JPH0269703A - 分岐型光導波路 - Google Patents
分岐型光導波路Info
- Publication number
- JPH0269703A JPH0269703A JP22192288A JP22192288A JPH0269703A JP H0269703 A JPH0269703 A JP H0269703A JP 22192288 A JP22192288 A JP 22192288A JP 22192288 A JP22192288 A JP 22192288A JP H0269703 A JPH0269703 A JP H0269703A
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- Japan
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- optical waveguide
- cladding layer
- waveguide
- compound semiconductor
- branched optical
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- Pending
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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】
［産業上の利用分野］
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化合物半導体光導波路に関する。
素として用いられる化合物半導体光導波路に関する。
［従来の技術１
従来の光導波路（分岐型光導波路も含む）は、１．０μ
ｍおよび１．３μｍ波長帯の光を導波することを目的に
、ＡｌＧａＡｓ／ＧａＡｓ系、あるいはＩｎＧａＡｓＰ
／ＩｎＰ系の様なＩＩＩ −Ｖ族化合物半導体により形
成されていた。第５図は、アプライド・フィジックス・
レター（Ａｐｐｌ、Ｐｈｙｓ。
ｍおよび１．３μｍ波長帯の光を導波することを目的に
、ＡｌＧａＡｓ／ＧａＡｓ系、あるいはＩｎＧａＡｓＰ
／ＩｎＰ系の様なＩＩＩ −Ｖ族化合物半導体により形
成されていた。第５図は、アプライド・フィジックス・
レター（Ａｐｐｌ、Ｐｈｙｓ。
Ｌｅｔｔ、ｌ ４７，１８６（１９８５１に掲載された
光導波路でＧａＡｓ基板（２１）上にＡＩ ＧａＡｓよ
りなるクラッド層（２２）高純度ＧａＡｓ （キャリア
濃度１０”ｃｍ−”） （２３）を順次積層し、エツ
チングによりリブを形成する。ＧａＡｓの高純度化によ
り自由キャリア吸収を減少させると共に、ＡｌＧａＡｓ
により光が基板側にもれるのを防ぎ、低い伝搬損失値を
得ている。
光導波路でＧａＡｓ基板（２１）上にＡＩ ＧａＡｓよ
りなるクラッド層（２２）高純度ＧａＡｓ （キャリア
濃度１０”ｃｍ−”） （２３）を順次積層し、エツ
チングによりリブを形成する。ＧａＡｓの高純度化によ
り自由キャリア吸収を減少させると共に、ＡｌＧａＡｓ
により光が基板側にもれるのを防ぎ、低い伝搬損失値を
得ている。
〔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、ＩＩＩ −Ｖ族
化合物半導体により形成されているため、光導波路層を
形成する結晶のエネルギーギャップに近いが、あるいは
それより大きい光子エネルギーを有する光を導波しよう
とすると、吸収損失が太きく伝搬効率が低かった。
化合物半導体により形成されているため、光導波路層を
形成する結晶のエネルギーギャップに近いが、あるいは
それより大きい光子エネルギーを有する光を導波しよう
とすると、吸収損失が太きく伝搬効率が低かった。
また、ダブルへテロ接合をエピタキシャル成長させた後
、エツチングにより光導波路を形成していたので、エツ
チングによる表面荒れを避けることができず、散乱損失
による伝搬効率の低下を招いていた。しかも長い工程を
経て導波路が形成されていた為、最終的には低い歩留り
になってしまう。
、エツチングにより光導波路を形成していたので、エツ
チングによる表面荒れを避けることができず、散乱損失
による伝搬効率の低下を招いていた。しかも長い工程を
経て導波路が形成されていた為、最終的には低い歩留り
になってしまう。
そこで本発明はこの様な課題を解決するもので、その目
的とするところは吸収損失の少ない分岐型光導波路を簡
単なプロセスで歩留りよく製造するところにある。
的とするところは吸収損失の少ない分岐型光導波路を簡
単なプロセスで歩留りよく製造するところにある。
［課題を解決するための手段］
本発明の分岐型光導波路は、光導波路が１力所以上で分
岐又は合流している分岐型光導波路において、該光導波
路は基板上に少なくともＩＩ−ＶＩ族化合物半導体より
なるクラッド層と、該クラッド層よりも屈折率が大きな
１ｌ−ＶＩ族化合物半導体よりなる光導波路層を有し、
上記各層のうち少なくとも１層は選択エピキシャル成長
したことを特徴とする。
岐又は合流している分岐型光導波路において、該光導波
路は基板上に少なくともＩＩ−ＶＩ族化合物半導体より
なるクラッド層と、該クラッド層よりも屈折率が大きな
１ｌ−ＶＩ族化合物半導体よりなる光導波路層を有し、
上記各層のうち少なくとも１層は選択エピキシャル成長
したことを特徴とする。
ｒ実 施 例〕
第１図は本発明の実施例におけるＩＩ −ＶＩ族化合物
半導体の分岐型光導波路の上面図および断面図である。
半導体の分岐型光導波路の上面図および断面図である。
従来例との相違は光導波路をＩＩ −ＶＩ族化合物半導
体により製作している点である。
体により製作している点である。
ｌはＧａＡｓ基板、２はＺｎＳよりなる下側クラッド層
、３はＺｎ５ｅよりなる光導波路層、４はＺｎＳよりな
る上側クラッド層である。Ｚｎ５ｅ、ＺｎＳの屈折率は
それぞれ２．３４．２．３１で、界面に垂直方向にはこ
の大きな屈折率段差により有効に光が閉じ込められ、ま
た界面と平行方向にも屈折率が２．３４のＺｎ５ｅ光導
波路層を屈折率１．０の大気がはさんだ構造になってい
るので光の導波路内への閉じ込めは十分である。
、３はＺｎ５ｅよりなる光導波路層、４はＺｎＳよりな
る上側クラッド層である。Ｚｎ５ｅ、ＺｎＳの屈折率は
それぞれ２．３４．２．３１で、界面に垂直方向にはこ
の大きな屈折率段差により有効に光が閉じ込められ、ま
た界面と平行方向にも屈折率が２．３４のＺｎ５ｅ光導
波路層を屈折率１．０の大気がはさんだ構造になってい
るので光の導波路内への閉じ込めは十分である。
以下に本発明の分岐型光導波路の製造工程゛を、第２図
を用いて順を追って説明する。
を用いて順を追って説明する。
まず、ＧａＡｓ基板（１）を準備し、モノシラン（Ｓｉ
Ｈｕ）を原料とする熱ＣＶＤ法によりＳｉＯ□膜を基板
上に蒸着する０次いでフォトリジルグラフ工程により光
導波路を作る部分のＳｉＯ３膜を除去しマスクを形成す
る。（第２図（ａ）） 次いで下クラッド層（２）、光導波路層（３）、上クラ
ッド層（４）を順次選択成長する。原料は亜鉛ソースと
してジメチル亜鉛（ＤＭＺｎ）、硫黄ソースとしてジメ
チル硫黄（ＤＭＳ） 、セレンソースとしてジメチルセ
レン（ＤＭＳｅ）の各有機金属を用い、有機金属気相成
長法（ＭＯＣＶＤ法）による、ＺｎＳとＺ ｎ Ｓｅの
へテロ接合は、ジメチル亜鉛を流したまま、ジメチルセ
レン、ジメチル硫黄の各ガスラインのパルプの切り換え
を行い形成する。成長条件は成長圧力１００Ｔｏｒｒ以
下、成長温度が４００℃以上７００℃以下、■鉄原料と
ＩＩ族原料の原料供給比が６以下とする。なお使用原料
としてジメチル亜鉛等のメチル誘導体により説明したが
、ジエチル亜鉛等のエチル誘導体や、その他のアルキル
金属化合物の利用も可能である。なお上記の選択エピタ
キシャル成長では、Ｓｉ０ｇ膜がマスクとなり、マスク
上には何も付着物がなく、マスクのない部分にのみ選択
的にＩｔ−ＶＩ族化合物半導体がエピタキシャル成長す
る。
Ｈｕ）を原料とする熱ＣＶＤ法によりＳｉＯ□膜を基板
上に蒸着する０次いでフォトリジルグラフ工程により光
導波路を作る部分のＳｉＯ３膜を除去しマスクを形成す
る。（第２図（ａ）） 次いで下クラッド層（２）、光導波路層（３）、上クラ
ッド層（４）を順次選択成長する。原料は亜鉛ソースと
してジメチル亜鉛（ＤＭＺｎ）、硫黄ソースとしてジメ
チル硫黄（ＤＭＳ） 、セレンソースとしてジメチルセ
レン（ＤＭＳｅ）の各有機金属を用い、有機金属気相成
長法（ＭＯＣＶＤ法）による、ＺｎＳとＺ ｎ Ｓｅの
へテロ接合は、ジメチル亜鉛を流したまま、ジメチルセ
レン、ジメチル硫黄の各ガスラインのパルプの切り換え
を行い形成する。成長条件は成長圧力１００Ｔｏｒｒ以
下、成長温度が４００℃以上７００℃以下、■鉄原料と
ＩＩ族原料の原料供給比が６以下とする。なお使用原料
としてジメチル亜鉛等のメチル誘導体により説明したが
、ジエチル亜鉛等のエチル誘導体や、その他のアルキル
金属化合物の利用も可能である。なお上記の選択エピタ
キシャル成長では、Ｓｉ０ｇ膜がマスクとなり、マスク
上には何も付着物がなく、マスクのない部分にのみ選択
的にＩｔ−ＶＩ族化合物半導体がエピタキシャル成長す
る。
以上の様にしてダブルへテロ接合型光導波路構造を選択
的に成長したのちマスクのＳｉＯ□膜を除去すると、Ｉ
Ｉ−Ｍｌ族化合物半導体分岐型光導波路が完成する。
的に成長したのちマスクのＳｉＯ□膜を除去すると、Ｉ
Ｉ−Ｍｌ族化合物半導体分岐型光導波路が完成する。
本発明の分岐型光導波路は、光導波路を大きなエネルギ
ーギャップを有するＨ −ＶＩ族化合物半導体により構
成している。従って導波中の吸収存失が小さく押さえら
れる。また導波路層のエピタキシャル成長後はマスクの
ＳｉＯｘを除去するのみなので、導波路領域のエツチン
グ等により生じる表面荒れを防ぐことができ、このこと
は散乱損失の減少に大きく貢献する。
ーギャップを有するＨ −ＶＩ族化合物半導体により構
成している。従って導波中の吸収存失が小さく押さえら
れる。また導波路層のエピタキシャル成長後はマスクの
ＳｉＯｘを除去するのみなので、導波路領域のエツチン
グ等により生じる表面荒れを防ぐことができ、このこと
は散乱損失の減少に大きく貢献する。
尚、実施例の説明では下クラッド層、光導波路層、上ク
ラッド層のダブルへテロ接合構造を有し、かつ界面に平
行方向には光導波路層を大気ではさむことによって屈折
率段差を得る、第１図の様な構造の分岐型光導波路を用
いて説明したが、この他にも第３図に示す様な導波路構
造によっても本発明の分岐型光導波路は実現できる。
ラッド層のダブルへテロ接合構造を有し、かつ界面に平
行方向には光導波路層を大気ではさむことによって屈折
率段差を得る、第１図の様な構造の分岐型光導波路を用
いて説明したが、この他にも第３図に示す様な導波路構
造によっても本発明の分岐型光導波路は実現できる。
（ａ）はより簡略化したタイプで上側クラッド層を省略
したもの、（ｂ）は光導波路層の側面をＺｎＳによって
埋め込んだもので、工程数は増えるが導波路の側面を空
気中にさらしている場合に比べて、導波光の１次モード
がカットオフになる導波路幅を広くとることができ、プ
ロセスの作業性が向上する。（Ｃ）は上側クラッド層の
構成物質として化合物半導体のかわりに５ｉｆｔ絶縁膜
を用いたもので、５ｉＯ＝の屈折率（１，４）とＺｎ５
ｅの屈折率の差により光の閉じ込めが行なわれる。
したもの、（ｂ）は光導波路層の側面をＺｎＳによって
埋め込んだもので、工程数は増えるが導波路の側面を空
気中にさらしている場合に比べて、導波光の１次モード
がカットオフになる導波路幅を広くとることができ、プ
ロセスの作業性が向上する。（Ｃ）は上側クラッド層の
構成物質として化合物半導体のかわりに５ｉｆｔ絶縁膜
を用いたもので、５ｉＯ＝の屈折率（１，４）とＺｎ５
ｅの屈折率の差により光の閉じ込めが行なわれる。
また光導波路層、クラッド層の組み合わせとしては、Ｚ
ｎ５ｅ−ＺｎＳ系のみでなく、下表の様な組み合わせで
光導波路を形成することができる。形成方法は該当元素
の有機化合物を用いたＭＯＣＶＤ法による。
ｎ５ｅ−ＺｎＳ系のみでなく、下表の様な組み合わせで
光導波路を形成することができる。形成方法は該当元素
の有機化合物を用いたＭＯＣＶＤ法による。
第４図は本発明の光導波路の応用例である。第１図では
出力側導波路の分岐の角度θを同じにしていた（θ１＝
０２）、この場合、伝搬損失がないとすると１という入
力光に対して、それぞれの導波路の出力光は共に０，５
であった。しかし第４図（ａ）の様に０１≠０２とする
と、２つの出力側導波路の出力光の比はもはやｌではな
くなる。θ３、θ２の値を変えることにより、入力光に
対する片側の導波路からの出力の比をＯから１の任意の
値に設定することができる。また、片側の出力側導波路
のみを用いれば光フィルターとして作用する。
出力側導波路の分岐の角度θを同じにしていた（θ１＝
０２）、この場合、伝搬損失がないとすると１という入
力光に対して、それぞれの導波路の出力光は共に０，５
であった。しかし第４図（ａ）の様に０１≠０２とする
と、２つの出力側導波路の出力光の比はもはやｌではな
くなる。θ３、θ２の値を変えることにより、入力光に
対する片側の導波路からの出力の比をＯから１の任意の
値に設定することができる。また、片側の出力側導波路
のみを用いれば光フィルターとして作用する。
第４図（ｂ）は本発明の分岐型光導波路を２°個以上組
み合わせたもので、入力光■、■、■が光導波路中で分
光、結合を繰り返し、出力光■、■、■となって得られ
ることを模式的にあられしたものである。
み合わせたもので、入力光■、■、■が光導波路中で分
光、結合を繰り返し、出力光■、■、■となって得られ
ることを模式的にあられしたものである。
〔発明の効果］
以上述べた様に本発明の分岐型光導波路は下記の効果を
有する。
有する。
（１）光導波路がエネルギーギャップの大きなＩＩ−Ｖ
Ｔ族化合物半導体層により形成されているため、導波光
の短波長化が可能となる。またＩＩ−ＶＩ族化合物半導
体の有する、ワイド・エネルギーギャップゆえに従来と
同じ波長領域の光（１μｍ帯、１．３μｍ帯）を導波し
た場合も光導波路における吸収損失は従来に比べ大幅に
低（押さえられる。
Ｔ族化合物半導体層により形成されているため、導波光
の短波長化が可能となる。またＩＩ−ＶＩ族化合物半導
体の有する、ワイド・エネルギーギャップゆえに従来と
同じ波長領域の光（１μｍ帯、１．３μｍ帯）を導波し
た場合も光導波路における吸収損失は従来に比べ大幅に
低（押さえられる。
本発明の分岐型光導波路は６００ｎｍという短波長光に
対しても極めて低い伝搬損失で導波することができる。
対しても極めて低い伝搬損失で導波することができる。
（２）光導波路を選択成長により形成するので、成長後
エツチング、あるいは拡散等の工程を行う必要がなく、
このことは後工程における膜質の低下、あるいは表面荒
れを未然に防ぐことができ、その結果散乱損失を小さく
することが可能である。
エツチング、あるいは拡散等の工程を行う必要がなく、
このことは後工程における膜質の低下、あるいは表面荒
れを未然に防ぐことができ、その結果散乱損失を小さく
することが可能である。
（３）出射側光導波路の角度を変えることにより入射光
を任意の割合で２方向以上に分波できる。
を任意の割合で２方向以上に分波できる。
また出射側導波路のうち片側のみを利用すると、光フィ
ルターになる。
ルターになる。
（４）ＭＯＣＶＤ法を光導波路の成長手段として用いる
ので、膜厚の制御柱、再現性が向上する。
ので、膜厚の制御柱、再現性が向上する。
また他の成長方法に比ベウェハの大面積化が可能となり
、大量生産に適している。
、大量生産に適している。
（５）工程が極めて簡単かつ短いので、歩留りが向上す
る。特に半導体レーザ等、他のデバイスと同一基板上に
モノリシックアレイを形成する場合簡略なプロセス、高
い歩留りは有利な条件で、このことはモノシリシック化
に対して高いポテンシャルを有することを示している。
る。特に半導体レーザ等、他のデバイスと同一基板上に
モノリシックアレイを形成する場合簡略なプロセス、高
い歩留りは有利な条件で、このことはモノシリシック化
に対して高いポテンシャルを有することを示している。
第１図（ａ）（ｂ）は本発明の一実施例を示す分岐型光
導波路の上面及び断面図。 第２図（ａ）〜（ｃ）は本発明の製造工程を示す断面図
。 第３図（ａ）〜（ｃ）は本発明の他の実施例を示す断面
図。 第４図（ａ）（ｂ）は本発明の応用例を示す上面図。 第５図（ａ）（ｂ）は従来例を示す分岐型光導波路の上
面図及び断面図。 ２３・・・ＧａＡａ光導波路層 ２４・・・入力光 ２５・・・出力光 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）・基板 ・下側クラッド層 ・光導波路層 ・上側クラッド層 ・マスク（Ｓ ｉ Ｏｘ膜） ・上側クラッド層（ＳｉＯ− ・ＧａＡｓ基板 ・ＡｌＧａＡｓクラッド層 膜） （久） ハ′ （υ） （ｂ） （ｂ） Ａ′ （Ｃ／） （へン （ｌｘ、） （ω （久） （１ｏ）
導波路の上面及び断面図。 第２図（ａ）〜（ｃ）は本発明の製造工程を示す断面図
。 第３図（ａ）〜（ｃ）は本発明の他の実施例を示す断面
図。 第４図（ａ）（ｂ）は本発明の応用例を示す上面図。 第５図（ａ）（ｂ）は従来例を示す分岐型光導波路の上
面図及び断面図。 ２３・・・ＧａＡａ光導波路層 ２４・・・入力光 ２５・・・出力光 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）・基板 ・下側クラッド層 ・光導波路層 ・上側クラッド層 ・マスク（Ｓ ｉ Ｏｘ膜） ・上側クラッド層（ＳｉＯ− ・ＧａＡｓ基板 ・ＡｌＧａＡｓクラッド層 膜） （久） ハ′ （υ） （ｂ） （ｂ） Ａ′ （Ｃ／） （へン （ｌｘ、） （ω （久） （１ｏ）
Claims (1)
- 光導波路が１ヵ所以上で分岐又は合流している分岐型光
導波路において、該光導波路は基板上に少なくともII−
VI族化合物半導体よりなるクラッド層と、該クラッド層
よりも屈折率が大きなII−VI族化合物半導体よりなる光
導波路層を有し、上記各層のうち少なくとも１層は選択
エピキシャル成長したことを特徴とする分岐型光導波路
。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22192288A JPH0269703A (ja) | 1988-09-05 | 1988-09-05 | 分岐型光導波路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22192288A JPH0269703A (ja) | 1988-09-05 | 1988-09-05 | 分岐型光導波路 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0269703A true JPH0269703A (ja) | 1990-03-08 |
Family
ID=16774258
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22192288A Pending JPH0269703A (ja) | 1988-09-05 | 1988-09-05 | 分岐型光導波路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0269703A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0980244A (ja) * | 1995-07-12 | 1997-03-28 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 分岐合流光導波路 |
| JP2007153445A (ja) * | 2005-11-11 | 2007-06-21 | Furukawa Mfg Co Ltd | 袋詰め肉部位の供給装置 |
-
1988
- 1988-09-05 JP JP22192288A patent/JPH0269703A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0980244A (ja) * | 1995-07-12 | 1997-03-28 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 分岐合流光導波路 |
| JP2007153445A (ja) * | 2005-11-11 | 2007-06-21 | Furukawa Mfg Co Ltd | 袋詰め肉部位の供給装置 |
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