JPH11298092A - 光半導体素子、光半導体装置および光半導体素子の製造方法 - Google Patents
光半導体素子、光半導体装置および光半導体素子の製造方法Info
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- JPH11298092A JPH11298092A JP10101642A JP10164298A JPH11298092A JP H11298092 A JPH11298092 A JP H11298092A JP 10101642 A JP10101642 A JP 10101642A JP 10164298 A JP10164298 A JP 10164298A JP H11298092 A JPH11298092 A JP H11298092A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 光ファイバ結合光中に占める非導波光成分や
近端反射成分を低減することで伝送特性の向上を図ると
同時に、複数の光半導体素子を集積化した際の素子間で
の干渉を制御可能となる。 【解決手段】 本発明は出射端面において、光導波層を
除去すると同時に、光導波層の延長線上近傍以外の領域
に切り欠きを形成する。
近端反射成分を低減することで伝送特性の向上を図ると
同時に、複数の光半導体素子を集積化した際の素子間で
の干渉を制御可能となる。 【解決手段】 本発明は出射端面において、光導波層を
除去すると同時に、光導波層の延長線上近傍以外の領域
に切り欠きを形成する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は光半導体素子、光半
導体装置及び光半導体素子の製造方法に関する。
導体装置及び光半導体素子の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】光半導体素子は、そのサイズが小さく、
さらに同一半導体基板上に複数の光半導体素子をモノリ
シックに集積化することにより、高機能化・多機能化を
図ることが可能である。こうした集積化光半導体素子
は、次世代の光通信システムを担うキーデバイスとして
期待されている。例えば、幹線系光通信システムにおい
ても、高速変調時にも波長チャープが小さい半導体光変
調器を半導体レーザとモノリシックに集積化することに
より、大容量かつ長距離伝送可能な送信光源が実現され
ている。
さらに同一半導体基板上に複数の光半導体素子をモノリ
シックに集積化することにより、高機能化・多機能化を
図ることが可能である。こうした集積化光半導体素子
は、次世代の光通信システムを担うキーデバイスとして
期待されている。例えば、幹線系光通信システムにおい
ても、高速変調時にも波長チャープが小さい半導体光変
調器を半導体レーザとモノリシックに集積化することに
より、大容量かつ長距離伝送可能な送信光源が実現され
ている。
【０００３】複数の光半導体素子を集積化する場合、素
子間での干渉が生じないように工夫する必要がある。半
導体光変調器と半導体レーザとをモノリシックに集積化
した場合、変調器側端面において反射があると、レーザ
領域にまで達した反射戻り光が波長チャープを誘起する
ことになる。したがって、半導体光変調器・半導体レー
ザ集積化光源では、出射端面となる変調器側の端面反射
率を極めて小さくする必要がある。例えば、２．５Ｇｂ
ｐｓの速度で変調した光信号を５００ｋｍ伝送させるた
めには、端面反射率を０．０１％程度以下に抑える必要
がある。このためには、出射端面に低反射膜をコーティ
ングするだけでは不十分であり、窓構造の導入が必須で
ある。
子間での干渉が生じないように工夫する必要がある。半
導体光変調器と半導体レーザとをモノリシックに集積化
した場合、変調器側端面において反射があると、レーザ
領域にまで達した反射戻り光が波長チャープを誘起する
ことになる。したがって、半導体光変調器・半導体レー
ザ集積化光源では、出射端面となる変調器側の端面反射
率を極めて小さくする必要がある。例えば、２．５Ｇｂ
ｐｓの速度で変調した光信号を５００ｋｍ伝送させるた
めには、端面反射率を０．０１％程度以下に抑える必要
がある。このためには、出射端面に低反射膜をコーティ
ングするだけでは不十分であり、窓構造の導入が必須で
ある。
【０００４】図１４には、従来の電界吸収型半導体光変
調器・分布帰還型半導体レーザ集積化光源の出射端面部
分の斜視図を示す。図中、１はｎ型ＩｎＰ基板、２は光
吸収層、３はｐ型ＩｎＰクラッド層、４はｐ型ＩｎＧａ
Ａｓコンタクト層、５はＦｅドープ半絶縁性ＩｎＰ埋め
込み層、６はｐ型オーミック電極、７はｎ型オーミック
電極、８はＳｉＯ2 膜、９はＳｉＮx から成る低反射コ
ーティング膜である。端面反射率を低減するために、出
射端面近傍において、光吸収層２が除去された窓領域１
５が設けられている。
調器・分布帰還型半導体レーザ集積化光源の出射端面部
分の斜視図を示す。図中、１はｎ型ＩｎＰ基板、２は光
吸収層、３はｐ型ＩｎＰクラッド層、４はｐ型ＩｎＧａ
Ａｓコンタクト層、５はＦｅドープ半絶縁性ＩｎＰ埋め
込み層、６はｐ型オーミック電極、７はｎ型オーミック
電極、８はＳｉＯ2 膜、９はＳｉＮx から成る低反射コ
ーティング膜である。端面反射率を低減するために、出
射端面近傍において、光吸収層２が除去された窓領域１
５が設けられている。
【０００５】図１４には、図１５の光変調器・半導体レ
ーザ集積化光源の出射端面部分の水平図を示す。図中、
１９は出射光を光ファイバに結合させるためのレンズで
ある。光吸収層２に沿って伝搬していた導波光は、窓領
域１５中では広がりながら伝搬する。したがって、出射
光を光ファイバに結合させるに際しては、Ｎ．Ａ．の大
きいレンズを用いる必要がある。しかしながら、Ｎ．
Ａ．の大きいレンズを用いるがために、光ファイバ結合
光中には多くの非導波光成分を含んでいた。さらには、
窓構造が無い場合に比べて、レンズ等の光学系を素子に
より近づける必要がある。このため、光学系と素子端面
との間の反射光が再度光学系に戻り、光ファイバに結合
しやすいという問題点があった。
ーザ集積化光源の出射端面部分の水平図を示す。図中、
１９は出射光を光ファイバに結合させるためのレンズで
ある。光吸収層２に沿って伝搬していた導波光は、窓領
域１５中では広がりながら伝搬する。したがって、出射
光を光ファイバに結合させるに際しては、Ｎ．Ａ．の大
きいレンズを用いる必要がある。しかしながら、Ｎ．
Ａ．の大きいレンズを用いるがために、光ファイバ結合
光中には多くの非導波光成分を含んでいた。さらには、
窓構造が無い場合に比べて、レンズ等の光学系を素子に
より近づける必要がある。このため、光学系と素子端面
との間の反射光が再度光学系に戻り、光ファイバに結合
しやすいという問題点があった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】このように、出射端面
に窓構造を有する従来の光半導体素子では、その出射光
を光ファイバに結合させる際に、非導波光や、光学系と
素子端面との間の反射光をも結合させていた。この結
果、非導波光や反射光が雑音成分となり、光ファイバを
介した伝送特性を劣化させるという問題点があった。
に窓構造を有する従来の光半導体素子では、その出射光
を光ファイバに結合させる際に、非導波光や、光学系と
素子端面との間の反射光をも結合させていた。この結
果、非導波光や反射光が雑音成分となり、光ファイバを
介した伝送特性を劣化させるという問題点があった。
【０００７】本発明は、上記事情を考慮して成されたも
ので、その目的とするところは、出射端面に窓構造を有
する光半導体素子において、導波光のみを光ファイバに
結合させることを可能とすることにある。
ので、その目的とするところは、出射端面に窓構造を有
する光半導体素子において、導波光のみを光ファイバに
結合させることを可能とすることにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明の骨子は、出射端
面に切り欠きを設けることにより、非導波光や光学系か
らの反射光を光学系とは異なる方向に反射させることに
ある。即ち本発明（請求項１）は、ストライプ状の光導
波層がクラッド層により埋め込まれ、出射端面に露出し
ない近傍まで設けられてなる光半導体素子において、前
記光導波層の延長線上以外の出射端面付近に切り欠き部
を設けてなることを特徴とする。
面に切り欠きを設けることにより、非導波光や光学系か
らの反射光を光学系とは異なる方向に反射させることに
ある。即ち本発明（請求項１）は、ストライプ状の光導
波層がクラッド層により埋め込まれ、出射端面に露出し
ない近傍まで設けられてなる光半導体素子において、前
記光導波層の延長線上以外の出射端面付近に切り欠き部
を設けてなることを特徴とする。
【０００９】また、不発明の光半導体装置は、請求項１
記載の光半導体素子が、他の光半導体素子、電子デバイ
スの少なくとも一つと同一半導体基板または同一絶縁性
基板上に集積化して形成してなることを特徴とする（請
求項２） さらに、本発明の製造方法は、半導体基板上に光導波方
向に部分的に切断されたストライプ状の光導波層を形成
する工程と、この光導波層をクラッド層により埋め込む
工程と、前記光導波と直交するＶ字状の溝を形成する工
程と、このＶ字状の溝をもとに応力加えて劈開する工程
とを有し、前記Ｖ字状の溝の底部は前記光導波層が切断
された領域中に位置しており、かつ前記Ｖ字状の溝が前
記光導波層の延長線上以外の領域に形成されていること
を特徴とする（請求項３）。
記載の光半導体素子が、他の光半導体素子、電子デバイ
スの少なくとも一つと同一半導体基板または同一絶縁性
基板上に集積化して形成してなることを特徴とする（請
求項２） さらに、本発明の製造方法は、半導体基板上に光導波方
向に部分的に切断されたストライプ状の光導波層を形成
する工程と、この光導波層をクラッド層により埋め込む
工程と、前記光導波と直交するＶ字状の溝を形成する工
程と、このＶ字状の溝をもとに応力加えて劈開する工程
とを有し、前記Ｖ字状の溝の底部は前記光導波層が切断
された領域中に位置しており、かつ前記Ｖ字状の溝が前
記光導波層の延長線上以外の領域に形成されていること
を特徴とする（請求項３）。
【００１０】（作用）本説明によれば、非導波光の大部
分は、出射端面に設けられた切り欠きで下方向に反射さ
れ、光ファイバに届くことはない。また、レンズ等の光
学系からの反射光の大部分は、出射端面に設けられた切
り欠きで上方向に反射されるため、再度光学系へ戻るこ
とはない。この結果、光ファイバ結合光中に占める非導
波光成分を大幅に低減することができる。また、導波光
が伝搬する領域には切り欠きを設けていないため、導波
光の光ファイバへの結合効率を低下させることもない。
分は、出射端面に設けられた切り欠きで下方向に反射さ
れ、光ファイバに届くことはない。また、レンズ等の光
学系からの反射光の大部分は、出射端面に設けられた切
り欠きで上方向に反射されるため、再度光学系へ戻るこ
とはない。この結果、光ファイバ結合光中に占める非導
波光成分を大幅に低減することができる。また、導波光
が伝搬する領域には切り欠きを設けていないため、導波
光の光ファイバへの結合効率を低下させることもない。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を実施
例にして説明する。 （実施例１）図１は、本発明の第１の実施例に係わる光
半導体素子の同波方向に沿った断面図であり、電界吸収
型半導体光変調器と分布帰還型半導体レーザをモノリシ
ックに集積化した構造から成る。また、図１の光半導体
素子の出射端面部分の斜視図を図２に示す。図中、１は
ｎ型ＩｎＰ基板、２は光吸収層、１１は活性層、１２は
回折格子、３はｐ型ＩｎＰクラッド層、４はｐ型ＩｎＧ
ａＡｓコンタクト層、５はＦｅドープ半絶縁性ＩｎＰ埋
め込み層、６はｐ型オーミック電極、７はｎ型オーミッ
ク電極、８はＳｉＯ2 膜、９はＳｉＮx から成る低反射
コーティング膜、１０はＳｉ／ＳｉＯ2 多層膜から成る
高反射コーティング膜である。また、出射端面近傍にお
いて、１０μｍの長さにわたって光吸収層２が除去され
ており、窓構造を呈している。さらに、光吸収層２の延
長線上を除いて、出射端面には一対の切り欠き１４が設
けられており、切り欠き１４の間隔は１５μｍである。
例にして説明する。 （実施例１）図１は、本発明の第１の実施例に係わる光
半導体素子の同波方向に沿った断面図であり、電界吸収
型半導体光変調器と分布帰還型半導体レーザをモノリシ
ックに集積化した構造から成る。また、図１の光半導体
素子の出射端面部分の斜視図を図２に示す。図中、１は
ｎ型ＩｎＰ基板、２は光吸収層、１１は活性層、１２は
回折格子、３はｐ型ＩｎＰクラッド層、４はｐ型ＩｎＧ
ａＡｓコンタクト層、５はＦｅドープ半絶縁性ＩｎＰ埋
め込み層、６はｐ型オーミック電極、７はｎ型オーミッ
ク電極、８はＳｉＯ2 膜、９はＳｉＮx から成る低反射
コーティング膜、１０はＳｉ／ＳｉＯ2 多層膜から成る
高反射コーティング膜である。また、出射端面近傍にお
いて、１０μｍの長さにわたって光吸収層２が除去され
ており、窓構造を呈している。さらに、光吸収層２の延
長線上を除いて、出射端面には一対の切り欠き１４が設
けられており、切り欠き１４の間隔は１５μｍである。
【００１２】図３には出射端面部分の水平図を、図４に
は出射端面部分の導波方向に沿った断面図を示す。図
中、１９は出射光を光ファイバに結合させるためのレン
ズである。ここで、変調器領域１６からの非導波光の大
部分は、出射端面に設けられた切り欠き１４により下方
向に反射されている。さらに、レンズ１９からの反射光
の大部分は、素子端面において切り欠き１４により上方
向に反射されている。この結果、光ファイバ結合光中に
は、非導波光成分や反射光成分はほとんど含まれていな
い。また、光吸収層２の延長線上では、幅１５μｍにわ
たって切り欠きがもうけられていない。ここで、長さ１
０μｍの窓領域１５を伝搬する間に導波光成分は１０μ
ｍ程度にまでしか広がらないので、切り欠き１４が導波
光の伝搬を妨げることはない。したがって、導波光の光
ファイバへの結合効率を低下させることもない。
は出射端面部分の導波方向に沿った断面図を示す。図
中、１９は出射光を光ファイバに結合させるためのレン
ズである。ここで、変調器領域１６からの非導波光の大
部分は、出射端面に設けられた切り欠き１４により下方
向に反射されている。さらに、レンズ１９からの反射光
の大部分は、素子端面において切り欠き１４により上方
向に反射されている。この結果、光ファイバ結合光中に
は、非導波光成分や反射光成分はほとんど含まれていな
い。また、光吸収層２の延長線上では、幅１５μｍにわ
たって切り欠きがもうけられていない。ここで、長さ１
０μｍの窓領域１５を伝搬する間に導波光成分は１０μ
ｍ程度にまでしか広がらないので、切り欠き１４が導波
光の伝搬を妨げることはない。したがって、導波光の光
ファイバへの結合効率を低下させることもない。
【００１３】次に、この光半導体素子の製造工程を出射
端面部分に限って以下に説明する。まず、（１００）結
晶面を主面とするｎ型ＩｎＰ基板１上に、光吸収層２、
ｐ型ＩｎＰクラッド層３、およびｐ型ＩｎＧａＡｓコン
タクト層４を順次形成する。その後、ｎ型ＩｎＰ基板１
に達するまでエッチング加工することにより、＜１１０
＞方向に沿って部分的に切断されたメサストライプ１３
を形成する。さらに、メサストライプ１３の側面、およ
びメサストライプ１３が切断された領域をＦｅドープ半
絶縁性ＩｎＰ層５、およびアンド−プＩｎＧａＡｓキャ
ップ層２０により埋め込む。さらに、ＩｎＧａＡｓキャ
ップ層２０を部分的にエッチング除去した後、これをマ
スクとして、半絶縁性ＩｎＰ埋め込み層５、およびｎ型
ＩｎＰ基板１をＨＣ１でエッチングすることにより溝１
４を形成する。図５には、溝形成時における出射端面部
分の水平図を示す。ＩｎＧａＡｓ層をマスクとしてＩｎ
Ｐ層をＨＣ１でエッチングする場合、ＩｎＰ層にはサイ
ドエッチングが入らない。したがって、溝１４の位置お
よびサイズは、ＩｎＧａＡｓキャップ層２０のパターニ
ングにより一意に決めることができる。すなわち、図５
では、溝１４の領域においてＩｎＧａＡｓキャップ層２
０がエッチング除去されている。ここで、メサトライプ
１３は２０μｍの長さにわたって切断されており、ま
た、幅２５μｍの溝１４は、メサストライプ１３が切断
された領域の中央に位置するように形成されている。ま
た、一対の溝１４の間隔は１５μｍであり、メサストラ
イプ１３の延長線がその中央に位置するように形成され
ている。さらに、図６には、図５におけるＡ−Ａ´方向
の断面図を示す。＜１１０＞方向に直交するストライプ
では、エッチングされたＩｎＰ層の側面は（１１１）結
晶面から成り、溝１４の断面はＶ字形状を呈している。
また、ＩｎＰ層にサイドエッチングが入らないため、溝
１４の底部はＩｎＧａＡｓキャップ層２０の開口部の中
央２１に正確に位置している。
端面部分に限って以下に説明する。まず、（１００）結
晶面を主面とするｎ型ＩｎＰ基板１上に、光吸収層２、
ｐ型ＩｎＰクラッド層３、およびｐ型ＩｎＧａＡｓコン
タクト層４を順次形成する。その後、ｎ型ＩｎＰ基板１
に達するまでエッチング加工することにより、＜１１０
＞方向に沿って部分的に切断されたメサストライプ１３
を形成する。さらに、メサストライプ１３の側面、およ
びメサストライプ１３が切断された領域をＦｅドープ半
絶縁性ＩｎＰ層５、およびアンド−プＩｎＧａＡｓキャ
ップ層２０により埋め込む。さらに、ＩｎＧａＡｓキャ
ップ層２０を部分的にエッチング除去した後、これをマ
スクとして、半絶縁性ＩｎＰ埋め込み層５、およびｎ型
ＩｎＰ基板１をＨＣ１でエッチングすることにより溝１
４を形成する。図５には、溝形成時における出射端面部
分の水平図を示す。ＩｎＧａＡｓ層をマスクとしてＩｎ
Ｐ層をＨＣ１でエッチングする場合、ＩｎＰ層にはサイ
ドエッチングが入らない。したがって、溝１４の位置お
よびサイズは、ＩｎＧａＡｓキャップ層２０のパターニ
ングにより一意に決めることができる。すなわち、図５
では、溝１４の領域においてＩｎＧａＡｓキャップ層２
０がエッチング除去されている。ここで、メサトライプ
１３は２０μｍの長さにわたって切断されており、ま
た、幅２５μｍの溝１４は、メサストライプ１３が切断
された領域の中央に位置するように形成されている。ま
た、一対の溝１４の間隔は１５μｍであり、メサストラ
イプ１３の延長線がその中央に位置するように形成され
ている。さらに、図６には、図５におけるＡ−Ａ´方向
の断面図を示す。＜１１０＞方向に直交するストライプ
では、エッチングされたＩｎＰ層の側面は（１１１）結
晶面から成り、溝１４の断面はＶ字形状を呈している。
また、ＩｎＰ層にサイドエッチングが入らないため、溝
１４の底部はＩｎＧａＡｓキャップ層２０の開口部の中
央２１に正確に位置している。
【００１４】図２の光半導体素子は、さらに基板全面で
ＩｎＧａＡｓキャップ層２０を除去し、電極形成工程を
経て、窓領域１５中において劈開端面にＳｉＮx から成
る低反射膜９をコーティングすることにより形成され
る。ここで、劈開工程は、スクライバ等によりウェハに
傷を入れること無く、エッチングにより形成された溝１
４に応力を加えることにより行われる。図６に示すよう
に、溝１４の断面はＶ字形状を呈しているため、応力が
集中する溝１４の底部２１において正確に劈開すること
ができる。この結果、劈開されて２個に分離されたそれ
ぞれの素子の出射端面には、光吸収層２の延長線上の幅
１５μｍの領域を除いて、切り欠き１４が形成される。
非導波光や反射光を光ファイバに結合させることなく、
導波光の結合効率を低下させないためには、切り欠き１
４の位置およびサイズを窓領域１５の長さに応じて制御
する必要がある。しかし、本発明によれば、劈開位置２
１をＩｎＧａＡｓキャップ層２０のパターニングにより
決めることができるため、劈開後の窓領域１５の長さを
も高精度に制御することが可能である。
ＩｎＧａＡｓキャップ層２０を除去し、電極形成工程を
経て、窓領域１５中において劈開端面にＳｉＮx から成
る低反射膜９をコーティングすることにより形成され
る。ここで、劈開工程は、スクライバ等によりウェハに
傷を入れること無く、エッチングにより形成された溝１
４に応力を加えることにより行われる。図６に示すよう
に、溝１４の断面はＶ字形状を呈しているため、応力が
集中する溝１４の底部２１において正確に劈開すること
ができる。この結果、劈開されて２個に分離されたそれ
ぞれの素子の出射端面には、光吸収層２の延長線上の幅
１５μｍの領域を除いて、切り欠き１４が形成される。
非導波光や反射光を光ファイバに結合させることなく、
導波光の結合効率を低下させないためには、切り欠き１
４の位置およびサイズを窓領域１５の長さに応じて制御
する必要がある。しかし、本発明によれば、劈開位置２
１をＩｎＧａＡｓキャップ層２０のパターニングにより
決めることができるため、劈開後の窓領域１５の長さを
も高精度に制御することが可能である。
【００１５】また、溝１４の形成に際しては、溝１４の
断面がＶ字形状を呈するに十分なだけＩｎＰ層をエッチ
ングすれば良い。ここで、溝１４の側面は（１１１）結
晶面により規定され、かつＩｎＰ層にはサイドエッチン
グが入らないため、溝１４の断面がＶ字形状を呈してか
らさらにＨＣ１に浸しても、それ以上ＩｎＰ層のエッチ
ングが進むことはない。すなわち、溝１４の深さは、Ｉ
ｎＧａＡｓキャップ層２０の開口部の幅により一意に決
めることができる。したがって、ＩｎＧａＡｓキャップ
層２０の開口部の幅を制御することにより、応力を加え
て劈開するに十分なだけの溝１４の深さを容易に得るこ
とができる。
断面がＶ字形状を呈するに十分なだけＩｎＰ層をエッチ
ングすれば良い。ここで、溝１４の側面は（１１１）結
晶面により規定され、かつＩｎＰ層にはサイドエッチン
グが入らないため、溝１４の断面がＶ字形状を呈してか
らさらにＨＣ１に浸しても、それ以上ＩｎＰ層のエッチ
ングが進むことはない。すなわち、溝１４の深さは、Ｉ
ｎＧａＡｓキャップ層２０の開口部の幅により一意に決
めることができる。したがって、ＩｎＧａＡｓキャップ
層２０の開口部の幅を制御することにより、応力を加え
て劈開するに十分なだけの溝１４の深さを容易に得るこ
とができる。
【００１６】（実施例２）次に、本発明の第２の実施例
を図７、８を参照して説明する。図７は、本発明の第２
の実施例に係わる電界吸収型光変調器・分布帰還半導体
レーザ集積化光源の導波方向に沿った断面図であり、図
８は、出射端面部分の斜視図である。図７、８におい
て、図１、２と同一の部分については、図１、２と同一
の符号を付してその説明を省略する。変調器領域１６、
電極分離領域１７、および窓領域１５は、幅１５μｍの
狭メサ形状にエッチング加工されており、寄生容量の低
減を図っている。また、狭メサ２２は一対の溝２３によ
り挟まれており、さらに出斜端面において、溝２３の外
側には切り欠き１４が形成されている。したがって、光
学系からの反射光は、再度光学系に戻ることなく放射さ
れる。
を図７、８を参照して説明する。図７は、本発明の第２
の実施例に係わる電界吸収型光変調器・分布帰還半導体
レーザ集積化光源の導波方向に沿った断面図であり、図
８は、出射端面部分の斜視図である。図７、８におい
て、図１、２と同一の部分については、図１、２と同一
の符号を付してその説明を省略する。変調器領域１６、
電極分離領域１７、および窓領域１５は、幅１５μｍの
狭メサ形状にエッチング加工されており、寄生容量の低
減を図っている。また、狭メサ２２は一対の溝２３によ
り挟まれており、さらに出斜端面において、溝２３の外
側には切り欠き１４が形成されている。したがって、光
学系からの反射光は、再度光学系に戻ることなく放射さ
れる。
【００１７】この光半導体素子の製造工程を出射端面部
分に限って以下に説明する。まず、（１００）結晶面を
主面とするｎ型ＩｎＰ基板１上に、＜１１０＞方向に沿
って部分的に切断されたストライプ状の光吸収層２を形
成する。さらに、光吸収層２の側面、および光吸収層２
が切断された領域をＦｅドープ半絶縁性ＩｎＰ層３によ
り埋め込む。その後、基板全面にｐ型ＩｎＰクラッド層
３、およびｐ型ＩｎＧａＡｓコンタクト層４を順次形成
する。さらに、ｐ型ＩｎＰＧａＡｓコンタクト層４を部
分的にエッチング除去した後、ｐ型ＩｎＧａＡｓコンタ
クト層４をマスクとして、ｐ型ＩｎＰクラッド層３、半
絶縁性ＩｎＰ埋め込み層５、およびｎ型ＩｎＰ基板１を
ＨＣ１でエッチングすることにより溝を形成する。図９
には、溝形成時における出射端面部分の水平図を示す。
ＩｎＧａＡｓ層をマスクとしてＩｎＰ層をＨＣ１でエッ
チングする場合、ＩｎＰ層にはサイドエッチングが入ら
ない。したがって、溝１４、２３の位置およびサイズ
は、ｐ型ＩｎＧａＡｓコンタクト層の４パターニングに
より一意に決めることができる。すなわち、図９では、
溝１４、２３の領域においてｐ型ＩｎＧａＡｓコンタク
ト層４がエッチング除去されている。ここで、光吸収層
２は２０μｍの長さにわたって切断されており、また幅
２５μｍの溝１４は、光吸収層２が切断された領域の中
央に位置するように形成されている。図１０には、図９
におけるＢ−Ｂ´方向の断面図を示す。＜１１０＞方向
に平行なストライプでは、ＩｎＰ層は、サイドエッチン
グが入ることなく、ほぼ垂直にエッチングされている。
したがって、狭メサ２２の位置および幅をｐ型ＩｎＧａ
Ａｓコンタクト層４により正確に規定することができ
る。図１１には、図９におけるＡ−Ａ´方向の断面図を
示す。＜１１０＞方向に直交するストライプでは、エッ
チングされたＩｎＰ層の側面は（１１１）結晶面から成
り、かつＩｎＰ層にサイドエッチングが入らないことか
ら、溝１４の断面はＶ字形状を呈しており、溝１４の底
部はｐ型ＩｎＧａＡｓコンタクト層４の開口部の中央２
１に正確に位置している。
分に限って以下に説明する。まず、（１００）結晶面を
主面とするｎ型ＩｎＰ基板１上に、＜１１０＞方向に沿
って部分的に切断されたストライプ状の光吸収層２を形
成する。さらに、光吸収層２の側面、および光吸収層２
が切断された領域をＦｅドープ半絶縁性ＩｎＰ層３によ
り埋め込む。その後、基板全面にｐ型ＩｎＰクラッド層
３、およびｐ型ＩｎＧａＡｓコンタクト層４を順次形成
する。さらに、ｐ型ＩｎＰＧａＡｓコンタクト層４を部
分的にエッチング除去した後、ｐ型ＩｎＧａＡｓコンタ
クト層４をマスクとして、ｐ型ＩｎＰクラッド層３、半
絶縁性ＩｎＰ埋め込み層５、およびｎ型ＩｎＰ基板１を
ＨＣ１でエッチングすることにより溝を形成する。図９
には、溝形成時における出射端面部分の水平図を示す。
ＩｎＧａＡｓ層をマスクとしてＩｎＰ層をＨＣ１でエッ
チングする場合、ＩｎＰ層にはサイドエッチングが入ら
ない。したがって、溝１４、２３の位置およびサイズ
は、ｐ型ＩｎＧａＡｓコンタクト層の４パターニングに
より一意に決めることができる。すなわち、図９では、
溝１４、２３の領域においてｐ型ＩｎＧａＡｓコンタク
ト層４がエッチング除去されている。ここで、光吸収層
２は２０μｍの長さにわたって切断されており、また幅
２５μｍの溝１４は、光吸収層２が切断された領域の中
央に位置するように形成されている。図１０には、図９
におけるＢ−Ｂ´方向の断面図を示す。＜１１０＞方向
に平行なストライプでは、ＩｎＰ層は、サイドエッチン
グが入ることなく、ほぼ垂直にエッチングされている。
したがって、狭メサ２２の位置および幅をｐ型ＩｎＧａ
Ａｓコンタクト層４により正確に規定することができ
る。図１１には、図９におけるＡ−Ａ´方向の断面図を
示す。＜１１０＞方向に直交するストライプでは、エッ
チングされたＩｎＰ層の側面は（１１１）結晶面から成
り、かつＩｎＰ層にサイドエッチングが入らないことか
ら、溝１４の断面はＶ字形状を呈しており、溝１４の底
部はｐ型ＩｎＧａＡｓコンタクト層４の開口部の中央２
１に正確に位置している。
【００１８】図８の光半導体素子は、さらに電極形成工
程を経て、溝１４に応力を加えることにより窓領域１５
中において劈開された後、劈開端面にＳｉＮx から成る
低反射膜９をコーティングすることにより形成される。
また、劈開位置は、応力が集中する溝１４の底部２１に
正確に位置している。この結果、劈開されて２個に分離
されたそれぞれの素子の出射端面には、溝２３の外側に
切り欠き１４が形成される。
程を経て、溝１４に応力を加えることにより窓領域１５
中において劈開された後、劈開端面にＳｉＮx から成る
低反射膜９をコーティングすることにより形成される。
また、劈開位置は、応力が集中する溝１４の底部２１に
正確に位置している。この結果、劈開されて２個に分離
されたそれぞれの素子の出射端面には、溝２３の外側に
切り欠き１４が形成される。
【００１９】（実施例３）次に、本発明の第３の実施例
を図１２を参照して説明する。図１２は、本発明の第３
の実施例に係わる電界吸収型光変調器・分布帰還型半導
体レーザ集積化光源の出射端面部分の斜視図である。図
１２において、図８と同一の部分については、図８と同
一の符号を付してその説明を省略する。
を図１２を参照して説明する。図１２は、本発明の第３
の実施例に係わる電界吸収型光変調器・分布帰還型半導
体レーザ集積化光源の出射端面部分の斜視図である。図
１２において、図８と同一の部分については、図８と同
一の符号を付してその説明を省略する。
【００２０】図１３には、出射端面部分の劈開工程前の
水平図を示す。この実施例では、図１３に示すようにｐ
型ＩｎＧａＡｓコンタクト層４をパターニングし、これ
をマスクとしてＩｎＰ層をエッチングすることにより、
溝１４、２３を形成している。また、劈開工程前には、
光吸収層２は３０μｍの長さにわたって切断されてい
る。さらに、幅２０μｍの溝１４は、光吸収層２が切断
された領域の中央に位置するように形成されている。ま
た、溝２３に挾まれた狭メサ２２の幅は、光吸収層２の
端部から、溝１４の中央２１に向かって１０μｍから２
０μｍにテーパ状に広がるように形成されている。その
実施例と同様に、溝１４の断面はＶ字形状を呈してお
り、かつその底部溝１４の中央２１に正確に位置してい
る。したがって、溝１４に応力を加えることにより、溝
１４の中央２１において正確に劈開することができる。
この結果、劈開されて形成された両素子ともに、長さ１
５μｍの窓領域が形成され、かつ、光吸収層２の端部か
ら出射端面２１に向かって、狭メサ１４の幅がテーパ状
に広がるように形成される。窓領域１５中では、導波光
は広がりながら伝搬するが、この光分布の広がりに応じ
て狭メサ２２の幅もテーパ状に広がっているため、導波
光の伝搬が溝２３により妨げられることはない。
水平図を示す。この実施例では、図１３に示すようにｐ
型ＩｎＧａＡｓコンタクト層４をパターニングし、これ
をマスクとしてＩｎＰ層をエッチングすることにより、
溝１４、２３を形成している。また、劈開工程前には、
光吸収層２は３０μｍの長さにわたって切断されてい
る。さらに、幅２０μｍの溝１４は、光吸収層２が切断
された領域の中央に位置するように形成されている。ま
た、溝２３に挾まれた狭メサ２２の幅は、光吸収層２の
端部から、溝１４の中央２１に向かって１０μｍから２
０μｍにテーパ状に広がるように形成されている。その
実施例と同様に、溝１４の断面はＶ字形状を呈してお
り、かつその底部溝１４の中央２１に正確に位置してい
る。したがって、溝１４に応力を加えることにより、溝
１４の中央２１において正確に劈開することができる。
この結果、劈開されて形成された両素子ともに、長さ１
５μｍの窓領域が形成され、かつ、光吸収層２の端部か
ら出射端面２１に向かって、狭メサ１４の幅がテーパ状
に広がるように形成される。窓領域１５中では、導波光
は広がりながら伝搬するが、この光分布の広がりに応じ
て狭メサ２２の幅もテーパ状に広がっているため、導波
光の伝搬が溝２３により妨げられることはない。
【００２１】なお、この実施例では、溝１４、２３を形
成するに際し、ＩｎＰ層を同時にエッチングしたが、こ
れらを同時にエッチングする必要はない。溝１４の形成
に題しては、溝１４の断面がＶ字形状を呈するに十分な
だけＩｎＰ層をエッチングすればよい。また、溝２３の
形状に際しては、本実施例ではｎ型ＩｎＰ基板１に至る
までＩｎＰ層をエッチングしたが、素子寄生容量を低減
するためには、少なくともｐ型ＩｎＰクラッド層３が２
３により分離されるまでエッチングすればよい。
成するに際し、ＩｎＰ層を同時にエッチングしたが、こ
れらを同時にエッチングする必要はない。溝１４の形成
に題しては、溝１４の断面がＶ字形状を呈するに十分な
だけＩｎＰ層をエッチングすればよい。また、溝２３の
形状に際しては、本実施例ではｎ型ＩｎＰ基板１に至る
までＩｎＰ層をエッチングしたが、素子寄生容量を低減
するためには、少なくともｐ型ＩｎＰクラッド層３が２
３により分離されるまでエッチングすればよい。
【００２２】なお、本発明は上述した実施例に限定され
るものではない。実施例では、ＩｎＧａＡｓＰ系の光半
導体素子について説明したが、ＡｌＧａＡｓ系，ＡＩＧ
ａＩｎＰ系など、様々な材料系について本発明を適用す
ることができる。また、実施例では、光変調器と半導体
レーザとをモノリシックに集積化した構造について説明
したが、他に単体の半導体レーザ、光変調器、光増幅
器、光スイッチ、光カップラ、光導波路や、これらを集
積化した素子構造においても、本発明は有効である。さ
らに、光吸収層や活性層にはバルク材料を用いても多重
量子井戸構造を用いてもよい。また、実施例では、Ｉｎ
ＧａＡｓ層をマスクとしてＩｎＰ層をエッチングするこ
とにより溝を形成したが、ＩｎＧａＡｓＰ層をマスクに
用いても良い。さらには、半導体埋め込み層波ＩｎＰ層
に限るものではなく、例えば、ＩｎＧａＡｓＰ層や、Ｉ
ｎＰ層とＩｎＧａＡｓＰ層を積層した半導体層を用いて
もよい。また、半導体基板や半導体埋め込み層の導電型
についても、様々な半導体層を用いることかできる。そ
の他、本発明の主旨を逸脱しない範囲で、種々変形して
実施することができる。
るものではない。実施例では、ＩｎＧａＡｓＰ系の光半
導体素子について説明したが、ＡｌＧａＡｓ系，ＡＩＧ
ａＩｎＰ系など、様々な材料系について本発明を適用す
ることができる。また、実施例では、光変調器と半導体
レーザとをモノリシックに集積化した構造について説明
したが、他に単体の半導体レーザ、光変調器、光増幅
器、光スイッチ、光カップラ、光導波路や、これらを集
積化した素子構造においても、本発明は有効である。さ
らに、光吸収層や活性層にはバルク材料を用いても多重
量子井戸構造を用いてもよい。また、実施例では、Ｉｎ
ＧａＡｓ層をマスクとしてＩｎＰ層をエッチングするこ
とにより溝を形成したが、ＩｎＧａＡｓＰ層をマスクに
用いても良い。さらには、半導体埋め込み層波ＩｎＰ層
に限るものではなく、例えば、ＩｎＧａＡｓＰ層や、Ｉ
ｎＰ層とＩｎＧａＡｓＰ層を積層した半導体層を用いて
もよい。また、半導体基板や半導体埋め込み層の導電型
についても、様々な半導体層を用いることかできる。そ
の他、本発明の主旨を逸脱しない範囲で、種々変形して
実施することができる。
【００２３】
【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
光ファイバ結合光中に占める非導波光成分や近端反射光
成分を大幅に低減することが可能であると同時に、導波
光の光ファイバへの結合効率を低下させることもない。
したがって、出射端面に窓構造を設けた場合にも、出射
光ファイバへ結合させる際のＳ／Ｎ比が高く、伝送特性
の向上が図られる。さらに、端面反射率を極めて小さく
できるため、素子間での干渉を生じさせることなく、複
数の光半導体素子を集積化することが可能である。この
結果、光半導体素子の高機能化・多機能化を容易に実施
することができる。
光ファイバ結合光中に占める非導波光成分や近端反射光
成分を大幅に低減することが可能であると同時に、導波
光の光ファイバへの結合効率を低下させることもない。
したがって、出射端面に窓構造を設けた場合にも、出射
光ファイバへ結合させる際のＳ／Ｎ比が高く、伝送特性
の向上が図られる。さらに、端面反射率を極めて小さく
できるため、素子間での干渉を生じさせることなく、複
数の光半導体素子を集積化することが可能である。この
結果、光半導体素子の高機能化・多機能化を容易に実施
することができる。
【図１】第１の実施例に係わる光半導体素子の導波方向
に沿った断面図、
に沿った断面図、
【図２】第１の実施例に係わる光半導体素子の出射端面
部分の斜視図、
部分の斜視図、
【図３】第１の実施例に係わる光半導体素子の出射端面
部分の水平図、
部分の水平図、
【図４】第１の実施例に係わる光半導体素子の出射端面
部分の導波方向に沿った断面図、
部分の導波方向に沿った断面図、
【図５】第１の実施例に係わる光半導体素子の出射端面
部分の劈開工程前の水平図、
部分の劈開工程前の水平図、
【図６】図５中におけるＡ−Ａ′方向の断面図、
【図７】第２の実施例に係わる光半導体素子の導波方向
に沿った断面図、
に沿った断面図、
【図８】第２の実施例に係わる光半導体素子の出射端面
部分の斜視図、
部分の斜視図、
【図９】第２の実施例に係わる光半導体素子の出射端面
部分の劈開工程前の水平図、
部分の劈開工程前の水平図、
【図１０】図９中におけるＢ−Ｂ′方向の断面図、
【図１１】図９中におけるＡ−Ａ′方向の断面図、
【図１２】第３の実施例に係わる光半導体素子の出射端
面部分の斜視図、
面部分の斜視図、
【図１３】第３の実施例に係わる光半導体素子の出射端
面部分の劈開工程前の水平図、
面部分の劈開工程前の水平図、
【図１４】従来の光半導体素子の出射端面部分の斜視
図、
図、
【図１５】従来の光半導体素子の出射端面部分の水平
図。
図。
１…ｎ型ＩｎＰ基板 ２…光吸収層 ３…ｐ型ＩｎＰクラッド層 ４…ｐ型ＩｎＧａＡｓコンタクト層 ５…Ｆｅドープ半絶縁性ＩｎＰ埋め込み層 ６…ｐ型オーミック電極 ７…ｎ型オーミック電極 ８…ＳｉＯ2 膜 ９…低反射コーティング膜 １０…高反射コーティング膜 １１…活性層 １２…回折格子 １３…メサストライプ １４…切り欠き １５…窓領域 １６…変調器領域 １７…電極分離領域 １８…レーザ領域 １９…レンズ ２０…アンドープＩｎＧａＡｓキャップ層 ２１…劈開位置 ２２…狭メサ ２３…エッチング溝
Claims (3)
- 【請求項１】ストライプ状の光導波層がクラッド層によ
り埋め込まれ、出射端面に露出しない近傍まで設けられ
てなる光半導体素子において、前記光導波層の延長線上
以外の出射端面付近に切り欠き部を設けてなることを特
徴とする光半導体素子。 - 【請求項２】請求項１記載の光半導体素子が、他の光半
導体素子、電子デバイスの少なくとも一つと同一半導体
基板または同一絶縁性基板上に集積化して形成してなる
ことを特徴とする光半導体装置。 - 【請求項３】半導体基板上に光導波方向に部分的に切断
されたストライプ状の光導波層を形成する工程と、この
光導波層をクラッド層により埋め込む工程と、前記光導
波と直交するＶ字状の溝を形成する工程と、このＶ字状
の溝をもとに応力加えて劈開する工程とを有し、前記Ｖ
字状の溝の底部は前記光導波層が切断された領域中に位
置しており、かつ前記Ｖ字状の溝が前記光導波層の延長
線上以外の領域に形成されていることを特徴とする半導
体素子の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10101642A JPH11298092A (ja) | 1998-04-14 | 1998-04-14 | 光半導体素子、光半導体装置および光半導体素子の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10101642A JPH11298092A (ja) | 1998-04-14 | 1998-04-14 | 光半導体素子、光半導体装置および光半導体素子の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11298092A true JPH11298092A (ja) | 1999-10-29 |
Family
ID=14306039
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10101642A Abandoned JPH11298092A (ja) | 1998-04-14 | 1998-04-14 | 光半導体素子、光半導体装置および光半導体素子の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11298092A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009135528A (ja) * | 2009-03-13 | 2009-06-18 | Hitachi Ltd | 半導体光素子 |
| JP2019009348A (ja) * | 2017-06-27 | 2019-01-17 | 住友電気工業株式会社 | 量子カスケード半導体レーザ |
-
1998
- 1998-04-14 JP JP10101642A patent/JPH11298092A/ja not_active Abandoned
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009135528A (ja) * | 2009-03-13 | 2009-06-18 | Hitachi Ltd | 半導体光素子 |
| JP2019009348A (ja) * | 2017-06-27 | 2019-01-17 | 住友電気工業株式会社 | 量子カスケード半導体レーザ |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20050215 |
|
| RD02 | Notification of acceptance of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422 Effective date: 20050414 |
|
| A762 | Written abandonment of application |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A762 Effective date: 20050418 |
|
| RD04 | Notification of resignation of power of attorney |
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|
| A072 | Dismissal of procedure [no reply to invitation to correct request for examination] |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A072 Effective date: 20050816 |