キ
ャップ層（１５）が順次積層された構造になっている。
【００３１】ｎ形不純物のドーピング濃度が１×１０18
cm-3の基板（１１）上に成長した多重量子井戸層（１
３）は、５０Åのundoped −InGaAs井戸（well）層と１
００Åのundoped −InP 障壁（barrier ）層を対にする
積層を３０対積層して形成される。０．５μｍ厚さのｐ
形不純物が５×１０17cm-3の濃度にドーピングされたIn
P 第２クラッド層（１４）が多重量子井戸層（１３）上
に成長し、その上に０．１μｍ厚さのｐ＋形（１×１０
19cm-3）InGaAsキャップ層（１５）が積層された構造を
有する。即ち、特に多重量子井戸層（１３）にはSiO2被
覆層（ここでは図示しないが、後述する製造方法におい
て説明する）及びGaを含むInGaAsキャップ層（１５）を
同時に形成して熱処理することにより、エネルギーバン
ドギャップ変換領域を形成するのに成功した。この二つ
の層は、高温アニーリング（annealing ）時にIII 族及
びＶ族空の空間（vacancy ）を同時に発生させるものと
推定される。
cm-3の基板（１１）上に成長した多重量子井戸層（１
３）は、５０Åのundoped −InGaAs井戸（well）層と１
００Åのundoped −InP 障壁（barrier ）層を対にする
積層を３０対積層して形成される。０．５μｍ厚さのｐ
形不純物が５×１０17cm-3の濃度にドーピングされたIn
P 第２クラッド層（１４）が多重量子井戸層（１３）上
に成長し、その上に０．１μｍ厚さのｐ＋形（１×１０
19cm-3）InGaAsキャップ層（１５）が積層された構造を
有する。即ち、特に多重量子井戸層（１３）にはSiO2被
覆層（ここでは図示しないが、後述する製造方法におい
て説明する）及びGaを含むInGaAsキャップ層（１５）を
同時に形成して熱処理することにより、エネルギーバン
ドギャップ変換領域を形成するのに成功した。この二つ
の層は、高温アニーリング（annealing ）時にIII 族及
びＶ族空の空間（vacancy ）を同時に発生させるものと
推定される。
【００３２】高温アニーリング処理された量子井戸層の
エネルギーバンドギャップ非変換領域及び変換領域のエ
ネルギーバンドダイアグラムを図３及び図４にそれぞれ
示す。図３に示すようなエネルギーバンドギャップ非変
換領域の多重量子井戸層は、エネルギーバンドギャップ
のダイアグラムが段階形になって熱処理以前と類似す
る。しかし、図４に示すようにエネルギーバンドギャッ
プ変換領域の多重量子井戸層は、エネルギーバンドギャ
ップダイアグラムが緩やかな曲線形を示す。一方、図１
に示すような従来のInGaAs／InP 多重量子井戸層では、
不純物のない空間拡散（IFVD）を行うため、このエピタ
キシー決定構造ではInGaAsキャップ層が存在しない。
エネルギーバンドギャップ非変換領域及び変換領域のエ
ネルギーバンドダイアグラムを図３及び図４にそれぞれ
示す。図３に示すようなエネルギーバンドギャップ非変
換領域の多重量子井戸層は、エネルギーバンドギャップ
のダイアグラムが段階形になって熱処理以前と類似す
る。しかし、図４に示すようにエネルギーバンドギャッ
プ変換領域の多重量子井戸層は、エネルギーバンドギャ
ップダイアグラムが緩やかな曲線形を示す。一方、図１
に示すような従来のInGaAs／InP 多重量子井戸層では、
不純物のない空間拡散（IFVD）を行うため、このエピタ
キシー決定構造ではInGaAsキャップ層が存在しない。
【００３３】本実施形態は、InGaAsキャップ層を使用し
たことを特徴としている。このような構造の導波路形光
素子は、導波路形光検出器（waveguide type photodect
or）、レーザダイオード、フォトダイオード（photo di
ode ）、光スイッチ（Optical Switch）、波長変換器
（Wavelength Convertor）、半導体光増幅器（Semicond
uctor Optical Amplifier ）等に応用できる。このよう
な構造の導波路形光素子をレーザダイオード、フォトダ
イオード（Photo diode ）及び半導体光増幅器（Semico
nductor Optical Amplifier ）に応用する場合には、第
１クラッド層及び第２クラッド層は前記のようなｎ及び
ｐ形にドーピングするのが好ましいが、光検出器、フォ
トダイオード及び波長変換器等に応用する場合にはｎ及
びｐ形にドーピングする必要がない。
たことを特徴としている。このような構造の導波路形光
素子は、導波路形光検出器（waveguide type photodect
or）、レーザダイオード、フォトダイオード（photo di
ode ）、光スイッチ（Optical Switch）、波長変換器
（Wavelength Convertor）、半導体光増幅器（Semicond
uctor Optical Amplifier ）等に応用できる。このよう
な構造の導波路形光素子をレーザダイオード、フォトダ
イオード（Photo diode ）及び半導体光増幅器（Semico
nductor Optical Amplifier ）に応用する場合には、第
１クラッド層及び第２クラッド層は前記のようなｎ及び
ｐ形にドーピングするのが好ましいが、光検出器、フォ
トダイオード及び波長変換器等に応用する場合にはｎ及
びｐ形にドーピングする必要がない。
【００３４】以上のような構造の導波路形光素子を製造
する方法は次の通りである。先ず、図２に示すように、
p −InGaAS層（１５）を含む全体エピタキシー構造を有
機金属化学気相蒸着法（MOCVD ）により６２０℃で成長
させる。次に、成長した図２のエピタキシー構造標本に
１５００Å厚さのSiO2層を成長させた後パターニング
し、図５に示すようなエネルギーバンドギャップ変換を
生じさせるようにする領域のSiO2被覆層（１８）を形成
する。この時、SiO2層は２５０℃でAPCVD を利用してIn
GaAsキャップ層（１５）上に形成する。SiO2被覆層（１
８）は、アニーリング時に熱により拡散するＰ等の物質
が外部に蒸発するのを防止して多重量子井戸層（１３）
に拡散して入り易くなるようにするためのものである。
する方法は次の通りである。先ず、図２に示すように、
p −InGaAS層（１５）を含む全体エピタキシー構造を有
機金属化学気相蒸着法（MOCVD ）により６２０℃で成長
させる。次に、成長した図２のエピタキシー構造標本に
１５００Å厚さのSiO2層を成長させた後パターニング
し、図５に示すようなエネルギーバンドギャップ変換を
生じさせるようにする領域のSiO2被覆層（１８）を形成
する。この時、SiO2層は２５０℃でAPCVD を利用してIn
GaAsキャップ層（１５）上に形成する。SiO2被覆層（１
８）は、アニーリング時に熱により拡散するＰ等の物質
が外部に蒸発するのを防止して多重量子井戸層（１３）
に拡散して入り易くなるようにするためのものである。
【００３５】このように、本発明の第１実施形態に係る
導波路形光素子の製造方法は、Gaを含むp −InGaAs層
（１５）上にSiO2層（１８）を積層して熱処理する点を
特徴としている。このような被覆層（１８）において、
SiO2層の代りに SiOx N y 層を用いたり、あるいは、Si
O2層及び SiOx N y 層を並列形成して熱処理する場合も
ある。このように保護層にSiO2層を使用するか SiOx N
y 層を使用するかに従い、熱処理（アニーリング）後に
形成されるエネルギーバンドギャップの変換が異なるよ
うになる。
導波路形光素子の製造方法は、Gaを含むp −InGaAs層
（１５）上にSiO2層（１８）を積層して熱処理する点を
特徴としている。このような被覆層（１８）において、
SiO2層の代りに SiOx N y 層を用いたり、あるいは、Si
O2層及び SiOx N y 層を並列形成して熱処理する場合も
ある。このように保護層にSiO2層を使用するか SiOx N
y 層を使用するかに従い、熱処理（アニーリング）後に
形成されるエネルギーバンドギャップの変換が異なるよ
うになる。
【００３６】次に、熱処理（アニーリング）工程により
不純物のない空の空間拡散を行い、多重量子井戸層でエ
ネルギーバンドギャップ変換を得るようにする。即ち、
InGaAsキャップ層（１５）上にSiO2保護層（１８）を形
成し、６５０℃、７００℃、７５０℃、８５０℃で４０
秒間急熱アニーリング（Rapid Thermal Annealing ；RT
A ）を行う。このようなアニーリング方法では、５５０
℃〜６５０℃で３０分〜１時間の間アニーリングにして
も同一の熱処理効果を得ることができる。
不純物のない空の空間拡散を行い、多重量子井戸層でエ
ネルギーバンドギャップ変換を得るようにする。即ち、
InGaAsキャップ層（１５）上にSiO2保護層（１８）を形
成し、６５０℃、７００℃、７５０℃、８５０℃で４０
秒間急熱アニーリング（Rapid Thermal Annealing ；RT
A ）を行う。このようなアニーリング方法では、５５０
℃〜６５０℃で３０分〜１時間の間アニーリングにして
も同一の熱処理効果を得ることができる。
【００３７】アニーリング後、不純物のない拡散による
多重量子井戸層のエネルギーバンドギャップ変換を確認
するため、光輝度（Photoluminescence ；PL）測定方法
を用いる。図６ａ及び図６ｂはそれぞれ、エネルギーバ
ンドギャップ変換領域及び非変換領域のPLスペクトル
（spectra ）を表わしており、図１に示すような構造で
エピタキシーを成長させた後に他の工程上の処理を行わ
ない標本と殆ど同様の結果となっている。元来、標本の
バンドギャップエネルギーは、図３に示すように0.898e
V である。フォトン（photon）のエネルギーは、図６ａ
に示すように、RTA 温度を６５０℃から８５０℃まで５
０℃ずつ増加させるほど、さらにますますバンドギャッ
プエネルギーが高い方に移動することになる。同時に、
フォトン（photon）の波長（wavelength）は、図６ｂに
示すように次第に短くなることになる。エネルギー変換
程度は、RTA 温度が６５０℃、７００℃、７５０℃、８
５０℃の時、それぞれ５３、９１、１８５、２３０meV
である。
多重量子井戸層のエネルギーバンドギャップ変換を確認
するため、光輝度（Photoluminescence ；PL）測定方法
を用いる。図６ａ及び図６ｂはそれぞれ、エネルギーバ
ンドギャップ変換領域及び非変換領域のPLスペクトル
（spectra ）を表わしており、図１に示すような構造で
エピタキシーを成長させた後に他の工程上の処理を行わ
ない標本と殆ど同様の結果となっている。元来、標本の
バンドギャップエネルギーは、図３に示すように0.898e
V である。フォトン（photon）のエネルギーは、図６ａ
に示すように、RTA 温度を６５０℃から８５０℃まで５
０℃ずつ増加させるほど、さらにますますバンドギャッ
プエネルギーが高い方に移動することになる。同時に、
フォトン（photon）の波長（wavelength）は、図６ｂに
示すように次第に短くなることになる。エネルギー変換
程度は、RTA 温度が６５０℃、７００℃、７５０℃、８
５０℃の時、それぞれ５３、９１、１８５、２３０meV
である。
【００３８】一方、InGaAsキャップ層（１５）の効果を
確認するため、図２に示すような標本でInGaAsキャップ
層（１５）をエッチングし、InP クラッド層（１４）上
に直ちにSiO2被覆層（１８）を１５００Å蒸着させた
後、前記のような多様な温度で４０秒間RTA を行った
後、PL観察を行った。しかし、バンドギャップエネルギ
ー変換は見られなかった。さらに、InGaAsキャップ層
（１５）上にSiO2の代りにSiN x 被覆層を設けて前記の
ような温度でRTA を４０秒間行ったが、やはりバンドギ
ャップエネルギー変換は見られなかった。尚、SiO2及び
SiNx のような誘電物質の被覆層を形成せず、図２の標
本をそのままにして４０秒間RTA を行ったが、やはりエ
ネルギーバンドギャップ変換は見られなかった。
確認するため、図２に示すような標本でInGaAsキャップ
層（１５）をエッチングし、InP クラッド層（１４）上
に直ちにSiO2被覆層（１８）を１５００Å蒸着させた
後、前記のような多様な温度で４０秒間RTA を行った
後、PL観察を行った。しかし、バンドギャップエネルギ
ー変換は見られなかった。さらに、InGaAsキャップ層
（１５）上にSiO2の代りにSiN x 被覆層を設けて前記の
ような温度でRTA を４０秒間行ったが、やはりバンドギ
ャップエネルギー変換は見られなかった。尚、SiO2及び
SiNx のような誘電物質の被覆層を形成せず、図２の標
本をそのままにして４０秒間RTA を行ったが、やはりエ
ネルギーバンドギャップ変換は見られなかった。
【００３９】図７は、このような結果を総括的に表わし
ている。図７の結果を検討してみると、高いエネルギー
のバンドギャップエネルギー変換は、SiO2被覆層及びIn
GaAsキャップ層（１５）を同時に使用したためであると
結論を下すことができる。この場合、SiO2被覆層をInGa
Asキャップ層上に設けて高温でアニーリング（annealin
g ）を行えば、SiO2被覆層及びInGaAsキャップ層の境界
面で化学的反応が生じ、InGaAs層に空の空間（vacancy)
を生成させる。この空の空間（vacancy)が多重量子井戸
領域に拡散し、多重量子井戸をなす元素を動かして互い
に混じり合うようにする。従って、多重量子井戸をなす
物質の組成が変化し、それによりバンドギャップ変換が
生じることになる。ここで注目すべき事実は、バンドギ
ャップエネルギーを高いエネルギー側に移動させようと
する場合には、多重量子井戸をなす元素のうち、Ｖ族元
素が主に動かなければならないという事実である。
ている。図７の結果を検討してみると、高いエネルギー
のバンドギャップエネルギー変換は、SiO2被覆層及びIn
GaAsキャップ層（１５）を同時に使用したためであると
結論を下すことができる。この場合、SiO2被覆層をInGa
Asキャップ層上に設けて高温でアニーリング（annealin
g ）を行えば、SiO2被覆層及びInGaAsキャップ層の境界
面で化学的反応が生じ、InGaAs層に空の空間（vacancy)
を生成させる。この空の空間（vacancy)が多重量子井戸
領域に拡散し、多重量子井戸をなす元素を動かして互い
に混じり合うようにする。従って、多重量子井戸をなす
物質の組成が変化し、それによりバンドギャップ変換が
生じることになる。ここで注目すべき事実は、バンドギ
ャップエネルギーを高いエネルギー側に移動させようと
する場合には、多重量子井戸をなす元素のうち、Ｖ族元
素が主に動かなければならないという事実である。
【００４０】本願発明以前の研究では、InGaAs／InGaAl
As多重量子井戸構造の標本でSiO2被覆層を利用してバン
ドギャップ変換を行った場合があるが、この場合はIII
族元素の動きによりバンドギャップ変換が生じるため、
そのメカニズム（mechanism）面で本発明とは相違があ
る。又、一つ考慮しなければならないのは、本願発明は
７００℃以下のRTA 温度においても相当大きいバンドギ
ャップ変換を得ることができるという事実である。
As多重量子井戸構造の標本でSiO2被覆層を利用してバン
ドギャップ変換を行った場合があるが、この場合はIII
族元素の動きによりバンドギャップ変換が生じるため、
そのメカニズム（mechanism）面で本発明とは相違があ
る。又、一つ考慮しなければならないのは、本願発明は
７００℃以下のRTA 温度においても相当大きいバンドギ
ャップ変換を得ることができるという事実である。
【００４１】本願発明以前の研究では、InGaAs／InP 多
重量子井戸構造では７００℃以上の温度でアニーリング
を行えば、IFVD処理を行わない標本も多重量子井戸を構
成する元素の自己内部間拡散（Self−interdiffusion）
のため、高いエネルギー側にバンドギャップエネルギー
変換が生じるということと、従って７００℃以上の高い
温度ではInGaAs／InP 多重量子井戸構造標本の工程処理
をしてはならないということを示している。このような
視点で見た場合、本願発明は７００℃以下の温度におい
ても無理なく行うことができる容易な工程であると言え
る。
重量子井戸構造では７００℃以上の温度でアニーリング
を行えば、IFVD処理を行わない標本も多重量子井戸を構
成する元素の自己内部間拡散（Self−interdiffusion）
のため、高いエネルギー側にバンドギャップエネルギー
変換が生じるということと、従って７００℃以上の高い
温度ではInGaAs／InP 多重量子井戸構造標本の工程処理
をしてはならないということを示している。このような
視点で見た場合、本願発明は７００℃以下の温度におい
ても無理なく行うことができる容易な工程であると言え
る。
【００４２】
【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る異種
エネルギーバンドギャップ量子井戸層を有する導波路形
光素子は、III −Ｖ化合物半導体中、光通信に用いられ
るInGaAs／InP 或いはInGaAsP ／InP 物質の多重量子井
戸層のエネルギーバンドギャップを一つの試片上で局地
的に変化させる方法に関し、光通信に用いられる光電子
素子、OEIC（光素子集積回路）或いはPIC （光集積回
路）等において、導波路形光素子を一つの試片上に集積
させるための方法として用いることができる。さらに、
多数の波長を出力し得る半導体レーザや、損失の少ない
レーザ等の製作にも用いることができる。
エネルギーバンドギャップ量子井戸層を有する導波路形
光素子は、III −Ｖ化合物半導体中、光通信に用いられ
るInGaAs／InP 或いはInGaAsP ／InP 物質の多重量子井
戸層のエネルギーバンドギャップを一つの試片上で局地
的に変化させる方法に関し、光通信に用いられる光電子
素子、OEIC（光素子集積回路）或いはPIC （光集積回
路）等において、導波路形光素子を一つの試片上に集積
させるための方法として用いることができる。さらに、
多数の波長を出力し得る半導体レーザや、損失の少ない
レーザ等の製作にも用いることができる。
【００４３】又、本発明の導波路形光素子は、現在主な
関心の対象となっている１．３μｍ以上の光通信波長帯
域で用いることができる半導体物質として、現在活発に
研究が進められているInGaAs／InP 多重量子井戸構造の
工程技術に関し、光電集積回路及び光集積回路等に応用
させ得る核心技術であり、工程上の容易性によりシステ
ムの性能向上、生産原価の節減等の効果を得ることがで
きる。
関心の対象となっている１．３μｍ以上の光通信波長帯
域で用いることができる半導体物質として、現在活発に
研究が進められているInGaAs／InP 多重量子井戸構造の
工程技術に関し、光電集積回路及び光集積回路等に応用
させ得る核心技術であり、工程上の容易性によりシステ
ムの性能向上、生産原価の節減等の効果を得ることがで
きる。
【００４４】さらに、７００℃以下でSiO2（或いは SiO
x N y ）被覆層をInGaAsキャップ層上に設けた後にアニ
ーリングを行って十分なバンドギャップエネルギー変換
を行うことができるので、７００℃以上の高温工程の場
合に生じ得る多重量子井戸構造の自己内部間拡散（Self
−interdiffusion）を抑制し工程上の処理を行うことが
できるため、さらに優れた性能の集積化素子を作ること
ができる。又、多重量子井戸構造上に０．５μｍ以上の
厚いクラッド層があっても、バンドギャップエネルギー
変換を得ることができるため、レーザダイオード、光導
波路形素子だけでなく多重量子井戸構造上に厚いクラッ
ド層或いは最上層が存在する受光素子にも応用すること
ができる。
x N y ）被覆層をInGaAsキャップ層上に設けた後にアニ
ーリングを行って十分なバンドギャップエネルギー変換
を行うことができるので、７００℃以上の高温工程の場
合に生じ得る多重量子井戸構造の自己内部間拡散（Self
−interdiffusion）を抑制し工程上の処理を行うことが
できるため、さらに優れた性能の集積化素子を作ること
ができる。又、多重量子井戸構造上に０．５μｍ以上の
厚いクラッド層があっても、バンドギャップエネルギー
変換を得ることができるため、レーザダイオード、光導
波路形素子だけでなく多重量子井戸構造上に厚いクラッ
ド層或いは最上層が存在する受光素子にも応用すること
ができる。
【図１】 従来のInGaAs／InP 多重量子井戸導波路形光
素子の垂直断面図である。
素子の垂直断面図である。
【図２】 本発明の第１実施形態に係る異種エネルギー
バンドギャップ量子井戸層を有する導波路形光素子の垂
直断面図である。
バンドギャップ量子井戸層を有する導波路形光素子の垂
直断面図である。
【図３】 図１又は図２の多重量子井戸層におけるエネ
ルギーバンドギャップ非変換領域のエネルギーバンドギ
ャップダイアグラムである。
ルギーバンドギャップ非変換領域のエネルギーバンドギ
ャップダイアグラムである。
【図４】 図２の多重量子井戸層におけるエネルギーバ
ンドギャップ変換領域のエネルギーバンドギャップダイ
アグラムである。
ンドギャップ変換領域のエネルギーバンドギャップダイ
アグラムである。
【図５】 図２の多重量子井戸層においてエネルギーバ
ンドギャップ変換領域を形成するためSiO2保護層を形成
した後の垂直断面図である。
ンドギャップ変換領域を形成するためSiO2保護層を形成
した後の垂直断面図である。
【図６】 ａ及びｂは、図５の多重量子井戸層のエネル
ギーバンドギャップ変換領域及び非変換領域の光輝度ス
ペクトルを表わしており、ａはフォトンエネルギーを示
すグラフであり、ｂはフォトン波長を示すグラフであ
る。
ギーバンドギャップ変換領域及び非変換領域の光輝度ス
ペクトルを表わしており、ａはフォトンエネルギーを示
すグラフであり、ｂはフォトン波長を示すグラフであ
る。
【図７】 InGaAsキャップ層上にSiO2を蒸着した標本、
InP キャップ層上にSiO2を蒸着した標本、InGaAsキャッ
プ層上に SiNx を蒸着した標本及びInGaAsキャップ層上
に何れの誘電物質も蒸着しない標本に、４０秒間、多様
な温度で急熱アニーリングを行った場合の光輝度ピーク
エネルギーの変化を示すグラフである。
InP キャップ層上にSiO2を蒸着した標本、InGaAsキャッ
プ層上に SiNx を蒸着した標本及びInGaAsキャップ層上
に何れの誘電物質も蒸着しない標本に、４０秒間、多様
な温度で急熱アニーリングを行った場合の光輝度ピーク
エネルギーの変化を示すグラフである。
１ InP 基板 ２ InP 第１クラッド層 ３ InGaAs／InP 多重量子井戸層 ４ InP 第２クラッド層 ５ InP キャップ層 １１ ｎ−InP 基板 １２ InP 第１クラッド層 １３ undoped −InGaAs／InP 多重量子井戸層 １４ ｐ−InP 第２クラッド層 １５ p+−InP キャップ層 １６ undoped −InP 保護層 １７ undoped −InP 保護層 １８ SiO2又は SiOx N y 被覆層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 尹 ▲キュン▼ 勲 大韓民国ソウル特別市鍾路区世宗路100番 地 (72)発明者 余 徳鎬 大韓民国ソウル特別市鍾路区世宗路100番 地
Claims (14)
- 【請求項１】 InGaAs層及びInP 層を対にする積層が少
なくとも一対以上積層された量子井戸層を備え、前記積
層では水平方向の領域別に熱処理によりエネルギーバン
ドギャップ変換が生じ、前記量子井戸層には元来のエネ
ルギーバンドギャップと異なるエネルギーバンドギャッ
プを有する積層領域が少なくとも一領域以上形成されて
いることを特徴とする導波路形光素子。 - 【請求項２】 前記量子井戸層は、第１不純物ドーピン
グInP 第１クラッド層上にInGaAs層及びInP 層の積層が
多重に積層されてなり、前記量子井戸層上には第２不純
物ドーピングInP 第２クラッド層が積層され、前記InP
第２クラッド層上には第２不純物ドーピングInGaAsキャ
ップ層が積層されていることを特徴とする請求項１記載
の導波路形光素子。 - 【請求項３】 前記量子井戸層は、InGaAsP 層及びInP
層を対にする積層よりなるか、或いはInGaAs層及びInGa
AsP 層を対にする積層よりなることを特徴とする請求項
１又は２記載の導波路形光素子。 - 【請求項４】 前記キャップ層は、InGaAsP よりなるこ
とを特徴とする請求項２記載の導波路形光素子。 - 【請求項５】 前記第１不純物はｎ形不純物であり、前
記量子井戸層の第２不純物はｐ形不純物であり、前記キ
ャップ層の第２不純物はｐ＋形不純物であることを特徴
とする請求項２記載の導波路形光素子。 - 【請求項６】 前記第１不純物はｐ形不純物であり、前
記量子井戸層の第２不純物はｎ形不純物であり、前記キ
ャップ層の第２不純物はｎ＋形不純物であることを特徴
とする請求項２記載の導波路形光素子。 - 【請求項７】 （ａ）InP 第１クラッド層上にInGaAs層
及びInP 層を対にする積層が少なくとも一対以上積層さ
れた量子井戸層と、InP 第２クラッド層とInGaAsキャッ
プ層とを順次積層する段階と、 （ｂ）前記量子井戸層に、水平方向領域別に熱処理によ
りエネルギーバンドギャップ変換が生じるよう熱処理を
するため、前記InGaAsキャップ層上にSiO2層を少なくと
も一領域以上形成する段階と、 （ｃ）前記（ａ）段階及び（ｂ）段階により形成された
積層を、所定の温度で所定時間の間アニーリングする段
階とからなることを特徴とする導波路形光素子の製造方
法。 - 【請求項８】 前記（ａ）段階で、前記量子井戸層は、
InGaAsP 層及びInP 層を対にする積層に形成するか、或
いはInGaAs層及びInGaAsP 層を対にする積層に形成する
ことを特徴とする請求項７記載の導波路形光素子の製造
方法。 - 【請求項９】 前記（ａ）段階で、前記キャップ層は、
InGaAsP により形成することを特徴とする請求項７記載
の導波路形光素子の製造方法。 - 【請求項１０】 前記（ｂ）段階で、前記InGaAs或いは
InGaAsP キャップ層上に、SiO2層の代りに SiOx N y 層
を形成することを特徴とする請求項７又は９記載の導波
路形光素子の製造方法。 - 【請求項１１】 前記（ｂ）段階の次に、前記InGaAs或
いはInGaAsP キャップ層上に、SiO2層と並んで SiOx N
y 層を形成する段階をさらに有することを特徴とする請
求項７又は９記載の導波路形光素子の製造方法。 - 【請求項１２】 前記（ｃ）段階の次に、前記アニーリ
ングされた積層で前記SiO2層、或いは前記SiO2層及びIn
GaAsキャップ層を除去する段階をさらに有することを特
徴とする請求項７記載の導波路形光素子の製造方法。 - 【請求項１３】 前記（ｃ）段階で、前記アニーリング
は６５０℃以上で１分間以内の時間の間形成されること
を特徴とする請求項７記載の導波路形光素子の製造方
法。 - 【請求項１４】 前記（ｃ）段階で、前記アニーリング
は５５０℃〜６５０℃の温度で３０分〜１時間の間形成
されることを特徴とする請求項７記載の導波路形光素子
の製造方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR97-82058 | 1997-12-31 | ||
| KR1019970082058A KR100328724B1 (ko) | 1997-12-31 | 1997-12-31 | 이종에너지밴드갭양자우물층을갖는도파로형광소자및그제조방법 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11251618A true JPH11251618A (ja) | 1999-09-17 |
| JP3257627B2 JP3257627B2 (ja) | 2002-02-18 |
Family
ID=19530722
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP37346498A Expired - Fee Related JP3257627B2 (ja) | 1997-12-31 | 1998-12-28 | 異種エネルギーバンドギャップ量子井戸層を有する導波路形光素子及びその製造方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3257627B2 (ja) |
| KR (1) | KR100328724B1 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005286192A (ja) * | 2004-03-30 | 2005-10-13 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 光集積素子 |
| JP2008219014A (ja) * | 2007-02-28 | 2008-09-18 | Osram Opto Semiconductors Gmbh | 集積テーパードレーザー装置および集積テーパードレーザー装置の製造方法 |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100502884B1 (ko) * | 2001-12-31 | 2005-07-25 | 한국과학기술연구원 | 양자점 무질서화 기술에서 유전체 덮개층 조합에 의한ＩｎＧａＡｓ/ＧａＡｓ 양자점 에너지 밴드갭 조정 방법 |
| KR100594109B1 (ko) * | 2005-01-20 | 2006-06-30 | 삼성전자주식회사 | 단일 모드 반도체 레이저 |
| WO2022168074A1 (en) * | 2021-02-07 | 2022-08-11 | Newphotonics Ltd. | Device and method for calibration, monitoring and control of the integrated photonic systems |
-
1997
- 1997-12-31 KR KR1019970082058A patent/KR100328724B1/ko not_active IP Right Cessation
-
1998
- 1998-12-28 JP JP37346498A patent/JP3257627B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005286192A (ja) * | 2004-03-30 | 2005-10-13 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 光集積素子 |
| JP2008219014A (ja) * | 2007-02-28 | 2008-09-18 | Osram Opto Semiconductors Gmbh | 集積テーパードレーザー装置および集積テーパードレーザー装置の製造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR19990061768A (ko) | 1999-07-26 |
| KR100328724B1 (ko) | 2002-08-22 |
| JP3257627B2 (ja) | 2002-02-18 |
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