JPH0237305A - 光導波路及びその製造方法 - Google Patents
光導波路及びその製造方法Info
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- JPH0237305A JPH0237305A JP18761088A JP18761088A JPH0237305A JP H0237305 A JPH0237305 A JP H0237305A JP 18761088 A JP18761088 A JP 18761088A JP 18761088 A JP18761088 A JP 18761088A JP H0237305 A JPH0237305 A JP H0237305A
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Landscapes
- Optical Integrated Circuits (AREA)
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】
〔産業上の利用分野１
本発明は、光集積回路或いは光電子集積回路等の構成要
素として用いられるＩＩ −Ｖｌ族化合物半導体の光導
波路に関する。
素として用いられるＩＩ −Ｖｌ族化合物半導体の光導
波路に関する。
［従来の技術］
従来報告されているＩＩ〜Ｖｌ族化合物半導体の光導波
路は、トシャ・ヨコガフ５アプライド・フィジックス・
レター（Ｔｏｓｈｉｙａ Ｙｏｋｏｇａｗａ、 Ａｐｐ
ｌＰｈｙｓ、 Ｌｅｆｆ） Ｖｏｌ、 ５２． Ｎｏ
、２ ｆ１９８８） １２０に記載されている構造のも
のである。第３図は該光導波路の概絡図であり、５はＧ
ａＡｓ基板、６はＺｎＳより成るクラッド層、７はＺｎ
５ｅ−ＺｎＳ超格子より成る導波路層、８はＳｉＯ□の
ストライブである。この光導波路はＳｉｎ、のストライ
ブ幅が６μｍ、導波路層の厚さが０．４〜１２４ｕｍの
時、波長が０．６３３μｍの光に対してシングルモード
となり、又伝ｍａ ｔｓ失は０．７１ｄＢ／ｃｍである
と報告されている。
路は、トシャ・ヨコガフ５アプライド・フィジックス・
レター（Ｔｏｓｈｉｙａ Ｙｏｋｏｇａｗａ、 Ａｐｐ
ｌＰｈｙｓ、 Ｌｅｆｆ） Ｖｏｌ、 ５２． Ｎｏ
、２ ｆ１９８８） １２０に記載されている構造のも
のである。第３図は該光導波路の概絡図であり、５はＧ
ａＡｓ基板、６はＺｎＳより成るクラッド層、７はＺｎ
５ｅ−ＺｎＳ超格子より成る導波路層、８はＳｉＯ□の
ストライブである。この光導波路はＳｉｎ、のストライ
ブ幅が６μｍ、導波路層の厚さが０．４〜１２４ｕｍの
時、波長が０．６３３μｍの光に対してシングルモード
となり、又伝ｍａ ｔｓ失は０．７１ｄＢ／ｃｍである
と報告されている。
（発明が解決しようとする課題）
しかし、前述の従来技術の光導波路は導波路層上にスト
ライブ状のＳｉＯ□を形成することにより、界面と平行
な方向の実効的な屈折率段差をつけている為、この方向
における導波路領域とクラッド域との屈折率の段差が小
さく光の閉じ込めが有効に行われないといつ課題を有す
る。そこで本発明はこの様な課題を解決するもので、そ
の目的とするところは光を有効に閉じ込める構造のＩｆ
−Ｖｌ族化合物半導体の光導波路及びその製造方法を
提供するところにある。
ライブ状のＳｉＯ□を形成することにより、界面と平行
な方向の実効的な屈折率段差をつけている為、この方向
における導波路領域とクラッド域との屈折率の段差が小
さく光の閉じ込めが有効に行われないといつ課題を有す
る。そこで本発明はこの様な課題を解決するもので、そ
の目的とするところは光を有効に閉じ込める構造のＩｆ
−Ｖｌ族化合物半導体の光導波路及びその製造方法を
提供するところにある。
［課題を解決するための手段］
本発明の光導波路は、基板上にＩＩ −Ｖｌ族化合物半
導体より成るクラッド層と、該クラッド層上の一部に該
クラッド層よりも大きな屈折率を有するＩＩ −Ｖｌ族
化合物半導体より成る導波路層を積層した構造を有する
ことを特徴とする。さらに該光導波路の製造方法は、基
板上にクラッド層を形成する工程と、該クラッド層上に
マスクを形成する工程と、該マスクを用いて導波路層を
クラッド層上の一部に選択的に形成する工程と、マスク
を除去する工程とを含むことを特徴とする。
導体より成るクラッド層と、該クラッド層上の一部に該
クラッド層よりも大きな屈折率を有するＩＩ −Ｖｌ族
化合物半導体より成る導波路層を積層した構造を有する
ことを特徴とする。さらに該光導波路の製造方法は、基
板上にクラッド層を形成する工程と、該クラッド層上に
マスクを形成する工程と、該マスクを用いて導波路層を
クラッド層上の一部に選択的に形成する工程と、マスク
を除去する工程とを含むことを特徴とする。
（実 施 例〕
第１図は本発明の実施例におけるＩＩ −Ｖｌ族化合物
半導体の光導波路の概略断面図である。１はＧａＡｓ基
板、２はＺｎＳより成るクラッド層、３はＺｎ５ｅより
成る導波路層である。この構造番トおいて、界面と垂直
な方向は導波路層のＺｎ５ｅの屈折率が２．３４に対し
て下部のクラッド層のＺｎＳの屈折率が２．３１及び上
部は屈折率が１．０の大気である為屈折率の段差は十分
に大きく、又界面と平行な方向においても屈折率が２゜
３４の導波路層を屈折率が１．０の大気で挟んだ構造の
為屈折率の段差は十分に大きい。この様に導波路層とそ
の周囲との屈折率の段差が大きい為、導波路層への光の
閉じ込めが有効に行われる。０．６３２８μｍの波長の
光を用いて該光導波路の伝搬損失を測定したところ０
、５ ｄＢ／Ｃｍ以下と低損失なものであった。これは
、前述した様に光が導波路層内に有効に閉じ込められて
いる為、ＧａＡｓ基板中への光のしみ出しが小さくＧａ
Ａｓ基板内での吸収が小さいことを示す。又、後述する
様に光導波路の製造工程において導波路層のエツチング
をする必要がない為、導波路層の表面が平坦であり散乱
損が小さいことも低損失の一因である。ＺｎＳ及びＺｎ
５ｅ等のＩＩ −Ｖｌ族化合物半導体は、基板のＧａＡ
ｓと同じ閃亜鉛鉱型の結晶構造である為ＧａＡｓ基板上
に容易にエピタキシャル成長できる。又、発光素子及び
受光素子等の光デバイスや電子デバイスもＧａＡｓ基板
上に作製することができる為、本発明の光導波路はこれ
らのデバイスを集積化した光集積回路或いは光電子集積
回路等に容易に応用することができる。又基板としてＧ
ａＡＳ以外にもＩｎＰ等のＩＩＩ−Ｖ族半導体基板も用
いることができる。又導波路層及びクラッド層の材料と
して表１に示した様なＩＩ −Ｖｌ族化合物半導体を用
いることもできる。
半導体の光導波路の概略断面図である。１はＧａＡｓ基
板、２はＺｎＳより成るクラッド層、３はＺｎ５ｅより
成る導波路層である。この構造番トおいて、界面と垂直
な方向は導波路層のＺｎ５ｅの屈折率が２．３４に対し
て下部のクラッド層のＺｎＳの屈折率が２．３１及び上
部は屈折率が１．０の大気である為屈折率の段差は十分
に大きく、又界面と平行な方向においても屈折率が２゜
３４の導波路層を屈折率が１．０の大気で挟んだ構造の
為屈折率の段差は十分に大きい。この様に導波路層とそ
の周囲との屈折率の段差が大きい為、導波路層への光の
閉じ込めが有効に行われる。０．６３２８μｍの波長の
光を用いて該光導波路の伝搬損失を測定したところ０
、５ ｄＢ／Ｃｍ以下と低損失なものであった。これは
、前述した様に光が導波路層内に有効に閉じ込められて
いる為、ＧａＡｓ基板中への光のしみ出しが小さくＧａ
Ａｓ基板内での吸収が小さいことを示す。又、後述する
様に光導波路の製造工程において導波路層のエツチング
をする必要がない為、導波路層の表面が平坦であり散乱
損が小さいことも低損失の一因である。ＺｎＳ及びＺｎ
５ｅ等のＩＩ −Ｖｌ族化合物半導体は、基板のＧａＡ
ｓと同じ閃亜鉛鉱型の結晶構造である為ＧａＡｓ基板上
に容易にエピタキシャル成長できる。又、発光素子及び
受光素子等の光デバイスや電子デバイスもＧａＡｓ基板
上に作製することができる為、本発明の光導波路はこれ
らのデバイスを集積化した光集積回路或いは光電子集積
回路等に容易に応用することができる。又基板としてＧ
ａＡＳ以外にもＩｎＰ等のＩＩＩ−Ｖ族半導体基板も用
いることができる。又導波路層及びクラッド層の材料と
して表１に示した様なＩＩ −Ｖｌ族化合物半導体を用
いることもできる。
表１
以下に本発明の光導波路の製造方法を第２図（ａ）〜（
ｄ）を用いて説明する。初めに、ＧａＡｓ基板上に下部
のクラッド層となるＺｎＳ層をＭＯＣＶＤ法によりエピ
タキシャル成長し、次に熱ＣＶＤ法等によりマスク４の
８１０２を堆積する。この状態が第２図（ａ）である。
ｄ）を用いて説明する。初めに、ＧａＡｓ基板上に下部
のクラッド層となるＺｎＳ層をＭＯＣＶＤ法によりエピ
タキシャル成長し、次に熱ＣＶＤ法等によりマスク４の
８１０２を堆積する。この状態が第２図（ａ）である。
ＺｎＳのエピタキシャル成長方法には、他にＭＢＥ法、
ＭＯＭＢＥ法或いはホットウォールエピタキシー法等が
有り、これ等の方法によってもＺｎＳのクラッド層を同
様に形成することが可能である。次にフォトリソグラフ
ィ技術によりＳ ｉ ０２のバターニングを行う、この
場合導波路層を形成する部分のＳｉＯ□膜をエツチング
により除去する。この状態が第２図（ｂ）である。バタ
ーニングされた５ｉＯ＝をマスクとして選択エピタキシ
ャル成長によりＺｎ５ｅの導波路層を形成し第２図（ｃ
）の様にする。Ｚｎ５ｅの選択エピタキシャル成長は以
下の様な方法で行うことができる。原料としてＺｎ及び
Ｓｅの有機化合物を用い、成長圧力が１００Ｔｏｒｒ以
下、成長温度が４００℃以上７００℃以下、Ｖｌ族原料
とＩＩ族原料の原料供給モル比が６以下の条件の下で減
圧ＭＯＣＶＤ法或いはＭＯＭＢＥ法により行う、導波路
層であるＺｎ５ｅを形成した後、沸酸系のエッチャント
により５１０２を除去し第２図（ｄ）の様に光導波路が
完成する。上記の例ではマスクとしてＳｉＯ□を用いた
例について示したが、５ｉ＝Ｎ、等の他の誘電体薄膜或
いはＷ等も同様に用いることができる。
ＭＯＭＢＥ法或いはホットウォールエピタキシー法等が
有り、これ等の方法によってもＺｎＳのクラッド層を同
様に形成することが可能である。次にフォトリソグラフ
ィ技術によりＳ ｉ ０２のバターニングを行う、この
場合導波路層を形成する部分のＳｉＯ□膜をエツチング
により除去する。この状態が第２図（ｂ）である。バタ
ーニングされた５ｉＯ＝をマスクとして選択エピタキシ
ャル成長によりＺｎ５ｅの導波路層を形成し第２図（ｃ
）の様にする。Ｚｎ５ｅの選択エピタキシャル成長は以
下の様な方法で行うことができる。原料としてＺｎ及び
Ｓｅの有機化合物を用い、成長圧力が１００Ｔｏｒｒ以
下、成長温度が４００℃以上７００℃以下、Ｖｌ族原料
とＩＩ族原料の原料供給モル比が６以下の条件の下で減
圧ＭＯＣＶＤ法或いはＭＯＭＢＥ法により行う、導波路
層であるＺｎ５ｅを形成した後、沸酸系のエッチャント
により５１０２を除去し第２図（ｄ）の様に光導波路が
完成する。上記の例ではマスクとしてＳｉＯ□を用いた
例について示したが、５ｉ＝Ｎ、等の他の誘電体薄膜或
いはＷ等も同様に用いることができる。
又、ＣｄＳ、ＺｎＴｅ、ＣｄＳｅ等の選択エピタキシャ
ル成長する場合、Ｃｄ、Ｓ、Ｚｎ、Ｔｅ、Ｓｅのそれぞ
れの有機化合物を原料として用いる。
ル成長する場合、Ｃｄ、Ｓ、Ｚｎ、Ｔｅ、Ｓｅのそれぞ
れの有機化合物を原料として用いる。
［発明の効果１
以上述べた様に本発明のＩＩ −ＶＩ族化合物半導体の
光導波路は下記の効果を有する。
光導波路は下記の効果を有する。
１）本発明の光導波路の構造において光の閉じ込めを有
効に行うことができる。
効に行うことができる。
１ｉ）ｉ）により光学的な非線形効果を有効に使うこと
が可能になる。
が可能になる。
１ｉｉ）可視の光に対して低損失である。
ｉｖ）発光素子及び受光素子を構成するＩＩＩ −Ｖ族
化合物半導体と同じ結晶構造を有する為、これ等の光デ
バイスと同一基板上に本発明の光導波路を容易に作製す
ることが可能である。これは１本発明の光導波路が光集
積回路或いは光電子集積回路等の構成要素として適して
いることを意味する。
化合物半導体と同じ結晶構造を有する為、これ等の光デ
バイスと同一基板上に本発明の光導波路を容易に作製す
ることが可能である。これは１本発明の光導波路が光集
積回路或いは光電子集積回路等の構成要素として適して
いることを意味する。
又、本発明の光導波路の製造方法は以下の様な効果を有
する。
する。
Ｖ）上記の構造の光導波路をセルファラインプロセスで
容易に作製することができる。
容易に作製することができる。
ｖｉ）導波路層のエツチング工程が不要である為、エツ
チングによって、必然的に起る表面の荒れを防ぐことが
でき散乱損失の小さい光導波路を作製することができる
。
チングによって、必然的に起る表面の荒れを防ぐことが
でき散乱損失の小さい光導波路を作製することができる
。
第１図は本発明の実施例におけるＩＩ −Ｖｌ族化合物
半導体の光導波路の概略断面図。 第２図は（ａ）〜（ｄ）は本発明のＴＩ −Ｖｌ族化合
物半導体の光導波路の製造工程を示す概略断面図。 第３図は従来技術のＩＩ −Ｖｌ族化合物半導体の光導
波路の概略図。 ・ＧａＡＳ基板 ・ＺｎＳクラッド層 Ｚｎ５ｅ導波路層 ＳｉＯ□マスク ＧａＡｓ基板 ＺｎＳクラッド層 Ｚｎ５ｅ−ＺｎＳ超格子導波路層 ｉｎ２ 以上 出願人 セイコーエプソン株式会社 代理人 弁理士 上 柳 雅 誉（他１名）［裏 早 ろ
半導体の光導波路の概略断面図。 第２図は（ａ）〜（ｄ）は本発明のＴＩ −Ｖｌ族化合
物半導体の光導波路の製造工程を示す概略断面図。 第３図は従来技術のＩＩ −Ｖｌ族化合物半導体の光導
波路の概略図。 ・ＧａＡＳ基板 ・ＺｎＳクラッド層 Ｚｎ５ｅ導波路層 ＳｉＯ□マスク ＧａＡｓ基板 ＺｎＳクラッド層 Ｚｎ５ｅ−ＺｎＳ超格子導波路層 ｉｎ２ 以上 出願人 セイコーエプソン株式会社 代理人 弁理士 上 柳 雅 誉（他１名）［裏 早 ろ
Claims (2)
- （１）基板上にII−VI族化合物半導体より成るクラッド
層と、該クラッド層上の一部に該クラッド層よりも大き
な屈折率を有するII−VI族化合物半導体より成る導波路
層を積層した構造を有することを特徴とする光導波路。 - （２）基板上にクラッド層を形成する工程と、該クラッ
ド層上にマスクを形成する工程と、該マスクを用いて導
波路層をクラッド層上の一部に選択的に形成する工程と
、マスクを除去する工程を含むことを特徴とする光導波
路の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18761088A JPH0237305A (ja) | 1988-07-27 | 1988-07-27 | 光導波路及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18761088A JPH0237305A (ja) | 1988-07-27 | 1988-07-27 | 光導波路及びその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0237305A true JPH0237305A (ja) | 1990-02-07 |
Family
ID=16209122
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18761088A Pending JPH0237305A (ja) | 1988-07-27 | 1988-07-27 | 光導波路及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0237305A (ja) |
-
1988
- 1988-07-27 JP JP18761088A patent/JPH0237305A/ja active Pending
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