JPH10135564A - 半導体光導波路構造、光デバイス、及び、それらの製造方法 - Google Patents
半導体光導波路構造、光デバイス、及び、それらの製造方法Info
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- JPH10135564A JPH10135564A JP8289568A JP28956896A JPH10135564A JP H10135564 A JPH10135564 A JP H10135564A JP 8289568 A JP8289568 A JP 8289568A JP 28956896 A JP28956896 A JP 28956896A JP H10135564 A JPH10135564 A JP H10135564A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 簡素な工程で作製でき、光導波路の幅制御が
容易な光導波路構造及びこれを利用した半導体光デバイ
スを提供する。 【解決手段】 ＧaＡs基板１１上に、Ａl組成が、膜厚
方向の中央部で最も少く、膜の外側に向かって徐々に増
加し、膜の表面及び裏面部分で最も多くなる組成を有す
るＡl（Ｇa）Ａsコア層１３を形成し、このコア層１３
を、水蒸気中で部分的に酸化することにより、光を透過
しない周辺部の酸化領域１６と、光を透過する光導波路
を成す中央部の非酸化領域１７とに形成する。Ａl組成
を、膜の中央部で０．９７、膜の外側部分で１とするこ
とにより、酸化速度の比率として１：１０が得られる。
光導波路の構造を、その光軸方向にテーパーを成すテー
パー状リッジとすることにより、テーパー先端部で略円
形の光導波路１６が得られ、光ファイバとの光結合効率
が向上する。共通の基板１１上に半導体光素子を成長等
により形成することにより、キャリア漏れが少く、光フ
ァイバとの結合効率が高い半導体光デバイスが得られ
る。
容易な光導波路構造及びこれを利用した半導体光デバイ
スを提供する。 【解決手段】 ＧaＡs基板１１上に、Ａl組成が、膜厚
方向の中央部で最も少く、膜の外側に向かって徐々に増
加し、膜の表面及び裏面部分で最も多くなる組成を有す
るＡl（Ｇa）Ａsコア層１３を形成し、このコア層１３
を、水蒸気中で部分的に酸化することにより、光を透過
しない周辺部の酸化領域１６と、光を透過する光導波路
を成す中央部の非酸化領域１７とに形成する。Ａl組成
を、膜の中央部で０．９７、膜の外側部分で１とするこ
とにより、酸化速度の比率として１：１０が得られる。
光導波路の構造を、その光軸方向にテーパーを成すテー
パー状リッジとすることにより、テーパー先端部で略円
形の光導波路１６が得られ、光ファイバとの光結合効率
が向上する。共通の基板１１上に半導体光素子を成長等
により形成することにより、キャリア漏れが少く、光フ
ァイバとの結合効率が高い半導体光デバイスが得られ
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体光導波路構
造、半導体発光素子及び受光素子を含む半導体光デバイ
ス、及び、それらの製造方法に関し、特に、円形または
狭出射ビームが得られる高効率の半導体光導波路構造、
光ファイバとの間の光結合効率を改善した半導体光デバ
イス、及び、それらの製造方法に関する。
造、半導体発光素子及び受光素子を含む半導体光デバイ
ス、及び、それらの製造方法に関し、特に、円形または
狭出射ビームが得られる高効率の半導体光導波路構造、
光ファイバとの間の光結合効率を改善した半導体光デバ
イス、及び、それらの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】例えば半導体レーザ装置から光ファイバ
に光信号を送出する場合には、送出される光信号のモー
ドフィールドを、光ファイバのモードフィールドに出来
るだけ合致させて光結合効率を高める必要がある。この
目的のために、半導体レーザ装置にはＭＦＣが設けられ
る。
に光信号を送出する場合には、送出される光信号のモー
ドフィールドを、光ファイバのモードフィールドに出来
るだけ合致させて光結合効率を高める必要がある。この
目的のために、半導体レーザ装置にはＭＦＣが設けられ
る。
【０００３】図１１は、従来のＭＦＣ付き半導体レーザ
装置の完成時の断面図である。また、この半導体レーザ
装置の図１１におけるＡ−Ａ’及びＢ−Ｂ’断面を夫々
図１２（ａ）及び（ｂ）に示している。図１３、図１４
（ａ）及び（ｂ）並びに図１５（ａ）及び（ｂ）は、そ
の製造手順を示すもので、図１３は最初に形成されるＳ
iＯ2膜の平面パターンを示し、図１４（ａ）及び（ｂ）
は夫々、図１１のＡ−Ａ’及びＢ−Ｂ’の位置での断面
を示し、また、図１５（ａ）及び（ｂ）は夫々、図１４
（ａ）及び（ｂ）のその後の工程段階での状態を示す。
これらの図を参照して、従来の半導体レーザの構造及び
作製方法を説明する。
装置の完成時の断面図である。また、この半導体レーザ
装置の図１１におけるＡ−Ａ’及びＢ−Ｂ’断面を夫々
図１２（ａ）及び（ｂ）に示している。図１３、図１４
（ａ）及び（ｂ）並びに図１５（ａ）及び（ｂ）は、そ
の製造手順を示すもので、図１３は最初に形成されるＳ
iＯ2膜の平面パターンを示し、図１４（ａ）及び（ｂ）
は夫々、図１１のＡ−Ａ’及びＢ−Ｂ’の位置での断面
を示し、また、図１５（ａ）及び（ｂ）は夫々、図１４
（ａ）及び（ｂ）のその後の工程段階での状態を示す。
これらの図を参照して、従来の半導体レーザの構造及び
作製方法を説明する。
【０００４】ＭＦＣ付き半導体レーザ装置の作製には、
その工程簡素化の観点から、一般に、減圧ＭＯＣＶＤ法
による選択成長が用いられる。まず、ｎ型ＩnＰ基板
（ｎ−ＩnＰ基板、以下同様）１０１上に、プラズマＣ
ＶＤ法により、ＳiＯ2膜を堆積し、これをフォトリソグ
ラフィー法及びＢＨＦ（バッファードフッ酸）液を利用
した湿式エッチング法により、図１３に示した短冊状Ｓ
iＯ2膜１２０のパターンを得る。各短冊状ＳiＯ2膜１２
０は、例えば長さＬが８００μmで幅Ｗが６０μmの細長
い長方形状であり、２つの短冊パターンが帯状領域１２
４を挟んで対になって並ぶ。短冊対相互の間隔、すなわ
ち帯状領域１２４の幅ｄは例えば１０μm程度である。
各短冊対は、例えば列方向に３００μmの間隔（Ｄ1）、
行方向に２５０μmのピッチ（Ｄ2）を夫々有してマトリ
ックス状に配列されている。各短冊対及びこれに列方向
に隣接する部分が１つの半導体レーザ装置に対応し、図
１３の例では多数のレーザ装置が一度に形成される。
その工程簡素化の観点から、一般に、減圧ＭＯＣＶＤ法
による選択成長が用いられる。まず、ｎ型ＩnＰ基板
（ｎ−ＩnＰ基板、以下同様）１０１上に、プラズマＣ
ＶＤ法により、ＳiＯ2膜を堆積し、これをフォトリソグ
ラフィー法及びＢＨＦ（バッファードフッ酸）液を利用
した湿式エッチング法により、図１３に示した短冊状Ｓ
iＯ2膜１２０のパターンを得る。各短冊状ＳiＯ2膜１２
０は、例えば長さＬが８００μmで幅Ｗが６０μmの細長
い長方形状であり、２つの短冊パターンが帯状領域１２
４を挟んで対になって並ぶ。短冊対相互の間隔、すなわ
ち帯状領域１２４の幅ｄは例えば１０μm程度である。
各短冊対は、例えば列方向に３００μmの間隔（Ｄ1）、
行方向に２５０μmのピッチ（Ｄ2）を夫々有してマトリ
ックス状に配列されている。各短冊対及びこれに列方向
に隣接する部分が１つの半導体レーザ装置に対応し、図
１３の例では多数のレーザ装置が一度に形成される。
【０００５】図１４（ａ）及び（ｂ）に示すように、短
冊状ＳiＯ2膜１２０が形成された後に、減圧ＭＯＣＶＤ
法により、ｎ−ＩnＰクラッド層１０２、ＩnＧaＡsＰ／
ＩnＧaＡsＰ量子井戸活性層１０３、ｐ−ＩnＰクラッド
層１０４から成る半導体積層を、ＳiＯ2膜１２０で覆わ
れていないｎ−ＩnＰ基板１０１の露出領域に選択的に
成長する。この成長時には、短冊状ＳiＯ2膜１２０の対
で挟まれた狭い帯状領域１２４では、図１４（ａ）に示
すように、積層膜１０２〜１０４の膜厚が大きく形成さ
れ、また、それ以外の領域では、図１４（ｂ）に示すよ
うに、積層膜１０２〜１０４の膜厚が小さく形成され
る。
冊状ＳiＯ2膜１２０が形成された後に、減圧ＭＯＣＶＤ
法により、ｎ−ＩnＰクラッド層１０２、ＩnＧaＡsＰ／
ＩnＧaＡsＰ量子井戸活性層１０３、ｐ−ＩnＰクラッド
層１０４から成る半導体積層を、ＳiＯ2膜１２０で覆わ
れていないｎ−ＩnＰ基板１０１の露出領域に選択的に
成長する。この成長時には、短冊状ＳiＯ2膜１２０の対
で挟まれた狭い帯状領域１２４では、図１４（ａ）に示
すように、積層膜１０２〜１０４の膜厚が大きく形成さ
れ、また、それ以外の領域では、図１４（ｂ）に示すよ
うに、積層膜１０２〜１０４の膜厚が小さく形成され
る。
【０００６】更に、短冊状ＳiＯ2膜１２０をＢＨＦ液に
て除去した後に、再びプラズマＣＶＤ法により、第２の
ＳiＯ2膜を全面に堆積する。引き続き、この第２のＳi
Ｏ2膜を、フォトリソグラフィー法及びＢＨＦ液を用い
た湿式エッチング法によりパターニングし、積層膜１０
２〜１０４上の各帯状領域１２４を列方向につないだス
トライプ部分のみに、幅約４．０μmのストライプ状Ｓi
Ｏ2膜１２１を残す。次いで、ＳiＯ2膜１２１をマスク
とする、ブロムメタノールを利用した湿式エッチング法
により、ｎ−ＩnＰクラッド層１０２、量子井戸層１０
３、及び、ｐ−ＩnＰクラッド層１０４から成る半導体
積層をエッチングする。これにより、ストライプ状Ｓi
Ｏ2膜１２１の下部に、このＳiＯ2膜１２１よりも幅が
狭い１．５μｍ幅程度のメサストライプ１２３を形成す
る（図１５（ａ）及び（ｂ））。
て除去した後に、再びプラズマＣＶＤ法により、第２の
ＳiＯ2膜を全面に堆積する。引き続き、この第２のＳi
Ｏ2膜を、フォトリソグラフィー法及びＢＨＦ液を用い
た湿式エッチング法によりパターニングし、積層膜１０
２〜１０４上の各帯状領域１２４を列方向につないだス
トライプ部分のみに、幅約４．０μmのストライプ状Ｓi
Ｏ2膜１２１を残す。次いで、ＳiＯ2膜１２１をマスク
とする、ブロムメタノールを利用した湿式エッチング法
により、ｎ−ＩnＰクラッド層１０２、量子井戸層１０
３、及び、ｐ−ＩnＰクラッド層１０４から成る半導体
積層をエッチングする。これにより、ストライプ状Ｓi
Ｏ2膜１２１の下部に、このＳiＯ2膜１２１よりも幅が
狭い１．５μｍ幅程度のメサストライプ１２３を形成す
る（図１５（ａ）及び（ｂ））。
【０００７】次に、ＭＯＣＶＤ法により、メサストライ
プ１２３側面のみにｐ−ＩnＰ層１０５及びｎ−ＩnＰ層
１０６からなるブロッキング層を積層して、メサストラ
イプ１２３を埋め込む（図１２（ａ）及び（ｂ）参
照）。引き続き、ストライプ状ＳiＯ2膜１２１をＢＨＦ
液で除去した後に、ＭＯＣＶＤ法により、ｐ−ＩnＰク
ラッド層１０７及びｐ −ＩnＧaＡsコンタクト層１０８
を順次に積層する。次いで、フォトリソグラフィー法及
び酒石酸系エッチング液を利用した湿式エッチング法に
より、断面Ｂ−Ｂ’で示されるＭＦＣ領域上部のｐ−Ｉ
nＧaＡsコンタクト層１０８をエッチング除去する。
プ１２３側面のみにｐ−ＩnＰ層１０５及びｎ−ＩnＰ層
１０６からなるブロッキング層を積層して、メサストラ
イプ１２３を埋め込む（図１２（ａ）及び（ｂ）参
照）。引き続き、ストライプ状ＳiＯ2膜１２１をＢＨＦ
液で除去した後に、ＭＯＣＶＤ法により、ｐ−ＩnＰク
ラッド層１０７及びｐ −ＩnＧaＡsコンタクト層１０８
を順次に積層する。次いで、フォトリソグラフィー法及
び酒石酸系エッチング液を利用した湿式エッチング法に
より、断面Ｂ−Ｂ’で示されるＭＦＣ領域上部のｐ−Ｉ
nＧaＡsコンタクト層１０８をエッチング除去する。
【０００８】更に、プラズマＣＶＤ法により第３のＳi
Ｏ2膜１２２を堆積し、断面Ａ−Ａ’で示されるレーザ
領域にキャリア注入のためのコンタクト部分の窓明けを
行う。引き続き、ｎ−ＩnＰ基板１０１を１００μｍ程
度の厚みとなるように基板裏面側から研磨し、ｐ側電極
１０９及びｎ側電極１１０を夫々基板の表面側及び裏面
に形成し、図１１、図１２（ａ）及び（ｂ）に示した構
造を得る。
Ｏ2膜１２２を堆積し、断面Ａ−Ａ’で示されるレーザ
領域にキャリア注入のためのコンタクト部分の窓明けを
行う。引き続き、ｎ−ＩnＰ基板１０１を１００μｍ程
度の厚みとなるように基板裏面側から研磨し、ｐ側電極
１０９及びｎ側電極１１０を夫々基板の表面側及び裏面
に形成し、図１１、図１２（ａ）及び（ｂ）に示した構
造を得る。
【０００９】上記のように作製された半導体レーザ装置
は、図１２（ａ）と（ｂ）とを対比すると判るように、
レーザ領域のクラッド層１０２及び活性層１０３の膜厚
よりも、ＭＦＣ領域のクラッド層１０２及び活性層１０
３の方が夫々膜厚が薄いという構成を有する。このた
め、光閉じ込め領域がＭＦＣ領域側で小さくなり、ＭＦ
Ｃ領域から狭出射の良好な光ビームが得られる。この場
合、ＭＦＣはレーザ光に対して透明であるため、光伝送
においてその損失は小さい。
は、図１２（ａ）と（ｂ）とを対比すると判るように、
レーザ領域のクラッド層１０２及び活性層１０３の膜厚
よりも、ＭＦＣ領域のクラッド層１０２及び活性層１０
３の方が夫々膜厚が薄いという構成を有する。このた
め、光閉じ込め領域がＭＦＣ領域側で小さくなり、ＭＦ
Ｃ領域から狭出射の良好な光ビームが得られる。この場
合、ＭＦＣはレーザ光に対して透明であるため、光伝送
においてその損失は小さい。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】上記のような従来のＭ
ＦＣ付き半導体レーザ装置では、光導波路構造を作製す
るために多くの複雑な工程を必要とする。更に、レーザ
装置の共振器方向には電流狭窄機能を有しないので、レ
ーザ領域に供給されたキャリアがＭＦＣ領域にまで漏
れ、レーザ発振のためのしきい値電流が上昇するという
問題もある。
ＦＣ付き半導体レーザ装置では、光導波路構造を作製す
るために多くの複雑な工程を必要とする。更に、レーザ
装置の共振器方向には電流狭窄機能を有しないので、レ
ーザ領域に供給されたキャリアがＭＦＣ領域にまで漏
れ、レーザ発振のためのしきい値電流が上昇するという
問題もある。
【００１１】なお、上記従来のレーザ装置では、基板に
ｎ−ＩnＰ基板を用いているため、エピタキシャル成長
層の上部がｐ−ＩnＰ層となり、ＭＦＣへのキャリア漏
れはホールにより生じる。このため、このキャリア漏れ
はさほど顕著ではないが、この例とは逆に、基板にｐ−
ＩnＰ基板を用いる同様な形式の半導体レーザ装置の場
合には、エピタキシャル成長層の上部がｎ−ＩnＰ層と
なることから、キャリア漏れは電子により生じ、キャリ
ア漏れは特に大きくなる。
ｎ−ＩnＰ基板を用いているため、エピタキシャル成長
層の上部がｐ−ＩnＰ層となり、ＭＦＣへのキャリア漏
れはホールにより生じる。このため、このキャリア漏れ
はさほど顕著ではないが、この例とは逆に、基板にｐ−
ＩnＰ基板を用いる同様な形式の半導体レーザ装置の場
合には、エピタキシャル成長層の上部がｎ−ＩnＰ層と
なることから、キャリア漏れは電子により生じ、キャリ
ア漏れは特に大きくなる。
【００１２】本発明の目的は、まず、光ファイバとの結
合効率が高く、且つ、その工程も簡素な光導波路構造及
びその製造方法を提供することにある。
合効率が高く、且つ、その工程も簡素な光導波路構造及
びその製造方法を提供することにある。
【００１３】また、本発明の目的は、更に、前記ＭＦＣ
変換器付き光デバイスに代えて、簡素な工程で製造でき
る光導波路構造を有するスポットサイズ変換器付き光デ
バイスを提供し、且つ、キャリア漏れが生じ難い半導体
デバイス及びその製造方法を提供することにある。
変換器付き光デバイスに代えて、簡素な工程で製造でき
る光導波路構造を有するスポットサイズ変換器付き光デ
バイスを提供し、且つ、キャリア漏れが生じ難い半導体
デバイス及びその製造方法を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の光導波路構造の製造方法は、半導体基板上
に、少なくともＡlを含む材料からなり、Ａl組成が、膜
厚方向の中央部分で少く、該中央部分から膜表面及び裏
面に向かって徐々に増加する組成を有する半導体層を形
成し、該半導体層を部分的に酸化させて酸化領域及び非
酸化領域を形成し、該非酸化領域を光導波路とすること
を特徴とする。
に、本発明の光導波路構造の製造方法は、半導体基板上
に、少なくともＡlを含む材料からなり、Ａl組成が、膜
厚方向の中央部分で少く、該中央部分から膜表面及び裏
面に向かって徐々に増加する組成を有する半導体層を形
成し、該半導体層を部分的に酸化させて酸化領域及び非
酸化領域を形成し、該非酸化領域を光導波路とすること
を特徴とする。
【００１５】また、本発明の光導波路構造は、第一の視
点において、上記方法で製造される半導体光導波路構造
であって、前記半導体層の組成がＡlxＧa1-xＡs（ｘ≦
１）であることを特徴とする。
点において、上記方法で製造される半導体光導波路構造
であって、前記半導体層の組成がＡlxＧa1-xＡs（ｘ≦
１）であることを特徴とする。
【００１６】本発明の光導波路構造は、第２の視点にお
いて、上記方法で製造される半導体光導波路構造であっ
て、前記中央部分の半導体層の組成がＡlxＧa1-xＡs
（０．５≦ｘ≦０．９７）であり、前記表面及び裏面の
半導体層の組成がＡlＡsであることを特徴とする。
いて、上記方法で製造される半導体光導波路構造であっ
て、前記中央部分の半導体層の組成がＡlxＧa1-xＡs
（０．５≦ｘ≦０．９７）であり、前記表面及び裏面の
半導体層の組成がＡlＡsであることを特徴とする。
【００１７】本発明の光導波路構造は、第３の視点にお
いて、上記方法で製造される半導体光導波路構造であっ
て、前記半導体層が、ＡlxＧa1-xＡs、ＡlxＩn1-xＡs、
ＡlxＧa1-xＰ、ＡlxＩn1-xＰ、（ＡlxＧa1-x）yＩn1-y
Ｐ、及び、（ＡlxＧa1-x）yＩn1-yＡs（０≦ｘ≦１、０
≦ｙ≦１）の少なくとも１種類から構成されることを特
徴とする。
いて、上記方法で製造される半導体光導波路構造であっ
て、前記半導体層が、ＡlxＧa1-xＡs、ＡlxＩn1-xＡs、
ＡlxＧa1-xＰ、ＡlxＩn1-xＰ、（ＡlxＧa1-x）yＩn1-y
Ｐ、及び、（ＡlxＧa1-x）yＩn1-yＡs（０≦ｘ≦１、０
≦ｙ≦１）の少なくとも１種類から構成されることを特
徴とする。
【００１８】本発明の光導波路構造は、第４の視点にお
いて、上記方法で製造される半導体光導波路構造であっ
て、前記半導体層が光導波路の光軸方向に傾斜を有する
テーパーに形成され、該テーパーの細幅先端部における
前記光導波路の断面が実質的に円形であることを特徴と
する。
いて、上記方法で製造される半導体光導波路構造であっ
て、前記半導体層が光導波路の光軸方向に傾斜を有する
テーパーに形成され、該テーパーの細幅先端部における
前記光導波路の断面が実質的に円形であることを特徴と
する。
【００１９】ここで、上記第４の視点の光導波路構造で
は、前記光導波路の幅が、前記テーパーの細幅先端部で
０．５μm以下であり、前記テーパーの太幅基端部で
２．０μm以下であることが好ましい。
は、前記光導波路の幅が、前記テーパーの細幅先端部で
０．５μm以下であり、前記テーパーの太幅基端部で
２．０μm以下であることが好ましい。
【００２０】更に、本発明の光デバイスは、上記各光導
波路構造と光学的に結合された半導体光素子を含むこと
を特徴とする。半導体光素子を半導体レーザ又は半導体
受光素子として構成することが出来る。
波路構造と光学的に結合された半導体光素子を含むこと
を特徴とする。半導体光素子を半導体レーザ又は半導体
受光素子として構成することが出来る。
【００２１】上記本発明の製造法において、半導体層を
部分的に酸化する前に、該半導体層を光の進行方向に延
びるリッジ構造に加工する工程を更に含むことが出来
る。この場合、前記リッジ構造に加工する工程は、光の
進行方向に半導体層の幅が狭まるテーパー状に加工する
工程とすることが好ましい。半導体層を部分的に酸化す
る工程に後続して、別の半導体基板上に形成した半導体
レーザ等の半導体デバイスを、該半導体デバイスの光路
を前記光導波路に結合させて、直接接着する工程を更に
含むことも好ましい態様である。
部分的に酸化する前に、該半導体層を光の進行方向に延
びるリッジ構造に加工する工程を更に含むことが出来
る。この場合、前記リッジ構造に加工する工程は、光の
進行方向に半導体層の幅が狭まるテーパー状に加工する
工程とすることが好ましい。半導体層を部分的に酸化す
る工程に後続して、別の半導体基板上に形成した半導体
レーザ等の半導体デバイスを、該半導体デバイスの光路
を前記光導波路に結合させて、直接接着する工程を更に
含むことも好ましい態様である。
【００２２】また、上記光導波路構造は、ＭＯＣＶＤ法
又はＭＢＥ法により形成することが好ましい。
又はＭＢＥ法により形成することが好ましい。
【００２３】本発明の光導波路構造の製造方法による
と、Ａl組成が膜厚方向に異なる特定の組成を有するコ
ア層を形成し、該コア層を部分的に酸化させることによ
り、光導波路を形成する構成を採用したので、光導波路
構造が簡素な工程で製造でき、また、光導波路の幅の制
御性が良好であるため、得られる光導波路構造において
光ファイバとの結合効率の向上が可能である。
と、Ａl組成が膜厚方向に異なる特定の組成を有するコ
ア層を形成し、該コア層を部分的に酸化させることによ
り、光導波路を形成する構成を採用したので、光導波路
構造が簡素な工程で製造でき、また、光導波路の幅の制
御性が良好であるため、得られる光導波路構造において
光ファイバとの結合効率の向上が可能である。
【００２４】
【発明の実施の形態】図１は、本発明の第一の実施形態
例である半導体光導波路の断面を各工程段階毎に示して
いる。本実施形態例の光導波路は、例えば波長０．９８
μｍの光を導波するために用いられ、以下のように作製
される。
例である半導体光導波路の断面を各工程段階毎に示して
いる。本実施形態例の光導波路は、例えば波長０．９８
μｍの光を導波するために用いられ、以下のように作製
される。
【００２５】まず、ＧaＡs基板１１上に、ＭＢＥ法によ
り、Ａl0.3Ｇa0.7Ａsクラッド層１２を１．０μｍ、Ａl
組成が膜厚方向の中央部にて最も少なく、表面及び裏面
に向かって徐々に増大する構造のＡl（Ｇa）Ａsコア層
１３を２．０μｍ、Ａl0.3Ｇa0.7Ａsクラッド層１４を
１．０μｍ、ＧaＡsキャップ層１５を０．２μｍ、順次
に積層する。ここで、Ａl組成が膜厚方向に変化するＡl
（Ｇa）Ａsコア層１３は、膜厚方向の中央部がＡlXＧa
1-XＡs（０．５≦Ｘ≦０．９７）であり、表面及び裏面
ではＡlＡsとすることが好ましい。
り、Ａl0.3Ｇa0.7Ａsクラッド層１２を１．０μｍ、Ａl
組成が膜厚方向の中央部にて最も少なく、表面及び裏面
に向かって徐々に増大する構造のＡl（Ｇa）Ａsコア層
１３を２．０μｍ、Ａl0.3Ｇa0.7Ａsクラッド層１４を
１．０μｍ、ＧaＡsキャップ層１５を０．２μｍ、順次
に積層する。ここで、Ａl組成が膜厚方向に変化するＡl
（Ｇa）Ａsコア層１３は、膜厚方向の中央部がＡlXＧa
1-XＡs（０．５≦Ｘ≦０．９７）であり、表面及び裏面
ではＡlＡsとすることが好ましい。
【００２６】一般的に、ＡlXＧa1-XＡsの酸化速度はＡl
の比率にて決まり、例えばＡlが９７％（ｘ＝０．９
７）の場合には、その酸化速度はＡlＡsの１／１０程度
となる。Ａl（Ｇa）Ａsコア層１３に対して後工程で酸
化を行って光導波路の幅制御を行う際に、その制御性
は、中央部のＡl（Ｇa）Ａsコア層のＡl組成を９７％以
下とし、最も外側の表面部分及び裏面部分をＡlＡsとす
ることにより良好となる。中央部でＸ＝０．９７、膜表
面及び裏面でＸ＝１．０とした場合のＡl組成のプロフ
ァイルを図２（ａ）に示した。
の比率にて決まり、例えばＡlが９７％（ｘ＝０．９
７）の場合には、その酸化速度はＡlＡsの１／１０程度
となる。Ａl（Ｇa）Ａsコア層１３に対して後工程で酸
化を行って光導波路の幅制御を行う際に、その制御性
は、中央部のＡl（Ｇa）Ａsコア層のＡl組成を９７％以
下とし、最も外側の表面部分及び裏面部分をＡlＡsとす
ることにより良好となる。中央部でＸ＝０．９７、膜表
面及び裏面でＸ＝１．０とした場合のＡl組成のプロフ
ァイルを図２（ａ）に示した。
【００２７】Ａl（Ｇa）Ａs層１３の組成として、膜厚
方向の中央部でＡl0.97Ｇa0.03Ａs、最も外側でＡlＡs
とすることは、例えばＭＢＥ法を採用することにより得
られる。ＭＢＥ法では、基板の温度を連続的に変えるこ
とで、Ａl（Ｇa）Ａsコア層１３のＡl組成を連続的に変
化させることが出来る。これは一般的に行われている方
法である。Ａl（Ｇa）Ａsコア層１３の組成制御は、理
想的には膜厚方向に連続的に変化させるのが好ましい
が、必ずしもこれには限らない。特に、ＭＯＣＶＤ法を
採用する場合等のように連続的な組成制御が困難な結晶
成長を行う場合や、コア層にＡlＧaＡs以外の材料を採
用する場合には、Ａl組成を段階的に変化させてもよ
い。この場合にも、同様な効果が得られる。
方向の中央部でＡl0.97Ｇa0.03Ａs、最も外側でＡlＡs
とすることは、例えばＭＢＥ法を採用することにより得
られる。ＭＢＥ法では、基板の温度を連続的に変えるこ
とで、Ａl（Ｇa）Ａsコア層１３のＡl組成を連続的に変
化させることが出来る。これは一般的に行われている方
法である。Ａl（Ｇa）Ａsコア層１３の組成制御は、理
想的には膜厚方向に連続的に変化させるのが好ましい
が、必ずしもこれには限らない。特に、ＭＯＣＶＤ法を
採用する場合等のように連続的な組成制御が困難な結晶
成長を行う場合や、コア層にＡlＧaＡs以外の材料を採
用する場合には、Ａl組成を段階的に変化させてもよ
い。この場合にも、同様な効果が得られる。
【００２８】次に、ＧaＡsキャップ層１５、Ａl0.3Ｇa
0.7Ａsクラッド層１４、Ａl（Ｇa）Ａsコア層１３、及
び、Ａl0.3Ｇa0.7Ａsクラッド層１２を、フォトリソグ
ラフィー法及び湿式エッチングにより選択的に除去し、
幅５μｍのリッジ構造を形成する。
0.7Ａsクラッド層１４、Ａl（Ｇa）Ａsコア層１３、及
び、Ａl0.3Ｇa0.7Ａsクラッド層１２を、フォトリソグ
ラフィー法及び湿式エッチングにより選択的に除去し、
幅５μｍのリッジ構造を形成する。
【００２９】次いで、ウエーハ全体を水蒸気中に置き、
約４００℃の温度で１０分間の熱処理を行う。これによ
り、Ａl（Ｇa）Ａsコア層１３が部分的に酸化され、コ
ア層周辺部のＡl（Ｇa）Ａs酸化領域１６と、中央部の
断面が全体として略円形のＡl（Ｇa）Ａs非酸化領域１
７とに形成される。ここで、中央部のＡlＧaＡsのＡl組
成を０．９７とすると、その酸化速度は約０．２μｍ／
min.であり、また、周辺部のＡlＡsの酸化速度は片側で
約２μm／min.である。非酸化領域１７は、導波路とし
て使用され、直径約１．０μｍの略円形状となる。
約４００℃の温度で１０分間の熱処理を行う。これによ
り、Ａl（Ｇa）Ａsコア層１３が部分的に酸化され、コ
ア層周辺部のＡl（Ｇa）Ａs酸化領域１６と、中央部の
断面が全体として略円形のＡl（Ｇa）Ａs非酸化領域１
７とに形成される。ここで、中央部のＡlＧaＡsのＡl組
成を０．９７とすると、その酸化速度は約０．２μｍ／
min.であり、また、周辺部のＡlＡsの酸化速度は片側で
約２μm／min.である。非酸化領域１７は、導波路とし
て使用され、直径約１．０μｍの略円形状となる。
【００３０】つまり、Ａl（Ｇa）Ａsコア層１３は、酸
化領域１６ではＡlＡsがＡlxＯy（Ａl Ｏxide）に変化
することで、非酸化領域１７の屈折率２．９５に比して
十分に低い１．６に低下する。この屈折率の膜面方向及
び膜厚方向の分布を、光導波路の構造に対応させて図２
（ｂ）に示した。かかる屈折率プロファイルのため、入
射光は、非酸化領域１７、つまり屈折率の高い中央部の
みに導波することが出来る。工程の最後に、ポリイミド
層１８によりリッジ構造の両側部を被覆する（図１
（ｂ））。
化領域１６ではＡlＡsがＡlxＯy（Ａl Ｏxide）に変化
することで、非酸化領域１７の屈折率２．９５に比して
十分に低い１．６に低下する。この屈折率の膜面方向及
び膜厚方向の分布を、光導波路の構造に対応させて図２
（ｂ）に示した。かかる屈折率プロファイルのため、入
射光は、非酸化領域１７、つまり屈折率の高い中央部の
みに導波することが出来る。工程の最後に、ポリイミド
層１８によりリッジ構造の両側部を被覆する（図１
（ｂ））。
【００３１】上記のように作製された半導体光導波路
は、略円形のモードフィールドを有していることから、
光ファイバーとの結合を行う際に、モードフィールドの
差を小さくすることができ、光結合効率が良好となる。
また、この光導波路は、膜面と直交方向の幅、つまり高
さを結晶成長工程で制御でき、且つ、膜面方向の幅をＡ
l組成と酸化速度との関係により制御できるので、従来
のように再成長の工程を要しないで、正確かつ簡単に略
円形の光フィールドを得ることが出来る。また、場合に
よっては偏波依存性についても効果がある。
は、略円形のモードフィールドを有していることから、
光ファイバーとの結合を行う際に、モードフィールドの
差を小さくすることができ、光結合効率が良好となる。
また、この光導波路は、膜面と直交方向の幅、つまり高
さを結晶成長工程で制御でき、且つ、膜面方向の幅をＡ
l組成と酸化速度との関係により制御できるので、従来
のように再成長の工程を要しないで、正確かつ簡単に略
円形の光フィールドを得ることが出来る。また、場合に
よっては偏波依存性についても効果がある。
【００３２】なお、上記第一の実施形態例では、Ａl
（Ｇa）Ａsコア層１３を採用した例を示したが、これに
限らず、コア層は、Ａlを含む材料であって酸化等によ
り屈折率を制御できる材料であればよく、例えば、Ａlx
Ｉn1-xＡs、ＡlxＩn1-xＰ、Ａl xＧa1-xＰ、（ＡlxＧa
1-x）yＩn1-yＰ、及び、（ＡlxＧa1-x）yＩn1-yＡs（０
≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１）等が採用できる。また、結晶成
長法もＭＢＥ法に限らず、ＭＯＣＶＤ法が採用できる。
（Ｇa）Ａsコア層１３を採用した例を示したが、これに
限らず、コア層は、Ａlを含む材料であって酸化等によ
り屈折率を制御できる材料であればよく、例えば、Ａlx
Ｉn1-xＡs、ＡlxＩn1-xＰ、Ａl xＧa1-xＰ、（ＡlxＧa
1-x）yＩn1-yＰ、及び、（ＡlxＧa1-x）yＩn1-yＡs（０
≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１）等が採用できる。また、結晶成
長法もＭＢＥ法に限らず、ＭＯＣＶＤ法が採用できる。
【００３３】図３は、本発明の第二の実施形態例の光導
波路の構造を示している。各参照符号は、図１と同じに
してある。本実施形態例の光導波路は、光の進行方向又
はその逆方向に狭まるテーパー状のリッジ構造を有す
る。ＭＢＥ法による積層工程や酸化工程等の手順は、第
一の実施形態例と同様である。本実施形態例では、導波
路端部のリッジ幅を徐々に狭めてテーパ状にリッジを形
成した後に酸化を行って導波路領域を形成し、次いで、
テーパ状リッジの側面に、反射防止膜２０を形成する。
これにより、入出射光の反射を防いでいる。反射防止膜
２０は、例えば厚さｎλ／４のＳiＯ2、ＳiＮx、Ａl2Ｏ
3等の誘電体で形成される。
波路の構造を示している。各参照符号は、図１と同じに
してある。本実施形態例の光導波路は、光の進行方向又
はその逆方向に狭まるテーパー状のリッジ構造を有す
る。ＭＢＥ法による積層工程や酸化工程等の手順は、第
一の実施形態例と同様である。本実施形態例では、導波
路端部のリッジ幅を徐々に狭めてテーパ状にリッジを形
成した後に酸化を行って導波路領域を形成し、次いで、
テーパ状リッジの側面に、反射防止膜２０を形成する。
これにより、入出射光の反射を防いでいる。反射防止膜
２０は、例えば厚さｎλ／４のＳiＯ2、ＳiＮx、Ａl2Ｏ
3等の誘電体で形成される。
【００３４】上記実施形態例によれば、コア層の酸化速
度が光の進行方向に一様であるため、導波路のテーパー
先端に向かって、徐々に導波路領域１７の幅を狭くする
ことが出来る。つまり、導波路の入出射端部での光フィ
ールドを大きくできるため、光ファイバーや光デバイス
との結合において、誤差の許容幅を大きくできる。な
お、テーパー先端部の形状としては、図３のように尖が
った形状の他、基端部よりも短い横幅を有する形状、或
いは、丸い形状等が採用でき、得られる効果は同様であ
る。
度が光の進行方向に一様であるため、導波路のテーパー
先端に向かって、徐々に導波路領域１７の幅を狭くする
ことが出来る。つまり、導波路の入出射端部での光フィ
ールドを大きくできるため、光ファイバーや光デバイス
との結合において、誤差の許容幅を大きくできる。な
お、テーパー先端部の形状としては、図３のように尖が
った形状の他、基端部よりも短い横幅を有する形状、或
いは、丸い形状等が採用でき、得られる効果は同様であ
る。
【００３５】図４は、本発明の第三の実施形態例の半導
体光導波路の工程段階毎の断面図である。本実施形態例
の半導体光導波路は、以下のように作製される。なお、
図１と同様な要素には図１の符号と同様な符号を示して
いる。まず、ＭＢＥ法によってＧaＡs基板１１上に、順
次にＡlＡsエッチング停止層２２及びＧaＡsコンタクト
層２１を積層する。その上に、第一の実施形態例の積層
と同様に、Ａl0.3Ｇa0 .7Ａsクラッド層１２を１．０μ
ｍ、Ａl組成が膜厚方向の中央部にて最も少なく表面及
び裏面に向かって徐々に増大する組成のＡl（Ｇa）Ａs
コア層１３を２．０μｍ、Ａl0.3Ｇa0.7Ａs層クラッド
層１４を１．０μｍ、ＧaＡsキャップ層１５を０．２μ
ｍ、ＭＢＥ法によって順次に積層する。次に、第一の実
施形態例と同様にリッジを形成した後に、Ａl（Ｇa）Ａ
sを酸化させて導波路領域１７を形成する。（図４
（ａ））
体光導波路の工程段階毎の断面図である。本実施形態例
の半導体光導波路は、以下のように作製される。なお、
図１と同様な要素には図１の符号と同様な符号を示して
いる。まず、ＭＢＥ法によってＧaＡs基板１１上に、順
次にＡlＡsエッチング停止層２２及びＧaＡsコンタクト
層２１を積層する。その上に、第一の実施形態例の積層
と同様に、Ａl0.3Ｇa0 .7Ａsクラッド層１２を１．０μ
ｍ、Ａl組成が膜厚方向の中央部にて最も少なく表面及
び裏面に向かって徐々に増大する組成のＡl（Ｇa）Ａs
コア層１３を２．０μｍ、Ａl0.3Ｇa0.7Ａs層クラッド
層１４を１．０μｍ、ＧaＡsキャップ層１５を０．２μ
ｍ、ＭＢＥ法によって順次に積層する。次に、第一の実
施形態例と同様にリッジを形成した後に、Ａl（Ｇa）Ａ
sを酸化させて導波路領域１７を形成する。（図４
（ａ））
【００３６】次に、導波路領域１７が形成されたリッジ
上部のＧaＡs層１５とＩnＰ基板２３とを、直接接着
（ダイレクトボンディング）法によって接着する（図４
（ｂ））。更に、ＧaＡs基板１１、及び、ＡlＡsエッチ
ング停止層２２の全体を、湿式エッチングによって除去
する（図４（ｃ））。
上部のＧaＡs層１５とＩnＰ基板２３とを、直接接着
（ダイレクトボンディング）法によって接着する（図４
（ｂ））。更に、ＧaＡs基板１１、及び、ＡlＡsエッチ
ング停止層２２の全体を、湿式エッチングによって除去
する（図４（ｃ））。
【００３７】第３の実施形態例を採用すると、Ａlを含
む材料が結晶成長で作製できない場合、例えば、格子定
数が異なる基板上に光導波路を形成したい場合にも、特
性が良好な略円形の半導体光導波路の形成が可能であ
る。
む材料が結晶成長で作製できない場合、例えば、格子定
数が異なる基板上に光導波路を形成したい場合にも、特
性が良好な略円形の半導体光導波路の形成が可能であ
る。
【００３８】上記第１〜第３の実施形態例では、導波路
での吸収損失（自由キャリア吸収）を防ぐために、全て
の層にドーピングを行わない例を挙げた。つまり、上記
各実施形態例では、電流注入を要しない構造を示した。
次に、各層にドーピングを行うことで、電流注入を考慮
した構造について説明する。
での吸収損失（自由キャリア吸収）を防ぐために、全て
の層にドーピングを行わない例を挙げた。つまり、上記
各実施形態例では、電流注入を要しない構造を示した。
次に、各層にドーピングを行うことで、電流注入を考慮
した構造について説明する。
【００３９】図５（ａ）及び（ｂ）は夫々、本発明の第
４の実施形態例である半導体光変調器の図１（ａ）及び
（ｂ）と同様な断面図である。本実施形態例の半導体光
変調器は以下のように作製される。
４の実施形態例である半導体光変調器の図１（ａ）及び
（ｂ）と同様な断面図である。本実施形態例の半導体光
変調器は以下のように作製される。
【００４０】まず、ｎ−ＧaＡs基板３１上に、ＭＢＥ法
によって、ｎ−Ａl0.3Ｇa0.7Ａs層３２を約１．０μ
ｍ、Ａl組成が膜方向の中央部で最も少く表面及び裏面
に向かって徐々に増加する組成のアンドープＡl（Ｇa）
Ａs層３３を約０．５μｍ、ｐ−Ａl0.3Ｇa0.7Ａs層３４
を約１．０μｍ、ｐ−ＧaＡsキャップ層３５を約０．２
μｍ、順次に積層する。ここでは、結晶成長でＭＢＥ法
を採用しており、例えば、ｎ型のドーパントにはＳiを
用い、ｐ型のドーパントにはＢｅを用いる。ドーピング
を行う以外は、第１の実施形態例の積層と同様の構造で
ある。
によって、ｎ−Ａl0.3Ｇa0.7Ａs層３２を約１．０μ
ｍ、Ａl組成が膜方向の中央部で最も少く表面及び裏面
に向かって徐々に増加する組成のアンドープＡl（Ｇa）
Ａs層３３を約０．５μｍ、ｐ−Ａl0.3Ｇa0.7Ａs層３４
を約１．０μｍ、ｐ−ＧaＡsキャップ層３５を約０．２
μｍ、順次に積層する。ここでは、結晶成長でＭＢＥ法
を採用しており、例えば、ｎ型のドーパントにはＳiを
用い、ｐ型のドーパントにはＢｅを用いる。ドーピング
を行う以外は、第１の実施形態例の積層と同様の構造で
ある。
【００４１】結晶成長以降のリッジ形成及びＡlＡs酸化
プロセスについても、前記第一の実施形態例と同様であ
り、Ａl（Ｇa）Ａs層の酸化領域３６及び非酸化領域３
７を形成し、非酸化領域３７を光導波路とする。最後に
ｎ−ＧaＡs基板３１を約１００μｍ程度の厚さに研磨し
た後に、ｐ及びｎ電極３９、４０をそれぞれ形成してい
る。
プロセスについても、前記第一の実施形態例と同様であ
り、Ａl（Ｇa）Ａs層の酸化領域３６及び非酸化領域３
７を形成し、非酸化領域３７を光導波路とする。最後に
ｎ−ＧaＡs基板３１を約１００μｍ程度の厚さに研磨し
た後に、ｐ及びｎ電極３９、４０をそれぞれ形成してい
る。
【００４２】第４の実施形態例の構造においても、第１
の実施形態例と同様の効果が得られ、これに加えて、電
流注入が可能であることから、光スイッチ、光増幅器、
光変調器等に本発明を適用することができる。また、導
波路中央部に量子井戸構造を形成することにより、電界
吸収型の光スイッチ、光増幅器、光変調器等にも本発明
を適用することができる。
の実施形態例と同様の効果が得られ、これに加えて、電
流注入が可能であることから、光スイッチ、光増幅器、
光変調器等に本発明を適用することができる。また、導
波路中央部に量子井戸構造を形成することにより、電界
吸収型の光スイッチ、光増幅器、光変調器等にも本発明
を適用することができる。
【００４３】図６（ａ）及び（ｂ）、図７（ａ）〜
（ｃ）を参照して本発明の第５の実施形態例であるスポ
ットサイズ変換器付き半導体レーザ装置を、その製造法
に基づいて説明する。図６（ａ）に示すように、ｎ−Ｇ
aＡs基板５１上に、ＭＯＣＶＤ法により、ｎ−Ａl0.3Ｇ
a0.7Ａsクラッド層５２を約２．０μｍ、ＩnＧaＡs／Ｇ
aＡs積層構造から成る量子井戸活性層５３、ｐ−Ａl0.3
Ｇa0.7Ａsクラッド層５４を約２．０μｍ、ｐ−ＧaＡs
コンタクト層５５を約０．５μｍ、順次に積層する。
（ｃ）を参照して本発明の第５の実施形態例であるスポ
ットサイズ変換器付き半導体レーザ装置を、その製造法
に基づいて説明する。図６（ａ）に示すように、ｎ−Ｇ
aＡs基板５１上に、ＭＯＣＶＤ法により、ｎ−Ａl0.3Ｇ
a0.7Ａsクラッド層５２を約２．０μｍ、ＩnＧaＡs／Ｇ
aＡs積層構造から成る量子井戸活性層５３、ｐ−Ａl0.3
Ｇa0.7Ａsクラッド層５４を約２．０μｍ、ｐ−ＧaＡs
コンタクト層５５を約０．５μｍ、順次に積層する。
【００４４】次に、図６（ｂ）に示すように、フォトリ
ソグラフィ法により、幅１５００μmの多数の帯状のＳi
Ｏ2膜５６を５００μm間隔で形成し、これをマスクとす
るエッチングにより、ｐ−ＧaＡsコンタクト層５５、ｐ
−Ａl0.3Ｇa0.7Ａsクラッド層５４、ＩnＧaＡs／ＧaＡs
量子井戸活性層５３、及び、ｎ−Ａl0.3Ｇa0.7Ａsクラ
ッド層５２を選択的に除去する。次に、再度ＭＯＣＶＤ
法により前記ＳiＯ2膜１６を選択成長用マスクとし、Ａ
l0.3Ｇa0.7Ａsクラッド層５７を約０．５μｍ、Ａl組成
が膜厚方向の中央部にて最も少なく、膜の表面及び裏面
に向かって夫々Ａl組成が徐々に増加する組成のＡl（Ｇ
a）Ａsコア層５８を約２．０μｍ、Ａl0.3Ｇa0.7Ａsク
ラッド層５９を約０．５μｍ、ＧaＡs層６０を約０．５
μｍ、順次に積層することで、図６（ｂ）に示す構造を
得る。
ソグラフィ法により、幅１５００μmの多数の帯状のＳi
Ｏ2膜５６を５００μm間隔で形成し、これをマスクとす
るエッチングにより、ｐ−ＧaＡsコンタクト層５５、ｐ
−Ａl0.3Ｇa0.7Ａsクラッド層５４、ＩnＧaＡs／ＧaＡs
量子井戸活性層５３、及び、ｎ−Ａl0.3Ｇa0.7Ａsクラ
ッド層５２を選択的に除去する。次に、再度ＭＯＣＶＤ
法により前記ＳiＯ2膜１６を選択成長用マスクとし、Ａ
l0.3Ｇa0.7Ａsクラッド層５７を約０．５μｍ、Ａl組成
が膜厚方向の中央部にて最も少なく、膜の表面及び裏面
に向かって夫々Ａl組成が徐々に増加する組成のＡl（Ｇ
a）Ａsコア層５８を約２．０μｍ、Ａl0.3Ｇa0.7Ａsク
ラッド層５９を約０．５μｍ、ＧaＡs層６０を約０．５
μｍ、順次に積層することで、図６（ｂ）に示す構造を
得る。
【００４５】ここで、膜厚方向にＡl組成を徐々に変化
させたＡl（Ｇa）Ａsコア層６８は、膜厚方向の中央部
をＡlXＧa1-XＡs（Ｘ≦０．９７）、最も外側の表面及
び裏面をＡlＡsにするのが好ましい。例えば、コア層の
中央部分でＸ＝０．９７、つまりＡlを９７％とし、最
も外側部分でＸ＝１．０、つまり組成をＡlＡsとする。
これにより、酸化速度の中央部及び膜表面における比率
として１：１０程度が得られる。
させたＡl（Ｇa）Ａsコア層６８は、膜厚方向の中央部
をＡlXＧa1-XＡs（Ｘ≦０．９７）、最も外側の表面及
び裏面をＡlＡsにするのが好ましい。例えば、コア層の
中央部分でＸ＝０．９７、つまりＡlを９７％とし、最
も外側部分でＸ＝１．０、つまり組成をＡlＡsとする。
これにより、酸化速度の中央部及び膜表面における比率
として１：１０程度が得られる。
【００４６】上記ＡlＧaＡsコア層５８におけるＡl組成
は、ＭＯＣＶＤ法においてマスフローコントローラーに
よって材料供給量を連続的に変化させることで得られ
る。ここで、ＭＯＣＶＤ法に代えてＭＢＥ法を採用して
も、例えば基板温度を連続的に変化させることで、Ａl
ＧaＡsの組成を連続的に変化させることができる。しか
し、本実施形態例では後に選択成長法を採用することか
ら、ＭＯＣＶＤ法がより適している。ＡlＧaＡsの組成
変化は、理想的には連続的に変化させることが好ましい
が、これは必ずしも必須ではない。特に、組成変化が困
難なＡlＧaＡs以外の材料を用いてこのコア層を製造す
る場合には、連続的な組成変化は困難であるから段階的
な組成変化を採用してもよい。この場合にも同様の効果
が得られる。
は、ＭＯＣＶＤ法においてマスフローコントローラーに
よって材料供給量を連続的に変化させることで得られ
る。ここで、ＭＯＣＶＤ法に代えてＭＢＥ法を採用して
も、例えば基板温度を連続的に変化させることで、Ａl
ＧaＡsの組成を連続的に変化させることができる。しか
し、本実施形態例では後に選択成長法を採用することか
ら、ＭＯＣＶＤ法がより適している。ＡlＧaＡsの組成
変化は、理想的には連続的に変化させることが好ましい
が、これは必ずしも必須ではない。特に、組成変化が困
難なＡlＧaＡs以外の材料を用いてこのコア層を製造す
る場合には、連続的な組成変化は困難であるから段階的
な組成変化を採用してもよい。この場合にも同様の効果
が得られる。
【００４７】次に、最初の結晶成長により積層したｐ−
ＧaＡsコンタクト層５５からｐ−Ａl0.3Ｇa0.7Ａsクラ
ッド層５４の途中までを、フォトリソグラフィー及びエ
ッチングにより選択的に除去して、先の帯状ＳiＯ2膜５
６と直交方向に延びる、レーザ領域を構成する幅約４μ
ｍのメサ構造のストライプ状リッジ６１を形成する。こ
の構造を図７（ａ）に示した。図７（ａ）は、図６
（ｂ）におけるＡ−Ａ’断面である。次いで、２回目の
結晶成長により積層したＧaＡs層６０から、Ａl0.3Ｇa
0.7Ａs層クラッド層５９、Ａl（Ｇa）Ａsコア層５８、
Ａl0.3Ｇa0.7Ａsクラッド層５７の途中までをフォトリ
ソグラフィー法及びエッチングにより選択的に除去し
て、先に形成したストライプ状リッジ６１の光軸と一致
する光軸を有するテーパー状リッジ６２を形成する。こ
れを図７（ｂ）に示した。図７（ｂ）は、図６（ｂ）の
Ｂ−Ｂ’断面である。ストライプ状リッジ６１及びテー
パー状リッジ６２の平面図を図７（ｃ）に示した。
ＧaＡsコンタクト層５５からｐ−Ａl0.3Ｇa0.7Ａsクラ
ッド層５４の途中までを、フォトリソグラフィー及びエ
ッチングにより選択的に除去して、先の帯状ＳiＯ2膜５
６と直交方向に延びる、レーザ領域を構成する幅約４μ
ｍのメサ構造のストライプ状リッジ６１を形成する。こ
の構造を図７（ａ）に示した。図７（ａ）は、図６
（ｂ）におけるＡ−Ａ’断面である。次いで、２回目の
結晶成長により積層したＧaＡs層６０から、Ａl0.3Ｇa
0.7Ａs層クラッド層５９、Ａl（Ｇa）Ａsコア層５８、
Ａl0.3Ｇa0.7Ａsクラッド層５７の途中までをフォトリ
ソグラフィー法及びエッチングにより選択的に除去し
て、先に形成したストライプ状リッジ６１の光軸と一致
する光軸を有するテーパー状リッジ６２を形成する。こ
れを図７（ｂ）に示した。図７（ｂ）は、図６（ｂ）の
Ｂ−Ｂ’断面である。ストライプ状リッジ６１及びテー
パー状リッジ６２の平面図を図７（ｃ）に示した。
【００４８】テーパー状リッジ６２の幅は、図７（ｃ）
に示すように、レーザ領域のストライプ状リッジ２１と
接している側（Ｗ２）で約６．０μｍとし、その逆側
（Ｗ３）で約３．０μｍ程度としてある。また、テーパ
状リッジ６２の全長（Ｌ）は約１００μｍである。レー
ザ領域６１の幅（Ｗ１）は、先に述べたように４μmで
ある。テーパ状リッジ６２の寸法及び形状等は、適宜最
適化するのが好ましく、例えば、テーパー状リッジ６２
のレーザ領域側（ビーム入射側）の幅（Ｗ２）は、スト
ライプ状リッジの幅（Ｗ１）以上とし、その逆側（ビー
ム出射側）の幅（Ｗ３）は０μm以上でストライプ状リ
ッジ６１の幅（Ｗ１）以下とすることが好ましい。レー
ザ出射側のテーパー先端部分は平面的に見て丸く形成し
てもよく、或いは、とがった形状でもよい。ここで、ビ
ーム出射側では、後の酸化により形成される導波路形状
が円形状となることが好ましく、かかる円形状の導波路
構造を得るためには、リッジ幅、層の厚さ、組成、酸化
時間等を勘案して適宜選択する。
に示すように、レーザ領域のストライプ状リッジ２１と
接している側（Ｗ２）で約６．０μｍとし、その逆側
（Ｗ３）で約３．０μｍ程度としてある。また、テーパ
状リッジ６２の全長（Ｌ）は約１００μｍである。レー
ザ領域６１の幅（Ｗ１）は、先に述べたように４μmで
ある。テーパ状リッジ６２の寸法及び形状等は、適宜最
適化するのが好ましく、例えば、テーパー状リッジ６２
のレーザ領域側（ビーム入射側）の幅（Ｗ２）は、スト
ライプ状リッジの幅（Ｗ１）以上とし、その逆側（ビー
ム出射側）の幅（Ｗ３）は０μm以上でストライプ状リ
ッジ６１の幅（Ｗ１）以下とすることが好ましい。レー
ザ出射側のテーパー先端部分は平面的に見て丸く形成し
てもよく、或いは、とがった形状でもよい。ここで、ビ
ーム出射側では、後の酸化により形成される導波路形状
が円形状となることが好ましく、かかる円形状の導波路
構造を得るためには、リッジ幅、層の厚さ、組成、酸化
時間等を勘案して適宜選択する。
【００４９】次に、ウエーハ全体を水蒸気中に置き、約
４００℃の温度で５分間の熱処理を行う。これにより、
図８（ａ）〜（ｃ）に示すように、テーパー状リッジ６
２のＡl（Ｇa）Ａsコア層５８の周辺部分が酸化され、
コア層周辺部のＡl（Ｇa）Ａs酸化領域６３及び中央部
のＡl（Ｇa）Ａs非酸化領域６４が形成される。図８
（ａ）〜（ｃ）は夫々、図７（ｃ）のＡ−Ａ’、Ｂ−
Ｂ’、及びＣ−Ｃ’断面である。ここで、コア層の酸化
速度は、ＡlＡsでは片側約２μｍ／min.であり、Ａl0
.97Ｇa0.03Ａsでは、その約１／１０の０．２μｍ／mi
n.である。酸化領域６３では、ＡlＡsがＡlxＯy（Ａl
Ｏxide）に変化し、その屈折率が、ＡlＡsの２．９５か
らＡlＡs Ｏxideの１．６に迄低下する。このため、入
射光は、屈折率が高い中央部の非酸化領域６４のみに導
波することができ、非酸化領域６４は導波路を構成す
る。
４００℃の温度で５分間の熱処理を行う。これにより、
図８（ａ）〜（ｃ）に示すように、テーパー状リッジ６
２のＡl（Ｇa）Ａsコア層５８の周辺部分が酸化され、
コア層周辺部のＡl（Ｇa）Ａs酸化領域６３及び中央部
のＡl（Ｇa）Ａs非酸化領域６４が形成される。図８
（ａ）〜（ｃ）は夫々、図７（ｃ）のＡ−Ａ’、Ｂ−
Ｂ’、及びＣ−Ｃ’断面である。ここで、コア層の酸化
速度は、ＡlＡsでは片側約２μｍ／min.であり、Ａl0
.97Ｇa0.03Ａsでは、その約１／１０の０．２μｍ／mi
n.である。酸化領域６３では、ＡlＡsがＡlxＯy（Ａl
Ｏxide）に変化し、その屈折率が、ＡlＡsの２．９５か
らＡlＡs Ｏxideの１．６に迄低下する。このため、入
射光は、屈折率が高い中央部の非酸化領域６４のみに導
波することができ、非酸化領域６４は導波路を構成す
る。
【００５０】酸化後のテーパ状リッジ６２における導波
路６４の寸法は、ＬＤと接している光入射側では縦方向
１．０μｍ×横方向４．０μｍの楕円状であり（図８
（ａ））、光出射側で直径約１．０μｍの円形状であり
（図８（ｃ））、中央部分ではその中間の形状である
（図８（ｂ））。
路６４の寸法は、ＬＤと接している光入射側では縦方向
１．０μｍ×横方向４．０μｍの楕円状であり（図８
（ａ））、光出射側で直径約１．０μｍの円形状であり
（図８（ｃ））、中央部分ではその中間の形状である
（図８（ｂ））。
【００５１】上記のように、テーパ状リッジ６２では、
モードフィールドが光の進行方向に徐々に拡大し、光出
射端では円形になっていることから、光ファイバーとの
結合効率を向上させることができる。つまり、テーパー
状リッジ６２は、スポットサイズ変換領域を構成する。
ここで、酸化領域６３は、絶縁膜となるため、スポット
サイズ変換器への無駄な電流注入を防ぐことができる。
モードフィールドが光の進行方向に徐々に拡大し、光出
射端では円形になっていることから、光ファイバーとの
結合効率を向上させることができる。つまり、テーパー
状リッジ６２は、スポットサイズ変換領域を構成する。
ここで、酸化領域６３は、絶縁膜となるため、スポット
サイズ変換器への無駄な電流注入を防ぐことができる。
【００５２】次に、ポリイミドにより各リッジの側面を
保護した後に、基板を裏面から研磨し、約１００μｍ程
度の厚みに形成した後に、ｐ側及びｎ側電極を基板の表
面側及び裏面側に夫々形成する。最終構造は、図示を省
略したが、図５（ｂ）を参照すると理解できる。
保護した後に、基板を裏面から研磨し、約１００μｍ程
度の厚みに形成した後に、ｐ側及びｎ側電極を基板の表
面側及び裏面側に夫々形成する。最終構造は、図示を省
略したが、図５（ｂ）を参照すると理解できる。
【００５３】上記第５の実施形態例のスポットサイズ変
換器付きレーザでは、スポットサイズ変換器がテーパ状
リッジ６２のＡl（Ｇa）Ａsの酸化領域により形成され
るため、光出射部のビーム形状を略円形とすることがで
きる。従って、従来のＭＦＣ付き半導体レーザと同様に
円形狭出射ビーム化が実現でき、また、酸化領域は絶縁
領域でもあるため、スポットサイズ変換領域における電
流損失を防ぐことができる。また、スポットサイズ変換
器の各層はアンドープであるため、レーザ発振光に対し
て透明であり、光透過率が向上する。
換器付きレーザでは、スポットサイズ変換器がテーパ状
リッジ６２のＡl（Ｇa）Ａsの酸化領域により形成され
るため、光出射部のビーム形状を略円形とすることがで
きる。従って、従来のＭＦＣ付き半導体レーザと同様に
円形狭出射ビーム化が実現でき、また、酸化領域は絶縁
領域でもあるため、スポットサイズ変換領域における電
流損失を防ぐことができる。また、スポットサイズ変換
器の各層はアンドープであるため、レーザ発振光に対し
て透明であり、光透過率が向上する。
【００５４】なお、上記第５の実施形態例では、波長９
８０ｎｍの半導体レーザについて例示したが、これに限
らない。リッジ形成等のエッチングについては、ウエッ
トエッチング及びドライエッチング（ＲＩＥ、ＲＩＢ
Ｅ）のいずれも採用できる。
８０ｎｍの半導体レーザについて例示したが、これに限
らない。リッジ形成等のエッチングについては、ウエッ
トエッチング及びドライエッチング（ＲＩＥ、ＲＩＢ
Ｅ）のいずれも採用できる。
【００５５】また、上記第５の実施形態例では、Ａl
（Ｇa）Ａsコア層から導波路を形成する例を挙げたが、
これに限らず、Ａlを含む材料で、酸化等により屈折率
を制御できる材料であればよく、例えば、ＡlxＩn1-xＡ
s、ＡlxＩn1-xＰ、ＡlxＧa1-xＰ、（ＡlxＧa1-x）yＩn
1-yＡs、（ＡlxＧa1-x）yＩn1-yＰ、ＡlxＧa1-xＮ、Ａl
xＩn1-xＮ、ＡlxＧayＩn1-(x+y)Ｎ（ｘ＝０〜１、ｙ＝
０〜１）等がコア層として用いられる。
（Ｇa）Ａsコア層から導波路を形成する例を挙げたが、
これに限らず、Ａlを含む材料で、酸化等により屈折率
を制御できる材料であればよく、例えば、ＡlxＩn1-xＡ
s、ＡlxＩn1-xＰ、ＡlxＧa1-xＰ、（ＡlxＧa1-x）yＩn
1-yＡs、（ＡlxＧa1-x）yＩn1-yＰ、ＡlxＧa1-xＮ、Ａl
xＩn1-xＮ、ＡlxＧayＩn1-(x+y)Ｎ（ｘ＝０〜１、ｙ＝
０〜１）等がコア層として用いられる。
【００５６】以下、本発明の第６の実施形態例である別
のスポットサイズ変換器付きレーザ素子について、その
製造工程段階を示す図９（ａ）及び（ｂ）、図１０
（ａ）及び（ｂ）を参照して説明する。まず、ＭＯＣＶ
Ｄ法により、ＧaＡs基板７１上に、ＩnＧaＰエッチング
停止層７２、Ａl0.3Ｇa0.7Ａsクラッド層７３、Ｇa組成
が膜厚方向の中央部分で最も多く０．１であり、膜の表
面及び裏面部分で最も少ない０であるように、膜厚方向
に組成が連続的に変化するＡl（Ｇa）Ａsコア層７４、
Ａl0.3Ｇa0.7Ａsクラッド層７５、及び、ＧaＡsコンタ
クト層７６を順次に積層する（図９（ａ））。
のスポットサイズ変換器付きレーザ素子について、その
製造工程段階を示す図９（ａ）及び（ｂ）、図１０
（ａ）及び（ｂ）を参照して説明する。まず、ＭＯＣＶ
Ｄ法により、ＧaＡs基板７１上に、ＩnＧaＰエッチング
停止層７２、Ａl0.3Ｇa0.7Ａsクラッド層７３、Ｇa組成
が膜厚方向の中央部分で最も多く０．１であり、膜の表
面及び裏面部分で最も少ない０であるように、膜厚方向
に組成が連続的に変化するＡl（Ｇa）Ａsコア層７４、
Ａl0.3Ｇa0.7Ａsクラッド層７５、及び、ＧaＡsコンタ
クト層７６を順次に積層する（図９（ａ））。
【００５７】次に、ＧaＡsコンタクト層７６、Ａl0.3Ｇ
a0.7Ａsクラッド層７５、Ａl（Ｇa）Ａsコア層７４、Ａ
l0.3Ｇa0.7Ａs層７３、及び、ＩnＧaｐエッチング停止
層７２をフォトリソグラフィー及びエッチングにより選
択的に除去し、スポットサイズ変換器のためのテーパー
状リッジ構造７７を形成する。得られたテーパー状リッ
ジ構造を図１０（ａ）に示す。同図には、２つのスポッ
トサイズ変換器となるテーパーリッジ構造７７が、その
先端部分を突合せた状態で作製される旨が示されてい
る。ここで、テーパの幅は、先の実施形態例と同様に適
宜調整する。
a0.7Ａsクラッド層７５、Ａl（Ｇa）Ａsコア層７４、Ａ
l0.3Ｇa0.7Ａs層７３、及び、ＩnＧaｐエッチング停止
層７２をフォトリソグラフィー及びエッチングにより選
択的に除去し、スポットサイズ変換器のためのテーパー
状リッジ構造７７を形成する。得られたテーパー状リッ
ジ構造を図１０（ａ）に示す。同図には、２つのスポッ
トサイズ変換器となるテーパーリッジ構造７７が、その
先端部分を突合せた状態で作製される旨が示されてい
る。ここで、テーパの幅は、先の実施形態例と同様に適
宜調整する。
【００５８】次に、上記ウエーハ全体を水蒸気中に置
き、約４００℃の温度で１分間の熱処理を行い、テーパ
ー状リッジ構造７７内のＡl（Ｇa）Ａsコア層７４を部
分的に酸化して、所定の導波路形状を有するスポットサ
イズ変換器を得る。
き、約４００℃の温度で１分間の熱処理を行い、テーパ
ー状リッジ構造７７内のＡl（Ｇa）Ａsコア層７４を部
分的に酸化して、所定の導波路形状を有するスポットサ
イズ変換器を得る。
【００５９】別に、図９（ｂ）に示すように、ｎ−Ｉn
Ｐ基板８１を用意し、該基板８１上に、ＭＯＣＶＤ法に
より、ｎ−ＩnＰクラッド層８２、ＧＲＩＮ−ＳＣＨ−
ＭＱＷ活性層８３、ｐ−ＩnＰクラッド層８４、ｐ−Ｉn
ＧaＡsコンタクト層８５を順次に積層する。次いで、フ
ォトリソグラフィー及びエッチングにより、ｐ−ＩnＧa
Ａsコンタクト層８５、ｐ−Ｉnｐクラッド層８４、ＧＲ
ＩＮ−ＳＣＨ−ＭＱＷ活性層８３、及び、ｎ−ＩnＰク
ラッド層８２を選択的に除去することで、幅３μｍのス
トライプ状リッジ構造の複数の半導体レーザ８６と、そ
の間の半導体積層が除去された凹部８７とを得る。これ
を図１０（ｂ）に示した。同図には、２つの半導体レー
ザ８６が凹部８７を隔てて配置される旨が示されてい
る。
Ｐ基板８１を用意し、該基板８１上に、ＭＯＣＶＤ法に
より、ｎ−ＩnＰクラッド層８２、ＧＲＩＮ−ＳＣＨ−
ＭＱＷ活性層８３、ｐ−ＩnＰクラッド層８４、ｐ−Ｉn
ＧaＡsコンタクト層８５を順次に積層する。次いで、フ
ォトリソグラフィー及びエッチングにより、ｐ−ＩnＧa
Ａsコンタクト層８５、ｐ−Ｉnｐクラッド層８４、ＧＲ
ＩＮ−ＳＣＨ−ＭＱＷ活性層８３、及び、ｎ−ＩnＰク
ラッド層８２を選択的に除去することで、幅３μｍのス
トライプ状リッジ構造の複数の半導体レーザ８６と、そ
の間の半導体積層が除去された凹部８７とを得る。これ
を図１０（ｂ）に示した。同図には、２つの半導体レー
ザ８６が凹部８７を隔てて配置される旨が示されてい
る。
【００６０】次に、図１０（ａ）のテーパー状リッジ構
造７７を同図（ｂ）の半導体レーザ８６の間の凹部８７
に埋め込む。つまり、スポットサイズ変換器のためのテ
ーパー状リッジ構造７７が形成されたＧaＡs基板７１
と、ストライプ状の半導体レーザ８６が形成されたＩn
Ｐ基板８１とを、テーパー状リッジ構造７７の導波路と
半導体レーザの光軸とが合うように、且つ、ＩnＰ基板
８１上に、スポットサイズ変換器７７のＧaＡsコンタク
ト層７６が接するように上下を逆にして、ダイレクトボ
ンディング（直接接着）技術により接着する。直接接着
法によるボンディングでは、まず、半導体レーザ部８６
とテーパー状リッジ構造７７とをマーカーにより位置合
わせし、接着させるＩnＰ基板８１の表面及びＧaＡs基
板７１の表面の双方をフッ酸により処理する。双方を張
り合わせた後に、熱処理を施すことで両基板を一体化さ
せる。なお、上記熱処理は、水素雰囲気中にて行うた
め、既に酸化させた層の再酸化等のおそれはない。
造７７を同図（ｂ）の半導体レーザ８６の間の凹部８７
に埋め込む。つまり、スポットサイズ変換器のためのテ
ーパー状リッジ構造７７が形成されたＧaＡs基板７１
と、ストライプ状の半導体レーザ８６が形成されたＩn
Ｐ基板８１とを、テーパー状リッジ構造７７の導波路と
半導体レーザの光軸とが合うように、且つ、ＩnＰ基板
８１上に、スポットサイズ変換器７７のＧaＡsコンタク
ト層７６が接するように上下を逆にして、ダイレクトボ
ンディング（直接接着）技術により接着する。直接接着
法によるボンディングでは、まず、半導体レーザ部８６
とテーパー状リッジ構造７７とをマーカーにより位置合
わせし、接着させるＩnＰ基板８１の表面及びＧaＡs基
板７１の表面の双方をフッ酸により処理する。双方を張
り合わせた後に、熱処理を施すことで両基板を一体化さ
せる。なお、上記熱処理は、水素雰囲気中にて行うた
め、既に酸化させた層の再酸化等のおそれはない。
【００６１】その後、ＧaＡs基板７１を除去し、ＩnＰ
基板８１を裏面から研磨して、その厚みが約１００μｍ
程度となるように仕上げた後に、前記凹部８７の中心で
２つに切断する。これによってスポットサイズ変換器付
き半導体レーザが２つ得られる。この内の１つを図１０
（ｃ）に示した。次いで、ｐ側及びｎ側電極を基板の表
面側及び裏面側に夫々形成する。これにより、第６の実
施形態例のスポットサイズ変換器付き半導体レーザが最
終的に得られる。
基板８１を裏面から研磨して、その厚みが約１００μｍ
程度となるように仕上げた後に、前記凹部８７の中心で
２つに切断する。これによってスポットサイズ変換器付
き半導体レーザが２つ得られる。この内の１つを図１０
（ｃ）に示した。次いで、ｐ側及びｎ側電極を基板の表
面側及び裏面側に夫々形成する。これにより、第６の実
施形態例のスポットサイズ変換器付き半導体レーザが最
終的に得られる。
【００６２】本実施形態例によれば、Ａlを含む材料が
結晶成長で作製できない場合、例えば、基板材料と格子
定数が違う場合にも、テーパ状リッジ型スポットサイズ
変換器の形成が可能である。
結晶成長で作製できない場合、例えば、基板材料と格子
定数が違う場合にも、テーパ状リッジ型スポットサイズ
変換器の形成が可能である。
【００６３】また、上記方法によれば、レーザ光の発振
波長に対して十分に透明な材料からなるスポットサイズ
変換器を形成することが出来る。
波長に対して十分に透明な材料からなるスポットサイズ
変換器を形成することが出来る。
【００６４】上記第６の実施形態例の変形例を示す。上
記実施形態例では、ＧaＡs基板７１上にテーパ状リッジ
７７を成形し、Ａlを含む材料の酸化を行い、スポット
サイズ変換器を作製した後に、ＩnＰ基板８１に接着を
行った。本変形例では、ＩnＰ基板上にレーザ構造を積
層し、所定の積層部分を除去した後に、ＧaＡs基板上の
エピタキシャル層を直接接着により接着させ、次いで、
ＧaＡs基板を除去し、その後にテーパ状リッジ構造のス
ポットサイズ変換器を作製する。その他の作製方法や効
果については、上記第６の実施形態例と同様である。
記実施形態例では、ＧaＡs基板７１上にテーパ状リッジ
７７を成形し、Ａlを含む材料の酸化を行い、スポット
サイズ変換器を作製した後に、ＩnＰ基板８１に接着を
行った。本変形例では、ＩnＰ基板上にレーザ構造を積
層し、所定の積層部分を除去した後に、ＧaＡs基板上の
エピタキシャル層を直接接着により接着させ、次いで、
ＧaＡs基板を除去し、その後にテーパ状リッジ構造のス
ポットサイズ変換器を作製する。その他の作製方法や効
果については、上記第６の実施形態例と同様である。
【００６５】以上、本発明をその好適な実施形態例に基
づいて説明したが、本発明の光導波路構造、光デバイス
及びそれらの製造方法は、上記実施形態例の構成にのみ
限定されるものではなく、上記実施形態例の構成から種
々の修正及び変更を施したものも、本発明の範囲に含ま
れる。
づいて説明したが、本発明の光導波路構造、光デバイス
及びそれらの製造方法は、上記実施形態例の構成にのみ
限定されるものではなく、上記実施形態例の構成から種
々の修正及び変更を施したものも、本発明の範囲に含ま
れる。
【００６６】
【発明の効果】以上、説明したように、本発明の光導波
路構造及び本発明方法で製造された光導波路構造による
と、光に対して十分に透明な光導波路構造が簡素な工程
で製造できること、光導波路の幅制御が容易なため光フ
ァイバとの結合効率が向上すること等の効果がある。
路構造及び本発明方法で製造された光導波路構造による
と、光に対して十分に透明な光導波路構造が簡素な工程
で製造できること、光導波路の幅制御が容易なため光フ
ァイバとの結合効率が向上すること等の効果がある。
【００６７】また、本発明の光デバイス及び本発明方法
で製造される光デバイスでは、半導体光素子からのリー
ク電流が低減でき、且つ、光ファイバとの結合効率が高
いので、高効率の光デバイスの実現が可能である。
で製造される光デバイスでは、半導体光素子からのリー
ク電流が低減でき、且つ、光ファイバとの結合効率が高
いので、高効率の光デバイスの実現が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）及び（ｂ）は夫々、本発明の第一の実施
形態例の光導波路構造の工程段階毎の断面図。
形態例の光導波路構造の工程段階毎の断面図。
【図２】（ａ）は図１の光導波路構造におけるコア層の
Ａl組成のプロファイル、（ｂ）はコア層の酸化後の屈
折率プロファイル。
Ａl組成のプロファイル、（ｂ）はコア層の酸化後の屈
折率プロファイル。
【図３】本発明の第二の実施形態例の光導波路構造の斜
視図。
視図。
【図４】（ａ）〜（ｃ）は夫々、本発明の第三の実施形
態例の半導体光導波路の工程段階毎の断面図。
態例の半導体光導波路の工程段階毎の断面図。
【図５】（ａ）及び（ｂ）は夫々、本発明の第４の実施
形態例である半導体光変調器の光導波路の工程段階毎の
断面図。
形態例である半導体光変調器の光導波路の工程段階毎の
断面図。
【図６】（ａ）及び（ｂ）は夫々、本発明の第５の実施
形態例であるスポットサイズ変換器付き半導体レーザ装
置の工程段階毎の断面図。
形態例であるスポットサイズ変換器付き半導体レーザ装
置の工程段階毎の断面図。
【図７】（ａ）及び（ｂ）は夫々、図６のスポットサイ
ズ変換器付き半導体レーザ装置の光導波路部分及び半導
体レーザ部分の断面図、（ｃ）は該レーザ装置のリッジ
部の平面図。
ズ変換器付き半導体レーザ装置の光導波路部分及び半導
体レーザ部分の断面図、（ｃ）は該レーザ装置のリッジ
部の平面図。
【図８】（ａ）〜（ｃ）は夫々、図６のコア層酸化後の
酸化領域及び非酸化領域を示す、図７（ｃ）のＡ−
Ａ’、Ｂ−Ｂ’、及び、Ｃ−Ｃ’断面図。
酸化領域及び非酸化領域を示す、図７（ｃ）のＡ−
Ａ’、Ｂ−Ｂ’、及び、Ｃ−Ｃ’断面図。
【図９】（ａ）及び（ｂ）は夫々、本発明の第６の実施
形態例のスポットサイズ変換器付き半導体レーザの各部
分の一製造工程段階の断面図。
形態例のスポットサイズ変換器付き半導体レーザの各部
分の一製造工程段階の断面図。
【図１０】（ａ）及び（ｂ）は夫々、図９（ａ）及び
（ｂ）の各部分の製造工程段階の斜視図、図（ｃ）は完
成後の断面図。
（ｂ）の各部分の製造工程段階の斜視図、図（ｃ）は完
成後の断面図。
【図１１】従来のＭＦＣ付き半導体レーザの断面図。
【図１２】（ａ）及び（ｂ）は夫々、図１１のＡ−Ａ’
及びＢ−Ｂ’断面図。
及びＢ−Ｂ’断面図。
【図１３】図１１の半導体レーザの一製造工程段階の平
面図。
面図。
【図１４】（ａ）及び（ｂ）は夫々、図１３の製造工程
段階における図１１のＡ−Ａ’及びＢ−Ｂ’断面図。
段階における図１１のＡ−Ａ’及びＢ−Ｂ’断面図。
【図１５】（ａ）及び（ｂ）は夫々、図１４に後続する
工程段階での図１４（ａ）及び（ｂ）と同じ位置での断
面図。
工程段階での図１４（ａ）及び（ｂ）と同じ位置での断
面図。
１１ ＧaＡs基板 １２ Ａl0.3Ｇa0.7Ａsクラッド層 １３ Ａl（Ｇa）Ａsコア層 １４ Ａl0.3Ｇa0.7Ａsクラッド層 １５ ＧaＡsキャップ層 １６ Ａl（Ｇa）Ａs酸化領域 １７ Ａl（Ｇa）Ａs非酸化領域 １８ ポリイミド層 ２０ 反射防止膜 ２１ ＧaＡsコンタクト層 ２２ ＡlＡsエッチング停止層 ２３ ＩnＰ基板 ３１ ｎ−ＧaＡs基板 ３２ ｎ−Ａl0.3Ｇa0.7Ａs層 ３３ Ａl（Ｇa）Ａs層 ３４ ｐ−Ａl0.3Ｇa0.7Ａs層 ３５ ｐ−ＧaＡsキャップ層３ ３６ Ａl（Ｇa）Ａs酸化領域 ３７ Ａl（Ｇa）Ａs非酸化領域 ３８ ポリイミド層 ３９ ｐ側電極 ４０ ｎ側電極 ５１ ｎ−ＧaＡs基板 ５２ ｎ−Ａl0.3Ｇa0.7Ａsクラッド層 ５３ 量子井戸活性層 ５４ ｎ−Ａl0.3Ｇa0.7Ａsクラッド層 ５５ ｐ−ＧaＡsコンタクト層 ５６ 帯状ＳiＯ2膜 ５７ Ａl0.3Ｇa0.7Ａsクラッド層 ５８ Ａl（Ｇa）Ａsコア層 ５９ Ａl0.3Ｇa0.7Ａsクラッド層 ６０ ＧaＡs層 ６１ ストライプ状リッジ ６２ テーパー状リッジ ６３ Ａl（Ｇa）Ａs酸化領域 ６４ Ａl（Ｇa）Ａs非酸化領域 ７１ ＧaＡs基板 ７２ ＩnＧaＰエッチング停止層 ７３ Ａl0.3Ｇa0.7Ａsクラッド層 ７４ Ａl（Ｇa）Ａsコア層 ７５ Ａl0.3Ｇa0.7Ａsクラッド層 ７６ ＧaＡsコンタクト層 ７７ スポットサイズ変換器 ８１ ｎ−ＩnＰ基板 ８２ ｎ−ＩnＰクラッド層 ８３ ＧＲＩＮ−ＳＣＨ−ＭＱＷ活性層 ８４ ｐ−ＩnＰクラッド層 ８５ ｐ−ＩnＧaＡsコンタクト層 ８６ 半導体レーザ
Claims (13)
- 【請求項１】 半導体基板上に、少なくともＡlを含む
材料からなり、Ａl組成が、膜厚方向の中央部分で少
く、該中央部分から膜表面及び裏面に向かって徐々に増
加する組成を有する半導体層を形成し、該半導体層を部
分的に酸化させて酸化領域及び非酸化領域を形成し、該
非酸化領域を光導波路とすることを特徴とする、光導波
路構造の製造方法。 - 【請求項２】 前記半導体層を部分的に酸化する前に、
該半導体層を光の進行方向に延びるリッジ構造に加工す
る工程を更に含むことを特徴とする請求項１に記載の半
導体光導波路構造の製造方法。 - 【請求項３】 前記リッジ構造に加工する工程は、光の
進行方向に半導体層の幅が狭まるテーパー状に加工する
工程であることを特徴とする請求項２に記載の半導体光
導波路構造の製造方法。 - 【請求項４】 前記半導体層を部分的に酸化する工程に
後続して、別の半導体基板上に形成した半導体光素子
を、該半導体光素子の光路を前記光導波路に結合させ
て、前記光導波路構造に直接接着する工程を更に含むこ
とを特徴とする、請求項１乃至３の何れか一に記載の半
導体光導波路構造の製造方法。 - 【請求項５】 前記半導体基板上に、半導体レーザをＭ
ＯＣＶＤ法により成長する工程を更に含むことを特徴と
する請求項１乃至３の何れか一に記載の半導体光導波路
構造の製造方法。 - 【請求項６】 前記半導体層を形成する工程がＭＢＥ法
により行われることを特徴とする請求項１乃至３の何れ
か１に記載の半導体光導波路構造の製造方法。 - 【請求項７】 請求項１乃至６の何れか一に記載の方法
で製造される半導体光導波路構造であって、前記半導体
層の組成がＡlxＧa1-xＡs（ｘ≦１）であることを特徴
とする半導体光導波路構造。 - 【請求項８】 請求項７に記載の半導体光導波路構造で
あって、前記中央部分の半導体層の組成がＡlxＧa1-xＡ
s（０．５≦ｘ≦０．９７）で、膜表面及び裏面の半導
体層の組成がＡlＡsであることを特徴とする半導体光導
波路構造。 - 【請求項９】 請求項１乃至６の何れか一に記載の方法
で製造される半導体光導波路構造であって、前記半導体
層が、ＡlxＧa1-xＡs、ＡlxＩn1-xＡs、ＡlxＧa1-xＰ、
ＡlxＩn1-xＰ、（ＡlxＧa1-x）yＩn1-yＰ、及び、（Ａl
xＧa1-x）yＩn1-yＡs（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１）の少
なくとも１種類から構成されることを特徴とする半導体
光導波路構造。 - 【請求項１０】 請求項１乃至６の何れか一に記載の方
法で製造される半導体光導波路構造であって、前記半導
体層が光導波路の光軸方向に傾斜を有するテーパーに形
成され、該テーパーの細幅先端部における前記光導波路
の断面が実質的に円形であることを特徴とする半導体光
導波路構造。 - 【請求項１１】 請求項１０に記載の半導体光導波路構
造であって、前記光導波路の幅が、前記テーパーの細幅
先端部で０．５μm以下であり、前記テーパーの太幅基
端部で２．０μm以下であることを特徴とする半導体光
導波路構造。 - 【請求項１２】 請求項１乃至３の何れか一に記載の方
法により製造された光導波路構造と、該光導波路構造の
光導波路に光学的に結合された活性層を有する半導体光
素子とを備えることを特徴とする半導体光デバイス。 - 【請求項１３】 前記半導体光素子が半導体レーザであ
ることを特徴とする請求項１２に記載の半導体光デバイ
ス。
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