JPS60187079A - 光集積回路およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は半導体レーザ等の能動光素子と光導波路を一体
化した光集積回路およびその製造方法に関するものであ
る。

従来例の構成とその問題点 能動光素子と光導波路を一体化した光集積回路の構造に
ついては、従来より種々のものが提案されている。この
場合、先導波路は導波する光の横モードが単一となる３
次元光導波路であることが望ましい。また、能動光素子
が半導体レーザである場合には、やはシ横モードを単一
化するために埋込み構造が望ましい。このような埋込み
型半導体レーザと３次元光導波路を一体化した光集積回
路の一従来例の要部斜視図を第１図に示す。同図におい
て、ｎ型１ｎＰ基板１上に設けられたｎ型ＩｎＧａＡＢ
Ｐ　光導波層２、ｎ型１ｎＰ分離層３、ｎ型Ｉ　ｎＧａ
Ａｓ　Ｐ　活性層４、Ｐ型ＩｎＰ閉込め層６によって半
導体レーザ部６が構成されている。一方、光導波路部７
は光導波層２および分離層３のみで構成されている。活
性層４は埋込み層８によって埋込まれているが、光導波
層２も同様に埋込み層８によって埋込まれたストライプ
状になっている。

埋込み層８はｐ型ＩｎＰ層９およびｎ型ＩｎＰ層１゜で
構成されている。

本構造では半導体レーザ部６が埋込み構造であるだけで
はなく光導波路部７も３次元光導波路となっており１．
横モード単一のままレーザ出力光を導波することが可能
である。反面、光導波路部７は本質的に半導体レーザ部
６の活性層４の延長線上にしか存在し得す、光導波路と
しての用途は非常に限定されたものとなっている。

次に、本構造の製造方法としては、第２図に示す２通り
の方法が考えられる。第１の方法は同図（ａ）に示すよ
うに基板１上の全面に光導波層２、分離層３、活性層４
、閉込め層５をエピタキシアル成長した後、光導波路部
７となる領域を含む帯状領域１１上の閉込め層５、活性
層４を選択エツチング液を用いて順次選択的にエツチン
グ除去し、その後埋込み構造とするという方法である。

この方法では、帯状に段差を有する基板を埋込み構造と
する必要があシ、この点に製造上の困難さを伴うＱ 第２の方法は第２図（ｂ）に示すように４層のエピタキ
シアル成長後すぐに埋込み構造とし、その後帯状領域１
１のエツチングを行うという方法である。この方法では
、埋込み構造とする工程に問題はないが、エツチング工
程において以下に述べる欠点を有している。エツチング
工程においては、まず閉込め層５を除去するためＫｌｎ
Ｐの選択エツチング液を用いてエツチングを行うが、こ
の際やはｐ　ＩｎＰよりなる埋込み層８もエツチングさ
れる。

閉込め層５の下にはＩｎＧａＡｓＰ　よりなる活性層４
があるのでエツチングは閉込め層６が除去された段階で
自動的に停止するが、埋込み層８の下にはＩｎＰ基板１
しがないのでエツチングは自動的には停止されず、光導
波層２０両側が露出するまでエツチングが進行する可能
性が高い。この後、形成される。このような光導波路で
は横モードを単一とするための光導波路幅１３が非常に
狭くなり、実際上横モード単一とすることは不可能に近
い。

発明の目的 不発ａＡは、上記従来の次点を改善するもので、半導体
レーザ等の能動光素子と３次元光導波路を一体化した場
合に３次元光導波路の位置が限定されず、また能動光素
子が埋込み構造の場合にはそのストライプ方向と３次元
光導波路が容易に位置合せでき、かつ製造も容易な光集
積回路の構造および製造方法を提供しようとするもので
ある。

発明の構成 本発明の光集積回路は、化合物半導体基板と、前記基板
上に形成された光導波層と、前記光導波層よりもバンド
・ギャップの大な゛る分離層と小なる活性層を含む前記
光導波層上に部分的に形成された能動光素子と、前記能
動光素子の存在しない前記光導波層上に前記分離層と同
一の化合物半導体薄膜によって形成されたストライプ状
の装荷層と、前記装荷層および前記光導波層よりなる装
荷型光導波路とを有するものである。

実施例の説明 以下本発明の具体的な実施例を図面を用いて説明する。

第４図は本発明の一実施例の要部斜視図である。同図に
示す例は、第１図に示したー従来例と同様に埋込み型半
導体レーザと３次元光導波路を一体化した光集積回路で
ある。第４図において、ｎ型ＩｎＰ基板１４上全面にわ
たってｎ型ＩｎＧａＡｓＰ　光導波層１５（バンド・ギ
ャップＥｑ−１，１８ｅＶ　）が形成されており光導波
層１６上に部分的に形成されたｎ型ＩｎＰ分離層１６ａ
、ｎ型Ｉ　ｎＧａＡｓ　Ｐ　活性層１７　（Ｅ（７’０
．９５ｅＶ　）、ｐ型ＩｎＰ閉込め層１８によって半導
体レーザ部１９が構成されている。一方、分離層１６ａ
と同一のｎ型ＩｎＰよシなるストライプ状装荷層１６ｂ
が光導１１６上に形成されており、装荷層１６ｂとその
直下の光導波層１６によって光導波路部２０が構成され
ている。活性層１７はｐ型ＩｎＰ層２１およびｎ型Ｉｎ
Ｐ層２２よりなる埋込み層２３によって埋込まれている
が、光導波層１６は基板１４の全面にわたって広がって
いる。

本実施例における光導波路部２ｏは、いわゆる装荷型光
導波路であり、光導波層１６そのものは横方向に広がっ
ているが、その上部にストライプ状装荷層１６ｂが存在
するので導波光が横方向にも閉込められる３次元光導波
路となっている。本実施例の場合、半導体レーザ部１９
の活性層１７の延長線上以外の領域であってもストライ
プ状装荷層１６ｂを形成すれば光導波路とすることがで
きる。

なお、本実施例においては能動光素子が半導体レーザで
あるとしたが、もちろん他の能動光素子例えば受光素子
であってもよく、この場合には必ずしも能動光素子を埋
込み構造とする必要はない。

また、本実施例において、半導体レーザ部１９の両端面
２４．２５および光導波路部の遠端面２６を鏡面とすれ
ば、一体化構成の光帰還型半導体レーザ装置となる。以
下、光帰還型半導体レーザの概要を述べた後、その特性
および用途を詳細に説明する。

光帰還型半導体レーザ装置は、半導体レーザの外部に半
導体レーザからの発光を導波し得る光導波路を設けて複
合共振器構造とし、半導体レーザに波長選択性を付与す
るとともに変調を行う時変調に伴う半導体レーザの発振
周波数変化を小さくするというものである。この光帰還
型半導体レーザ装置においては、半導体レーザへの帰還
光量を実効的に規定する反射率ｒ０、半導体レーザ共振
器端面の反射率ｒ１　および外部共振器の光学長り。

と半導体レーザ共振器の光学長Ｌ１の比Ｌ０／Ｌ１を適
当な値に設定することが重要である。本実施例において
は、ｒｏは光導波路部２ｏにおける光の損失量と端面２
６における反射率によって決まり、ｒｌは端面２６の反
射率、Ｌｏ、Ｌｌはそれぞれ光導波路部２０の光学長と
半導体レーザ部１９の光学長に対応している。端面２５
．２６における反射率は例えば反射膜を被着することに
よって用変であり、光導波路部２ｏ、半導体レーザ部１
９の長さは素子作製後にへき開を行うことで容易に調節
し得る。

次に半導体レーザ部の光学長Ｌ１、光導波路部の光学長
し。、光導波路部端面の実効振巾反射率ｒ０、半導体レ
ーザ部の光導波路部に近い端面の振巾反射率ｒ、が変化
することにより光帰還型半導体レーザ装置の特性がどの
ように変化するかを述べる。

ＩｎＰ系結晶による半導体レーザの発振波長は約１．３
μｍであり、その利得中は約１００八程度ある。それ放
光導波路をもたない通常のレーザの場合には半導体レー
ザの光学長をＬ１＝１ｓｕ＋とすれば、す、利得内に多
数の縦モードを発振することがある。

半導体レーザの光学長Ｌ１　は活性層の屈折率ｎ１と実
際の物理長７？１　を用いるならばＬｌ−ｎ１７？１と
表わせるものである。半導体レーザは電流駆動される素
子であるが、活性層の屈折率ｎ１は駆動電流１の変化Δ
工に対して極めて敏感に変化し、屈折率変化Δｎを生じ
てしまう。Δｎの生じる理由はΔ工の変化のスピード、
すなわち周波数に大きく依存し、高周波数（２５０ＭＨ
ｚ　）においてはキャリア密度の変化によるものであシ
、低周波数（（６０ＭＨｚ）では温度変化によるもので
ある。

Δｎが生じると実効的に共振器長Ｌ１　が伸縮したこと
になり半導体レーザの発振波長は変化する。゛これは環
境の温度変化に対しても同様に起こることでちゃ、っま
シ半導体レーザの発振波長は極めて変化しゃすいわけで
ある。第５図に半導体レーザ単体における発振波長（発
振周波数）の単位電流当りの変化量（シフト量）の変調
周波数依存性を示す。前述し／はうに、これら発振周波
数変化Ｃ」］高周波においてはキャリア密度変化、低周
波においては温度変化による屈折率変化に誘起されてい
る。

以上は一般的な半導体レーザに対してのことであり、次
に半導体レーザに光導波路を集積化した複合共振器構成
の半導体し〜ザの特徴を述べる。

光学長Ｌ１　なる半導体レーザ部に光学長り。なる光導
波路部が光学的に結合されて複合共振器を構成した時、
結合部共振器端面における半導体し〜ザ部から出射する
レーザ光の位相と、半導体レーザ部から遠い光導波路部
端面から反射され、だ反射レーザ光の位相が合致し、か
つその位相の合致した縦モードの発振に対する利得のし
きい値が他の縦モードよりも小さい時縦単−モード発振
を行なう。以下においてはまず複合共振器構成の半導体
レーザが縦単−モード発振するさして話を進める。

ただ単に縦単一モード発振と言っても、その発振波長（
発振周波数）の温度変化や変調に対する安定性は実用上
極めて問題となることである。縦単−化された発振モー
ドの変化は半導体レーザ部の屈折率変化Δｎｆ起因して
いる。以下におりては半導体レーザの発振縦モードの発
振周波数をν。

と表わし、屈折率変化Δｎが生じだ時のレーザの発振周
波数変化量を、光導波路のない時、まだある時に対して
それぞれΔν１とΔν２と表わすことにする。複合共振
器構成とすることで基本的にはΔｎによるレーザの発振
周波数変化を小さくすることが可能である。っまシΔν
２くΔν１と表わすことができΔシ１／シｏ＝”ｔΔν
２／ν。＝ｙとおくと、ここでｙ／ｘ＝Δシ２／Δシ１
を屈折率変化Δｎに対する半導体レーザ発振周波数シフ
トの抑圧度と呼ぶことにする。Δシ２／Δシ１が小さい
ほど発振周波数シフトを抑圧したことになり、つまり発
振縦モードの安定性が良くなったことになる。このΔシ
２／Δシ１の値は半導体レーザ部の光学長Ｌ１　と光導
波路部の光学長り。の比り。／Ｌ１、光導波路部１端面
の振［１］反射率ｒ。、半導体レーザ部と光導波路部の
結合部における半導体レーザ部端面の振巾反射率ｒ１に
大きく依存することを以下に示す。

第６図にｒｌ−ｏ、４（ｒ１′＝０．１６）、ｒｏ−０
，５− （ｒｏ　０．２５　）としだ時のｙ対Ｘの関係をり。／
Ｌ１をパラメータとして示す。ｒｌ−０，４としたのは
半導体レーザ部端簡に反射膜を被着した場合を考え−Ｃ
いる。壕だｒ。−０，５としたのは光導波路端面をへき
開面とし、結合部でロスを見込んだだめである。λ＝１
．３７１ｍの時、νｏ＝２．３×１０１４〔Ｈ２〕であ
るから、第６図横軸のＸ＝１０　’は、ΔｎによりΔシ
イ−２−３Ｘ　１０　”　〔Ｈｚ　：］が光導波路のな
い時生じていることに対応する。この時、光学長り。な
る光導波路が結合されると、Ｌｏ／Ｌ１なるパラメータ
によるが明らかに縦軸のｙ二Δシ２／ν。の値は小さく
なる。つまり発振周波数シフトを抑圧しているわけであ
るがり。／Ｌ１の値に大きく依存することを注意する必
要がある。

次に第７図に活性層の屈折率変化Δｎによる発振周波数
シフトの抑圧度Δν２／Δν１の光導波路部面振「１コ
反射率ｒ０依存性をｒ１＝０．４とし、Ｌｏ／Ｌ１をパ
ラメータとして示す。この図をみれば明らかな如く、発
振周波数シフトの抑圧度は−Ｌ。／Ｌ１に依存するだけ
でなく先導波路端面振巾反射率ｒ。

にも大きく依存する。すなわち本発明の一実施例におい
て示した。様に、光導波路端面に反射増加膜あるいは反
射防止膜処理を施こして始めて発振特性を決定できるわ
けである。

次に半導体レーザ部と光導波路部の結合部における光導
体レーザ部の共振器端面振巾反射率ｒ１が、複合共振器
構成の光導体レーザ特性に与える影響について述べる。

本発明の一実施例において示したように、半導体レーザ
部の光導波路部側端面に反射膜を被着することによシ任
意に設定することが可能である。

第８図に活性層の屈折率変化Δｎによる発振周波数シフ
トの抑圧度Δν２／Δν１の光導波路に近い半導体レー
ザ部共振器端面振巾反射率ｒ１　依存性を、ｒ　ｏ＝　
０．５　とし、Ｌ０／Ｌ１をパラメータとして示す。こ
の図を見れば明らかな如く、発振周波数シフトの抑圧度
Δν２／Δν１はｒｌにも大きく依存し、ｒｌ　を小さ
くするほどΔシ２／Δシ１を小さくできることがわかる
。すなわち本発明の一実施例で述べた方法により光導体
レーザ部の共振器端面振巾反射率を制御しなければ、所
望の発振特性を安定に得ることはできないわけである。

以上においては、複合共振器構成の半導体レーザが縦単
一モード発振するとして、その特性に対する影響の各種
パラメータによる違いを示してきた。前述した際、縦単
一モード発振する為の条件として、結合部共振器端面に
おける半導体レーザ部から出射するレーザ光の位相と半
導体レーザ部から遠い光導波路部端面から反射された反
射レーザ光の位相が合致し、かつその位相の合致した縦
モードの発振に対する利得のしきい値が他の縦モードよ
りも小さい時であるとした。

このことは逆の観点から眺めると、他の縦モードも位相
が合致しており、かつそのモードの利得のしきい値が、
はぼ等しいならば複数の縦モードで発振させることが可
能であることを示している。

すなわち半導体レーザに複合共振器構成を適用するに際
して縦単一モード化だけでなく、縦マルチモード化も可
能であり、これもやはシ、半導体レーザ部の光学長と光
導波路部の光学長の比Ｌｏ／Ｌ１、各端面の振巾反射率
ｒ０及びｒｌ　を選択することにより始めて制御可能と
なり、本発明において初めて明らかにするところである
。

以下にこれらを詳しく説明すると、複合共振器構成によ
り位相の合致しだ主縦モードＡと、隣９合う副縦モード
Ｂの発振に対する利得のしきい値をそれぞれＧ＾及びＧ
（Ｂ）と呼ぶことにする。実際にはより複数本の縦モー
ドを考慮せねばならないが、ここでは説明を簡略化する
ため２つのモードａを考える。利得のしきい値が小さい
ほど発振しやすいわけであるから、前に述べた縦単一モ
ード発振している状態はＧ　（Ａ）　＜　Ｇ　（Ｂ）に
よシ主縦モードＡのみが発振していたわけである。しか
しながら隣り合う副縦モードＢの利得のしきい値が主縦
モードＡのそれと差がなくなってきた時、すなわちＧ■
−、Ｇの）の場合には両方のモードが発振することにな
る。

つまり縦単一モード化するだめにはＧ（Ｂｌ／Ｇ（Ａ）
〈１とせねばならないが、逆に縦マルチモード化するた
めにはＧ（Ｂ）／Ｃｉ■と１とすればよい・第９図に上
で説明した２つの縦モードのしきい値利得の比Ｇ（Ｂ）
／Ｇ（Ａ）のｒ１依存性をｒ　。＝　０．５とし、Ｌ０
／Ｌ１をパラメータとして示す。第９図を見れば明らか
な如く、Ｌｏ／Ｌ１や■。にも依存するが、ｒｌが大き
い場合にはＧ（Ｂ）／Ｇ■〈１であるが、ｒｌが小さく
なるとＧ（Ｅｌ／Ｇ＾はだんだんと１に近づいてくる。

つまり例えばｒｌ　を小さくすると縦マルチモード発振
しやすくなる。

第８図においては活性層の屈折率変化Δｎによる発振周
波数シフトの抑圧度Δν２／Δν１のｒ１依存性を示し
、ｒｌが小さいほどΔシ２／Δシ１を小さくできること
を示したが、第９図を考慮すれば例えばｒｌ　をあまり
小さくすると縦マルチモード化することがわかる。

すなわち半導体レーザ部と光導波路部の結合部における
半導体レーザ部の端面反射率ｒ１は複合共振器構成の半
導体レーザの特性に極めて大きな影響を及ぼすものであ
シ、従来は述べられておらず、本発明の一実施例として
示した第４図のような構造及び方法によっては確実に、
また完全に制御できるわけである。

以上において半導体レーザと光導波路を同一基板上に集
積化した複合共振器構成の半導体レーザについてり。／
Ｌ１．ｒｏ、ｒｌを構造的に任意の値に制御できること
を示し、所望の値に設定することにより、その発振特性
を縦単一モード化及び縦マルチモード化することが可能
であり、変調を行なった際に生ずる発振周波数シフトも
十分抑圧することができ、まだ対環境温度変化に対して
も安定化ができることを示した。

次に本発明の一実施例に示したデバイスを光帰還半導体
レーザ装置として実際にどのように利用するかを説明す
る。光導体レーザを利用するに当ってＤＣで駆動するか
、あるいは変調を行なうかはもちろん用途による。変調
と言っても強度変調（ＩＭ）、周波数変調（ＦＭ）等が
あシ、強度変調にもデジタル方式及びアナログ方式があ
る。また、例えば光通信に利用する場合には光ファイバ
と結合するが、その光ファイバにも単一モードファイバ
、マルチモードファイバカアル。

極めて当シ前のことを本発明者らは述べているが、言わ
んとすることは、各種システムにおいて望まれる半導体
レーザに対する要求は様々であるが本発明において提案
するデバイスは様々な特性のものを制御性よく容易に製
作できるため、極めて多岐に渡る分野で利用可能なこと
である。すなわちシステム側からの要望にょシ縦単−モ
ード発振するものかあるいは縦マルチモード発振するも
のか、また発振周波数安定度をどの程度に設定するのか
が決定されれば、容易に所望の特性のものをデバイス溝
造面から実現できる。

第１０図に発振周波数シフトの抑圧度Δν２／Δν１を
ある値に設定した際、その値を満足する条件をＬｏ／Ｌ
１とｒ。の関係に対して等高線で示す。この図において
はｒ１＝０．４　としだ。例えば第１の例としてＰで示
される等高線はΔシ２／Δシ１＝μ、すなわち変調や温
度変化に対する発振周波数シフトを棒に設定できること
を示している。例として等高線Ｐ上のｐ点を考えると、
ｒ１＝０．４に対してり。／Ｌ１−２．５．ｒ０＝０．
５となる。半導体レーザ部の光学長Ｌ１　は活性層の屈
折率ｎ１　とその物理長”　ヲ用“テＬ１−ｎ１”１　
と表わせることを示したが、同様に光学長り。なる光導
波路も、光導波路の屈折率ｎ。及びその物理長２゜を用
いてＬｏ＝ｎＯｊ２゜と表わせる。例えばｎｌ−３，５
，ｎ。

、＝３．２　、ｆｉｌ、、、２００μｍとすれば、この
例の場合には先導波路の実際の寸法はβ。Ｔｈ５５０μ
ｍとなる。

前述したようにｒ１＝０．４およびＸ。−０，６は容易
に実現できる値である。

第２例としてＱで示される等高線は発振周波数シフトを
脇に低減できる等高線を示しており、例としてｑ点を考
えるとり。／Ｌ１ユ２０．Ｔｏ＝０．８となる。前例と
同様に半導体レーザ部、光導波路部の屈折率をｎ　−３
，５、ｎｏ＝３．２とし、例えばβ１＝− ７０μｍとすれば、光導波路の実際の寸法は２゜＝１．
６胴となる。ｒ　ｏ−〇　−８なる値は光導波路端面に
反射膜を被着することにより実現できる。

以上示したものはあくまで代表例であるが、第１０図は
、システム側からの要望に対し、具体的にデバイス構造
を決定する為の設計指釧であり、所望の特性を有する半
導体レーザを提供できる。

第１１図に便宜上３つの領域（１）　、　（ＩＩ）　、
　（ＩＤに分割した図を示す。内容は第１０図に示した
ものと同じであり、（１）はΔシ２／Δシ１り０．２　
、　（ｎ）は０．２りΔシ２／Δシ１りｏ、８．（ｎｌ
）は０．８りΔシ２／Δシ１である。

すなわち領域（１）は発振周波数安定度が極めて要求さ
れる場合に適しており、例えば干渉計用８分光計測用、
あるいは光センサー用光源として用いる場合には有効で
ある。まだ光・ヘテロダイン通信を行なう場合に発振周
波数安定度の要求される局部発振光源として用いると有
効であり、また信号源として用いてもよい。

低域（ＩＩ）は例えばマルチモードファイバを用いた通
信に適用させることができる。通常半導体レーザをマル
チモードファイバと結合し例えばアナログ強度変調によ
り信号伝送を行なうと、レーザの発振波長変動に起因し
た歪が犬きく発生したり、また発振波長変動によ一すマ
ルチモードファイバを伝搬する光の伝搬モードが変化し
、結果的にスペックルが変動し、ファイバのスプライス
部やコネクタ一部で空間フィルタリング効果を生じてし
まったりする。しかしながら領域（Ｉｔ）の範囲にデバ
イス構造を決定すれば、もちろん領域（１）を含んで良
いが、それらの信号伝送品質の劣化要因を軽減あるいは
除去することができる。

領域（Ｉ［ｌはさきほど発振周波数シフトの抑圧が要求
されず唯単に縦単一モード発振をすれば良い場合に適用
すれば良い、例えば単一モードファイバを用いたデジタ
ル強度変調によシ信号伝送を行なう場合や、多波長多重
通信用の発振波長の固定化された光源として用いれば良
い。

第１１図はｒ１＝０．４に関して示されているが、例え
ばｒｌ　を小さくすることにより縦マルチモード発振す
るレーザは、光デイスク用光源として反射光の影響を受
けにくい特性のものとして最適であり、また前例で示し
たマルチモードファイバによる信号伝送に用いれば、可
干渉性の悪いスペックル変動のない光源としても適して
いる。

次に本実施例の製造方法を図面を用いて説明する。第１
２図は本実施例の各製造工程後の構造を示す斜視図であ
る。まず、同図（、）に示すようにｎ型１ｎＰ基板１４
上にｎ型ＩｎＧａＡｓＰ　光導波層１６（Ｅｇ　＝　１
．１８　ｅＶ　）、ｎ型ＩｎＰ分離層１６、ｎ型Ｉ　ｎ
ＧａＡｓ　Ｐ　活性層１−ｒ　（Ｅｇ＝ｏ、５６ｅＶ）
　、ｐ型ＩｎＰ閉込め層１８を順次エピタキシアル成長
する。

次に、閉込め層１８上にＳ　ＩＯ２等の絶縁膜をＣＶＤ
法等を用いて堆積した後、フォト・リソグラフ、イーに
よってパターン形成を行い第１２図（ｂ）　Ｋ示すよう
なストライプ状の絶縁膜２７を形成する。この絶縁膜２
７をエツチング・マスクとして、ＩｎＰの選択エツチン
グ液、例えばＨＣ（１：　Ｈ３Ｐ０４＝　１：４町熾で
閉込め層１８をエツチングし、さらにｌ　ｎＧａＡｓ　
Ｐの選択エツチング液、例えばＨ２ＳＯ４：Ｈ２Ｏ２：
Ｈ７２０−１：１：６混合液で活性層１７をエツチング
すれば第１２図（Ｃ）に示すような構造が得られる。

この後、絶縁膜２７を残した−１まで、ｐ型ＩｎＰ層２
１、ｎ型ＩｎＰ層２２を順次エピタキシアル成長すれば
、第１２図（ｄ）に示すような埋込み構造となる。スト
ライプ状絶縁膜２７を除去した後、改めて絶縁膜を堆積
し、フォト・リソグラフィー技術によって第１２図（＝
）に示すような帯状絶縁膜２８を形成する。この絶縁膜
２８をマスクとして、ＩｎＰの選択エツチング液でエツ
チングを行うと、第１２図（ｆ）に示す構造が得られる
。第１２図（ｆ）において、表面に露出してい結晶面は
Ｉ　ｎＧａＡｓ　Ｐ　よりなる活性層１７および同じ＜
　ＩｎＧａＡｇＰ　よりなる光導波層１６のみであるか
ら、ＩｎＰの選択エツチング液ではエツチングされずエ
ツチングは第１２図（ｆ）の構造となったところで自動
的に停止する。最後に、Ｅｇ＝０．９５ｅＶのＩｎＧａ
Ａｓ　ＰはエツチングするがＥｑ−１，１８ｅｖのＩｎ
ＧａＡｓ　Ｐはほとんどエツチングしないエツチング液
、例えばＨ２ＳＯ４：Ｈ２Ｏ２：Ｈ２Ｏ＝１＝１＝５混
合液で活性層１７をエツチングし、絶縁膜２８を除去す
れば、第４図に示した本実施例の構造が完成する。

本実施例を実除に素子として作動させるためには、この
後電極蒸着等の工程が必要であるが、これらの工程は従
来の方法で容易に行い得るので説明は省略する。また、
上記の説明では第１２図（ｃ）の工程で活性層１７まで
エツチングするとしたが、この後さらにＩｎＰの選択エ
ツチング液を用いて分離層１６１でエツチングしてから
埋込み工程を行い第１２図（ｄ）の構造としてもよい。

さらに、第１２図では図面を簡単化するために基板上に
単一の素ｆのみしか描かれていないが、通常のＩＣを製
造する場合と同様多数の素子を同一基板上に１同・時に
作製した後、各素子を分離してもよい。

本実施例の製造方法においては、エツチングがすべて選
択エツチングとなるのでエツチングの制御性が良くなり
、また埋込まれた活性層と装荷型光導波路の位置合せが
セルフ・アラインで行われるので両者の光学的結合効率
が高くなるという利点を有している。

発明の効果 以上のように、本発明は半導体レーザ等の能動光素子と
３次元光導波路を一体化した光集積回路の構造を提供す
るものである。本発明の構造によれば、３次元光導波路
の位置が限定されず、また能動光素子が埋込み構造の場
合にはそのストライプ方向と３次元光導波路が容易に位
置合せできる。

また、本発明の製造方法においては、エツチングがすべ
て選択エツチングとなシエッチングの制御性が良くなる
。さらに、本発明の構造を用いれば半導体レーザと光導
波路を同一基板上に集積した光帰還型半導体レーザ装置
を容易に実現できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の光集積回路の要部断面斜視図、第２：図
（ａ）　ｌ　（ｂ）は従来の光集積回路の製造方法を示
す斜視図、第３図は他の従来の光集積回路斜視図、第４
図は本発明の一実施例である光集積回路の要部断面斜視
図、第５図は単体半導体レーザの単位電流当りの発振周
波数シフトの変調周波数依存性を示す図、第６図は発振
周波数シフト量が、半導体レーザ部光学長と光導波路部
光学長の比し。／Ｌ１　に依存することを示す図、第７
図、第８図は発振周波数シフトの抑圧度が、Ｌ０／Ｌ１
だけでなく、光導波路部の半導体レーザ部から遠い端面
の振巾反射率ｒ。及び光導波路部と半導体レーザ部の結
合部の半導体レーザ部端面の振巾反射率ｒ１に大きく依
存することを示す図、第９図は位相の合致した２つの縦
モードの利得のしきい値がｒｌに依存することを示す図
、第１０図は発振周波数シフトの抑圧度の設定値を満足
するり。／Ｌ１及びｒｏの関係を示す図、第１１図は第
１０図と同じで発振周波数シフトの抑圧度に対し、３つ
の領域に分割したことを示す図、第１２図体）〜（ｆ）
は本発明の一実施例の光集積回路の製造方法を示す斜視
図である。 １４　・・・・化合物半導体基板、１５・・・・・光導
波層、１６ａ・・・・・分離層、１６ｂ・・・・・装荷
層、１７・・・・・・活性層、１８・・・・閉込め層、
１９・・・・・・半導体レーザ部、２０・・・・・・光
導波路部、２３・・・・・・埋込み層。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名第１
図 （σ・）　（ｂ） Ｉ 第３図 第４図 第５図 藝 ＼ ミ ｔｏｏＫ　ＩＭ　ＴＯＭ　１００Ｍ　ｌ（ｒ　１０（ｒ
麦言周８う次数　す凰　（１−１ｚ） 第６図 ＬヅＬ１ χ＝ｂＶｔ／ｙ。 第９図 ｒ。 ；７：　Ｊ　ｏ図 ０．００Ｉ　Ｏ，０１０，１／ ｒ。 第１２図　第 １２図

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）化合物半導体基板と、前記基板上に形成された光
   導波層と、前記光導波層よりもバンド・イヤツブの犬な
   る分離層と小なる活性層を含む前記光導波層上に部分的
   に形成された能動光素子と、前記能動光素子の存在しな
   い前記光導波層上に前記分離層と同４メヒ合物半導体薄
   膜によって形成されたストライプ状の装荷層と、前記装
   荷層および前記光導波層よりなる装荷型光導波路とを有
   することを特徴とする光集積回路。
2. （２）活性層が埋込み層によって埋込まれたストライプ
   状であり、前記活性層と装荷型光導波路が化合物半導体
   基板の主面上方より見てほぼ同一直線上にあることを特
   徴とする特許請求の範囲第１項記載の光集積回路。
3. （３）能動光素子が半導体レーザであり、活性層のスト
   ライプ方向の両端面および装荷型光導波路の前記半導体
   レーザより遠い端面が前記半導体レーザから発する光を
   反射し得る鏡面であることを特徴とする特許請求の範囲
   第２項記載の光集積回路。
4. （４）化合物半導体基板上に少なくとも光導波層、分離
   層、活性層および閉込め層の４層を含む多層構造を順次
   圧ビタキシアル成長する工程と、前記多層構造をストラ
   イプ状領域を残して前記活性層もしくは前記分離層まで
   選択的にエツチングする工程と、前記ストライプ状領域
   以外の領域に埋込み層をエピタキンアル成長して前記活
   性層を埋込む工程と、前記ストライプ状領域と垂直な帯
   状領域を残して前記埋込み層および前記閉込め層を選択
   的にエツチングし、前記ストライプ状領域においては前
   記活性層表面を露出さぜまた前記ストライプ状領域以外
   の領域においては前記光導波層表面を露出させる工程と
   、露出した前記活性層を除去する工程とを有することを
   特徴とする光集積回路の製造方法。