JPH0621515A - 光集積デバイス - Google Patents

光集積デバイス

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JPH0621515A
JPH0621515A JP17668592A JP17668592A JPH0621515A JP H0621515 A JPH0621515 A JP H0621515A JP 17668592 A JP17668592 A JP 17668592A JP 17668592 A JP17668592 A JP 17668592A JP H0621515 A JPH0621515 A JP H0621515A
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JP
Japan
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light emitting
optical
optical waveguide
semiconductor light
substrate
Prior art date
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Pending
Application number
JP17668592A
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English (en)
Inventor
Hisao Nagata
久雄 永田
Shuhei Tanaka
修平 田中
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Sheet Glass Co Ltd
Original Assignee
Nippon Sheet Glass Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 複雑なアライメントを必要とすることなく半
導体発光素子と光導波路を集積した光集積デバイスを提
供する。 【構成】 光導波路構造を有した基板を用い、導波路端
面を含む基板端面に多結晶半導体発光素子を作製し、半
導体多結晶光半導体素子から発せられる光が前記光導波
路の端面で結合することを特徴とする光集積デバイス。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、光通信や光情報処理に
必須の、発光素子と光導波路が結合した光集積デバイス
に関するものである。
【0002】
【従来の技術】半導体発光素子から出射した光を光導波
路と結合するための構成として、最も簡便な構成は空間
光学系を用いた構成である。これは図5に示すように半
導体発光素子50から出射した光を、例えばセルフォッ
クレンズ、球レンズあるいは顕微鏡対物レンズ等、開口
数の大きなレンズ51で集光し、光導波路52と結合す
るという構成である。また図6に示すように、レンズ等
を用いずに直接に光導波路端面に半導体発光素子をほと
んど密着するように配置することで、発光素子からの光
を光導波路と結合するという、直接結合型の構成も用い
られている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】空間光学系を併用した
もの、あるいは直接結合型のいずれも、光学系のアライ
メントが容易ではない。例えば光導波路からの出射光を
モニタし、半導体発光素子あるいはレンズを微動して出
力光が最も大きくなるところで固定するという操作が必
要であった。また、空間光学系を併用した結合では、レ
ンズ等の光部品がモジュールのコンパクト化を妨げてい
る。さらに半導体発光素子の一つである発光ダイオード
(LED)は数10μm□のサイズで機能するが、ダイ
ボンドやワイヤボンディングを施す必要があるため、必
要以上のサイズに切り出されている。このこともモジュ
ールのコンパクト化を妨げている一つの要因である。
【0004】本発明は上記従来の問題点を解決し、複雑
なアライメントを必要とすることなく半導体発光素子と
光導波路を集積した光集積デバイスを提供することを目
的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明の光集積デバイス
は、基板がアモルファス、セラミック、多結晶あるいは
単結晶の材料であって、またはその表面が前記材料で覆
われたものであって、その基板が光導波路を有し、基板
端面に多結晶半導体発光素子が形成され、該多結晶半導
体発光素子の発光スポットの一部が少なくとも導波路の
延長線上と一致しており、多結晶半導体発光素子から発
せられる光が光導波路と結合していることを特徴とす
る。
【0006】本発明はアモルファス、セラミック、多結
晶あるいは単結晶の基板に直接作製した多結晶半導体発
光素子を応用したものであって、光導波路構造を有する
アモルファス、セラミック、多結晶あるいは単結晶の基
板の端面に多結晶半導体発光素子を形成するものであ
る。
【0007】本発明で用いる多結晶半導体発光素子は、
アモルファス、セラミック、多結晶あるいは単結晶材
料、もしくは基板表面がアモルファス、セラミック、多
結晶あるいは単結晶の材料で覆われた基板等、種々の基
板に対して製造可能であることから、様々な材料から成
る光導波路に対して適用できる。また、リブ型、リッジ
型、埋め込み型、拡散型等いかなる構造の光導波路に対
しても応用できる。さらに発光素子は光導波路の材料に
直接製造するため、ダイボンドを必要とせず、半導体発
光素子を必要最小限のサイズにまでコンパクト化でき
る。半導体発光素子としては、AlGaAsをはじめ、
InP、InGaAsP、ZnS、ZnSe、CdTe
等、種々の半導体の多結晶材料を用いることができる。
すなわち任意の波長の光を発する多結晶半導体発光素子
と光導波路とを集積した光集積デバイスを提供できる。
【0008】
【作用】本発明によると光導波路材料に直接、多結晶半
導体発光素子を製造するため、光導波路材料が半導体発
光素子の基板として作用する。
【0009】
【実施例】以下に図面を参照して本発明をより具体的に
説明するが、本発明はその要旨を超えない限り、以下の
実施例に限定されるものではない。図1は本発明の実施
例1に係る、埋め込み型光導波路と多結晶半導体発光素
子を集積した光集積デバイスの製造工程を説明するため
の斜視図である。図2は図1の光集積デバイスの多結晶
半導体発光素子部分の詳細図を表す。図3は本発明の実
施例1に係る、埋め込み型光導波路アレイと多結晶半導
体発光素子アレイを集積した光集積デバイスの斜視模式
図である。図4は本発明の実施例2に係る、埋め込み型
光導波路と多結晶半導体発光素子を集積した光集積デバ
イスの製造工程を示す模式図である。
【0010】実施例1 本発明の1実施例である埋め込み型光導波路と集積した
多結晶半導体発光素子について図1および図2を用いて
以下に説明する。図1(a)に示すように、石英ガラス
基板1にAlをイオン注入して幅3μmの光導波路2を
作製した。イオンを注入した部分である光導波路2は、
基板よりも屈折率が上昇し、基板との屈折率差は約0.
3%である。図1(b)に示すように、この基板の導波
路端面を有する端面3を光学研磨し、有機金属気相成長
法(MOCVD法)によりAlGaAs発光素子4を作
製した。この基板をMOCVDチャンバ内に導入して8
50℃まで昇温し、圧力10Torrで第1回目の成長
を行った。ここで3族原料としてトリメチルガリウム
(Ga(CH3)3)およびトリメチルアルミニウム(A
l(CH3)3)、5族原料としてアルシン(AsH3)
を用い、またキャリアガスとして水素を用いた。成長時
の3族原料に対する5族原料のモル比(5/3比)40
で1時間原料を供給した。この結果、図2(a)に示す
ように、基板端面3上には直径30μm程度のAlGa
As(x=0.4)から成る結晶5が成長した。続いて
第2回目の成長として、圧力を常圧として800℃でp
型多結晶AlGaAs(x=0.4)6、850℃でn
型多結晶AlGaAs(x=0.4)7を成長した。こ
の2段階の成長は、第1の成長でサイズの大きなAlG
aAsグレインを生成し、第2の成長では良好な特性を
有するpおよびn型の多結晶AlGaAsを得るために
行った。図2(b)に示すように、成長した多結晶Al
GaAsの一部に、p型電極を取り出すためのステップ
8を硫酸系エッチング液を用いて形成した。この領域に
p型電極9を、また光導波路の延長線上に3μm□のn
型電極10を蒸着により作製した。n型電極を作製する
ためのマスク合わせは、フォトリソグラフィにより導波
路の出射端面11から780nmの光を入射して導波路
を伝搬させ、AlGaAs側から出射する位置をもとに
行った。電極間に順方向に電圧を印加したところ、素子
はLED発光し、その光は光導波路の出射端面11から
出射した。すなわち光導波路への光の結合(発光スポッ
トを光導波路と一致させること)を、従来必要であった
光学部品のアライメントを行うことなく、n型電極のマ
スク合わせで実現できた。
【0011】上記実施例の説明では、簡単化のために基
板上に一本の光導波路と1つの多結晶半導体発光素子を
集積した光集積デバイスについて述べたが、複数本の光
導波路を作製した基板を用いても同様に本発明を応用で
きる。図3は複数の光導波路を有する基板の端面に多結
晶半導体発光素子アレイを作製した例を示す。この製造
工程は上記のものと同一である。図3(a)に示すよう
に、石英ガラス基板1にAlをイオン注入して光導波路
2、…、2を250μm間隔で作製した。図3(b)に
示すように、この基板の導波路端面を有する端面3を光
学研磨し、MOCVD法により多結晶半導体発光素子ア
レイ12を作製した。この基板をMOCVDチャンバ内
に導入して850℃まで昇温し、圧力10Torrで第
1回目の成長を1時間を行った。この結果、基板端面3
上には直径30μm程度のAlGaAs(x=0.4)
から成る結晶が成長した。続いて圧力を常圧として80
0℃でp型多結晶AlGaAs(x=0.4)6、85
0℃でn型多結晶AlGaAs(x=0.4)7を成長
した。成長した多結晶AlGaAsの一部に、p型電極
を取り出すためのステップ8を硫酸系エッチング液を用
いて形成した。このステップの領域にp型電極9を、ま
た光導波路2、…、2の延長線上に3μm□で250μ
m間隔のn型電極10、…、10を蒸着により作製し
た。n型電極を作製するためのマスク合わせは、導波路
の出射端面11、…、11から多結晶AlGaAsを透
過する780nmの光を入射して導波路を伝搬させ、A
lGaAs側から出射する位置をもとに行った。この光
集積デバイスでは、多結晶AlGaAs発光素子アレイ
12のp型電極9は共通となる。n型電極10、…、1
0への電圧のon−offで、任意の導波路に光を導波
させることが可能である。
【0012】実施例2 本発明の他の実施例を図4を用いて説明する。図4
(a)に示すように、基板として実施例1で説明したイ
オン注入により作製した埋め込み型光導波路2を有する
石英ガラス基板1を用いた。基板端面にCr膜13をス
パッタ法で成膜し、導波路に相当する開口部14の10
μm□をエッチングで除去した。図4(b)に示すよう
に、基板をMOCVDチャンバ内に導入して850℃ま
で昇温し、圧力10Torrで第1回目の成長を行っ
た。ここで3族原料としてトリメチルガリウムとトリメ
チルアルミニウム、5族原料としてアルシンを用い、ま
たキャリアガスとして水素を用いた。(5/3比)40
で1時間原料を供給した。続いて第2の成長として、圧
力を常圧として800℃でp型多結晶AlGaAs(x
=0.4)6、850℃でn型多結晶AlGaAs(x
=0.4)7を成長した。この2段階の成長は、第1の
成長でサイズの大きなAlGaAsグレインを生成し、
第2の成長では良好な特性を有するpおよびn型の多結
晶AlGaAsを得るために行った。図4(c)に示す
ように、成長した多結晶AlGaAsの一部をエッチン
グ除去した。ここで露出したCr膜13はp型電極とし
て作用する。最後に光導波路の延長線上に3μm□のn
型電極10を蒸着により作製した。電極間に順方向に電
圧を印加したところ、素子はLED発光し、その光は光
導波路の出射端面11から出射した。すなわち光導波路
への光の結合(発光スポットを光導波路と一致させるこ
と)を、従来必要であった光学部品のアライメントを行
うことなく、n型電極のマスク合わせで実現できた。複
数の光導波路を作製した基板を用いても同様に本実施例
を応用できる。
【0013】
【発明の効果】本発明によると、通常のフォトリソグラ
フィのマスク合わせにより、発光スポットを光導波路と
一致させることが可能で、従来必要であった複雑な半導
体発光素子あるいは光学部品等のアライメントは不要と
なる。また半導体発光素子のサイズを必要最小限にする
ことができ、従来のものに比べてモジュールとしてのサ
イズを縮小できる。本発明によるとアレイ化した光導波
路に対しても容易に対応できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例1に係る、埋め込み型光導波路
と多結晶半導体発光素子を集積した光集積デバイスの製
造工程を説明するための斜視図である。
【図2】図1の光集積デバイスの多結晶半導体発光素子
部分の詳細図を表す。
【図3】本発明の実施例1に係る、埋め込み型光導波路
アレイと多結晶半導体発光素子アレイを集積した光集積
デバイスの斜視模式図である。
【図4】本発明の実施例2に係る、埋め込み型光導波路
と多結晶半導体発光素子を集積した光集積デバイスの製
造工程を示す模式図である。
【図5】従来の半導体発光素子から発せられた光をレン
ズを用いて光導波路に結合するための構成を表す説明図
である。
【図6】従来の半導体発光素子から発せられた光を直接
光導波路に結合するための構成を表す説明図である。
【符号の説明】
1 石英ガラス基板 2 光導波路 3 端面 4 AlGaAs発光素子 5 AlGaAs結晶 6 p型多結晶AlGaAs 7 n型多結晶AlGaAs 8 ステップ 9 p型電極 10 n型電極 11 出射端面 12 多結晶半導体発光素子アレイ 13 Cr膜 14 開口部

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 基板がアモルファス、セラミック、多結
    晶あるいは単結晶の材料であって、またはその表面が前
    記材料で覆われたものであって、その基板が光導波路を
    有し、基板端面に多結晶半導体発光素子が形成され、該
    多結晶半導体発光素子の発光スポットの一部が少なくと
    も導波路の延長線上と一致しており、多結晶半導体発光
    素子から発せられる光が光導波路と結合していることを
    特徴とする光集積デバイス。
JP17668592A 1992-07-03 1992-07-03 光集積デバイス Pending JPH0621515A (ja)

Priority Applications (1)

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JP17668592A JPH0621515A (ja) 1992-07-03 1992-07-03 光集積デバイス

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ID=16017941

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7201526B2 (en) 2004-11-10 2007-04-10 Tokiwa Corporation Extruding container of applying filler
USRE41300E1 (en) 2002-07-09 2010-05-04 Tokiwa Corporation Movable body dispensing device
CN108873184A (zh) * 2018-07-17 2018-11-23 武汉恩达通科技有限公司 一种具有侧向v形槽的激光刻写光纤连接器

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