JPH09191152A

JPH09191152A - 光半導体集積回路およびその製造方法

Info

Publication number: JPH09191152A
Application number: JP8002339A
Authority: JP
Inventors: Kiichi Hamamoto; 貴一浜本; Takeshi Takeuchi; 剛竹内; Yoshiro Komatsu; 啓郎小松; Kenshin Taguchi; 剣申田口; Tatsuya Sasaki; 達也佐々木; Masako Hayashi; 雅子林; Ikuo Mito; 郁夫水戸
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1996-01-10
Filing date: 1996-01-10
Publication date: 1997-07-22
Anticipated expiration: 2016-01-10
Also published as: JP2953368B2

Abstract

(57)【要約】【課題】複数波長多重信号を送受する双方向通信素子
を構成しようとする場合、ＷＤＭカップラー等の波長弁
別素子が必要とされるため、小型化が困難になり、かつ
製造工程が多くなる。【解決手段】半導体基板１上に少なくとも分岐導波路
２と、分岐導波路２の一方に接続された半導体レーザー
３と、分岐導波路２の他方に接続された第１の半導体受
光素子５と、第１の半導体受光素子５の後段に配置され
て、第２の半導体受光素子が接続可能な受動導波路９と
が集積される。第２の半導体受光素子の受光感度波長帯
域が第１の半導体受光素子の受光感度波長帯域よりも長
くされ、第２の半導体受光素子を外部接続することで２
波長多重信号を受信することが可能となり、かつ、各素
子のコア層が素子間を接続する領域においても光伝搬方
向に連続して形成されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は光半導体集積回路、
特に双方向通信が可能な光半導体集積回路の構造及び製
造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】同一基板上に光源と受光器を集積した双
方向通信用光半導体集積回路は小型で安価に双方向通信
を提供するキーデバイスとして注目を浴びている。この
ような光半導体集積回路の第１の従来例としては、1.3
μｍ帯用受光素子（ＰＤ：フォトダイオード）と、1.55
μｍ帯レーザー（ＬＤ：レーザダイオード）と、ＬＤモ
ニター用ＰＤと、方向性結合器型ＷＤＭ(wave length d
ivision multiplexing：波長多重）カップラーとを同一
基板上に集積したＷＤＭトランスミッターがR. Mats ら
によって、"Integrated Photonics Research '94" のポ
ストデッドラインペーパＰＤ1-1 に報告されている。こ
のＷＤＭトランスミッターは、ホスト側からトランスミ
ッター側への信号が1.3 μｍ帯、トランスミッター側か
らホスト側への信号（送信信号）が1.55μｍ帯の光を用
いて送受信を行なっている。従ってこのＷＤＭトランス
ミッターは、ＷＤＭ技術を用いて全２重の双方向通信が
行なえる。図１３にはその斜視図を示し、送信用レーザ
ー１０１、モニター用ＰＤ１０２、受信用ＰＤ１０３を
備え、かつ受信信号を1.3 μｍ帯信号、送信信号を1.55
μｍ帯信号とする波長多重により送受信を行うため、波
長弁別素子である方向性結合器型ＷＤＭカップラー１０
４を集積した構成としている。しかしながら、方向性結
合器は素子サイズが３ｍｍ程度と大きいため、素子全体
のサイズが3.7ｍｍと大きくなってしまい、小型化が難
しく、安価に大量に生産するには適さないという問題が
ある。

【０００３】複数の異なるメディアをホスト側からトラ
ンスミッター側へ同時に送ることが可能な双方向通信用
光半導体集積回路の従来例としては、ＷＤＭトランシー
バーがP. J. Williamsらによって、Electronics Letter
s vol. 30 pp. 1529に報告されている。図１４はその斜
視図を示しており、1.3 μｍ帯用ＰＤ２０１と、1.55μ
ｍ帯用ＰＤ２０２と、1.55μｍ帯ＬＤ２０３と、ＬＤモ
ニター用ＰＤ２０４と、1.3 μｍ帯信号と1.55μｍ帯信
号とによる波長多重信号を弁別して受信するための波長
弁別素子としてマッハツェンダー型ＷＤＮカップラー２
０５を集積した構成としている。さらにマッハツェンダ
ー型素子の入出力部には方向性結合器型の3dB カップラ
ー２０６まで集積しているが、ＷＤＭカップラー領域だ
けで約3.5 ｍｍもの長さになってしまい、小型化が難し
く、安価に大量に生産することが難しい。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】このように、従来の光
半導体集積回路では、素子サイズの大きな方向性結合器
型ＷＤＭカップラーもしくはマッハツェンダー型ＷＤＭ
カップラーを波長弁別素子として集積した構成とされて
いる。したがって、素子サイズが大きくなってしまい、
安価に大量に生産するには適さないという問題がある。
また、各機能素子のコア層波長組成が異なることから、
結晶成長工程とエッチング工程とを繰り返しながら集積
することが必要とされるため、製造工程数が多くなると
いう問題がある。さらに、各機能素子間の接続部におい
ては、コア層は光伝搬方向に連続して形成されていない
ため、素子間を接続する領域において過大な損失が生じ
てしまうという問題もある。さらに、送信信号は単一波
長に限られており、複数のメディアを受信することは出
来ても送信は単一メディア伝送に限られると言う問題も
ある。

【０００５】本発明の目的は、ＷＤＭカップラー等の波
長弁別素子を用いることなく小型な双方向ＷＤＭ通信用
光集積回路を構成でき、かつその製造工程を簡略化する
ことを可能にした光半導体集積回路とその製造方法を提
供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、半導体基板上
に少なくとも分岐導波路と、前記分岐導波路の一方に接
続された半導体レーザーと、前記分岐導波路の他方に接
続された第１の半導体受光素子と、前記第１の半導体受
光素子の後段に配置されて、第２の半導体受光素子が接
続可能な受動導波路とが集積された光半導体集積回路で
あって、第２の半導体受光素子の受光感度波長帯域が前
記第１の半導体受光素子の受光感度波長帯域よりも長
く、第２の半導体受光素子を外部接続することで２波長
多重信号を受信することが可能とされ、かつ、前記各素
子のコア層が素子間を接続する領域においても光伝搬方
向に連続して形成されていることを特徴とする。

【０００７】また、本発明は、半導体基板上に少なくと
も分岐導波路と、前記分岐導波路の一方に接続された半
導体レーザーと、前記分岐導波路の他方に接続された第
１の半導体受光素子と、前記第１の半導体受光素子に接
続された第２の半導体受光素子とが集積された光半導体
集積回路であって、第２の半導体受光素子のコア層波長
組成が前記第１の半導体受光素子のコア層波長組成より
も長く設定することで２波長多重信号を受信でき、かつ
前記各素子のコア層が素子間を接続する領域においても
光伝搬方向に連続して形成されていることを特徴とす
る。

【０００８】ここで、第２の半導体受光素子の後段に、
ｎ−２個（ｎは３以上の正の整数）の半導体受光素子が
接続され、後段に接続されるほど半導体受光素子のコア
層波長組成を長く設定することでｎ波長多重信号を受信
可能とする構成としてもよい。また、前記半導体レーザ
ーの後段にｍ−１個（ｍは２以上の正の整数）の半導体
レーザーが接続され、後段に接続されるほど半導体レー
ザーのコア層波長組成を長く設定することでｍ波長多重
信号を送信可能とする構成としてもよい。この場合、接
続された複数の半導体レーザーのそれぞれの後段に信号
光吸収体が設けられ、この信号光吸収体コア層の波長組
成がそれよりも前段の半導体レーザーのコア層波長組成
と同じかそれよりも長く、かつ後段の半導体レーザーの
コア層波長組成よりも短く設定される。また、信号光吸
収体が、前段の半導体レーザーのモニター用半導体受光
素子を兼ねる構成としてもよい。

【０００９】あるいは、本発明は、半導体基板上に少な
くとも第１の半導体受光素子と、前記第１の半導体受光
素子に接続された分岐導波路と、前記分岐導波路の一方
に接続された半導体レーザーと、前記分岐導波路の他方
に接続された第２の半導体受光素子とが集積された光半
導体集積回路であって、第１の半導体受光素子は入出射
ポートを兼ねており、第２の半導体受光素子の受光感度
波長帯域および前記半導体レーザーの送信信号波長帯が
前記第１の半導体受光素子の受光感度波長帯域よりも長
く、かつ前記各素子のコア層が素子間を接続する領域に
おいても光伝搬方向に連続して形成されていることを特
徴とする。

【００１０】また、本発明の製造方法は、半導体基板上
に一対のストライプ状誘電体マスクを形成し、このマス
クで挟まれた空隙部の前記半導体基板上に有機金属気相
成長法により光信号の導波路を結晶成長する光半導体集
積回路の製造方法であって、前記導波路の長さ方向に沿
って前記マスクの幅を変化させ、入射する全ての波長光
に対して透明な導波路と、長波長光に対してのみ透明で
かつ十分大きな屈折率を有する導波路とを一括形成する
ことを特徴とする。

【００１１】波長組成の異なる複数のＰＤをそれぞれ入
出射単側から波長組成の短い順に配置することで、波長
多重された信号を受信する場合、あるＰＤの感度波長帯
域よりも波長の長い信号はそのＰＤを通過し、そのＰＤ
の感度波長帯域に対応する波長のみ受信することができ
る。したがって、ＷＤＭカップラー等の特に波長弁別素
子を用いなくとも波長弁別が可能となり、小型のＷＤＭ
通信用光半導体集積回路を構成することが可能となる。
同様な原理で、複数のＬＤを配置することにより、送信
についても波長弁別素子を用いることなくＷＤＭ通信が
可能となる。また、複数のＬＤを配置する場合、複数の
ＬＤ間に波長吸収体を設けることにより、後段のＬＤへ
の光混入が防止される。

【００１２】また、本発明の製造方法においては、一対
のストライプ状誘電体マスクの空隙部に選択的に結晶成
長を行うと、成長層の波長組成をマスク幅により制御で
きることを利用し、部分的に波長組成の異なる導波路を
１回の結晶成長によって一括形成する。この技術につい
ては、本発明者等によって、ELECTRONIC LETTERS誌、VO
L.28,NO.2(1992年１月16日号) 第153 〜154 頁に記述さ
れている。すなわち、図１５（ａ）に示すように、一対
のストライプ状誘電体マスク３０１に挟まれた幅数μｍ
の空隙部に、有機金属気相成長法（ＭＯＶＰＥ）を用い
てInGaAsP またはInGaAsのコア層３０３を含むメサ構造
３０２を選択的に結晶成長すると、成長層の波長組成が
マスク幅により相違される。選択的に結晶成長された層
がInGaAsP バルク層の場合の、マスク幅Ｗｍと成長層の
波長組成λｇの関係を図１５（ｂ）に示す。ＳｉＯ₂マ
スクの幅Ｗｍを広くするに従ってＩｎの組成比が増加
し、バルクInGaAsP 層の波長組成は長くなる。

【００１３】図１５（ｂ）より判るように、ＳｉＯ₂マ
スクの幅Ｗｍを５μｍから３０μｍへと変化させると、
波長組成を1.15μｍから1.3 μｍへと変化させることが
できる。このことは、同一ウェハ内でもＳｉＯ₂マスク
の幅Ｗｍの異なる領域を形成してさへおけば、波長組成
の異なる領域を１回の選択成長で形成できることを意味
している。さらに、コア層を多重量子井戸（ＭＱＷ）構
造とすると、マスクの幅Ｗｍを広くするに従ってＩｎの
組成比が増加する効果と、マスクの幅Ｗｍを広くするに
従って成長速度が速くなる効果とが相乗的に働き、図１
６に示すように、成長層の波長組成のマスク幅依存性は
更に増大する。ＭＱＷ構造を用いれば、同一ウェハ内で
その波長組成を1.15μｍから1.6 μｍに変化させること
も可能である。

【００１４】これにより、本発明の製造方法では、入射
する全ての波長光に対して透明な導波路と、長波長光に
対してのみ透明でかつ十分大きな屈折率を有する導波路
とを１回の結晶成長で一括形成することが可能となり、
エッチングと結晶成長を繰り返す製造方法に比較して工
程数を削減でき、製造の歩留りを向上することが可能と
なる。

【００１５】

【発明の実施の形態】

（第１の実施形態）図１は、本発明の第１の実施形態の
光半導体集積回路の斜視図である。半導体基板１上にＹ
分岐２、1.3 μｍ帯送信用ＬＤ３、前記1.3 μｍ帯送信
用ＬＤ３のモニター用ＰＤ４、および1.3 μｍ帯受信用
ＰＤ５、および第２のＰＤ接続用受動導波路９が集積化
されている。この光半導体集積回路は、1.3 μｍ帯信号
を受信し、1.3 μｍ帯信号を送信する双方向通信用光半
導体集積回路として構成されているが、第２のＰＤを外
部接続することにより1.3 μｍ帯信号および1.55μｍ帯
信号による波長多重信号を受信することが可能な構成と
されている。

【００１６】図２（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ）はそ
れぞれ図１のＡ−Ａ’線、Ｂ−Ｂ’線、Ｃ−Ｃ’線、Ｄ
−Ｄ’線での断面構造を示す図である。これらの図に示
されるように、各素子は、n-InP 基板１１上に形成され
た、n-InGaAsP 層１２、n-InP スペーサー層１３、下部
ＳＣＨ（separate confinement hetero-structure)層１
４、ＭＱＷコア層１５、上部ＳＣＨ層１６、InP クラッ
ド層１７により構成されており、InP 埋め込み層１８に
より埋め込まれている。

【００１７】次に、図３及び図４を参照して図１，図２
に示された光半導体集積回路の製造方法について説明す
る。まず、図３（ａ）に示すように、n-InP 基板１１上
にＳｉＯ₂膜２１を1000Å程度の膜厚に熱ＣＶＤ法によ
り堆積する。n-InP 基板１１上には、図２（ｂ）に示し
たように、ＬＤ部分にだけ予めグレーティング２０が設
けられている。グレーティング２０の製作には、通常の
干渉露光法若しくはＥＢ(electron beam）露光法を用い
ればよい。通常のフォトリソグラフィ技術を用いてＳｉ
Ｏ₂膜２１を選択的に除去して、図３（ｂ）に示すよう
な対をなすストライプ形状マスクを選択的結晶成長用マ
スク２２として形成する。マスク２２の幅Ｗｍは、受動
導波路であるＹ分岐２および第２のＰＤ接続用受動導波
路９ではＷｍ=6μｍ、1.3 μｍ帯送信用ＬＤ３ではＷｍ
=13 μｍ、前記1.3 μｍ帯送信用ＬＤ３モニター用ＰＤ
４および1.3 μｍ帯受信用ＰＤ５ではＷｍ=16 μｍであ
る。また、マスク空隙Ｗｇは、全ての領域において1.5
μｍである。各機能素子の長さは、 1.3μｍ帯送信用Ｌ
Ｄ３では300 μｍ、1.3 μｍ帯送信用ＬＤ３モニター用
ＰＤ４および1.3 μｍ帯送信用ＰＤ５では50μｍであ
る。

【００１８】この後、図４（ａ）に示すように、前記マ
スク２２を利用して有機金属気相成長（ＭＯＶＰＥ）法
によりn-InGaAsP 層１２、n-InP スペーサー層１３、下
部ＳＣＨ層１４、InGaAsP ウェル層／InGaAsP バリア層
からなるＭＱＷコア層１５、上部ＳＣＨ層１６、InP ク
ラッド層１７を順次選択的に結晶成長させる。マスク幅
Ｗｍの値がＷｍ=13 μｍの領域に選択的に成長される部
分を中心に説明すると、各成長層の波長組成と成長層厚
は、n-InGaAsP 層１２は波長組成1.15μｍ、成長層厚10
00Å程度、n-InP スペーサー層１３は成長層厚400 Å程
度、下部ＳＣＨ層１４は波長組成1.15μｍ、成長層厚10
00Å程度、ＭＱＷコア層１５は７周期でInGaAsP ウェル
層が波長組成1.4 μｍ、成長層厚45Å程度、InGaAsP バ
リア層が波長組成1.15μｍ、成長層厚100 Å程度、上部
ＳＣＨ層１６は波長組成1.15μｍ、成長層厚1000Å程
度、InP クラッド層１７は成長層厚2000Å程度である。
各機能素子のＭＱＷコア層１５の波長組成は、Ｙ分岐２
および第２のＰＤ接続用受動導波路９では1.15μｍ組
成、1.3 μｍ帯送信用ＬＤ３では1.3 μｍ組成、1.3 μ
ｍ帯送信用ＬＤ３モニター用ＰＤ４および1.3 μｍ帯受
信用ＰＤ５では1.35μｍ組成である。

【００１９】次に、図４（ｂ）のように、選択的結晶成
長用マスク２２をバッファード弗酸で除去し、InP 埋め
込み層１８を全面に成長させる。成長層厚は2 μｍ程度
である。その後、通常の選択拡散工程により、1.3 μｍ
帯送信用ＬＤ３、ＬＤ３モニター用ＰＤ４、1.3 μｍ帯
受信用ＰＤ５の直上にZnを拡散し、電極用金属を蒸着す
る。次いで、裏面を研磨し電極用金属を蒸着して、デバ
イスの製作を完了する。

【００２０】以上が本発明の第１の実施形態の光半導体
集積回路の製造方法であるが、本発明による光半導体集
積回路が小型に実現でき、しかも双方向通信に適し、か
つ信号波長の異なる複数のメディア受信が可能である原
理を以下に説明する。すなわち、本発明では、Ｙ分岐２
と、前記Ｙ分岐２の一方に接続された1.3 μｍ帯送信用
ＬＤ３および1.3 μｍ帯送信用ＬＤ３モニター用ＰＤ
４、前記Ｙ分岐２の他方に接続された第２のＰＤ接続用
受動導波路９を集積した構成としている。この実施形態
では、1.3 μｍ帯信号を送受信する双方向通信用光端末
であるが、第２のＰＤ接続用受動導波路９に第２のＰ
Ｄ、例えば1.55μｍ帯信号が受信可能なＰＤを接続する
ことで、波長多重信号、ここでは1.3 μｍ帯信号および
1.55μｍ信号の波長多重信号が受信可能となる。このと
き、1.3 μｍ帯信号および1.55μｍ帯信号の波長多重信
号はＹ分岐２を介してまず1.3 μｍ帯受信用ＰＤ５で受
信される。この際、1.55μｍ帯受信信号は1.3 μｍ帯受
信用ＰＤ５では通過するので、第２のＰＤ接続用受動導
波路９に導波し、第２のＰＤに導入される。このとき、
1.3 μｍ帯受信信号は1.3 μｍ帯受信用ＰＤ５で既に吸
収されているため、第２のＰＤには到達しない。一方、
1.3 μｍ帯送信用ＬＤ３から送信される1.3 μｍ帯送信
信号はＹ分岐２を介して入出射ポートに導波する。

【００２１】以上のように、この光半導体集積回路は、
波長弁別素子を集積しなくても異なる複数の波長帯信号
光が受信可能な構成で、かつ送信信号を送信できる構成
となっている。波長弁別素子が不要であるため光半導体
集積回路が小型に実現でき、しかも双方向通信に適し、
かつ信号波長帯の異なる複数のメディア受信が可能とな
る。

【００２２】また、この実施形態では、部分的に波長組
成の異なる領域を簡易に実現する製造方法を用いてい
る。具体的には、一対のストライプ状誘電体マスクの空
隙部に選択的に結晶成長を行うと、成長層の波長組成を
マスク幅により制御できることを利用して、部分的に波
長組成の異なる導波路構造を１回の結晶成長で一括形成
する。すなわち、同一ウェハ内でもＳｉＯ₂マスクの幅
Ｗｍの異なる領域を作ることにより、波長組成の異なる
領域を一回の選択成長で一括形成できる。コア層を多量
子井戸（ＭＱＷ）構造とすると、マスクの幅Ｗｍを広く
するに従ってＩｎの組成比が増加する効果と、マスクの
幅Ｗｍを広くするに従って成長速度が速くなる効果とが
相乗的に働き、図１６に示すように、その波長組成を1.
15μｍから1.6 μｍまで変化させることができる。本発
明の製造方法による波長組成変化は固相中のＩｎ組成比
を変化させることを原理としているため、あまり大きな
波長組成変化を必要とする場合は、大きな歪みが結晶中
に導入されることになる。この実施形態においては、1.
55μｍ帯受光素子は第２のＰＤとして外部接続するた
め、コア層成長組成としては1.15μｍから1.35μｍ組成
までの比較的狭い波長組成範囲を集積すればよい。した
がって、集積された全波長組成については、その結晶歪
みは殆ど問題にならない。

【００２３】以上のように、本実施形態においては、集
積する全ての素子のコア層を１回の結晶成長で一括形成
できるため、エッチングと結晶成長を繰り返す製造方法
に比較して工程数が少なく、簡便に製造できかつ製造歩
留りが改善される。また、この製造方法では、コア層が
連続であるため、波長組成の異なる導波路間の光結合効
率もほぼ１００％とできるので、素子全体の損失が少な
く、また波長組成の異なる導波路間で発生する反射戻り
光が素子特性に与える影響も小さくできる。

【００２４】なお、本実施形態では、Ｙ分岐２の波長組
成を1.15μｍとしているが、1.3 μｍ帯信号光に対して
透明でかつ1.55μｍ帯信号光に対して十分な光の閉じ込
め強さがあれば、これに限られるものではなく、例えば
1.2 μｍ組成であっても本発明を適用することができ
る。1.3 μｍ帯受信用ＰＤ５および1.3 μｍ帯送信用Ｌ
Ｄ３モニター用ＰＤ４の波長組成を1.35μｍとしたがこ
れに限られるものではなく、1.3 μｍ帯信号光が十分吸
収できる波長組成であればよい。

【００２５】また、本実施形態では、選択的結晶成長用
のマスク材料としてＳｉＯ₂を用いたがこれに限られる
ことはなく、例えばＳｉＮであってもよいし、また、堆
積方法としても熱ＣＶＤ法に限られることはなく、プラ
ズマＣＶＤ法であっても良い。さらに、本実施形態では
InGaAsP 層をウェル層およびバリア層としていたが、こ
れに代え、InGaAs、InGaAsAsまたはInGaAsAsP をウェル
層またはバリア層として用いることが出来る。その際
に、ウェル層とバリア層とは必ずしも同一の元素を含む
材料である必要はない。また、本実施例では、選択的拡
散工程を用いてｐ型化を行ったが、本発明はこれに限る
必要はなく、例えば、結晶成長工程中にドーパントであ
るDMZn（ジメチルジンク）を用いてドーピングを行うこ
ともできる。また、本発明においては埋め込み成長工程
時にＳｉＯ₂マスクを全て除去し、全面成長を行って埋
め込み層１８を形成しているが、もちろんこの方法によ
る埋め込み成長工程に限るわけではなく、埋め込み成長
工程前に、元々形成してあった選択成長用マスク２２の
空隙部Ｗｇをあらかじめ拡げておいてから、選択的に埋
め込み成長工程を行って埋め込み層１８を形成する方法
でも本発明は適用可能である。

【００２６】（第２の実施形態）図５は、本発明の第２
の実施形態の光半導体集積回路の斜視図である。半導体
基板１上にＹ分岐２、1.3 μｍ帯送信用ＬＤ３、前記1.
3 μｍ帯送信用ＬＤ３のモニター用ＰＤ４、1.3 μｍ帯
受信用ＰＤ５、および1.55μｍ帯受信用ＰＤ６が集積化
されている。本実施形態による光半導体集積回路は、1.
3 μｍ帯信号および1.55μｍ帯信号による波長多重信号
を受信し、1.3 μｍ帯信号を送信する双方向通信用光半
導体集積回路として構成されている。

【００２７】図６（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ），
（ｅ）はそれぞれ図５のＡ−Ａ’線、Ｂ−Ｂ７線、Ｃ−
Ｃ７線、Ｄ−Ｄ’線、Ｅ−Ｅ’線断面での断面構造を示
す図である。図６に示されるように、各素子は、n-InP
基板１１上に形成された、n-InGaAsP 層１２、n-InP ス
ペーサー層１３、下部ＳＣＨ層１４、ＭＱＷコア層１
５、上部ＳＣＨ層１６、InP クラッド層１７により構成
されており、InP 埋め込み層１８により埋め込まれてい
る。

【００２８】次に、図７を参照して図５，図６に示され
た光半導体集積回路の製造方法について説明する。ま
ず、図７（ａ）に示すように、n-InP 基板１１上にＳｉ
Ｏ₂膜２１を1000Å程度の膜厚に熱ＣＶＤ法により堆積
する。n-InP 基板１１上には、図６（ｂ）に示したよう
に、ＬＤ部分にだけ予めグレーティング２０が設けられ
ている。グレーティング２０の製作には、通常の干渉露
光法若しくはＥＢ露光法を用いればよい。通常のフォト
リソグラフィ技術を用いてＳｉＯ₂膜２１を選択的に除
去して、図７（ｂ）に示すような対をなすストライプ形
状マスクを選択的結晶成長用マスク２２として形成す
る。マスク２２の幅Ｗｍは、受動導波路であるＹ分岐２
ではＷｍ=6μｍ、1.3 μｍ帯送信用ＬＤ３ではＷｍ=13
μｍ、前記1.3 μｍ帯送信用ＬＤ３モニター用ＰＤ４お
よび1.3 μｍ帯受信用ＰＤ５ではＷｍ=16 μｍ、1.55μ
ｍ帯受信用ＰＤ６ではＷｍ=30 μｍである。また、マス
ク空隙Ｗｇは、全ての領域において1.5 μｍである。各
機能素子の長さは1.3 μｍ帯送信用ＬＤ３が300 μｍ、
モニター用ＰＤ４、1.3 μｍ帯受信用ＰＤ５および1.55
μｍ帯受信用ＰＤ６は50μｍである。

【００２９】この後、第１の実施形態の図４（ａ）に示
したように、ＭＯＶＰＥ法によりn-InGaAsP 層１２、n-
InP スペーサー層１３、下部ＳＣＨ層１４、InGaAsP ウ
ェル層／InGaAsP バリア層からなるＭＱＷコア層１５、
上部ＳＣＨ層１６、InP クラッド層１７を順次選択的に
結晶成長させる。マスク幅Ｗｍの値がＷｍ=12 μｍの領
域に選択的に成長される部分を中心に説明すると、各成
長層の波長組成と成長層厚は、n-InGaAsP 層１２は波長
組成1.15μｍ、成長層厚1000Å程度、n-InP スペーサー
層１３は成長層厚400 Å程度、下部ＳＣＨ層１４は波長
組成1.15μｍ、成長層厚1000Å程度、ＭＱＷコア層１５
は７周期でInGaAsP ウェル層が波長組成1.4 μｍ、成長
層厚45Å程度、InGaAsP バリア層が波長組成1.15μｍ、
成長層厚100 Å程度、上部ＳＣＨ層１６は波長組成1.15
μｍ、成長層厚1000Å程度、InPクラッド層１７は成長
層厚2000Å程度である。各機能素子のＭＱＷコア層１５
の波長組成は、Ｙ分岐２では1.15μｍ組成、1.3 μｍ帯
送信用ＬＤ３では1.3 μｍ組成、1.3 μｍ帯送信用ＬＤ
３モニター用ＰＤ４および1.3 μｍ帯受信用ＰＤ５では
1.35μｍ組成、1.55μｍ帯受信用ＰＤ６では1.6 μｍ組
成である。

【００３０】次に、図４（ｂ）のように、選択的結晶成
長用マスク２２をバッファード弗酸で除去し、InP 埋め
込み層１８を全面に成長させる。成長層厚は2 μｍ程度
である。その後、通常の選択拡散工程により、1.3 μｍ
帯送信用ＬＤ３、ＬＤ３モニター用ＰＤ４、1.3 μｍ帯
受信用ＰＤ５、1.55μｍ帯受信用ＰＤ６の直上にZnを拡
散し、電極用金属を蒸着する。次いで、裏面を研磨し電
極用金属を蒸着して、デバイスの製作を完了する。

【００３１】以上が本発明の第２の実施形態による光半
導体集積回路の製造方法であるが、本発明による光半導
体集積回路が小型に実現でき、しかも双方向通信に適
し、かつ信号波長帯の異なる複数のメディア受信が可能
である原理を以下に説明する。すなわち、本発明では、
Ｙ分岐２と、このＹ分岐２の一方に接続された1.3 μｍ
帯送信用ＬＤ３及び前記1.3 μｍ帯送信用ＬＤ３モニタ
ー用ＰＤ４、前記Ｙ分岐２の他方に接続された1.3 μｍ
帯受信用ＰＤ５、および1.3 μｍ帯受信用ＰＤ５に接続
された1.55μｍ帯受信用ＰＤ６を集積した構成としてい
る。この実施形態では、1.3 μｍ帯信号および1.55μｍ
帯信号の波長多重信号はＹ分岐２を介してまず1.3 μｍ
帯受信用ＰＤ５で受信される。この際、1.55μｍ帯受信
信号は1.3μｍ帯受信用ＰＤ５では通過するので、1.55
μｍ帯受信用ＰＤ６にて受信される。このとき、1.3 μ
ｍ帯受信信号は1.3 μｍ帯受信用ＰＤ５で既に吸収され
ているため、1.55μｍ帯受信用ＰＤ６には到達しない。
一方、1.3 μｍ帯送信用ＬＤ３から送信される1.3 μｍ
帯送信信号はＹ分岐２を介して入出射ポートに導波す
る。

【００３２】以上のように、この実施形態の光半導体集
積回路においても、波長弁別素子を集積しなくても異な
る複数の波長帯信号光が受信可能な構成で、かつ送信信
号を送信できる構成となっている。波長弁別素子が不要
であるため光半導体集積回路が小型に実現でき、しかも
双方向通信に適し、かつ信号波長帯の異なる複数のメデ
ィア受信が可能となる。

【００３３】なお、本実施形態においても、第１の実施
形態と同様に、部分的に波長組成の異なる領域を簡易に
実現する製造方法を用いている。具体的には、一対のス
トライプ状誘電体マスクの空隙部に選択的に結晶成長を
行うと、成長層の波長組成をマスク幅により制御できる
ことを利用して、部分的に波長組成の異なる導波路構造
を１回の結晶成長で一括形成する。図１６に示すよう
に、マスク幅を変えることにより、ＭＱＷの波長組成を
1.15μｍから1.6 μｍまで変化させることができるた
め、1.3 μｍ帯信号光および1.55μｍ帯信号光に対して
透明である受動導波路から、1.55μｍ帯信号光に対して
十分に受光する受光素子のコア層を１回の結晶成長で一
括形成できる。したがって、エッチングと結晶成長を繰
り返す製造方法に比べて工程数が少なく、簡便で製造歩
留りが良い製造方法が得られる。また、この製造方法を
用いれば、コア層が連続であるため、波長組成の異なる
導波路間の光結合効率もほぼ１００％とできるので、素
子全体の損失が少なく、また波長組成の異なる導波路間
で発生する反射戻り光が素子特性に与える影響も小さく
できる。

【００３４】なお、本実施形態では、1.55μｍ帯受信用
ＰＤ６の波長組成を1.6 μｍとしているが、1.55μｍ帯
信号光に対して十分吸収する波長組成であれば、これに
限られることはない。また、本実施形態においても、第
１と同様の変更例をつけ加えることができる。

【００３５】（第３の実施形態）図８は、本発明の第３
の実施形態の光半導体集積回路の斜視図である。半導体
基板１上にＹ分岐２、1.3 μｍ帯送信用ＬＤ３、前記1.
3 μｍ帯送信用ＬＤ３のモニター用ＰＤ４、1.55μｍ帯
送信用ＬＤ７、および1.55μｍ帯送信用ＬＤ７モニター
用ＰＤ８、1.3 μｍ帯受信用ＰＤ５および1.55μｍ帯受
信用ＰＤ６が集積されている。本実施形態による光半導
体集積回路は、1.3 μｍ帯信号と1.55μｍ帯信号による
波長多重信号を受信し、1.3 μｍ帯信号および1.55帯信
号による波長多重信号を送信する双方向通信用光半導体
集積回路として構成されている。

【００３６】図９（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ），
（ｅ），（ｆ），（ｇ）はそれぞれ図８のＡ−Ａ’線、
Ｂ−Ｂ’線、Ｃ−Ｃ’線、Ｄ−Ｄ’線、Ｅ−Ｅ’線、Ｆ
−Ｆ’線、Ｇ−Ｇ’線断面での断面構造を示す図であ
る。図９に示されるように、各素子は、n-InP 基板１１
上に形成された、n-InGaAsP 層１２、n-InP スペーサー
層１３、下部ＳＣＨ層１４、ＭＱＷコア層１５、上部Ｓ
ＣＨ層１６、InP クラッド層１７により構成されてお
り、InP 埋め込み層１８により埋め込まれている。

【００３７】次に、図１０を参照して図８，図９に示さ
れた光半導体集積回路の製造方法について説明する。ま
ず、図１０（ａ）に示すように、n-InP 基板１１上にＳ
ｉＯ₂膜２１を1000Å程度の膜厚に熱ＣＶＤ法により堆
積する。n-InP 基板１１上には、図９（ｂ），（ｄ）に
示したように、ＬＤ部分にだけ予めグレーティング２０
が設けられている。グレーティング２０の製作には、通
常の干渉露光法若しくはＥＢ露光法を用いればよい。通
常のフォトリソグラフィ技術を用いてＳｉＯ₂膜２１を
選択的に除去して、図１０（ｂ）に示すような対をなす
ストライプ形状マスクを選択的結晶成長用マスク２２と
して形成する。マスク２２の幅Ｗｍは、受動導波路であ
るＹ分岐２ではＷｍ=6μｍ、1.3 μｍ帯送信用ＬＤ３で
はＷｍ=13 μｍ、前記1.3 μｍ帯送信用ＬＤ３モニター
用ＰＤ４および1.3 μｍ帯受信用ＰＤ５ではＷｍ=16 μ
ｍ、1.55μｍ帯送信用ＬＤ７ではＷｍ=27 μｍ、ＬＤ７
のモニター用ＰＤ８および1.55μｍ帯受信用ＰＤ６では
Ｗｍ=30 μｍである。また、マスク空隙Ｗｇは、全ての
領域において1.5 μｍである。各機能素子の長さは1.3
μｍ帯送信用ＬＤ３および1.55μｍ帯送信用ＬＤ７は30
0 μｍ、モニター用ＰＤ４、1.3 μｍ帯受信用ＰＤ５、
ＬＤ７モニター用ＰＤ８および1.55μｍ帯受信用ＰＤ６
は50μｍである。

【００３８】この後、第１の実施形態の図４（ａ）に示
したように、ＭＯＶＰＥ法によりn-InGaAsP 層１２、n-
InP スペーサー層１３、下部ＳＣＨ層１４、InGaAsP ウ
ェル層／InGaAsP バリア層からなるＭＱＷコア層１５、
上部ＳＣＨ層１６、InP クラッド層１７を順次選択的に
結晶成長させる。マスク幅Ｗｍの値がＷｍ=13 μｍの領
域に選択的に成長される部分を中心に説明すると、各成
長層の波長組成と成長層厚は、n-InGaAsP 層１２は波長
組成は1.15μｍ、成長層厚1000Å程度、n-InPスペーサ
ー層１３は成長層厚400 Å程度、下部ＳＣＨ層１４は波
長組成1.15μｍ、成長層厚1000Å程度、ＭＱＷコア層１
５は７周期でInGaAsP ウェル層が波長組成1.4 μｍ、成
長層厚45Å程度、InGaAsP バリア層が波長組成1.15μ
ｍ、成長層厚100 Å程度、上部ＳＣＨ層１６は波長組成
1.15μｍ、成長層厚1000Å程度、InP クラッド層１７は
成長層厚2000Å程度である。各機能素子のＭＱＷコア層
１５の波長組成は、Ｙ分岐２および第２のＰＤ接続用受
動導波路９ではは1.15μｍ組成、1.3 μｍ帯送信用ＬＤ
３では1.3 μｍ組成、1.3 μｍ帯送信用ＬＤ３モニター
用ＰＤ４および1.3 μｍ帯受信用ＰＤ５では1.35μｍ組
成、1.55μｍ帯送信用ＬＤ７では1.55μｍ組成、1.55μ
ｍ帯送信用ＬＤ７モニター用ＰＤ８および1.55μｍ帯受
信用ＰＤ６では1.6 μｍ組成である。

【００３９】次に、図４（ｂ）のように、選択的結晶成
長用マスク２２をバッファード弗酸で除去し、InP 埋め
込み層１８を全面に成長させる。成長層厚は2 μｍ程度
である。その後、通常の選択拡散工程により、1.3 μｍ
帯送信用ＬＤ３、ＬＤ３モニター用ＰＤ４、1.55μｍ帯
送信用ＬＤ７、ＬＤ７モニター用ＰＤ８、1.3 μｍ帯受
信用ＰＤ５、1.55μｍ帯受信用ＰＤ６の直上にZnを拡散
し、電極用金属を蒸着する。次いで、裏面を研磨し電極
用金属を蒸着して、デバイスの製作を完了する。

【００４０】以上が本発明の第３の実施形態による光半
導体集積回路の製造方法であるが、本発明による光半導
体集積回路が小型に実現でき、しかも双方向通信に適
し、かつ信号波長帯の異なる複数のメディア受信が可能
である原理を以下に説明する。すなわち、本発明では、
Ｙ分岐２と、このＹ分岐２の一方に接続された1.3 μｍ
帯送信用ＬＤ３、1.3 μｍ帯送信用ＬＤ３モニター用Ｐ
Ｄ４、1.55μｍ帯送信用ＬＤ７およびＬＤ７モニター用
ＰＤ８と、前記Ｙ分岐２の他方に接続された1.3μｍ帯
受信用ＰＤ５、および1.3 μｍ帯受信用ＰＤ５に接続さ
れた1.55μｍ帯受信用ＰＤ６を集積した構成としてい
る。この実施形態では、1.3 μｍ帯信号および1.55μｍ
帯信号の波長多重信号はＹ分岐２を介してまず1.3 μｍ
帯受信用ＰＤ５で受信される。この際、1.55μｍ帯受信
信号は1.3 μｍ帯受信用ＰＤ５では通過するので、1.55
μｍ帯受信用ＰＤ６にて受信される。このとき、1.3 μ
ｍ帯受信信号は1.3 μｍ帯受信用ＰＤ５で既に吸収され
ているため、1.55μｍ帯受信用ＰＤ６には到達しない。
一方、1.3 μｍ帯送信用ＬＤ３から送信される1.3 μｍ
帯送信信号はＹ分岐２を介して入出射ポートに導波す
る。

【００４１】このとき、1.3 μｍ帯送信信号はＹ分岐２
側へは出射する一方、後段の1.3 μｍ帯送信用ＬＤ３モ
ニター用ＰＤ４において1.3 μｍ帯送信信号が吸収され
てしまうため、1.55μｍ帯送信用ＬＤ７側へは1.3 μｍ
帯送信信号は混入しない。したがって、1.55μｍ帯送信
用ＬＤは1.3 μｍ帯信号光の影響が避けられる。なお、
1.55μｍ帯送信信号は1.3 μｍ帯送信用ＬＤ３および1.
3 μｍ帯送信用ＬＤ３モニター用ＰＤ４を透過するの
で、そのままＹ分岐２を介して入出射ポートに導波す
る。

【００４２】以上のように、本実施形態においても波長
弁別素子を集積しなくても異なる複数の波長帯信号光が
受信可能な構成で、かつ送信信号を送信できる構成とな
っている。波長弁別素子が不要であるため光半導体集積
回路が小型に実現でき、しかも双方向通信に適し、かつ
信号波長帯の異なる複数のメディア受信が可能となる。

【００４３】なお、本実施形態においても、第１の実施
形態と同様に、部分的に波長組成の異なる領域を簡易に
実現する製造方法を用いている。具体的には、一対のス
トライプ状誘電体マスクの空隙部に選択的に結晶成長を
行うと、成長層の波長組成をマスク幅により制御できる
ことを利用して、部分的に波長組成の異なる導波路構造
を１回の結晶成長で一括形成する。図１６に示すよう
に、マスク幅を変えることにより、ＭＱＷの波長組成を
1.15μｍから1.6 μｍまで変化させることができるた
め、1.3 μｍ帯信号光および1.55μｍ帯信号光に対して
透明である受動導波路から、1.55μｍ帯信号光に対して
十分に受光する受光素子のコア層を１回の結晶成長で一
括形成できる。したがって、エッチングと結晶成長を繰
り返す製造方法に比べて工程数が少なく、簡便で製造歩
留りが良い製造方法が得られる。また、この製造方法を
用いれば、コア層が連続であるため、波長組成の異なる
導波路間の光結合効率もほぼ１００％とできるので、素
子全体の損失が少なく、また波長組成の異なる導波路間
で発生する反射戻り光が素子特性に与える影響も小さく
できる。

【００４４】なお、本実施形態においても第２の実施形
態についてあげた変更例と同様の変更例をつけ加えるこ
とができる。

【００４５】（第４の実施形態）図１１は、本発明の第
４の実施形態の光半導体集積回路の斜視図である。半導
体基板１上にＹ分岐２、1.3 μｍ帯受信用ＰＤ５、1.55
μｍ帯送信用ＬＤ７、および1.55μｍ帯送信用ＬＤ７モ
ニター用ＰＤ８、および1.55μｍ帯受信用ＰＤ６が集積
されている。本実施形態による光半導体集積回路は、1.
3 μｍ帯信号と1.55μｍ帯信号による波長多重信号を受
信し、1.55帯信号による波長多重信号を送信する双方向
通信用光半導体集積回路として構成されている。

【００４６】図１１のＡ−Ａ’線、Ｂ−Ｂ’線、Ｃ−
Ｃ’線、Ｄ−Ｄ’線、Ｅ−Ｅ’線断面での断面構造は第
１実施形態の図６（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ），
（ｅ）に示したと同様である。図１１に示されるよう
に、各素子は、n-InP 基板１１上に形成された、n-InGa
AsP 層１２、n-InP スペーサー層１３、下部ＳＣＨ層１
４、ＭＱＷコア層１５、上部ＳＣＨ層１６、InP クラッ
ド層１７により構成されており、InP 埋め込み層１８に
より埋め込まれている。

【００４７】次に、図１２を参照して図１１に示された
光半導体集積回路の製造方法について説明する。まず、
図１２（ａ）に示すように、n-InP 基板１１上にＳｉＯ
₂膜２１を1000Å程度の膜厚に熱ＣＶＤ法により堆積す
る。n-InP 基板１１上には、図６（ｂ），（ｄ）に示し
たように、ＬＤ部分にだけ予めグレーティング２０が設
けられている。グレーティング２０の製作には、通常の
干渉露光法若しくはＥＢ露光法を用いればよい。通常の
フォトリソグラフィ技術を用いてＳｉＯ₂膜２１を選択
的に除去して、図１２（ｂ）に示すような対をなすスト
ライプ形状マスクを選択的結晶成長用マスク２２として
形成する。マスク２２の幅Ｗｍは、受動導波路であるＹ
分岐２および1.3 μｍ帯受信用ＰＤ５ではＷｍ=16 μ
ｍ、1.55μｍ帯送信用ＬＤ７ではＷｍ=27 μｍ、ＬＤ７
のモニター用ＰＤ８および1.55μｍ帯受信用ＰＤ６では
Ｗｍ=30 μｍである。また、マスク空隙Ｗｇは、全ての
領域において1.5 μｍである。各機能素子の長さは1.3
μｍ帯受信用ＰＤ５では50μｍ、1.55μｍ帯受信用ＰＤ
６では50μｍ、1.55帯送信用ＬＤ７では300 μｍ、ＬＤ
７モニター用ＰＤ８では50μｍである。

【００４８】この後、第１の実施形態の図４（ａ）に示
したように、ＭＯＶＰＥ法によりn-InGaAsP 層１２、n-
InP スペーサー層１３、下部ＳＣＨ層１４、InGaAsP ウ
ェル層／InGaAsP バリア層からなるＭＱＷコア層１５、
上部ＳＣＨ層１６、InP クラッド層１７を順次選択的に
結晶成長させる。マスク幅Ｗｍの値がＷｍ=16 μｍの領
域に選択的に成長される部分を中心に説明すると、各成
長層の波長組成と成長層厚は、n-InGaAsP 層１２は波長
組成1.15μｍ、成長層厚1000Å程度、n-InP スペーサー
層１３は成長層厚400 Å程度、下部ＳＣＨ層１４は波長
組成1.15μｍ、成長層厚1000Å程度、ＭＱＷコア層１５
は７周期でInGaAsP ウェル層が波長組成1.4 μｍ、成長
層厚45Å程度、InGaAsP バリア層が波長組成1.15μｍ、
成長層厚100 Å程度、上部ＳＣＨ層１６は波長組成1.15
μｍ、成長層厚1000Å程度、InPクラッド層１７は成長
層厚2000Å程度である。各機能素子のＭＱＷコア層１５
の波長組成は、Ｙ分岐２および1.3 μｍ帯受信用ＰＤ５
では1.35μｍ組成、1.55μｍ帯送信用ＬＤ７では1.55μ
ｍ組成、1.55μｍ帯受信用ＰＤ６および1.55μｍ帯送信
用ＬＤ７モニター用ＰＤ８では1.6 μｍ組成である。

【００４９】次に、図４（ｂ）のように、選択的結晶成
長用マスク２２をバッファード弗酸で除去し、InP 埋め
込み層１８を全面に成長させる。成長層厚は2 μｍ程度
である。その後、通常の選択拡散工程により、1.3 μｍ
帯受信用ＬＤ５、1.55μｍ帯受信用ＰＤ６、1.55μｍ帯
送信用ＬＤ７、ＬＤ７モニター用ＰＤ８の直上にZnを拡
散し、電極用金属を蒸着する。次いで、裏面を研磨し電
極用金属を蒸着して、デバイスの製作を完了する。

【００５０】以上が本発明の第４の実施形態による光半
導体集積回路の製造方法であるが、本発明による光半導
体集積回路が小型に実現でき、しかも双方向通信に適
し、かつ信号波長帯の異なる複数のメディア受信が可能
である原理を以下に説明する。すなわち、本発明では、
入出射ポートを兼ねた1.3 μｍ帯受信用ＰＤ５と、前記
1.3 μｍ帯受信用ＰＤ５に接続されたＹ分岐２と、この
Ｙ分岐２の一方に接続された1.55μｍ帯送信用ＬＤ７お
よびＬＤ７モニター用ＰＤ８と、前記Ｙ分岐２の他方に
接続した1.3 μｍ帯受信用ＰＤ６を集積した構成として
いる。この実施形態では、1.3 μｍ帯信号および1.55μ
ｍ帯信号の波長多重された受信信号はまず1.3 μｍ帯受
信用ＰＤ５で受信される。この際、1.55μｍ帯受信信号
は1.3 μｍ帯受信用ＰＤ５では透過するので、Ｙ分岐２
を介して1.55μｍ帯受信用ＰＤ６で受信される。Ｙ分岐
２は1.35μｍ組成であるが、通過信号光である1.55μｍ
帯信号光に対しては透明である。1.3 μｍ帯受信信号は
1.3 μｍ帯受信用ＰＤ５で既に吸収されているため、1.
55μｍ帯受信用ＰＤ６には到達しない。一方、1.55μｍ
帯送信用ＬＤ７から送信される1.55μｍ帯送信信号はＹ
分岐２を介して入出射ポートを過熱1.3 μｍ帯受信用Ｐ
Ｄ５に送られる。このとき、1.55μｍ帯送信信号は1.3
μｍ帯受信用ＰＤ５においては殆ど吸収されないため、
そのまま出射される。

【００５１】以上のように、波長弁別素子を集積しなく
ても異なる複数の波長帯信号光が受信可能な構成で、か
つ送信信号を送信できる構成となっている。波長弁別素
子が不要であるため光半導体集積回路が小型に実現で
き、しかも双方向通信に適し、かつ信号波長帯の異なる
複数のメディア受信が可能となる。

【００５２】なお、本実施形態においても、第１の実施
形態と同様に、部分的に波長組成の異なる領域を簡易に
実現する製造方法を用いている。具体的には、一対のス
トライプ状誘電体マスクの空隙部に選択的に結晶成長を
行うと、成長層の波長組成をマスク幅により制御できる
ことを利用して、部分的に波長組成の異なる導波路構造
を１回の結晶成長で一括形成する。この実施形態の波長
組成変化は固相中のＩｎ組成比を変化させることを原理
としているため、あまり大きな波長組成変化を必要とす
る場合は、大きな歪みが結晶中に導入されることにな
る。この実施形態においては、1.3 μｍ帯信号光と1.55
μｍ帯信号光からなる波長多重信号をまず1.3 μｍ帯Ｐ
Ｄ５で受信するので、1.3 μｍ帯信号光はここで吸収さ
れ、受動導波路の波長組成を1.3 μｍ帯ＰＤと同一の1.
35μｍ組成としており、この実施形態による光集積回路
のコア層成長組成としては1.35μｍから1.6 μｍ組成ま
ての比較的狭い波長組成範囲を集積している。したがっ
て、集積された全波長組成についてはその結晶歪みは殆
ど問題にならない。

【００５３】以上のように本実施形態では、集積する全
ての素子のコア層を１回の結晶成長で一括形成するた
め、エッチングと結晶成長を繰り返す製造方法に比較し
て工程数が少なく、簡便で製造歩留りを改善することが
できる。また、この製造方法を用いれば、コア層が連続
であるため、波長組成の異なる導波路間の光結合効率も
ほぼ１００％とできるので、素子全体の損失が少なく、
また波長組成の異なる導波路間で発生する反射戻り光が
素子特性に与える影響も小さくできる。

【００５４】なお、本実施形態では、Ｙ分岐２の波長組
成を1.35μｍとしているが、1.55μｍ帯信号光に対して
透明でかつ1.55μｍ帯信号光に対して十分な光の閉じ込
め強さがあれば、これに限られるものではなく、例えば
1.4 μｍ組成であっても本発明を適用することができ
る。また、1.3 μｍ帯受信用ＰＤ５の波長組成を1.35μ
ｍとしたがこれに限られるものではなく、1.3 μｍ帯信
号光が十分吸収できる波長組成であればよい。

【００５５】また、本実施形態では、選択的結晶成長用
のマスク材料としてＳｉＯ₂を用いたがこれに限るわけ
ではなく、例えばＳｉＮであってもよいし、また、堆積
方法としても熱ＣＶＤ法に限るわけではなく、プラズマ
ＣＶＤ法であっても良い。さらに、本実施形態ではInGa
AsP 層をウェル層およびバリア層としていたが、これに
代え、InGaAs、InGaAsAsまたはInGaAsAsP をウェル層ま
たはバリア層として用いることが出来る。その際に、ウ
ェル層とバリア層とは必ずしも同一の元素を含む材料で
ある必要はない。また、本実施例では、選択的拡散工程
を用いてｐ型化を行ったが、本発明はこれに限る必要は
なく、例えば、結晶成長工程中にドーパントであるDMZn
（ジメチルジンク）を用いてドーピングを行うこともで
きる。また、本発明においては埋め込み成長工程時にＳ
ｉＯ₂マスクを全て除去し、全面成長を行って埋め込み
層１８を形成しているが、もちろんこの方法による埋め
込み成長工程に限るわけではなく、埋め込み成長工程前
に、元々形成してあった選択成長用マスク２２の空隙部
Ｗｇをあらかじめ拡げておいてから、選択的に埋め込み
成長工程を行って埋め込み層１８を形成する方法でも本
発明は適用可能である。

【００５６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明による光半
導体集積回路は、波長弁別素子を用いることなく波長組
成差を利用して送信及び受信のそれぞれにおいてＷＤＭ
伝送が可能な双方向ＷＤＭ通信用光半導体集積回路を得
ることができ、構造が簡易でかつ小型の光半導体集積回
路を得ることができる。

【００５７】また、本発明の製造方法では、一対のスト
ライプ状誘電体マスクのマスク幅を変化させて有機金属
気相成長法により導波路を結晶形成することで、１回の
結晶成長工程で異なる機能素子のコア層を一括して形成
することが可能であり、少ない製造工程で生産できるた
め、安価に素子を提供できる上に、コア層は光伝搬方向
に大して連続して形成されるため、各機能素子間での結
合損失は殆ど生じない光半導体集積回路を得ることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態の光半導体集積回路の
構成を示す斜視図である。

【図２】図１のＡ−Ａ’線、Ｂ−Ｂ’線、Ｃ−Ｃ’線の
各断面図である。

【図３】図１の光半導体集積回路の製造方法を説明する
ための工程順の斜視図のその１である。

【図４】図１の光半導体集積回路の製造方法を説明する
ための工程順に斜視図のその２である。

【図５】本発明の第２の実施形態の光半導体集積回路の
構成を示す斜視図である。

【図６】図５のＡ−Ａ’線、Ｂ−Ｂ’線、Ｃ−Ｃ’線、
Ｄ−Ｄ’線、Ｅ−Ｅ’線の各断面図である。

【図７】図５の光半導体集積回路の製造方法を説明する
ための工程一部の斜視図である。

【図８】本発明の第３の実施形態の光半導体集積回路の
構成を示す斜視図である。

【図９】図８のＡ−Ａ’線、Ｂ−Ｂ’線、Ｃ−Ｃ’線、
Ｄ−Ｄ’線、Ｅ−Ｅ’線、Ｆ−Ｆ’線、Ｇ−Ｇ’線の各
断面図である。

【図１０】図９の光半導体集積回路の製造方法を説明す
るための工程一部の斜視図である。

【図１１】本発明の第４の実施形態の光半導体集積回路
の構成を示す斜視図である。

【図１２】図１１の光半導体集積回路の製造方法を説明
するための工程一部の斜視図のその１である。

【図１３】第１の従来例を示す斜視図である。

【図１４】第２の従来例を示す斜視図である。

【図１５】マスク幅とバルクコア層の波長組成との関係
を示す図である。

【図１６】マスク幅とＭＱＷコア層の波長組成との関係
を示す図である。

【符号の説明】

１半導体基板２Ｙ分岐３ 1.3 μｍ帯送信用ＬＤ４ 1.3 μｍ帯送信用ＬＤ３モニター用ＰＤ５ 1.3 μｍ帯受信用ＰＤ６ 1.55μｍ帯受信用ＰＤ７ 1.55μｍ帯送信用ＬＤ８ 1.55μｍ帯送信用ＬＤ７モニター用ＰＤ９第２のＰＤ接続用受動導波路１１ n-InP 基板１２ n-InGaAsP 層１３ n-InP スペーサー層１４下部ＳＣＨ層１５ＭＱＷコア層１６上部ＳＣＨ層１７ InP クラッド層１８ InP 埋め込み層２０グレーティング２１ＳｉＯ₂膜２２選択的結晶成長用マスクＷｍマスク幅Ｗｇマスク空隙

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者田口剣申東京都港区芝五丁目７番１号日本電気株式会社内 (72)発明者佐々木達也東京都港区芝五丁目７番１号日本電気株式会社内 (72)発明者林雅子東京都港区芝五丁目７番１号日本電気株式会社内 (72)発明者水戸郁夫東京都港区芝五丁目７番１号日本電気株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】半導体基板上に少なくとも分岐導波路
と、前記分岐導波路の一方に接続された半導体レーザー
と、前記分岐導波路の他方に接続された第１の半導体受
光素子と、前記第１の半導体受光素子の後段に配置され
て、第２の半導体受光素子が接続可能な受動導波路とが
集積された光半導体集積回路であって、前記第２の半導
体受光素子の受光感度波長帯域が前記第１の半導体受光
素子の受光感度波長帯域よりも長く、前記第２の半導体
受光素子を外部接続することで２波長多重信号を受信す
ることが可能とされ、かつ、前記各素子のコア層が素子
間を接続する領域においても光伝搬方向に連続して形成
されていることを特徴とする光半導体集積回路。
【請求項２】半導体基板上に少なくとも分岐導波路
と、前記分岐導波路の一方に接続された半導体レーザー
と、前記分岐導波路の他方に接続された第１の半導体受
光素子と、前記第１の半導体受光素子に接続された第２
の半導体受光素子とが集積された光半導体集積回路であ
って、前記第２の半導体受光素子のコア層波長組成が前
記第１の半導体受光素子のコア層波長組成よりも長く設
定することで２波長多重信号を受信でき、かつ前記各素
子のコア層が素子間を接続する領域においても光伝搬方
向に連続して形成されていることを特徴とする光半導体
集積回路。
【請求項３】前記第２の半導体受光素子の後段に、ｎ
−２個（３は２以上の正の整数）の半導体受光素子が接
続され、後段に接続されるほど半導体受光素子のコア層
波長組成を長く設定することでｎ波長多重信号を受信可
能とした請求項２に記載の光半導体集積回路。
【請求項４】前記半導体レーザーの後段にｍ−１個
（ｍは２以上の正の整数）の半導体レーザーが接続さ
れ、後段に接続されるほど半導体レーザーのコア層波長
組成を長く設定することでｍ波長多重信号を送信可能と
した請求項２または３に記載の光半導体集積回路。
【請求項５】接続された複数の半導体レーザーのそれ
ぞれの後段に信号光吸収体が設けられ、この信号光吸収
体コア層の波長組成がそれよりも前段の半導体レーザー
のコア層波長組成と同じかそれよりも長く、かつ後段の
半導体レーザーのコア層波長組成よりも短く設定されて
いる請求項４の光半導体集積回路。
【請求項６】信号光吸収体が、前段の半導体レーザー
のモニター用半導体受光素子を兼ねている請求項５の光
半導体集積回路。
【請求項７】半導体基板上に少なくとも第１の半導体
受光素子と、前記第１の半導体受光素子に接続された分
岐導波路と、前記分岐導波路の一方に接続された半導体
レーザーと、前記分岐導波路の他方に接続された第２の
半導体受光素子とが集積された光半導体集積回路であっ
て、前記第１の半導体受光素子は入出射ポートを兼ねて
おり、前記第２の半導体受光素子の受光感度波長帯域お
よび前記半導体レーザーの送信信号波長帯が前記第１の
半導体受光素子の受光感度波長帯域よりも長く、かつ前
記各素子のコア層が素子間を接続する領域においても光
伝搬方向に連続して形成されていることを特徴とする光
半導体集積回路。
【請求項８】半導体基板上に一対のストライプ状誘電
体マスクを形成し、このマスクで挟まれた空隙部の前記
半導体基板上に有機金属気相成長法により光信号の導波
路を結晶成長する光半導体集積回路の製造方法であっ
て、前記導波路の長さ方向に沿って前記マスクの幅を変
化させ、入射する全ての波長光に対して透明な導波路
と、長波長光に対してのみ透明でかつ十分大きな屈折率
を有する導波路とを一括形成することを特徴とする光半
導体集積回路の製造方法。