WO2019172089A1 - 半導体光集積素子およびその製造方法 - Google Patents

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semiconductor
dfb laser
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semiconductor optical
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隆彦 進藤
藤原　直樹
佐野　公一
石井　啓之
松崎　秀昭
山田　貴
建吾 堀越
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日本電信電話株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a semiconductor optical integrated device such as a modulation laser in which an electroabsorption (EA) optical modulator and a semiconductor laser are integrated on a semiconductor substrate such as InP, and a manufacturing method thereof. More specifically, the present invention relates to a high-output semiconductor optical integrated device comprising an EA modulator, a semiconductor optical amplifier (Semiconductor Optical Amplifier: SOA), and a distributed feedback (DFB) laser, and a manufacturing method thereof.
  • EA electroabsorption
  • SOA semiconductor Optical Amplifier
  • DFB distributed feedback
  • next-generation networks are particularly active in the network area called access systems.
  • Trends in these next-generation access networks require longer transmission distances and multi-branching, and the semiconductor-modulated light source used here will also increase optical output to compensate for the increased branching ratio.
  • the demand is growing.
  • An electroabsorption modulator integrated DFB (EADFB) laser has high extinction characteristics and excellent chirp characteristics compared to a direct modulation laser that directly drives a laser with a modulated electric signal. It has been used in a wide range of applications including light sources for networks.
  • FIG. 1 shows a schematic cross-sectional view of a substrate along the light emission direction of a conventional general EADFB laser.
  • a general EADFB laser has a waveguide structure in which a DFB laser 11 and an EA modulator (EAM) 12 are monolithically integrated in the same chip along the light emission direction.
  • the DFB laser 11 has an active layer 11a composed of multiple quantum wells (MQW), and oscillates at a single wavelength by a diffraction grating 11b formed in the resonator.
  • the EA modulator 12 has a light absorption layer 12a made of multiple quantum wells (MQW) having a composition different from that of the DFB laser, and modulates the laser light by changing the light absorption amount by voltage control.
  • MQW multiple quantum wells
  • the light is blinked by electrically driving the EA modulator 12 with the modulation signal under the condition of transmitting and absorbing the output laser light from the DFB laser 11, and the electric signal is converted into an optical signal (optical modulation) and emitted. To do.
  • the problem with this EADFB laser is that, since light absorption in the EA modulator is used for light modulation, there is a trade-off relationship between sufficient extinction characteristics and high light output in principle.
  • FIG. 2 shows the extinction curve of a general EADFB laser, and explains the principle of light intensity modulation.
  • One technique for achieving high output in a general EADFB laser is to reduce the absolute value of the reverse bias voltage applied to the EA modulator and suppress light absorption in the EA modulator.
  • the modulation characteristic that is, the dynamic extinction ratio (DER) is deteriorated.
  • Another method is to increase the drive current of the DFB laser and increase the intensity of the laser beam incident on the EA modulator from the DFB laser.
  • this method not only increases the power consumption of the DFB laser, but also increases the light absorption and the accompanying photocurrent in the EA modulator, which degrades the extinction characteristics and excessively increases the power consumption of the entire chip. End up.
  • Non-Patent Document 1 an EADFB laser (SOA Assisted Extended Reach EADFB ser Laser: AXEL) in which a semiconductor optical amplifier (SOA) is further integrated at the light emitting end of the EADFB laser has been proposed (Non-Patent Document 1).
  • SOA semiconductor optical amplifier
  • FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of a conventional EADFB laser (AXEL) integrated with an SOA.
  • AXEL EADFB laser
  • laser signal light generated by the DFB laser 31 and modulated by the EA modulator 32 is independently amplified and output by the monolithically integrated SOA region 33.
  • the optical output can be increased without degrading the quality of the optical signal waveform.
  • AXEL can increase the output without excessively increasing the drive current of the DFB laser 31 and the photocurrent of the EA modulator 32 as compared with the conventional EADFB laser.
  • the same MQW structure as the active layer 31a of the DFB laser 31 is used for the active layer 33a of the SOA 33. Therefore, a device can be manufactured in the same manufacturing process as that of a conventional EADFB laser without adding a regrowth process for integration of the SOA region.
  • the SOA 33 and the DFB laser 31 in the same element can be electrically connected and driven by the same terminal.
  • a part of the drive current of the DFB laser 31 is supplied to the SOA 33. Since the current distribution is determined according to the ratio (volume) between the length of the DFB laser 31 and the length of the SOA 33, each region of the SOA 33 and the DFB laser 31 operates at the same current density.
  • AXEL can be operated with the same driving method without increasing the number of terminals with respect to the conventional EADFB laser (Patent Document 1).
  • FIG. 4 shows a chip bird's-eye view showing the electrode arrangement in each region of the conventional AXEL.
  • FIG. 4 in order to make the sectional structure of each region easy to understand, a part of the substrate of the chip is cut and expressed.
  • an electrode pattern in which the electrodes (41c, 43c) of the SOA region 43 and the DFB laser region 41 are connected is provided on the element in the chip manufacturing stage, and the SOA is formed in the inspection process after the chip manufacturing.
  • the DFB laser can be driven from a common terminal.
  • AXEL can be manufactured by the same manufacturing process and inspection process as the EADFB laser in addition to the high output and low power consumption by integrating the SOA region. Is an advantage.
  • AXEL is superior in low power consumption and high output characteristics as compared with general EADFB lasers.
  • higher output is indispensable. is there.
  • Another method for increasing the optical output of AXEL is to increase the optical gain obtained in the SOA region.
  • the SOA and the DFB laser are driven and operated from a common terminal. Therefore, when the driving current is adjusted so that the DFB laser operates stably, the amount of current applied to the SOA is also increased. It is determined according to the volume ratio between the two.
  • the DFB laser and the SOA are driven independently, and the current density of the SOA with respect to the DFB laser. Must be set high.
  • the present invention has been made in view of such a problem, and the object of the present invention is to prepare a normality of the SOA region separately at the time of manufacturing the AXEL in order to further increase the output of the semiconductor optical integrated device (AXEL). It is an object of the present invention to provide a semiconductor optical integrated device and a method for manufacturing the same, which can eliminate the need to add an inspection process for confirming the above and prevent an increase in manufacturing cost.
  • the present invention is characterized by having the following configuration.
  • (Structure 1 of the invention) A semiconductor optical integrated device in which a DFB laser, an EA modulator, and an SOA are monolithically integrated on the same substrate, and arranged in the light emission direction in the order of the DFB laser, the EA modulator, and the SOA, A semiconductor bar in which a plurality of the semiconductor optical integrated elements are aligned one-dimensionally in a direction perpendicular to the light emitting direction with the optical axis direction aligned, and the adjacent semiconductor optical integrated elements share the same cleavage end face as the light emitting surface Forming
  • Each of the semiconductor optical integrated devices of the semiconductor bar has a connection wiring portion that electrically connects the electrode of the SOA and the electrode of the DFB laser, The semiconductor optical integrated device, wherein the connection wiring portion is formed across a boundary line between adjacent semiconductor optical integrated devices in the semiconductor bar.
  • the DFB laser, the EA modulator, and the SOA are formed of a mesa stripe structure formed in a batch, 2.
  • a DFB laser, an EA modulator, and an SOA are monolithically integrated on the same substrate, and a semiconductor optical integrated device in which the DFB laser, the EA modulator, and the SOA are arranged in this order in the light emitting direction includes an optical axis.
  • each of the semiconductor optical integrated devices is formed with a connection wiring portion that electrically connects the SOA and the DFB laser across a boundary line between adjacent semiconductor optical integrated devices.
  • the manufacturing cost is not added without adding an inspection process. It is possible to prevent an increase in
  • FIG. 10 is a schematic cross-sectional view of a conventional general EADFB laser. It is a figure explaining the extinction curve of the conventional general EADFB laser, and the principle of intensity modulation.
  • FIG. 6 is a schematic cross-sectional view of a conventional EADFB laser (AXEL) integrated with an SOA. It is a chip
  • FIG. 1A is a bird's eye view of an AXEL chip according to a first embodiment of the present invention
  • the present invention provides a connection wiring portion for electrically connecting the SOA and the DFB laser in the chip as an electrode pattern at the time of manufacture of the AXEL chip (element).
  • the wiring portion is arranged across the adjacent chip area.
  • the connection wiring portion is arranged so as to be cut in the step of separating the adjacent chips after the inspection.
  • the inspection process for confirming the normality of each region at the time of manufacturing is performed in the state of a semiconductor bar including a plurality of chips arranged one-dimensionally in a direction orthogonal to the optical waveguide direction, so that the SOA and DFB of each chip (element)
  • the laser is in an electrically connected state, and both can be inspected and confirmed simultaneously.
  • connection wiring portion is cut, and the SOA and DFB laser in each chip element are electrically separated and can be driven independently.
  • an increase in cost in the manufacturing / inspection process is suppressed, and an ultrahigh output modulated light source with the same manufacturing process and manufacturing cost as a conventional EADFB laser.
  • the SOA part and the EADFB laser part of each element are electrically connected within the semiconductor bar, and the SOA and DFB are energized by energizing one electrode on one element as in the conventional EADFB laser.
  • the normality of the laser can be checked at the same time.
  • the SOA and DFB laser in each element are electrically separated, and when actually driven, the SOA and DFB laser are individually separated at an arbitrary current value. Can be operated.
  • the effects of the present invention described above are not directly related to the AXEL SOA length and DFB laser length, or the ratio of the respective lengths.
  • the SOA length is designed to be long to increase the output of AXEL.
  • it is necessary to supply a sufficient drive current to the SOA. Therefore, when a relatively long SOA is used for the DFB laser, it is essential to drive the SOA and the DFB laser independently.
  • AXEL employing a general DFB laser length of 300 ⁇ m when the conventional SOA and DFB laser are operated by common drive, the influence of the pattern effect becomes significant when the SOA length is 150 ⁇ m or more. Therefore, the present invention exhibits a particularly great effect in AXEL having an SOA length of 150 ⁇ m or more.
  • FIG. 5 shows a bird's eye view of the AXEL chip according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 5A is a bird's-eye view of a single chip that is finally formed after the test
  • FIG. 5B is a halfway through a manufacturing process in which a plurality of chips are two-dimensionally arranged on a semiconductor wafer. The state is shown, and one chip of a semiconductor bar, which will be described later, is illustrated together with a symbol of emitted light.
  • a chip is manufactured with the goal of realizing a light output characteristic during modulation of 9.0 dBm or more, which is generally required as a high-output light source for future access network applications.
  • the oscillation wavelength was 1.57 ⁇ m.
  • each AXEL chip element in the first embodiment shown in FIG. 5 (a) has many elements arranged two-dimensionally on a semiconductor wafer substrate in the same manner as ordinary semiconductor elements. Created.
  • each AXEL chip element is arranged in units of semiconductor bars in which a plurality of elements are arranged one-dimensionally, and a plurality of semiconductor bars are arranged in a two-dimensional arrangement with the optical axis direction aligned.
  • the AXEL chip element of FIG. 5A is similar to the conventional AXEL chip of FIG. 4 in that the DFB laser element 51, the EA modulator 52, and the SOA 53 manufactured on the same substrate are monolithically arranged in this order in the light emitting direction. Integrated.
  • the DFB laser 51 is designed so that the resonator length is 300 ⁇ m, the EA modulator 52 is 120 ⁇ m, and the SOA 53 is 150 ⁇ m.
  • a lower SCH (Separated Confinement Heterostructure) layer, a multiple quantum well layer active layer (MQW1), and an upper SCH layer are sequentially grown on an n-InP substrate.
  • the initial substrate wafer was used.
  • the active layer (MQW1) becomes the active layer 51a of the DFB laser 51 and the active layer 53a of the SOA 53.
  • a diffraction grating adjusted to operate with an oscillation wavelength of 1.57 ⁇ m was formed on the region of the active layer 51 a of the DFB laser 51.
  • a portion to be the EA modulator 52 was selectively etched, and a multiple quantum well structure (MQW2) for the absorption layer 52a of the EA modulator was grown by butt joint regrowth.
  • MQW2 multiple quantum well structure
  • a p-InP clad layer is formed on the top by regrowth.
  • the thickness of the clad layer was designed so that no light field was applied to the electrode region, and 2.0 ⁇ m was used in Example 1.
  • the mesa structure of the optical waveguide was formed by etching, and a semi-insulating InP layer doped with Fe on both sides of the mesa was formed again by burying regrowth.
  • electrode patterns such as DFB laser and SOA electrodes 51c and 53c, and connection wiring portions 513d of both were formed on the upper surface of the semiconductor substrate.
  • the back surface of the InP substrate is polished to about 150 ⁇ m, electrodes are formed on the back surface of the substrate, and the process on the semiconductor wafer is completed.
  • a core layer (total thickness of 200 nm) composed of an active layer of the multiple quantum well layer and upper and lower SCH layers, and a core It has a laminated structure composed of an InP cladding layer that sandwiches the layers from above and below.
  • In the horizontal direction of the cross section of the substrate it has a buried hetero structure in which InP layers are formed on both sides of the mesa.
  • the stripe width of the optical waveguide is 1.5 ⁇ m, and the optical waveguide operates in the DFB mode due to the diffraction grating formed in the laser resonator.
  • the core layer structure formed by the initial growth substrate remains as it is, and the difference from the layer structure of the DFB laser 51 is only the presence or absence of the diffraction grating.
  • a semiconductor bar in which a plurality of elements are arranged one-dimensionally in a direction orthogonal to the light emitting direction after a plurality of element structures in which the optical axis direction is aligned and two-dimensionally arranged on the wafer is completed.
  • the wafer was cleaved and divided on a plane perpendicular to the light exit direction so as to form a structure.
  • the total length of the semiconductor bar is set to, for example, about 10 mm in consideration of the convenience of the subsequent processes, and for example, 25 elements are included in the semiconductor bar.
  • the size of the semiconductor bar is about 0.57 mm ⁇ 10 mm, and 25 elements are one-dimensionally arranged in a direction perpendicular to the light emitting direction.
  • the effects of the present invention are not limited to the semiconductor bar length, the number of elements in the semiconductor bar, and the element spacing.
  • the non-reflective (AR) coating was applied to the outgoing side cleaved surface of the AXEL element on the SOA 53 side, and the high reflective (HR) coating was applied to the reflective side cleaved surface on the DFB laser 51 side.
  • the electrode probe is dropped on each element in the semiconductor bar, the DFB laser unit and the SOA unit are energized and driven simultaneously through the connection wiring unit, and the optical output measurement is performed, thereby normality of the DFB laser unit and the SOA unit. Inspected.
  • FIG. 6 is a plan view schematically showing a part of the semiconductor bar during the inspection process of the manufacturing method of Example 1 for easy understanding of the electrode pattern.
  • the semiconductor bar includes 25 chips.
  • Nth (N ⁇ 25) element as the center.
  • the cleavage position that becomes the boundary line with the adjacent element when the elements in the semiconductor bar are finally separated after the inspection is shown by being divided by the four vertical dotted lines in FIG.
  • the SOA electrode pad 63c and the DFB laser electrode pad 61c are formed in the region of the Nth element.
  • a U-shaped connection wiring portion 613d that electrically connects the SOA electrode 63c and the DFB electrode 61c respectively has a boundary between the N + 1 and the N + 1th element adjacent to the two U-shaped horizontal bar portions. It is formed across the line.
  • connection wiring parts 613d can be formed in a batch by the process of forming the DFB electrode 61c and the SOA electrode 63c in the AXEL wafer manufacturing process, and the load of the manufacturing process due to the addition of the connection wiring part 613d does not increase. .
  • each element in the semiconductor bar is separated by cleavage or the like along a boundary line with an adjacent element indicated by a vertical dotted line in FIG. 6, and the connection wiring portion 613d is cut.
  • connection wiring portion 613d As shown in FIG. 6, by cleaving the boundary line of each element determined in the design stage as a separation point, the connection wiring portion 613d is cut, and the SOA 63 and the DFB laser 61 in each element are electrically separated, It can be driven from an independent power source. At this time, in each element, a part of the connection wiring portion 613d remaining in the element region adjacent to the state of the semiconductor bar remains, but this affects the operation and characteristics of each element. Absent.
  • connection wiring portion 613d is not limited to the U-shape shown in FIG. 6, and may be any shape including a broken line and a curve as long as the shape is cut by separation from an adjacent element. May be.
  • the element whose normality in each region was confirmed in the inspection process was mounted on the module, and the transmission characteristics of 10 Gb / s were evaluated.
  • the injection current to the semiconductor laser was set to 120 mA and the injection current to the SOA was set to 80 mA, it was confirmed that the light output during modulation was 10.0 dBm. At this time, the SOA is operating at a higher current density than the DFB laser. Using this modulation condition, a 40 km transmission experiment using PRBS2 31 -1 NRZ was performed.
  • FIG. 7 is a diagram showing a cross-sectional structure of the waveguide of the AXEL chip in Example 2 of the present invention.
  • an active layer 7 a is provided with a mesa structure 77 on an n-InP substrate 70, and a p-InP layer 71, an n-InP layer 72, and a p-InP clad layer 73 are surrounded around the mesa structure 77.
  • the waveguide is formed and embedded, and the upper surface is covered with the electrode 7c and the insulating film 7e.
  • a buried heterostructure using a thyristor structure made of p-type and n-type semiconductors having a high current confinement effect is employed for the cross-sectional structure of the waveguide with the aim of realizing an optical output during modulation of 12 dBm or more as an access light source. did.
  • a semi-insulating semiconductor layer capable of lowering the capacity is used for the current blocking layer in order to reduce the parasitic capacitance in the EA modulator region and to increase the bandwidth.
  • the current blocking layer using the thyristor structure of the p-type and n-type semiconductor having the structure of Example 2 has a high current confinement effect, and the current injected into the semiconductor laser emits light efficiently. Is possible.
  • p-type and n-type conductive semiconductors are used for the current blocking layer, a semiconductor junction capacitance is generated below the electrode pad of the EA modulator, so that the current blocking layer made of a semi-insulating semiconductor as in the first embodiment. Compared with, the band rate during modulation increases.
  • the oscillation wavelength band of the AXEL element manufactured in Example 2 was set to a 1.49 ⁇ m band.
  • a DFB laser, an EA modulator, and an SOA fabricated on the same substrate are used.
  • the DFB laser has a resonator of 300 ⁇ m, an EA modulator of 120 ⁇ m, and an SOA of 300 ⁇ m.
  • Example 2 In the device fabrication of Example 2, an initial substrate in which a lower SCH (Separated Confinement Heterostructure) layer, an active layer (MQW1) of a multiple quantum well layer, an upper SCH layer, and a p-InP layer are sequentially grown on an n-InP substrate. A wafer was used.
  • SCH Synchronization Heterostructure
  • MQW1 active layer of a multiple quantum well layer
  • MQW1 active layer
  • a p-InP layer p-InP layer
  • a diffraction grating adjusted to operate with an oscillation wavelength of 1.49 ⁇ m band was formed in the DFB laser region.
  • a portion to be an EA modulator was selectively etched, and a multiple quantum well structure (MQW2) to be an absorption layer of the EA modulator was grown by butt joint regrowth.
  • MQW2 multiple quantum well structure
  • a mesa structure 77 indicated by a dotted line in FIG. 7 was formed, p-type and n-type InP layers 71 and 72 were grown in order, and both sides of the mesa were buried to form a current blocking layer.
  • a p-InP cladding layer 73 was formed by regrowth.
  • the thickness of the cladding layer was 2.0 ⁇ m.
  • an insulating film 7e is deposited on the entire surface of the wafer, and after removing the insulating film above the stripes in each region where current is injected, each region of the SOA, EA modulator, and DFB laser similar to the first embodiment is formed on the substrate surface.
  • the electrode pattern 7c was formed.
  • the electrode pattern of the connection wiring part is also formed at the same time.
  • the back surface of the InP substrate is polished to about 150 ⁇ m, electrodes are formed on the back surface of the substrate, and the process on the semiconductor wafer is completed.
  • the AXEL chip in Example 2 has a mesa stripe width of 1.5 ⁇ m and operates in a DFB mode caused by a diffraction grating formed in the laser resonator.
  • the core layer structure formed by the initial growth substrate remains as it is, and the difference in the layer structure from the layer structure of the DFB laser is only the presence or absence of the diffraction grating.
  • the SOA, EA modulator, and DFB laser in Example 2 each have a buried heterostructure consisting of p-type and n-type InP current blocking layers formed by common buried regrowth (FIG. 7).
  • a semiconductor bar structure in which the plurality of elements are one-dimensionally arranged in a direction perpendicular to the light emitting direction is formed.
  • the wafer was cleaved and divided on a plane orthogonal to the light emitting direction.
  • the total length of the semiconductor bar is set to, for example, about 10 mm in consideration of the convenience of the subsequent process, and the semiconductor bar includes, for example, 50 elements.
  • the size of the semiconductor bar is 0.72 mm ⁇ 10 mm, and 50 elements are one-dimensionally arranged in a direction perpendicular to the light emitting direction.
  • the effect of the present invention is not limited to the semiconductor bar length or the number of elements in the semiconductor bar.
  • the non-reflective (AR) coating was applied to the exit side cleaved surface on the SOA side of the AXEL element, and the high reflective (HR) coating was applied to the reflective cleaved surface on the DFB laser side.
  • the electrode probe is dropped on each element in the semiconductor bar, the DFB laser part and the SOA part are energized and driven through the connection wiring part, and the normality of the DFB laser part and the SOA part is measured by performing optical output measurement. Inspected.
  • FIG. 8 is a plan view schematically showing only a part of two adjacent chip regions in order to show the electrode pattern in an easy-to-understand manner in a part of the semiconductor bar during the inspection process of the manufacturing method of the second embodiment.
  • the cleavage position that will be the boundary line when the elements are finally separated is shown by being divided by a central vertical dotted line.
  • the SOA electrode pad 83c and the DFB laser electrode pad 81c are formed in one element region.
  • a U-shaped connection wiring portion 813d for electrically connecting the SOA electrode 83c and the DFB electrode 81c is formed across the boundary line between adjacent elements with two U-shaped horizontal bar portions. ing.
  • the DFB laser part 81 and the SOA part 83 in the same element are electrically connected in the state of the semiconductor bar before the elements are separated. For this reason, in the inspection process, the DFB laser part and the SOA part are energized and driven at the same time, and the inspection can be carried out simultaneously. After the inspection, each element in the semiconductor bar is separated by cleavage at a boundary line with an adjacent element indicated by a vertical dotted line in the center of FIG. 8, and the connection wiring portion 813d is cut.
  • connection wiring portion 813d As shown in FIG. 8, by cleaving the boundary line of each element determined in the design stage as a separation point, the connection wiring portion 813d is cut, and the SOA 83 and the DFB laser 81 in each element are electrically separated. It can be driven from an independent power source. At this time, a part of the connection wiring portion 813d that was in the region of the adjacent element in the state of the semiconductor bar remains in each element, but this does not affect the operation characteristics of each element. . Arbitrary shape of the connection wiring portion 813d is the same as that of the first embodiment.
  • the element whose normality in each region was confirmed in the inspection process was mounted on a module, and a transmission characteristic evaluation of 1.0 Gb / s was performed.
  • the injection current into the semiconductor laser is set to 100 mA and the injection current into the SOA is set to 120 mA, the modulated light output after fiber coupling is 12.0 dBm, and the output power is sufficiently high with respect to the target light output.
  • the SOA is operating at a higher current density than the DFB laser. Under this operating condition, a 20 km transmission experiment using PRBS2 31 -1 NRZ was performed.
  • the semiconductor optical integrated device and the method for manufacturing the same of the present invention it is possible to reduce the manufacturing cost without adding an inspection process in AXEL with further increased output.

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Abstract

半導体光集積素子（ＡＸＥＬ）の更なる高出力化において、検査工程を追加することなく、製造コストの増大を防ぐ。ＤＦＢレーザと、ＥＡ変調器と、ＳＯＡとが同一基板上にモノリシック集積され、光出射方向に、前記ＤＦＢレーザ、前記ＥＡ変調器、前記ＳＯＡの順に配置された半導体光集積素子を、光軸方向を揃えて複数二次元配列して半導体ウエハを形成するステップと、前記半導体ウエハを光出射方向に直交する面で劈開して、複数の前記半導体光集積素子が光出射方向に直交する方向に一次元配列して、隣接する前記半導体光集積素子が同一の劈開端面を光出射面として共有する半導体バーを形成するステップと、前記半導体バーの前記各半導体光集積素子を、前記ＳＯＡの電極と前記ＤＦＢレーザの電極を電気的に接続する接続配線部を介して通電駆動して検査するステップと、検査後に前記半導体バーの前記各半導体光集積素子を、隣接する半導体光集積素子との境界線で分離することにより、前記ＳＯＡの電極と前記ＤＦＢレーザの電極を接続する前記接続配線部を切断して電気的に分離するステップとから構成されている半導体光集積素子の製造方法とした。

Description

半導体光集積素子およびその製造方法
　本発明は、例えばＩｎＰのような半導体基板上に、電界吸収型（Electroabsorption：ＥＡ）光変調器と半導体レーザを集積した変調レーザのような半導体光集積素子およびその製造方法に関する。より詳細には、ＥＡ変調器および半導体光増幅器（Semiconductor Optical Amplifier：ＳＯＡ）と分布帰還型（Distributed Feedback : ＤＦＢ）レーザからなる高出力の半導体光集積素子およびその製造方法に関する。
　近年の動画配信サービスの普及やモバイルトラフィック需要の増大に伴い、ネットワークトラフィックが爆発的に増大しており、特にアクセス系と呼ばれるネットワーク領域において次世代ネットワークに関する議論が活発化している。これら次世代のアクセス系ネットワークのトレンドとしては伝送距離の長延化・多分岐化が求められており、ここで用いられる半導体変調光源にも分岐比の増加を補うために光出力の高出力化への要求が高まっている。
　電界吸収変調器集積型のＤＦＢ（ＥＡＤＦＢ）レーザは、変調電気信号で直接レーザを駆動する直接変調型のレーザと比較し、高い消光特性とすぐれたチャープ特性を有することから、これまでにアクセス系ネットワーク用光源を含め幅広い用途で用いられてきた。
　図１に、従来の一般的なＥＡＤＦＢレーザの光出射方向に沿った概略の基板断面図を示す。一般的なＥＡＤＦＢレーザは、ＤＦＢレーザ１１およびＥＡ変調器（ＥＡＭ）１２が同一チップ内に光出射方向に沿ってモノリシック集積された導波路構造を有する。ＤＦＢレーザ１１は多重量子井戸（ＭＱＷ）からなる活性層１１ａを有し、共振器内に形成された回折格子１１ｂによって単一波長で発振する。また、ＥＡ変調器１２はＤＦＢレーザとは異なる組成の多重量子井戸（ＭＱＷ）からなる光吸収層１２ａを有し、電圧制御により光吸収量を変化させレーザ光を変調する。ＤＦＢレーザ１１からの出力レーザ光を透過・吸収する条件で、ＥＡ変調器１２を変調信号で電気的に駆動することで光を明滅させ、電気信号を光信号に変換（光変調）して出射する。
　このＥＡＤＦＢレーザの課題は、光変調にＥＡ変調器における光吸収を用いるため、十分な消光特性と高光出力化が原理的にトレードオフの関係にあることである。
　図２に、一般的なＥＡＤＦＢレーザの消光曲線を示し、光強度変調の原理を説明する。一般的なＥＡＤＦＢレーザにおいて高出力化を達成するための一つの手法は、ＥＡ変調器へ印加する逆方向バイアス電圧の絶対値を小さくし、ＥＡ変調器での光吸収を抑えることが挙げられる。しかし、この場合ＥＡ変調器の消光曲線の急峻性が低下した部分で動作するため、変調特性すなわち動的消光比（ＤＥＲ）が劣化してしまう。
　もう一つの手法としては、ＤＦＢレーザの駆動電流を増大させ、ＤＦＢレーザからＥＡ変調器に入射するレーザ光強度を増やす方法が挙げられる。しかし、この方法ではＤＦＢレーザの消費電力が増大するだけでなく、ＥＡ変調器における光吸収とそれに伴うフォトカレントも増加して、消光特性が劣化してチップ全体の消費電力が過剰に増大してしまう。以上のように、従来のＥＡＤＦＢレーザでは十分な光出力と変調特性（動的消光比）の両立が困難であり、消費電力の過剰な増大が避けられなかった。
　この課題に対して従来、ＥＡＤＦＢレーザの光出射端にさらに半導体光増幅器（ＳＯＡ）を集積したＥＡＤＦＢレーザ（SOA Assisted Extended Reach EADFB Laser：ＡＸＥＬ）が提案されている（非特許文献１）。
　図３に、従来のＳＯＡを集積したＥＡＤＦＢレーザ（ＡＸＥＬ）の概略の基板断面図を示す。ＡＸＥＬにおいては、ＤＦＢレーザ３１で発生されＥＡ変調器３２によって変調されたレーザ信号光が、モノリシック集積されたＳＯＡ領域３３によって独立して増幅されて出力される。このためＡＸＥＬでは、光信号波形の品質を劣化させることなく、光出力の増大が可能となる。またＡＸＥＬでは、従来のＥＡＤＦＢレーザと比べて、ＤＦＢレーザ３１の駆動電流やＥＡ変調器３２のフォトカレントを過剰に増大させることなく、高出力化が可能である。
　さらにＡＸＥＬでは、ＳＯＡ３３の活性層３３ａにＤＦＢレーザ３１の活性層３１ａと同一のＭＱＷ構造を用いる。従って、ＳＯＡ領域の集積のための再成長プロセスを追加することなく、従来のＥＡＤＦＢレーザと同一の製造工程でデバイス作製が可能である。
　加えて、ＡＸＥＬの特徴としては、図３に示すように同一素子内のＳＯＡ３３とＤＦＢレーザ３１を電気的に接続し、同一端子で駆動可能であることも挙げられる。ＳＯＡ３３とＤＦＢレーザ３１を同一端子から駆動することによって、ＤＦＢレーザ３１の駆動電流の一部がＳＯＡ３３に供給される。この電流配分は、ＤＦＢレーザ３１の長さとＳＯＡ３３の長さの比率（体積）に応じて決まるため、ＳＯＡ３３とＤＦＢレーザ３１のそれぞれの領域は同一電流密度で動作することになる。この駆動方法により、ＡＸＥＬは従来のＥＡＤＦＢレーザに対して端子数を増加させることなく、同一の駆動方法で動作させることが可能となる（特許文献１）。
　図４には、従来のＡＸＥＬの各領域の電極配置を示すチップ鳥瞰図を示す。図４においては、各領域の断面構造を分かりやすくするために、チップの基板の一部をカットして表現している。図４に示す従来のＡＸＥＬでは、チップ作製段階において素子上にＳＯＡ領域４３とＤＦＢレーザ領域４１の電極（４１ｃ、４３ｃ）が結線された電極パターンを設けており、チップ作製後の検査工程においてＳＯＡとＤＦＢレーザとを共通の端子から駆動することができる。これによりＡＸＥＬでは、ＳＯＡ領域の集積に伴う検査工程の増加がなく、従来のＥＡＤＦＢレーザと同じ検査工程をもちいることで各領域の正常性を判断することが可能である。
　以上の通り、従来のＥＡＤＦＢレーザに対して、ＡＸＥＬはＳＯＡ領域の集積による高出力化と低消費電力化に加えて、ＥＡＤＦＢレーザと同一の作製工程と検査工程で製造が可能であることが大きな利点である。
特開２０１３－２５８３３６
W Kobayashi et al., "Novel approach for chirp and output power compensation applied to a 40-Gbit/s EADFB laser integrated with a short SOA," Opt. Express, Vol. 23, No. 7, pp. 9533-9542, Apr. 2015
　しかしながら、近年、特にアクセス系ネットワークなどにおいては、スプリッタ分岐比の増大に伴い変調光源に対する高出力化の要求が高まっている。前述した通り、一般的なＥＡＤＦＢレーザと比較して、ＡＸＥＬは低消費電力性と高出力特性に優れるが、将来的に要求される光出力を達成するためには更なる高出力化が不可欠である。
　また、ＡＸＥＬの光出力を増大させるもう一つの手法として、ＳＯＡ領域で得られる光利得を増大させることが挙げられる。前述した通り、従来のＡＸＥＬではＳＯＡとＤＦＢレーザを共通の端子から駆動して動作させているため、ＤＦＢレーザが安定に動作するような駆動電流に調整した場合、ＳＯＡに印加される電流量も両者の体積比に応じて決定されてしまう。
　そこで、ＡＸＥＬを更なる高出力で動作をさせるためには、ＳＯＡとＤＦＢレーザを別々の電流源から独立に駆動し、ＳＯＡに十分な駆動電流を供給する必要がある。加えて、ＡＸＥＬの高出力化に向けては、ＳＯＡ長を長く設計することが望ましい。これは前述のように、仮にＤＦＢレーザの共振器長を大きくしＤＦＢレーザからの光出力を増加させた場合には、ＥＡ変調器におけるフォトカレントと消費電力を増大させてしまうためである。
　したがって、ＥＡ変調器での光吸収を受けず独立して光増幅が可能なように、ＳＯＡ長を大きく設計することが高出力化には必要となる。しかし、長いＳＯＡ長を採用した場合に懸念される問題は、ＳＯＡ内部のキャリア変動に伴うパターン効果により波形品質が劣化することが挙げられる。
　このＳＯＡ内部でのパターン効果を抑制するためには、ＳＯＡ内部のキャリア密度を十分に増加させる必要があり、この場合もＤＦＢレーザとＳＯＡとを独立駆動し、ＤＦＢレーザに対してＳＯＡの電流密度を高く設定することが必要となる。
　以上の点から、ＡＸＥＬの更なる高出力化に向けてはＳＯＡとＤＦＢレーザとを独立に駆動可能とすることが不可欠となる。その場合、ＡＸＥＬの製造時にＳＯＡ領域の正常性を別途確認する検査工程を追加する必要があり、これが製造コストの増大を招くことが課題となっていた。
　本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、半導体光集積素子（ＡＸＥＬ）の更なる高出力化に向けて、ＡＸＥＬの製造時に別途ＳＯＡ領域の正常性を確認するための検査工程を追加する必要をなくし、製造コストの増大を防ぐことができる半導体光集積素子およびその製造方法を提供することにある。
　本発明は、このような目的を達成するために、以下のような構成を備えることを特徴とする。
（発明の構成１）
　ＤＦＢレーザと、ＥＡ変調器と、ＳＯＡとが同一基板上にモノリシック集積され、光出射方向に、前記ＤＦＢレーザ、前記ＥＡ変調器、および前記ＳＯＡの順に配置された半導体光集積素子であって、
　複数の前記半導体光集積素子が、光軸方向を揃えて光出射方向に直交する方向に一次元配列して、隣接する前記半導体光集積素子が同一の劈開端面を光出射面として共有する半導体バーを形成しており、
　前記半導体バーの前記各半導体光集積素子は、前記ＳＯＡの電極と前記ＤＦＢレーザの電極を電気的に接続する接続配線部を有しており、
　前記接続配線部は、前記半導体バーにおいて隣接する半導体光集積素子との境界線を跨いで形成されている
ことを特徴とする半導体光集積素子。
（発明の構成２）
　前記ＤＦＢレーザ、前記ＥＡ変調器、および前記ＳＯＡは、一括で形成されたメサストライプ構造で形成され、
　前記メサストライプ構造の側壁は、一括成長されたｐ型およびｎ型の半導体層により埋め込まれた埋め込みヘテロ構造を有するように形成されている
ことを特徴とする発明の構成１記載の半導体光集積素子。
（発明の構成３）
　前記ＳＯＡの長さが１５０μｍ以上あるように形成されている
ことを特徴とする発明の構成１または２に記載の半導体光集積素子。
（発明の構成４）
　ＤＦＢレーザと、ＥＡ変調器と、ＳＯＡとが同一基板上にモノリシック集積され、光出射方向に、前記ＤＦＢレーザ、前記ＥＡ変調器、および前記ＳＯＡの順に配置された半導体光集積素子を、光軸方向を揃えて複数二次元配列して半導体ウエハを形成するステップと、
　前記半導体ウエハを光出射方向に直交する面で劈開して、複数の前記半導体光集積素子が光出射方向に直交する方向に一次元配列して、隣接する前記半導体光集積素子が同一の劈開端面を光出射面として共有する半導体バーを形成するステップと、
　前記半導体バーの状態において前記各半導体光集積素子を検査するステップと、
　検査後に前記半導体バーの前記各半導体光集積素子を、隣接する半導体光集積素子との境界線で切断することにより、前記ＳＯＡと前記ＤＦＢレーザを電気的に分離するステップとから構成されており、
　前記半導体ウエハを形成するステップにおいて、前記各半導体光集積素子には、隣接する半導体光集積素子との境界線を跨いで前記ＳＯＡと前記ＤＦＢレーザを電気的に接続する接続配線部が形成される
ことを特徴とする半導体光集積素子の製造方法。
（発明の構成５）
　前記検査するステップにおいて、前記接続配線部を介して前記ＳＯＡと前記ＤＦＢレーザを同時に通電駆動して検査する、
ことを特徴とする発明の構成４記載の半導体光集積素子の製造方法。
　以上記載したように、本発明の半導体光集積素子およびその製造方法によれば、ＡＸＥＬのような半導体光集積素子の更なる高出力化を図る場合において、検査工程を追加することなく、製造コストの増大を防ぐことが可能となる。
従来の一般的なＥＡＤＦＢレーザの概略の基板断面図である。 従来の一般的なＥＡＤＦＢレーザの消光曲線と強度変調の原理を説明する図である。 従来のＳＯＡを集積したＥＡＤＦＢレーザ（ＡＸＥＬ）の概略の基板断面図である。 従来のＡＸＥＬの各領域の電極配置を示すチップ鳥瞰図である。 本発明の実施例１におけるＡＸＥＬのチップ鳥瞰図（ａ）、半導体ウエハ上の複数のチップが二次元配列して形成された製造工程の途中状態を示す図（ｂ）である。 本発明の実施例１のＡＸＥＬの検査工程における半導体バーの一部を示す平面図である。 本発明の実施例２におけるＡＸＥＬチップの導波路の断面図である。 本発明の実施例２のＡＸＥＬの検査工程における半導体バーの一部を示す平面図である。
（本発明の概要）　本発明は上記問題を解決するために、ＡＸＥＬのチップ(素子)製造時の電極パターンとしてチップ内のＳＯＡとＤＦＢレーザを電気的に接続する接続配線部を設け、その接続配線部を隣接する隣のチップの領域にまたがって配置する。この時、接続配線部は検査後に隣接チップを分離する工程において切断されるように配置する。製造時に各領域の正常性を確認する検査工程は、複数のチップを光導波方向に直交する方向に一次元配列して含む半導体バーの状態で行われるため、各チップ（素子）のＳＯＡとＤＦＢレーザは電気的に接続した状態となっており、両者を同時に検査、確認できる。
　検査工程後に隣接する素子を個別のチップに分離した際には、接続配線部は切断され各チップ素子内のＳＯＡとＤＦＢレーザが電気的に分離され、独立に駆動可能となる。
　本発明では、ＡＸＥＬのＳＯＡとＤＦＢレーザを独立で駆動させるＡＸＥＬにおいて、その製造・検査工程におけるコストの増大を抑制し、従来のＥＡＤＦＢレーザと同一の製造プロセスと製造コストで超高出力な変調光源を実現する。すなわち、検査工程時には半導体バー内で各素子のＳＯＡ部とＥＡＤＦＢレーザ部が電気的に接続されており、従来のＥＡＤＦＢレーザと同じく１つの素子上の１つの電極に通電することで、ＳＯＡとＤＦＢレーザの正常性を同時に検査することができる。さらに、検査工程後に半導体バーを個別の素子に分離することで、各素子内のＳＯＡとＤＦＢレーザは電気的に分離され、実際に駆動させる際にはＳＯＡとＤＦＢレーザを任意の電流値で個別に動作させることが可能となる。
　上記の本発明の効果は、ＡＸＥＬのＳＯＡ長およびＤＦＢレーザ長や、それぞれの長さの比に直接関連するものではないが、ＡＸＥＬの高出力化のためにＳＯＡ長を長く設計した場合には、パターン効果を抑制するためにＳＯＡに十分な駆動電流を供給する必要がある。従って、ＤＦＢレーザに対して相対的に長いＳＯＡを採用した場合には、ＳＯＡとＤＦＢレーザを独立して駆動することが不可欠である。一般的なＤＦＢレーザ長である３００μmを採用したＡＸＥＬにおいて、従来のようなＳＯＡとＤＦＢレーザを共通駆動で動作させた場合、ＳＯＡ長が１５０μm以上の場合にパターン効果の影響が顕著になる。従ってＳＯＡ長１５０μｍ以上のＡＸＥＬにおいて、本発明は特に大きな効果を発揮する。
　以下、図面を参照しながら本発明の実施例について詳細に説明する。
　図５に、本発明の実施例１におけるＡＸＥＬのチップ鳥瞰図を示す。図５（ａ）は、最終的に試験後、分離形成されたチップ単体の鳥瞰図であり、図５（ｂ）は半導体ウエハ上に複数のチップが二次元配列して形成された製造工程の途中状態を示し、後述の半導体バーの１つのチップが出射光の記号とともに例示されている。
　本実施例１では、将来のアクセス系ネットワーク用途の高出力光源として一般的に要求される、9.0ｄＢｍ以上の変調時光出力特性の実現を目標としてチップを作製している。また、発振波長は１．５７μｍとした。
　図５（ａ）の本実施例１におけるＡＸＥＬチップ素子は、図５（ｂ）に示すように、通常の半導体素子と同様に半導体ウエハの基板上に多数の素子が二次元配列して同時に多数作成される。図５（ｂ）において各ＡＸＥＬチップ素子は、複数の素子が一次元配列した半導体バーを単位として配列され、光軸方向を揃えて複数の半導体バーが二次元配列している。
　図５（ａ）のＡＸＥＬチップ素子は、図４の従来のＡＸＥＬのチップと同様に、同一基板上に作製されたＤＦＢレーザ素子５１、ＥＡ変調器５２およびＳＯＡ５３が、光出射方向にこの順にモノリシック集積されて構成される。本実施例１のＡＸＥＬチップ素子では、ＤＦＢレーザ５１の共振器長を３００μm、ＥＡ変調器５２の長さを１２０μｍ、ＳＯＡ５３の長さを１５０μｍとして設計されている。
　図５（ａ）の本実施例１におけるＡＸＥＬ素子作製には、ｎ－ＩｎＰ基板上に、下部ＳＣＨ（Separated Confinement Heterostructure）層、多重量子井戸層の活性層（ＭＱＷ１）、上部ＳＣＨ層を順次成長した初期基板ウエハを用いた。活性層（ＭＱＷ１）は、ＤＦＢレーザ５１の活性層５１ａおよびＳＯＡ５３の活性層５３ａとなる。
　初めに、ＤＦＢレーザ５１の活性層５１ａの領域上に１．５７μｍを発振波長として動作するように調節された回折格子を形成した。次に、ＥＡ変調器５２となる部分を選択的にエッチングし、バットジョイント再成長によってＥＡ変調器の吸収層５２ａのための多重量子井戸構造（ＭＱＷ２）を成長した。
　その後、再成長によって上部にｐ－ＩｎＰクラッド層を形成する。クラッド層の厚さは電極領域に光のフィールドがかからないように設計し本実施例１では２．０μｍを用いた。
　次に、光導波路のメサ構造をエッチングによって形成し、再び埋め込み再成長によってメサの両脇にＦｅをドーピングした半絶縁性ＩｎＰ層を形成した。次に半導体基板の上部表面にＤＦＢレーザおよびＳＯＡの電極５１ｃ、５３ｃ、両者の接続配線部５１３ｄなどの電極パターンを形成した。その後、ＩｎＰ基板裏面を１５０μｍ程度まで研磨し、基板裏面に電極を形成して半導体ウエハ上での工程は完了となる。
　本実施例１の導波路構造は、導波路に垂直な基板断面の厚み方向については、多重量子井戸層の活性層と上下のＳＣＨ層とからなるコア層（層厚の合計２００ｎｍ）と、コア層を上下から挟み込むＩｎＰクラッド層とからなる積層構造を持っている。基板断面の水平方向については、メサ両脇にＩｎＰ層が形成された埋め込みヘテロ構造を持っている。また、光導波路のストライプ幅は１．５μｍとし、レーザ共振器内に形成した回折格子に起因するＤＦＢモードで動作する。またＳＯＡ５３の部分では、初期成長基板で形成されたコア層構造がそのまま残存し、ＤＦＢレーザ５１の層構造との違いは回折格子の有無のみである。
　図５（ｂ）に示すように、ウエハ上に光軸方向を揃えて二次元配列した複数の素子構造が完成した後、複数の素子が光出射方向に直交する方向に一次元配列した半導体バー構造を形成するように、ウエハを光出射方向に直交する面で劈開、分割した。各半導体バーには、隣接する素子同士が同一の劈開端面を光出射面または反射面として共有するように、複数の素子が等間隔に配置されており、各素子間の距離はチップ幅Ｗ＝４００μｍに設計されている。
　ここで、半導体バーの全長は以後の工程の便宜を考慮して、例えば１０ｍｍ程度とし、半導体バー内には例えば２５個の素子が含まれているものとした。半導体バーのサイズは０．５７ｍｍｘ１０ｍｍ程度となり、２５個の素子が光出射方向に直交する方向に一次元配列している。ただし、本発明の効果は半導体バー長や半導体バー内の素子数、素子間隔に限定されるものではない。
　この半導体バーの状態で、ＡＸＥＬ素子のＳＯＡ５３側の出射側劈開面に無反射（ＡＲ）コーティングを、ＤＦＢレーザ５１側の反射側劈開面に高反射（ＨＲ）コーティングを施した。
　続いて、半導体バー内の各素子に電極プローブを落として、ＤＦＢレーザ部とＳＯＡ部を接続配線部を介して同時に通電駆動し、光出力測定を行うことでＤＦＢレーザ部とＳＯＡ部の正常性を検査した。
　図６は、実施例１の製造方法の検査工程時の半導体バーの一部を、電極パターンを分かりやすく示すために模式的に示す平面図である。前述した通り半導体バーには２５個のチップが含まれるが、ここではＮ番目(Ｎ＜25)の素子を中心に４個の互いに隣接する素子部分のみを示した。検査後に最終的に半導体バー内の各素子を分離する際の、隣接素子との境界線となる劈開位置は、図６の４本の縦の点線で区分して示す。図６に示すように、Ｎ番目の素子においてＳＯＡ電極パッド６３ｃとＤＦＢレーザ電極パッド６１ｃは、Ｎ番目の素子の領域内に形成されている。
　さらに、ＳＯＡ電極６３ｃとＤＦＢ電極６１ｃをそれぞれ電気的に接続するコの字型の接続配線部６１３ｄが、コの字の２本の横棒部分でＮ番目と隣接するＮ＋１番目の素子との境界線を跨いで形成されている。この接続配線部６１３ｄの構造によって、各素子を検査する半導体バーの状態において、各素子内におけるＳＯＡ電極６３ｃとＤＦＢ電極６１ｃは電気的に接続されている。
　また、接続配線部６１３ｄはすべて、ＡＸＥＬのウェハ製造工程内でＤＦＢ電極６１ｃやＳＯＡ電極６３ｃを形成するプロセスで一括に形成することができ、接続配線部６１３ｄの追加による製造工程の負荷は増加しない。
　この構造を用いたＡＸＥＬチップの検査工程において、ＤＦＢレーザ部６１とＳＯＡ部６３は電気的に接続されているため、ＤＦＢレーザ部とＳＯＡ部は同時に通電駆動され、検査を同時に実施できる。各素子の領域の正常性の検査後に、半導体バー内の各素子は、図６の縦の点線で示す隣接素子との境界線で劈開などによって分離され、接続配線部６１３ｄは切断される。
　図６に示す通り、設計段階で決められた各素子の境界線を分離箇所として劈開することで、接続配線部６１３ｄは切断され、各素子内のＳＯＡ６３とＤＦＢレーザ６１は電気的に分離され、独立した電源から駆動可能となる。このとき、各素子内には半導体バーの状態の際に隣接していた素子の領域にあった接続配線部６１３ｄの一部が残存するが、これは各素子の動作や特性には影響を及ぼさない。
　また、接続配線部６１３ｄの平面形状は図６に示すコの字形状に限定されるものではなく、隣接素子との分離で切断される形状であれば、折れ線、曲線を含む任意の形状であっても良い。
　本実施例１の方法で製造されたＡＸＥＬ素子を用いた光送信機について、検査工程で各領域の正常性が確認された素子をモジュールに実装し10Ｇｂ／ｓの伝送特性評価を行った。ＥＡＭの逆方向印加電圧と変調振幅はＥＡＤＦＢレーザの一般的な変調条件を用い、それぞれＶｄｃ＝-0.7Ｖ、Ｖｐｐ＝2Ｖとした。
　半導体レーザへの注入電流を120ｍＡ、ＳＯＡへの注入電流を80ｍＡに設定したところ、変調時光出力は10.0ｄＢｍであることを確認できた。このとき、ＤＦＢレーザに対してＳＯＡの方が高い電流密度で動作していることになる。この変調条件を用い、ＰＲＢＳ２31-1　ＮＲＺによる40ｋｍ伝送実験を実施した。
　初めに、Ｂａｃｋ－ｔｏ－Ｂａｃｋでのアイ波形評価から良好なアイ開口が確認され、加えて40ｋｍのＳＭＦを用いた伝送実験においてもビット誤り率１０-12に達するエラーフリー動作が確認された。
　図７は、本発明の実施例２におけるＡＸＥＬチップの導波路の断面構造を示す図である。図７では、ｎ－ＩｎＰ基板７０の上にメサ構造７７で活性層７ａが設けられており、メサ構造７７の周囲はｐ－ＩｎＰ層７１、ｎ－ＩｎＰ層７２、ｐ－ＩｎＰクラッド層７３が形成されて導波路を埋め込んでおり、上面は電極７ｃと絶縁膜７ｅで覆われている。
　本実施例２では、アクセス用光源として１２ｄＢｍ以上の変調時光出力の実現を目指し、導波路の断面構造に電流狭窄効果の高いｐ型、ｎ型半導体からなるサイリスタ構造を用いた埋め込みヘテロ構造を採用した。
　一般的な埋め込みヘテロ構造には、ＥＡ変調器領域の寄生容量を低減し広帯域化を図るため、低容量化が可能な半絶縁性半導体層が電流ブロック層に用いられる。これに対して、実施例２の構造のｐ型、ｎ型半導体によるサイリスタ構造を用いた電流ブロック層は、電流狭窄効果が高く、半導体レーザに注入した電流が効率的に発光するため、高出力化が可能である。ただし、ｐ型およびｎ型の導電性半導体を電流ブロック層に用いた場合、ＥＡ変調器の電極パッド下部に半導体接合容量を生じることから、実施例１のように半絶縁性半導体による電流ブロック層と比較して変調時の帯域律速が大きくなる。
　しかし、本実施例２のような高出力特性に特化した用途においては、比較的小さい変調速度であるので十分な帯域が確保できる。本実施例２で作製したＡＸＥＬ素子の発振波長帯は１．４９μｍ帯とした。また、本実施例２においては、同一基板上に作製されたＤＦＢレーザ、ＥＡ変調器およびＳＯＡから構成され、ＤＦＢレーザの共振器を３００μm、ＥＡ変調器を１２０μｍ、ＳＯＡを３００μｍの長さとした。
　実施例２の素子作製には、ｎ－ＩｎＰ基板上に、下部ＳＣＨ（Separated Confinement Heterostructure）層、多重量子井戸層の活性層（ＭＱＷ１）、上部ＳＣＨ層、ｐ－ＩｎＰ層を順次成長した初期基板ウエハを用いた。
　初めに、ＤＦＢレーザの領域に１．４９μｍ帯を発振波長として動作するように調節された回折格子を形成した。次に、ＥＡ変調器となる部分を選択的にエッチングし、バットジョイント再成長によってＥＡ変調器の吸収層となる多重量子井戸構造（ＭＱＷ２）を成長した。
　その後、図７の点線で示すメサ構造７７を形成し、ｐ型、ｎ型ＩｎＰ層７１，７２を順に成長しメサ両脇を埋め込み、電流ブロック層を形成した。
　続いて、メサ上部の絶縁膜を除去後に、再成長によってｐ－ＩｎＰクラッド層７３を形成した。クラッド層の厚さは２．０μｍとした。続いてウエハ全面に絶縁膜７ｅを堆積し、電流を注入する各領域のストライプ上部の絶縁膜を除去した後、基板表面に実施例１と同様のＳＯＡ、ＥＡ変調器、およびＤＦＢレーザの各領域の電極パターン７ｃを形成した。接続配線部の電極パターンも同時に形成される。その後、ＩｎＰ基板裏面を１５０μｍ程度まで研磨し、基板裏面に電極を形成して半導体ウエハ上での工程は完了となる。
　本実施例２におけるＡＸＥＬチップでは、光導波路のメサストライプ幅を１．５μｍとし、レーザ共振器内に形成した回折格子に起因するＤＦＢモードで動作する。またＳＯＡの部分では、初期成長基板で形成されたコア層構造がそのまま残存し、ＤＦＢレーザの層構造との層構造の違いは回折格子の有無のみである。
　実施例２におけるＳＯＡ、ＥＡ変調器、およびＤＦＢレーザは、それぞれ共通の埋め込み再成長で形成されたｐ型、ｎ型ＩｎＰ電流ブロック層からなる埋め込みヘテロ構造を有する（図７）。
　実施例１と同様に、ウエハ上に光軸方向を揃えて二次元配列した複数の素子構造が完成した後、複数の素子が光出射方向に直交する方向に一次元配列した半導体バー構造を形成するように、ウエハを光出射方向に直交する面で劈開、分割した。各半導体バーには、隣接する素子同士が同一の劈開端面を光出射面または反射面として共有するように、複数の素子が等間隔に配置されており、各素子間の距離はチップ幅Ｗ＝２００μｍに設計されている。
　ここで、半導体バーの全長は以後の工程の便宜を考慮して、例えば１０ｍｍ程度とし、半導体バー内には例えば５０個の素子が含まれているものとした。半導体バーのサイズは０．７２ｍｍｘ１０ｍｍとなり、５０個の素子が光出射方向に直交する方向に一次元配列している。ただし、本発明の効果は半導体バー長や半導体バー内の素子数に限定されない。
　この半導体バーの状態で、ＡＸＥＬ素子のＳＯＡ側の出射側劈開面に無反射（ＡＲ）コーティングを、ＤＦＢレーザ側の反射側劈開面に高反射（ＨＲ）コーティングを施した。
　続いて、半導体バー内の各素子に電極プローブを落として、ＤＦＢレーザ部とＳＯＡ部を接続配線部を介して通電駆動し、光出力測定を行うことでＤＦＢレーザ部とＳＯＡ部の正常性を検査した。
　図８は、実施例２の製造方法の検査工程時の半導体バーの一部を、電極パターンを分かりやすく示すために隣接する２つのチップ領域のみ模式的に示した平面図である。最終的に各素子を分離する際の境界線となる劈開位置を、中央の縦の点線で区分して示す。図８に示される通り、ＳＯＡ電極パッド８３ｃとＤＦＢレーザ電極パッド８１ｃは１つの素子の領域内に形成されている。
　さらに、ＳＯＡ電極８３ｃとＤＦＢ電極８１ｃをそれぞれ電気的に接続するコの字型の接続配線部８１３ｄが、コの字の２本の横棒部分で隣接する素子との境界線を跨いで形成されている。この構造によって、各素子を分離する前の半導体バーの状態において、同一素子内のＤＦＢレーザ部８１とＳＯＡ部８３は電気的に接続されている。このため、検査工程においてＤＦＢレーザ部とＳＯＡ部は同時に通電駆動され、検査を同時に実施できる。検査後に半導体バー内の各素子は、図８中央の縦の点線で示す隣接素子との境界線で劈開によって分離され、接続配線部８１３ｄは切断される。
　図８に示す通り、設計段階で決められた各素子の境界線を分離箇所として劈開などすることで、接続配線部８１３ｄは切断され、各素子内のＳＯＡ８３とＤＦＢレーザ８１は電気的に分離され、独立した電源から駆動可能となる。このとき、各素子内には半導体バーの状態の際に隣接していた素子の領域にあった接続配線部８１３ｄの一部が残留するが、これは各素子の動作特性には影響を及ぼさない。接続配線部８１３ｄの形状の任意性は実施例１と同様である。
　本実施例２の方法で製造されたＡＸＥＬ素子を用いた光送信機について、検査工程で各領域の正常性が確認された素子をモジュールに実装し1.0Ｇｂ／ｓの伝送特性評価を行った。ＥＡＭの逆方向印加電圧と変調振幅はＥＡＤＦＢレーザの一般的な変調条件を用い、それぞれＶｄｃ＝-1.0Ｖ、Ｖｐｐ＝2Ｖとした。
　半導体レーザへの注入電流を100ｍＡ、ＳＯＡへの注入電流を120ｍＡに設定したところ、ファイバ結合後の変調時光出力は12.0ｄＢｍが得られ目標としていた光出力に対して十分な高出力特性であることを確認できた。このとき、ＤＦＢレーザに対してＳＯＡの方が高い電流密度で動作していることになる。この動作条件において、ＰＲＢＳ２31-1　ＮＲＺによる20ｋｍ伝送実験を実施した。
　初めに、Ｂａｃｋ－ｔｏ－Ｂａｃｋでのアイ波形評価から良好なアイ開口が確認され、加えて40ｋｍのＳＭＦを用いた伝送実験においてもビット誤り率１０-12に達するエラーフリー動作が確認された。
　以上記載したように、本発明の半導体光集積素子およびその製造方法によれば、更なる高出力化を図ったＡＸＥＬにおいて、検査工程を追加することなく、製造コストを抑えることが可能となる。
１１、３１、４１、５１、６１、８１　ＤＦＢレーザ
１１ａ、３１ａ、４１ａ、５１ａ、７ａ　活性層
１１ｂ　回折格子
１２、３２、４２、５２、６２、８２　ＥＡ変調器（ＥＡＭ）
１２ａ、３２ａ、４２ａ、５２ａ　光吸収層
３３、４３、５３、６３、８３　ＳＯＡ
３３ａ、４３ａ、５３ａ　活性層
４１ｃ、４３ｃ、５１ｃ、５３ｃ、５１ｃ、５３ｃ、７ｃ、８１ｃ、８３ｃ　電極
５１３ｄ、６１３ｄ、８１３ｄ　接続配線部
７０　ｎ－ＩｎＰ基板
７７　メサ構造
７１　ｐ－ＩｎＰ層
７２　ｎ－ＩｎＰ層
７３　ｐ－ＩｎＰクラッド層
７ｅ　絶縁膜

Claims (5)

  1. 　ＤＦＢレーザと、ＥＡ変調器と、ＳＯＡとが同一基板上にモノリシック集積され、光出射方向に、前記ＤＦＢレーザ、前記ＥＡ変調器、および前記ＳＯＡの順に配置された半導体光集積素子であって、
    　複数の前記半導体光集積素子が、光軸方向を揃えて光出射方向に直交する方向に一次元配列して、隣接する前記半導体光集積素子が同一の劈開端面を光出射面として共有する半導体バーを形成しており、
    　前記半導体バーの前記各半導体光集積素子は、前記ＳＯＡの電極と前記ＤＦＢレーザの電極を電気的に接続する接続配線部を有しており、
    　前記接続配線部は、前記半導体バーにおいて隣接する半導体光集積素子との境界線を跨いで形成されている
    ことを特徴とする半導体光集積素子。
  2. 　前記ＤＦＢレーザ、前記ＥＡ変調器、および前記ＳＯＡは、一括で形成されたメサストライプ構造で形成され、
    　前記メサストライプ構造の側壁は、一括成長されたｐ型およびｎ型の半導体層により埋め込まれた埋め込みヘテロ構造を有するように形成されている
    ことを特徴とする請求項１記載の半導体光集積素子。
  3. 　前記ＳＯＡの長さが１５０μｍ以上あるように形成されている
    ことを特徴とする請求項１または２に記載の半導体光集積素子。
  4. 　ＤＦＢレーザと、ＥＡ変調器と、ＳＯＡとが同一基板上にモノリシック集積され、光出射方向に、前記ＤＦＢレーザ、前記ＥＡ変調器、および前記ＳＯＡの順に配置された半導体光集積素子を、光軸方向を揃えて複数二次元配列して半導体ウエハを形成するステップと、
    　前記半導体ウエハを光出射方向に直交する面で劈開して、複数の前記半導体光集積素子が光出射方向に直交する方向に一次元配列して、隣接する前記半導体光集積素子が同一の劈開端面を光出射面として共有する半導体バーを形成するステップと、
    　前記半導体バーの状態において前記各半導体光集積素子を検査するステップと、
    　検査後に前記半導体バーの前記各半導体光集積素子を、隣接する半導体光集積素子との境界線で切断することにより、前記ＳＯＡと前記ＤＦＢレーザを電気的に分離するステップとから構成されており、
    　前記半導体ウエハを形成するステップにおいて、前記各半導体光集積素子には、隣接する半導体光集積素子との境界線を跨いで前記ＳＯＡと前記ＤＦＢレーザを電気的に接続する接続配線部が形成される
    ことを特徴とする半導体光集積素子の製造方法。
  5. 　前記検査するステップにおいて、前記接続配線部を介して前記ＳＯＡと前記ＤＦＢレーザを同時に通電駆動して検査する、
    ことを特徴とする請求項４記載の半導体光集積素子の製造方法。
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP4050741A1 (en) 2021-02-26 2022-08-31 EFFECT Photonics B.V. Monolithic photonic integrated circuit and opto-electronic system comprising the same

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6022391A (ja) * 1983-07-18 1985-02-04 Nec Corp レ−ザダイオ−ド検査方法
US20040105476A1 (en) * 2002-08-19 2004-06-03 Wasserbauer John G. Planar waveguide surface emitting laser and photonic integrated circuit
JP2005197511A (ja) * 2004-01-08 2005-07-21 Hamamatsu Photonics Kk 光パルス発生素子
JP2008294124A (ja) * 2007-05-23 2008-12-04 Fujitsu Ltd 光半導体素子
JP2012019248A (ja) * 2011-10-26 2012-01-26 Sumitomo Electric Ind Ltd Ｉｉｉ族窒化物半導体レーザ素子、及びｉｉｉ族窒化物半導体レーザ素子を作製する方法
JP2013258336A (ja) 2012-06-13 2013-12-26 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 半導体光集積素子
WO2016136183A1 (ja) * 2015-02-23 2016-09-01 日本電信電話株式会社 Ｓｏａ集積ｅａ－ｄｆｂレーザ及びその駆動方法
JP2017228654A (ja) * 2016-06-22 2017-12-28 住友電工デバイス・イノベーション株式会社 光半導体装置の製造方法及び光半導体装置

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7672546B2 (en) * 2001-10-09 2010-03-02 Infinera Corporation Optical transport network having a plurality of monolithic photonic integrated circuit semiconductor chips
US7079715B2 (en) * 2001-10-09 2006-07-18 Infinera Corporation Transmitter photonic integrated circuit (TxPIC) chip architectures and drive systems and wavelength stabilization for TxPICs
JP4014861B2 (ja) * 2001-12-07 2007-11-28 古河電気工業株式会社 化合物半導体デバイス及びその作製方法
JP5233090B2 (ja) * 2006-07-28 2013-07-10 沖電気工業株式会社 キャリア抑圧光パルス列発生方法及びこの方法を実現するモード同期半導体レーザ
CN100570970C (zh) * 2007-12-13 2009-12-16 清华大学 利用soa四波混频效应产生高频微波的集成光电子器件
JP5451332B2 (ja) * 2008-12-02 2014-03-26 日本オクラロ株式会社 光半導体装置
CN105075038B (zh) * 2013-02-18 2018-04-10 古河电气工业株式会社 半导体激光元件、集成型半导体激光元件、以及半导体激光元件的制造方法
WO2015122367A1 (ja) * 2014-02-13 2015-08-20 古河電気工業株式会社 集積型半導体レーザ素子および半導体レーザモジュール
CN106663916B (zh) * 2015-02-12 2020-09-25 古河电气工业株式会社 半导体激光装置
JP6543188B2 (ja) 2015-12-25 2019-07-10 日本電信電話株式会社 波長多重光送信器及びその制御方法
US10074959B2 (en) * 2016-08-03 2018-09-11 Emcore Corporation Modulated laser source and methods of its fabrication and operation
CN107611772B (zh) * 2017-09-25 2020-07-28 清华大学 电吸收调制激光器及其制备方法

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6022391A (ja) * 1983-07-18 1985-02-04 Nec Corp レ−ザダイオ−ド検査方法
US20040105476A1 (en) * 2002-08-19 2004-06-03 Wasserbauer John G. Planar waveguide surface emitting laser and photonic integrated circuit
JP2005197511A (ja) * 2004-01-08 2005-07-21 Hamamatsu Photonics Kk 光パルス発生素子
JP2008294124A (ja) * 2007-05-23 2008-12-04 Fujitsu Ltd 光半導体素子
JP2012019248A (ja) * 2011-10-26 2012-01-26 Sumitomo Electric Ind Ltd Ｉｉｉ族窒化物半導体レーザ素子、及びｉｉｉ族窒化物半導体レーザ素子を作製する方法
JP2013258336A (ja) 2012-06-13 2013-12-26 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 半導体光集積素子
WO2016136183A1 (ja) * 2015-02-23 2016-09-01 日本電信電話株式会社 Ｓｏａ集積ｅａ－ｄｆｂレーザ及びその駆動方法
JP2017228654A (ja) * 2016-06-22 2017-12-28 住友電工デバイス・イノベーション株式会社 光半導体装置の製造方法及び光半導体装置

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
W KOBAYASHI ET AL.: "Novel approach for chirp and output power compensation applied to a 40-Gbit/s EADFB laser integrated with a short SOA", OPT. EXPRESS, vol. 23, no. 7, April 2015 (2015-04-01), pages 9533 - 9542

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