JPH0974182A - Optical semiconductor integrated circuit and its manufacture - Google Patents

Optical semiconductor integrated circuit and its manufacture

Info

Publication number
JPH0974182A
JPH0974182A JP22612795A JP22612795A JPH0974182A JP H0974182 A JPH0974182 A JP H0974182A JP 22612795 A JP22612795 A JP 22612795A JP 22612795 A JP22612795 A JP 22612795A JP H0974182 A JPH0974182 A JP H0974182A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
band
mask
layer
integrated circuit
core layer
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP22612795A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kiichi Hamamoto
貴一 濱本
Tatsuya Sasaki
達也 佐々木
Takeshi Takeuchi
剛 竹内
Masako Hayashi
雅子 林
Yoshiro Komatsu
啓郎 小松
Ikuo Mito
郁夫 水戸
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.)
NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by NEC Corp filed Critical NEC Corp
Priority to JP22612795A priority Critical patent/JPH0974182A/en
Priority to US08/706,529 priority patent/US5796883A/en
Priority to EP96114144A priority patent/EP0762157A3/en
Publication of JPH0974182A publication Critical patent/JPH0974182A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Optical Integrated Circuits (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a small-sized circuit for 2-way communication which is suitable for half duplex communication system, by branch-connecting a photo detection element for 1.3μm band with a 1.55μm band laser, and continuously forming core layers of the elements, in the light propagation direction, even in the region for connecting the elements. SOLUTION: On an N-InP semiconductor substrate, the following are integrated; a directional coupler type WDM coupler 1, a Y-branch 2, an LD3 for 1.3μm band transmission, a PD4 for monitoring the LD3 for 1.3μm band transmission, PD5 for 1.3μm band receiving, and a PD6 for 1.55μm band receiving. Core layers of the elements are continuously formed in the light propagation direction, even in the region for connecting the elements. Hence a semiconductor integrated circuit for two-way communication is constituted wherein two kinds of signals of the 1.3μm band and the 1.55μm band are received as wavelength multiplex signals and 1.3μm band is applied to a transmission signal. Thereby the element for two-way communication which element can receive a plurality of media and is capable of transmission can be obtained in a chip.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[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。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical semiconductor integrated circuit, and more particularly to a structure and manufacturing method of an optical semiconductor integrated circuit capable of bidirectional communication.

【0002】[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.
3μm 帯用受光素子(PD)と、1.5μm 帯レーザー
(LD)と、LDモニター用PDと、方向性結合器型W
DM(Wave division multiple
xing: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 R
esearch ’94”ポストデッドラインペーパー
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
1.3μm 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。
2. Description of the Related Art An optical semiconductor integrated circuit for bidirectional communication, in which a light source and a photodetector are integrated on the same substrate, is attracting attention as a key device that provides bidirectional communication at a small size and at low cost. The first conventional example of such an optical semiconductor integrated circuit is as follows.
3 μm band photo detector (PD), 1.5 μm band laser (LD), LD monitor PD, directional coupler type W
DM (Wave division multiple)
xing (wavelength multiplex) coupler and a WDM transmitter integrated on the same substrate. Mats et al., “Integrated Photonics R
It has been reported in essearch '94 "post deadline paper PD1-1. This WDM transmitter has a signal from the host side to the transmitter side of 1.3 μm band, and a signal from the transmitter side to the host side (transmission signal) is 1 Transmitting and receiving using light of 0.55 μm band, this WDM transmitter is
Full duplex bidirectional communication can be performed using WDM technology.

【0003】しかしながら、片2重の双方向通信だけを
行なうのであれば、WDMカップラーは不要であり、方
向性結合器WDMカップラーにより素子サイズも大きく
なってしまうという問題があった。また、本従来例はW
DM伝送による全2重双方向通信は出来るものの、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
同時に送ることを目的とする素子ではなかった。
However, if only one-duplex bidirectional communication is performed, the WDM coupler is not necessary, and there is a problem that the directional coupler WDM coupler increases the element size. In addition, in this conventional example, W
Although full duplex two-way communication by DM transmission is possible, it was not an element intended to send a plurality of different media from the host side to the transmitter side at the same time.

【0004】上記問題を解決し、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
可能な光半導体集積回路の従来例としては、1.3μm
帯用PDと、1.55μm 帯用PDと、1.55μm 帯
LDと、LDモニター用PDと、マッハツェンダー型W
DMカップラーとを同一基板上に集積したWDMトラン
シーバーがP.J.Williamsらによって、El
ectronicsLetters vol.30 p
p.1529(1994)に報告されている。本従来例
では、信号波長帯の異なる複数のPDが集積されている
が、WDMカップラーとしてマッハツェンダー型素子が
用いられている。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カップラーが設けられ
ている。従って、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。
A conventional example of an optical semiconductor integrated circuit which solves the above problems and is capable of sending a plurality of different media from the host side to the transmitter side at the same time is 1.3 μm.
Band PD, 1.55 μm band PD, 1.55 μm band LD, LD monitor PD, Mach-Zehnder type W
A WDM transceiver that is integrated with a DM coupler on the same substrate is a P.M. J. By Williams et al., El
electronics Letters vol. 30 p
p. 1529 (1994). In this conventional example, a plurality of PDs having different signal wavelength bands are integrated, but a Mach-Zehnder type element is used as a WDM coupler. Further, a directional coupler type 3 dB coupler is provided at the input / output portion of the Mach-Zehnder type element. Therefore, only about 3.5 in the WDM coupler area.
Since the length is as long as mm, it is difficult to miniaturize, and it is difficult to mass-produce at low cost.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】上述したように、第1
の従来例の光半導体集積回路では、WDM伝送による全
2重双方向通信が可能となるものの、片2重双方通信に
おいてはWDMカップラーは不要で、かつ、素子サイズ
も大きくなってしまうと言う課題があった。さらに、光
半導体集積回路では、各機能素子のコア層波長素子が異
なることから、結晶成長工程とエッチング工程とを繰り
返しながら集積しており、各機能素子のコア層は光伝搬
方向に連続して形成されていなかった。また、結晶成長
工程とエッチング工程とを何度も繰り返しながら製作し
ていることから、プロセス工程が複雑で、安価に歩留ま
り良く製作することが困難であった。従って、各機能素
子のコア層を光伝搬方向に連続して形成し、かつ、安価
に歩留まり良く製造する方法に関して課題があった。
As described above, the first
In the conventional optical semiconductor integrated circuit, the full-duplex bidirectional communication by WDM transmission is possible, but the WDM coupler is not necessary in the one-duplex two-way communication, and the element size becomes large. was there. Further, in the optical semiconductor integrated circuit, since the core layer wavelength element of each functional element is different, the crystal growth step and the etching step are repeated and integrated, and the core layer of each functional element is continuous in the light propagation direction. It had not formed. In addition, since the crystal growth process and the etching process are repeatedly manufactured, the process steps are complicated and it is difficult to manufacture them at low cost and with high yield. Therefore, there is a problem regarding a method of continuously forming the core layer of each functional element in the light propagation direction and manufacturing the core layer at low cost with high yield.

【0006】また、第2の従来例の光半導体集積回路で
は、複数の信号波長帯用PDが集積されていないため、
異なる信号波長帯による複数のメディア伝送に適する構
成ではなかった。あるいは、信号波長帯の異なる複数の
PDが集積されていても、異なる信号波長を分離・統合
するWDMカップラーにはマッハツェンダー型素子が用
いられていたため、小型化が難しく、安価に大量に生産
することが難しいという課題があった。さらに、第2の
従来例においては、各機能素子のコア層波長組成が異な
ることから、結晶生長工程とエッチング工程とを繰り返
しながら集積しており、各機能素子のコア層は光伝搬方
向に連続して形成されていなかった。また、結晶成長工
程とエッチング工程とを何度も繰り返しながら製作して
いることから、プロセス工程が複雑で、安価に歩留まり
良く製作することが困難であった。従って、各機能素子
のコア層を光伝搬方向に連続して形成し、かつ、安価に
歩留まり良く製造する方法に関して課題があった。
Further, in the optical semiconductor integrated circuit of the second conventional example, since a plurality of signal wavelength band PDs are not integrated,
It was not a configuration suitable for multiple media transmission in different signal wavelength bands. Alternatively, even if a plurality of PDs having different signal wavelength bands are integrated, since a Mach-Zehnder type element is used for the WDM coupler that separates and integrates different signal wavelengths, it is difficult to miniaturize and mass-produce at low cost. There was a problem that it was difficult. Further, in the second conventional example, since the core layer wavelength composition of each functional element is different, the crystal growth step and the etching step are repeated and integrated, and the core layer of each functional element is continuous in the light propagation direction. And was not formed. In addition, since the crystal growth process and the etching process are repeatedly manufactured, the process steps are complicated and it is difficult to manufacture them at low cost and with high yield. Therefore, there is a problem regarding a method of continuously forming the core layer of each functional element in the light propagation direction and manufacturing the core layer at low cost with high yield.

【0007】さらに従来例では、受動導波路及びWDM
カップラーの導波路構造がリッジ構造であった。一般に
リッジ構造はTEモードとTMモードの光の閉じ込め強
さが大きく異なることから、特にWDMカップラー動作
の偏光依存性解消が難しい構造であった。従って、偏光
無依存化に関して課題があった。
Further, in the conventional example, a passive waveguide and a WDM
The waveguide structure of the coupler was a ridge structure. In general, the ridge structure has a large difference in the confinement strength of light in the TE mode and the TM mode, so that it is difficult to eliminate the polarization dependence of the WDM coupler operation. Therefore, there is a problem in making polarization independent.

【0008】また、LDモニター用PD及びLDと同一
信号波長帯のPDのコア層は、PDとしての機能を考え
れば同一信号波長帯LDのコア層波長組成よりも長く設
定した方が効率よく光検出ができる。しかしながら、プ
ロセスの省略化から同一の波長組成を用いており、効率
良く光が検出できないという課題があった。また、プロ
セス工程を複雑化せずに単純な工程で波長組成の異なる
LDのコア層と、LDモニター用PD及びLDと同一信
号波長帯PDのコア層とを同時に蓄積する方法に関して
課題があった。
In addition, the LD monitor PD and the core layer of the PD having the same signal wavelength band as the LD should be set longer than the wavelength composition of the core layer of the LD having the same signal wavelength band in view of the function as PD. Can be detected. However, since the same wavelength composition is used because the process is simplified, there is a problem that light cannot be detected efficiently. Further, there is a problem regarding a method of simultaneously accumulating the LD core layer having different wavelength compositions and the LD monitor PD and the LD and the core layer of the same signal wavelength band PD without a complicated process step. .

【0009】従来例では、信号光入出射端面にはリッジ
構造の受動導波路端面が設けられているだけである。従
って、そのスポットサイズは光ファイバーのスポットサ
イズよりも小さく、また、リッジ構造であるため水平方
向と垂直方向での光の閉じ込め強さの違いから収差が生
じ、光ファイバーとの良好な結合が得られなかった。こ
のように、光ファイバーとの良好な光結合を提供する入
出射端面構造に関し課題があった。また、入射出射端面
では戻り光が生じるため、PDやLDに入った戻り光が
ノイズ源となってしまう。従って、戻り光を生じさせな
い入出射端面構造に関しても課題があった。
In the conventional example, only the passive waveguide end face of the ridge structure is provided on the signal light input / output end face. Therefore, the spot size is smaller than the spot size of the optical fiber, and because of the ridge structure, aberration occurs due to the difference in the light confinement strength in the horizontal direction and the vertical direction, and good coupling with the optical fiber cannot be obtained. It was As described above, there is a problem regarding the input / output end face structure that provides good optical coupling with the optical fiber. Further, since return light is generated at the entrance and exit end faces, the return light entering the PD or LD becomes a noise source. Therefore, there is also a problem regarding the structure of the entrance / exit end face that does not generate return light.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】本発明の光半導体集積回
路は、半導体基板上に少なくとも、入射光導波路、前記
入射光導波路を2本の出力導波路に分岐する分岐光導波
路、前記分岐光導波路の各々の出力導波路の先に接続さ
れた半導体レーザーと半導体受光素子が集積されてお
り、上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。
An optical semiconductor integrated circuit according to the present invention comprises, on a semiconductor substrate, at least an incident optical waveguide, a branched optical waveguide for branching the incident optical waveguide into two output waveguides, and the branched optical waveguide. The semiconductor laser and the semiconductor light receiving element connected to the end of each output waveguide are integrated, and the core layer of each element is formed continuously in the light propagation direction even in the region connecting the elements. It is characterized by being

【0011】本発明では、LDとPDを分岐で接続した
単純な構成である。従って、片2重通信方式に適した小
型な双方向通信用光半導体集積回路を提供する。しか
も、本発明によれば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できる。従って、安価に製造
できる上にコア層は光伝搬方向に連続して形成された構
成となる。
The present invention has a simple structure in which the LD and the PD are connected by a branch. Therefore, it is possible to provide a small-sized optical semiconductor integrated circuit for bidirectional communication suitable for the one-sided duplex communication system. Moreover, according to the present invention, core layers of different functional elements can be collectively formed by one crystal growth step. Therefore, the core layer can be manufactured at low cost, and the core layer is continuously formed in the light propagation direction.

【0012】本発明の光半導体集積回路の製造方法は、
(1)半導体基板上の一部に干渉露光法もしくはEB露
光法によりグレーティングを設ける工程と、(2)前記
半導体基板上に誘電体膜を堆積する工程と、(3)前記
誘電体膜を選択的に除去して、所定の幅の空隙を隔て少
なくとも2種類以上の異なるマスク幅からなるストライ
プ形状誘電体膜を含み、かつ、所定のマスク幅からなる
ストライプ形状誘電体膜で空隙部が分岐形状である領域
を含むマスクを製作する工程と、(4)前記マスクの空
隙部に気相成長法により少なくとも半導体コア層を選択
的に成長させ、信号波長帯に対して透明なコア層と、所
定の信号波長帯を発光し得る若しくは受光し得るコア層
とを少なくとも形成する工程と、(5)前記マスクの空
隙部を広げるか、前記マスクを除去し再び誘電体膜を堆
積しストライプ形状誘電体膜に加工するか、あるいは、
前記マスクを除去した後、前記半導体コア層を包囲する
埋め込み層を形成する工程とを少なくとも含むことを特
徴とする。
A method of manufacturing an optical semiconductor integrated circuit according to the present invention comprises:
(1) providing a grating on a part of a semiconductor substrate by an interference exposure method or an EB exposure method; (2) depositing a dielectric film on the semiconductor substrate; and (3) selecting the dielectric film. Of the stripe-shaped dielectric film having at least two different mask widths separated by a gap having a predetermined width, and the space having a branched shape in the stripe-shaped dielectric film having a predetermined mask width. And (4) at least a semiconductor core layer is selectively grown in a void portion of the mask by a vapor phase growth method, and a core layer transparent to a signal wavelength band and a predetermined area are provided. Forming at least a core layer capable of emitting or receiving the signal wavelength band, and (5) expanding the void portion of the mask or removing the mask and depositing a dielectric film again to form a stripe pattern. Or processed into a dielectric film, or,
Forming a buried layer surrounding the semiconductor core layer after removing the mask.

【0013】さらに別の本発明の光半導体集積回路は、
半導体基板上に少なくとも、入射光導波路と、前記入射
光導波路に入射された光信号を波長ごとに弁別する方向
性結合器と、前記方向性結合器からの一波長を受信する
第1の半導体受光素子と、前記方向性結合器からの光信
号を2つに分岐する分岐光導波路と、前記分岐光導波路
に接続され前記第1の半導体受光素子とは光信号波長帯
の異なる半導体レーザー及び第2の半導体受光素子が集
積されており、上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。 (1)半導体基板上の一部に干渉露光法もしくはEB露
光法によりグレーティングを設ける工程と、(2)前記
半導体基板上に誘電体膜を堆積する工程と、(3)前記
誘電体膜を選択的に除去して、所定の幅の空隙を隔て少
なくとも3種類以上の異なるマスク幅からなるストライ
プ形状誘電体膜を含み、かつ、所定のマスク幅からなる
3本の近接したストライプ形状誘電体膜で空隙部が2本
の近接した方向性結合器形状である領域を含むマスクを
形成する工程と、(4)前記マスクの空隙部に気相成長
法により少なくとも半導体コア層を選択的に成長させ、
信号波長帯に対して透明なコア層と、信号波長帯を発光
し得る若しくは受光し得るコア層と、前記所定の信号波
長帯とは異なる信号波長帯を発光し得る若しくは受光し
得るコア層とを少なくとも形成する工程と、(5)前記
マスクの空隙部を広げるか、前記マスクを除去し再び誘
電体膜を堆積しストライプ形状誘電体膜に加工するか、
あるいは、前記マスクを除去した後、前記半導体コア層
を包囲する埋め込み層を形成する工程と、を少なくとも
含むことを特徴とする光半導体集積回路の製造方法。
Still another optical semiconductor integrated circuit of the present invention is
At least an incident optical waveguide on a semiconductor substrate, a directional coupler that discriminates an optical signal incident on the incident optical waveguide for each wavelength, and a first semiconductor light receiving device that receives one wavelength from the directional coupler. An element, a branch optical waveguide for branching an optical signal from the directional coupler into two, and a semiconductor laser connected to the branch optical waveguide and having a different optical signal wavelength band from the first semiconductor light receiving element, and a second The semiconductor light-receiving element is integrated, and the core layer of each element is continuously formed in the light propagation direction even in the region connecting the elements. (1) providing a grating on a part of a semiconductor substrate by an interference exposure method or an EB exposure method; (2) depositing a dielectric film on the semiconductor substrate; and (3) selecting the dielectric film. By removing at least three stripe-shaped dielectric films having different mask widths and having a predetermined mask width, and including three adjacent stripe-shaped dielectric films having a predetermined mask width. Forming a mask including a region having two adjacent directional coupler-shaped voids, and (4) selectively growing at least a semiconductor core layer in the voids of the mask by a vapor growth method,
A core layer transparent to a signal wavelength band, a core layer capable of emitting or receiving a signal wavelength band, and a core layer capable of emitting or receiving a signal wavelength band different from the predetermined signal wavelength band And (5) expanding the voids of the mask, or removing the mask and depositing a dielectric film again and processing it into a stripe-shaped dielectric film,
Alternatively, after the mask is removed, a step of forming a buried layer surrounding the semiconductor core layer is included at least, and a method for manufacturing an optical semiconductor integrated circuit.

【0014】本発明の光半導体集積回路は前記方向性結
合器及び受動導波路が埋め込み構造導波路にて構成され
ていることを特徴とする。
The optical semiconductor integrated circuit of the present invention is characterized in that the directional coupler and the passive waveguide are constituted by a buried structure waveguide.

【0015】本発明では受動導波路及びWDMカップラ
ーの導波構造を埋め込み構造としており、特にWDMカ
ップラーの偏光無依存化が容易な構成である。
In the present invention, the passive waveguide and the waveguide structure of the WDM coupler are embedded structures, and in particular, it is easy to make the polarization independent of the WDM coupler.

【0016】あるいは本発明では、信号波長帯の異なる
複数個のPDを集積し、かつ、方向性結合器型WDMカ
ップラーを集積した構成としている。従って、WDM伝
送により複数のメディア伝送を行なうことが出来、か
つ、小型な双方向通信用光半導体集積回路を提供する。
しかも、本発明によれば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できる。従って、安価に
製造できる上にコア層は光伝搬方向に連続して形成され
た構成となる。
Alternatively, in the present invention, a plurality of PDs having different signal wavelength bands are integrated and a directional coupler type WDM coupler is integrated. Therefore, it is possible to perform a plurality of media transmissions by WDM transmission, and to provide a compact optical semiconductor integrated circuit for bidirectional communication.
Moreover, according to the present invention, core layers of different functional elements can be collectively formed by one crystal growth step. Therefore, the core layer can be manufactured at low cost, and the core layer is continuously formed in the light propagation direction.

【0017】本発明の光半導体集積回路は、前記半導体
レーザー用のモニター素子が集積されていることを特徴
とする。また、LDモニター用PD及びLDと同一信号
波長帯のPDのコア層波長組成は、同一信号波長帯LD
のコア層波長組成よりも長く設定しており、効率よく光
検出できる構成である。しかも、本発明ではモニターP
D及びLDと同一信号波長帯のPDのコア層波長組成
を、LDとは異なる波長組成にしても、製造工程数は増
えない。
The optical semiconductor integrated circuit of the present invention is characterized in that the monitor element for the semiconductor laser is integrated. In addition, the core layer wavelength composition of the LD monitor PD and the PD having the same signal wavelength band as the LD is the same signal wavelength band LD.
It is set longer than the wavelength composition of the core layer, so that it is possible to detect light efficiently. Moreover, in the present invention, the monitor P
Even if the wavelength composition of the core layer of PD having the same signal wavelength band as D and LD is different from that of LD, the number of manufacturing steps does not increase.

【0018】本発明の光半導体集積回路は前記第1の半
導体受光素子、前記第2の半導体受光素子、前記モニタ
ー素子の少なくとも一つは光信号の波長帯よりも長いコ
ア層波長組成を有することを特徴とする。
In the optical semiconductor integrated circuit of the present invention, at least one of the first semiconductor light receiving element, the second semiconductor light receiving element, and the monitor element has a core layer wavelength composition longer than the wavelength band of the optical signal. Is characterized by.

【0019】光半導体集積回路の製造方法は上述の前記
第(2)の工程において、マスク幅が少なくとも4種類
以上から構成され、前記半導体レーザーのコア層と、前
記モニター素子及び前記半導体レーザーと同一信号波長
帯に用いられる前記半導体受光素子のコア層の波長組成
を異ならしむる製造方法であることを特徴とする。
In the method of manufacturing an optical semiconductor integrated circuit, in the above-mentioned step (2), the mask width is composed of at least four kinds, and the core layer of the semiconductor laser, the monitor element and the semiconductor laser are the same. It is characterized by a manufacturing method in which the wavelength composition of the core layer of the semiconductor light receiving element used in the signal wavelength band is made different.

【0020】入出射端面にスポットサイズ変換素子が集
積されていることを特徴とする。
A spot size conversion element is integrated on the input / output end face.

【0021】また、本発明の光半導体集積回路の入出射
端面にはスポットサイズ変換素子が集積されたため、光
ファイバーとの高効率結合が可能な構成である。
Further, since the spot size conversion element is integrated on the input / output end face of the optical semiconductor integrated circuit of the present invention, the optical semiconductor integrated circuit can be coupled with the optical fiber with high efficiency.

【0022】本発明の光半導体集積回路は入出射端面に
ウィンドウ領域が形成されていることを特徴とする。こ
れにより、入出射端面にウィンドウ光を採用しており、
戻り光を殆どカットできる構成である。
The optical semiconductor integrated circuit of the present invention is characterized in that a window region is formed on the input / output end face. As a result, window light is used for the input and output end faces,
It is a structure that can cut most of the returning light.

【0023】[0023]

【発明の実施の形態】BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION

【実施例1】図1は、本発明の第1の実施例を示す光半
導体集積回路の斜視図である。Y分岐2、1.3μm 帯
送信用LD3、前記1.3μm 帯送信用LD3モニター
用PD4、及び1.3μm 帯受信用PD5が集積化され
ている。本実施例による光半導体集積回路は、1.3μ
m 帯信号を受信し、送信信号も1.3μm 帯にて送る双
方向通信用光半導体集積回路として構成されている。
First Embodiment FIG. 1 is a perspective view of an optical semiconductor integrated circuit showing a first embodiment of the present invention. The Y-branch 2, the 1.3 μm band transmitting LD3, the 1.3 μm band transmitting LD3 monitoring PD4, and the 1.3 μm band receiving PD5 are integrated. The optical semiconductor integrated circuit according to this embodiment has a size of 1.3 μm.
It is configured as a bidirectional communication optical semiconductor integrated circuit that receives an m band signal and sends a transmission signal in the 1.3 μm band.

【0024】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′線断面での断面図である。図2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1
3、下部SCH(separate confinem
ent hetero−structure)層14、
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。
2A, 2B, 2C, and 2D are lines AA ', BB', CC ', and D in FIG. 1, respectively.
It is sectional drawing in the -D 'line cross section. As shown in FIG. 2, each element is formed on the n-InP substrate 11, n
-InGaAsP layer 12, n-InP spacer layer 1
3. Lower SCH (separate confirm)
ent hetero-structure) layer 14,
The MQW core layer 15, the upper SCH layer 16, and the InP clad layer 17 are formed and embedded by the InP burying layer 18.

【0025】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1
1上にSiO2 膜21を1000オングストローム程度
の膜厚に熱CVD法により堆積する。n−InP基板1
1上には、図2(b)に示すように、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(e
lectron 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SiO2 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ではWm=6μm 、1.3μm 帯送信用LD
3、前記1.3μm 帯送信用LDモニター用PD4、及
び1.3μm 帯受信用PD5では、Wm=12μm であ
る。また、マスク空隙Wgは、全ての領域において1.
5μm である。
Next, referring to FIGS. 3 and 4, FIGS.
A method of manufacturing the optical semiconductor integrated circuit shown in FIG. First, as shown in FIG. 3A, the n-InP substrate 1
A SiO 2 film 21 having a film thickness of about 1000 angstroms is deposited on the surface 1 by thermal CVD. n-InP substrate 1
As shown in FIG. 2 (b), the grating 20 is previously provided only on the LD portion on the LD 1. The grating 20 is manufactured by a normal interference exposure method or EB (e
The electron beam exposure method may be used. The SiO 2 film 21 is selectively removed by using a normal photolithography technique to form a pair of stripe-shaped masks as a mask 22 for selective crystal growth as shown in FIG. The width Wm of the mask 22 is Wm = 6 μm, 1.3 μm band LD for transmission in the Y branch 2 which is a passive waveguide.
3. In the 1.3 μm band transmission LD monitor PD 4 and the 1.3 μm band reception PD 5, Wm = 12 μm. Further, the mask void Wg is 1.
5 μm.

【0026】各機能素子の長さは、1.3μm 帯送信用
LD3が300μm 、モニター用PD4が50μm 、
1.3μm 帯送信用PD5が50μm である。この後、
図4(a)に示すように、有機金属気相成長(MO−C
VD)法による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。
The length of each functional element is as follows: 1.3 μm band LD for transmission LD3 is 300 μm, PD4 for monitor is 50 μm,
The PD5 for transmitting in the 1.3 μm band is 50 μm. After this,
As shown in FIG. 4A, metalorganic vapor phase epitaxy (MO-C
VD) n-InGaAsP layer 12, n-InP
Spacer layer 13, lower SCH layer 14, InGaAsP
The MQW core layer 15 including the well layer / InGaAsP barrier layer, the upper SCH layer 16, and the InP clad layer 17 are sequentially and selectively grown.

【0027】マスク幅Wmの値がWm=12μm 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 、成長膜厚1000オングス
トローム程度、n−InPスペーサー層13は成長層厚
400オングストローム程度、下部SCH層14は波長
組成1.15μm 、成長層厚1000オングストローム
程度、MQWコア層15は7周期でInGaAsPウェ
ル層が波長組成1.4μm 、成長層厚45オングストロ
ーム程度、InGaAsPバリア層が波長組成1.15
μm 、成長層厚100オングストローム程度、上部SC
H層16は波長組成1.15μm 、成長層厚1000オ
ングストローム程度、InPクラッド層17は成長層厚
2000オングストローム程度である。各機能素子のM
QWコア層15の波長組成は、Y分岐2は1.25μm
組成、1.3μm 帯送信用LD3、前記1.3μm 帯送
信用LD3モニター用PD4、前記1.3μm 帯受信用
PD5は1.3μm 組成となる(図5参照)。
A description will be given centering on the portion selectively grown in the region where the mask width Wm is Wm = 12 μm. The wavelength composition and the growth layer thickness of each growth layer are n-InGaAsP layer 12
Has a wavelength composition of 1.15 μm and a growth film thickness of about 1000 Å, the n-InP spacer layer 13 has a growth layer thickness of about 400 Å, and the lower SCH layer 14 has a wavelength composition of 1.15 μm, a growth layer thickness of about 1000 Å, and an MQW core layer. No. 15 has 7 cycles and the InGaAsP well layer has a wavelength composition of 1.4 μm, the growth layer thickness is about 45 Å, and the InGaAsP barrier layer has a wavelength composition of 1.15.
μm, growth layer thickness 100 Å, upper SC
The H layer 16 has a wavelength composition of 1.15 μm and a growth layer thickness of about 1000 Å, and the InP clad layer 17 has a growth layer thickness of about 2000 Å. M of each functional element
The wavelength composition of the QW core layer 15 is 1.25 μm for the Y branch 2.
The composition of the LD3 for transmitting 1.3 μm band, the LD4 for monitoring LD3 for transmitting 1.3 μm band, and the PD5 for receiving 1.3 μm band are 1.3 μm composition (see FIG. 5).

【0028】次に、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(図4(b)参照)。成長層厚は2μm 程度
である。その後、通常の選択拡散工程により、1.3μ
m 帯送信用LD3、LD3モニター用PD4、1.3μ
m 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。
Next, the selective crystal growth mask 22 is removed with buffered hydrofluoric acid to grow the InP burying layer 18 on the entire surface (see FIG. 4B). The thickness of the grown layer is about 2 μm. After that, by a normal selective diffusion process, 1.3μ
LD3 for m band transmission, PD4 for LD3 monitor, 1.3μ
Zn is diffused immediately above the m-band receiving PD 5 to deposit a metal for electrodes. Then, the back surface is polished and metal for electrodes is deposited to complete the fabrication of the device.

【0029】以上が本発明の第1の実施例による光半導
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、双方向通信に適し、かつ小型に実現出来る
原理を以下に説明する。
The above is the method for manufacturing an optical semiconductor integrated circuit according to the first embodiment of the present invention. The principle by which the optical semiconductor integrated circuit according to the present invention is suitable for bidirectional communication and can be realized in a small size will be described below. To do.

【0030】本発明では、1.3μm 帯送信用LD及び
1.3μm 帯受信用PDをY分岐を介して集積した構成
としている。従って、1.3μm 帯信号を送信し、か
つ、受信して同一の伝送路で片2重双方向通信が可能な
構成である。しかも、WDMカップラーを用いた構成と
していないので、小型化が可能となり、安価に大量に生
産する事が出来る。しかも、本発明の製造方法によれば
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
て形成できる。従って、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。
In the present invention, the LD for 1.3 μm band transmission and the PD for 1.3 μm band reception are integrated through the Y branch. Therefore, it is possible to transmit and receive a 1.3 μm band signal and perform one-sided two-way bidirectional communication on the same transmission line. Moreover, since the structure using the WDM coupler is not used, the size can be reduced and the mass production can be performed at low cost. Moreover, according to the manufacturing method of the present invention, core layers of different functional elements can be collectively formed in one crystal growth step. Therefore, since the device can be manufactured by a small number of manufacturing steps, the device can be provided at a low cost, and the core layer is continuously formed in the light propagation direction, so that the coupling loss between the functional devices hardly occurs.

【0031】なお、本実施例では、送信信号波長帯及び
受信信号波長帯を共に1.3μm 帯としたが、この組み
合わせに限るわけではなく、例えば送信信号波長帯を
1.55μm 帯、受信信号波長帯を1.3μm 帯、ある
いは、送信信号波長帯を1.3μm 帯、受信信号波長帯
を1.55μm 帯、あるいは、送信信号波長帯及び送信
信号波長帯を共に1.55μm 帯としても本発明は適用
可能である。
In the present embodiment, both the transmission signal wavelength band and the reception signal wavelength band are set to 1.3 μm band, but the present invention is not limited to this combination. For example, the transmission signal wavelength band is 1.55 μm band and the reception signal wavelength band is The wavelength band is 1.3 μm, or the transmission signal wavelength band is 1.3 μm band, the reception signal wavelength band is 1.55 μm band, or both the transmission signal wavelength band and the transmission signal wavelength band are 1.55 μm band. The invention is applicable.

【0032】また、本実施例では、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C
VD法であっても良い。
In this embodiment, SiO 2 is used as the mask material for selective crystal growth, but the mask material is not limited to this, and may be SiN, for example, or the thermal CVD method as the deposition method. Plasma C
The VD method may be used.

【0033】また、本実施例ではInGaAsP層をウ
ェル層及びバリア層としていたが、これに代え、InG
aAs、InGaAlAsまたはInGaAlAsP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。
Further, although the InGaAsP layer is used as the well layer and the barrier layer in this embodiment, instead of this, InG is used.
aAs, InGaAlAs or InGaAlAsP can be used as a well layer or a barrier layer. At that time, the well layer and the barrier layer do not necessarily need to be materials containing the same element.

【0034】また、本実施例では、選択的拡散工程を用
いてp型化を行なったが、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DMZ
n(ジメチルジンク)を用いてドーパントを行なうこと
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、全面成長を行なって埋
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を予め拡げておいてから、選択的に埋め込み
成長工程を行なって埋め込み層18を形成する方法でも
本発明は適用可能である。
Further, in this embodiment, the p-type is formed by using the selective diffusion process, but the present invention is not limited to this, and for example, DMZ which is a dopant during the crystal growth process.
It is also possible to use n (dimethyl zinc) as a dopant. Further, in the present invention, the SiO 2 mask is completely removed during the burying growth step and the burying layer 18 is formed by performing the entire surface growth. However, the burying growth step is not limited to this method, and the burying growth step is not limited to this. In addition, the present invention can be applied to a method in which the void Wg of the selective growth mask 22 originally formed is previously expanded and then the buried growth step is selectively performed to form the buried layer 18.

【0035】[0035]

【実施例2】図6は、本発明の第2の実施例を示す光半
導体集積回路の斜視図である。方向性結合器型のWDM
カップラー1、Y分岐2、1.3μm 帯送信用LD3、
前記1.3μm 帯送信用LD3モニター用PD4、1.
3μm 帯受信用PD5、及び1.55μm 帯受信用PD
6が集積化されている。本実施例による光半導体集積回
路は、1.3μm 帯と1.55μm 帯の2種類の信号を
波長多重信号として受信し、送信信号を1.3μm 帯に
て送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。
Second Embodiment FIG. 6 is a perspective view of an optical semiconductor integrated circuit showing a second embodiment of the present invention. Directional coupler type WDM
Coupler 1, Y branch 2, 1.3 μm band transmission LD3,
LD3 monitor PD4 for 1.3 μm band transmission, 1.
PD5 for 3 μm band reception and PD for 1.55 μm band reception
6 are integrated. The optical semiconductor integrated circuit according to the present embodiment receives two types of signals of 1.3 μm band and 1.55 μm band as wavelength division multiplexed signals and sends transmission signals in 1.3 μm band. Is configured as.

【0036】図7(a)、(b)、(c)、(d)、
(e)はそれぞれ図6のA−A′線、B−B′線、C−
C′線、D−D′線、E−E′線断面での断面図であ
る。図7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(separat
econfinement hetero−struc
ture)層14、MQWコア層15、上部SCH層1
6、InPクラッド層17により構成されており、In
P埋め込み層18により埋め込まれている。
7 (a), (b), (c), (d),
(E) are lines A-A ', B-B', and C- in FIG. 6, respectively.
It is sectional drawing in the C'line, the DD 'line, and the EE' line cross section. As shown in FIG. 7, each element has an n-InGaAsP layer 12, n- formed on an n-InP substrate 11.
InP spacer layer 13, lower SCH (separat
econfinement hetero-struc
true) layer 14, MQW core layer 15, upper SCH layer 1
6, composed of the InP clad layer 17,
It is embedded by the P burying layer 18.

【0037】次に、図8及び図9を参照して図6、図7
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8(a)に示すように、n−InP基板1
1上にSiO2 膜21を1000オングストローム程度
の膜厚に熱CVD法により堆積する。n−InP基板1
1上には、図7(b)に示すように、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(e
lectron beam)露光法を用いればよい。
Next, referring to FIGS. 8 and 9, FIGS.
A method of manufacturing the optical semiconductor integrated circuit shown in FIG. First, as shown in FIG. 8A, the n-InP substrate 1
A SiO 2 film 21 having a film thickness of about 1000 angstroms is deposited on the surface 1 by thermal CVD. n-InP substrate 1
As shown in FIG. 7B, the grating 20 is previously provided only on the LD portion on the first portion 1. The grating 20 is manufactured by a normal interference exposure method or EB (e
The electron beam exposure method may be used.

【0038】通常のフォトリソグラフィ技術を用いてS
iO2 膜21を選択的に除去して、図8(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WDMカップラー1及びY分岐2ではW
m=6μm 、1.3μm 帯送信用LD3、前記1.3μ
m 帯送信用LD3モニター用PD4、1.3μm 帯受信
用PD5ではWm=12μm 、1.55μm 帯送信用P
D6ではWm=30μm である。また、マスク空隙Wg
は、全ての領域において1.5μm である。
S is formed by using an ordinary photolithography technique.
The iO 2 film 21 is selectively removed to form a pair of stripe-shaped masks as a mask 22 for selective crystal growth as shown in FIG. The width Wm of the mask 22 is W in the WDM coupler 1 and the Y branch 2 which are passive waveguides.
m = 6 μm, 1.3 μm band LD3 for transmission, 1.3 μ mentioned above
m3 band transmission LD3 monitor PD4, 1.3 μm band reception PD5 Wm = 12 μm, 1.55 μm band transmission P
In D6, Wm = 30 μm. Also, the mask void Wg
Is 1.5 μm in all regions.

【0039】各機能素子の長さは、WDMカップラー1
が1mm、1.3μm 帯送信用LD3が300μm 、モニ
ター用PD4が50μm 、1.3μm 帯送信用PD5が
50μm 、1.55μm 帯送信用PD6が50μm であ
る。
The length of each functional element is the same as that of the WDM coupler 1.
1 μm, the LD 3 for transmitting in the 1.3 μm band is 300 μm, the PD 4 for monitoring is 50 μm, the PD 5 for transmitting 1.3 μm band is 50 μm, and the PD 6 for transmitting 1.55 μm band is 50 μm.

【0040】この後、図9(a)に示すように、有機金
属気相成長(MO−CVD)法によるn−InGaAs
P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、In
P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=12μm 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1000オングストローム程度、n
−InPスペーサー層13は成長層厚400オングスト
ローム程度、下部SCH層14は波長組成1.15μm
、成長層厚1000オングストローム程度、MQWコ
ア層15は7周期でInGaAsPウェル層が波長組成
1.4μm 、成長層厚45オングストローム程度、In
GaAsPバリア層が波長組成1.15μm 、成長層厚
100オングストローム程度、上部SCH層16は波長
組成1.15μm 、成長層厚1000オングストローム
程度、InPクラッド層17は成長層厚2000オング
ストローム程度である。
Thereafter, as shown in FIG. 9A, n-InGaAs formed by metal organic chemical vapor deposition (MO-CVD) method.
P layer 12, n-InP spacer layer 13, lower SCH layer 14, MQW core layer 15 composed of InGaAsP well layer / InGaAsP barrier layer, upper SCH layer 16, In
The P clad layer 17 is sequentially and selectively grown. A description will be given centering on a portion selectively grown in a region having a mask width Wm of Wm = 12 μm. The wavelength composition and the growth layer thickness of each growth layer are as follows: n-InGaAsP layer 12 has a wavelength composition of 1.
15 μm, growth layer thickness 1000 Å, n
-InP spacer layer 13 has a growth layer thickness of about 400 Å, and lower SCH layer 14 has a wavelength composition of 1.15 μm.
The growth layer has a thickness of about 1000 Å, the MQW core layer 15 has 7 periods and the InGaAsP well layer has a wavelength composition of 1.4 μm, and the growth layer has a thickness of about 45 Å.
The GaAsP barrier layer has a wavelength composition of 1.15 μm and a growth layer thickness of about 100 Å, the upper SCH layer 16 has a wavelength composition of 1.15 μm and a growth layer thickness of about 1000 Å, and the InP cladding layer 17 has a growth layer thickness of about 2000 Å.

【0041】各機能素子のMQWコア層15の波長組成
は、方向性結合器型のWDMカップラー1、Y分岐2は
1.25μm 組成、1.3μm 帯送信用LD3、前記
1.3μm 帯送信用LD3モニター用PD4及び1.3
μm 帯受信用PD5は1.3μm 組成、1.55μm 帯
受信用PD6は1.6μm 組成となる(図5参照)。
The wavelength composition of the MQW core layer 15 of each functional element is such that the directional coupler type WDM coupler 1, the Y branch 2 has a composition of 1.25 μm, the LD 3 for 1.3 μm band transmission, and the LD for 1.3 μm band transmission. LD3 Monitor PD4 and 1.3
The μm band receiving PD5 has a 1.3 μm composition, and the 1.55 μm band receiving PD6 has a 1.6 μm composition (see FIG. 5).

【0042】次に、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(図9(b)参照)。成長層厚は2μm 程度
である。その後、通常の選択拡散工程により、1.3μ
m 帯送信用LD3、LD3モニター用PD4、1.3μ
m 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。
Next, the selective crystal growth mask 22 is removed with buffered hydrofluoric acid to grow the InP burying layer 18 on the entire surface (see FIG. 9B). The thickness of the grown layer is about 2 μm. After that, by a normal selective diffusion process, 1.3μ
LD3 for m band transmission, PD4 for LD3 monitor, 1.3μ
Zn is diffused directly on the m 5 band receiving PD 5 and the 1.55 μm band receiving PD 6 to deposit an electrode metal. Then, the back surface is polished and metal for electrodes is deposited to complete the fabrication of the device.

【0043】以上が本発明の第2の実施例による光半導
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、複数のメディア伝送に適し、かつ小型に実
現出来る原理を以下に説明する。
The method for manufacturing an optical semiconductor integrated circuit according to the second embodiment of the present invention has been described above. The principle by which the optical semiconductor integrated circuit according to the present invention is suitable for transmitting a plurality of media and can be realized in a small size will be described below. explain.

【0044】本発明では、1.3μm 帯受信用PD、
1.55μm 帯受信用PDという信号波長帯の異なる2
つのPDと、1.3μm 帯信号と1.55μm 帯信号を
それぞれ別のポートに弁別する方向性結合器型WDMカ
ップラーとを集積した構成としている。従って、例えば
文字情報を1.3μm 帯信号、画像情報を1.55μm
帯信号を用いて同一の伝送路で伝送しても、本半導体光
集積回路では各信号帯に適したPDに混信することなく
同時に受信させる事が出来る。しかも、WDMカップラ
ーとして方向性結合器を用いており、その素子長はマッ
ハツェンダー型の約1/3の1mm程度で実現出来る。従
って小型化が可能となり、安価に大量に生産する事が出
来る。しかも、本発明の製造方法によれば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出来
る。従って、少ない製造工程で生産できるため、安価に
素子を提供出来る上に、コア層は光伝搬方向に連続して
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。
In the present invention, a PD for receiving in the 1.3 μm band,
Different signal wavelength band of PD for 1.55 μm band reception 2
One PD and a directional coupler type WDM coupler for discriminating 1.3 μm band signals and 1.55 μm band signals into different ports are integrated. Therefore, for example, 1.3 μm band signal for character information and 1.55 μm for image information
Even if the band signals are used for transmission through the same transmission line, the semiconductor optical integrated circuit of the present invention can simultaneously receive the PDs suitable for each signal band without interference. Moreover, the directional coupler is used as the WDM coupler, and the element length can be realized with about 1/3 of 1/3 of the Mach-Zehnder type. Therefore, it becomes possible to miniaturize and mass-produce at low cost. Moreover, according to the manufacturing method of the present invention, core layers of different functional elements can be collectively formed by one crystal growth step. Therefore, since the device can be manufactured by a small number of manufacturing steps, the device can be provided at low cost, and the core layer is continuously formed in the light propagation direction, so that the coupling loss between the functional devices hardly occurs.

【0045】また、本発明では受動導波路及びWDMカ
ップラーの導波構造を埋め込み構造としている。埋め込
み構造を採用しているため、リッジ構造を用いる場合に
比べ、TEモードとTMモードの光の閉じ込め強さをほ
ぼ同じに設定することが出来、WDMカップラーの偏光
無依存化は容易となる。また、横方向と縦方向の光の閉
じ込め強さが等法的になるため、受動導波路でのスポッ
トサイズ形状はリッジ構造を用いた場合に比べてより等
法的になる。従って、光ファイバーとの結合損失が生じ
にくい構造である。さらには、受動導波路も埋め込み構
造とすることで、LD等の他のデバイス等とのプロセス
整合性にも優れる。
In the present invention, the passive waveguide and the waveguide structure of the WDM coupler are embedded structures. Since the buried structure is adopted, the confinement strength of the TE mode light and the TM mode light can be set to be substantially the same as in the case of using the ridge structure, and the polarization independence of the WDM coupler becomes easy. Further, since the light confining strengths in the horizontal direction and the vertical direction are equal, the spot size shape in the passive waveguide is more equal than in the case where the ridge structure is used. Therefore, the structure is less likely to cause coupling loss with the optical fiber. Furthermore, the passive waveguide also has an embedded structure, so that it is excellent in process compatibility with other devices such as LDs.

【0046】また、本実施例では、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C
VD法であっても良い。
In this embodiment, SiO 2 is used as the mask material for selective crystal growth, but the mask material is not limited to this, and may be SiN, for example, or the thermal CVD method as the deposition method. Plasma C
The VD method may be used.

【0047】また、本実施例ではInGaAsP層をウ
ェル層及びバリア層としていたが、これに代え、InG
aAs、InGaAlAsまたはInGaAlAsP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。
Further, although the InGaAsP layer is used as the well layer and the barrier layer in this embodiment, instead of this, InG is used.
aAs, InGaAlAs or InGaAlAsP can be used as a well layer or a barrier layer. At that time, the well layer and the barrier layer do not necessarily need to be materials containing the same element.

【0048】また、上記実施例では、選択的拡散工程を
用いてp型化を行なったが、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DM
Zn(ジメチルジンク)を用いてドーパントを行なうこ
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、全面成長を行なって
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を予め拡げておいてから、選択的に埋め込
み成長工程を行なって埋め込み層18を形成する方法で
も本発明は適用可能である。
Further, in the above embodiment, the p-type is formed by using the selective diffusion step, but the present invention is not limited to this, and for example, DM which is a dopant during the crystal growth step.
The dopant can also be performed using Zn (dimethyl zinc). Further, in the present invention, the SiO 2 mask is completely removed during the burying growth step and the burying layer 18 is formed by performing the entire surface growth. However, the burying growth step is not limited to this method, and the burying growth step is not limited to this. The mask 22 for selective growth originally formed
The present invention can also be applied to a method in which the void portion Wg is previously expanded and then the buried growth step is selectively performed to form the buried layer 18.

【0049】[0049]

【実施例3】図10は、本発明の第3の実施例を示す光
半導体集積回路の斜視図である。第1の実施例と同様
に、方向性結合器型のWDMカップラー1、Y分岐2、
1.3μm 帯送信用LD3、前記1.3μm 帯送信用L
D3モニター用PD4、1.3μm 帯受信用PD5、及
び1.55μm 帯受信用PD6が集積化されている。本
実施例による光半導体集積回路は、1.3μm 帯と1.
55μm 帯の2種類の信号を波長多重信号として受信
し、送信信号を1.3μm 帯にて送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。
Third Embodiment FIG. 10 is a perspective view of an optical semiconductor integrated circuit showing a third embodiment of the present invention. Similar to the first embodiment, the directional coupler type WDM coupler 1, the Y branch 2,
LD3 for 1.3 μm band transmission, L for 1.3 μm band transmission
A PD4 for D3 monitor, a PD5 for receiving 1.3 μm band, and a PD6 for receiving 1.55 μm band are integrated. The optical semiconductor integrated circuit according to the present embodiment has a 1.3 μm band and 1.
It is configured as an optical semiconductor integrated circuit for bidirectional communication, which receives two kinds of signals in the 55 μm band as wavelength division multiplexed signals and sends transmission signals in the 1.3 μm band.

【0050】図11(a)、(b)、(c)、(d)、
(e)はそれぞれ図10のA−A′線、B−B′線、C
−C′線、D−D′線、E−E′線断面での断面図であ
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−InGaAsP層12、n
−InPスペーサー層13、下部SCH(separa
te confinement hetero−str
ucture)層14、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。
11 (a), (b), (c), (d),
(E) are AA 'line, BB' line, and C of FIG. 10, respectively.
It is sectional drawing in the -C 'line, the DD' line, and the EE 'line cross section. As shown in FIG. 11, each element has an n-InGaAsP layer 12, n formed on an n-InP substrate 11.
-InP spacer layer 13, lower SCH (separa
te configuration hetero-str
structure) layer 14, MQW core layer 15, upper SCH
The layer 16 and the InP clad layer 17,
It is embedded by the InP burying layer 18.

【0051】次に、第1の実施例と同様に、図12及び
図13を参照して図10、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SiO2
膜21を1000オングストローム程度の膜厚に熱CV
D法により堆積する。n−InP基板11上には、図1
1(b)に示すように、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(electro
nbeam)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13(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WDMカップ
ラー1及びY分岐2ではWm=6μm、1.3μm 帯送
信用LD3ではWm=12μm 、前記1.3μm 帯送信
用LD3モニター用PD4及び1.3μm 帯受信用PD
5ではWm=16μm 、1.55μm 帯送信用PD6で
はWm=30μm である。また、マスク空隙Wgは、全
ての領域において1.5μm である。各機能素子の長さ
は、WDMカップラー1が1mm、1.3μm 帯送信用L
D3が300μm 、モニター用PD4が50μm、1.
3μm 帯送信用PD5が50μm 、1.55μm 帯送信
用PD6が50μm である。この後、図13(a)に示
すように、有機金属気相成長(MO−CVD)法による
n−InGaAsP層12、n−InPスペーサー層1
3、下部SCH層14、InGaAsPウェル層/In
GaAsPバリア層からなるMQWコア層15、上部S
CH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=12μm 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 、成長膜厚1000オングス
トローム程度、n−InPスペーサー層13は成長層厚
400オングストローム程度、下部SCH層14は波長
組成1.15μm 、成長層厚1000オングストローム
程度、MQWコア層15は7周期でInGaAsPウェ
ル層が波長組成1.4μm 、成長層厚45オングストロ
ーム程度、InGaAsPバリア層が波長組成1.15
μm 、成長層厚100オングストローム程度、上部SC
H層16は波長組成1.15μm、成長層厚1000オ
ングストローム程度、InPクラッド層17は成長層厚
2000オングストローム程度である。各機能素子のM
QWコア層15の波長組成は、方向性結合器型のWDM
カップラー1、Y分岐2は1.25μm 組成、1.3μ
m 帯送信用LD3は1.3μm 、前記1.3μm 帯送信
用LD3モニター用PD4及び1.3μm 帯受信用PD
5は1.35μm 組成、1.55μm 帯受信用PD6は
1.6μm 組成となる。
Similar to the first embodiment, a method of manufacturing the optical semiconductor integrated circuit shown in FIGS. 10 and 11 will be described with reference to FIGS. 12 and 13. First, FIG.
As shown in (a), SiO 2 is deposited on the n-InP substrate 11.
The film 21 is heated to a thickness of about 1000 angstroms by thermal CV.
Deposit by the D method. On the n-InP substrate 11, FIG.
As shown in FIG. 1 (b), the grating 20 is provided in advance only on the LD portion. The grating 20 is manufactured by a normal interference exposure method or EB (electro
n beam) exposure method may be used. The SiO 2 film 21 is selectively removed by using a normal photolithography technique, and a pair of stripe-shaped masks as shown in FIG. 13B is formed as a mask 22 for selective crystal growth.
The width Wm of the mask 22 is Wm = 6 μm in the WDM coupler 1 and the Y-branch 2 which are passive waveguides, Wm = 12 μm in the 1.3 μm band transmission LD3, and the 1.3 μm band transmission LD3 monitor PDs 4 and 1. PD for 3μm band reception
In the case of No. 5, Wm = 16 μm, and in the PD5 for transmitting in the 1.55 μm band, Wm = 30 μm. The mask gap Wg is 1.5 μm in all regions. As for the length of each functional element, the WDM coupler 1 has a length of 1 mm and a 1.3 μm band L for transmission.
D3 is 300μm, PD4 for monitor is 50μm, 1.
The PD 5 for transmitting in the 3 μm band is 50 μm, and the PD 6 for transmitting in the 1.55 μm band is 50 μm. Thereafter, as shown in FIG. 13A, the n-InGaAsP layer 12 and the n-InP spacer layer 1 formed by the metal organic chemical vapor deposition (MO-CVD) method.
3, lower SCH layer 14, InGaAsP well layer / In
MQW core layer 15 composed of GaAsP barrier layer, upper part S
The CH layer 16 and the InP clad layer 17 are sequentially and selectively grown. A description will be given centering on a portion selectively grown in a region having a mask width Wm of Wm = 12 μm. The wavelength composition and the growth layer thickness of each growth layer are n-InGaAsP layer 12
Has a wavelength composition of 1.15 μm and a growth film thickness of about 1000 Å, the n-InP spacer layer 13 has a growth layer thickness of about 400 Å, and the lower SCH layer 14 has a wavelength composition of 1.15 μm, a growth layer thickness of about 1000 Å, and an MQW core layer. No. 15 has 7 cycles and the InGaAsP well layer has a wavelength composition of 1.4 μm, the growth layer thickness is about 45 Å, and the InGaAsP barrier layer has a wavelength composition of 1.15.
μm, growth layer thickness 100 Å, upper SC
The H layer 16 has a wavelength composition of 1.15 μm and a growth layer thickness of about 1000 Å, and the InP clad layer 17 has a growth layer thickness of about 2000 Å. M of each functional element
The wavelength composition of the QW core layer 15 is a directional coupler type WDM.
Coupler 1 and Y branch 2 are 1.25 μm composition, 1.3 μ
The LD3 for transmitting m band is 1.3 μm, the LD3 for transmitting 1.3 μm band is PD4 for monitoring, and the PD for 1.3 μm band is PD
5 has a 1.35 μm composition, and the 1.55 μm band receiving PD 6 has a 1.6 μm composition.

【0052】次に、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(図13(b)参照)。成長層厚は2μm 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。
Next, the selective crystal growth mask 22 is removed with buffered hydrofluoric acid to grow the InP burying layer 18 on the entire surface (see FIG. 13B). The thickness of the grown layer is about 2 μm. Then, by a normal selective diffusion process, 1.3
LD3 for transmitting μm band, PD4 for LD3 monitor, 1.3
Zn is diffused immediately above the μm band receiving PD 5 and the 1.55 μm band receiving PD 6 to deposit a metal for electrodes. Then, the back surface is polished and metal for electrodes is deposited to complete the fabrication of the device.

【0053】以上が本発明の第3の実施例による光半導
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、従来の光半導体集積回路に比べて効率よく
信号を受信する、若しくは効率よくLDをモニターする
原理を以下に説明する。
The above is the method for manufacturing an optical semiconductor integrated circuit according to the third embodiment of the present invention. The optical semiconductor integrated circuit according to the present invention receives signals more efficiently than conventional optical semiconductor integrated circuits. Alternatively, the principle of efficiently monitoring the LD will be described below.

【0054】本発明では、LD3モニター用PD4、
1.3μm 帯受信用PD5の波長組成が1.35μm
と、1.3μm 帯よりも50nm長くなっている。このた
め、1.35μm 組成MQWコア層15中での1.3μ
m 帯信号光の吸収が1.3μm 組成MQWコア層15を
用いた場合に比べて大きくなる。従って、効率よく信号
を受信する、若しくは効率よくLDをモニターすること
ができる。しかも、本発明による製造方法では、1.3
μm 帯LDのMQWコア層の波長組成である1.3μm
波長組成とLD3モニター用PD4、1.3μm 帯受信
用PD5の波長組成である1.35μm 波長組成とを同
一の結晶成長工程で同時に実現できるため、製造方法が
複雑になることはない。
In the present invention, the LD3 monitor PD4,
Wavelength composition of PD5 for 1.3 μm band reception is 1.35 μm
That is, it is 50 nm longer than the 1.3 μm band. Therefore, 1.3 μm in the MQW core layer 15 having a composition of 1.35 μm
The absorption of the m-band signal light becomes larger than that in the case where the 1.3 μm composition MQW core layer 15 is used. Therefore, it is possible to efficiently receive a signal or efficiently monitor the LD. Moreover, in the manufacturing method according to the present invention, 1.3
The wavelength composition of the MQW core layer of the μm band LD is 1.3 μm
Since the wavelength composition and the wavelength composition of the LD3 monitor PD 4 and the 1.3 μm band reception PD 5 of 1.35 μm can be realized simultaneously in the same crystal growth step, the manufacturing method is not complicated.

【0055】なお、本実施例についても、第2の実施例
と同様の変更を加えることが出来る。
It should be noted that this embodiment can also be modified in the same manner as the second embodiment.

【0056】[0056]

【実施例4】図14は、本発明の第4の実施例を示す光
半導体集積回路の斜視図である。第1の実施例と同様
に、方向性結合器型のWDMカップラー1、Y分岐2、
1.3μm 帯送信用LD3、前記1.3μm 帯送信用L
D3モニター用PD4、1.3μm 帯受信用PD5、及
び1.55μm 帯受信用PD6が集積化されている。ま
た、光ファイバーとの入出射端面にはスポットサイズ変
換素子7が集積されている。本実施例による光半導体集
積回路は、1.3μm 帯と1.55μm 帯の2種類の信
号を波長多重信号として受信し、送信信号を1.3μm
帯にて送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。
[Fourth Embodiment] FIG. 14 is a perspective view of an optical semiconductor integrated circuit according to a fourth embodiment of the present invention. Similar to the first embodiment, the directional coupler type WDM coupler 1, the Y branch 2,
LD3 for 1.3 μm band transmission, L for 1.3 μm band transmission
A PD4 for D3 monitor, a PD5 for receiving 1.3 μm band, and a PD6 for receiving 1.55 μm band are integrated. Further, a spot size conversion element 7 is integrated on the input / output end face with the optical fiber. The optical semiconductor integrated circuit according to the present embodiment receives two types of signals of 1.3 μm band and 1.55 μm band as wavelength division multiplexed signals, and transmits transmission signals of 1.3 μm.
It is configured as a two-way communication optical semiconductor integrated circuit for band transmission.

【0057】図15(a)、(b)、(c)、(d)、
(e)、(f)はそれぞれ図14のA−A′線、B−
B′線、C−C′線、D−D′線、E−E′線、F−
F′線断面での断面図である。図15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1
3、下部SCH(separate confinem
ent hetero−structure)層14、
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。
15 (a), (b), (c), (d),
(E) and (f) are lines AA ′ and B- in FIG. 14, respectively.
B'line, CC 'line, DD' line, EE 'line, F-
It is sectional drawing in the F'line cross section. As shown in FIG. 15, each element is formed on the n-InP substrate 11, n
-InGaAsP layer 12, n-InP spacer layer 1
3. Lower SCH (separate confirm)
ent hetero-structure) layer 14,
The MQW core layer 15, the upper SCH layer 16, and the InP clad layer 17 are formed and embedded by the InP burying layer 18.

【0058】次に、第1の実施例と同様に、図16及び
図17を参照して図14、図15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16
(a)に示すように、n−InP基板11上にSiO2
膜21を1000オングストローム程度の膜厚に熱CV
D法により堆積する。n−InP基板11上には、図1
5(b)に示すように、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(electro
nbeam)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16(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WDMカップ
ラー1及びY分岐2ではWm=6μm、1.3μm 帯送
信用LD3、前記1.3μm 帯送信用LDモニター用P
D4、1.3μm 帯受信用PD5ではWm=12μm 、
1.55μm 帯送信用PD6ではWm=30μm であ
る。また、マスク空隙Wgは、全ての領域において1.
5μm である。
Similar to the first embodiment, a method of manufacturing the optical semiconductor integrated circuit shown in FIGS. 14 and 15 will be described with reference to FIGS. 16 and 17. First, FIG.
As shown in (a), SiO 2 is deposited on the n-InP substrate 11.
The film 21 is heated to a thickness of about 1000 angstroms by thermal CV.
Deposit by the D method. On the n-InP substrate 11, FIG.
As shown in FIG. 5 (b), the grating 20 is provided in advance only on the LD portion. The grating 20 is manufactured by a normal interference exposure method or EB (electro
n beam) exposure method may be used. The SiO 2 film 21 is selectively removed by using a normal photolithography technique to form a pair of stripe-shaped masks as a mask 22 for selective crystal growth as shown in FIG.
The width Wm of the mask 22 is Wm = 6 μm in the WDM coupler 1 and the Y branch 2 which are passive waveguides, the LD 3 for 1.3 μm band transmission, and the P for LD monitor for 1.3 μm band transmission.
D4, PDm for receiving 1.3 μm band Wm = 12 μm,
In the PD5 for transmitting in the 1.55 μm band, Wm = 30 μm. Further, the mask void Wg is 1.
5 μm.

【0059】各機能素子の長さは、WDMカップラー1
が1mm、1.3μm 帯送信用LD3が300μm 、モニ
ター用PD4が50μm 、1.3μm 帯送信用PD5が
50μm 、1.55μm 帯送信用PD6が50μm 、ス
ポットサイズ変換素子7が500μm である。但し、ス
ポットサイズ変換素子7では、マスク幅Wmは入出射端
面からWDMカップラー1に向かうに従って2μm から
6μm に、マスク空隙Wgは0.5μm から1.5μm
へと変化している。この後、図17(a)に示すよう
に、有機金属気相成長(MO−CVD)法によるn−I
nGaAsP層12、n−InPスペーサー層13、下
部SCH層14、InGaAsPウェル層/InGaA
sP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。
The length of each functional element is the same as that of the WDM coupler 1.
1 mm, the LD3 for transmitting 1.3 μm band is 300 μm, the PD4 for monitoring is 50 μm, the PD5 for transmitting 1.3 μm band is 50 μm, the PD6 for transmitting 1.55 μm band is 50 μm, and the spot size conversion element 7 is 500 μm. However, in the spot size conversion element 7, the mask width Wm increases from 2 μm to 6 μm from the entrance / exit end face toward the WDM coupler 1, and the mask gap Wg changes from 0.5 μm to 1.5 μm.
Is changing to. After that, as shown in FIG. 17A, n-I by a metal organic chemical vapor deposition (MO-CVD) method is used.
nGaAsP layer 12, n-InP spacer layer 13, lower SCH layer 14, InGaAsP well layer / InGaA
The MQW core layer 15, which is an sP barrier layer, the upper SCH layer 16, and the InP clad layer 17 are sequentially and selectively grown.

【0060】マスク幅Wmの値がWm=10μm 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 、成長膜厚1000オングス
トローム程度、n−InPスペーサー層13は成長層厚
400オングストローム程度、下部SCH層14は波長
組成1.15μm 、成長層厚1000オングストローム
程度、MQWコア層15は7周期でInGaAsPウェ
ル層が波長組成1.4μm 、成長層厚45オングストロ
ーム程度、InGaAsPバリア層が波長組成1.15
μm 、成長層厚100オングストローム程度、上部SC
H層16は波長組成1.15μm 、成長層厚1000オ
ングストローム程度、InPクラッド層17は成長層厚
2000オングストローム程度である。各機能素子のM
QWコア層15の波長組成は、方向性結合器型のWDM
カップラー1、Y分岐2は1.25μm 組成、1.3μ
m帯送信用LD3、前記1.3μm 帯送信用LD3モニ
ター用PD4及び1.3μm 帯受信用PD5は1.3μ
m 組成、1.55μm 帯受信用PD6は1.6μm組成
となる。尚、スポットサイズ変換素子7ではMQWコア
層のウェル層厚が33オングストロームから20オング
ストローム、バリア層厚が15オングストロームから9
オングストロームと、入出射端面方向に向かうほど薄く
なる。これは、マスク幅によってMQWコア層の厚さも
変化し、マスク幅が狭いほど厚さが薄くなる原理を利用
したものである。
Explaining mainly the portion selectively grown in the region where the mask width Wm is Wm = 10 μm, the wavelength composition and the growth layer thickness of each growth layer are n-InGaAsP layer 12
Has a wavelength composition of 1.15 μm and a growth film thickness of about 1000 Å, the n-InP spacer layer 13 has a growth layer thickness of about 400 Å, and the lower SCH layer 14 has a wavelength composition of 1.15 μm, a growth layer thickness of about 1000 Å, and an MQW core layer. No. 15 has 7 cycles and the InGaAsP well layer has a wavelength composition of 1.4 μm, the growth layer thickness is about 45 Å, and the InGaAsP barrier layer has a wavelength composition of 1.15.
μm, growth layer thickness 100 Å, upper SC
The H layer 16 has a wavelength composition of 1.15 μm and a growth layer thickness of about 1000 Å, and the InP clad layer 17 has a growth layer thickness of about 2000 Å. M of each functional element
The wavelength composition of the QW core layer 15 is a directional coupler type WDM.
Coupler 1 and Y branch 2 are 1.25 μm composition, 1.3 μ
LD3 for m band transmission, LD4 for 1.3 μm band transmission, PD4 for monitoring and PD5 for 1.3 μm band reception are 1.3 μm
m composition, PD5 for 1.55 μm band reception has 1.6 μm composition. In the spot size conversion device 7, the MQW core layer has a well layer thickness of 33 Å to 20 Å and a barrier layer thickness of 15 Å to 9 Å.
Angstrom, and becomes thinner toward the entrance and exit end faces. This is based on the principle that the thickness of the MQW core layer also changes depending on the mask width, and the thinner the mask width, the thinner the thickness.

【0061】次に、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(図17(b)参照)。成長層厚は2μm 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。
Next, the selective crystal growth mask 22 is removed with buffered hydrofluoric acid to grow the InP burying layer 18 on the entire surface (see FIG. 17B). The thickness of the grown layer is about 2 μm. Then, by a normal selective diffusion process, 1.3
LD3 for transmitting μm band, PD4 for LD3 monitor, 1.3
Zn is diffused immediately above the μm band receiving PD 5 and the 1.55 μm band receiving PD 6 to deposit a metal for electrodes. Then, the back surface is polished and metal for electrodes is deposited to complete the fabrication of the device.

【0062】以上が本発明の第4の実施例による光半導
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、光ファイバーとの結合効率に優れる構造で
ある原理を以下に説明する。
The above is the method for manufacturing an optical semiconductor integrated circuit according to the fourth embodiment of the present invention. The principle that the optical semiconductor integrated circuit according to the present invention has a structure excellent in coupling efficiency with an optical fiber will be described below. .

【0063】本発明では、光ファイバーとの入出射端面
にスポットサイズ変換素子7を集積している。スポット
サイズ変換素子では、そのMQWコア層15は光ファイ
バーに近づくに連れて、導波路幅は細く、層厚は薄くな
っている。このため、スポットサイズは徐々に大きくな
り、光ファイバーのスポットサイズと殆ど変わらないサ
イズに変換される。従って、光ファイバーとの結合効率
に優れた構造となっている。
In the present invention, the spot size conversion element 7 is integrated on the input / output end face with the optical fiber. In the spot size conversion element, the MQW core layer 15 has a narrower waveguide width and a thinner layer thickness as it approaches the optical fiber. Therefore, the spot size gradually increases and is converted to a size that is almost the same as the spot size of the optical fiber. Therefore, the structure has excellent coupling efficiency with the optical fiber.

【0064】なお、本実施例についても、第1の実施例
と同様の変更を加えることが出来る。
It should be noted that this embodiment can also be modified in the same manner as the first embodiment.

【0065】[0065]

【実施例5】図18は、本発明の第5の実施例を示す光
半導体集積回路の斜視図である。第1の実施例と同様
に、方向性結合器型のWDMカップラー1、Y分岐2、
1.3μm 帯送信用LD3、前記1.3μm 帯送信用L
D3モニター用PD4、1.3μm 帯受信用PD5、及
び1.55μm 帯受信用PD6が集積化されている。ま
た、光ファイバーとの入出射端面にはウィンドウ領域8
が挿入されている。本実施例による光半導体集積回路
は、1.3μm 帯と1.55μm 帯の2種類の信号を波
長多重信号として受信し、送信信号を1.3μm 帯にて
送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。
[Embodiment 5] FIG. 18 is a perspective view of an optical semiconductor integrated circuit showing a fifth embodiment of the present invention. Similar to the first embodiment, the directional coupler type WDM coupler 1, the Y branch 2,
LD3 for 1.3 μm band transmission, L for 1.3 μm band transmission
A PD4 for D3 monitor, a PD5 for receiving 1.3 μm band, and a PD6 for receiving 1.55 μm band are integrated. In addition, a window area 8 is formed on the input / output end face with the optical fiber.
Is inserted. The optical semiconductor integrated circuit according to the present embodiment receives two types of signals of 1.3 μm band and 1.55 μm band as wavelength division multiplexed signals and sends transmission signals in 1.3 μm band. Is configured as.

【0066】図19(a)、(b)、(c)、(d)、
(e)、(f)はそれぞれ図18のA−A′線、B−
B′線、C−C′線、D−D′線、E−E′線、F−
F′線断面での断面図である。図19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1
3、下部SCH(separate confinem
ent hetero−structure)層14、
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。但し、ウィンドウ領域8ではn
−InGaAsP層12、n−InPスペーサー層1
3、下部SCH層14、MQWコア層15、上部SCH
層16、InPクラッド17の各層は成長されていな
い。
19 (a), (b), (c), (d),
(E) and (f) are lines AA ′ and B- in FIG. 18, respectively.
B'line, CC 'line, DD' line, EE 'line, F-
It is sectional drawing in the F'line cross section. As shown in FIG. 19, each element is formed on the n-InP substrate 11, n
-InGaAsP layer 12, n-InP spacer layer 1
3. Lower SCH (separate confirm)
ent hetero-structure) layer 14,
The MQW core layer 15, the upper SCH layer 16, and the InP clad layer 17 are formed and embedded by the InP burying layer 18. However, in the window area 8, n
-InGaAsP layer 12, n-InP spacer layer 1
3, lower SCH layer 14, MQW core layer 15, upper SCH
The layers 16 and the InP clad 17 are not grown.

【0067】次に、第1の実施例と同様に、図20及び
図21を参照して図18、図19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20
(a)に示すように、n−InP基板11上にSiO2
膜21を1000オングストローム程度の膜厚に熱CV
D法により堆積する。n−InP基板11上には、図1
9(b)に示すように、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(electro
nbeam)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20(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WDMカップ
ラー1及びY分岐2ではWm=6μm、1.3μm 帯送
信用LD3、前記1.3μm 帯送信用LD3モニター用
PD4、1.3μm 帯受信用PD5ではWm=12μm
、1.55μm 帯送信用PD6ではWm=30μm で
ある。また、マスク空隙Wgは、全ての領域において
1.5μm である。但しウィンドウ領域8では、マスク
空隙Wg=0μm としている。
Similar to the first embodiment, a method of manufacturing the optical semiconductor integrated circuit shown in FIGS. 18 and 19 will be described with reference to FIGS. 20 and 21. First, FIG.
As shown in (a), SiO 2 is deposited on the n-InP substrate 11.
The film 21 is heated to a thickness of about 1000 angstroms by thermal CV.
Deposit by the D method. On the n-InP substrate 11, FIG.
As shown in FIG. 9B, the grating 20 is provided in advance only on the LD portion. The grating 20 is manufactured by a normal interference exposure method or EB (electro
n beam) exposure method may be used. The SiO 2 film 21 is selectively removed by using a normal photolithography technique to form a pair of stripe-shaped masks as a mask 22 for selective crystal growth as shown in FIG.
The width Wm of the mask 22 is Wm = 6 μm in the WDM coupler 1 and the Y-branch 2 which are passive waveguides, LD3 for 1.3 μm band transmission, LD3 for 1.3 μm band transmission, PD4 for monitoring, and PD3 for 1.3 μm band reception. PD5 has Wm = 12 μm
, PDm for transmission in the 1.55 μm band has Wm = 30 μm. The mask gap Wg is 1.5 μm in all regions. However, in the window area 8, the mask gap Wg = 0 μm.

【0068】各機能素子の長さは、WDMカップラー1
が1mm、1.3μm 帯送信用LD3が300μm 、モニ
ター用PD4が50μm 、1.3μm 帯送信用PD5が
50μm 、1.55μm 帯送信用PD6が50μm 、ウ
ィンドウ領域8は20μm である。この後、図21
(a)に示すように、有機金属気相成長(MO−CV
D)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=1
0μm 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−InGa
AsP層12は波長組成は1.15μm 、成長膜厚10
00オングストローム程度、n−InPスペーサー層1
3は成長層厚400オングストローム程度、下部SCH
層14は波長組成1.15μm 、成長層厚1000オン
グストローム程度、MQWコア層15は7周期でInG
aAsPウェル層が波長組成1.4μm 、成長層厚45
オングストローム程度、InGaAsPバリア層が波長
組成1.15μm 、成長層厚100オングストローム程
度、上部SCH層16は波長組成1.15μm 、成長層
厚1000オングストローム程度、InPクラッド層1
7は成長層厚2000オングストローム程度である。但
し、ウィンドウ領域8はマスクで覆われている(すなわ
ち、Wg=0μm )ので、ウィンドウ領域8にはこの時
何も成長されない。各機能素子のMQWコア層15の波
長組成は、方向性結合器型のWDMカップラー1、Y分
岐2は1.25μm 組成、1.3μm 帯送信用LD3、
前記1.3μm 帯送信用LD3モニター用PD4及び
1.3μm 帯受信用PD5は1.3μm 組成、1.55
μm 帯受信用PD6は1.6μm 組成となる。
The length of each functional element is the same as that of the WDM coupler 1.
1 μm, the LD 3 for transmitting in the 1.3 μm band is 300 μm, the PD 4 for monitoring is 50 μm, the PD 5 for transmitting 1.3 μm band is 50 μm, the PD 6 for transmitting 1.55 μm band is 50 μm, and the window area 8 is 20 μm. After this, FIG.
As shown in (a), metalorganic vapor phase epitaxy (MO-CV
D) method, the n-InGaAsP layer 12, the n-InP spacer layer 13, the lower SCH layer 14, the MQW core layer 15 composed of the InGaAsP well layer / InGaAsP barrier layer, the upper SCH layer 16, and the InP clad layer 17 are selectively and sequentially selected. Grow crystals. The value of the mask width Wm is Wm = 1
The description will focus on the portion selectively grown in the 0 μm region. The wavelength composition of each growth layer and the growth layer thickness are n-InGa.
The AsP layer 12 has a wavelength composition of 1.15 μm and a grown film thickness of 10
About 00 angstrom, n-InP spacer layer 1
3 is a growth layer thickness of about 400 Å, lower SCH
The layer 14 has a wavelength composition of 1.15 μm, the thickness of the growth layer is about 1000 Å, and the MQW core layer 15 has 7 cycles of InG.
aAsP well layer has wavelength composition of 1.4 μm, growth layer thickness of 45
Å, InGaAsP barrier layer has wavelength composition of 1.15 μm, growth layer thickness of 100 Å, upper SCH layer 16 has wavelength composition of 1.15 μm, growth layer thickness of 1000 Å, InP clad layer 1
7 has a growth layer thickness of about 2000 angstroms. However, since the window region 8 is covered with the mask (that is, Wg = 0 μm), nothing is grown in the window region 8 at this time. The wavelength composition of the MQW core layer 15 of each functional element is a directional coupler type WDM coupler 1, the Y branch 2 has a composition of 1.25 μm, the LD 3 for transmitting 1.3 μm band,
The LD3 monitor PD4 for 1.3 μm band transmission and the PD5 for 1.3 μm band reception have a 1.3 μm composition, 1.55
The PD6 for receiving in the μm band has a 1.6 μm composition.

【0069】次に、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(図21(b)参照)。成長層厚は2μm 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。
Next, the selective crystal growth mask 22 is removed with buffered hydrofluoric acid to grow the InP burying layer 18 on the entire surface (see FIG. 21B). The thickness of the grown layer is about 2 μm. Then, by a normal selective diffusion process, 1.3
LD3 for transmitting μm band, PD4 for LD3 monitor, 1.3
Zn is diffused immediately above the μm band receiving PD 5 and the 1.55 μm band receiving PD 6 to deposit a metal for electrodes. Then, the back surface is polished and metal for electrodes is deposited to complete the fabrication of the device.

【0070】以上が本発明の第5の実施例による光半導
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、戻り光特性に優れる構造である原理を以下
に説明する。
The above is the method for manufacturing an optical semiconductor integrated circuit according to the fifth embodiment of the present invention. The principle of the optical semiconductor integrated circuit according to the present invention having a structure excellent in return light characteristics will be described below.

【0071】本発明では、光ファイバーとの入出射端面
にウィンドウ領域8を集積している。このため、入出射
端面の反射率としてほぼ0%が得られる。従って、戻り
光がPDやLDに入って、ノイズ源となることが避けら
れ、戻り光特性に優れた光半導体集積回路である。
In the present invention, the window region 8 is integrated on the input / output end face with respect to the optical fiber. Therefore, almost 0% can be obtained as the reflectance of the input / output end face. Therefore, it is possible to prevent the returning light from entering the PD or LD and becoming a noise source, and the optical semiconductor integrated circuit has excellent returning light characteristics.

【0072】なお、本実施例についても、第1の実施例
と同様の変更を加えることが出来る。
The same changes as in the first embodiment can be made in this embodiment as well.

【0073】[0073]

【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、1.3μm 帯送信用LD、1.55μ
m 帯受信用PD、及びY分岐という単純な構成であり、
片2重通信に好適な光半導体集積回路を提供する。しか
も、本発明の製造方法によれば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できる。従って、
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対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。
As described above, the optical semiconductor integrated circuit according to the present invention comprises a 1.3 μm band transmission LD and a 1.55 μm transmission LD.
It has a simple structure of PD for m band reception and Y branch.
An optical semiconductor integrated circuit suitable for half-duplex communication is provided. Moreover, according to the manufacturing method of the present invention, core layers of different functional elements can be collectively formed in one crystal growth step. Therefore,
Since the device can be manufactured by a small number of manufacturing steps, the device can be provided at a low cost, and the core layer is formed continuously in the light propagation direction, so that the coupling loss between the functional devices hardly occurs.

【0074】また、本発明による光半導体集積回路は、
1.3μm 帯受信用PD、1.55μm 帯受信用PDと
いう信号波長帯の異なる2つのPDと、1.3μm 帯信
号と1.55μm 帯信号をそれぞれ別のポートに弁別す
る方向性結合器型WDMカップラーとを集積した構成と
している。従って、例えば文字情報を1.3μm 帯信
号、画像情報を1.55μm 帯信号を用いて同一の伝送
路で伝送しても、本半導体光集積回路では各信号帯に適
したPDに同時に受信させる事が出来る。しかも、WD
Mカップラーとして方向性結合器を用いており、その素
子長はマッハツェンダー型の約1/3の1mm程度で実現
出来る。従って小型化が可能となり、安価に大量に生産
する事が出来る。しかも、本発明の製造方法によれば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
形成出来る。従って、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
に対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。
The optical semiconductor integrated circuit according to the present invention is
Two PDs with different signal wavelength bands, a 1.3 μm band receiving PD and a 1.55 μm band receiving PD, and a directional coupler type that distinguishes 1.3 μm band signals and 1.55 μm band signals into different ports. It has a structure in which a WDM coupler is integrated. Therefore, for example, even if the character information is transmitted using the 1.3 μm band signal and the image information is transmitted using the same transmission line using the 1.55 μm band signal, the semiconductor optical integrated circuit of the present invention causes the PD suitable for each signal band to simultaneously receive I can do things. Moreover, WD
A directional coupler is used as the M coupler, and its element length can be realized with about 1/3 of Mach-Zehnder type, about 1 mm. Therefore, it becomes possible to miniaturize and mass-produce at low cost. Moreover, according to the manufacturing method of the present invention, 1
The core layers of different functional elements can be collectively formed by performing the crystal growth process once. Therefore, since the device can be manufactured by a small number of manufacturing steps, the device can be provided at a low cost, and the core layer is continuously formed in the light propagation direction, so that the coupling loss between the functional devices hardly occurs.

【0075】また、本発明による光半導体集積回路は、
受動導波路及びWDMカップラーの導波構造を埋め込み
構造としている。埋め込み構造を採用しているため、T
EモードとTMモードの光の閉じ込め強さをほぼ同じに
設定することができ、リッジ構造を用いている場合に比
べ、WDMカップラーの偏光無依存化は容易となる。ま
た、横方向と縦方向の光の閉じ込め強さが等法的になる
ため、受動導波路でのスポットサイズ形成はリッジ構造
を用いた場合に比べてより真円に近くなる。従って、光
ファイバーとの結合損失が生じにくい。さらに、受動導
波路も埋め込み構造とすることで、LD等の他のデバイ
ス等とのプロセス整合性にも優れる。
The optical semiconductor integrated circuit according to the present invention is
The passive waveguide and the waveguide structure of the WDM coupler are embedded structures. Since the embedded structure is used, T
The light confinement strengths of the E mode and the TM mode can be set to be substantially the same, and the polarization independence of the WDM coupler becomes easier than in the case of using the ridge structure. Further, since the optical confinement strengths in the horizontal and vertical directions are equal, the spot size formation in the passive waveguide becomes closer to a perfect circle as compared with the case of using the ridge structure. Therefore, the coupling loss with the optical fiber is unlikely to occur. In addition, the passive waveguide also has an embedded structure, so that it is excellent in process matching with other devices such as an LD.

【0076】また、本発明による光半導体集積回路は、
LDモニター用PD及び受信用PDの波長組成が同一波
長帯LDの波長組成よりも長くなっている。このため、
信号光の吸収がLDと同一の波長組成を適用した場合に
比べて大きくなる。従って、効率よく信号を受信する、
若しくは効率よくLDをモニターすることができる。し
かも、本発明による製造方法では、LDと、LDとは波
長組成の異なる同一信号波長帯のPD及びLDモニター
PDとを同一の結晶成長工程で同時に実現できるため、
製造方法が複雑になることはない。
The optical semiconductor integrated circuit according to the present invention is
The wavelength composition of the LD monitor PD and the reception PD is longer than the wavelength composition of the same wavelength band LD. For this reason,
The absorption of the signal light becomes larger than that when the same wavelength composition as that of the LD is applied. Therefore, receive signals efficiently,
Alternatively, the LD can be efficiently monitored. Moreover, in the manufacturing method according to the present invention, the LD, the PD having the same signal wavelength band different from the LD in the wavelength composition, and the LD monitor PD can be simultaneously realized in the same crystal growth step.
The manufacturing method is not complicated.

【0077】また、本発明による光半導体集積回路は、
光ファイバーとの入出射端面にスポットサイズ変換素子
を集積している。スポットサイズは光ファイバー側に向
かって光伝搬方向に徐々に大きくなり、光ファイバーの
スポットサイズと殆ど変わらないサイズに変換される。
従って、光ファイバーとの結合効率に優れた構造となっ
ている。
The optical semiconductor integrated circuit according to the present invention is
A spot size conversion element is integrated on the input / output end face with the optical fiber. The spot size gradually increases in the light propagation direction toward the optical fiber side, and is converted to a size that is almost the same as the spot size of the optical fiber.
Therefore, the structure has excellent coupling efficiency with the optical fiber.

【0078】また、本発明による光半導体集積回路は、
光ファイバーとの入出射端面にウィンドウ域8を集積し
ている。このため、入出射端面の反射率としてほぼ0%
が得られる。従って、戻り光がPDやLDに入って、ノ
イズ源となることが避けられ、戻り光特性に優れてい
る。
The optical semiconductor integrated circuit according to the present invention is
A window region 8 is integrated on the input / output end face with the optical fiber. Therefore, the reflectance of the input / output end face is almost 0%.
Is obtained. Therefore, returning light is prevented from entering the PD or LD and becoming a noise source, and the returning light characteristics are excellent.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の第1の実施例である光半導体集積回路
の構成を示す斜視図を示す。
FIG. 1 is a perspective view showing a configuration of an optical semiconductor integrated circuit that is a first embodiment of the present invention.

【図2】図1のA−A′線、B−B′線、C−C′線、
D−D′線での断面図を示す。
FIG. 2 is a line AA ′, a line BB ′, a line CC ′ of FIG.
A sectional view taken along the line D-D 'is shown.

【図3】本発明の第1の実施例の製造方法を説明するた
めの工程順の斜視図を示す。
FIG. 3 is a perspective view showing the order of steps for explaining the manufacturing method according to the first embodiment of the present invention.

【図4】本発明の第1の実施例の製造方法を説明するた
めの、図3の工程に続く工程での工程順の斜視図を示
す。
FIG. 4 is a perspective view showing a sequence of steps in a step that follows the step of FIG. 3 for explaining the manufacturing method according to the first embodiment of the present invention.

【図5】マスク幅とMQWコア層の波長組成との関係を
示すグラフを示す。
FIG. 5 is a graph showing the relationship between the mask width and the wavelength composition of the MQW core layer.

【図6】本発明の第2の実施例である光半導体集積回路
の構成を示す斜視図を示す。
FIG. 6 is a perspective view showing a configuration of an optical semiconductor integrated circuit which is a second embodiment of the present invention.

【図7】図6のA−A′線、B−B′線、C−C′線、
D−D′線、E−E′線での断面図を示す。
FIG. 7 is a line AA ′, a line BB ′, a line CC ′ of FIG.
Sectional views taken along lines DD 'and EE' are shown.

【図8】本発明の第2の実施例の製造方法を説明するた
めの工程順の斜視図を示す。
FIG. 8 is a perspective view showing the order of steps for explaining the manufacturing method according to the second embodiment of the present invention.

【図9】本発明の第2の実施例の製造方法を説明するた
めの、図8の工程に続く工程での工程順の斜視図を示
す。
FIG. 9 is a perspective view showing the order of steps in a step that follows the step of FIG. 8 for explaining the manufacturing method according to the second embodiment of the present invention.

【図10】本発明の第3の実施例である光半導体集積回
路の構成を示す斜視図を示す。
FIG. 10 is a perspective view showing a configuration of an optical semiconductor integrated circuit which is a third embodiment of the present invention.

【図11】図10のA−A′線、B−B′線、C−C′
線、D−D′線、E−E′線での断面図を示す。
11 is a line AA ′, a line BB ′, and a line CC ′ in FIG.
The cross-sectional views taken along line D-D 'and line E-E' are shown.

【図12】本発明の第3の実施例の製造方法を説明する
ための工程順の斜視図を示す。
FIG. 12 is a perspective view showing the order of steps for explaining the manufacturing method according to the third embodiment of the present invention.

【図13】本発明の第3の実施例の製造方法を説明する
ための、図12の工程に続く工程での工程順の斜視図を
示す。
FIG. 13 is a perspective view showing the order of steps in a step that follows the step of FIG. 12 for explaining the manufacturing method according to the third embodiment of the present invention.

【図14】本発明の第4の実施例である光半導体集積回
路の構成を示す斜視図を示す。
FIG. 14 is a perspective view showing a configuration of an optical semiconductor integrated circuit which is a fourth embodiment of the present invention.

【図15】図14のA−A′線、B−B′線、C−C′
線、D−D′線、E−E′線、F−F′線での断面図を
示す。
FIG. 15 is a line AA ′, a line BB ′, and a line CC ′ in FIG.
Sectional views taken along line D-D ', line E-E', and line FF 'are shown.

【図16】本発明の第4の実施例の製造方法を説明する
ための工程順の斜視図を示す。
FIG. 16 is a perspective view showing the order of steps for explaining the manufacturing method according to the fourth embodiment of the present invention.

【図17】本発明の第4の実施例の製造方法を説明する
ための、図16の工程に続く工程での工程順の斜視図を
示す。
FIG. 17 is a perspective view showing the order of steps in the step that follows the step of FIG. 16 for explaining the manufacturing method according to the fourth embodiment of the present invention.

【図18】本発明の第5の実施例である光半導体集積回
路の構成を示す斜視図を示す。
FIG. 18 is a perspective view showing a configuration of an optical semiconductor integrated circuit which is a fifth embodiment of the present invention.

【図19】図14のA−A′線、B−B′線、C−C′
線、D−D′線、E−E′線、F−F′線での断面図を
示す。
FIG. 19 is a line AA ′, a line BB ′, and a line CC ′ in FIG. 14;
Sectional views taken along line D-D ', line E-E', and line FF 'are shown.

【図20】本発明の第5の実施例の製造方法を説明する
ための工程順の斜視図を示す。
FIG. 20 is a perspective view showing the order of steps for explaining the manufacturing method according to the fifth embodiment of the present invention.

【図21】本発明の第5の実施例の製造方法を説明する
ための、図20の工程に続く工程での工程順の斜視図を
示す。
FIG. 21 is a perspective view showing the order of steps in a step that follows the step of FIG. 20 for explaining the manufacturing method according to the fifth embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 WDMカップラー 2 Y分岐 3 1.3mm帯送信用LD 4 1.3mm帯送信用LD3モニター用PD 5 1.3mm帯受信用PD 6 1.55mm帯受信用PD 7 スポットサイズ変換素子 8 ウィンドウ領域 11 n−InP基板 12 n−InGaAsP層 13 n−InPスペーサー層 14 下部SCH層 15 MQW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 21 SiO2 膜 22 選択的結晶成長用マスク Wm マスク幅 Wg マスク空隙1 WDM coupler 2 Y branch 3 1.3 mm band LD for transmission 4 1.3 mm band LD for transmission 3 PD for monitor 5 1.3 mm band for reception PD 6 1.55 mm band for reception PD 7 Spot size conversion element 8 Window area 11 n-InP substrate 12 n-InGaAsP layer 13 n-InP spacer layer 14 lower SCH layer 15 MQW core layer 16 upper SCH layer 17 InP clad layer 18 InP buried layer 20 grating 21 SiO 2 film 22 mask for selective crystal growth Wm mask Width Wg Mask void

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (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 小松 啓郎 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 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Masako Hayashi 5-7-1, Shiba, Minato-ku, Tokyo Inside NEC Corporation (72) Inventor Keiro Komatsu 5-7-1 Shiba, Minato-ku, Tokyo Japan Inside the electric company (72) Inventor Ikuo Mito 5-7-1 Shiba, Minato-ku, Tokyo Inside the electric company

Claims (10)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】半導体基板上に少なくとも、入射光導波
路、前記入射光導波路を2本の出力導波路に分岐する分
岐光導波路、前記分岐光導波路の各々の出力導波路の先
に接続された半導体レーザーと半導体受光素子が集積さ
れており、上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。
1. A semiconductor substrate having at least an incident optical waveguide, a branch optical waveguide for branching the incident optical waveguide into two output waveguides, and a semiconductor connected to the tip of each output waveguide of the branch optical waveguide. An optical semiconductor integrated circuit in which a laser and a semiconductor light receiving element are integrated, and the core layer of each element is continuously formed in the light propagation direction even in a region connecting the elements.
【請求項2】(1)半導体基板上の一部に干渉露光法も
しくはEB露光法によりグレーティングを設ける工程
と、(2)前記半導体基板上に誘電体膜を堆積する工程
と、(3)前記誘電体膜を選択的に除去して、所定の幅
の空隙を隔て少なくとも2種類以上の異なるマスク幅か
らなるストライプ形状誘電体膜を含み、かつ、所定のマ
スク幅からなるストライプ形状誘電体膜で空隙部が分岐
形状である領域を含むマスクを製作する工程と、(4)
前記マスクの空隙部に気相成長法により少なくとも半導
体コア層を選択的に成長させ、信号波長帯に対して透明
なコア層と、所定の信号波長帯を発光し得る若しくは受
光し得るコア層とを少なくとも形成する工程と、(5)
前記マスクの空隙部を広げるか、前記マスクを除去し再
び誘電体膜を堆積しストライプ形状誘電体膜に加工する
か、あるいは、前記マスクを除去した後、前記半導体コ
ア層を包囲する埋め込み層を形成する工程と、を少なく
とも含むことを特徴とする光半導体集積回路の製造方
法。
2. A step of: (1) providing a grating on a part of a semiconductor substrate by an interference exposure method or an EB exposure method; (2) a step of depositing a dielectric film on the semiconductor substrate; A stripe-shaped dielectric film which includes a stripe-shaped dielectric film having at least two kinds of different mask widths with a gap having a predetermined width separated by selectively removing the dielectric film and having a predetermined mask width. Manufacturing a mask including a region in which the void portion has a branch shape;
At least a semiconductor core layer is selectively grown in the void portion of the mask by a vapor phase growth method, a core layer transparent to a signal wavelength band, and a core layer capable of emitting or receiving a predetermined signal wavelength band. Forming at least (5)
The void portion of the mask is widened, or the mask is removed and a dielectric film is deposited again to be processed into a stripe-shaped dielectric film, or after removing the mask, a buried layer surrounding the semiconductor core layer is formed. And a step of forming the optical semiconductor integrated circuit.
【請求項3】半導体基板上に少なくとも、入射光導波路
と、前記入射光導波路に入射された光信号を波長ごとに
弁別する方向性結合器と、前記方向性結合器からの一波
長を受信する第1の半導体受光素子と、前記方向性結合
器からの光信号を2つに分岐する分岐光導波路と、前記
分岐光導波路に接続され前記第1の半導体受光素子とは
光信号波長帯の異なる半導体レーザー及び第2の半導体
受光素子が集積されており、上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。
3. At least an incident optical waveguide on a semiconductor substrate, a directional coupler for discriminating an optical signal incident on the incident optical waveguide for each wavelength, and receiving one wavelength from the directional coupler. A first semiconductor light receiving element, a branch optical waveguide for branching an optical signal from the directional coupler into two, and a first semiconductor light receiving element connected to the branch optical waveguide and having a different optical signal wavelength band A semiconductor laser and a second semiconductor light receiving element are integrated, and a core layer of each element is formed continuously in the light propagation direction even in a region connecting the elements. circuit.
【請求項4】(1)半導体基板上の一部に干渉露光法も
しくはEB露光法によりグレーティングを設ける工程
と、(2)前記半導体基板上に誘電体膜を堆積する工程
と、(3)前記誘電体膜を選択的に除去して、所定の幅
の空隙を隔て少なくとも3種類以上の異なるマスク幅か
らなるストライプ形状誘電体膜を含み、かつ、所定のマ
スク幅からなる3本の近接したストライプ形状誘電体膜
で空隙部が2本の近接した方向性結合器形状である領域
を含むマスクを形成する工程と、(4)前記マスクの空
隙部に気相成長法により少なくとも半導体コア層を選択
的に成長させ、信号波長帯に対して透明なコア層と、信
号波長帯を発光し得る若しくは受光し得るコア層と、前
記所定の信号波長帯とは異なる信号波長帯を発光し得る
若しくは受光し得るコア層とを少なくとも形成する工程
と、(5)前記マスクの空隙部を広げるか、前記マスク
を除去し再び誘電体膜を堆積しストライプ形状誘電体膜
に加工するか、あるいは、前記マスクを除去した後、前
記半導体コア層を包囲する埋め込み層を形成する工程
と、を少なくとも含むことを特徴とする光半導体集積回
路の製造方法。
4. A step of: (1) providing a grating on a part of a semiconductor substrate by an interference exposure method or an EB exposure method; (2) depositing a dielectric film on the semiconductor substrate; The dielectric film is selectively removed, and three adjacent stripes each having a predetermined mask width and including a stripe-shaped dielectric film having at least three different mask widths separated by a predetermined width are provided. A step of forming a mask including a region having two adjacent directional coupler-shaped voids in the shaped dielectric film; and (4) selecting at least a semiconductor core layer in the voids of the mask by a vapor phase growth method. Core layer transparently grown to a signal wavelength band, a core layer capable of emitting or receiving a signal wavelength band, and a light emitting or receiving a signal wavelength band different from the predetermined signal wavelength band. Can And (5) widening the voids of the mask, removing the mask and depositing a dielectric film again to process into a stripe-shaped dielectric film, or removing the mask. And a step of forming a buried layer surrounding the semiconductor core layer, the manufacturing method of the optical semiconductor integrated circuit.
【請求項5】前記方向性結合器及び受動導波路が埋め込
み構造導波路にて構成されていることを特徴とする請求
項3記載の光半導体集積回路。
5. The optical semiconductor integrated circuit according to claim 3, wherein the directional coupler and the passive waveguide are constituted by a buried structure waveguide.
【請求項6】前記半導体レーザー用のモニター素子が集
積されていることを特徴とする請求項3又は5記載の光
半導体集積回路。
6. The optical semiconductor integrated circuit according to claim 3, wherein the monitor element for the semiconductor laser is integrated.
【請求項7】前記第1の半導体受光素子、前記第2の半
導体受光素子、前記モニター素子の少なくとも一つは光
信号の波長帯よりも長いコア層波長組成を有することを
特徴とする請求項3又は5又は6記載の光半導体集積回
路。
7. The at least one of the first semiconductor light receiving element, the second semiconductor light receiving element, and the monitor element has a core layer wavelength composition longer than a wavelength band of an optical signal. 3. The optical semiconductor integrated circuit according to 3 or 5 or 6.
【請求項8】請求項4の前記第(2)の工程において、
マスク幅が少なくとも4種類以上から構成され、前記半
導体レーザーのコア層と、前記モニター素子及び前記半
導体レーザーと同一信号波長帯に用いられる前記半導体
受光素子のコア層の波長組成を異ならしむる製造方法で
あることを特徴とする請求項7記載の光半導体集積回路
の製造方法。
8. The step (2) according to claim 4,
A manufacturing method in which the mask width is composed of at least four types and the wavelength composition of the core layer of the semiconductor laser is different from that of the core layer of the semiconductor light receiving element used in the same signal wavelength band as the monitor element and the semiconductor laser. 8. The method for manufacturing an optical semiconductor integrated circuit according to claim 7, wherein
【請求項9】入出射端面にスポットサイズ変換素子が集
積されていることを特徴とする請求項1又は3又は5又
は6又は7記載の光半導体集積回路。
9. The optical semiconductor integrated circuit according to claim 1, wherein a spot size conversion element is integrated on the input / output end face.
【請求項10】入出射端面にウィンドウ領域が形成され
ていることを特徴とする請求項1又は3又は5又は6又
は7に記載の光半導体集積回路。
10. The optical semiconductor integrated circuit according to claim 1, wherein a window region is formed on the input / output end face.
JP22612795A 1995-09-04 1995-09-04 Optical semiconductor integrated circuit and its manufacture Pending JPH0974182A (en)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP22612795A JPH0974182A (en) 1995-09-04 1995-09-04 Optical semiconductor integrated circuit and its manufacture
US08/706,529 US5796883A (en) 1995-09-04 1996-09-04 Optical integrated circuit and method for fabricating the same
EP96114144A EP0762157A3 (en) 1995-09-04 1996-09-04 Optical integrated circuit and its manufacturing process

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP22612795A JPH0974182A (en) 1995-09-04 1995-09-04 Optical semiconductor integrated circuit and its manufacture

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH0974182A true JPH0974182A (en) 1997-03-18

Family

ID=16840272

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP22612795A Pending JPH0974182A (en) 1995-09-04 1995-09-04 Optical semiconductor integrated circuit and its manufacture

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH0974182A (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8494369B2 (en) 2008-06-06 2013-07-23 Infinera Corporation Planar lightwave circuit

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8494369B2 (en) 2008-06-06 2013-07-23 Infinera Corporation Planar lightwave circuit

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5673284A (en) Integrated laser and coupled waveguide
JP2765545B2 (en) Optical wavelength discriminating circuit and method of manufacturing the same
US6594409B2 (en) WDM transmitter or receiver including an array waveguide grating and active optical elements
EP0463569B1 (en) Semiconductor optical amplifying apparatus
US5859866A (en) Photonic integration using a twin waveguide structure
US5144637A (en) Inline diplex lightwave transceiver
JPH04268765A (en) Manufacture of optical integrated circuit
US6148132A (en) Semiconductor optical amplifier
WO1997049150A1 (en) An integrated optical device
JPH08211342A (en) Semiconductor optical functional device
EP1083642B1 (en) Broad band semiconductor optical amplifier and optical communication system
US7381581B2 (en) Method for manufacturing vertical cavity surface emitting laser and multiple wavelength surface emitting laser, vertical cavity surface emitting laser, multiple wavelength surface emitting laser, and optical communication system
JP3284994B2 (en) Semiconductor optical integrated device and method of manufacturing the same
JP3251211B2 (en) Semiconductor receiver
JPH08111559A (en) Semiconductor light emitting and receiving element and device
US6862376B2 (en) Method of fabricating a monolithic expanded beam mode electroabsorption modulator
JPH0974182A (en) Optical semiconductor integrated circuit and its manufacture
JP3149979B2 (en) Photodetector and light emitting device
EP4050390A1 (en) Polarization rotator-splitters including oxide claddings
JP2953368B2 (en) Optical semiconductor integrated circuit
JPH08292336A (en) Production of optical semiconductor integrated circuit
JP3347738B2 (en) Manufacturing method of DFB laser diode with coupled waveguide and DFB laser diode layer structure
JP3116912B2 (en) Semiconductor optical integrated device, optical communication module using the same, optical communication system and method of manufacturing the same
JPH06268316A (en) Semiconductor optical element
JP2833615B2 (en) Optical semiconductor integrated device

Legal Events

Date Code Title Description
A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20020716

RD01 Notification of change of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7421

Effective date: 20050307