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
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-
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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
- 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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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 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS62194691A true JPS62194691A (ja) | 1987-08-27 |
Family
ID=12432437
Family Applications (1)
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