JPS62194691A - 光導波路領域を有する半導体光集積装置の製造方法 - Google Patents
光導波路領域を有する半導体光集積装置の製造方法Info
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/02—Structural details or components not essential to laser action
- H01S5/026—Monolithically integrated components, e.g. waveguides, monitoring photo-detectors, drivers
- H01S5/0265—Intensity modulators
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/10—Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region
- H01S5/12—Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region the resonator having a periodic structure, e.g. in distributed feedback [DFB] lasers
-
- H—ELECTRICITY
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- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
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- H01S5/1021—Coupled cavities
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
（発明の技術分野）
本発明は光導波路間を直接結合した構造を有する半導体
光集積装置の製造方法に関するものである。
光集積装置の製造方法に関するものである。
（従来技術とその問題点）
半導体レーザと受光器、あるいは半導体レーザと光変調
器等を直接結合した半導体光集積装置においては、各種
デバイスを相互接続するために低損失の光導波路が必要
となる。特に、各種デバイスを低損失でかつ効率良く接
続する方法としては、光導波路を直接接続する直接結合
が優れている。
器等を直接結合した半導体光集積装置においては、各種
デバイスを相互接続するために低損失の光導波路が必要
となる。特に、各種デバイスを低損失でかつ効率良く接
続する方法としては、光導波路を直接接続する直接結合
が優れている。
第１図は従来の直接結合されている半導体光集積装置の
断面図であり、分布帰還型レーザ（以下、ｒＤＦＢレー
ザ」と称す）と光変調器とを集積化した例である。図に
おいて、レーザ領域Ａはｎ″″型１ｎＰ基板１上にｎま
たはｐ型Ｇａｐｌｎ＋−ｐＡ３ｑＰ＋−ｑレーザ領域光
導波路層５と、ｎまたはｐ型ＧａｒＩｎＩ−ｒＡｓｓＰ
＋−ｓ活性層６と、ｐ型１ｎＰ上部クラッド層７及びｐ
型Ｇａ４１ｎｌ−ｔＡｓｕＰ＋−ｕコンタクト層８とが
結晶成長された構造となっている。なお、４はλ／４シ
フト回折格子、９及び１０は電極、１１は５ｉＪａ絶縁
膜である。
断面図であり、分布帰還型レーザ（以下、ｒＤＦＢレー
ザ」と称す）と光変調器とを集積化した例である。図に
おいて、レーザ領域Ａはｎ″″型１ｎＰ基板１上にｎま
たはｐ型Ｇａｐｌｎ＋−ｐＡ３ｑＰ＋−ｑレーザ領域光
導波路層５と、ｎまたはｐ型ＧａｒＩｎＩ−ｒＡｓｓＰ
＋−ｓ活性層６と、ｐ型１ｎＰ上部クラッド層７及びｐ
型Ｇａ４１ｎｌ−ｔＡｓｕＰ＋−ｕコンタクト層８とが
結晶成長された構造となっている。なお、４はλ／４シ
フト回折格子、９及び１０は電極、１１は５ｉＪａ絶縁
膜である。
一方、変調領域Ｂは、レーザ領域Ａと同一基板１上にＧ
ａＩｎＡｓ Ｐレーザ領域光導波路層５（以下、「Ａ光
導波路層５」と称す）と活性層６（以下、層５及び層６
をまとめて「光導波路領域」と称す）とを含むように、
ｎ−型Ｇａ、Ｉｎ＋−、ｘＡｓｙＰ＋−ｙ変調領域光導
波路層２（以下、Ｂ光導波路層２」と称す）と、ｎ−型
１ｎＰ層３と、ｐ型１ｎＰ層７とが順次結晶成長され、
レーザ領域Ａと同様に電極９及び１０．５ｉｘＮａ絶縁
膜１１とを有した構造となっている。なお、Ｂ光導波路
Ｎ２の禁制帯幅は電気吸収効果が出るように光子エネル
ギより僅かに大きく設定してあり、電極９及び１０に逆
方向電圧を印加することにより、Ｂ光導波路層２の吸収
端が長波長側に移動し、光の強度変澗が行えるようにな
っている。
ａＩｎＡｓ Ｐレーザ領域光導波路層５（以下、「Ａ光
導波路層５」と称す）と活性層６（以下、層５及び層６
をまとめて「光導波路領域」と称す）とを含むように、
ｎ−型Ｇａ、Ｉｎ＋−、ｘＡｓｙＰ＋−ｙ変調領域光導
波路層２（以下、Ｂ光導波路層２」と称す）と、ｎ−型
１ｎＰ層３と、ｐ型１ｎＰ層７とが順次結晶成長され、
レーザ領域Ａと同様に電極９及び１０．５ｉｘＮａ絶縁
膜１１とを有した構造となっている。なお、Ｂ光導波路
Ｎ２の禁制帯幅は電気吸収効果が出るように光子エネル
ギより僅かに大きく設定してあり、電極９及び１０に逆
方向電圧を印加することにより、Ｂ光導波路層２の吸収
端が長波長側に移動し、光の強度変澗が行えるようにな
っている。
従って、各組成はＯ≦Ｘ ＋ ３’ ＋ ｐ＋ ｑ＋
ｒ ＋ ３ Ｓ １となっている。
ｒ ＋ ３ Ｓ １となっている。
また、この光集積装置の両端には通常窓構造（図示せず
）を設け、両端面からレーザ領域Ａへの戻り光を抑制す
る構造となっている。
）を設け、両端面からレーザ領域Ａへの戻り光を抑制す
る構造となっている。
次に、この光集積装置の製造方法について説明する。
第２図は従来の光集積装置の製造方法の手順を示すもの
であり、次の工程に従って行われる。
であり、次の工程に従って行われる。
■レーザ領域Ａ及び変調領域Ｂの基板１上に回折格子４
を作成した後、Ａ光導波路層５．活性層６． り型１
ｎＰ層７及びコンタクト層８を順次エピタキシャル成長
する。
を作成した後、Ａ光導波路層５．活性層６． り型１
ｎＰ層７及びコンタクト層８を順次エピタキシャル成長
する。
■コンタクト層８の全表面に例えばプラズマＣＶＤ法に
よりＳｉＪ、膜１２を被着したの、通常のフォトリソグ
ラフィ技術とエツチング技術とにより、変調領域Ｂとレ
ーザ領域Ａの一部に被着している５ｉＪ４膜１２を除去
しパターンを作製する。この５ｉＪ４膜１２を選択エツ
チングマスクとして、湿式エツチング法により斜めに変
ｌ！領域Ｂの層８．７．６．５及び回折格子４を除去す
る。
よりＳｉＪ、膜１２を被着したの、通常のフォトリソグ
ラフィ技術とエツチング技術とにより、変調領域Ｂとレ
ーザ領域Ａの一部に被着している５ｉＪ４膜１２を除去
しパターンを作製する。この５ｉＪ４膜１２を選択エツ
チングマスクとして、湿式エツチング法により斜めに変
ｌ！領域Ｂの層８．７．６．５及び回折格子４を除去す
る。
０次に、２回目成長として、変１！領域ＢにＢ光導波路
層２＋ｎ−型ＩｎＰ層３及びｐ型１ｎＰ上部クラッド層
７を成長させる。
層２＋ｎ−型ＩｎＰ層３及びｐ型１ｎＰ上部クラッド層
７を成長させる。
■レーザ領域ＡのＳｉ３Ｎ４膜１２を除去した後、レー
ザ領域Ａのコンタクト層８及び変調領域Ｂのｐ型ＩｎＰ
層７の表面に再度５ｉ３Ｎａ膜１１を被着し、これをマ
スクとして層８及び層７をＶ字形に選択エツチングする
。
ザ領域Ａのコンタクト層８及び変調領域Ｂのｐ型ＩｎＰ
層７の表面に再度５ｉ３Ｎａ膜１１を被着し、これをマ
スクとして層８及び層７をＶ字形に選択エツチングする
。
■最後に、Ｓｉ３Ｎ、膜１１を層８及び層７の全表面に
被着させ、電極用窓を除去した後、電極９及び１０をつ
ける。
被着させ、電極用窓を除去した後、電極９及び１０をつ
ける。
以上の工程により、半導体光集積装置を作成することが
できる。
できる。
しかし、上述のＯの工程においては均一な層構造を結晶
成長することが極めて困難であり、実際には、第３図に
示すように層２，３及び７が異常成長する現象が起こる
。この異常成長は気相成長を行うと極めてしばしば起こ
り、層２及び３がレーザ領域Ａの傾斜側面に沿って付着
されたりあるいは層７が数ｌＯμｌ亘って凸状部を形成
し、その高さｔも約１０μｍに達することがあった。こ
のような異常成長が起こると、レーザ領域Ａの光導波路
層領域と変調領域ＢのＢ光導波路層との結合効率が劣化
したり、以後の製造工程の実施が出来なくなるという問
題を生じた。この異常成長はレーザ領域Ａと高低差があ
り、かつ狭い変調領域に層２．３及び７を結晶成長する
ために起こると想定されるが、レーザ領域Ａの活性層６
を成長させた後に、前述の■以降の工程を実施すると、
活性層６が損傷し安定な単一発振ができなくなってしま
う。
成長することが極めて困難であり、実際には、第３図に
示すように層２，３及び７が異常成長する現象が起こる
。この異常成長は気相成長を行うと極めてしばしば起こ
り、層２及び３がレーザ領域Ａの傾斜側面に沿って付着
されたりあるいは層７が数ｌＯμｌ亘って凸状部を形成
し、その高さｔも約１０μｍに達することがあった。こ
のような異常成長が起こると、レーザ領域Ａの光導波路
層領域と変調領域ＢのＢ光導波路層との結合効率が劣化
したり、以後の製造工程の実施が出来なくなるという問
題を生じた。この異常成長はレーザ領域Ａと高低差があ
り、かつ狭い変調領域に層２．３及び７を結晶成長する
ために起こると想定されるが、レーザ領域Ａの活性層６
を成長させた後に、前述の■以降の工程を実施すると、
活性層６が損傷し安定な単一発振ができなくなってしま
う。
従って、異常成長が起こらず、光導波路領域とＢ光導波
路層との結合効率が劣化せず、かつ再現性の良い半導体
光集積装置を製造することが極めて困難であった。
路層との結合効率が劣化せず、かつ再現性の良い半導体
光集積装置を製造することが極めて困難であった。
（発明の目的）
本発明は上述した従来技術の問題点を解決するためにな
されたもので、異常成長がなく、光導波路領域とＢ光導
波路層との結合効率を損ねることなく、かつ再現性が良
く、光導波路領域を有する半導体光集積装置を製造する
方法を提供することを目的とする。
されたもので、異常成長がなく、光導波路領域とＢ光導
波路層との結合効率を損ねることなく、かつ再現性が良
く、光導波路領域を有する半導体光集積装置を製造する
方法を提供することを目的とする。
（発明の特徴）
本発明の特徴は、光導波路領域を有する半導体素子Ａと
他の光導波路領域を有する半導体素子Ｂとが単一基板上
に集積化された半導体光集積装置の製造方法において、
基板上全面に半導体素子Ａの光導波路領域及び保護層を
成長したのち、他の半導体素子Ｂの領域の光導波路領域
及び保護層を除去し、除去したところに半導体素子Ｂの
光導波路領域を結晶成長する工程を含むことにある。
他の光導波路領域を有する半導体素子Ｂとが単一基板上
に集積化された半導体光集積装置の製造方法において、
基板上全面に半導体素子Ａの光導波路領域及び保護層を
成長したのち、他の半導体素子Ｂの領域の光導波路領域
及び保護層を除去し、除去したところに半導体素子Ｂの
光導波路領域を結晶成長する工程を含むことにある。
（発明の構成）
以下に図面を用いて本発明の詳細な説明する。
第４図は本発明による製造方法の工程図であり、ＤＦＢ
レーザと光変調器との光集積装置を例にとり説明する。
レーザと光変調器との光集積装置を例にとり説明する。
（１１第１の工程
■レーザ領域Ａと変調領域Ｂとの両頭域に、基板１上に
Ａ光導波路層５と、活性層６（以下、層５及び層６をま
とめて「光導波路領域」と称す）及びｐ゛型ＩｎＰ保護
層１３とを結晶成長する。尚、４は基板１上に設けられ
たλ／４シフト回折格子である。
Ａ光導波路層５と、活性層６（以下、層５及び層６をま
とめて「光導波路領域」と称す）及びｐ゛型ＩｎＰ保護
層１３とを結晶成長する。尚、４は基板１上に設けられ
たλ／４シフト回折格子である。
■保護層１３の全表面に例えばプラズマＣＶＤ法により
Ｓｉ＋Ｎａ膜１４を膜着４せ、通常のフォトリソグラフ
ィ技術とエツチング技術とにより、領域Ｂの５ｉＪ４膜
１４を除去した後、Ｓｉ３Ｎ４膜１４を選択エツチング
マスクとして、領域Ｂの層１３．６ 、５及び４を順次
除去する。
Ｓｉ＋Ｎａ膜１４を膜着４せ、通常のフォトリソグラフ
ィ技術とエツチング技術とにより、領域Ｂの５ｉＪ４膜
１４を除去した後、Ｓｉ３Ｎ４膜１４を選択エツチング
マスクとして、領域Ｂの層１３．６ 、５及び４を順次
除去する。
（２）第２の工程
■領域ＢにＢ光導波路層２をレーザ領域Ａの光導波路領
域と直接接合するように成長させ、さらにＢ光導波路層
２よりも禁制帯幅が大なる半導体層であるｎ−型ＩｎＰ
層３を成長させる。
域と直接接合するように成長させ、さらにＢ光導波路層
２よりも禁制帯幅が大なる半導体層であるｎ−型ＩｎＰ
層３を成長させる。
（３）第３の工程
■ ５ｉＪ４膜１４を除去した後、両頭域にｐ型ＩｎＰ
上部クラッド層７及びコンタクト層８を結晶成長する。
上部クラッド層７及びコンタクト層８を結晶成長する。
なお、従来例では変調領域Ｂにコンタクト層８が成長さ
れていなかったが、本発明では容易に成長できる。従っ
て、電極間とのオーミックコンタクトを実現し昌くなる
。
れていなかったが、本発明では容易に成長できる。従っ
て、電極間とのオーミックコンタクトを実現し昌くなる
。
■次にコンタクト層８の全表面に５ｉＪ４膜１１を被着
し、一部を除去した後、Ｓｉ３Ｎ４膜１１を選択エツチ
ングマスクとして層８及び７を７字形に除去する。
し、一部を除去した後、Ｓｉ３Ｎ４膜１１を選択エツチ
ングマスクとして層８及び７を７字形に除去する。
■最後に、コンタクト層８及び上部クラッド層７の全表
面に５ｉｓＮａ膜１１を被着させ、電極用窓を除去した
後、電極９及び１０を設ける。
面に５ｉｓＮａ膜１１を被着させ、電極用窓を除去した
後、電極９及び１０を設ける。
以上の工程により、異常成長することなく、第１図に示
す半導体光集積装置を製造することができる。
す半導体光集積装置を製造することができる。
なお、光導波路層を有する半導体光集積装置として、Ｄ
ＦＢレーザと光変調器とを集積化した装置を例にとり説
明したが、レーザ素子と外部導波路、レーザ素子とモニ
タ用受光素子、増幅器と外部導波路、複数の光空間スイ
ッチ等の組み合わせによるさまざまな半導体光集積装置
に適用できる。
ＦＢレーザと光変調器とを集積化した装置を例にとり説
明したが、レーザ素子と外部導波路、レーザ素子とモニ
タ用受光素子、増幅器と外部導波路、複数の光空間スイ
ッチ等の組み合わせによるさまざまな半導体光集積装置
に適用できる。
また、Ｉｎ Ｐ ／ ＩｎＧａＡｓ Ｐ系の材料に限定
されることな（、ＧａＡｓ／ＧａＡ Ｉ Ａｓ系、 Ｉ
ｎ Ｐ ／Ａ Ｉ Ｇａ１ｎＡｓ系。
されることな（、ＧａＡｓ／ＧａＡ Ｉ Ａｓ系、 Ｉ
ｎ Ｐ ／Ａ Ｉ Ｇａ１ｎＡｓ系。
ＧａＳｂ／ ＩｎＡｓＰＳｂ系＋ ＩｎＡｓ／ＩｎＡｓ
ＰＳｂ系、 ＧａＳｂ／Ａｌ１ＧａＡｓＳｂ系等の他の
半導体材料に適用できる。ここで、レーザ素子を用いな
い場合には、活性層６が省略され、保護層１３が光導波
路層５に隣接して集積されることになる。
ＰＳｂ系、 ＧａＳｂ／Ａｌ１ＧａＡｓＳｂ系等の他の
半導体材料に適用できる。ここで、レーザ素子を用いな
い場合には、活性層６が省略され、保護層１３が光導波
路層５に隣接して集積されることになる。
（発明の効果）
以上のように、本発明は、一方の半導体素子の光導波路
層上に保護膜を成長したのち、他方の半導体素子の光導
波路領域を結晶成長する工程を含むことにより、異常成
長を防ぐことができ、両光導波路領域間の結合効率を低
下させることなく、かつ再現性良く半導体光集積装置を
製造することが可能となるため、その効果は極めて大で
ある。
層上に保護膜を成長したのち、他方の半導体素子の光導
波路領域を結晶成長する工程を含むことにより、異常成
長を防ぐことができ、両光導波路領域間の結合効率を低
下させることなく、かつ再現性良く半導体光集積装置を
製造することが可能となるため、その効果は極めて大で
ある。
第１図は従来のＤＦＢレーザと光変調器との半導体光集
積装置の断面図、第２図は従来の半導体光集積装置の製
造方法工程を示す断面図、第３図は従来の製造方法によ
る一工程図、第４図は本発明による製造方法の工程を示
す断面図である。 １ ・−ｎ＋型１ｎＰ基板、 ２−ＧａｌｎＡｓ Ｐ変
調領域光導波路層、 ３・・・ｎ−型ＩｎＰ層、 ４・
・・λ／４シフト回折格子、 ５・・・ＧａＩｎＡｓ
Ｐレーザ領域光導波路層、 ６・・・Ｇａ１ｎＡｓ Ｐ
活性層、 ７・・・ｐ型ＩｎＰ上部クラッド層、 ８・
・・ｐ型Ｇａ１ｎＡｓ Ｐコンタクト層、 ９．１０・
・・電極、 １１・・・５ＬＮａ絶縁膜、 １２．１４
・・・Ｓｉ、Ｎ４膜、 １３＝４ｎＰ保護層。 第１図 Ｉｊｐ、２図 第４図
積装置の断面図、第２図は従来の半導体光集積装置の製
造方法工程を示す断面図、第３図は従来の製造方法によ
る一工程図、第４図は本発明による製造方法の工程を示
す断面図である。 １ ・−ｎ＋型１ｎＰ基板、 ２−ＧａｌｎＡｓ Ｐ変
調領域光導波路層、 ３・・・ｎ−型ＩｎＰ層、 ４・
・・λ／４シフト回折格子、 ５・・・ＧａＩｎＡｓ
Ｐレーザ領域光導波路層、 ６・・・Ｇａ１ｎＡｓ Ｐ
活性層、 ７・・・ｐ型ＩｎＰ上部クラッド層、 ８・
・・ｐ型Ｇａ１ｎＡｓ Ｐコンタクト層、 ９．１０・
・・電極、 １１・・・５ＬＮａ絶縁膜、 １２．１４
・・・Ｓｉ、Ｎ４膜、 １３＝４ｎＰ保護層。 第１図 Ｉｊｐ、２図 第４図
Claims (1)
- （１）第１の光導波路領域を有する第１の半導体素子領
域と第２の光導波路領域を有する第２の半導体素子領域
とが単一の基板上に集積されている半導体光集積装置の
製造方法において、 前記基板上の前記第１の半導体領域と前記第２の半導体
領域を含む予め定めた所望領域の全面に前記第１の半導
体素子領域の前記第１の光導波領域となる少なくととも
一つの層と該第１の光導波路領域を保護するための保護
層とを形成した後に前記第２の半導体素子領域となる領
域に形成された前記少なくとも一つの層及び前記保護層
とを除去する第１の工程と、 前記形成された前記少なくとも一つの層及び前記保護層
とが除去された前記第２の半導体素子領域となる領域に
前記第２の光導波路領域と前記第２の光導波路の禁制帯
幅より大なる禁制帯幅を有する半導体層とを形成する第
２の工程と、 前記第１の半導体素子領域の前記保護層上と前記第２の
半導体素子領域の前記半導体層上とに少なくともクラッ
ド層を形成した後に電極を配置する第３の工程とを含む ことを特徴とする光導波路領域を有する半導体光集積装
置の製造方法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61035097A JPS62194691A (ja) | 1986-02-21 | 1986-02-21 | 光導波路領域を有する半導体光集積装置の製造方法 |
| US07/015,953 US4820655A (en) | 1986-02-21 | 1987-02-18 | Method for manufacturing semiconductor optical integrated device with optical waveguide regions |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61035097A JPS62194691A (ja) | 1986-02-21 | 1986-02-21 | 光導波路領域を有する半導体光集積装置の製造方法 |
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| JPS62194691A true JPS62194691A (ja) | 1987-08-27 |
Family
ID=12432437
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| JP61035097A Pending JPS62194691A (ja) | 1986-02-21 | 1986-02-21 | 光導波路領域を有する半導体光集積装置の製造方法 |
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