JPH0750815B2 - 半導体光集積素子の製造方法 - Google Patents
半導体光集積素子の製造方法Info
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- JPH0750815B2 JPH0750815B2 JP2222928A JP22292890A JPH0750815B2 JP H0750815 B2 JPH0750815 B2 JP H0750815B2 JP 2222928 A JP2222928 A JP 2222928A JP 22292890 A JP22292890 A JP 22292890A JP H0750815 B2 JPH0750815 B2 JP H0750815B2
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- laser
- region
- semiconductor
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-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/10—Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region
- H01S5/16—Window-type lasers, i.e. with a region of non-absorbing material between the active region and the reflecting surface
- H01S5/164—Window-type lasers, i.e. with a region of non-absorbing material between the active region and the reflecting surface with window regions comprising semiconductor material with a wider bandgap than the active layer
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- Optical Couplings Of Light Guides (AREA)
- Optical Integrated Circuits (AREA)
- Semiconductor Lasers (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、光通信、光情報処理などに用いられる、半導
体レーザーや光導波路などを集積した半導体光集積素子
の製造方法に関する。
体レーザーや光導波路などを集積した半導体光集積素子
の製造方法に関する。
［従来の技術］ 光通信や光情報処理に用いられる光半導体デバイスに
は、よりいっそうの高性能化高機能化が要求されるよう
になってきている。そのためには、半導体レーザやフォ
トダイオードなどの素子単体の高性能化・高機能化はも
とより、それらの素子を組み合わせて集積化を行ってい
くことが重要である。各種素子を集積化して半導体光集
積素子（PIC;フォトニック・インテグレーテッド・サー
キット）を作製するにあたっては、各素子をいかに半導
体基板上に配置していくか、またいかに設計通りの構造
に作製するかが重要である。
は、よりいっそうの高性能化高機能化が要求されるよう
になってきている。そのためには、半導体レーザやフォ
トダイオードなどの素子単体の高性能化・高機能化はも
とより、それらの素子を組み合わせて集積化を行ってい
くことが重要である。各種素子を集積化して半導体光集
積素子（PIC;フォトニック・インテグレーテッド・サー
キット）を作製するにあたっては、各素子をいかに半導
体基板上に配置していくか、またいかに設計通りの構造
に作製するかが重要である。
PICの従来例として、半導体レーザ（LD）２素子と合波
器，光導波路を集積した構造を第６図に示す。第６図
（ａ）はPICの概略を示す平面図、第６図（ｂ）はPICの
構造を示す斜視図である。活性層３はレーザ領域のみに
存在し、ガイド層10はレーザ領域と導波路領域全体にわ
たって存在する。例として活性層３に波長1.55μｍ組成
のInGaAsPを用いた場合、ガイド層10には波長1.3μｍ組
成のInGaAsPを用いている。電流をレーザ領域のみに流
し、２つのレーザ素子間の電気的絶縁をとるために、高
抵抗InP13で埋め込まれた高抵抗埋め込み構造とし、メ
サエッチングを用いている。
器，光導波路を集積した構造を第６図に示す。第６図
（ａ）はPICの概略を示す平面図、第６図（ｂ）はPICの
構造を示す斜視図である。活性層３はレーザ領域のみに
存在し、ガイド層10はレーザ領域と導波路領域全体にわ
たって存在する。例として活性層３に波長1.55μｍ組成
のInGaAsPを用いた場合、ガイド層10には波長1.3μｍ組
成のInGaAsPを用いている。電流をレーザ領域のみに流
し、２つのレーザ素子間の電気的絶縁をとるために、高
抵抗InP13で埋め込まれた高抵抗埋め込み構造とし、メ
サエッチングを用いている。
このPICの作製工程を述べる。結晶成長には有機金属気
相成長法（MOVPE）を用いるのが一般的である。まず、
ｎ−InP基板１の上に、ｎ−InGaAsPガイド層10、InGaAs
P活性層３、ｐ−InPクラッド層４を成長した後、SiO2膜
を選択マスクとして導波路領域のｐ−InPクラッド層
４、InGaAsP活性層３を除去し、InGaAsPガイド層および
ｐ−InPクラッド層（図中には示されていない）を埋め
込み成長する。次に、SiO2膜をマスクとしてメサエッチ
ングし、Feドープ高抵抗InP層13を埋め込み成長する。S
iO2膜を除去した後、さらに、前面にｐ−InPクラッド層
５およびP+−InGaAsキャップ層７を成長する。レーザ領
域と導波路領域の間、および二つのレーザ素子の間に絶
縁用の溝をエッチングにより形成してから、全面にSiO2
膜21を堆積し、レーザ部の上部を窓開けしてｐ側のパッ
ド電極32を、また基板側にｎ側電極33を形成して完成す
る。この例では、二つのレーザ素子の発振波長の制御は
できないが、分布帰還型（DFB）溝にすれば、グレーテ
ィングのピッチを変えたり、多電極構造にするなどして
多波長光源とすることができる。
相成長法（MOVPE）を用いるのが一般的である。まず、
ｎ−InP基板１の上に、ｎ−InGaAsPガイド層10、InGaAs
P活性層３、ｐ−InPクラッド層４を成長した後、SiO2膜
を選択マスクとして導波路領域のｐ−InPクラッド層
４、InGaAsP活性層３を除去し、InGaAsPガイド層および
ｐ−InPクラッド層（図中には示されていない）を埋め
込み成長する。次に、SiO2膜をマスクとしてメサエッチ
ングし、Feドープ高抵抗InP層13を埋め込み成長する。S
iO2膜を除去した後、さらに、前面にｐ−InPクラッド層
５およびP+−InGaAsキャップ層７を成長する。レーザ領
域と導波路領域の間、および二つのレーザ素子の間に絶
縁用の溝をエッチングにより形成してから、全面にSiO2
膜21を堆積し、レーザ部の上部を窓開けしてｐ側のパッ
ド電極32を、また基板側にｎ側電極33を形成して完成す
る。この例では、二つのレーザ素子の発振波長の制御は
できないが、分布帰還型（DFB）溝にすれば、グレーテ
ィングのピッチを変えたり、多電極構造にするなどして
多波長光源とすることができる。
［発明が解決しようとする課題］ このような、PICの作製には、導波路を形成する層構造
を精密に制御することが重要である。層厚はMOVPEなど
の気相成長法を用いれば充分に制御が可能であるが、導
波路幅は従来、SiO2などをマスクとして用いたメサエッ
チングにより制御しており、サイドエッチングなどによ
り充分な制御性が得られないなどの問題があった。
を精密に制御することが重要である。層厚はMOVPEなど
の気相成長法を用いれば充分に制御が可能であるが、導
波路幅は従来、SiO2などをマスクとして用いたメサエッ
チングにより制御しており、サイドエッチングなどによ
り充分な制御性が得られないなどの問題があった。
またレーザ領域の活性層と導波路領域のガイド層を形成
するために、活性層を全面に成長してから、導波路領域
の活性層を選択エッチングして除去し、ガイド層を埋め
込み成長していた。活性層とガイド層は光学的に結合
し、接合部分での散乱が少ない構造にする必要があり、
埋め込み成長によりそのような構造を作製するのは困難
であった。
するために、活性層を全面に成長してから、導波路領域
の活性層を選択エッチングして除去し、ガイド層を埋め
込み成長していた。活性層とガイド層は光学的に結合
し、接合部分での散乱が少ない構造にする必要があり、
埋め込み成長によりそのような構造を作製するのは困難
であった。
［課題を解決するための手段］ 上記の課題を解決するための光半導体集積素子の製造方
法は、半導体光集積素子の製造方法において、ストライ
プ方向で幅を変化させた２本の平行なストライプ状誘電
体薄膜を、結晶成長領域は一定の幅のストライプ状開口
部となるように半導体表面に形成する工程と、前記誘電
体薄膜をマスクとして、MOVPE成長により前記結晶成長
領域に量子井戸構造を含む半導体層を選択的に結晶成長
する工程とを有し、前記誘電体薄膜の幅の変化により、
前記結晶成長領域での半導体層の結晶成長速度を制御す
ることを特徴とする。
法は、半導体光集積素子の製造方法において、ストライ
プ方向で幅を変化させた２本の平行なストライプ状誘電
体薄膜を、結晶成長領域は一定の幅のストライプ状開口
部となるように半導体表面に形成する工程と、前記誘電
体薄膜をマスクとして、MOVPE成長により前記結晶成長
領域に量子井戸構造を含む半導体層を選択的に結晶成長
する工程とを有し、前記誘電体薄膜の幅の変化により、
前記結晶成長領域での半導体層の結晶成長速度を制御す
ることを特徴とする。
［作用］ 本発明の根本をなす平坦基板上の選択成長の様子を第１
図に示す。第１図（ａ）に示すように、（100）方位半
導体基板１上に選択成長用薄膜21を形成し、〈011〉お
よび〈０１〉方向のストライプ状に薄膜21を選択的に
除去し、MOVPEによってDH構造を成長すると、第１図
（ｂ）に示したように成長層の側面は〈０１〉ストラ
イプに沿っては（111）Ａ面が、また〈011〉方向に沿っ
ては（111）Ｂ面が形成される。また各成長層の表面は
（100）面を形成しており、界面も非常にフラットであ
る。混晶の組成も、薄膜のストライプ幅が極端に広くな
ければ面内で均一であり、光半導体素子やPICの活性層
や導波路層に充分適用できる。また側面は（111）面と
なるため、薄膜21のパターニングが精密であれば、成長
層幅の制御性も非常によくなるという特徴がある。
図に示す。第１図（ａ）に示すように、（100）方位半
導体基板１上に選択成長用薄膜21を形成し、〈011〉お
よび〈０１〉方向のストライプ状に薄膜21を選択的に
除去し、MOVPEによってDH構造を成長すると、第１図
（ｂ）に示したように成長層の側面は〈０１〉ストラ
イプに沿っては（111）Ａ面が、また〈011〉方向に沿っ
ては（111）Ｂ面が形成される。また各成長層の表面は
（100）面を形成しており、界面も非常にフラットであ
る。混晶の組成も、薄膜のストライプ幅が極端に広くな
ければ面内で均一であり、光半導体素子やPICの活性層
や導波路層に充分適用できる。また側面は（111）面と
なるため、薄膜21のパターニングが精密であれば、成長
層幅の制御性も非常によくなるという特徴がある。
また、この選択成長では、薄膜のストライプ幅を変える
ことによって、成長層厚を変化させることができる。。
第４図にストライプ幅と成長速度の関係を測定した結果
の一例を示す。ストライプ幅が広いほど成長速度は高く
なる。これは、薄膜上からマイグレーションして半導体
表面に到達する成長種の量が増加するためである。この
ことから、選択成長層の層厚を制御することが可能にな
る。量子井戸構造を選択成長して、ウェル層厚を変えれ
ば、量子井戸構造の等価屈折率や発光エネルギーを局所
的に変えることが可能になり、PIC作製の自由度が増
す。
ことによって、成長層厚を変化させることができる。。
第４図にストライプ幅と成長速度の関係を測定した結果
の一例を示す。ストライプ幅が広いほど成長速度は高く
なる。これは、薄膜上からマイグレーションして半導体
表面に到達する成長種の量が増加するためである。この
ことから、選択成長層の層厚を制御することが可能にな
る。量子井戸構造を選択成長して、ウェル層厚を変えれ
ば、量子井戸構造の等価屈折率や発光エネルギーを局所
的に変えることが可能になり、PIC作製の自由度が増
す。
［実施例］ 第１の実施例として、多重量子井戸（MQW）構造の活性
層を有する分布帰還型（DFB）半導体レーザと電界吸収
型半導体光変調器をモノリシックに集積したPICへ応用
した結果について述べる。このPICは半導体レーザから
の発生した光を変調器で発振変調し、変調器側面から出
射するもので、従来の半導体レーザを直接変調した場合
と比べて、高速変調時のスペクトル広がり（チャーピン
グ）が狭いという特長があり、次世代光通信用デバイス
として研究開発が行われている。
層を有する分布帰還型（DFB）半導体レーザと電界吸収
型半導体光変調器をモノリシックに集積したPICへ応用
した結果について述べる。このPICは半導体レーザから
の発生した光を変調器で発振変調し、変調器側面から出
射するもので、従来の半導体レーザを直接変調した場合
と比べて、高速変調時のスペクトル広がり（チャーピン
グ）が狭いという特長があり、次世代光通信用デバイス
として研究開発が行われている。
従来のレーザ領域の活性層（波長1.55μｍ組成）を全面
に成長してから、変調器領域の活性層を選択エッチング
して除去し、吸収層（波長約1.4μｍ組成）を選択成長
していた。活性層と吸収層は光学的に結合し、接合部で
の散乱が少ない構造にする必要があり、選択成長により
そのような構造を作製するのは困難であった。
に成長してから、変調器領域の活性層を選択エッチング
して除去し、吸収層（波長約1.4μｍ組成）を選択成長
していた。活性層と吸収層は光学的に結合し、接合部で
の散乱が少ない構造にする必要があり、選択成長により
そのような構造を作製するのは困難であった。
一方、本発明を用いれば、SiO2膜の幅を変えることによ
り、選択成長したMQW構造の層厚を変えることができる
ので、活性層、吸収層を同時に成長することが可能とな
り、成長回数が減るばかりか、結合効率の高い接合を得
ることができる。第５図はMQWのウェル層をInGaAs、バ
リア層をInGaAsPとした時の、ウェル層厚とMQWの発光波
長の関係を計算した結果である。バリアのInGaAsPを波
長1.3μｍ組成と1.15μｍ組成にした場合について示し
てある。この図により、バリアを1.15μｍ組成にした場
合、ウェル厚約80Åで波長1.55μｍ、約30Åで1.4μｍ
となることがわかる。この計算結果と第４図のSiO2スト
ライプ幅と成長速度の関係より、レーザ領域はストライ
プ幅20μｍ、変調器領域はストライプ幅２μｍとした。
り、選択成長したMQW構造の層厚を変えることができる
ので、活性層、吸収層を同時に成長することが可能とな
り、成長回数が減るばかりか、結合効率の高い接合を得
ることができる。第５図はMQWのウェル層をInGaAs、バ
リア層をInGaAsPとした時の、ウェル層厚とMQWの発光波
長の関係を計算した結果である。バリアのInGaAsPを波
長1.3μｍ組成と1.15μｍ組成にした場合について示し
てある。この図により、バリアを1.15μｍ組成にした場
合、ウェル厚約80Åで波長1.55μｍ、約30Åで1.4μｍ
となることがわかる。この計算結果と第４図のSiO2スト
ライプ幅と成長速度の関係より、レーザ領域はストライ
プ幅20μｍ、変調器領域はストライプ幅２μｍとした。
第２図（ａ）はMQW構造を選択成長した状態を示してい
る。グレーティングはｎ−InP基板１のレーザ領域のみ
に形成し、その上にｎ−InGaAsPガイド層10（波長1.3μ
ｍ組成、キャリア濃度１×1018cm-3、層厚1000Å）、MQ
W活性層兼吸収層11、ｐ−InPクラッド層４（キャリア濃
度５×1017cm-3、層厚500Å）を選択成長した。MQWはウ
ェル数４で層厚はレーザ領域がInGaAsウェル厚78Å、1.
15μｍ組成InGaAsPバリア厚150Åであり、変調器領域が
ウェル厚34Å、バリア厚66Åであった。また活性層幅は
2.0μｍであった。変調器側端面の反射率を抑制するた
めに端面に未成長領域を設けたウインドウ構造とした。
る。グレーティングはｎ−InP基板１のレーザ領域のみ
に形成し、その上にｎ−InGaAsPガイド層10（波長1.3μ
ｍ組成、キャリア濃度１×1018cm-3、層厚1000Å）、MQ
W活性層兼吸収層11、ｐ−InPクラッド層４（キャリア濃
度５×1017cm-3、層厚500Å）を選択成長した。MQWはウ
ェル数４で層厚はレーザ領域がInGaAsウェル厚78Å、1.
15μｍ組成InGaAsPバリア厚150Åであり、変調器領域が
ウェル厚34Å、バリア厚66Åであった。また活性層幅は
2.0μｍであった。変調器側端面の反射率を抑制するた
めに端面に未成長領域を設けたウインドウ構造とした。
続いて全面にｐ−InP層５（キャリア濃度５×1017c
m-3、層厚0.5μｍ）を成長し、さらにSiO2膜をレーザ共
振器方向には幅10μｍ、間隔30μｍのダブルストライプ
状に、またレーザと変調器の境界には幅10μｍノシング
ルストライプ状にパターニングして、ｐ−InP層（キャ
リア濃度１×1018cm-3、層厚1.0μｍ）およびP+−InGaA
sキャップ層７（層厚0.3μｍ、キャリア濃度１×1019cm
-3）を選択成長して活性層・吸収層への電流・電界の狭
窄、およびレーザ領域と変調器領域の電気的絶縁を図っ
た。最後に再びSiO2膜21を形成して活性層、吸収層の上
部に窓開けして、ｐ側電極32をパッド状に形成し、基板
１側にもｎ側電極33を形成した。完成図が第２図（ｂ）
である。へき開したレーザ領域長は400μｍ、変調器領
域長は200μｍとした。また、レーザ側端面には反射率8
0％の高反射コーティングを施した。
m-3、層厚0.5μｍ）を成長し、さらにSiO2膜をレーザ共
振器方向には幅10μｍ、間隔30μｍのダブルストライプ
状に、またレーザと変調器の境界には幅10μｍノシング
ルストライプ状にパターニングして、ｐ−InP層（キャ
リア濃度１×1018cm-3、層厚1.0μｍ）およびP+−InGaA
sキャップ層７（層厚0.3μｍ、キャリア濃度１×1019cm
-3）を選択成長して活性層・吸収層への電流・電界の狭
窄、およびレーザ領域と変調器領域の電気的絶縁を図っ
た。最後に再びSiO2膜21を形成して活性層、吸収層の上
部に窓開けして、ｐ側電極32をパッド状に形成し、基板
１側にもｎ側電極33を形成した。完成図が第２図（ｂ）
である。へき開したレーザ領域長は400μｍ、変調器領
域長は200μｍとした。また、レーザ側端面には反射率8
0％の高反射コーティングを施した。
典型的な素子の発振しきい値電流は18mAで、最大CW光出
力は25mWであった。発振波長は1.545μｍであり、変調
領域に−5V印加したときの消光比は25dBであった。ま
た、消光特性から見積もった結合効率は95％と高い値が
得られた。このように、本発明の選択成長により活性層
と吸収層を同時に成長する技術により、良好な結合導波
路構造が容易に作製できるこが確認された。
力は25mWであった。発振波長は1.545μｍであり、変調
領域に−5V印加したときの消光比は25dBであった。ま
た、消光特性から見積もった結合効率は95％と高い値が
得られた。このように、本発明の選択成長により活性層
と吸収層を同時に成長する技術により、良好な結合導波
路構造が容易に作製できるこが確認された。
次に、第２の実施例として、第６図に示した２波長半導
体レーザアレイと光導波路を集積したPICを本発明の選
択成長を用いて作製した結果について第３図を参照しな
がら述べる。第３図（ａ）は、はじめにDH構造を選択成
長した際のSiO2膜21のパターンである。各領域ともSiO2
ストライプに囲まれた成長領域の幅は２μｍであり、Si
O2ストライプ幅は一方のレーザ領域で15μｍ、もう一方
のレーザ領域と導波路領域は５μｍとした。第３図
（ｃ），（ｄ）は完成した素子の断面図である（切断方
向は第３図（ａ）に示してある）。まずｎ−InP基板１
の上に、ｎ−InGaAsPガイド層10（波長1.3μｍ組成、キ
ャリア濃度１×1018cm-3、層厚約1000Å）、ｎ−InPエ
ッチングストップ層12（キャリア濃度１×1018cm-3、層
厚約400Å）、MQW活性層11、ｐ−InPクラッド層４（キ
ャリア濃度５×1017cm-3、層厚約500Å）を成長した。M
QWはウェル数４で、層厚は一方のレーザ領域がInGaAsウ
ェル層70Å、InGaAsP（波長1.3μｍ組成）バリア厚150
Åであり、もう一方のレーザ領域がウェル厚50Å、バリ
ア厚110Åであった。次に第３図（ｂ）に示すようにSiO
2膜をパターニングし、レーザ領域以外のｐ−InPクラッ
ド層４およびMQW活性層11、ｎ−InPエッチングストップ
層12を選択エッチングし、ノンドープInGaAsP導波路層1
4（波長1.3μｍ組成、層厚1500Å）を埋め込み成長し
た。次に、第３図（ｃ），（ｄ）に示すように、ｐ−In
P層５（キャリア濃度１×1017cm-3、層厚0.5μｍ）、ｐ
−InP層（キャリア濃度１×1018cm-3、層厚10μｍ）、
およびP+−InGaAsキャップ層７（層厚0.3μｍ、キャリ
ア濃度１×1019cm-3）を選択成長した後、SiO2膜21の窓
開けしたレーザ活性層の上面にｐ側パッド電極32を、基
板側にｎ側電極33を形成した。レーザ共振器長300μ
ｍ、レーザ間隔は50μｍ、導波路長は250μｍとし、出
射端面はウィンドウ構造とした。
体レーザアレイと光導波路を集積したPICを本発明の選
択成長を用いて作製した結果について第３図を参照しな
がら述べる。第３図（ａ）は、はじめにDH構造を選択成
長した際のSiO2膜21のパターンである。各領域ともSiO2
ストライプに囲まれた成長領域の幅は２μｍであり、Si
O2ストライプ幅は一方のレーザ領域で15μｍ、もう一方
のレーザ領域と導波路領域は５μｍとした。第３図
（ｃ），（ｄ）は完成した素子の断面図である（切断方
向は第３図（ａ）に示してある）。まずｎ−InP基板１
の上に、ｎ−InGaAsPガイド層10（波長1.3μｍ組成、キ
ャリア濃度１×1018cm-3、層厚約1000Å）、ｎ−InPエ
ッチングストップ層12（キャリア濃度１×1018cm-3、層
厚約400Å）、MQW活性層11、ｐ−InPクラッド層４（キ
ャリア濃度５×1017cm-3、層厚約500Å）を成長した。M
QWはウェル数４で、層厚は一方のレーザ領域がInGaAsウ
ェル層70Å、InGaAsP（波長1.3μｍ組成）バリア厚150
Åであり、もう一方のレーザ領域がウェル厚50Å、バリ
ア厚110Åであった。次に第３図（ｂ）に示すようにSiO
2膜をパターニングし、レーザ領域以外のｐ−InPクラッ
ド層４およびMQW活性層11、ｎ−InPエッチングストップ
層12を選択エッチングし、ノンドープInGaAsP導波路層1
4（波長1.3μｍ組成、層厚1500Å）を埋め込み成長し
た。次に、第３図（ｃ），（ｄ）に示すように、ｐ−In
P層５（キャリア濃度１×1017cm-3、層厚0.5μｍ）、ｐ
−InP層（キャリア濃度１×1018cm-3、層厚10μｍ）、
およびP+−InGaAsキャップ層７（層厚0.3μｍ、キャリ
ア濃度１×1019cm-3）を選択成長した後、SiO2膜21の窓
開けしたレーザ活性層の上面にｐ側パッド電極32を、基
板側にｎ側電極33を形成した。レーザ共振器長300μ
ｍ、レーザ間隔は50μｍ、導波路長は250μｍとし、出
射端面はウィンドウ構造とした。
このツインレーザの典型的な発振しきい値電流は15mA
で、発振波長は1.552μｍと1.528μｍであった。導波路
端面からの最大光出力は20mAであった。このように、ス
トライプ幅を変えることにMQWレーザの発振波長を変え
ることができ、こうした技術はさまざまな集積光デバイ
スへの応用が可能ある。
で、発振波長は1.552μｍと1.528μｍであった。導波路
端面からの最大光出力は20mAであった。このように、ス
トライプ幅を変えることにMQWレーザの発振波長を変え
ることができ、こうした技術はさまざまな集積光デバイ
スへの応用が可能ある。
なお実施例では導波路領域のMQW活性層11をエッチング
した後導波路層14を埋め込み成長する工程を用いたが、
SiO2ストライプの幅などの成長条件を変えることによっ
て、第１の実施例のように選択成長で一括形成すること
は可能である。
した後導波路層14を埋め込み成長する工程を用いたが、
SiO2ストライプの幅などの成長条件を変えることによっ
て、第１の実施例のように選択成長で一括形成すること
は可能である。
なお、上記各実施例においては、選択成長用マスクとな
る誘電体膜にSiO2膜を用いたが、Si3N4膜等他の誘電体
膜でもよい。
る誘電体膜にSiO2膜を用いたが、Si3N4膜等他の誘電体
膜でもよい。
［発明の効果］ 以上述べたように、本発明の作製方法を用いれば、メサ
エッチングが不要となり、均一な活性層、導波路幅が制
御よく作製できる。それだけでなく、マスク幅を変える
ことにより成長層厚を変えることができ、MQW構造の発
光波長や実効屈折率を変えることが可能である。これら
の技術を用いることにより、従来複雑なプロセスを必要
としていた各種半導体光集積素素子（PIC）を比較的容
易に、また制御性よく作製することが可能となった。
エッチングが不要となり、均一な活性層、導波路幅が制
御よく作製できる。それだけでなく、マスク幅を変える
ことにより成長層厚を変えることができ、MQW構造の発
光波長や実効屈折率を変えることが可能である。これら
の技術を用いることにより、従来複雑なプロセスを必要
としていた各種半導体光集積素素子（PIC）を比較的容
易に、また制御性よく作製することが可能となった。
第１図は本発明の概念を表す構造図である。第２図は本
発明を用いて作製したDFB半導体レーザと半導体光変調
器とを集積したPICの作製方法と素子構造を表す図であ
る。第３図は本発明を用いて作製した２波長半導体レー
ザと光導波路との集積素子の作製方法と素子構造を表す
図である。第４図はストライプ幅と成長速度の関係を表
す図である。第５図はMQW構造のウェル厚と発光波長の
関係を表す図である。第６図は第３図と同じ２波長半導
体レーザと光導波路の集積素子の従来の作製方法による
構造を表す図である。 図中、１……ｎ−InP基板、３……InGaAsP活性層、４…
…ｐ−InPクラッド層、５……ｐ−InPクラッド層、６…
…ｐ−InP層、７……P+−InGaAsキャップ層、10……ｎ
−InGaAsガイド層、11……MQW活性層、12……ｎ−InPエ
ッチングストップ層、13……高抵抗InP埋め込み層、14
……InGaAsP導波路層、21……SiO2膜、32……ｐ側電
極、33……ｎ側電極、である。
発明を用いて作製したDFB半導体レーザと半導体光変調
器とを集積したPICの作製方法と素子構造を表す図であ
る。第３図は本発明を用いて作製した２波長半導体レー
ザと光導波路との集積素子の作製方法と素子構造を表す
図である。第４図はストライプ幅と成長速度の関係を表
す図である。第５図はMQW構造のウェル厚と発光波長の
関係を表す図である。第６図は第３図と同じ２波長半導
体レーザと光導波路の集積素子の従来の作製方法による
構造を表す図である。 図中、１……ｎ−InP基板、３……InGaAsP活性層、４…
…ｐ−InPクラッド層、５……ｐ−InPクラッド層、６…
…ｐ−InP層、７……P+−InGaAsキャップ層、10……ｎ
−InGaAsガイド層、11……MQW活性層、12……ｎ−InPエ
ッチングストップ層、13……高抵抗InP埋め込み層、14
……InGaAsP導波路層、21……SiO2膜、32……ｐ側電
極、33……ｎ側電極、である。
Claims (1)
- 【請求項１】半導体光集積素子の製造方法において、ス
トライプ方向で幅を変化させた２本の平行なストライプ
状誘電体薄膜を、結晶成長領域は一定の幅のストライプ
状開口部となるように半導体表面に形成する工程と、前
記誘電体薄膜をマスクとして、MOVPE成長により前記結
晶成長領域に量子井戸構造を含む半導体層を選択的に結
晶成長する工程とを有し、前記誘電体薄膜の幅の変化に
より、前記結晶成長領域での半導体層の結晶成長速度を
制御することを特徴とする半導体光集積素子の製造方
法。
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2222928A JPH0750815B2 (ja) | 1990-08-24 | 1990-08-24 | 半導体光集積素子の製造方法 |
| US07/750,172 US5250462A (en) | 1990-08-24 | 1991-08-26 | Method for fabricating an optical semiconductor device |
| DE69115596T DE69115596T2 (de) | 1990-08-24 | 1991-08-26 | Verfahren zur Herstellung einer optischen Halbleitervorrichtung |
| DE69128097T DE69128097T2 (de) | 1990-08-24 | 1991-08-26 | Verfahren zur Herstellung einer optischen Halbleitervorrichtung |
| EP94118307A EP0643461B1 (en) | 1990-08-24 | 1991-08-26 | Method for fabricating an optical semiconductor device |
| EP91114272A EP0472221B1 (en) | 1990-08-24 | 1991-08-26 | Method for fabricating an optical semiconductor device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2222928A JPH0750815B2 (ja) | 1990-08-24 | 1990-08-24 | 半導体光集積素子の製造方法 |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8170997A Division JP2842387B2 (ja) | 1996-07-01 | 1996-07-01 | 半導体光集積素子の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04105383A JPH04105383A (ja) | 1992-04-07 |
| JPH0750815B2 true JPH0750815B2 (ja) | 1995-05-31 |
Family
ID=16790062
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2222928A Expired - Lifetime JPH0750815B2 (ja) | 1990-08-24 | 1990-08-24 | 半導体光集積素子の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0750815B2 (ja) |
Families Citing this family (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| JPH07114307B2 (ja) * | 1991-09-04 | 1995-12-06 | 工業技術院長 | 光機能素子の作製方法 |
| US5565693A (en) * | 1993-01-07 | 1996-10-15 | Nec Corporation | Semiconductor optical integrated circuits |
| JPH07118569B2 (ja) * | 1993-01-20 | 1995-12-18 | 日本電気株式会社 | 光半導体素子の製造方法 |
| JP2555955B2 (ja) * | 1993-11-11 | 1996-11-20 | 日本電気株式会社 | 半導体光増幅器およびその製造方法 |
| JP3007928B2 (ja) * | 1995-02-22 | 2000-02-14 | 日本電気株式会社 | 光半導体素子の製造方法 |
| JP2870632B2 (ja) * | 1995-07-13 | 1999-03-17 | 日本電気株式会社 | 半導体光集積回路およびその製造方法 |
| JP2914235B2 (ja) * | 1995-07-28 | 1999-06-28 | 日本電気株式会社 | 半導体光素子およびその製造方法 |
| JP2914249B2 (ja) * | 1995-09-23 | 1999-06-28 | 日本電気株式会社 | 光半導体素子及びその製造方法 |
| JP2842387B2 (ja) * | 1996-07-01 | 1999-01-06 | 日本電気株式会社 | 半導体光集積素子の製造方法 |
| JP5047665B2 (ja) * | 2007-03-29 | 2012-10-10 | アンリツ株式会社 | 半導体発光素子およびその製造方法 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS50159971A (ja) * | 1974-06-13 | 1975-12-24 | ||
| JPS6187385A (ja) * | 1984-10-05 | 1986-05-02 | Nec Corp | 埋め込み構造半導体レ−ザ |
| JPH069280B2 (ja) * | 1988-06-21 | 1994-02-02 | 松下電器産業株式会社 | 半導体レーザ装置 |
-
1990
- 1990-08-24 JP JP2222928A patent/JPH0750815B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04105383A (ja) | 1992-04-07 |
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Legal Events
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