JPH0675253A

JPH0675253A - 光半導体装置とその製造方法

Info

Publication number: JPH0675253A
Application number: JP22624092A
Authority: JP
Inventors: Tatsuro Ikeda; 達郎池田
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1992-08-25
Filing date: 1992-08-25
Publication date: 1994-03-18

Abstract

(57)【要約】【目的】多重量子井戸構造を有する光半導体装置に関
し、多重量子井戸構造を用いた新規な構成を有する光半
導体装置を提供することを目的とする。【構成】相対的に広いバンドギャップを有する高抵抗
率の半導体バリア層と相対的に狭いバンドギャップを有
する高抵抗率の半導体ウェル層とを交互に積層した多重
量子井戸構造と、前記多重量子井戸構造内に膜厚方向に
画定された第１高抵抗率領域を挟んで平面上で対向して
前記多重量子井戸構造内に形成された第１導電型の第１
の低抵抗率領域および第２導電型の第２の低抵抗率領域
と、前記第１および第２の低抵抗率領域間に逆バイアス
電圧を印加することのできる手段とを有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は光半導体装置に関し、特
に多重量子井戸構造を有する光半導体装置に関する。

【０００２】近年、光エレクトロニクスの進展に伴っ
て、光集積回路の開発が重要な課題となっている。光集
積回路の主要受動構成部品には、導波路や選択的反射
面、偏向素子、スイッチング素子等がある。これら受動
光学部品は半導体レーザや光センサ等の能動光学部品と
共に１枚の基板上に集積化されることが望まれる。

【０００３】

【従来の技術】光集積回路には、大別してハイブリッド
型とモノリシック型がある。ハイブリッド型は主に酸化
物光学材料、たとえばＬｉＮｂＯ₃を導波路や光スイッ
チング素子として用い、半導体発光素子と組み合わせた
ものである。これに対して、モノリシック型は半導体
（ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体）基板上に全ての能動、受
動光学部品を集積化したものである。

【０００４】ＬｉＮｂＯ₃基板を用いたハイブリッド光
集積回路は、大きな非線型光学定数と高速応答性を利用
できる。変調遮断周波数１０ＧＨｚ以上、挿入損失２ｄ
Ｂ以下の変調器を用いて４×４マトリクススイッチ等が
実現している。

【０００５】しかし、光コンピュータや光交換機等の超
大容量システムに用いる場合、高い集積度が要求され
る。μｍオーダの素子サイズになると、光軸合わせや素
子加工等がハイブリッド方式では極めて困難になってく
る。また、駆動電圧の低下にも限界がある。このため
に、半導体微細加工技術の適用ができるモノリシック光
集積回路が開発の中心となりつつある。

【０００６】半導体光集積回路においては、スイッチン
グ素子に代表される光受動素子の開発に大きなブレーク
スルーが期待されている。すなわち、半導体において
は、ＬｉＮｂＯ₃のような光学材料に比べて電気光学定
数が小さいので、大きな屈折率変化を得ることが難し
い。

【０００７】バルク半導体の場合、光スイッチングに十
分な屈折率変化を得ようとすると、駆動電圧を非常に大
きくするか、スイッチング領域長を非常に長くする必要
が生じる。このため、光集積回路を構成する他の光学部
品との整合性が悪くなり、また回路のＣＲ時定数が大き
くなって高速応答性が劣化する。

【０００８】半導体の屈折率変化を改善する方法として
注目されている技術に、多重量子井戸構造を用いた量子
閉じ込めシュタルク効果の利用がある。量子閉じ込めシ
ュタルク効果を利用した光スイッチの構成を、図３に示
す。

【０００９】図３（Ａ）はｐ型層とｎ型層との間に多重
量子井戸構造（ＭＱＷ）を挟んだｐｉｎ接合を逆方向に
バイアスした素子に波長λ_inの光が入射した状態を概念
的に示している。

【００１０】半導体のｎ型層５１上に、多重量子井戸構
造（ＭＱＷ）５３を含むｉ型層を積層し、その上にｐ型
５５を積層してある。ＭＱＷの上下にｉ型クラッド層５
７ｂ、５７ａを形成してもよい。

【００１１】この積層構造に、ＭＱＷ５３の積層方向
（井戸層面に垂直方向）に逆バイアス電圧を印加する
と、電圧はほとんどＭＱＷ５３を含むｉ型層にかかる。
この結果、井戸層内の量子準位に捕らえられていた電子
および正孔の波動関数が互いに逆方向にシフトし、また
シュタルク効果によって伝導帯の量子準位は相対的に低
下し、価電子帯の量子準位は上昇する。

【００１２】この点は、井戸層内に閉じ込められた励起
子についても同様である。ＭＱＷでは、電子・正孔の井
戸層内閉じ込めのために、励起子の結合エネルギが増大
し、室温においても明瞭な励起子ピークが観察される。

【００１３】図３（Ｂ）は、ＭＱＷの屈折率においてみ
られる励起子の形成による異常効果を示す。図３（Ｂ）
によれば、無電界時に生じている励起子による屈折率ピ
ークが、電界印加によるシュタルク効果と正孔・電子の
位置シフトによる励起子結合エネルギの減少によって長
波長側へシフトしている。

【００１４】そこで、入射光波長λ_inを電界印加時の屈
折率ピークの近傍Ｎ点に選べば、無電界時の屈折率Ｍ点
との差が比較的大きくなるため、図３（Ａ）の素子を光
スイッチングに利用できる。

【００１５】井戸層に垂直に電界を印加した場合、たと
えばＡｌＧａＡｓ／ＧａＡｓのＭＱＷでは、１０⁵Ｖ／
ｃｍ程度の強電界下でも励起子は十分安定に存在するこ
とが示された。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】以上説明したように、
多重量子井戸を用いた光半導体装置の利用が計られてい
るが、未だその能力が十分利用されているとはいえな
い。

【００１７】本発明の目的は、多重量子井戸構造を用い
た新規な構成を有する光半導体装置を提供することであ
る。本発明の他の目的は、新規な構成を有する多重量子
井戸を用いた光半導体装置の製造方法を提供することで
ある。

【００１８】

【課題を解決するための手段】本発明の光半導体装置
は、相対的に広いバンドギャップを有する高抵抗率の半
導体バリア層と相対的に狭いバンドギャップを有する高
抵抗率の半導体ウェル層とを交互に積層した多重量子井
戸構造と、前記多重量子井戸構造内に膜厚方向に画定さ
れた第１高抵抗率領域を挟んで平面上で対向して前記多
重量子井戸構造内に形成された第１導電型の第１の低抵
抗率領域および第２導電型の第２の低抵抗率領域と、前
記第１および第２の低抵抗率領域間に逆バイアス電圧を
印加することのできる手段とを有する。

【００１９】また、本発明の光半導体装置は、さらに、
前記第１低抵抗率領域を挟んで前記第１高抵抗領域と対
向するように前記多重量子井戸構造内に画定された第２
高抵抗率領域と、前記第２高抵抗率領域を挟んで前記第
１低抵抗率領域と対向するように前記多重井戸構造内に
形成された第３低抵抗率領域とを有する。

【００２０】また、本発明の光半導体装置は、さらに、
前記第２低抵抗率領域を挟んで前記第１高抵抗率領域と
対向するように、前記多重量子井戸構造内に画定された
第３高抵抗率領域と、前記第３高抵抗率領域を挟んで前
記第２低抵抗率領域と対向するように前記多重量子井戸
構造内に形成された第４低抵抗率領域とを有する。

【００２１】

【作用】多重量子井戸構造内に高抵抗率領域を挟んで一
対の低抵抗領域を形成すると、高抵抗率領域の半導体ウ
ェル層に面内方向に平行な電界を印加することができ
る。

【００２２】半導体ウェル層の面内方向に電界を印加す
ると、その領域の屈折率は低下する。この屈折率変化を
利用して種々の光学部品を形成することができる。一対
の高抵抗率領域を用いることにより、高屈折領域の両側
に低屈折領域を形成することができる。これを利用して
導波路構造を選択的に作成することが可能となる。

【００２３】低屈折率領域を挟んだ一対の低抵抗率領域
のそれぞれの両側に高抵抗率領域を形成し、電界を印加
すると、一対の導波路構造を形成することができる。各
導波路構造は、印加電圧の制御により、その形成、消滅
を制御することができる。

【００２４】

【実施例】図１に、多重量子井戸構造を用いた光半導体
装置の基本構成を示す。比較的広いバンドギャップを有
する半導体バリア層Ｂと、比較的狭いバンドギャップを
有する半導体ウェル層Ｗを交互に積層すると、多重量子
井戸構造ＭＱＷが形成される。

【００２５】この多重量子井戸構造ＭＱＷを高抵抗率半
導体で形成し、所定領域に選択的に不純物をドープする
と、低抵抗率領域を選択的に形成することができる。た
とえば、高抵抗率領域ｉ１を挟んでｎ型不純物をドープ
したｎ型領域ｎ１と、ｐ型不純物をドープしたｐ型領域
ｐ１を形成すると、ラテラルｐｉｎ構造が形成される。

【００２６】図１（Ａ）は、このラテラルｐｉｎダイオ
ード構造に逆バイアス電圧源Ｖ１とスイッチＳＷを接続
した構成を示す。図１（Ａ）に示す多重量子井戸構造Ｍ
ＱＷは、図１（Ｂ）実線に示すような屈折率のスペクト
ルを示す。波長λ_opのピークは、半導体ウェル層Ｗ内の
エキシトンに由来するものと言われている。

【００２７】図１（Ａ）に示すラテラルｐｉｎダイオー
ド構造に、逆バイアス電圧を印加すると、屈折率のスペ
クトルは図１（Ｂ）点線に示すように変化する。すなわ
ち、波長λ_opの屈折率ピークは消滅する。

【００２８】このような屈折率の変化は、図１（Ｃ）に
示すようなエキシトンの消滅によるものと考えられる。
半導体ウェル層Ｗ内に電子・正孔対の形成するエキシト
ンＥＸが存在するとする。この半導体ウェル層内の面内
方向に電界Ｅを印加すると、正孔は電界Ｅの方向に、電
子は逆方向に加速される。

【００２９】半導体ウェル層Ｗは、層と垂直方向には狭
い幅を有し、キャリアの自由度を制限しているが、層と
平行な面内方向には自由度を有している。このため、多
重量子井戸構造の面内方向に電界を印加すると、エキシ
トンＥＸは比較的容易に消滅する。エキシトンＥＸが消
滅すると、エキシトンに由来する屈折率ｎのピークも消
滅する。

【００３０】図１（Ａ）に示す多重量子井戸構造に、逆
バイアス電圧を印加しない状態においては、ｐ型領域ｐ
１、ｉ型領域ｉ１、ｎ型領域ｎ１は、ほぼ同等な光学的
性質を示し、図１（Ｄ）に示すようなほぼ均一な屈折率
分布を示す。

【００３１】ところが、図１（Ａ）に示すｐｉｎダイオ
ード構造を有する多重量子井戸構造ＭＱＷに、逆バイア
ス電圧Ｖ１を印加すると、この逆バイアス電圧はほぼ高
抵抗領域であるｉ型領域ｉ１にのみ印加される。

【００３２】このため、図１（Ｂ）の実線から破線の変
化がｉ型領域ｉ１でのみ現れる。したがって、図１
（Ａ）に示すｐｉｎダイオード構造内の屈折率分布は、
図１（Ｅ）に示すように変化する。

【００３３】すなわち、低抵抗率領域であるｐ型領域ｐ
１、ｎ型領域ｎ１においては、屈折率はほとんど変化し
ないのに対し、高抵抗率領域であるｉ型領域ｉ１におい
ては、屈折率ｎが低下し、ほぼステップ状の屈折率分布
が生じる。

【００３４】言い換えると、多重量子井戸構造内に高抵
抗率領域を挟んで低抵抗率領域を形成し、電界を印加す
ると、高抵抗率領域における屈折率変化は低抵抗率領域
における屈折率変化と異なり、屈折率界面が発生する。

【００３５】図２は、多重量子井戸構造を用いた光半導
体装置の他の基本構成を示す。図２（Ａ）は、２つの高
抵抗率領域ｉ１、ｉ２を用いた光半導体装置の構成を示
す。半導体バリア層Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３と半導体ウェル層
Ｗ１、Ｗ２が交互に積層され、多重量子井戸構造ＭＱＷ
を形成している点は、図１の場合と同様である。

【００３６】本構成においては、多重量子井戸構造ＭＱ
Ｗ内に第１の低抵抗率領域であるｐ型領域ｐ１を挟んで
一対の高抵抗率領域であるｉ型領域ｉ１、ｉ２が形成さ
れ、その両側にさらに第２、第３の低抵抗率領域である
ｎ型領域ｎ１、ｎ２が形成されている。すなわち、多重
量子井戸構造内にその面内方向にｎｉｐｉｎラテラル構
造が形成されている。

【００３７】各ｐｉｎラテラルダイオード構造に可変逆
バイアス電圧源Ｖ１、Ｖ２が接続される。すなわち、ｐ
型領域ｐ１とｎ型領域ｎ１の間に可変逆バイアス電圧源
Ｖ１が接続され、ｐ型領域ｐ１とｎ型領域ｎ２の間に可
変逆バイアス電圧源Ｖ２が接続されている。

【００３８】各ｐｉｎダイオード構造は、図１に示した
ｐｉｎダイオード構造と同等のものとなる。ただし、中
央のｐ型領域ｐ１は、両ｐｉｎダイオード構造に共通の
領域である。なお、ｎｉｐｉｎ構造を示したが、ｐｉｎ
ｉｐラテラル構造を形成することもできる。

【００３９】図２（Ｂ）は、図２（Ａ）に示す多重量子
井戸構造に逆バイアス電圧Ｖ１、Ｖ２を印加した状態の
屈折率分布を示す。逆バイアス電圧を印加しない状態で
は、破線で示すように高抵抗率領域ｉの屈折率は低抵抗
率領域ｐ、ｎの屈折率とほぼ等しい。逆バイアス電圧を
印加すると、この逆バイアス電圧は高抵抗率領域である
ｉ型領域ｉ１、ｉ２にほぼ印加されるため、これらの領
域の屈折率が選択的に低下する。

【００４０】したがって、屈折率がほとんど低下しない
ｐ型領域ｐ１を挟んで２つの低屈折率領域が形成され
る。一対の低屈折率領域で挟まれた高屈折率領域は光導
波路構造を構成する。

【００４１】このように、図２（Ａ）に示す構造に逆バ
イアス電圧を印加すると、中央のｐ型領域ｐ１がコア層
となり、両側のｉ型領域ｉ１、ｉ２がクラッド領域とな
る。図２（Ｃ）は、多重量子井戸構造を用いた光半導体
装置のさらに他の基本構成を示す。半導体バリア層Ｂ
１、Ｂ２、Ｂ３と、半導体ウェル層Ｗ１、Ｗ２を交互に
積層して多重量子井戸構造ＭＱＷを形成している点は、
図１、図２（Ａ）と同様である。

【００４２】本構成においては、多重量子井戸構造ＭＱ
Ｗ内に低抵抗率領域と高抵抗率領域が交互にラテラル方
向に形成され、３個の高抵抗率領域ｉ１、ｉ２、ｉ３を
低抵抗率領域が挟んだ構成になっている。

【００４３】図示の構成においては、多重量子井戸構造
ＭＱＷ内に、ｎ型領域ｎ２、ｉ型領域ｉ２、ｐ型領域ｐ
１、ｉ型領域ｉ１、ｎ型領域ｎ１、ｉ型領域ｉ３、ｐ型
領域ｐ２が交互に形成され、ｎｉｐｉｎｉｐ構造を形成
している。

【００４４】この構成において、各ｐｉｎラテラルダイ
オード構造は、図１（Ａ）に示すものと同等となる。各
ｐｉｎラテラルダイオード構造に可変逆バイアス電圧源
Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３が接続されている。

【００４５】図２（Ｄ）は、図２（Ｃ）に示す多重量子
井戸構造ＭＱＷの各ｐｉｎダイオード構造に逆バイアス
電圧を印加した状態の屈折率分布を示す。逆バイアス電
圧を印加しない状態においては、図中破線で示すよう
に、各領域はほぼ同等の屈折率を有するが、逆バイアス
電圧を印加すると、各高抵抗率領域ｉ１、ｉ２、ｉ３の
屈折率ｎが低下する。

【００４６】したがって、図２（Ｄ）に示すように、ｐ
型領域ｐ１とｎ型領域ｎ１の両側に低屈折率領域が発生
する。低屈折率領域で挟まれたｐ型領域ｐ１とｎ型領域
ｎ１は、それぞれ導波路構造を構成している。この導波
路構造は、逆バイアス電圧の制御によってその発生、消
滅を制御することができる。

【００４７】なお、図２（Ｃ）の構成において、中央に
示した可変逆バイアス電圧源Ｖ１を省略し、ｉ型領域ｉ
１の領域を固定的に低屈折率領域で構成することもでき
る。また、ｎｉｐｉｎｉｐ構造の代わりに、ｐｉｎｉｐ
ｉｎ構造としてもよい。

【００４８】１つの入射光導波路に図２（Ｃ）に示すｐ
型領域ｐ１、ｎ型領域ｎ１を接続し、逆バイアス電圧の
印加を制御すると、入射光導波路を２つの導波路構造の
いずれにも選択的に接続することが可能となる。したが
って、光スイッチ構造が構成される。

【００４９】なお、多重量子井戸構造の面内方向の光学
的構造のみを説明したが、多重量子井戸構造を屈折率の
低い一対のクラッド層で挟むこと等により、多重量子井
戸構造の垂直方向にも光閉じ込め機能を持たせることが
できる。

【００５０】また、多重量子井戸構造の半導体バリア層
Ｂ、半導体ウェル層Ｗの組み合わせとしては、ＩｎＰ／
ＩｎＧａＡｓ、ＡｌＧａＡｓ／ＧａＡｓ、ＩｎＰ／Ｉｎ
ＡｌＡｓ等を用いることができる。また、これらの多重
量子井戸構造よりも実効的屈折率の低いクラッド層とし
ては、ＩｎＰ、ＡｌＧａＡｓ等を用いることができる。

【００５１】図４は、図１（Ａ）に示す多重量子井戸構
造を用いた光半導体装置の構成例を示す。Ｆｅをドープ
した半絶縁性ＩｎＰ基板１の上に、半導体ウェル層とし
て厚さ約１００ÅのＩｎ_1-xＧａ_xＡｓ_yＰ_1-y（ｘ＝
０．４３８、ｙ＝０．９４０）、半導体バリア層として
厚さ約１００ÅのＩｎＰを交互に約２０周期ＭＯＣＶ
Ｄ、ＭＯＶＰＥ等によりエピタキシャルに成長する。

【００５２】ｉ型領域ｉ１を挟んでｐ型、ｎ型の不純物
をドープしてｐ型領域ｐ１、ｎ型領域ｎ１を形成する。
その後、導波路領域ＷＧ１、ＷＧ２、ＷＧ３、ＷＧ４お
よびｐ型領域ｐ１、ｉ型領域ｉ１、ｎ型領域ｎ１以外の
部分を除去する。

【００５３】このようにして、形成した多重量子井戸構
造ＭＱＷの上にさらにクラッド層としてＩｎＰ層を堆積
する。ｐ型領域ｐ１とｎ型領域ｎ１の間に逆バイアス電
圧を選択的に印加すると、ｉ型領域ｉ１の屈折率が選択
的に低下する。このため屈折率界面が生じ、導波路ＷＧ
１から入射する光を２つの導波路ＷＧ３、ＷＧ４に選択
的に振り分けることができる。

【００５４】ｐｉｎラテラルダイオード構造に逆バイア
ス電圧を印加しない状態においては、屈折率界面はな
く、導波路ＷＧ１から入射した光Ｌ１は直進し、導波路
ＷＧ４に出射する光Ｌ２となる。

【００５５】ｐｉｎラテラルダイオード構造に逆バイア
ス電圧を印加すると、ｉ型領域ｉ１の屈折率が低下し、
ｐ型領域ｐ１とｉ型領域ｉ１の間に屈折率界面が発生す
る。この状態で導波路ＷＧ１から光Ｌ１を入射すると、
光Ｌ１はｐ型領域ｐ１とｉ型領域ｉ２の屈折率界面で全
反射され、導波路ＷＧ３に出射する光Ｌ３となる。

【００５６】このように、ｐｉｎラテラルダイオード構
造に印加する逆バイアス電圧を制御することにより、入
射光Ｌ１を導波路ＷＧ４とＷＧ３に選択的に振り分ける
ことができる。導波路ＷＧ３から光を入射し、導波路Ｗ
Ｇ１とＷＧ２の間で振り分けることができる。

【００５７】なお、図２（Ａ）に示す多重量子井戸構造
を用いた導波路は、種々の形態で利用できることは当業
者に自明であろう。たとえば、図４に示す光半導体装置
の導波路ＷＧ１〜ＷＧ４の形成に利用することも可能で
ある。

【００５８】図５は、図２（Ｃ）に示す多重量子井戸構
造を用いた光スイッチ装置の基本構成およびその機能を
説明する概念図である。図５（Ａ）は光スイッチの構成
を概略的に示す。導波路ＷＧａは、２つの導波路ＷＧｂ
とＷＧｃに分岐している。この光スイッチ構造の入射導
波路部分をＲ１、分岐部分をＲ２、分岐後の導波路部分
をＲ３で示す。領域Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３は、導波路領域Ｗ
Ｇを取り囲む領域であり、これらの領域の屈折率が低い
時、導波路が形成される。

【００５９】図５（Ｂ）は、出射側の２つの導波路ＷＧ
ｂとＷＧｃが共に形成されている状態を示す。入射側導
波路ＷＧａから入射した後は、２つの導波路ＷＧｂ、Ｗ
Ｇｃに分岐し、それぞれの出射側導波路から出射する。
この時、出射側導波路部分の屈折率分布は、図中上部に
示すように導波路部分で高く、その他の部分で低い。

【００６０】図５（Ｃ）は、出射側の２つの導波路のう
ち、一方の導波路ＷＧｂのみをオンとし、他方の導波路
ＷＧｃはオフ状態とした場合を示す。入射側導波路ＷＧ
ａから入射した光は、導波路ＷＧｂに導かれ、出射す
る。

【００６１】出射側導波路ＷＧｃの右側では、領域ＷＧ
ｃが実効的に導波路を形成しないように屈折率がほぼ均
一にされている。したがって、右側の導波路部分に入射
した光は、拡散し、実効的に出射側導波路に伝達されな
い。

【００６２】図５（Ｄ）は、導波路ＷＧｂの左側の屈折
率を均等として導波機能をオフとし、他方の導波路ＷＧ
ｃをオンとした状態を示す。この状態においては、入射
側導波路ＷＧａから入射した光は、右側の出射側導波路
ＷＧｃのみに伝達される。

【００６３】図６は、図５に示すような光スイッチの出
射側導波路部分を構成する光スイッチ導波路を示す。図
において、ＦｅドープのＩｎＰ等で形成された半絶縁性
基板１１の上に、ノンドープのｉ型ＩｎＰ等で形成され
た下側クラッド層１３が形成され、その上に多重量子井
戸構造ＭＱＷが形成されている。

【００６４】多重量子井戸構造ＭＱＷは、たとえば厚さ
約１００ÅのＩｎ_1-xＧａ_xＡｓ_yＰ_1-y（ｘ＝０．４
３８、ｙ＝０．９４０）と厚さ約１００ÅのＩｎＰを交
互に２０周期積層したもので形成される。この場合、Ｉ
ｎＰが半導体バリア層、ＩｎＧａＡｓＰが半導体ウェル
層を構成する。下側クラッド層、上側クラッド層は共
に、たとえば厚さ約１０００ÅのＩｎＰ層で形成する。

【００６５】このような構成の場合、エキシトン吸収波
長は約１．５２６μｍとなり、１．５４μｍ付近に屈折
率のピークが発生する。エキシトンを消滅させた場合、
１．５４μｍ付近の屈折率ピークは消滅する。

【００６６】ｉ型領域の幅を約２μｍとすると、エキシ
トンを消滅させるためには、約２Ｖ以上の電圧を加えれ
ばよい。ｉ型領域の幅をさらに減少させれば、動作電圧
をさらに低下させることも可能である。

【００６７】多重量子井戸構造ＭＱＷの上には、ｉ型Ｉ
ｎＰ等で形成された上側クラッド層１５が積層されてい
る。導波路を形成すべきストライプ状領域に選択的にＳ
ｎ、Ｓｉ等のｎ型不純物、Ｚｎ等のｐ型不純物がドープ
され、ｎ型領域ｎ１、ｐ型領域ｐ１が形成されている。

【００６８】また、ｎ型領域ｎ１に隣接するｉ型領域ｉ
３を挟んで他のｐ型領域ｐ２が形成され、ｐ型領域ｐ１
に隣接するｉ型領域ｉ２を挟んで他のｎ型領域ｎ２が形
成されている。これらの積層構造の上に、ＩｎＧａＡｓ
等で形成されたコンタクト層１６が形成され、ドープ領
域上を除いて選択エッチングで除去されている。

【００６９】コンタクト層１６の上には、ｐ型領域上に
はｐ側電極１８が、ｎ型領域上にはｎ側電極１９が形成
されている。ｐ側電極はたとえはＴｉ／Ｐｔで形成さ
れ、ｎ側電極はたとえばＡｕＧｅ／Ａｕで形成されてい
る。このようにして、ラテラルｐｉｎダイオード構造Ｄ
１、Ｄ２、Ｄ３が形成されている。

【００７０】ラテラルｐｉｎダイオード構造Ｄ３の電極
１８、１９間には、逆バイアス電圧源Ｖ３と変調器Ｍ３
が直列に接続されている。ｐｉｎラテラルダイオード構
造Ｄ１のｐ側電極１８とｎ側電極１９の間には、逆バイ
アス電圧源Ｖ１が接続されている。また、ラテラルｐｉ
ｎダイオード構造Ｄ２のｐ側電極１８とｎ側電極１９の
間には、逆バイアス電圧源Ｖ２と変調器Ｍ２が接続され
ている。

【００７１】この状態では、中央に配置されたラテラル
ｐｉｎダイオード構造Ｄ１は常に逆バイアスされ、その
ｉ型領域ｉ１の屈折率は低下する。また、両側に配置さ
れたラテラルｐｉｎダイオード構造Ｄ２、Ｄ３には、変
調器Ｍ２、Ｍ３の電圧によって変化する逆バイアス電圧
が印加される。

【００７２】逆バイアス電圧が実質的に０であれば、ｉ
型領域ｉ２、ｉ３は、隣接するｐ型領域およびｎ型領域
とほぼ同等な屈折率を有するが、逆バイアス電圧が深く
なると、ｉ型領域ｉ２、ｉ３の屈折率は低下する。

【００７３】ラテラルｐｉｎダイオード構造Ｄ１、Ｄ
２、Ｄ３が全て十分逆バイアスされると、ｉ型領域ｉ
１、ｉ２、ｉ３の屈折率は十分低くなり、ｐ型領域ｐ
１、ｎ型領域ｎ１は、導波路として機能する。

【００７４】ラテラルｐｉｎダイオード構造Ｄ２の逆バ
イアス電圧が浅くなると、ｉ型領域ｉ２の屈折率はその
両側の領域の屈折率と近くなり、ｐ型領域ｐ１の導波路
構造は消滅する。

【００７５】同様に、ラテラルｐｉｎダイオード構造Ｄ
３の逆バイアス電圧が浅くなると、ｉ型領域ｉ３の屈折
率は上昇し、ｎ型領域ｎ１の導波路構造は消滅する。こ
のようにして、図５（Ｃ）、（Ｄ）に示すようなスイッ
チング可能な導波路が構成される。

【００７６】図６に示すような光スイッチ導波路の製造
方法を、図７〜図９を参照して説明する。まず、図７
（Ａ）に示すように、ＩｎＰ基板１１の上に、ＭＯＣＶ
Ｄ、ＭＯＶＰＥ等の結晶成長方法を用いて下側クラッド
層１３、多重量子井戸構造ＭＱＷ、上側クラッド層１５
をエピタキシャルに成長する。

【００７７】次に、図７（Ｂ）に示すように、半導体基
板の表面上にパターニングされたホトレジストマスク１
７ａを形成する。なお、領域Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３は、図５
（Ａ）に示す領域Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３に対応する。

【００７８】図７（Ｂ）に示すようなホトレジストマス
クをエッチングマスクとし、選択エッチングを行なう。
図７（Ｃ）は、選択エッチングされた半導体基板の断面
を示す。

【００７９】次に、図８（Ａ）に示すようなホトレジス
トマスク１７ｂを形成し、ｐ型不純物イオンのイオン注
入を行なう。次に、図８（Ｂ）に示すようなホトレジス
トマスク１７ｃを形成し、ｎ型不純物イオンのイオン注
入を行なう。

【００８０】このようにして、ｐ型不純物イオンおよび
ｎ型不純物イオンを選択注入された半導体基板は、図８
（Ｃ）に示すような構造を有するようになる。図９は、
イオン注入後の半導体基板構造を上から見た図である。
半導体基板１１の上に、選択的に下側クラッド層、多重
量子井戸構造、上側クラッド層が形成されている。

【００８１】図中上部には、ｎ型領域ｎ１、ｎ２、ｐ型
領域ｐ１、ｐ２がｉ型領域ｉ１、ｉ２、ｉ３を挟んで形
成されている。図中、中央部および下方には、リッジ状
に形成された導波路ＷＧａ、ＷＧｂ、ＷＧｃが形成され
ている。

【００８２】このような構成により、図５に示すような
光スイッチが形成される。導波路ＷＧａに入射した光
は、２つの導波路ＷＧｂ、ＷＧｃに分岐され、それぞれ
ｎ型領域ｎ１、ｐ型領域ｐ１に結合されている。

【００８３】ｉ型領域ｉ１には、常に逆バイアス電圧が
印加され、その屈折率は低い。しかし、ｎ型領域ｎ１を
挟んだ逆側のｉ型領域ｉ３は逆バイアス電圧の大きさに
よりその屈折率を変化させる。同様、ｐ型領域ｐ１の逆
側のｉ型領域ｉ２もその逆バイアス電圧によって屈折率
を変化させる。

【００８４】ｉ型領域ｉ３の屈折率が十分低ければ、ｎ
型領域ｎ１は導波路を形成する。同様、ｉ型領域ｉ２の
屈折率が十分低ければ、ｐ型領域ｐ１は導波路を形成す
る。変調器Ｍによって逆バイアス電圧Ｖを制御すること
により、ｉ型領域ｉ２、ｉ３の屈折率を変化させ、導波
路機能を制御することができる。

【００８５】図６〜図９の構成においては、クラッド層
に挟まれた多重量子井戸構造をリッジ状に整形すること
により、スイッチング機能を有さない入射側導波路を形
成している。

【００８６】図１０は、傾斜面を利用して導波路構造を
形成する構成例を示す。図１０（Ａ）においては、半絶
縁性基板１１の上の下側クラッド層１３の表面が凹状に
エッチングされている。したがって、下側クラッド層１
３の上に形成した多重量子井戸構造ＭＱＷ、上側クラッ
ド層１５も下地表面にならって凹状表面を形成してい
る。図中、中央部の低くなった部分で考えると、多重量
子井戸構造ＭＱＷの両側には屈折率の低い下側クラッド
層１３が配置されている。

【００８７】したがって、凹状底部の多重量子井戸構造
は、その下側を下側クラッド層１３、上側を上側クラッ
ド層１５で挟まれると共に、その両側を実効的に下側ク
ラッド層１３によって挟まれている。このため、底部の
多重量子井戸構造ＭＱＷは導波路を形成している。この
構成が、たとえば入射側光導波路ＷＧａとして用いられ
る。

【００８８】図１０（Ｂ）では、図１０（Ａ）に示すよ
うな凹状積層構造が２か所形成されている。これら２か
所の凹部の底に配置された多重量子井戸構造が、それぞ
れ導波路構造ＷＧｂ、ＷＧｃを構成し、入射側光導波路
ＷＧａに接続された２つの分岐導波路を構成する。

【００８９】図１０（Ｃ）は、図１０（Ａ）、（Ｂ）に
示すような傾斜面を利用した導波路構造を形成するため
のエッチングマスクの平面形状を示す。半絶縁性基板１
１の上に、下側クラッド層１３を成長した後、図１０
（Ｃ）に示すようなホトレジストマスク１７ｄを形成す
る。

【００９０】このホトレジストマスク１７ｄをエッチン
グマスクとし、下側クラッド層１３をエッチングするこ
とにより、図１０（Ａ）、（Ｂ）に示すような凹状スト
ライプ領域を有する下側クラッド層１３表面を得ること
ができる。その上に多重量子井戸構造、上側クラッド層
１５を形成すれば、図１０（Ａ）、（Ｂ）に示すような
導波路が形成される。

【００９１】光スイッチ導波路は、図１０（Ｃ）に示す
エッチングされた領域Ｒ３の上に形成されるため、図１
０（Ｂ）に示すような２つの光導波路ＷＧｂ、ＷＧｃに
光学的に接続されることになる。

【００９２】傾斜面を利用した導波路構造は、凹状表面
のみでなく、凸状表面によって形成することもできる。
図１１は、凸状表面を用いた傾斜面利用導波路構造の例
を示す。

【００９３】図１１（Ａ）において、下側クラッド層１
３は凸状表面を有する。この上に形成された多重量子井
戸構造ＭＱＷおよび上側クラッド層１５は下地表面にな
らった凸状形状を示す。

【００９４】凸状形状の頂部においては、多重量子井戸
構造ＭＱＷは、下側を下側クラッド層１３、上側を上側
クラッド層１５で挟まれると共に、その両側を実効的に
上側クラッド層１５によって挟まれている。したがっ
て、凸状形状頂部に配置された多重量子井戸構造ＭＱＷ
は上下方向および左右方向に画定された光導波路ＷＧａ
を形成する。

【００９５】図１１（Ｂ）は、図１１（Ａ）に示す導波
路が２つ形成された構成を示す。２つの凸状形状の頂部
において、多重量子井戸構造ＭＱＷは２つの光導波路Ｗ
Ｇｂ、ＷＧｃを形成する。

【００９６】光学的機能に関しては、図１１（Ａ）、
（Ｂ）に示す導波路は図１０（Ａ）、（Ｂ）に示す導波
路とほぼ同等である。図１１（Ｃ）は、図１１（Ａ）、
（Ｂ）に示すような導波路構造を形成するためのエッチ
ングマスクの形状を示す。

【００９７】図に示すように、半絶縁性基板１１の上に
下側クラッド層１３をエピタキシャルに成長した後、そ
の表面にホトレジストマスク１７ｅを形成する。このホ
トレジストマスク１７ｅをエッチングマスクとし、下側
クラッド層１３を選択的にエッチングすると、図１１
（Ａ）、（Ｂ）に示すような凹状ストライプを形成した
下側クラッド層１３表面が形成される。

【００９８】なお、本構成においては、光スイッチ導波
路領域Ｒ３はエッチングされておらず、図１１（Ａ）、
（Ｂ）に示す凹部の頂上と同一レベルとなる。したがっ
て、領域Ｒ３に形成される光スイッチ導波路は、図１１
（Ｂ）に示す２つの光導波路ＷＧｂ、ＷＧｃに光学的に
接続される。

【００９９】以上説明した実施例においては、光スイッ
チ導波路の中央に配置されたｉ型領域ｉ１には、固定逆
バイアス電圧が印加されてその屈折率を低下させてい
た。この中央部の低屈折領域の形成は、逆バイアス電圧
の印加以外によっても実現することができる。

【０１００】図１２は、傾斜面を利用して光スイッチの
中央領域を低屈折領域とする構成を示す。本構成におい
ては、光スイッチ領域の中央部のｉ型領域ｉ１の部分に
凹状表面が形成されている。

【０１０１】したがって、ｎ型領域ｎ１の右側部分、ｐ
型領域ｐ１の左側部分は、図１１に示す凸部を利用した
光導波路と同様、低屈折領域で画定されている。したが
って、ＭＱＷのレベルにおいて、ｉ型領域ｉ１は逆バイ
アス電圧を印加するまでもなく、その実効屈折率が低く
保たれている。その他の構成は、図６に示す光スイッチ
導波路と同様である。

【０１０２】図１２に示すような傾斜面利用光スイッチ
導波路を採用する場合、固定導波路部分も傾斜面を利用
したものとすることが便利である。図１３は、固定導波
路部分を傾斜面を利用して形成した構成を示す。図１３
（Ａ）、（Ｂ）は、それぞれ図１１（Ａ）、（Ｂ）に示
す構成と同様である。半導体基板１１上の下側クラッド
層１３表面に形成された凸状ストライプの頂部に、光導
波路ＷＧａ、ＷＧｂ、ＷＧｃが形成され、これらの光導
波路は、図１２に示すｎ型領域ｎ１、ｐ型領域ｐ１に接
続される。

【０１０３】図１４は、図１２、図１３に示すような構
造を作成するための製造方法を説明する概略図である。
図１４（Ａ）は、下側クラッド層上に形成するエッチン
グマスクを示す。半絶縁性基板１１上に、下側クラッド
層１３をエピタキシャル成長した後、図１４（Ａ）に示
すようなホトレジストマスク１７ｆを形成する。

【０１０４】ホトレジストマスク１７ｆは、領域Ｒ１、
Ｒ２の部分においては、光導波路に相当する領域を覆
い、光スイッチ導波路の領域Ｒ３においては、中央部に
開口が形成されている。

【０１０５】このようなホトレジストマスクをエッチン
グマスクとし、下側クラッド層をエッチングすることに
より、図１１、図１３に示すような凹凸形状が表面に形
成される。その後、ホトレジストマスク１７ｆを除去
し、表面上に多重量子井戸構造ＭＱＷ、上側クラッド層
１５を形成し、図１４（Ｂ）に示すようにイオン注入を
行なう。

【０１０６】すなわち、領域Ｒ３で示した光スイッチ部
にｐ型不純物イオン、ｎ型不純物イオンをドープし、ｐ
型領域ｐ１、ｐ２、ｎ型領域ｎ１、ｎ２を形成する。ｎ
型領域ｎ１によって導波路ＷＧｂを構成し、ｐ型領域ｐ
１によって導波路ＷＧｃを構成する。その後、領域Ｒ３
のｐ型領域、ｎ型領域にそれぞれ電極を形成すれば、半
導体光スイッチが形成される。

【０１０７】図１５、図１６は、図１２〜図１４に示す
実施例と凹凸を反転させた構成の実施例を示す。図１５
（Ａ）に示すように、入射側導波路ＷＧａは、半導体基
板の凹部底面に形成され、導波路ＷＧａから分岐した２
つの導波路ＷＧｂ、ＷＧｃは、図１５（Ｂ）に示すよう
に、半導体基板表面の２つの凹部ストライプ底面に形成
される。

【０１０８】固定導波路をこのように形成した場合、光
スイッチ部は図１５（Ｃ）に示すような構成とすること
が便利である。すなわち、光スイッチ部中央部に凸部が
形成され、両側の低い部分にｐ型領域ｐ１、ｐ２、ｎ型
領域ｎ１、ｎ２が形成される。

【０１０９】ｐ型領域ｐ２とｎ型領域ｎ１の間に、逆バ
イアス電圧源Ｖ３と変調器Ｍ３が接続され、ｐ型領域ｐ
１とｎ型領域ｎ２の間に、逆バイアス電圧源Ｖ２と変調
器Ｍ２が接続されている。

【０１１０】ｎ型領域ｎ１の右側部分、ｐ型領域ｐ１の
左側部分は、それぞれ下側クラッド層１３が持ち上がっ
た形状となっているため、その実効屈折率が低くなって
いる。したがって、中央部のｉ型領域ｉ１に逆バイアス
電圧を印加しなくてもこの領域の実効屈折率は低く保た
れる。

【０１１１】図１５に示すような光スイッチは、たとえ
ば図１６に示すような製造方法によって作成することが
できる。図１６（Ａ）は、エッチングマスクの形状を示
す。半導体基板上に下側クラッド層をエピタキシャルに
成長した後、図１６（Ａ）に示すようなホトレジストマ
スク１７ｇを形成する。ホトレジストマスク１７ｇは、
下側部分においては、両側領域を覆い、上側部分におい
ては中央領域を覆っている。

【０１１２】このようなホトレジストマスク１７ｇをエ
ッチングマスクとして下側クラッド層をエッチングする
ことにより、領域Ｒ１、Ｒ２においては、光導波路部分
のみがエッチングされ、領域Ｒ３においては、中央のス
トライプ領域を除く両側部分がエッチングされる。この
ようにして、図１５に示すような下側クラッド層１３の
凹凸パターンが形成される。

【０１１３】下側クラッド層の選択的エッチングの後、
多重量子井戸構造、上側クラッド層をエピタキシャルに
成長し、その後、図１６（Ｂ）に示すような選択的イオ
ン注入を行なう。ｐ型不純物イオン、ｎ型不純物イオン
のイオン注入により、ｐ型領域ｐ１、ｐ２、ｎ型領域ｎ
１、ｎ２を形成する。このようにして、図１５に示すよ
うな光スイッチが形成される。

【０１１４】図１７は、他の実施例による光半導体装置
を示す。図１７（Ａ）は、半導体基板を上から見た上面
図である。半導体基板２０の上面には、下側クラッド
層、多重量子井戸構造、上側クラッド層が成長され、図
１７（Ａ）に示すようなパターンに選択エッチングされ
ている。

【０１１５】すなわち、図中最も下側において、１つの
導波路２２が形成され、その上に矩形領域２３が形成さ
れている。矩形領域２３の上には、分岐する導波路２４
ａ、２４ｂが形成され、その上に他の矩形領域２６が形
成されている。

【０１１６】図中最上部には、２つの光導波路２８ａ、
２８ｂが形成されている。２つの矩形領域２３、２６に
おいては、ｐ型領域ｐ１、ｐ２、ｐ３、ｎ型領域ｎ１、
ｎ２、ｎ３、ｎ４が選択的に形成されている。ｐ型領域
ｐ３は導波路２２と導波路２４の間に配置され、その両
側をｉ型領域ｉ４、ｉ５を介してｎ型領域ｎ３とｎ４に
よって挟まれている。

【０１１７】また、上側矩形領域２６においては、上下
に配置された光導波路２４、２８の間に、ｎ型領域ｎ１
とｐ型領域ｐ１が配置され、その両側にｉ型領域ｉ３、
ｉ２を介してｐ型領域ｐ２とｎ型領域ｎ２が形成されて
いる。

【０１１８】下側の矩形領域２３は、図２（Ａ）に示す
ような構造と同等な構成であり、矩形領域２６は、図２
（Ｃ）に示すような構造と同等な構成である。図１７
（Ｂ）は、図１７（Ａ）に示すような構造を作成するた
めのホトレジストパターンの例を示す。

【０１１９】半導体基板上に下側クラッド層、多重量子
井戸構造、上側クラッド層を成長した後、図７（Ｂ）に
示すようなホトレジストパターン１７ｈを形成し、上側
クラッド層、多重量子井戸構造、下側クラッド層を選択
的エッチングすることにより、図１７（Ａ）に示すよう
なリッジパターンを得る。その後、ｐ型不純物、ｎ型不
純物の選択ドーピングを行なうことにより、図１７
（Ａ）に示すような構成を得ることができる。

【０１２０】各ｐｉｎラテラルダイオード構造に逆バイ
アス電圧を印加することにより、ｉ型領域の屈折率を低
下させれば、ｐ型領域ｐ１、ｐ３、ｎ型領域ｎ１は、導
波路構造を形成する。

【０１２１】なお、以上説明した実施例における上下ク
ラッド層で挟まれた多重量子井戸構造は、半導体レーザ
における多重量子井戸構造と同等な構成である。このた
め、同一半導体基板上に半導体レーザと上述の光学素子
を集積化することが容易に行なえる。

【０１２２】さらに、半導体レーザ等と光スイッチ部品
等をパターニングのみによって結合することができるた
め、光軸合わせの必要がなくなる。また、多重量子井戸
構造の組成や層厚を変化させることにより、使用波長帯
を偏向することができる。たとえば、０．９μｍ帯用に
ＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓの多重量子井戸構造を用いるこ
とや、１．５μｍ帯用にＩｎＰ／ＩｎＡｌＡｓ多重量子
井戸構造を用いること等ができる。

【０１２３】以上実施例に沿って本発明を説明したが、
本発明はこれらに制限されるものではない。たとえば、
種々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者
に自明であろう。

【０１２４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
多重量子井戸構造を用いた新規な光半導体装置が得られ
る。

【０１２５】ラテラル構造の光学素子が半導体基板上に
集積化できるため、光集積回路の形成に寄与するところ
が大きい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例による基本構成を示す。図１
（Ａ）は概略断面図、図１（Ｂ）は屈折率のスペクト
ル、図１（Ｃ）はエキシトンの消滅を説明するための概
念図、図１（Ｄ）、（Ｅ）は、屈折率分布を示すグラフ
である。

【図２】本発明の実施例による他の基本構成を示す。図
２（Ａ）は構造を示す断面図、図２（Ｂ）は屈折率分布
を示すグラフ、図２（Ｃ）は構造を示す断面図、図２
（Ｄ）は屈折率分布を示すグラフである。

【図３】従来例を示す。図３（Ａ）は光半導体装置の概
略断面図、図３（Ｂ）は屈折率分布を示すグラフであ
る。

【図４】本発明の実施例による光半導体装置を示す平面
図である。

【図５】本発明の実施例によって作成する光スイッチの
基本構成およびその機能を示す概念図である。

【図６】本発明の実施例による光スイッチ導波路の構成
を示す断面図である。

【図７】図６に示す光スイッチ導波路の製造方法を説明
するための図である。図７（Ａ）は半導体構造の断面
図、図７（Ｂ）はホトレジストマスクの形状を示す平面
図、図７（Ｃ）は半導体構造の断面図である。

【図８】図６に示す光スイッチ導波路の製造方法を説明
するための図である。図８（Ａ）、（Ｂ）はイオン注入
に用いるマスクの形状を示す平面図、図８（Ｃ）はイオ
ン注入領域の形状を示す断面図である。

【図９】図８の工程によってイオン注入された半導体基
板の平面図である。

【図１０】本発明の他の実施例による傾斜面利用導波路
構造を説明するための図である。図１０（Ａ）、（Ｂ）
は、導波路部分の断面図、図１０（Ｃ）はエッチングマ
スクの形状を示す平面図である。

【図１１】本発明の他の実施例による傾斜面利用導波路
構造を説明するための図である。図１１（Ａ）、（Ｂ）
は、導波路部分の断面図、図１１（Ｃ）はエッチングマ
スクの形状を示す平面図である。

【図１２】本発明の他の実施例による傾斜面利用光スイ
ッチ導波路の構成を示す断面図である。

【図１３】図１２に示す傾斜面利用光スイッチ導波路と
組み合わせて用いる光導波路部分の断面図である。

【図１４】図１２、図１３に示す光半導体装置の製造方
法を説明するための図である。図１４（Ａ）はエッチン
グマスクの形状を示す平面図、図１４（Ｂ）はイオン注
入領域を示す断面図である。

【図１５】本発明の他の実施例による傾斜面利用光スイ
ッチの構成を示す断面図である。

【図１６】図１５の構成を製造するための製造方法を説
明するための図である。図１６（Ａ）はエッチングマス
クの形状を示す平面図、図１６（Ｂ）はイオン注入領域
を示す断面図である。

【図１７】本発明の他の実施例を示す平面図である。

【符号の説明】

Ｂ半導体バリア層Ｗ半導体ウェル層ＭＱＷ多重量子井戸構造Ｖ逆バイアス電圧源ＳＷスイッチＥＸエキシトンｎｎ型領域ｐｐ型領域ＷＧ導波路Ｌ光ＤダイオードＭ変調器１、１１半絶縁性基板１３、１５クラッド層１７ホトレジストマスク

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】相対的に広いバンドギャップを有する高
抵抗率の半導体バリア層（Ｂ）と相対的に狭いバンドギ
ャップを有する高抵抗率の半導体ウェル層（Ｗ）とを交
互に積層した多重量子井戸構造（ＭＱＷ）と、前記多重量子井戸構造（ＭＱＷ）内に膜厚方向に画定さ
れた第１高抵抗率領域（ｉ）を挟んで平面上で対向して
前記多重量子井戸構造内に形成された第１導電型の第１
の低抵抗率領域および第２導電型の第２の低抵抗率領域
（ｐ、ｎ）と、前記第１および第２の低抵抗率領域間に逆バイアス電圧
を印加することのできる手段とを有する光半導体装置。
【請求項２】さらに、前記第１低抵抗率領域を挟んで
前記第１高抵抗領域と対向するように前記多重量子井戸
構造内に画定された第２高抵抗率領域と、前記第２高抵抗率領域を挟んで前記第１低抵抗率領域と
対向するように前記多重井戸構造内に形成された第３低
抵抗率領域とを有する請求項１記載の光半導体装置。
【請求項３】前記第３低抵抗率領域は第２導電型を有
し、さらに前記第１および第３の低抵抗率領域間に逆バ
イアス電圧を印加することのできる手段を有する請求項
２記載の光半導体装置。
【請求項４】さらに、前記第２低抵抗率領域を挟んで
前記第１高抵抗率領域と対向するように、前記多重量子
井戸構造内に画定された第３高抵抗率領域と、前記第３高抵抗率領域を挟んで前記第２低抵抗率領域と
対向するように前記多重量子井戸構造内に形成された第
４低抵抗率領域とを有する請求項１〜３のいずれかに記
載の光半導体装置。
【請求項５】前記第４低抵抗率領域は第１導電型を有
し、さらに前記第２および第４低抵抗率領域間に逆バイ
アス電圧を印加することのできる手段を有する請求項４
記載の光半導体装置。
【請求項６】相対的に広いバンドギャップを有する高
抵抗率の半導体バリア層（Ｂ）と相対的に狭いバンドギ
ャップを有する高抵抗率の半導体ウェル層（Ｗ）とを交
互に積層した多重量子井戸構造（ＭＱＷ）と、前記多重量子井戸構造（ＭＱＷ）内に膜厚方向に画定さ
れた第１高抵抗率領域（ｉ）を挟んで平面上で対向して
前記多重量子井戸構造内に形成された第１導電型の第１
の低抵抗率領域および第２導電型の第２の低抵抗率領域
（ｐ、ｎ）と、前記第１低抵抗率領域を挟んで前記第１高抵抗領域と対
向するように前記多重量子井戸構造内に画定された第２
高抵抗率領域と、前記第２高抵抗率領域を挟んで前記第１低抵抗率領域と
対向するように前記多重井戸構造内に形成された第２導
電型の第３低抵抗率領域と、前記第２低抵抗率領域を挟んで前記第１高抵抗率領域と
対向するように、前記多重量子井戸構造内に画定された
第３高抵抗率領域と、前記第３高抵抗率領域を挟んで前記第２低抵抗率領域と
対向するように前記多重量子井戸構造内に形成された第
１導電型の第４低抵抗率領域と、前記第１および第３の低抵抗率領域の間、および前記第
２および第４の低抵抗率領域の間に逆バイアス電圧を印
加することのできる手段とを有する光半導体装置。
【請求項７】さらに、前記多重量子井戸構造（ＭＱ
Ｗ）を用いて形成され、前記第１および第２の低抵抗率
領域に光学的に結合された入射光導波路と、多重量子井
戸構造（ＭＱＷ）の上下に配置された光クラッド層（１
３、１５）を有している請求項４〜６のいずれかに記載
の光半導体装置。
【請求項８】半導体下地上に相対的に広いバンドギャ
ップを有する高抵抗率の半導体バリア層（Ｂ）と相対的
に狭いバンドギャップを有する高抵抗率の半導体ウェル
層（Ｗ）とを交互に積層した多重量子井戸構造（ＭＱ
Ｗ）をエピタキシャルに成長する工程と、前記多重量子井戸構造（ＭＱＷ）に不純物をドープし、
少なくとも１つのラテラルｐｉｎ構造を形成する工程と
を含む光半導体装置の製造方法。
【請求項９】前記多重量子井戸構造のエピタキシャル
成長工程の前に、半絶縁性半導体基板の上に前記多重量
子井戸構造の実効屈折率よりも低い屈折率を有する第１
半導体クラッド層をエピタキシャル成長する工程と、前記多重量子井戸構造のエピタキシャル成長工程の後
に、前記多重量子井戸構造の上にその実効屈折率よりも
低い屈折率を有する第２半導体クラッド層をエピタキシ
ャル成長する工程とを含む請求項８記載の光半導体装置
の製造方法。
【請求項１０】前記第１半導体クラッド層をエピタキ
シャル成長する工程の後に、前記第１半導体クラッド層
を部分的に選択エッチングして、所定領域に凸状もしく
は凹状の表面を形成する工程を含む請求項８ないし９記
載の光半導体装置の製造方法。