JPH0927658A - 半導体光集積回路およびその製造方法 - Google Patents
半導体光集積回路およびその製造方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 能動領域及び受動領域での光損失が少なく、
両領域間の結合係数の高いデバイスを提供する。素子容
量を少なくして高速動作を可能ならしめる。 【構成】 ｎ−ＩｎＰ基板１の表面に、能動領域では広
く、受動領域では狭い、間隙幅が一定のＳｉＯ2 膜から
なるマスクを形成する。マスクに挟まれた導波領域に、
ＭＯＶＰＥ法により、ｎ−ＩｎＧａＡｓＰガイド層２、
アンドープＩｎＧａＡｓＰ光導波層３ａ、ｐ−ＩｎＰク
ラッド層４からなる導波構造を選択成長させる。再びＳ
ｉＯ2 膜を用い、能動領域ではｐ−ＩｎＰクラッド層４
の表面にマスクを形成し、受動領域では、導波構造を挟
むように一対のマスクを形成し、高抵抗ＩｎＰ層１１ａ
を成長させる。更に、能動領域に、ｐ−ＩｎＰ層５、ｐ
−ＩｎＧａＡｓコンタクト層６を選択成長させ、ＳｉＯ
2 膜２１を形成し、窓開けしてｐ側電極２２を形成し、
基板裏面にｎ側電極２３を形成する。
両領域間の結合係数の高いデバイスを提供する。素子容
量を少なくして高速動作を可能ならしめる。 【構成】 ｎ−ＩｎＰ基板１の表面に、能動領域では広
く、受動領域では狭い、間隙幅が一定のＳｉＯ2 膜から
なるマスクを形成する。マスクに挟まれた導波領域に、
ＭＯＶＰＥ法により、ｎ−ＩｎＧａＡｓＰガイド層２、
アンドープＩｎＧａＡｓＰ光導波層３ａ、ｐ−ＩｎＰク
ラッド層４からなる導波構造を選択成長させる。再びＳ
ｉＯ2 膜を用い、能動領域ではｐ−ＩｎＰクラッド層４
の表面にマスクを形成し、受動領域では、導波構造を挟
むように一対のマスクを形成し、高抵抗ＩｎＰ層１１ａ
を成長させる。更に、能動領域に、ｐ−ＩｎＰ層５、ｐ
−ＩｎＧａＡｓコンタクト層６を選択成長させ、ＳｉＯ
2 膜２１を形成し、窓開けしてｐ側電極２２を形成し、
基板裏面にｎ側電極２３を形成する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光通信、光情報処
理などに用いられる半導体光集積回路に関する。
理などに用いられる半導体光集積回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体レーザ、半導体光アンプなどを光
導波路によって接続した半導体光集積回路は、今後の光
通信、光情報処理などに用いられるキーデバイスとして
重要視されている。半導体基板上に各種の光機能素子を
モノリシックに集積化すれば、各機能素子をファイバな
どで接続する必要がなく、光ロスの少ないコンパクトな
モジュールを比較的簡単に実現できるため、近年研究開
発が活発化している。
導波路によって接続した半導体光集積回路は、今後の光
通信、光情報処理などに用いられるキーデバイスとして
重要視されている。半導体基板上に各種の光機能素子を
モノリシックに集積化すれば、各機能素子をファイバな
どで接続する必要がなく、光ロスの少ないコンパクトな
モジュールを比較的簡単に実現できるため、近年研究開
発が活発化している。
【０００３】レーザなどの能動領域と光導波路などの受
動領域をモノリシックに集積化するためには、バンドギ
ャップエネルギーの異なる光導波層を光学的に接続する
必要がある。また、集積化素子の挿入損失を低く抑える
ためには、光導波路の導波損失および接続部の結合損失
ができるだけ低いことが望ましい。
動領域をモノリシックに集積化するためには、バンドギ
ャップエネルギーの異なる光導波層を光学的に接続する
必要がある。また、集積化素子の挿入損失を低く抑える
ためには、光導波路の導波損失および接続部の結合損失
ができるだけ低いことが望ましい。
【０００４】図８に従来の光集積回路構造の一例を示す
（K.Y.Liou et al., IEEE Photonics Technology Lette
rs, vol.2, pp.878-880 による）。図８（ａ）、（ｂ）
は、それぞれ能動領域、受動領域の断面図であり、また
図８（ｃ）は、両領域の接続部を示す、図８（ａ）、
（ｂ）を紙面に平行な方向から見た断面図である。図８
（ａ）の能動領域においては、ｎ−ＩｎＰ基板１の表面
に積層されたＩｎＧａＡｓＰガイド層２およびＩｎＧａ
ＡｓＰ活性層３ｃからなる導波構造がメサ状にエッチン
グされ、Ｆｅドープされた高抵抗ＩｎＰ層１１ａで埋め
込まれた構造となっている。
（K.Y.Liou et al., IEEE Photonics Technology Lette
rs, vol.2, pp.878-880 による）。図８（ａ）、（ｂ）
は、それぞれ能動領域、受動領域の断面図であり、また
図８（ｃ）は、両領域の接続部を示す、図８（ａ）、
（ｂ）を紙面に平行な方向から見た断面図である。図８
（ａ）の能動領域においては、ｎ−ＩｎＰ基板１の表面
に積層されたＩｎＧａＡｓＰガイド層２およびＩｎＧａ
ＡｓＰ活性層３ｃからなる導波構造がメサ状にエッチン
グされ、Ｆｅドープされた高抵抗ＩｎＰ層１１ａで埋め
込まれた構造となっている。
【０００５】さらに、導波構造の表面にはｐ−ＩｎＰ層
５、ｐ−ＩｎＧａＡｓコンタクト層６が積層され、表面
にｐ側電極２２が形成されている。また基板１の裏面に
はｎ側電極２３が形成されている。このように導波構造
を高抵抗ＩｎＰ層１１ａで埋め込んだ構造においては、
電流注入時の漏れ電流が抑制され、かつ素子容量が低く
なるため高速応答特性が得られる。
５、ｐ−ＩｎＧａＡｓコンタクト層６が積層され、表面
にｐ側電極２２が形成されている。また基板１の裏面に
はｎ側電極２３が形成されている。このように導波構造
を高抵抗ＩｎＰ層１１ａで埋め込んだ構造においては、
電流注入時の漏れ電流が抑制され、かつ素子容量が低く
なるため高速応答特性が得られる。
【０００６】一方、図８（ｂ）の受動領域では、ＩｎＧ
ａＡｓＰ活性層３を除去した後に残ったＩｎＧａＡｓＰ
ガイド層２をメサエッチングし、全面が高抵抗ＩｎＰ層
１１ａで埋め込まれた構造となっている。高抵抗ＩｎＰ
層１１ａで埋め込むことにより、比較的低い導波損失の
導波路が得られる。
ａＡｓＰ活性層３を除去した後に残ったＩｎＧａＡｓＰ
ガイド層２をメサエッチングし、全面が高抵抗ＩｎＰ層
１１ａで埋め込まれた構造となっている。高抵抗ＩｎＰ
層１１ａで埋め込むことにより、比較的低い導波損失の
導波路が得られる。
【０００７】本構造の導波路接続構造では、図８（ｃ）
に示すように、ＩｎＧａＡｓＰガイド層２が能動領域２
９と受動領域３０にわたって形成され、その上のＩｎＧ
ａＡｓＰ活性層３は能動領域２９のみに形成された構成
となっているため、能動領域２９における光が受動領域
３０のガイド層２に十分に伝播していかず、両領域間で
高い導波光の結合効率を得ることはできない。また、受
動領域の活性層３ｃを選択エッチングする工程を含む
上、導波構造を形成するためにメサエッチングを行うた
めに工程が複雑で再現性、均一性に欠けるという問題が
あった。
に示すように、ＩｎＧａＡｓＰガイド層２が能動領域２
９と受動領域３０にわたって形成され、その上のＩｎＧ
ａＡｓＰ活性層３は能動領域２９のみに形成された構成
となっているため、能動領域２９における光が受動領域
３０のガイド層２に十分に伝播していかず、両領域間で
高い導波光の結合効率を得ることはできない。また、受
動領域の活性層３ｃを選択エッチングする工程を含む
上、導波構造を形成するためにメサエッチングを行うた
めに工程が複雑で再現性、均一性に欠けるという問題が
あった。
【０００８】こうした問題を解決する手段として、選択
成長法を用いる方法がある（特開平４−１０５３８３、
特開平４−３０３９８２、特開平６−２６０７２７な
ど）。図９は選択成長法により作製した光集積回路の構
造を表す断面図であり、図９（ａ）は能動領域、図９
（ｂ）および（ｂ′）は受動領域のそれぞれ断面図であ
る。また、図１０は図９の従来例を作製するのに用いら
れるマスクのパターン図である。図１０（ａ）に示すよ
うに、ｎ−ＩｎＰ基板１の表面に、ＳｉＯ2 などの一対
のストライプ状誘電体膜からなるマスク１２を形成す
る。
成長法を用いる方法がある（特開平４−１０５３８３、
特開平４−３０３９８２、特開平６−２６０７２７な
ど）。図９は選択成長法により作製した光集積回路の構
造を表す断面図であり、図９（ａ）は能動領域、図９
（ｂ）および（ｂ′）は受動領域のそれぞれ断面図であ
る。また、図１０は図９の従来例を作製するのに用いら
れるマスクのパターン図である。図１０（ａ）に示すよ
うに、ｎ−ＩｎＰ基板１の表面に、ＳｉＯ2 などの一対
のストライプ状誘電体膜からなるマスク１２を形成す
る。
【０００９】ストライプ状マスクに挟まれた領域が導波
領域３１となる。ここで、マスク幅Ｗｍが能動領域２９
より受動領域３０の方が狭くなるようにする。このよう
なパターンが形成された基板１上に、有機金属気相成長
（ＭＯＶＰＥ）法により、ＩｎＧａＡｓＰガイド層２、
ＩｎＧａＡｓＰ活性層３ｃおよびｐ−ＩｎＰクラッド層
４を成長させると、マスク１２に挟まれた導波領域３１
において、図９（ａ）、（ｂ）に示すように、選択的に
導波構造が形成される。従ってメサエッチングなしに導
波構造を作製することができる。
領域３１となる。ここで、マスク幅Ｗｍが能動領域２９
より受動領域３０の方が狭くなるようにする。このよう
なパターンが形成された基板１上に、有機金属気相成長
（ＭＯＶＰＥ）法により、ＩｎＧａＡｓＰガイド層２、
ＩｎＧａＡｓＰ活性層３ｃおよびｐ−ＩｎＰクラッド層
４を成長させると、マスク１２に挟まれた導波領域３１
において、図９（ａ）、（ｂ）に示すように、選択的に
導波構造が形成される。従ってメサエッチングなしに導
波構造を作製することができる。
【００１０】次に、マスク１２を除去し、図１０（ｂ）
に示すように、新たに導波領域３１の両側に同じマスク
幅のマスク１２を形成し、図９（ａ）、（ｂ）に示すよ
うに、ｐ−ＩｎＰ層５およびｐ−ＩｎＧａＡｓコンタク
ト層６を導波構造を覆うように成長させる。能動領域２
９の半導体層上をＳｉＯ2 膜２１で覆い、これに窓明け
を行った後、能動領域のコンタクト層６の表面にｐ側電
極２２を形成する。さらに、基板１の裏面にｎ側電極２
３を形成することにより、能動領域の活性層３ｃへの電
流注入機構を形成することができる。
に示すように、新たに導波領域３１の両側に同じマスク
幅のマスク１２を形成し、図９（ａ）、（ｂ）に示すよ
うに、ｐ−ＩｎＰ層５およびｐ−ＩｎＧａＡｓコンタク
ト層６を導波構造を覆うように成長させる。能動領域２
９の半導体層上をＳｉＯ2 膜２１で覆い、これに窓明け
を行った後、能動領域のコンタクト層６の表面にｐ側電
極２２を形成する。さらに、基板１の裏面にｎ側電極２
３を形成することにより、能動領域の活性層３ｃへの電
流注入機構を形成することができる。
【００１１】このようにして形成された光集積回路の導
波路方向の断面図を図１１に示す。選択ＭＯＶＰＥ成長
法では、マスク幅Ｗｍが広いほど、選択成長させたＩｎ
ＧａＡｓＰ層の層厚が増加するとともにそのバンドギャ
ップエネルギーが小さくなる。従って、選択成長された
ＩｎＧａＡｓＰ活性層３ｃのバンドギャップエネルギー
が能動領域２９に比べて受動領域３０で大きくなる。こ
の変化量が充分大きければ、受動領域における活性層３
ｃを能動領域における放出光に対して充分透明にするこ
とができる。従って、１回の結晶成長で導波路結合構造
を作製することができる。この構造によれば、結合部で
の導波層の途切れがないため、１００％近い結合効率が
得られる。
波路方向の断面図を図１１に示す。選択ＭＯＶＰＥ成長
法では、マスク幅Ｗｍが広いほど、選択成長させたＩｎ
ＧａＡｓＰ層の層厚が増加するとともにそのバンドギャ
ップエネルギーが小さくなる。従って、選択成長された
ＩｎＧａＡｓＰ活性層３ｃのバンドギャップエネルギー
が能動領域２９に比べて受動領域３０で大きくなる。こ
の変化量が充分大きければ、受動領域における活性層３
ｃを能動領域における放出光に対して充分透明にするこ
とができる。従って、１回の結晶成長で導波路結合構造
を作製することができる。この構造によれば、結合部で
の導波層の途切れがないため、１００％近い結合効率が
得られる。
【００１２】また、図１０（ａ′）に示すように、受動
領域３０にはマスク１２を形成せずに導波構造を成長さ
せ、その後図１０（ｂ）のようにマスク１２を形成して
導波領域にｐ−ＩｎＰ層５、ｐ−ＩｎＧａＡｓコンタク
ト層６を選択的に形成してもよい。この場合、受動領域
３０には、図９（ｂ′）に示すように、リッジ構造の半
導体層（５、６）が形成され、これにより光の閉じ込め
が行われる。
領域３０にはマスク１２を形成せずに導波構造を成長さ
せ、その後図１０（ｂ）のようにマスク１２を形成して
導波領域にｐ−ＩｎＰ層５、ｐ−ＩｎＧａＡｓコンタク
ト層６を選択的に形成してもよい。この場合、受動領域
３０には、図９（ｂ′）に示すように、リッジ構造の半
導体層（５、６）が形成され、これにより光の閉じ込め
が行われる。
【００１３】この方法によれば、合計２回の結晶成長で
光集積回路を作製することができる。しかし、受動領域
においても、図９（ｂ）、（ｂ′）に示されるように、
ｐ−ＩｎＰ層５が形成されているため、ｐ−ＩｎＰ層５
に浸み出した導波光の不純物準位による吸収のため損失
が大きく、低損失な光導波路を得ることができない。そ
こで、図１２に断面図を示すように、能動領域ではｐ−
ＩｎＰ層５で、受動領域ではアンドープＩｎＰ層１１ｂ
で導波領域を覆うことが考えられる（特願平６−１４４
２８３）。このようにすれば、受動領域３０におけるＩ
ｎＰ層での吸収損失も充分低い低損失導波路が得られ
る。但しこの場合、受動領域３０と能動領域２９に別々
にアンドープＩｎＰ層１１ｂとｐ−ＩｎＰ層５を成長さ
せなければならない。
光集積回路を作製することができる。しかし、受動領域
においても、図９（ｂ）、（ｂ′）に示されるように、
ｐ−ＩｎＰ層５が形成されているため、ｐ−ＩｎＰ層５
に浸み出した導波光の不純物準位による吸収のため損失
が大きく、低損失な光導波路を得ることができない。そ
こで、図１２に断面図を示すように、能動領域ではｐ−
ＩｎＰ層５で、受動領域ではアンドープＩｎＰ層１１ｂ
で導波領域を覆うことが考えられる（特願平６−１４４
２８３）。このようにすれば、受動領域３０におけるＩ
ｎＰ層での吸収損失も充分低い低損失導波路が得られ
る。但しこの場合、受動領域３０と能動領域２９に別々
にアンドープＩｎＰ層１１ｂとｐ−ＩｎＰ層５を成長さ
せなければならない。
【００１４】もう一つの方法が、フォトダイオードと光
導波路の集積化構造として、特願平６−１４６８９４に
開示されている。その断面図を図１３に示す。導波構造
を選択成長させた後、図１３（ａ）に示す能動領域、図
１３（ｂ）に示す受動領域の両方にアンドープＩｎＰ層
１１ｂを成長させた後、能動領域のみにＺｎをＩｎＧａ
ＡｓＰ活性層３ｃの上部まで拡散し、ｐ型に導電型が反
転したＺｎ拡散領域２４を形成することにより電流注入
路を形成する。この方法によれば、フォトダイオードと
低損失光導波路との集積回路を２回の結晶成長によって
作製できる。
導波路の集積化構造として、特願平６−１４６８９４に
開示されている。その断面図を図１３に示す。導波構造
を選択成長させた後、図１３（ａ）に示す能動領域、図
１３（ｂ）に示す受動領域の両方にアンドープＩｎＰ層
１１ｂを成長させた後、能動領域のみにＺｎをＩｎＧａ
ＡｓＰ活性層３ｃの上部まで拡散し、ｐ型に導電型が反
転したＺｎ拡散領域２４を形成することにより電流注入
路を形成する。この方法によれば、フォトダイオードと
低損失光導波路との集積回路を２回の結晶成長によって
作製できる。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】上述したように、図８
に示す素子構造では、全体に形成された活性層３ｃを能
動領域のみ残すようにエッチングした上に、メサエッチ
ングにより導波構造を形成しており、製作が容易でない
うえ、結合効率が充分ではない。また、図９の構造によ
れば、半導体のエッチングなしに高い結合効率を有する
導波路結合構造が得られるが、受動領域においても導波
構造がｐ−ＩｎＰ層５で覆われているために導波損失が
高い。
に示す素子構造では、全体に形成された活性層３ｃを能
動領域のみ残すようにエッチングした上に、メサエッチ
ングにより導波構造を形成しており、製作が容易でない
うえ、結合効率が充分ではない。また、図９の構造によ
れば、半導体のエッチングなしに高い結合効率を有する
導波路結合構造が得られるが、受動領域においても導波
構造がｐ−ＩｎＰ層５で覆われているために導波損失が
高い。
【００１６】図１２の構造では、低損失な受動素子が得
られるが、図１２（ａ）に示す能動素子において、導波
構造の両側の比較的広い領域にＩｎＰのｐｎ接合が形成
されているため、注入電流を増加させるとｐｎ接合を順
方向に流れる漏れ電流が増加し、高い利得を得ることが
困難となる。フォトダイオードとして用いた時は暗電流
が無視できなくなる。またｐｎ接合の存在により、素子
容量が比較的高く、高速変調動作が困難になるという問
題があった。
られるが、図１２（ａ）に示す能動素子において、導波
構造の両側の比較的広い領域にＩｎＰのｐｎ接合が形成
されているため、注入電流を増加させるとｐｎ接合を順
方向に流れる漏れ電流が増加し、高い利得を得ることが
困難となる。フォトダイオードとして用いた時は暗電流
が無視できなくなる。またｐｎ接合の存在により、素子
容量が比較的高く、高速変調動作が困難になるという問
題があった。
【００１７】図１３に示す構造でも低損失導波路が得ら
れ、また、図１３（ａ）に示される能動領域におけるｐ
ｎ接合面積も図１２（ａ）の場合に比べて小さい。しか
し、Ｚｎの拡散深さの精度が低いため、素子製作に再現
性が乏しいという問題があった。したがって、この発明
の目的とするところは、能動領域と受動領域との結合効
率が高く、受動領域における光損失が低く、かつ、素子
容量の低い光集積回路を高精度に、再現性よく製造しう
るようにすることである。
れ、また、図１３（ａ）に示される能動領域におけるｐ
ｎ接合面積も図１２（ａ）の場合に比べて小さい。しか
し、Ｚｎの拡散深さの精度が低いため、素子製作に再現
性が乏しいという問題があった。したがって、この発明
の目的とするところは、能動領域と受動領域との結合効
率が高く、受動領域における光損失が低く、かつ、素子
容量の低い光集積回路を高精度に、再現性よく製造しう
るようにすることである。
【００１８】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めの本発明による光集積回路は、第１導電型半導体基板
上の第１の領域に第１の光導波層がメサ状に形成され、
第２の領域に第１の光導波層よりバンドギャップエネル
ギーの大きい材料からなる第２の光導波層が第１の光導
波層に連続して形成されており、そして、前記第１の光
導波層の側面および前記第２の光導波層の上面が高抵抗
半導体層によって被覆され、かつ、前記第１の光導波層
の上面が第２導電型半導体層によって被覆されている。
めの本発明による光集積回路は、第１導電型半導体基板
上の第１の領域に第１の光導波層がメサ状に形成され、
第２の領域に第１の光導波層よりバンドギャップエネル
ギーの大きい材料からなる第２の光導波層が第１の光導
波層に連続して形成されており、そして、前記第１の光
導波層の側面および前記第２の光導波層の上面が高抵抗
半導体層によって被覆され、かつ、前記第１の光導波層
の上面が第２導電型半導体層によって被覆されている。
【００１９】また、本発明による光集積回路の製造方法
は、（１）第１の領域と第２の領域とが設定された第１
導電型半導体基板上の第１の領域に少なくとも一対の誘
電体膜を有する第１の成長阻止マスクを形成する工程
と、（２）前記第１の成長阻止マスクの形成されていな
い領域上に光導波層を構成する半導体層を成長させる工
程と、（３）第１の領域における光導波層上を覆う誘電
体膜と、第２の領域における導波路となる領域を囲む少
なくとも一対の誘電体膜とを有する第２の成長阻止マス
クを形成する工程と、（４）前記第２の成長阻止マスク
の形成されていない領域上に高抵抗半導体層を成長させ
る工程と、（５）第１の領域における前記光導波層上に
第２導電型の半導体層を選択的に成長させる工程と、を
有するものである。
は、（１）第１の領域と第２の領域とが設定された第１
導電型半導体基板上の第１の領域に少なくとも一対の誘
電体膜を有する第１の成長阻止マスクを形成する工程
と、（２）前記第１の成長阻止マスクの形成されていな
い領域上に光導波層を構成する半導体層を成長させる工
程と、（３）第１の領域における光導波層上を覆う誘電
体膜と、第２の領域における導波路となる領域を囲む少
なくとも一対の誘電体膜とを有する第２の成長阻止マス
クを形成する工程と、（４）前記第２の成長阻止マスク
の形成されていない領域上に高抵抗半導体層を成長させ
る工程と、（５）第１の領域における前記光導波層上に
第２導電型の半導体層を選択的に成長させる工程と、を
有するものである。
【００２０】
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。 ［第１の実施形態］第１の実施形態として、分布帰還型
（ＤＦＢ；Distributed Feedback）半導体レーザとスポ
ットサイズ変換光導波路とを集積化した例について説明
する。図１（ａ）はＤＦＢレーザでの断面図、図１
（ｂ）は光導波路での断面図であり、図２はこの光集積
回路の光導波路に沿った断面での断面図である。また、
図３（ａ）〜（ｃ）は、各工程におけるマスクパターン
図である。まず、図３（ａ）に示すように、ＤＦＢレー
ザ領域３２の表面に回折格子を形成したｎ−ＩｎＰ基板
１の表面にＳｉＯ2 からなるマスク１２を形成した〔図
３（ａ）には回折格子は記載されていない〕。マスク幅
ＷｍはＤＦＢレーザ領域３２では３０μｍ、光導波路領
域３３では５μｍとした。
て図面を参照して説明する。 ［第１の実施形態］第１の実施形態として、分布帰還型
（ＤＦＢ；Distributed Feedback）半導体レーザとスポ
ットサイズ変換光導波路とを集積化した例について説明
する。図１（ａ）はＤＦＢレーザでの断面図、図１
（ｂ）は光導波路での断面図であり、図２はこの光集積
回路の光導波路に沿った断面での断面図である。また、
図３（ａ）〜（ｃ）は、各工程におけるマスクパターン
図である。まず、図３（ａ）に示すように、ＤＦＢレー
ザ領域３２の表面に回折格子を形成したｎ−ＩｎＰ基板
１の表面にＳｉＯ2 からなるマスク１２を形成した〔図
３（ａ）には回折格子は記載されていない〕。マスク幅
ＷｍはＤＦＢレーザ領域３２では３０μｍ、光導波路領
域３３では５μｍとした。
【００２１】また、マスク１２に挟まれた導波領域３１
の幅は、ＤＦＢレーザ領域３２では１．５μｍ、光導波
路領域３３では１．５μｍから０．７μｍに変化するテ
ーパ状とした。次に、ＭＯＶＰＥ法により、ｎ−ＩｎＧ
ａＡｓＰガイド層２（１．１５μｍ組成、層厚０．１μ
ｍ、ドーピング濃度１×１０18ｃｍ-3）、アンドープＩ
ｎＧａＡｓＰ光導波層（活性層）３ａ（１．３μｍ組
成、層厚０．１５μｍ）、ｐ−ＩｎＰクラッド層４（層
厚０．３μｍ、ドーピング濃度７×１０17ｃｍ-3）から
なる導波構造を選択成長させた。組成、層厚はいずれも
ＤＦＢレーザ領域での値である。形成された光導波層３
ａのフォトルミネセンス発光ピーク波長はＤＦＢレーザ
領域３２では１．３μｍ、光導波路領域３３では１．２
μｍとなった。
の幅は、ＤＦＢレーザ領域３２では１．５μｍ、光導波
路領域３３では１．５μｍから０．７μｍに変化するテ
ーパ状とした。次に、ＭＯＶＰＥ法により、ｎ−ＩｎＧ
ａＡｓＰガイド層２（１．１５μｍ組成、層厚０．１μ
ｍ、ドーピング濃度１×１０18ｃｍ-3）、アンドープＩ
ｎＧａＡｓＰ光導波層（活性層）３ａ（１．３μｍ組
成、層厚０．１５μｍ）、ｐ−ＩｎＰクラッド層４（層
厚０．３μｍ、ドーピング濃度７×１０17ｃｍ-3）から
なる導波構造を選択成長させた。組成、層厚はいずれも
ＤＦＢレーザ領域での値である。形成された光導波層３
ａのフォトルミネセンス発光ピーク波長はＤＦＢレーザ
領域３２では１．３μｍ、光導波路領域３３では１．２
μｍとなった。
【００２２】次に、再びＳｉＯ2 膜を表面に形成しこれ
をパターニングして、図３（ｂ）に示すように、ＤＦＢ
レーザ領域３２では導波領域３１のｐ−ＩｎＰクラッド
層４の表面にマスク１２を形成し、一方、光導波路領域
３３では、導波領域３１を挟むように、幅１０μｍ、間
隔６μｍの一対のＳｉＯ2 膜のマスク１２を形成した。
続いて、Ｆｅドープの高抵抗ＩｎＰ層１１ａ（層厚１．
５μｍ、ドーピング濃度５×１０16ｃｍ-3）を成長させ
た。さらに、図３（ｃ）に示すように、ＤＦＢレーザ領
域３２では導波領域３１を挟むように幅１０μｍ、間隔
６μｍの一対のストライプ状ＳｉＯ2 膜の、また光導波
路領域３３では導波領域３１を覆う幅２６μｍのストラ
イプ状ＳｉＯ2 膜のマスク１２を形成し、ｐ−ＩｎＰ層
５（層厚１．５μｍ、ドーピング濃度７×１０17ｃ
ｍ-3）、ｐ−ＩｎＧａＡｓコンタクト層６（層厚０．３
μｍ、ドーピング濃度１×１０19ｃｍ-3）を成長させ
た。
をパターニングして、図３（ｂ）に示すように、ＤＦＢ
レーザ領域３２では導波領域３１のｐ−ＩｎＰクラッド
層４の表面にマスク１２を形成し、一方、光導波路領域
３３では、導波領域３１を挟むように、幅１０μｍ、間
隔６μｍの一対のＳｉＯ2 膜のマスク１２を形成した。
続いて、Ｆｅドープの高抵抗ＩｎＰ層１１ａ（層厚１．
５μｍ、ドーピング濃度５×１０16ｃｍ-3）を成長させ
た。さらに、図３（ｃ）に示すように、ＤＦＢレーザ領
域３２では導波領域３１を挟むように幅１０μｍ、間隔
６μｍの一対のストライプ状ＳｉＯ2 膜の、また光導波
路領域３３では導波領域３１を覆う幅２６μｍのストラ
イプ状ＳｉＯ2 膜のマスク１２を形成し、ｐ−ＩｎＰ層
５（層厚１．５μｍ、ドーピング濃度７×１０17ｃ
ｍ-3）、ｐ−ＩｎＧａＡｓコンタクト層６（層厚０．３
μｍ、ドーピング濃度１×１０19ｃｍ-3）を成長させ
た。
【００２３】エピタキシャル成長終了後、ＤＦＢレーザ
領域３２の表面にＳｉＯ2 膜２１を形成してｐ−ＩｎＧ
ａＡｓコンタクト層６の表面を窓開けしてストライプ状
のｐ側電極２２を形成し、ｎ−ＩｎＰ基板１の裏面を研
磨した後に基板裏面にｎ側電極２３を形成した。そして
ＤＦＢレーザ、光導波路の素子長がそれぞれ３００μｍ
になるようにへき開し、両端面に無反射コーティングを
施した。
領域３２の表面にＳｉＯ2 膜２１を形成してｐ−ＩｎＧ
ａＡｓコンタクト層６の表面を窓開けしてストライプ状
のｐ側電極２２を形成し、ｎ−ＩｎＰ基板１の裏面を研
磨した後に基板裏面にｎ側電極２３を形成した。そして
ＤＦＢレーザ、光導波路の素子長がそれぞれ３００μｍ
になるようにへき開し、両端面に無反射コーティングを
施した。
【００２４】このような構成をとれば、図１（ａ）に示
すように、能動領域では高抵抗層１１ａで両側を覆われ
た埋め込み構造となるため、レーザの高出力動作が可能
になる。また、素子容量が低いために高速応答に優れる
という特徴がある。一方、受動領域においても、図１
（ｂ）に示すように、導波構造が不純物濃度の低い高抵
抗ＩｎＰ層１１ａで覆われているため、導波損失を低く
抑えることができる。さらに、能動領域と受動領域の光
導波層が１回の結晶成長で形成されるために光結合効率
に優れ、さらにエピタキシャル層をエッチングすること
なく素子を形成することができるため、デバイスの歩留
り、均一性、再現性にも優れるという特徴がある。
すように、能動領域では高抵抗層１１ａで両側を覆われ
た埋め込み構造となるため、レーザの高出力動作が可能
になる。また、素子容量が低いために高速応答に優れる
という特徴がある。一方、受動領域においても、図１
（ｂ）に示すように、導波構造が不純物濃度の低い高抵
抗ＩｎＰ層１１ａで覆われているため、導波損失を低く
抑えることができる。さらに、能動領域と受動領域の光
導波層が１回の結晶成長で形成されるために光結合効率
に優れ、さらにエピタキシャル層をエッチングすること
なく素子を形成することができるため、デバイスの歩留
り、均一性、再現性にも優れるという特徴がある。
【００２５】作製した素子の特性を以下に示す。ＤＦＢ
レーザの発振しきい値電流は２０ｍＡ、導波路側からの
スロープ効率は０．２Ｗ／Ａで、３０ｍＷ以上の光出力
が得られた。出力側の導波路のサイズが小さくなってい
ることにより、出力光の遠視野像は半値全幅が１０°以
下と良好であった。このような導波路では導波光のＩｎ
Ｐ層への浸み出しが大きくなるが、高抵抗ＩｎＰ層１１
ａで埋め込まれているために導波損失が低く、高い光出
力が得られた。
レーザの発振しきい値電流は２０ｍＡ、導波路側からの
スロープ効率は０．２Ｗ／Ａで、３０ｍＷ以上の光出力
が得られた。出力側の導波路のサイズが小さくなってい
ることにより、出力光の遠視野像は半値全幅が１０°以
下と良好であった。このような導波路では導波光のＩｎ
Ｐ層への浸み出しが大きくなるが、高抵抗ＩｎＰ層１１
ａで埋め込まれているために導波損失が低く、高い光出
力が得られた。
【００２６】また、従来例と同様に、図３（ａ）のマス
クパターンにおいて、ＤＦＢレーザ領域３２のみにマス
ク１２を形成して光導波路領域３３には全面に導波構造
を形成し、その後は図３（ｂ）、（ｃ）のマスクパター
ンにより、光導波路領域３３に高抵抗ＩｎＰ層１１ａを
選択的に形成したリッジ構造光導波路としてもよい。こ
の場合、光導波路領域３３の断面図は図１（ｂ′）のよ
うになる。
クパターンにおいて、ＤＦＢレーザ領域３２のみにマス
ク１２を形成して光導波路領域３３には全面に導波構造
を形成し、その後は図３（ｂ）、（ｃ）のマスクパター
ンにより、光導波路領域３３に高抵抗ＩｎＰ層１１ａを
選択的に形成したリッジ構造光導波路としてもよい。こ
の場合、光導波路領域３３の断面図は図１（ｂ′）のよ
うになる。
【００２７】［第２の実施形態］次に、第２の実施形態
として、ＤＦＢレーザ、マッハツェンダ干渉型光変調器
および光アンプを集積化した例について説明する。図４
（ａ）は概略の構成を示す平面図であり、図４（ｂ）、
図４（ｃ）は、それぞれ図４（ａ）のＡ−Ａ′線、Ｂ−
Ｂ′線での断面図である。この実施形態は以下のように
作製された。まず、ＤＦＢレーザ領域３４の表面に回折
格子を形成したｎ−ＩｎＰ基板１の表面にＳｉＯ2 マス
クを形成した。マスク幅ＷｍはＤＦＢレーザ領域３４お
よび光アンプ領域３６では３０μｍ、マッハツェンダ光
変調器領域３５の電極２２の部分では２０μｍ、またカ
プラの部分では５μｍとした。またマスク間に挟まれた
導波領域３１の幅は１．５μｍで一定とした。カプラで
の分岐角は１°、曲率半径は５ｍｍとした。
として、ＤＦＢレーザ、マッハツェンダ干渉型光変調器
および光アンプを集積化した例について説明する。図４
（ａ）は概略の構成を示す平面図であり、図４（ｂ）、
図４（ｃ）は、それぞれ図４（ａ）のＡ−Ａ′線、Ｂ−
Ｂ′線での断面図である。この実施形態は以下のように
作製された。まず、ＤＦＢレーザ領域３４の表面に回折
格子を形成したｎ−ＩｎＰ基板１の表面にＳｉＯ2 マス
クを形成した。マスク幅ＷｍはＤＦＢレーザ領域３４お
よび光アンプ領域３６では３０μｍ、マッハツェンダ光
変調器領域３５の電極２２の部分では２０μｍ、またカ
プラの部分では５μｍとした。またマスク間に挟まれた
導波領域３１の幅は１．５μｍで一定とした。カプラで
の分岐角は１°、曲率半径は５ｍｍとした。
【００２８】次に、ＭＯＶＰＥ法により、ｎ−ＩｎＧａ
ＡｓＰガイド層２（１．３μｍ組成、層厚０．１μｍ、
ドーピング濃度１×１０18ｃｍ-3）、歪ＩｎＧａＡｓＰ
量子井戸層（１％圧縮歪、層厚７ｎｍ）および無歪Ｉｎ
ＧａＡｓＰバリア（１．１５μｍ組成、層厚１２ｎｍ）
からなる多重量子井戸活性層３ｂ（ウェル数１５）、ｐ
−ＩｎＰクラッド層４（層厚０．３μｍ、ドーピング濃
度７×１０17ｃｍ-3）からなる導波構造を選択成長させ
た。組成、層厚および歪量はいずれもＤＦＢレーザ領域
での値である。活性層３ｂでのフォトルミネセンス発光
ピーク波長は、ＤＦＢレーザ領域３４では１．５５μ
ｍ、マッハツェンダ光変調器領域３５のうち電極２２を
形成する部分では１．４６μｍ、またカプラの部分では
１．３μｍとなった。
ＡｓＰガイド層２（１．３μｍ組成、層厚０．１μｍ、
ドーピング濃度１×１０18ｃｍ-3）、歪ＩｎＧａＡｓＰ
量子井戸層（１％圧縮歪、層厚７ｎｍ）および無歪Ｉｎ
ＧａＡｓＰバリア（１．１５μｍ組成、層厚１２ｎｍ）
からなる多重量子井戸活性層３ｂ（ウェル数１５）、ｐ
−ＩｎＰクラッド層４（層厚０．３μｍ、ドーピング濃
度７×１０17ｃｍ-3）からなる導波構造を選択成長させ
た。組成、層厚および歪量はいずれもＤＦＢレーザ領域
での値である。活性層３ｂでのフォトルミネセンス発光
ピーク波長は、ＤＦＢレーザ領域３４では１．５５μ
ｍ、マッハツェンダ光変調器領域３５のうち電極２２を
形成する部分では１．４６μｍ、またカプラの部分では
１．３μｍとなった。
【００２９】次に、再びＳｉＯ2 膜を表面に形成し、電
極２２を形成する能動領域では導波領域３１のｐ−Ｉｎ
Ｐクラッド層４の表面にＳｉＯ2 マスクを形成し、一
方、カプラの部分では、導波領域３１を挟むように、幅
１０μｍ、間隔６μｍの対のマスクを形成した。続い
て、Ｆｅドープの高抵抗ＩｎＰ層１１ａ（層厚１．５μ
ｍ、ドーピング濃度５×１０16ｃｍ-3）を成長させた。
さらに、能動領域では幅１０μｍ、間隔６μｍの対のス
トライプ状のＳｉＯ2 マスクを、またカプラでは導波領
域３１を覆う幅２６μｍのＳｉＯ2 マスクを再び形成
し、ｐ−ＩｎＰ層５（層厚１．５μｍ、ドーピング濃度
７×１０17ｃｍ-3）、ｐ−ＩｎＧａＡｓコンタクト層６
（層厚０．３μｍ、ドーピング濃度１×１０19ｃｍ-3）
を順次成長させた。
極２２を形成する能動領域では導波領域３１のｐ−Ｉｎ
Ｐクラッド層４の表面にＳｉＯ2 マスクを形成し、一
方、カプラの部分では、導波領域３１を挟むように、幅
１０μｍ、間隔６μｍの対のマスクを形成した。続い
て、Ｆｅドープの高抵抗ＩｎＰ層１１ａ（層厚１．５μ
ｍ、ドーピング濃度５×１０16ｃｍ-3）を成長させた。
さらに、能動領域では幅１０μｍ、間隔６μｍの対のス
トライプ状のＳｉＯ2 マスクを、またカプラでは導波領
域３１を覆う幅２６μｍのＳｉＯ2 マスクを再び形成
し、ｐ−ＩｎＰ層５（層厚１．５μｍ、ドーピング濃度
７×１０17ｃｍ-3）、ｐ−ＩｎＧａＡｓコンタクト層６
（層厚０．３μｍ、ドーピング濃度１×１０19ｃｍ-3）
を順次成長させた。
【００３０】エピタキシャル成長終了後、電極形成領域
の表面にＳｉＯ2 膜２１を形成してｐ−ＩｎＧａＡｓコ
ンタクト層６の表面を窓開けしてストライプ状のｐ側電
極２２を形成し、ｎ−ＩｎＰ基板１の裏面を研磨後に基
板裏面にｎ側電極２３を形成した。そしてＤＦＢレー
ザ、光アンプの素子長がそれぞれ３００μｍになるよう
にへき開し、両端面に無反射コーティングを施した。ま
た光アンプ側の出射端面は、導波構造が途切れて高抵抗
ＩｎＰ層１１ａで埋め込まれた窓構造とした。
の表面にＳｉＯ2 膜２１を形成してｐ−ＩｎＧａＡｓコ
ンタクト層６の表面を窓開けしてストライプ状のｐ側電
極２２を形成し、ｎ−ＩｎＰ基板１の裏面を研磨後に基
板裏面にｎ側電極２３を形成した。そしてＤＦＢレー
ザ、光アンプの素子長がそれぞれ３００μｍになるよう
にへき開し、両端面に無反射コーティングを施した。ま
た光アンプ側の出射端面は、導波構造が途切れて高抵抗
ＩｎＰ層１１ａで埋め込まれた窓構造とした。
【００３１】このような構成をとれば、図４（ｂ）に示
すように、能動領域では高抵抗層１１ａで両側を覆われ
た埋め込み構造となるため、レーザの高出力動作や、光
変調器、光アンプの高利得動作が得られる。また、素子
容量が低いために高速応答に優れるという特長がある。
一方、受動領域においても、図４（ｃ）に示すように、
導波構造が不純物濃度の低い高抵抗ＩｎＰ層１１ａで覆
われているため、導波損失を低く抑えることができる。
さらに、能動領域と受動領域の光導波層が１回の成長で
形成されるために光結合効率に優れ、さらに半導体層を
エッチングすることなく素子を形成することができるた
め、デバイスの歩留り、均一性、再現性にも優れるとい
う効果が得られる。
すように、能動領域では高抵抗層１１ａで両側を覆われ
た埋め込み構造となるため、レーザの高出力動作や、光
変調器、光アンプの高利得動作が得られる。また、素子
容量が低いために高速応答に優れるという特長がある。
一方、受動領域においても、図４（ｃ）に示すように、
導波構造が不純物濃度の低い高抵抗ＩｎＰ層１１ａで覆
われているため、導波損失を低く抑えることができる。
さらに、能動領域と受動領域の光導波層が１回の成長で
形成されるために光結合効率に優れ、さらに半導体層を
エッチングすることなく素子を形成することができるた
め、デバイスの歩留り、均一性、再現性にも優れるとい
う効果が得られる。
【００３２】なお、本実施形態においては、活性層とし
て、ＩｎＧａＡｓＰバルク半導体層に代え、ＩｎＧａＡ
ｓＰを量子井戸とする多重量子井戸構造を用いている
が、この場合、量子井戸厚ならびに歪量の双方がバンド
ギャップエネルギーを変化させるため、バルク半導体の
場合より大きなバンドギャップエネルギーシフトが得ら
れる。
て、ＩｎＧａＡｓＰバルク半導体層に代え、ＩｎＧａＡ
ｓＰを量子井戸とする多重量子井戸構造を用いている
が、この場合、量子井戸厚ならびに歪量の双方がバンド
ギャップエネルギーを変化させるため、バルク半導体の
場合より大きなバンドギャップエネルギーシフトが得ら
れる。
【００３３】作製した素子の発振しきい値電流は２０ｍ
Ａで、光アンプに５０ｍＡ電流注入したときの光出力は
５ｍＷであった。マッハツェンダ光変調器での挿入損失
は１２ｄＢと見積もられた。光変調器の片側電極に３Ｖ
印加した時の消光比は２０ｄＢであった。また容量は
０．６ｐＦであり、変調帯域は８ＧＨｚ程度であった。
なお、変調器における電極間の分離抵抗は高抵抗ＩｎＰ
層１１ａを用いているため、１０ｋΩ以上と充分高かっ
た。このように、レーザと光変調器と光アンプを集積化
した光集積回路を、本発明を用いることにより、簡単な
製作工程で挿入損失が低く、優れた高速応答特性をもつ
ものとして製作することができた。
Ａで、光アンプに５０ｍＡ電流注入したときの光出力は
５ｍＷであった。マッハツェンダ光変調器での挿入損失
は１２ｄＢと見積もられた。光変調器の片側電極に３Ｖ
印加した時の消光比は２０ｄＢであった。また容量は
０．６ｐＦであり、変調帯域は８ＧＨｚ程度であった。
なお、変調器における電極間の分離抵抗は高抵抗ＩｎＰ
層１１ａを用いているため、１０ｋΩ以上と充分高かっ
た。このように、レーザと光変調器と光アンプを集積化
した光集積回路を、本発明を用いることにより、簡単な
製作工程で挿入損失が低く、優れた高速応答特性をもつ
ものとして製作することができた。
【００３４】［第３の実施形態］次に、第３の実施形態
として、フォトダイオードと光導波路とを集積化した例
について説明する。図５に、本実施形態の概略の平面図
を示す。断面構造は、図１と同様であって、図１（ａ）
がフォトダイオード、図１（ｂ）が光導波路の断面を示
している。但し、本実施形態では、第１の実施形態にお
ける光導波層３ａが、多重量子井戸光吸収層とＩｎＧａ
ＡｓＰ光閉じ込め層となっており、高抵抗ＩｎＰ層１１
ａにアンドープＩｎＰを用いている。また、製作に用い
られるマスクパターンは、図３に示されたものとほぼ同
じである。
として、フォトダイオードと光導波路とを集積化した例
について説明する。図５に、本実施形態の概略の平面図
を示す。断面構造は、図１と同様であって、図１（ａ）
がフォトダイオード、図１（ｂ）が光導波路の断面を示
している。但し、本実施形態では、第１の実施形態にお
ける光導波層３ａが、多重量子井戸光吸収層とＩｎＧａ
ＡｓＰ光閉じ込め層となっており、高抵抗ＩｎＰ層１１
ａにアンドープＩｎＰを用いている。また、製作に用い
られるマスクパターンは、図３に示されたものとほぼ同
じである。
【００３５】まず、ｎ−ＩｎＰ基板１の表面にＳｉＯ2
マスクを形成した。マスク幅Ｗｍはフォトダイオード領
域３７では３０μｍ、光導波路領域３８では６μｍとし
た。またマスクに挟まれた導波領域３１の幅は１．５μ
ｍで一定とした。次に、ＭＯＶＰＥ法により、ｎ−Ｉｎ
ＧａＡｓＰガイド層（２）（１．１μｍ組成、層厚０．
１μｍ、ドーピング濃度１×１０18ｃｍ-3）、ＩｎＧａ
ＡｓＰ量子井戸層（１．３５μｍ組成、層厚７ｎｍ）お
よびＩｎＧａＡｓＰバリア（１．１μｍ組成、層厚１２
ｎｍ）からなる多重量子井戸光吸収層（ウェル数７）、
ＩｎＧａＡｓＰ光閉じ込め層（１．１μｍ組成、層厚
０．１μｍ）、ｐ−ＩｎＰクラッド層（４）（層厚０．
３μｍ、ドーピング濃度７×１０17ｃｍ-3）からなる導
波構造を選択成長させた。組成、層厚はいずれもフォト
ダイオード領域３７での値である。光吸収層のフォトル
ミネセンス発光ピーク波長はフォトダイオード領域３７
では１．３１μｍ、光導波路領域３８では１．１５μｍ
となった。
マスクを形成した。マスク幅Ｗｍはフォトダイオード領
域３７では３０μｍ、光導波路領域３８では６μｍとし
た。またマスクに挟まれた導波領域３１の幅は１．５μ
ｍで一定とした。次に、ＭＯＶＰＥ法により、ｎ−Ｉｎ
ＧａＡｓＰガイド層（２）（１．１μｍ組成、層厚０．
１μｍ、ドーピング濃度１×１０18ｃｍ-3）、ＩｎＧａ
ＡｓＰ量子井戸層（１．３５μｍ組成、層厚７ｎｍ）お
よびＩｎＧａＡｓＰバリア（１．１μｍ組成、層厚１２
ｎｍ）からなる多重量子井戸光吸収層（ウェル数７）、
ＩｎＧａＡｓＰ光閉じ込め層（１．１μｍ組成、層厚
０．１μｍ）、ｐ−ＩｎＰクラッド層（４）（層厚０．
３μｍ、ドーピング濃度７×１０17ｃｍ-3）からなる導
波構造を選択成長させた。組成、層厚はいずれもフォト
ダイオード領域３７での値である。光吸収層のフォトル
ミネセンス発光ピーク波長はフォトダイオード領域３７
では１．３１μｍ、光導波路領域３８では１．１５μｍ
となった。
【００３６】次に、再びＳｉＯ2 膜を表面に形成し、電
極２２を形成するフォトダイオード領域３７では導波領
域３１のｐ−ＩｎＰクラッド層（４）の表面にＳｉＯ2
マスクを形成し、一方光導波路領域３８では、導波領域
３１を挟むように、幅１０μｍ、間隔６μｍの一対のＳ
ｉＯ2 膜のマスクを形成した。続いて、アンドープ高抵
抗ＩｎＰ層（層厚１．５μｍ、キャリア濃度２×１０15
ｃｍ-3）を成長させた。さらに、フォトダイオード領域
３７では幅１０μｍ、間隔６μｍの一対のストライプ状
ＳｉＯ2 マスクを、また光導波路領域３８では導波領域
３１を覆う幅２６μｍのストライプ状ＳｉＯ2 マスクを
再び形成し、ｐ−ＩｎＰ層（５）（層厚１．５μｍ、ド
ーピング濃度７×１０17ｃｍ-3）、ｐ−ＩｎＧａＡｓコ
ンタクト層（６）（層厚０．３μｍ、ドーピング濃度１
×１０19ｃｍ-3）を成長させた。
極２２を形成するフォトダイオード領域３７では導波領
域３１のｐ−ＩｎＰクラッド層（４）の表面にＳｉＯ2
マスクを形成し、一方光導波路領域３８では、導波領域
３１を挟むように、幅１０μｍ、間隔６μｍの一対のＳ
ｉＯ2 膜のマスクを形成した。続いて、アンドープ高抵
抗ＩｎＰ層（層厚１．５μｍ、キャリア濃度２×１０15
ｃｍ-3）を成長させた。さらに、フォトダイオード領域
３７では幅１０μｍ、間隔６μｍの一対のストライプ状
ＳｉＯ2 マスクを、また光導波路領域３８では導波領域
３１を覆う幅２６μｍのストライプ状ＳｉＯ2 マスクを
再び形成し、ｐ−ＩｎＰ層（５）（層厚１．５μｍ、ド
ーピング濃度７×１０17ｃｍ-3）、ｐ−ＩｎＧａＡｓコ
ンタクト層（６）（層厚０．３μｍ、ドーピング濃度１
×１０19ｃｍ-3）を成長させた。
【００３７】エピタキシャル成長終了後、電極形成領域
の表面にＳｉＯ2 膜を形成してｐ−ＩｎＧａＡｓコンタ
クト層（６）の表面を窓開けした後にストライプ状のｐ
側電極２２を形成した。ｎ−ＩｎＰ基板１の裏面を研磨
した後に基板裏面にｎ側電極（２３）を形成した。そし
てフォトダイオード、光導波路の素子長がそれぞれ３０
０μｍになるようにへき開し、両端面に無反射コーティ
ングを施した。
の表面にＳｉＯ2 膜を形成してｐ−ＩｎＧａＡｓコンタ
クト層（６）の表面を窓開けした後にストライプ状のｐ
側電極２２を形成した。ｎ−ＩｎＰ基板１の裏面を研磨
した後に基板裏面にｎ側電極（２３）を形成した。そし
てフォトダイオード、光導波路の素子長がそれぞれ３０
０μｍになるようにへき開し、両端面に無反射コーティ
ングを施した。
【００３８】このような構成をとれば、図１（ａ）に示
す場合と同様に、フォトダイオード領域ではアンドープ
高抵抗ＩｎＰ層で両側を覆われた埋め込み構造となるた
め、暗電流の少ないフォトダイオードが得られる。また
素子容量が低いために高速応答に優れるという特徴があ
る。一方、光導波路領域３８においても、図１（ｂ）に
示す場合と同様に、導波構造がアンドープ高抵抗ＩｎＰ
層で覆われているため、導波損失を低く抑えることがで
きる。
す場合と同様に、フォトダイオード領域ではアンドープ
高抵抗ＩｎＰ層で両側を覆われた埋め込み構造となるた
め、暗電流の少ないフォトダイオードが得られる。また
素子容量が低いために高速応答に優れるという特徴があ
る。一方、光導波路領域３８においても、図１（ｂ）に
示す場合と同様に、導波構造がアンドープ高抵抗ＩｎＰ
層で覆われているため、導波損失を低く抑えることがで
きる。
【００３９】実際、本実施形態の光集積回路の光導波路
の導波損失は、１ｄＢ／ｃｍ以下と低く、またフォトダ
イオードの内部量子効率も１００％であった。また５Ｖ
バイアス時の暗電流は０．１ｎＡ以下であり、周波数帯
域も１０ＧＨｚ以上であった。このように、良好な特性
を有するフォトダイオードと低損失光導波路を簡単な方
法で集積化することができた。
の導波損失は、１ｄＢ／ｃｍ以下と低く、またフォトダ
イオードの内部量子効率も１００％であった。また５Ｖ
バイアス時の暗電流は０．１ｎＡ以下であり、周波数帯
域も１０ＧＨｚ以上であった。このように、良好な特性
を有するフォトダイオードと低損失光導波路を簡単な方
法で集積化することができた。
【００４０】［第４の実施形態］次に、第４の実施形態
として、ゲート光スイッチを集積化した例について説明
する。図６は、本実施形態の概略の平面図である。本実
施形態においては、１×２の光スイッチが形成されてお
り、ゲート電極となるｐ側電極２２を介して電流を注入
することにより、光アンプを動作させ、入射光を透過さ
せる。断面構造は、第１、第２の実施形態の図１、図４
と同様で、図４（ｂ）がゲート領域３９の断面図に相当
し、図１（ｂ）および図４（ｂ）が、ゲート領域３９の
左右の光導波路の断面図に相当している。本実施形態に
おいては、第１の実施形態における光導波層３ａ、第２
の実施形態における活性層３ｂのところに、多重量子井
戸光導波層とＩｎＧａＡｓＰ光閉じ込め層を用い、高抵
抗ＩｎＰ層１１ａとしてドーピング濃度の低いｐ型Ｉｎ
Ｐを用いた。
として、ゲート光スイッチを集積化した例について説明
する。図６は、本実施形態の概略の平面図である。本実
施形態においては、１×２の光スイッチが形成されてお
り、ゲート電極となるｐ側電極２２を介して電流を注入
することにより、光アンプを動作させ、入射光を透過さ
せる。断面構造は、第１、第２の実施形態の図１、図４
と同様で、図４（ｂ）がゲート領域３９の断面図に相当
し、図１（ｂ）および図４（ｂ）が、ゲート領域３９の
左右の光導波路の断面図に相当している。本実施形態に
おいては、第１の実施形態における光導波層３ａ、第２
の実施形態における活性層３ｂのところに、多重量子井
戸光導波層とＩｎＧａＡｓＰ光閉じ込め層を用い、高抵
抗ＩｎＰ層１１ａとしてドーピング濃度の低いｐ型Ｉｎ
Ｐを用いた。
【００４１】まず、ｎ−ＩｎＰ基板１の表面にＳｉＯ2
マスクを形成した。マスク幅Ｗｍはゲート領域３９では
３０μｍ、光導波路では６μｍとした。またマスク間に
挟まれた導波領域３１の幅は１．５μｍで一定とした。
ゲート領域３９の長さは３００μｍ、間隔は２００μ
ｍ、またカプラの分岐角は０．５°で曲率半径は５ｍｍ
とした。次に、ＭＯＶＰＥ法により、ｎ−ＩｎＧａＡｓ
ガイド層（２）（１．３μｍ組成、層厚０．１μｍ、ド
ーピング濃度１×１０18ｃｍ-3）、ＩｎＧａＡｓ量子井
戸層（層厚７ｎｍ）およびＩｎＧａＡｓＰバリア（１．
３μｍ組成、層厚１５ｎｍ）からなる多重量子井戸光導
波層（ウェル数７）、ＩｎＧａＡｓＰ光閉じ込め層
（１．３μｍ組成、層厚０．１μｍ）、ｐ−ＩｎＰクラ
ッド層（４）（層厚０．３μｍ、ドーピング濃度７×１
０17ｃｍ-3）からなる導波構造を選択成長させた。組
成、層厚はいずれもゲート領域３９での値である。多重
量子井戸光導波層でのフォトルミネセンス発光ピーク波
長はゲート領域３９では１．５５μｍであり、光導波路
では１．４μｍであった。
マスクを形成した。マスク幅Ｗｍはゲート領域３９では
３０μｍ、光導波路では６μｍとした。またマスク間に
挟まれた導波領域３１の幅は１．５μｍで一定とした。
ゲート領域３９の長さは３００μｍ、間隔は２００μ
ｍ、またカプラの分岐角は０．５°で曲率半径は５ｍｍ
とした。次に、ＭＯＶＰＥ法により、ｎ−ＩｎＧａＡｓ
ガイド層（２）（１．３μｍ組成、層厚０．１μｍ、ド
ーピング濃度１×１０18ｃｍ-3）、ＩｎＧａＡｓ量子井
戸層（層厚７ｎｍ）およびＩｎＧａＡｓＰバリア（１．
３μｍ組成、層厚１５ｎｍ）からなる多重量子井戸光導
波層（ウェル数７）、ＩｎＧａＡｓＰ光閉じ込め層
（１．３μｍ組成、層厚０．１μｍ）、ｐ−ＩｎＰクラ
ッド層（４）（層厚０．３μｍ、ドーピング濃度７×１
０17ｃｍ-3）からなる導波構造を選択成長させた。組
成、層厚はいずれもゲート領域３９での値である。多重
量子井戸光導波層でのフォトルミネセンス発光ピーク波
長はゲート領域３９では１．５５μｍであり、光導波路
では１．４μｍであった。
【００４２】次に、再びＳｉＯ2 膜を表面に形成し、電
極２２を形成するゲート領域３９では導波領域３１のｐ
−ＩｎＰクラッド層（４）の表面にＳｉＯ2 マスクを形
成し、一方、光導波路では、導波領域３１を挟むよう
に、幅１０μｍ、間隔６μｍの対をなすマスクを形成し
た。続いて、ｐドープ高抵抗ＩｎＰ層（層厚１．５μ
ｍ、キャリア濃度５×１０16ｃｍ-3）を成長させた。さ
らに、ゲート領域３９では幅１０μｍ、間隔６μｍの二
対のストライプ状ＳｉＯ2 膜のマスクを、また光導波路
では導波領域３１を覆う幅２６μｍのＳｉＯ2 膜のマス
クを再び形成し、ｐ−ＩｎＰ層（５）（層厚１．５μ
ｍ、ドーピング濃度７×１０17ｃｍ-3）、ｐ−ＩｎＧａ
Ａｓコンタクト層（６）（層厚０．３μｍ、ドーピング
濃度１×１０19ｃｍ-3）を成長させた。
極２２を形成するゲート領域３９では導波領域３１のｐ
−ＩｎＰクラッド層（４）の表面にＳｉＯ2 マスクを形
成し、一方、光導波路では、導波領域３１を挟むよう
に、幅１０μｍ、間隔６μｍの対をなすマスクを形成し
た。続いて、ｐドープ高抵抗ＩｎＰ層（層厚１．５μ
ｍ、キャリア濃度５×１０16ｃｍ-3）を成長させた。さ
らに、ゲート領域３９では幅１０μｍ、間隔６μｍの二
対のストライプ状ＳｉＯ2 膜のマスクを、また光導波路
では導波領域３１を覆う幅２６μｍのＳｉＯ2 膜のマス
クを再び形成し、ｐ−ＩｎＰ層（５）（層厚１．５μ
ｍ、ドーピング濃度７×１０17ｃｍ-3）、ｐ−ＩｎＧａ
Ａｓコンタクト層（６）（層厚０．３μｍ、ドーピング
濃度１×１０19ｃｍ-3）を成長させた。
【００４３】エピタキシャル成長終了後、電極形成領域
の表面にＳｉＯ2 膜２１を形成し、ｐ−ＩｎＧａＡｓコ
ンタクト層（６）の表面を窓開けした後に、ストライプ
状のｐ側電極２２を形成した。また、ｎ−ＩｎＰ基板１
の裏面を研磨した後に基板裏面にｎ側電極（２３）を形
成した。両端面には無反射コーティングを施した。
の表面にＳｉＯ2 膜２１を形成し、ｐ−ＩｎＧａＡｓコ
ンタクト層（６）の表面を窓開けした後に、ストライプ
状のｐ側電極２２を形成した。また、ｎ−ＩｎＰ基板１
の裏面を研磨した後に基板裏面にｎ側電極（２３）を形
成した。両端面には無反射コーティングを施した。
【００４４】作製した光集積回路に波長１．５５のレー
ザ光を入射させたところ、ゲート領域に５０ｍＡの電流
を注入した際の挿入損失は４ｄＢであり、オン／オフの
消光比としては３０ｄＢ以上が得られた。導波構造を高
抵抗なｐ型ＩｎＰ層で埋め込んでいるため、ゲート領域
での漏れ電流が低く抑えられ、かつｐ型ＩｎＰ層のドー
ピング濃度が低いため、光導波路での導波損失も５ｄＢ
／ｃｍ程度に抑えることができ、低挿入損失特性を実現
することができた。
ザ光を入射させたところ、ゲート領域に５０ｍＡの電流
を注入した際の挿入損失は４ｄＢであり、オン／オフの
消光比としては３０ｄＢ以上が得られた。導波構造を高
抵抗なｐ型ＩｎＰ層で埋め込んでいるため、ゲート領域
での漏れ電流が低く抑えられ、かつｐ型ＩｎＰ層のドー
ピング濃度が低いため、光導波路での導波損失も５ｄＢ
／ｃｍ程度に抑えることができ、低挿入損失特性を実現
することができた。
【００４５】［第５の実施形態］次に、第５の実施形態
として、多波長ＤＢＲ（Distributed Bragg Reflector)
レーザアレイと光カプラ、光アンプを集積化した例につ
いて説明する。図７に本実施形態の概略の平面図を示
す。活性領域４０、ＤＢＲ領域４１を備えるＤＢＲレー
ザ領域４２において４チャンネルの光源が配置され、カ
プラ領域４３において合波され、出力端に配置された光
アンプ領域３６において増幅される構成となっている。
断面構造は上述した実施形態の場合と同様である。
として、多波長ＤＢＲ（Distributed Bragg Reflector)
レーザアレイと光カプラ、光アンプを集積化した例につ
いて説明する。図７に本実施形態の概略の平面図を示
す。活性領域４０、ＤＢＲ領域４１を備えるＤＢＲレー
ザ領域４２において４チャンネルの光源が配置され、カ
プラ領域４３において合波され、出力端に配置された光
アンプ領域３６において増幅される構成となっている。
断面構造は上述した実施形態の場合と同様である。
【００４６】まず、ｎ−ＩｎＰ基板１のＤＢＲ領域４１
に回折格子を形成した後、ＳｉＯ2マスクを形成した。
マスク幅Ｗｍは活性領域４０および光アンプ領域３６で
は３０μｍ、カプラ領域４３では６μｍとした。またＤ
ＢＲ領域４１では６μｍから１２μｍまで２μｍ間隔で
チャンネルごとに変化させた。このようにすることによ
り、レーザの発振波長を制御することができる（特開平
７−１５０９２）。マスクに挟まれた導波領域３１の幅
は１．５μｍで一定とし、またカプラ領域４３の合波部
には方形の導波領域が形成されるようにした。活性領域
４０およびＤＢＲ領域４１の長さは５００μｍおよび３
００μｍで、チャンネル間隔は１５０μｍ、またカプラ
領域４３および光アンプ領域３６の長さは１ｍｍおよび
３００μｍとした。
に回折格子を形成した後、ＳｉＯ2マスクを形成した。
マスク幅Ｗｍは活性領域４０および光アンプ領域３６で
は３０μｍ、カプラ領域４３では６μｍとした。またＤ
ＢＲ領域４１では６μｍから１２μｍまで２μｍ間隔で
チャンネルごとに変化させた。このようにすることによ
り、レーザの発振波長を制御することができる（特開平
７−１５０９２）。マスクに挟まれた導波領域３１の幅
は１．５μｍで一定とし、またカプラ領域４３の合波部
には方形の導波領域が形成されるようにした。活性領域
４０およびＤＢＲ領域４１の長さは５００μｍおよび３
００μｍで、チャンネル間隔は１５０μｍ、またカプラ
領域４３および光アンプ領域３６の長さは１ｍｍおよび
３００μｍとした。
【００４７】次に、ＭＯＶＰＥ法により、ｎ−ＩｎＧａ
Ａｓガイド層（２）（１．３μｍ組成、層厚０．１μ
ｍ、ドーピング濃度１×１０18ｃｍ-3）、ＩｎＧａＡｓ
量子井戸層（層厚７ｎｍ）およびＩｎＧａＡｓＰバリア
（１．３μｍ組成、層厚１５ｎｍ）からなる多重量子井
戸光導波層（ウェル数７）、ＩｎＧａＡｓＰ光閉じ込め
層（１．３μｍ組成、層厚０．１μｍ）、ｐ−ＩｎＰク
ラッド層（４）（層厚０．３μｍ、ドーピング濃度７×
１０17ｃｍ-3）からなる導波構造を選択成長させた。組
成、層厚はいずれも活性領域４０での値である。多重量
子井戸光導波層のフォトルミネセンス発光ピーク波長は
活性領域４０および光アンプ領域３６では１．５５μ
ｍ、ＤＢＲ領域４１では１．４から１．４７μｍ、カプ
ラ領域４３では１．４μｍ以下となった。
Ａｓガイド層（２）（１．３μｍ組成、層厚０．１μ
ｍ、ドーピング濃度１×１０18ｃｍ-3）、ＩｎＧａＡｓ
量子井戸層（層厚７ｎｍ）およびＩｎＧａＡｓＰバリア
（１．３μｍ組成、層厚１５ｎｍ）からなる多重量子井
戸光導波層（ウェル数７）、ＩｎＧａＡｓＰ光閉じ込め
層（１．３μｍ組成、層厚０．１μｍ）、ｐ−ＩｎＰク
ラッド層（４）（層厚０．３μｍ、ドーピング濃度７×
１０17ｃｍ-3）からなる導波構造を選択成長させた。組
成、層厚はいずれも活性領域４０での値である。多重量
子井戸光導波層のフォトルミネセンス発光ピーク波長は
活性領域４０および光アンプ領域３６では１．５５μ
ｍ、ＤＢＲ領域４１では１．４から１．４７μｍ、カプ
ラ領域４３では１．４μｍ以下となった。
【００４８】次に、再びＳｉＯ2 膜を表面に形成し、電
極２２を形成する領域では導波領域３１のｐ−ＩｎＰク
ラッド層（４）の表面にＳｉＯ2 マスクを形成し、一
方、カプラ領域４３では、導波領域３１を挟むように、
幅１０μｍ、間隔６μｍの対となるマスクを形成した。
続いて、Ｆｅドープの高抵抗ＩｎＰ層（層厚１．５μ
ｍ、ドーピング濃度５×１０16ｃｍ-3）およびｎ−Ｉｎ
Ｐ層（層厚０．４μｍ、ドーピング濃度４×１０18ｃｍ
-3）を成長させた。さらに、電流注入領域では幅１０μ
ｍ、間隔６μｍの対となるＳｉＯ2 マスクをストライプ
状に、またカプラ領域４３では導波領域３１を覆う幅２
６μｍのストライプ状のＳｉＯ2 マスクおよび方形のＳ
ｉＯ2 マスクを再び形成し、ｐ−ＩｎＰ層（５）（層厚
１．５μｍ、ドーピング濃度７×１０17ｃｍ-3）、ｐ−
ＩｎＧａＡｓコンタクト層（６）（層厚０．３μｍ、ド
ーピング濃度１×１０19ｃｍ-3）を成長させた。
極２２を形成する領域では導波領域３１のｐ−ＩｎＰク
ラッド層（４）の表面にＳｉＯ2 マスクを形成し、一
方、カプラ領域４３では、導波領域３１を挟むように、
幅１０μｍ、間隔６μｍの対となるマスクを形成した。
続いて、Ｆｅドープの高抵抗ＩｎＰ層（層厚１．５μ
ｍ、ドーピング濃度５×１０16ｃｍ-3）およびｎ−Ｉｎ
Ｐ層（層厚０．４μｍ、ドーピング濃度４×１０18ｃｍ
-3）を成長させた。さらに、電流注入領域では幅１０μ
ｍ、間隔６μｍの対となるＳｉＯ2 マスクをストライプ
状に、またカプラ領域４３では導波領域３１を覆う幅２
６μｍのストライプ状のＳｉＯ2 マスクおよび方形のＳ
ｉＯ2 マスクを再び形成し、ｐ−ＩｎＰ層（５）（層厚
１．５μｍ、ドーピング濃度７×１０17ｃｍ-3）、ｐ−
ＩｎＧａＡｓコンタクト層（６）（層厚０．３μｍ、ド
ーピング濃度１×１０19ｃｍ-3）を成長させた。
【００４９】エピタキシャル成長終了後、電極形成領域
の表面にＳｉＯ2 膜（２１）を形成してｐ−ＩｎＧａＡ
ｓコンタクト層（６）の表面を窓開けした後にｐ側電極
２２を形成し、ｎ−ＩｎＰ基板１の裏面を研磨した後に
基板裏面にｎ側電極（２３）を形成した。両端面には無
反射コーティングを施した。
の表面にＳｉＯ2 膜（２１）を形成してｐ−ＩｎＧａＡ
ｓコンタクト層（６）の表面を窓開けした後にｐ側電極
２２を形成し、ｎ−ＩｎＰ基板１の裏面を研磨した後に
基板裏面にｎ側電極（２３）を形成した。両端面には無
反射コーティングを施した。
【００５０】作製した素子の発振しきい値電流は１２ｍ
Ａであり、光アンプに１００ｍＡの電流を注入した際の
光出力は１チャンネルあたり１ｍＷ以上であった。また
ＤＢＲ領域のマスク幅をチャンネルごとに変化させるこ
とにより、発振波長を２ｎｍ間隔で変化させることがで
きた。
Ａであり、光アンプに１００ｍＡの電流を注入した際の
光出力は１チャンネルあたり１ｍＷ以上であった。また
ＤＢＲ領域のマスク幅をチャンネルごとに変化させるこ
とにより、発振波長を２ｎｍ間隔で変化させることがで
きた。
【００５１】なお、上記の実施形態では、高抵抗ＩｎＰ
層１１ａとしては、Ｆｅをドーピングした半絶縁性半導
体を用いていたが、Ｆｅに代え、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｃｏ等を
ドーピングするようにしてもよい。また、ここに、アン
ドープ半導体や低濃度のｐ型半導体を用いる実施形態に
ついても説明したが、アンドープＩｎＰは通常不純物濃
度が１×１０16ｃｍ-3以下のｎ型であり、１×１０18ｃ
ｍ-3程度の不純物濃度を有するクラッド層に比べて高抵
抗となる。ｐ型半導体を用いる際には、ｐ−ＩｎＰクラ
ッド層４より抵抗を高くする必要があり、かつ受動領域
での価電子帯間吸収を抑制するために、通常のｐ−Ｉｎ
Ｐクラッド層に用いられるより低い、５×１０17ｃｍ-3
以下にドーピング濃度を抑える必要がある。また、実施
形態では、高抵抗ＩｎＰ層の形成後に、ｐ−ＩｎＰ層や
コンタクト層を形成していたが、この順序を変更して高
抵抗ＩｎＰ層の成長を後から行うようにしてもよい。ま
た、本発明の光集積回路内に集積化される素子について
は、実施形態に記したものにとどまらず、各種のものに
適用が可能である。さらに、導波構造の構成や半導体材
料についても一般に知られている様々な種類のものを採
用することが可能である。
層１１ａとしては、Ｆｅをドーピングした半絶縁性半導
体を用いていたが、Ｆｅに代え、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｃｏ等を
ドーピングするようにしてもよい。また、ここに、アン
ドープ半導体や低濃度のｐ型半導体を用いる実施形態に
ついても説明したが、アンドープＩｎＰは通常不純物濃
度が１×１０16ｃｍ-3以下のｎ型であり、１×１０18ｃ
ｍ-3程度の不純物濃度を有するクラッド層に比べて高抵
抗となる。ｐ型半導体を用いる際には、ｐ−ＩｎＰクラ
ッド層４より抵抗を高くする必要があり、かつ受動領域
での価電子帯間吸収を抑制するために、通常のｐ−Ｉｎ
Ｐクラッド層に用いられるより低い、５×１０17ｃｍ-3
以下にドーピング濃度を抑える必要がある。また、実施
形態では、高抵抗ＩｎＰ層の形成後に、ｐ−ＩｎＰ層や
コンタクト層を形成していたが、この順序を変更して高
抵抗ＩｎＰ層の成長を後から行うようにしてもよい。ま
た、本発明の光集積回路内に集積化される素子について
は、実施形態に記したものにとどまらず、各種のものに
適用が可能である。さらに、導波構造の構成や半導体材
料についても一般に知られている様々な種類のものを採
用することが可能である。
【００５２】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の半導体光
集積回路によれば、簡単な製作方法により、高速性に優
れた、高出力半導体レーザ、高利得光アンプ、低雑音フ
ォトダイオードなどの高性能な能動素子と低損失な光導
波路を高い結合効率の下でモノリシックに集積化するこ
とが可能になる。
集積回路によれば、簡単な製作方法により、高速性に優
れた、高出力半導体レーザ、高利得光アンプ、低雑音フ
ォトダイオードなどの高性能な能動素子と低損失な光導
波路を高い結合効率の下でモノリシックに集積化するこ
とが可能になる。
【図１】本発明の第１の実施形態の導波路に垂直な断面
での断面図。
での断面図。
【図２】本発明の第１の実施形態の導波路に平行な断面
での断面図。
での断面図。
【図３】本発明の第１の実施形態の製造方法を説明する
ためのマスクパターン図。
ためのマスクパターン図。
【図４】本発明の第２の実施形態の平面図とそのＡ−
Ａ′線とＢ−Ｂ′線での断面図。
Ａ′線とＢ−Ｂ′線での断面図。
【図５】本発明の第３の実施形態の平面図。
【図６】本発明の第４の実施形態の平面図。
【図７】本発明の第５の実施形態の平面図。
【図８】従来例の断面図。
【図９】他の従来例の導波路に垂直な断面での断面図。
【図１０】図９の従来例の製造方法を説明するためのマ
スクパターン図。
スクパターン図。
【図１１】図９の従来例の導波路に平行な断面での断面
図。
図。
【図１２】図９の従来例の問題点を解決した他の従来例
の断面図。
の断面図。
【図１３】図９、図１２の従来例の問題点を解決した他
の従来例の断面図。
の従来例の断面図。
１ ｎ−ＩｎＰ基板 ２ ｎ−ＩｎＧａＡｓＰガイド層 ３ａ アンドープＩｎＧａＡｓＰ光導波層 ３ｂ 多重量子井戸活性層 ３ｃ ＩｎＧａＡｓＰ活性層 ４ ｐ−ＩｎＰクラッド層 ５ ｐ−ＩｎＰ層 ６ ｐ−ＩｎＧａＡｓコンタクト層 １１ａ 高抵抗ＩｎＰ層 １１ｂ アンドープＩｎＰ層 １２ マスク ２１ ＳｉＯ2 膜 ２２ ｐ側電極 ２３ ｎ側電極 ２４ Ｚｎ拡散領域 ２９ 能動領域 ３０ 受動領域 ３１ 導波領域 ３２、３４ ＤＦＢレーザ領域 ３３、３８ 光導波路領域 ３５ マッハツェンダ光変調器領域 ３６ 光アンプ領域 ３７ フォトダイオード領域 ３９ ゲート領域 ４０ 活性領域 ４１ ＤＢＲ領域 ４２ ＤＢＲレーザ領域 ４３ カプラ領域
Claims (6)
- 【請求項１】 第１導電型半導体基板上の第１の領域に
第１の光導波層がメサ状に形成され、第２の領域に第１
の光導波層よりバンドギャップエネルギーの大きい材料
からなる第２の光導波層が第１の光導波層に連続して形
成されている半導体光集積回路において、前記第１の光
導波層の側面および前記第２の光導波層の上面が高抵抗
半導体層によって被覆され、かつ、前記第１の光導波層
の上面が第２導電型半導体層によって被覆されているこ
とを特徴とする半導体光集積回路。 - 【請求項２】 前記第２の光導波層が第１の光導波層と
ほぼ等しい幅または等しい幅から徐々に変化する態様で
メサ状に形成されており、かつ、該第２の光導波層の側
面が高抵抗半導体層によって被覆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回路。 - 【請求項３】 前記高抵抗半導体層が、アンドープ半導
体、アクセプタ濃度が５×１０17ｃｍ-3以下の半導体、
または、Ｆｅ、Ｃｒ、Ｔｉ若しくはＣｏがドープされた
半導体により形成されていることを特徴とする請求項１
または２記載の半導体光集積回路。 - 【請求項４】 前記第１および第２の光導波層が、量子
井戸構造を有していることを特徴とする請求項１または
２記載の半導体光集積回路。 - 【請求項５】 （１）第１の領域と第２の領域とが設定
された第１導電型半導体基板上の第１の領域に少なくと
も一対の誘電体膜を有する第１の成長阻止マスクを形成
する工程と、 （２）前記第１の成長阻止マスクの形成されていない領
域上に光導波層を構成する半導体層を成長させる工程
と、 （３）第１の領域における光導波層上を覆う誘電体膜
と、第２の領域における光導波路となる領域を囲む少な
くとも一対の誘電体膜とを有する第２の成長阻止マスク
を形成する工程と、 （４）前記第２の成長阻止マスクの形成されていない領
域上に高抵抗半導体層を成長させる工程と、 （５）第１の領域における前記光導波層上に第２導電型
の半導体層を選択的に成長させる工程と、を有する半導
体光集積回路の製造方法。 - 【請求項６】 前記第（１）の工程において形成される
第１の成長阻止マスクは、第１の領域において形成され
る誘電体膜より幅が狭く、かつ、間隙幅が第１の領域に
形成された誘電体膜のそれにほぼ等しいかあるいはほぼ
等しい幅から徐々に狭くなっている、少なくとも一対の
誘電体膜を第２の領域に有することを特徴とする請求項
５記載の半導体光集積回路の製造方法。
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