JP3524745B2 - Method for manufacturing embedded semiconductor optical modulator - Google Patents
Method for manufacturing embedded semiconductor optical modulatorInfo
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- JP3524745B2 JP3524745B2 JP00647598A JP647598A JP3524745B2 JP 3524745 B2 JP3524745 B2 JP 3524745B2 JP 00647598 A JP00647598 A JP 00647598A JP 647598 A JP647598 A JP 647598A JP 3524745 B2 JP3524745 B2 JP 3524745B2
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- Optical Modulation, Optical Deflection, Nonlinear Optics, Optical Demodulation, Optical Logic Elements (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は光通信用に用いられ
る半導体埋め込み型光変調器の製造方法に関するもので
ある。
【0002】
【従来の技術】半導体光変調器を埋め込み構造化するこ
とは、高度の信頼性を確保する上で必要不可欠である。
しかも、高速の変調を行うためには、素子の容量を低減
しなければならないため、埋め込み層には半絶縁性を示
すFeドープInPが一般的に使用されている。しかし
ながら、一般的に使用されているp型ドーパントである
ZnとFeが相互拡散をする(参考文献Jounal of Appl
ied Physics 69巻、1862−1865ページ 19
91年)ため、この結果、Znのコア層に向かう拡散を
促進させ、素子の特性が劣化するといった問題が生じて
いる。特にコア層がMQW層である場合、この問題は深
刻であり、ZnのMQW内拡散のため、MQWが混晶化
してしまい、素子特性を大幅に劣化させる要因となる。
【0003】従来例の半導体Feドープ埋め込み変調器
の上面図を図10に示す。01は活性層部、02はガイ
ド層部、03は電極である。次に図中a−a′の線の断
面図を図11に示す。04はp型電極、05はZnドー
プp−InGaAsコンタクト層、06はZnドープp
−InGaAsPコンタクト層、07はZnドープp−
InPクラッド層、08はノンドープInGaAsP
(1.3μm組成)層、09はノンドープInP層、0
10はノンドープInGaAs/InAlAsMQWコ
ア層、011はSiドープn−InP基板、012はn
側電極、013はFeドープInP埋め込み層、014
はn−InPバッファ層である。
【0004】図12にFeとZnの相互拡散のモデル図
を示す。015はZnドープp−InPクラッド層、0
16はFeドープInP埋め込み層、017はノンドー
プInGaAs/InAlAsMQWコア層である。ま
ず、参考文献1で見られたようなZnとFeの相互拡散
がZnドープp−InPクラッド層015とFeドープ
InP埋め込み層016との間で生ずる。この結果、Z
nドープp−InPクラッド層015では空孔が多数発
生し、Znが移動しやすい状態となる。その結果、Zn
が下方向に拡散しMQW層に入り混むと考えられる。
【0005】図13に、図10で示した光変調器の光吸
収スペクトルの測定結果を示す。波長1.5μm付近に
エキシトンの吸収ピークがある。電界を印加していく
と、吸収のピークが長波長側に裾をひいてだれていく。
このようなバルク結晶でよくみられる裾だれ現象は、M
QW層がZnの拡散によって混晶化し劣化したためと考
えられる。このため、我々が使用する1.55μmの波
長域では、0Vにおいても吸収端の裾がかかり吸収によ
る素子の光損失が大きくなるといった問題がおきる。さ
らに、MQWの劣化に伴い、量子閉じ込めシュタルク効
果(QCSE)の効率も減少し、消光比など変調器とし
ての性能を劣化させる要因となる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】以上述べたように、F
eドープ層で埋め込むことによって、クラッド層からの
Znの拡散がMQW層に拡散し素子特性の劣化を招くと
いう問題がある。
【0007】本発明の目的は、Feドープ層で埋め込む
ことによって生じる、クラッド層からのZnの拡散がM
QW層に拡散し素子特性が劣化するという問題を防ぐこ
とによって、高性能でかつ信頼性の高い半導体埋め込み
型光変調器の製造方法を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】上述した課題を解決する
[請求項1]の半導体埋め込み光変調器の製造方法は、
半導体光変調器の製造方法において、第1の導電型を有
する基板上に、第1の導電型を有する第1のクラッド
層、第1のコア層、第2の導電型を有するZnがドープ
された第2のクラッド層、及び第2の導電型を有するコ
ンタクト層からなる活性層を成長する工程と、マスクを
形成し、前記活性層を第1のストライプ状にその一部を
残して前記第1のコア層までエッチングする工程と、
【0009】前記第1のコア層よりもバンドギャップが
大きい第2のコア層と第3のクラッド層からなるガイド
層を、前記第2のコア層が前記第1のコア層に接続する
ように前記第1のストライプの両側面に接して選択埋め
込み成長する工程と、前記基板上に前記第1のストライ
プに対し垂直方向に、第2のストライプ状のマスクを形
成し、前記層構造を前記基板までエッチングすることに
より、前記活性層部の両端に前記ガイド層部が接続した
メサストライプ構造を形成する工程と、
【0010】Feがドープされた半絶縁性を有する半導
体層を、前記メサストライプ構造の両側面に接して選択
埋め込み成長する工程と、マスクを形成し、前記活性層
部の両端にガイド層部が接続したメサストライプ構造の
うち、前記活性層部の両側面部のみを前記基板までエッ
チングすることにより、メサストライプ状の前記活性層
部のみの両側面を露出させて前記Feがドープされた半
絶縁性を有する半導体層に接触しないようにする工程と
を有することを特徴とする。
【0011】本発明による半導体埋め込み光変調器は、
活性層部分における第1のコア層の側面と該半絶縁性半
導体結晶とが接触していないため、クラッド層のZnと
InP埋め込み層のFeとの相互拡散が生じず、半導体
埋め込み光変調器の特性は、Feドープ埋め込み層を設
けることによって劣化することはない。
【0012】また、活性層部分における第1のコア層の
側面と該半絶縁性半導体結晶とが接触していないために
問題となる放熱も、ガイド層が活性層部の入出力側に接
続しているため、放熱のパスは確保され、素子劣化の原
因とならない。
【0013】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施形態を詳細に説明する。
【0014】図1は本発明の製造方法で製造する半導体
光変調器に関するものでその上面図である。図1に示す
ように、本実施の形態にかかる半導体埋め込み型光変調
器は、第1の導電型を有する基板上に、第1の導電型を
有する第1のクラッド層、第1のコア層、第2の導電型
を有する第2のクラッド層、及び第2の導電型を有する
コンタクト層からなるメサストライプ構造を有する活性
層部11と、前記第1のコア層よりもバンドギャップが
大きい第2のコア層と第3のクラッド層からなるメサス
トライプ構造するガイド層部12とを有し、前記第2の
コア層が前記第1のコア層に対し光軸方向の両端で接続
されている半導体光変調器において、前記活性層部11
と前記ガイド層部12とからなるメサストライプ構造の
うち、前記ガイド層部12の側面部のみが、半絶縁性を
有する半導体層により埋め込まれているものである。こ
こで、前記活性層部11は、電界印加をすることによっ
て光変調を行う部分である。該活性層部11の長さは、
本実施の形態では、100μm、ストライプ幅は2.0
μmである。前記ガイド層部12は、前記活性層部11
に入出力する光と光ファイバーとを効率的に結び付ける
役割を果たすものである。本実施の形態では、ガイド層
部12の長さは250μm、ストライプ幅は2μmから
4μmまで変化するテーパ構造になっており、このテー
パ部の長さは200μmである。本実施の形態におい
て、素子全長は600μmである。なお、符号13は変
調用の電極、14はポリイミド埋め込み部を各々図示す
る。
【0015】本実施の形態による半導体埋め込み光変調
器は、活性層部11における第1のコア層の側面と該半
絶縁性半導体結晶とが接触していないため、クラッド層
のZnとInP埋め込み層のFeとの相互拡散が生じ
ず、半導体埋め込み光変調器の特性は、Feドープ埋め
込み層を設けることによって劣化することはない。ま
た、活性層部11における第1のコア層の側面と該半絶
縁性半導体結晶とが接触していないために問題となる放
熱も、ガイド層部12が活性層部11の入出力側に接続
しているため、放熱のパスは確保され、素子劣化の原因
とならず、高い光パワーが入力してきても、信頼性が損
なわれることはない。
【0016】次に、図2から図7を用いて、本発明の埋
め込み型半導体光変調器の製造方法について説明する。
InP基板101の上に有機金属気相成長法(MOVP
E)により、n−InPバッファ層102、ノンドープ
のInGaAs/InAlAsMQWコア層(厚さ0.
19μm)103、ノンドープInP層104、ノンド
ープInGaAsP(1.3μm組成)層105、p形
InPクラッド層(p形不純物濃度5×1017cm-3、
厚さ1.5μm)106、Znドープp−InGaAs
Pコンタクト層(p形不純物濃度1×1018cm-3、厚
さ0.1μm)107およびP+InGaAsコンタク
ト層(p形不純物濃度2×1018cm-3、厚さ0.2μ
m)108を順次成長する(図2参照)。ここで、MQ
W層の構成は、InGaAs井戸層が厚さ12nmで
0.5%伸張歪み、InAlAs障壁層が厚さ7nmで
0.4%の圧縮歪みが導入されたものである。繰り返し
周期は10、エキシトンのピーク波長は1.50μmで
ある。
【0017】次に、成長面上にSiO2 109をスパッ
タ法により堆積し、フォトリソグラフィおよびCF4 と
H2 の混合ガスによる反応性ドライエッチング法により
バットジョイント用のマスクを形成する。ストライプの
長さを100μmとする。次に、CH4 とH2 の混合ガ
スによる反応性ドライエッチング法とウェットエッチン
グ法を併用することにより、MQW活性層103までを
図3に示すように除去する。
【0018】次にSiO2 マスクを選択成長用マスクと
して、ガイド層部分のノンドープInGaAsP(1.
3μm組成)層110、ノンドープInPクラッド層1
11をMOVPE法によりバットジョイント成長を行う
(図4参照)。
【0019】次に、ストライプ形成用のSiO2 マスク
112を形成したのち、CH4 とH 2 の混合ガスによる
反応性ドライエッチング法により、メサストライプを形
成する。この時のストライプ幅は20μmである。この
後、すべてMOVPE法により鉄をドープした半絶縁性
InP結晶113により埋め込む(図5参照)。
【0020】次に、再びSiO2 マスク114をパター
ンニングした後、幅2μm(活性層部)のストライプを
ドライエッチングにより形成する(図6参照)。
【0021】次に、活性層部のストライプの両脇をポリ
イミド115で埋め込む。次に、P + 形InGaAsコ
ンタクト層の上にp側電極116を、基板裏面にn側電
極117をそれぞれ、リフトオフ法と蒸着法によって付
け、420℃で約20秒間合金処理を行う(図7参
照)。その後ワイアボンディング用に金属電極としてA
uを付ける。
【0022】次に、実施態様の半導体光変調器の動作に
ついて述べる。図8は光吸収スペクトルである。図8に
示すように、波長1.5μm付近にエキシトンの吸収ピ
ークがあるが、吸収ピークの裾だれは見られない。我々
が使用する1.55μmの波長域では、0Vにおいて吸
収端の裾がかかっておらず、従来例で見られた吸収によ
る素子の光損失が大きくなるといった問題はない。電界
を印加していくと、吸収のピークが長波長側にシフトし
ていくが、ピーク形状も従来例に比べればよく形状を維
持し、強いQCSEが働いていることを示唆している。
【0023】図9に半導体光変調器の消光特性を示す。
半導体光変調器は印加電圧2.4Vで27dBの消光特
性を得た。この値は、埋め込み構造を有しない、ハイメ
サ構造の半導体光変調器と同等の特性であり、本発明の
半導体埋め込み光変調器の優位性を示している。また、
素子の挿入損失は5.0dBとハイメサ構造の光変調器
に比べて2dB近い改善を得ることができた。これはテ
ーパ構造を採用することで、光の界分布がひろがり、光
ファイバーとの結合が改善したためである。
【0024】なお、ここではInGaAs/InAlA
s系MQW半導体光変調器を例としたが、材料、構造は
これに限定される物ではなく、InGaAlAs/In
AlAs系、GaAs/AlGaAs系、InGaAs
P/InP系、InGaAs/InGaAsP系の材
料、コア層としてMQW構造の他バルク構造でもよい。
【0025】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の製造方法
で製造した半導体埋め込み光変調器は、活性層部分にお
ける第1のコア層の側面と該半絶縁性半導体結晶とが接
触していないため、クラッド層のZnとInP埋め込み
層のFeとの相互拡散が生じず、半導体埋め込み光変調
器の特性は、Feドープ埋め込み層を設けることによっ
て劣化することはない。
【0026】また、活性層部分における第1のコア層の
側面と該半絶縁性半導体結晶とが接触していないために
問題となる放熱も、ガイド層が活性層部の入出力側に接
続しているため、放熱のパスは確保され、素子劣化の原
因とならず、高い光パワーが入力してきても、信頼性に
問題はない。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention is used for optical communication.
Embedded semiconductor light modulationVesselRelated to the manufacturing method
is there.
[0002]
2. Description of the Related Art Semiconductor optical modulators can be embedded and structured.
Is essential to ensure a high degree of reliability.
In addition, to perform high-speed modulation, reduce the capacitance of the element.
Buried layer is semi-insulating
Fe-doped InP is generally used. However
While it is a commonly used p-type dopant
Zn and Fe interdiffuse (Reference Jounal of Appl
ied Physics 69, 1862-1865 19
As a result, the diffusion of Zn toward the core layer
Problems such as deterioration of device characteristics
I have. This problem is particularly serious when the core layer is an MQW layer.
MQW is mixed crystal due to Zn diffusion in MQW
As a result, the device characteristics are greatly deteriorated.
Conventional semiconductor Fe-doped embedded modulator
Is shown in FIG. 01 is the active layer, 02 is the guy
The layer portion 03 is an electrode. Next, the line a-a 'in FIG.
A plan view is shown in FIG. 04 is a p-type electrode, 05 is Zn-doped
P-InGaAs contact layer, 06 is Zn-doped p
-InGaAsP contact layer, 07 is Zn-doped p-
InP clad layer 08 is non-doped InGaAsP
(1.3 μm composition) layer, 09 is a non-doped InP layer,
10 is a non-doped InGaAs / InAlAs MQW core
Layer, 011 is a Si-doped n-InP substrate, 012 is n
Side electrode, 013 is Fe-doped InP buried layer, 014
Is an n-InP buffer layer.
FIG. 12 is a model diagram of the interdiffusion of Fe and Zn.
Is shown. 015 is a Zn-doped p-InP cladding layer;
16 is an Fe-doped InP buried layer, and 017 is a non-doped layer.
InGaAs / InAlAs MQW core layer. Ma
And interdiffusion between Zn and Fe as seen in Reference 1.
Is Zn-doped p-InP cladding layer 015 and Fe-doped
This occurs between the InP buried layer 016 and the InP buried layer 016. As a result, Z
Many holes are generated in the n-doped p-InP cladding layer 015
And Zn is likely to move. As a result, Zn
Is considered to diffuse downward and enter the MQW layer.
FIG. 13 shows the light absorption of the optical modulator shown in FIG.
The measurement results of the yield spectrum are shown. Around 1.5μm wavelength
There is an exciton absorption peak. Applying an electric field
Then, the absorption peak falls off toward the longer wavelength side.
The skirting phenomenon that is often seen in such bulk crystals is M
It is considered that the QW layer was mixed and deteriorated due to the diffusion of Zn.
available. For this reason, the 1.55 μm wave we use
In the long range, even at 0 V, the bottom of the absorption edge
However, there is a problem that the optical loss of the element becomes large. Sa
Furthermore, with the deterioration of MQW, the quantum confined Stark effect
(QCSE) efficiency is also reduced, and the
This is a factor that degrades all the performance.
[0006]
As described above, F
By embedding with an e-doped layer,
If the diffusion of Zn diffuses into the MQW layer and causes deterioration of device characteristics,
There is a problem.
[0007] It is an object of the present invention to embed in an Fe-doped layer.
The diffusion of Zn from the cladding layer caused by the
This prevents the problem that the device characteristics are degraded due to diffusion into the QW layer.
And high performance and highly reliable semiconductor embedding
Type light modulationVesselIt is to provide a manufacturing method.
[0008]
Means for Solving the Problems To solve the above-mentioned problems
A semiconductor embedded optical modulator according to claim 1The manufacturing method of
In a method of manufacturing a semiconductor optical modulator, a semiconductor device having a first conductivity type is provided.
A first cladding having a first conductivity type on a substrate to be
Layer, first core layer, Zn doped with second conductivity type
A second cladding layer, and a core having a second conductivity type.
A step of growing an active layer comprising a contact layer and a mask
And forming a part of the active layer in a first stripe shape.
Leaving and etching to the first core layer;
[0009]The band gap is higher than that of the first core layer.
Guide consisting of a large second core layer and a third cladding layer
A layer wherein the second core layer connects to the first core layer
Selective filling in contact with both side surfaces of the first stripe
And growing the first stripe on the substrate.
Perpendicular to the mask, form a second striped mask
And etching the layer structure to the substrate.
Thus, the guide layer portion was connected to both ends of the active layer portion.
Forming a mesa stripe structure;
[0010]Fe-doped semiconducting semiconductor
Select body layer in contact with both sides of the mesa stripe structure
Burying and growing, forming a mask, and forming the active layer
Of the mesa stripe structure with the guide layer part connected to both ends of the part
Of these, only the side surfaces of the active layer are etched to the substrate.
The active layer in the form of a mesa stripe.
Half exposed to Fe and exposing both sides of
A step of preventing contact with the semiconductor layer having an insulating property;
It is characterized by having.
A semiconductor embedded optical modulator according to the present invention comprises:
Side surface of the first core layer in the active layer portion and the semi-insulating half
Since there is no contact with the conductor crystal, Zn in the cladding layer
Interdiffusion with In of the InP buried layer does not occur, and the semiconductor
The characteristics of the embedded optical modulator are as follows.
Degradation does not occur due to cracking.
Further, the first core layer in the active layer portion
Because the side and the semi-insulating semiconductor crystal are not in contact
The guide layer is in contact with the input / output
As a result, a heat dissipation path is secured,
It does not cause.
[0013]
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG.
The embodiment will be described in detail.
FIG. 1 shows the present invention.Manufacturing by manufacturing methodsemiconductor
FIG. 2 is a top view of the optical modulator. Shown in FIG.
As described above, the semiconductor-embedded optical modulation according to the present embodiment
The device has a first conductivity type on a substrate having the first conductivity type.
Having a first cladding layer, a first core layer, a second conductivity type
And a second cladding layer having a second conductivity type
Active with mesa stripe structure consisting of contact layer
The band gap of the layer portion 11 is larger than that of the first core layer.
Mesas comprising a large second core layer and a third cladding layer
And a guide layer portion 12 having a tripe structure.
A core layer is connected to the first core layer at both ends in the optical axis direction
In the semiconductor optical modulator described above, the active layer portion 11
And a mesa stripe structure composed of
Of these, only the side portions of the guide layer portion 12 have semi-insulating properties.
SemiconductorIn layersIt is more embedded. This
Here, the active layer 11 is formed by applying an electric field.
This is a part that performs light modulation. The length of the active layer portion 11 is
In the present embodiment, the stripe width is 100 μm and the stripe width is 2.0 μm.
μm. The guide layer section 12 is provided with the active layer section 11.
Efficiently linking light input and output to and optical fiber
Play a role. In the present embodiment, the guide layer
The length of the part 12 is 250 μm, and the stripe width is 2 μm.
This taper structure changes up to 4 μm.
The length of the pad is 200 μm. In this embodiment
Thus, the total element length is 600 μm. Note that reference numeral 13 is
Preparation electrode, 14 shows the polyimide embedding part respectively
You.
[0015] Semiconductor embedded optical modulation according to the present embodiment
The side wall of the first core layer in the active layer portion 11 and the half
Since there is no contact with the insulating semiconductor crystal, the cladding layer
Diffusion between Zn and Fe in the InP buried layer occurs
The characteristics of the semiconductor embedded optical modulator are
There is no deterioration due to the provision of the embedded layer. Ma
Further, the side surface of the first core layer in the active layer portion 11 and
This is a problem due to lack of contact with the edge semiconductor crystal.
As for heat, the guide layer 12 is connected to the input / output side of the active layer 11
The heat dissipation path is secured, causing the element to deteriorate.
And even if high optical power is input, reliability is lost.
It will not be done.
Next, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
A method for manufacturing the embedded semiconductor optical modulator will be described.
Metalorganic vapor phase epitaxy (MOVP) on the InP substrate 101
E), the n-InP buffer layer 102 and the non-doped
Of InGaAs / InAlAs MQW core layer (thickness: 0.
19 μm) 103, non-doped InP layer 104, non-doped
InGaAsP (1.3 μm composition) layer 105, p-type
InP cladding layer (p-type impurity concentration 5 × 1017cm-3,
Thickness 1.5 μm) 106, Zn-doped p-InGaAs
P contact layer (p type impurity concentration 1 × 1018cm-3, Thickness
0.1 μm) 107 and P+InGaAs contactor
Layer (p-type impurity concentration 2 × 1018cm-3, Thickness 0.2μ
m) 108 is sequentially grown (see FIG. 2). Where MQ
The structure of the W layer is such that the InGaAs well layer has a thickness of 12 nm.
0.5% elongation strain, InAlAs barrier layer with thickness of 7 nm
A compression strain of 0.4% was introduced. repetition
Period is 10, peak wavelength of exciton is 1.50 μm
is there.
Next, on the growth surface, SiOTwo109
Photolithography and CFFourWhen
HTwoDry etching method using mixed gas of
A mask for a butt joint is formed. Striped
The length is 100 μm. Next, CHFourAnd HTwoMixing moth
Dry etching method with wet etching and wet etching
By using a combination of the
Remove as shown in FIG.
Next, SiOTwoSelect a mask and a mask for growth
Then, the non-doped InGaAsP (1.
3 μm composition) layer 110, non-doped InP clad layer 1
11 grows butt joint by MOVPE method
(See FIG. 4).
Next, an SiO for forming a stripe is formed.Twomask
After forming 112, CHFourAnd H TwoDepending on the gas mixture
Form a mesa stripe by reactive dry etching
To achieve. The stripe width at this time is 20 μm. this
Afterwards, semi-insulating, all doped with iron by MOVPE method
It is embedded with the InP crystal 113 (see FIG. 5).
Next, the SiO 2TwoPut the mask 114
After the thinning, a stripe with a width of 2 μm (active layer part)
It is formed by dry etching (see FIG. 6).
Next, both sides of the stripe of the active layer portion are made of poly.
Embed with imide 115. Next, P +InGaAs type
A p-side electrode 116 is provided on the contact layer, and an n-side
The pole 117 is attached by a lift-off method and a vapor deposition method, respectively.
And perform alloying at 420 ° C for about 20 seconds (see Fig. 7).
See). Then, A is used as a metal electrode for wire bonding.
Attach u.
Next, the operation of the semiconductor optical modulator of the embodiment will be described.
I will talk about it. FIG. 8 is a light absorption spectrum. In FIG.
As shown in the figure, the exciton absorption peak near the wavelength of 1.5 μm.
There is a peak, but no tail of the absorption peak is seen. we
In the 1.55 μm wavelength range used by
There is no hem at the bottom end, and the absorption
There is no problem that the light loss of the element becomes large. electric field
The peak of absorption shifts to longer wavelengths as
However, the shape of the peak is well maintained compared to the conventional example.
And suggests that a strong QCSE is working.
FIG. 9 shows the extinction characteristic of the semiconductor optical modulator.
The semiconductor optical modulator has an extinction characteristic of 27 dB at an applied voltage of 2.4 V.
I got sex. This value is the
The characteristics are equivalent to those of a semiconductor optical modulator having a
This shows the superiority of the semiconductor embedded optical modulator. Also,
Optical modulator with a high mesa structure with an insertion loss of 5.0 dB
Approximately 2 dB improvement was obtained as compared with. This is
By adopting a superstructure, the field distribution of light spreads,
This is because the coupling with the fiber has been improved.
Note that here, InGaAs / InAlA
An s-based MQW semiconductor optical modulator is taken as an example, but the material and structure are
It is not limited to this, but InGaAlAs / In
AlAs, GaAs / AlGaAs, InGaAs
P / InP and InGaAs / InGaAsP materials
The material and the core layer may have a bulk structure other than the MQW structure.
[0025]
As described above, the present inventionManufacturing method
Manufactured inA semiconductor embedded optical modulator is mounted on the active layer.
Contact between the side surface of the first core layer and the semi-insulating semiconductor crystal.
Since it does not touch, burying of Zn and InP in the cladding layer
No interdiffusion with Fe of layer occurs, and semiconductor embedded light modulation
The characteristics of the device are improved by providing an Fe-doped buried layer.
It does not deteriorate.
The first core layer in the active layer portion
Because the side and the semi-insulating semiconductor crystal are not in contact
The guide layer is in contact with the input / output
As a result, a heat dissipation path is secured,
No problem, even if high optical power is input
No problem.
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態で構造を説明する半導体埋め
込み光変調器の上面図である。
【図2】本発明の実施形態で製造方法を説明する図であ
る。
【図3】本発明の実施形態で製造方法を説明する図であ
る。
【図4】本発明の実施形態で製造方法を説明する図であ
る。
【図5】本発明の実施形態で製造方法を説明する図であ
る。
【図6】本発明の実施形態で製造方法を説明する図であ
る。
【図7】本発明の実施形態で製造方法を説明する図であ
る。
【図8】本発明の実施形態における半導体埋め込み光変
調器の光吸収スペクトル図である。
【図9】本発明の実施形態における半導体埋め込み光変
調器の消光特性図である。
【図10】従来例を説明する半導体埋め込み光変調器の
上面図である。
【図11】従来例を説明する半導体埋め込み光変調器の
断面図である。
【図12】従来例の半導体埋め込み光変調器におけるZ
nの拡散を説明するモデル図である。
【図13】従来例の半導体埋め込み光変調器の光吸収ス
ペクトル図である。
【符号の説明】
11 活性層部
12 ガイド層部
13 電極
14 ポリイミド埋め込み部
101 Siドープn−InP基板
102 n−InPバッファ層
103 ノンドープInGaAs/InAlAsMQW
コア層
104 ノンドープInP層
105 ノンドープInGaAsP(1.3μm組成)
層
106 Znドープp−InPクラッド層
107 Znドープp−InGaAsPコンタクト層
108 Znドープp−InGaAsコンタクト層
109 SiO2 膜
110 ノンドープInGaAsP(1.3μm組成)
層
111 ノンドープInPクラッド層
112 SiO2 膜
113 FeドープInP埋め込み層
114 SiO2 膜
115 ポリイミド埋め込み層
116 p側電極
117 n側電極
01 活性層部
02 ガイド層部
03 電極
04 p側電極
05 Znドープp−InGaAsコンタクト層
06 Znドープp−InGaAsPコンタクト層
07 Znドープp−InPクラッド層
08 ノンドープInGaAsP(1.3μm組成)層
09 ノンドープInP層
010 ノンドープInGaAs/InAlAsMQW
コア層
011 Siドープn−InP基板
012 n側電極
013 FeドープInP埋め込み層
014 n−InPバッファ層BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a top view of a semiconductor embedded optical modulator whose structure is described in an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a diagram illustrating a manufacturing method according to an embodiment of the present invention. FIG. 3 is a diagram illustrating a manufacturing method according to the embodiment of the present invention. FIG. 4 is a diagram illustrating a manufacturing method according to an embodiment of the present invention. FIG. 5 is a diagram illustrating a manufacturing method according to the embodiment of the present invention. FIG. 6 is a diagram illustrating a manufacturing method according to the embodiment of the present invention. FIG. 7 is a diagram illustrating a manufacturing method according to the embodiment of the present invention. FIG. 8 is a light absorption spectrum diagram of a semiconductor embedded optical modulator according to the embodiment of the present invention. FIG. 9 is an extinction characteristic diagram of the semiconductor embedded optical modulator according to the embodiment of the present invention. FIG. 10 is a top view of a semiconductor embedded optical modulator illustrating a conventional example. FIG. 11 is a cross-sectional view of a semiconductor embedded optical modulator illustrating a conventional example. FIG. 12 shows Z in a conventional example of a semiconductor embedded optical modulator.
FIG. 9 is a model diagram illustrating diffusion of n. FIG. 13 is a light absorption spectrum diagram of a conventional semiconductor embedded optical modulator. DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 Active layer portion 12 Guide layer portion 13 Electrode 14 Polyimide buried portion 101 Si-doped n-InP substrate 102 n-InP buffer layer 103 Non-doped InGaAs / InAlAs MQW
Core layer 104 Non-doped InP layer 105 Non-doped InGaAsP (1.3 μm composition)
Layer 106 Zn-doped p-InP clad layer 107 Zn-doped p-InGaAsP contact layer 108 Zn-doped p-InGaAs contact layer 109 SiO 2 film 110 Non-doped InGaAsP (1.3 μm composition)
Layer 111 non-doped InP cladding layer 112 SiO 2 film 113 Fe-doped InP buried layer 114 SiO 2 film 115 polyimide buried layer 116 p-side electrode 117 n-side electrode 01 active layer section 02 guide layer section 03 electrode 04 p-side electrode 05 Zn-doped p -InGaAs contact layer 06 Zn-doped p-InGaAsP contact layer 07 Zn-doped p-InP cladding layer 08 Non-doped InGaAsP (1.3 μm composition) layer 09 Non-doped InP layer 010 Non-doped InGaAs / InAlAs MQW
Core layer 011 Si-doped n-InP substrate 012 n-side electrode 013 Fe-doped InP buried layer 014 n-InP buffer layer
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G02F 1/00 - 1/125 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on front page (58) Field surveyed (Int. Cl. 7 , DB name) G02F 1/00-1/125
Claims (1)
の導電型を有する基板上に、第1の導電型を有する第1
のクラッド層、第1のコア層、第2の導電型を有するZ
nがドープされた第2のクラッド層、及び第2の導電型
を有するコンタクト層からなる活性層を成長する工程
と、マスクを形成し、前記活性層を第1のストライプ状
にその一部を残して前記第1のコア層までエッチングす
る工程と、前記第1のコア層よりもバンドギャップが大
きい第2のコア層と第3のクラッド層からなるガイド層
を、前記第2のコア層が前記第1のコア層に接続するよ
うに前記第1のストライプの両側面に接して選択埋め込
み成長する工程と、前記基板上に前記第1のストライプ
に対し垂直方向に、第2のストライプ状のマスクを形成
し、前記層構造を前記基板までエッチングすることによ
り、前記活性層部の両端に前記ガイド層部が接続したメ
サストライプ構造を形成する工程と、Feがドープされ
た半絶縁性を有する半導体層を、前記メサストライプ構
造の両側面に接して選択埋め込み成長する工程と、マス
クを形成し、前記活性層部の両端にガイド層部が接続し
たメサストライプ構造のうち、前記活性層部の両側面部
のみを前記基板までエッチングすることにより、メサス
トライプ状の前記活性層部のみの両側面を露出させて前
記Feがドープされた半絶縁性を有する半導体層に接触
しないようにする工程とを有することを特徴とする半導
体埋め込み型光変調器の製造方法。(57) [Claim 1] In a method for manufacturing a semiconductor optical modulator, a first method is provided.
A substrate having a first conductivity type on a substrate having a first conductivity type.
Having a cladding layer, a first core layer, and a second conductivity type
a step of growing an active layer comprising a second cladding layer doped with n and a contact layer having a second conductivity type, forming a mask, and forming a part of the active layer into a first stripe. Etching to the first core layer while leaving a second core layer having a larger band gap than the first core layer, and a guide layer including a third cladding layer; Selectively growing the first stripe in contact with both side surfaces of the first stripe so as to be connected to the first core layer; and forming a second stripe on the substrate in a direction perpendicular to the first stripe. Forming a mask, etching the layer structure to the substrate to form a mesa stripe structure in which the guide layer portion is connected to both ends of the active layer portion, and has a semi-insulating property doped with Fe. A step of selectively embedding and growing a conductor layer in contact with both side surfaces of the mesa stripe structure; and forming a mask, and forming a mask and connecting the guide layer portion to both ends of the active layer portion. A step of exposing only the both side portions to the substrate to expose both side surfaces of only the mesa stripe-shaped active layer portion so as not to contact the Fe-doped semi-insulating semiconductor layer. A method for manufacturing a semiconductor-embedded optical modulator, comprising:
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