(57)【要約】  第一半導体光素子（１０１）と第二半導体光素子（１０３）とが同一の半導体基板（１、１０４）の一方の面にモノリシック集積された半導体光集積素子において、第一半導体光素子（１０１）のｎ側クラッド層（５１）と第二半導体光素子（１０３）のｎ側クラッド層（５３）とは電気的に絶縁されているとともに、第一半導体光素子（１０１）および第二半導体光素子（１０３）の少なくとも一方のｎ側クラッド層（５１、５３）に電気接続するためのｎ側コンタクト層（４１、４３）が、当該ｎ側クラッド層（５１、５３）と半導体基板（１、１０４）との間に設けられ、ｎ側コンタクト層（４１、４３）と、当該ｎ側コンタクト層（４１、４３）が設けられた半導体光素子（１０１、１０３）とは異なる半導体光素子（１０１、１０３）のｐ側クラッド層（９）とが電気的に接続されている。
2019207624.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
いずれも、ｐ側クラッド層から正孔が、ｎ側クラッド層から電子が活性層に注入されるよう構成された、第一半導体光素子と第二半導体光素子とが、同一の半導体基板の一方の面にモノリシック集積された半導体光集積素子において、
前記第一半導体光素子のｎ側クラッド層と前記第二半導体光素子のｎ側クラッド層とは電気的に絶縁されているとともに、前記第一半導体光素子および前記第二半導体光素子の少なくとも一方の前記ｎ側クラッド層に電気接続するためのｎ側コンタクト層が、当該ｎ側クラッド層と前記半導体基板の間に設けられ、
前記ｎ側コンタクト層と、前記第一半導体光素子および前記第二半導体光素子のうち当該ｎ側コンタクト層が設けられた半導体光素子とは異なる半導体光素子の前記ｐ側クラッド層とが電気的に接続されるよう構成され、前記第一半導体光素子と前記第二半導体光素子とが電気的に直列に接続されていることを特徴とする半導体光集積素子。
【請求項２】
前記ｎ側コンタクト層が、当該ｎ側コンタクト層が設けられている半導体光素子の前記ｎ側クラッド層から側方に張り出していることを特徴とする請求項１に記載の半導体光集積素子。
【請求項３】
前記半導体基板は導電性の半導体基板であり、前記半導体基板と前記ｎ側コンタクト層との間に電気絶縁層が設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載の半導体光集積素子。
【請求項４】
前記半導体基板は半絶縁性の半導体基板であり、前記第一半導体光素子および前記第二半導体光素子の、いずれのｎ側クラッド層にも前記ｎ側コンタクト層が設けられており、いずれか一方の半導体光素子の前記ｎ側コンタクト層と他方の半導体光素子の前記ｐ側クラッド層が電気的に接続されていることを特徴とする請求項１または２に記載の半導体光集積素子。
【請求項５】
前記第一半導体光素子が半導体レーザであり、前記第二半導体光素子が半導体光増幅器であることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の半導体光集積素子。
【請求項６】
前記半導体レーザは複数の半導体レーザを備えており、前記複数の半導体レーザのそれぞれの前記ｎ側クラッド層と、前記半導体光増幅器の前記ｐ側クラッド層とが電気的に接続されていることを特徴とする請求項５に記載の半導体光集積素子。
【請求項７】
前記第一半導体光素子と前記第二半導体光素子とが、いずれも半導体光増幅器であることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の半導体光集積素子。
【請求項８】
前記第一半導体光素子と前記第二半導体光素子とが、いずれも半導体レーザであることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の半導体光集積素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願は、半導体光素子を集積した半導体光集積素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
中継局とユーザ間の光通信システムであるアクセス系では、従来は低速変調に適した直接変調型半導体レーザ送信器（ＤＭＬ：Directly Modulated Laser）が用いられることが多かったが、１０Ｇｂ／ｓあるいはそれ以上の高速通信を行う場合には、高速変調に適した電界吸収型半導体光変調器（ＥＡＭ：Electro-absorption Modulator）と分布帰還形半導体レーザ（ＤＦＢ-ＬＤ：Distributed Feedback Laser Diode、簡単のため、ＬＤと記載することもある）を集積した半導体光集積素子であるＥＭＬ（Electro-absorption Modulator integrated Laser）が適している。アクセス系では、複数のユーザに対して光信号を分岐させるため信号光強度が減衰する。そのため、分岐前において、半導体レーザ送信器の高出力化が課題となっている。【０００３】
外部変調器であるＥＡＭには挿入損失が伴うため、ＥＭＬを高出力化するには、ＬＤの駆動電流を大きくして光出力を増加させることが必要である。しかし、ＬＤの光出力増には限度があること、ＬＤおよび温調素子の消費電力が増大すること、ＥＡＭの消光特性がＥＡＭへの光入力の増大に伴い劣化すること、などの問題があるため、高出力化は容易でない。この問題に対し、特許文献１では、ＬＤとＥＡＭを集積した素子のＥＡＭ出射側に半導体光増幅器（ＳＯＡ：Semiconductor Optical Amplifier）を同一基板にモノリシック集積した半導体光集積素子とすることにより、高出力化が図られている。また、ＬＤとＳＯＡを１端子で給電する構造とすることにより、ＳＯＡを集積しない構造の素子に対すると同等の給電方法が維持されるため、素子変更に伴う半導体レーザ送信器の駆動回路への影響を小さくできる。【０００４】
定電流で駆動されるＳＯＡでは、入力光を増倍する際に、活性層内のキャリア密度が再結合により消費されて減少し、利得が変動する。キャリア密度変動は、光強度が大きくなるＳＯＡ出射側ほど、またＳＯＡが長尺化するほど顕著となる。このように、ＳＯＡに入射する変調信号光強度とその波形パターンに応じてキャリア密度変動が生じ、利得の変動を通して波形の劣化、すなわちパターン効果が生じる。パターン効果は、信号光の変調速度が大きくなるほど顕著になり、ＳＯＡを集積した半導体レーザ送信器の場合、変調速度が１０Ｇｂ／ｓ以上の場合に影響がある。ＳＯＡの応答速度は、活性層のキャリア密度回復速度であり、ＳＯＡの駆動電流により影響を受ける。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１３−２５８３３６号公報
【特許文献２】米国特許出願公開第２００４／００４２０６９号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に記載されているように、ＬＤとＥＡＭとＳＯＡをこの順で集積した半導体光集積素子において、ＬＤとＳＯＡを同一端子で接続して駆動する場合、ＬＤとＳＯＡは共通の駆動電圧が印加され、全駆動電流がＬＤとＳＯＡの長さの比に比例した内部抵抗比で分割され給電される。このとき必要な電流値はＬＤとＳＯＡに供給された電流値の和となる。例えばＬＤとＳＯＡの長さを同じとした場合の一般的な素子の場合で十分な光出力を得るためには、印過電圧が約1.5Vの時、ＬＤ、ＳＯＡとも約100mAの電流が流れ、合計約200mAの電流が必要になる。しかし、一般的に半導体光集積素子内で素子を駆動する小型のドライバＩＣにおいては、電圧は3V以上供給することは可能であるが、供給電流には限界がある。【０００７】
供給電流の低減には直列接続が有効であり、特許文献２には、ＬＤとＳＯＡを直列に接続して駆動する技術が開示されている。しかし、特許文献２の構成は、ＬＤとＳＯＡがサブマウント基板上に搭載された構成となっており、半導体基板上にＬＤとＳＯＡがモノリシック集積された構成には直接適用できない構成となっている。【０００８】
本願は、上記の問題点を解決するための技術を開示するものであり、半導体基板に光素子が集積された半導体光集積素子において、光素子の直列接続が実現でき、電源からの駆動電流が少ない、高出力の半導体光集積素子を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本願に開示される半導体光集積素子は、ｐ側クラッド層から正孔が、ｎ側クラッド層から電子が活性層に注入されるよう構成された、第一半導体光素子と第二半導体光素子とが、同一の半導体基板の一方の面にモノリシック集積された半導体光集積素子において、第一半導体光素子のｎ側クラッド層と第二半導体光素子のｎ側クラッド層とは電気的に絶縁されているとともに、第一半導体光素子および第二半導体光素子の少なくとも一方のｎ側クラッド層に電気接続するためのｎ側コンタクト層が、当該ｎ側クラッド層と半導体基板の間に設けられ、ｎ側コンタクト層と、当該ｎ側コンタクト層が設けられた半導体光素子とは異なる半導体光素子のｐ側クラッド層とが電気的に接続されるよう構成され、第一半導体光素子と第二半導体光素子とが電気的に直列に接続されているものである。
【発明の効果】
【００１０】
本願に開示される半導体基板に光素子が集積された半導体光集積素子によれば、光素子の直列接続が実現でき、電源からの駆動電流が少ない、高出力の半導体光集積素子を提供することができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施の形態１による半導体光集積素子の要部の構成を示す概念図である。
【図２】実施の形態１による半導体光集積素子の電気的な接続を説明するための等価回路図である。
【図３】図３Ａおよび図３Ｂは、実施の形態１による半導体光集積素子の製造工程の、それぞれステップ１およびステップ２を説明する図である。
【図４】図４Ａおよび図４Ｂは、実施の形態１による半導体光集積素子の製造工程の、それぞれステップ３およびステップ４を説明する図である。
【図５】図５Ａおよび図５Ｂは、実施の形態１による半導体光集積素子の製造工程の、それぞれステップ５およびステップ６を説明する図である。
【図６】図６Ａおよび図６Ｂは、実施の形態１による半導体光集積素子の製造工程の、それぞれステップ７およびステップ８を説明する図である。
【図７】図７Ａおよび図７Ｂは、実施の形態１による半導体光集積素子の製造工程の、それぞれステップ９およびステップ１０を説明する図である。
【図８】図８Ａおよび図８Ｂは、実施の形態１による半導体光集積素子の製造工程の、それぞれステップ１１およびステップ１２を説明する図である。
【図９】図９Ａおよび図９Ｂは、実施の形態１による半導体光集積素子の製造工程の、それぞれステップ１３およびステップ１４を説明する図である。
【図１０】図１０Ａおよび図１０Ｂは、実施の形態１による半導体光集積素子の製造工程の、それぞれステップ１５およびステップ１６を説明する図である。
【図１１】図１１Ａおよび図１１Ｂは、実施の形態１による半導体光集積素子の製造工程の、それぞれステップ１７およびステップ１８を説明する図である。
【図１２】実施の形態２による半導体光集積素子の要部の構成を示す概念図である。
【図１３】図１３Ａおよび図１３Ｂは、実施の形態２による半導体光集積素子の製造工程の、それぞれステップ２１およびステップ２２を説明する図である。
【図１４】図１４Ａおよび図１４Ｂは、実施の形態２による半導体光集積素子の製造工程の、それぞれステップ２３およびステップ２４を説明する図である。
【図１５】図１５Ａおよび図１５Ｂは、実施の形態２による半導体光集積素子の製造工程の、それぞれステップ２５およびステップ２６を説明する図である。
【図１６】図１６Ａおよび図１６Ｂは、実施の形態２による半導体光集積素子の製造工程の、それぞれステップ２７およびステップ２８を説明する図である。
【図１７】実施の形態３による半導体光集積素子の要部の構成を示す概念図である。
【図１８】図１８Ａおよび図１８Ｂは、実施の形態３による半導体光集積素子の製造工程の、それぞれステップ３１およびステップ３２を説明する図である。
【図１９】図１９Ａおよび図１９Ｂは、実施の形態３による半導体光集積素子の製造工程の、それぞれステップ３３およびステップ３４を説明する図である。
【図２０】実施の形態３による半導体光集積素子の要部の別の構成を示す概念図である。
【図２１】実施の形態４による半導体光集積素子の要部の構成を示す概念図である。
【図２２】実施の形態４による半導体光集積素子の要部の別の構成を示す概念図である。
【図２３】実施の形態５による半導体光集積素子の概略構成を示すブロック図である。
【図２４】実施の形態５による半導体光集積素子の図２３の構成の電気的な接続を説明するための等価回路図である。
【図２５】実施の形態５による半導体光集積素子の別の概略構成を示すブロック図である。
【図２６】実施の形態５による半導体光集積素子の図２５の構成の電気的な接続を説明するための等価回路図である。
【図２７】実施の形態５による半導体光集積素子の図２５の構成の別の電気的な接続を説明するための等価回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
図１は実施の形態１による半導体光集積素子の要部の構成を示す概念図である。この半導体光集積素子は、半導体レーザ（ＬＤ）１０１、電界吸収型半導体光変調器（単に変調器、あるいはＥＡＭとも称する）１０２、および半導体光増幅器（ＳＯＡ）１０３が同一の半導体基板（n-InP基板）１上に集積されたものである。各素子の寸法としては、例えば、半導体レーザ長が300μm、半導体光増幅器長が150μm、変調器長が200μmである。
【００１３】
半導体レーザ１０１は、主要部材として、導電性の半導体基板であるn-InP基板１上に順に形成された、ｎ側クラッド層としてのn-InPクラッド層５１、活性層８、ｐ側クラッド層としてのp-InPクラッド層９により構成されている。変調器１０２は、n-InP基板１上に順に形成された、n-InPクラッド層５１、変調器吸収層１０、p-InPクラッド層９により構成されている。半導体光増幅器１０３は、基本的には半導体レーザ１０１と同様、n-InP基板１上に順に形成された、ｎ側クラッド層としてのn-InPクラッド層５３、活性層８、ｐ側クラッド層としてのp-InPクラッド層９により構成されている。また、実施の形態１による半導体光集積素子においては、半導体光増幅器１０３部分のn-InP基板１とn-InPクラッド層５３との間に、電気的な絶縁をするため、電気絶縁層としてのFeドープ半絶縁性InP層３が設けられ、さらにFeドープ半絶縁性InP層３とn-InPクラッド層５３との間にｎ側コンタクト層として導電性のn-InGaAsPコンタクト層４３が設けられている。さらに、半導体レーザ１０１部分および変調器１０２部分のn-InPクラッド層５１と半導体光増幅器１０３部分のn-InPクラッド層５３との間には電気絶縁層としてのFeドープ半絶縁性InP層１９が設けられており、半導体レーザ１０１のｎ側クラッド層５１と半導体光増幅器１０３のｎ側クラッド層５３とが電気的に絶縁されている。なお、本願が開示する半導体光集積素子に適用できる絶縁性の材料は、例えば石英、セラミックなどの絶縁材料ではなく、半導体材料であり、素子を構成する材料のうちの電流を流す材料に対して、電流を流さないとみなされるだけ十分に抵抗率が高い材料であるため、「半絶縁性」と称されている。なお、ｐ側クラッド層９は素子間の分離部分をエッチングで掘り込むだけでn側に比べ約３桁高い分離抵抗が得られるため、特に半絶縁性の材料で、変調器１０２と半導体光増幅器１０３との間、および半導体レーザ１０１と変調器１０２との間を埋め込む必要はない。
【００１４】
さらに、外部との、あるいは各素子間の電気接続が可能なように、半導体レーザ１０１部分のｐ側クラッド層９上にはｐ側コンタクト電極２６１、変調器１０２部分のｐ側クラッド層９上にはｐ側コンタクト電極２６２、半導体光増幅器１０３部分のｐ側クラッド層９上にはｐ側コンタクト電極２６３がそれぞれ形成されている。またn-InP基板１の下面にはｎ側コンタクト電極２５が形成されている。半導体光増幅器１０３のｎ側クラッド層５３の下に設けられたｎ側コンタクト層であるn-InGaAsPコンタクト層４３はｎ側クラッド層５３から側方（レーザの光軸に対して垂直な横方向）に張り出しており、この張り出したｎ側コンタクト層４３の上面にｎ側コンタクト電極２５３が設けられている。
【００１５】
半導体レーザ１０１および半導体光増幅器１０３においては、ｐ側クラッド層からｎ側クラッド層に向けて電流を流すことにより、ｐ側クラッド層から正孔が、ｎ側クラッド層から電子が、活性層に注入され、活性層内において正孔と電子が再結合するときに光が発生する。この半導体光集積素子においては、半導体レーザ１０１から出射される光が、変調器１０２に入力される。変調器１０２においては変調器吸収層１０であるＭＱＷ（Multi Quantum Well）に逆方向に印加される電界により光の吸収量が変化する。変調器１０２に無印加時に光が透過し、電界印加時に光が吸収されて透過しないようにしておくと、光出力を変調することが出来る。変調器１０２を透過した光は、半導体光増幅器１０３に入力される。半導体光増幅器１０３では、半導体光増幅器１０３に注入される電流値に応じて光が増幅されて出力される。
【００１６】
図１の半導体光集積素子の電気接続について説明する。半導体光増幅器１０３のｐ側コンタクト電極２６３と、n-InP基板１の下面に設けられているｎ側コンタクト電極２５との間に、外部に設けられている図示しない直流電源から直流電圧が印加される。半導体光増幅器１０３のｎ側コンタクト電極２５３と半導体レーザ１０１のｐ側コンタクト電極２６１は、ワイヤ２７などの導電体で接続されている。この接続により、図２の等価回路に示すように、半導体レーザ１０１と半導体光増幅器１０３は直列に接続され、半導体レーザ１０１と半導体光増幅器１０３には同じ電流値の電流が流れる。なお、変調器１０２のｐ側コンタクト電極２６２には、変調用の信号電圧が印加される。
【００１７】
半導体レーザと半導体光増幅器が半導体基板上に集積された、従来の半導体光集積素子においては、特許文献１に示されているように、ｎ側の電極は共通となっているため、半導体レーザと半導体光増幅器を直列で電気接続することができなかった。これに対し、本実施の形態１による半導体光集積素子においては、ｎ側クラッド層に関し、半導体レーザ１０１部のｎ側クラッド層５１と半導体光増幅器１０３部のｎ側クラッド層５３とを電気的に絶縁し、また、半導体光増幅器１０３部のｎ側クラッド層５３とｎ側コンタクト電極２５とを電気的に絶縁する構成とした。さらに、半導体光増幅器１０３部のｎ側クラッド層５３に電気接続するためのｎ側コンタクト層４３を設けて、ｎ側コンタクト層４３を側方に張り出してその上面にｎ側コンタクト電極２５３を設けた。この構成により、半導体レーザ１０１のｐ側クラッド層と半導体光増幅器１０３のｎ側クラッド層５３を電気的に接続することを可能とし、半導体レーザ１０１と半導体光増幅器１０３とが電気的に直列になる接続を可能とした。
【００１８】
次に、実施の形態１による半導体光集積素子の製造方法を説明する。図３Ａ、Ｂから図１１Ａ、Ｂに製造工程を説明する図を示す。ただし、本願に適用される半導体光集積素子の詳細構造、および製造工程は、以下に限定されるものではない。
【００１９】
図３Ａに示すように、導電性の半導体基板であるn-InP基板１に半導体レーザ１０１、変調器１０２部分を幅数十μmの絶縁膜２で覆い、n-InP基板１を数μmエッチングする（ステップ１）。その後、図３Ｂに示すように、Feドープ半絶縁性InP層３、n-InGaAsPコンタクト層４を選択成長する（ステップ２）。絶縁膜２を除去し、図４Ａに示すように、n-InPクラッド層５、n-InGaAsP回折格子層６、n-InPクラッド層５を全面に成長する（ステップ３）。次に図４Ｂに示すように、絶縁膜２を変調器１０２と半導体光増幅器１０３の間に数十μmの開口を空けて、幅数十μmで形成し、n-InGaAsPコンタクト層４が露出するまでエッチング除去する（ステップ４）。なお、エッチング後は、半導体光増幅器１０３部分の、n-InPクラッド層５、n-InGaAsP回折格子層６、n-InPクラッド層５がこの段階でｎ側クラッド層５３として完成する。また、半導体レーザ１０１部分のn-InPクラッド層５、n-InGaAsP回折格子層６、n-InPクラッド層５は、後述のステップ７のn-InGaAsP回折格子層６が回折格子となった段階でｎ側クラッド層５１として完成する。
【００２０】
さらに、図５Ａに示すように、n-InGaAsPコンタクト層４を半導体光増幅器１０３の部分のみ残して他の部分を全てエッチング除去し、n-InGaAsPコンタクト層４をｎ側コンタクト層４３として形成する（ステップ５）。その後、図５Ｂに示すように、絶縁膜２をマスクにしてFeドープ半絶縁性InP層２０を成長する（ステップ６）。その後、絶縁膜２を除去し、図６Ａに示すように半導体レーザ１０１の回折格子部７のn-InGaAsP回折格子層６を200nmの周期でエッチングして、半導体レーザの回折格子を形成する（ステップ７）。その後、図６Ｂに示すように活性層８、p-InPクラッド層９を形成する（ステップ８）。
【００２１】
次に、図７Ａに示すように、絶縁膜２を変調器１０２の部分に開口を空けるようにして幅数十μmで形成し、p-InPクラッド層９、活性層８をエッチングする（ステップ９）。その後、図７Ｂに示すように変調器吸収層１０、p-InPクラッド層９を全面に選択成長する（ステップ１０）。その後、絶縁膜２を除去し、図８Ａに示すように再度絶縁膜２を形成して、導波路を加工するパターンを形成する（ステップ１１）。この段階の絶縁膜２は、導波路の両側を半導体で埋め込む埋め込み導波路を形成する半導体レーザ１０１、および半導体光増幅器１０３の部分は幅を1μm程度とし、導波路の両側を半導体で覆わない形状の導波路を形成する変調器１０２の部分は数十μm程度の幅として形成する。その後、エッチングによりFeドープ半絶縁性InP層２０の途中で止まるようにエッチングを行う。その後、絶縁膜２をマスクとして図８Ｂに示すようにp-InP埋め込み層１１、n-InP埋め込み層１２、p-InP埋め込み層１１で埋め込み成長を行う（ステップ１２）。
【００２２】
その後、絶縁膜２を除去し、図９Ａに示すようにp-InPクラッド層９、p-InGaAsコンタクト層１３を全面に成長する（ステップ１３）。図９Ｂに示すように、導波路の両側を半導体で埋め込む埋め込み導波路を形成する半導体レーザ１０１、および半導体光増幅器１０３の部分は幅数十μm程度、導波路の両側を半導体で覆わない形状の導波路を形成する変調器１０２の部分は1μm程度の幅でメサを形成する。メサの深さがFeドープ半絶縁性InP層２０の途中で止まるようにエッチングを行う（ステップ１４)。
【００２３】
図１０Ａに示すように、半導体光増幅器１０３の部分のｎ側コンタクト電極２５３を形成する部分において、n-InGaAsPコンタクト層４３が露出するまでエッチングを行う（ステップ１５）。その後、図１０Ｂに示すように、半導体レーザ１０１と変調器１０２の間、及び変調器１０２と半導体光増幅器１０３の間のｐ-InGaAsコンタクト層１３をエッチングしてそれぞれの間の電気的な絶縁を確保する（ステップ１６）。次に、図１１Ａに示すように、全面に絶縁膜１５を形成し、半導体レーザ１０１、変調器１０２、および半導体光増幅器１０３のp-InGaAsコンタクト層１３、および半導体光増幅器１０３のn-InGaAsPコンタクト層４３上に開口を形成する（ステップ１７）。最後に、図１１Ｂに示すように、電極１７と金メッキ１８を形成する（ステップ１８）ことにより、各開口部の電極１７、金メッキ１８が、各コンタクト電極として形成されるとともに、半導体レーザ１０１のｐ側コンタクト電極２６１と半導体光増幅器１０３のｎ側コンタクト電極２５３の電気接続が完成する。この例では半導体レーザ１０１のアノード、すなわち半導体レーザのp-InGaAsコンタクト層１３上のｐ側コンタクト電極２６１と、半導体光増幅器１０３のカソード、すなわちn-InGaAsPコンタクト層４３上のｎ側コンタクト電極２５３とが電極１７と金メッキ１８で接続されている。これに限らず、図１の概念図で示すように、半導体レーザ１０１のｐ側コンタクト電極２６１と半導体光増幅器のｎ側コンタクト電極２５３とがワイヤ２７で接続されても良い。最後にウエハ全体を100μm厚程度に研磨し、ウエハ裏面、すなわち半導体基板１の素子が形成されているのとは反対側の面にｎ側コンタクト電極２５を形成する。
【００２４】
以上のように、本実施の形態１による半導体光集積素子は、導電性の半導体基板１を用い、半導体光増幅器１０３のｎ側クラッド層５３と半導体基板１の間に電気絶縁層としてFeドープ半絶縁性InP層３を設け、半導体光増幅器１０３と変調器１０２の間のn側のクラッド層も電気絶縁層であるFeドープ半絶縁性InP層１９に置き換えた。この構成により、半導体光増幅器１０３を導電性の半導体基板１および半導体レーザ１０１から電気的に絶縁した。さらに、半導体光増幅器１０３のｎ側クラッド層５３とFeドープ半絶縁性InP層３との間にｎ側コンタクト層４３を設け、導電性の半導体基板１からｎ側クラッド層５３に給電するのではなく、ｎ側コンタクト電極２５３およびｎ側コンタクト層４３を介してｎ側クラッド層５３に給電することを可能とした。この構成により、同一の半導体基板１上に形成した半導体レーザ１０１と半導体光増幅器１０３との直列接続を実現し、直流電源からの電流の低減が可能となった。この構成によれば、従来と比べて駆動端子数が増えること無く直列接続を実現できる。
【００２５】
本実施の形態１による半導体光集積素子によれば、半導体レーザ１０１と半導体光増幅器１０３とを直列に接続する構成としたので、直流電源からの電流を低減出来る。また、集積化している半導体レーザおよび変調器の電極構造が従来構造と変更がないため、従来と同様、マイナス側を半導体基板１の裏面のｎ側コンタクト電極２５に接続でき、従来と同様の駆動方法が可能である。
【００２６】
実施の形態２．
図１２は実施の形態２による半導体光集積素子の要部の構成を示す概念図である。図１の構成と異なるのは、変調器１０２と半導体光増幅器１０３の間のn側のクラッド層がFeドープ半絶縁性InP層１９ではなく、不純物拡散によりp型化したZn拡散領域２４となっていることである。このように、変調器１０２と半導体光増幅器１０３の間は、電気的に絶縁できる材料で構成すれば良く、種々の半絶縁性の半導体材料を使用することができる。
【００２７】
図１２の半導体光集積素子の製造方法について、実施の形態１で説明した製造方法と異なる部分を中心に図１３Ａ、Ｂから図１６Ａ、Ｂを参照して説明する。まず図１３Ａに示すように、導電性の半導体基板であるn-InP基板１にFeドープ半絶縁性InP層３、n-InGaAsPコンタクト層４、n-InPクラッド層５を形成する（ステップ２１）。次に、図１３Ｂに示すように、変調器１０２と半導体光増幅器１０３の間にp型ドーパントであるZnを含んだ酸化膜（ZnO）２３を形成し、熱アニールしてZnをFeドープ半絶縁性InP層３に達するまで熱拡散させる（ステップ２２）。Znが拡散した領域が電気絶縁層２４である。その後、Znを含んだ酸化膜（ZnO）２３を除去し、図１４Ａに示すように、n-InPクラッド層５、n-InGaAsP回折格子層６、n-InPクラッド層５を全面に成長する（ステップ２３）。次に、図１４Ｂに示すように半導体レーザ１０１の回折格子部７の部分のn-InGaAsP回折格子層６を200nmの周期でエッチングして、半導体レーザの回折格子を形成する（ステップ２４）。その後、図１５Ａに示すように活性層８、p-InPクラッド層９を形成して（ステップ２５）、図１５Ｂに示すように、絶縁膜２を変調器１０２の部分に開口を空けるようにして幅数十μmで形成し、p-InPクラッド層９、活性層８をエッチングする（ステップ２６）。その後、図１６Ａに示すように変調器吸収層１０、p-InPクラッド層９を全面に選択成長する（ステップ２７）。その後、絶縁膜２を除去し、図１６Ｂに示すように再度絶縁膜２を形成して、導波路を加工するパターンを形成する。導波路の両側を半導体で埋め込む埋め込み導波路を形成する半導体レーザ１０１、半導体光増幅器１０３の部分は絶縁膜の幅を1μm程度、導波路の両側を半導体で覆わない形状の導波路を形成する変調器１０２の部分は数十μm程度の幅で絶縁膜２を形成する（ステップ２８）。その後、エッチングにより電気絶縁層であるZn拡散領域２４に達するが、n-InGaAsPコンタクト層４には達しないところまでエッチングを行う。その後の、実施の形態１で説明したステップ１２の、リッジの両脇に埋め込み成長を行う以降の工程は、実施の形態１で説明した工程と同じ工程である。
【００２８】
実施の形態１のステップ１１の工程後の状態との大きな違いは、変調器１０２と半導体光増幅器１０３の間のn側のクラッド層が、Feドープ半絶縁性InP層１９ではなく、不純物拡散によりp型化した電気絶縁層であるZn拡散領域２４となっていることである。
【００２９】
以上のように、本実施の形態２による半導体光集積素子は、導電性の半導体基板１を用い、半導体光増幅器１０３のｎ側クラッド層５３と半導体基板１の間に電気絶縁層であるFeドープ半絶縁性InP層３を設け、半導体光増幅器１０３と変調器１０２の間のn側のクラッド層を不純物拡散によりp型化した電気絶縁層であるZn拡散領域２４に置き換えた。この構成により、半導体光増幅器１０３を導電性の半導体基板１および半導体レーザ１０１から電気的に絶縁した。さらに、半導体光増幅器１０３のｎ側クラッド層５３とFeドープ半絶縁性InP層３との間にｎ側コンタクト層４３を設け、導電性の半導体基板１からｎ側クラッド層５３に給電するのではなく、ｎ側コンタクト電極２５３およびｎ側コンタクト層４３を介してｎ側クラッド層５３に給電することを可能とした。この構成により、同一の半導体基板１上に形成した半導体レーザ１０１と半導体光増幅器１０３との直列続を実現し、直流電源からの電流の低減が可能となった。この構成によれば、従来と比べて駆動端子数が増えること無く直列接続を実現できる。
【００３０】
本実施の形態２による半導体光集積素子によれば、実施の形態１と同様、半導体レーザ１０１と半導体光増幅器１０３とを直列に接続する構成としたので、直流電源からの電流を低減出来る。また、集積化している半導体レーザおよび変調器の電極構造が従来構造と変更がないため、従来と同様、マイナス側を半導体基板１の裏面のｎ側コンタクト電極２５に接続でき、従来と同様の駆動方法が可能である。
【００３１】
なお、実施の形態１においても、実施の形態２においても、後述の実施の形態４の図２１で示すように、半導体レーザ１０１のｎ側クラッド層５１と導電性の半導体基板１との間に電気絶縁層としてFeドープ半絶縁性InP層３を設けて、半導体レーザ１０１側を半導体基板１と電気的に分離し、半導体光増幅器１０３側のｎ側クラッド層５１と導電性の半導体基板１との間にはFeドープ半絶縁性InP層３などの絶縁層を設けず電気的に導通状態にする構成としても良い。この場合、ｎ側クラッド層５１とFeドープ半絶縁性InP層３との間にｎ側コンタクト層を設ける構成とすることにより、半導体レーザ１０１と半導体光増幅器１０３とを直列接続にできるのは良いのは言うまでもない。
【００３２】
実施の形態３．
図１７は、実施の形態３による半導体光集積素子の要部の構成を示す概念図である。この構成は、素子の基本構造を半絶縁性の半導体基板１０４上に実現したものである。半絶縁性の半導体基板１０４上に設けたｎ側コンタクト層であるn-InGaAsPコンタクト層を、変調器１０２と半導体光増幅器１０３の間で、ｎ側コンタクト層４１とｎ側コンタクト層４３に分離した構成としている。さらに、変調器１０２と半導体光増幅器１０３の間のn側のクラッド層をFeドープ半絶縁性InP層１９に置き換えることにより半導体光増幅器１０３のカソード部を半導体レーザ１０１、および変調器１０２から電気的に絶縁している。その他の構成は図１と同じである。カソードは、半導体レーザ１０１および変調器１０２のｎ側コンタクト層４１上のｎ側コンタクト電極２５１、および半導体光増幅器１０３のｎ側コンタクト層４３上のｎ側コンタクト電極２５３から取られるため、給電端子数が図１の導電性の半導体基板１上に作製したものより一つ増える。
【００３３】
図１７の半導体光集積素子の電気接続について説明する。半導体光増幅器１０３のｐ側コンタクト電極２６３と半導体レーザ１０１のｎ側コンタクト電極２５１との間に、外部に設けられている図示しない直流電源から直流電圧が印加される。半導体光増幅器１０３のｎ側コンタクト電極２５３と半導体レーザ１０１のｐ側コンタクト電極２６１は、ワイヤ２７などの導電体で接続されている。この接続により、図１の実施の形態１による半導体光集積素子と同様、図２の等価回路に示すように、半導体レーザ１０１と半導体光増幅器１０３は直列に接続され、半導体レーザ１０１と半導体光増幅器１０３には同じ電流値の電流が流れる。
【００３４】
図１７の構成の半導体光集積素子の製造方法のうち、実施の形態１で説明した製造方法と違う部分のみ説明する。図１８Ａに示すように、半絶縁性の半導体基板１０４にn-InGaAsPコンタクト層４、n-InPクラッド層５ 、n-InGaAsP回折格子層６、n-InPクラッド層５を全面に成長する（ステップ３１）。次に、図１８Ｂに示すように、絶縁膜２を変調器１０２と半導体光増幅器１０３の間に数十μmの開口を空けて、幅数十μmで形成し、n-InGaAsPコンタクト層４までエッチング除去する（ステップ３２）。その後、図１９Ａに示すように、変調器１０２と半導体光増幅器１０３の間のn-InGaAsPコンタクト層４をエッチングしてｎ側コンタクト層４１とｎ側コンタクト層４３とに分離して（ステップ３３）、半導体レーザ１０１および変調器１０２と、半導体光増幅器１０３との間でｎ側を電気的に絶縁する。次に、図１９Ｂに示すように、絶縁膜２をマスクにしてFeドープ半絶縁性InP層２０を成長する。その後の工程は、実施の形態１で説明した図６Ａの回折格子形成を行うステップ７以降とほぼ同じ工程である。但し、半絶縁性の半導体基板１０４を用いているので、半導体レーザのｎ側コンタクト電極２５１をｎ側コンタクト層４１上に設けなければならない点は異なる。
【００３５】
図２０は実施の形態３による半導体光集積素子の要部の別の構成を示す概念図である。図２０の半導体光集積素子の構成は、図１７の構成と同様に、素子の基本構造を半絶縁性の半導体基板１０４上に実現したものである。図１７に示した半導体光集積素子との違いは、変調器１０２と半導体光増幅器１０３と間のｎ側クラッド層の一部をp型InP層２４に置き換え、あるいは不純物拡散によりｐ型化して電気的に絶縁する構造とした点である。
【００３６】
このように、変調器１０２と半導体光増幅器１０３の間のｎ側のクラッド層を、Feドープ半絶縁性InP層１９に置き換えるか、不純物拡散によりｐ型化したZn拡散領域２４とするかのどちらでも可能である。Feドープ半絶縁性InP層１９とする場合は、実施の形態１で説明した工程を、不純物拡散によりp型化したZn拡散領域２４とする場合は、実施の形態２で説明した工程を参照すれば作成することができる。
【００３７】
以上のように、本実施の形態３による半導体光集積素子は、半絶縁性の半導体基板１０４を用い、半導体レーザ１０１のｎ側クラッド層５１と半導体光増幅器１０３のｎ側クラッド層５３との間を、Feドープ半絶縁性InP層３あるいは不純物拡散によりp型化したZn拡散領域２４などの半絶縁性の半導体材料の電気絶縁層により絶縁することにより、半導体レーザ１０１のｎ側クラッド層５１と半導体光増幅器１０３のｎ側クラッド層５３とを電気的に絶縁する構成とした。さらに、半導体レーザ１０１のｎ側クラッド層５１と半絶縁性の半導体基板１０４の間にｎ側コンタクト層４１、半導体光増幅器１０３のｎ側クラッド層５３と半絶縁性の半導体基板１０４の間にｎ側コンタクト層４３を設け、それぞれのｎ側コンタクト層を側方に張り出して、それぞれのｎ側クラッド層に電気的な接続を可能なようにした。この構成により、同一の半導体基板１０４上に形成した半導体レーザ１０１と半導体光増幅器１０３を直列に接続することが可能となった。
【００３８】
実施の形態１および実施の形態２と同様、半導体レーザ１０１と半導体光増幅器１０３を直列に接続したので、直流電源からの電流を低減出来る。
【００３９】
実施の形態４．
図２１は実施の形態４による半導体光集積素子の要部の構成を示す概念図である。本実施の形態４は、複数の半導体レーザ１０１と、少なくとも一つの半導体光増幅器１０３が同一の半導体基板上にモノリシック集積された半導体光集積素子である。図２１は簡単のため２個の半導体レーザ１０１を並列に集積化し、２個の半導体レーザ１０１の出力を光合波器１０５で合波し、半導体光増幅器１０３に入力する構成例を示している。図２１の構成例は、実施の形態１あるいは実施の形態２と同様、半導体基板として導電性の半導体基板であるn型InP基板１を用いている。
【００４０】
図１と同様に半導体レーザ １０１と光合波器１０５の間のn側のクラッド層がFeドープ半絶縁性InP層１９に置き換えられており、半導体レーザ１０１のｎ側クラッド層５１と半導体基板１との間をFeドープ半絶縁性InP層３により絶縁した構成としている。これにより、半導体レーザ １０１と半導体光増幅器１０３がn側クラッド層の部分で電気的に分離されている。２個の半導体レーザ１０１のｎ側クラッド層５３に電気接続するためのｎ側コンタクト層４１は、両方の半導体レーザ１０１に共通のｎ側コンタクト層４１として設けられている。このｎ側コンタクト層４１にｎ側コンタクト電極２５１を設けている。半導体レーザ１０１のp側コンタクト電極２６１を素子のアノードとし、半導体レーザ１０１のｎ側コンタクト電極２５１と半導体光増幅器１０３のｐ側コンタクト電極２６３とをワイヤ２７で電気的に接続する構造としでいる。接続する構造としては、ワイヤ２７を設ける構造に限らず、チップ上のメタルで接続する構造とすることもできる。
【００４１】
実施の形態２、すなわち図１２に示した半導体光集積素子と同様に半導体レーザ １０１と光合波器１０５の間のｎ側コンタクト層の一部をｐ型InP層に置き換え、あるいは不純物拡散によりp型化して電気的に絶縁する構造としても良い。
【００４２】
導電性の半導体基板１を用い、半導体レーザ１０１のｎ側クラッド層５３と半導体基板１の間に電気絶縁層としてFeドープ半絶縁性InP層３を設け、半導体レーザ１０１と光合成器１０５の間のn側クラッド層もFeドープ半絶縁性InP層１９、あるいはｐ型InP層２４など電気絶縁層に置き換えることにより、半導体レーザ１０１を導電性の半導体基板１から電気的に絶縁する構成とした。この構成により、半導体光増幅器１０３のｐ側クラッド層９と、半導体レーザ１０１のｎ側クラッド層５１とを電気的に接続することにより、同一の半導体基板１上に形成した半導体レーザ１０１と半導体光増幅器１０３を直列に接続でき、直流電源からの駆動電流を低減することができる。半絶縁性の基板を使用しないため、従来と比べて駆動端子数が増えることがない。
【００４３】
図２１の構成の半導体光集積素子によれば、駆動電流を低減出来る。また、半導体レーザ１０１と半導体光増幅器１０３を直列に接続しているため、基板上面の駆動端子数は一つで済む。
【００４４】
図２２は実施の形態４による半導体光集積素子の要部の別の構成を示す概念図である。図２２に示す半導体光集積素子は、その基本構造は図２１に示した半導体光集積素子とほぼ同じで、複数の半導体レーザ１０１と、少なくとも一つの半導体光増幅器１０３が、実施の形態３で説明したのと同様、同一の半絶縁性の半導体基板１０４上にモノリシック集積された半導体光集積素子である。実施の形態３と同様、半導体レーザ１０１のｎ側クラッド層５１と半絶縁性の半導体基板１０４の間にｎ側コンタクト層４１、半導体光増幅器１０３のｎ側クラッド層５３と半絶縁性の半導体基板１０４の間にｎ側コンタクト層４３を設け、それぞれのｎ側コンタクト層を側方に張り出して、それぞれのｎ側クラッド層に電気的な接続を可能なようにした。なお、ｎ側コンタクト層４１は、複数の半導体レーザ１０１に共通に設けている。この構成によっても、半導体光増幅器１０３のｐ側クラッド層９と、半導体レーザ１０１のｎ側クラッド層５１とを電気的に接続することにより、同一の半絶縁性の半導体基板１０４上に形成した半導体レーザ１０１と半導体光増幅器１０３を直列に接続でき、駆動電流を低減することができる。ただし、半絶縁性の基板を用いるため、図２１の構成に比較して端子数が増加する。
【００４５】
実施の形態５．
図２３は、実施の形態５による半導体光集積素子の概略構成を示すブロック図である。実施の形態４による半導体光集積素子、すなわち図２１および図２２に示す構成では、半導体レーザ１０１が２個の構成を説明したが、半導体レーザの個数は２に限られない。図２３は、半導体基板上において複数の半導体レーザ１０１を光合波器１０５で合波し、半導体光増幅器１０３に入力している半導体光集積素子のブロック図である。図２４は、図２３の構成において、複数の半導体レーザ１０１と半導体光増幅器１０３を直列に接続した場合の電気的な等価回路である。異なる複数の半導体レーザ１０１、例えば出力されるレーザの波長がそれぞれ異なる複数の半導体レーザ１０１から、どれか一つを選択的に選んで駆動できるよう、半導体レーザ１０１のカソード側と半導体光増幅器１０３のカソード側とが電気的に絶縁され、半導体レーザ１０１のカソードと半導体光増幅器１０３のアノードとが電気的に接続される構造とする。
【００４６】
図２５に、同一の半導体基板上において複数の半導体レーザ１０１を光合波器１０５Ａおよび光合成器１０５Ｂで合波し、それぞれを半導体光増幅器１０３Ａ、半導体光増幅器１０３Ｂに入力した集積素子のブロック図を示す。図２６は、二つの半導体光増幅器１０３Ａと半導体光増幅器１０３Ｂを直列に接続し、これら半導体光増幅器１０３Ａ、１０３Ｂの直列体と半導体レーザ１０１を直列に接続した場合の等価回路である。また、図２７は、二つの半導体光増幅器１０３Ａと半導体光増幅器１０３Ｂを並列に接続し、これら半導体光増幅器１０３Ａ、１０３Ｂの並列体と半導体レーザ１０１を直列に接続した場合の等価回路である。図２４、図２６、図２７の場合とも、実施の形態１から実施の形態４で説明した、いずれかの絶縁構造により、半導体レーザ１０１のカソード側と半導体光増幅器１０３Ａおよび半導体光増幅器１０３Ｂのカソード側とが電気的に絶縁され、図２６の場合は半導体光増幅器１０３Ａのカソード側と半導体光増幅器１０３Ｂのカソード側も電気的に絶縁される構成とする。
【００４７】
実施の形態１から実施の形態４の絶縁構造を参照すれば、図２６に示されるように、複数の半導体光増幅器を直列に接続する構成とすることも可能であることがわかる。同様に、複数の半導体レーザを直列に接続する構成とすることが可能であることがわかる。
【００４８】
以上をまとめると、本願に開示する半導体光集積素子は、ｐ側クラッド層から正孔が、ｎ側クラッド層から電子が活性層に注入されるよう構成された、第一半導体光素子と第二半導体光素子とが、同一の半導体基板上にモノリシック集積された半導体光集積素子において、前記第一半導体光素子のｎ側クラッド層と前記第二半導体光素子のｎ側クラッド層とは電気的に絶縁されているとともに、前記第一半導体光素子および前記第二半導体光素子の少なくとも一方の前記ｎ側クラッド層に電気接続するためのｎ側コンタクト層が、当該ｎ側クラッド層と前記半導体基板の間に設けられ、前記ｎ側コンタクト層と、当該ｎ側コンタクト層が設けられた半導体光素子とは異なる半導体光素子のｐ側クラッド層とが電気的に接続されるよう構成され、第一半導体光素子と第二半導体光素子とが電気的に直列に接続されているので、直流電源の電流容量を低減できる。なお、第一半導体光素子および第二半導体光素子のそれぞれは、ｐ側クラッド層から正孔が、ｎ側クラッド層から電子が活性層に注入されるよう構成されていれば、半導体レーザであっても半導体光増幅器であっても良い。
【００４９】
本願には、様々な例示的な実施の形態及び実施例が記載されているが、１つ、または複数の実施の形態に記載された様々な特徴、態様、及び機能は特定の実施の形態の適用に限られるのではなく、単独で、または様々な組み合わせで実施の形態に適用可能である。従って、例示されていない無数の変形例が、本願明細書に開示される技術の範囲内において想定される。例えば、少なくとも１つの構成要素を変形する場合、追加する場合または省略する場合、さらには、少なくとも１つの構成要素を抽出し、他の実施の形態の構成要素と組み合わせる場合が含まれるものとする。
【符号の説明】
【００５０】
１  半導体基板（n-InP基板）、３  電気絶縁層（Feドープ半絶縁性InP層）、５１、５３  ｎ側クラッド層（n-InPクラッド層）、８  活性層、９  ｐ側クラッド層（p-InPクラッド層）、１９  電気絶縁層（Feドープ半絶縁性InP層）、２４  電気絶縁層（Zn拡散領域）、２５  ｎ側コンタクト電極、２６１、２６２、２６３  ｐ側コンタクト電極、１０１  半導体レーザ、１０３  半導体光増幅器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【手続補正書】
【提出日】平成30年9月5日(2018.9.5)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
いずれも、ｐ側クラッド層から正孔が、ｎ側クラッド層から電子が活性層に注入されるよう構成された、第一半導体光素子と第二半導体光素子とが、同一の半導体基板の一方の面にモノリシック集積された半導体光集積素子において、
前記半導体基板は導電性の半導体基板であり、前記第一半導体光素子のｎ側クラッド層と前記第二半導体光素子のｎ側クラッド層とは、前記半導体基板と前記第二半導体光素子のｎ側クラッド層との間に形成された電気絶縁層、および前記第一半導体光素子のｎ側クラッド層と前記第二半導体光素子のｎ側クラッド層との間に形成された電気絶縁層により電気的に絶縁されているとともに、前記第二半導体光素子のｎ側クラッド層に電気接続するためのｎ側コンタクト層が、前記第二半導体光素子のｎ側クラッド層と前記電気絶縁層との間に設けられ、
前記ｎ側コンタクト層と、前記第一半導体光素子のｐ側クラッド層とが電気的に接続されるよう構成され、前記第一半導体光素子と前記第二半導体光素子とが電気的に直列に接続されていることを特徴とする半導体光集積素子。
【請求項２】
いずれも、ｐ側クラッド層から正孔が、ｎ側クラッド層から電子が活性層に注入されるよう構成された、第一半導体光素子と第二半導体光素子とが、同一の半導体基板の一方の面にモノリシック集積された半導体光集積素子において、
前記第一半導体光素子のｎ側クラッド層と前記第二半導体光素子のｎ側クラッド層とは、前記第一半導体光素子のｎ側クラッド層と前記第二半導体光素子のｎ側クラッド層との間に電気絶縁層が形成されるとともに、前記半導体基板が半絶縁性の半導体基板であることにより、電気的に絶縁され、前記第二半導体光素子のｎ側クラッド層に電気接続するためのｎ側コンタクト層が、前記第二半導体光素子のｎ側クラッド層と前記半導体基板との間に設けられ、
前記ｎ側コンタクト層と、前記第一半導体光素子のｐ側クラッド層とが電気的に接続されるよう構成され、前記第一半導体光素子と前記第二半導体光素子とが電気的に直列に接続されていることを特徴とする半導体光集積素子。
【請求項３】
前記第一半導体光素子の前記活性層と、前記第二半導体光素子の前記活性層との間に電気的な絶縁層が介在しないことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の半導体光集積素子。
【請求項４】
前記ｎ側コンタクト層が、前記第二半導体光素子のｎ側クラッド層から側方に張り出していることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の半導体光集積素子。
【請求項５】
前記第一半導体光素子が半導体レーザであり、前記第二半導体光素子が半導体光増幅器であることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の半導体光集積素子。
【請求項６】
前記第二半導体光素子が半導体レーザであり、前記第一半導体光素子が半導体光増幅器であることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の半導体光集積素子。
【請求項７】
前記半導体レーザは複数の半導体レーザを備えており、前記複数の半導体レーザのそれぞれの前記ｎ側クラッド層と、前記半導体光増幅器の前記ｐ側クラッド層とが電気的に接続されていることを特徴とする請求項６に記載の半導体光集積素子。
【請求項８】
前記第一半導体光素子と前記第二半導体光素子とが、いずれも半導体光増幅器であることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の半導体光集積素子。
【請求項９】
前記第一半導体光素子と前記第二半導体光素子とが、いずれも半導体レーザであることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の半導体光集積素子。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
本願に開示される半導体光集積素子は、ｐ側クラッド層から正孔が、ｎ側クラッド層から電子が活性層に注入されるよう構成された、第一半導体光素子と第二半導体光素子とが、同一の半導体基板の一方の面にモノリシック集積された半導体光集積素子において、半導体基板は導電性の半導体基板であり、第一半導体光素子のｎ側クラッド層と第二半導体光素子のｎ側クラッド層とは、半導体基板と第二半導体光素子のｎ側クラッド層との間に形成された電気絶縁層、および第一半導体光素子のｎ側クラッド層と第二半導体光素子のｎ側クラッド層との間に形成された電気絶縁層により電気的に絶縁されているとともに、第二半導体光素子のｎ側クラッド層に電気接続するためのｎ側コンタクト層が、第二半導体光素子のｎ側クラッド層と電気絶縁層との間に設けられ、ｎ側コンタクト層と、第一半導体光素子のｐ側クラッド層とが電気的に接続されるよう構成され、第一半導体光素子と第二半導体光素子とが電気的に直列に接続されているものである。
また、第一半導体光素子のｎ側クラッド層と第二半導体光素子のｎ側クラッド層とは、第一半導体光素子のｎ側クラッド層と第二半導体光素子のｎ側クラッド層との間に電気絶縁層が形成されるとともに、半導体基板が半絶縁性の半導体基板であることにより、電気的に絶縁され、第二半導体光素子のｎ側クラッド層に電気接続するためのｎ側コンタクト層が、第二半導体光素子のｎ側クラッド層と半導体基板との間に設けられ、ｎ側コンタクト層と、第一半導体光素子のｐ側クラッド層とが電気的に接続されるよう構成され、第一半導体光素子と第二半導体光素子とが電気的に直列に接続されているものである。
【手続補正書】
【提出日】平成31年1月25日(2019.1.25)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
いずれも、ｐ側クラッド層から正孔が、ｎ側クラッド層から電子が活性層に注入されるよう構成された、一方が半導体レーザであり他方が半導体増幅器である第一半導体光素子と第二半導体光素子とが、同一の半導体基板の一方の面にモノリシック集積された半導体光集積素子において、
前記半導体基板は導電性の半導体基板であり、前記第一半導体光素子のｎ側クラッド層と前記第二半導体光素子のｎ側クラッド層とは、前記半導体基板と前記第二半導体光素子のｎ側クラッド層との間に形成された電気絶縁層、および前記第一半導体光素子のｎ側クラッド層と前記第二半導体光素子のｎ側クラッド層との間に形成された電気絶縁層により電気的に絶縁されているとともに、前記第二半導体光素子のｎ側クラッド層に電気接続するためのｎ側コンタクト層が、前記第二半導体光素子のｎ側クラッド層と前記電気絶縁層との間に設けられ、
前記ｎ側コンタクト層と、前記第一半導体光素子のｐ側クラッド層とが電気的に接続されるよう構成され、前記第一半導体光素子と前記第二半導体光素子とが電気的に直列に接続されており、
前記第一半導体光素子と前記第二半導体光素子との間に、前記第一半導体光素子の前記活性層と前記第二半導体光素子の前記活性層とに接する変調器吸収層を有する変調器が設けられていることを特徴とする半導体光集積素子。
【請求項２】
前記半導体基板の他方の面に直流のマイナス側が接続されるｎ側コンタクト電極が備えられ、前記第二半導体光素子のｐ側クラッド層に直流のプラス側が接続されるｐ側コンタクト電極が備えられたことを特徴とする請求項１に記載の半導体光集積素子。
【請求項３】
いずれも、ｐ側クラッド層から正孔が、ｎ側クラッド層から電子が活性層に注入されるよう構成された、一方が半導体レーザであり他方が半導体増幅器である第一半導体光素子と第二半導体光素子とが、同一の半導体基板の一方の面にモノリシック集積された半導体光集積素子において、
前記第一半導体光素子のｎ側クラッド層と前記第二半導体光素子のｎ側クラッド層とは、前記第一半導体光素子のｎ側クラッド層と前記第二半導体光素子のｎ側クラッド層との間に電気絶縁層が形成されるとともに、前記半導体基板が半絶縁性の半導体基板であることにより、電気的に絶縁され、前記第二半導体光素子のｎ側クラッド層に電気接続するためのｎ側コンタクト層が、前記第二半導体光素子のｎ側クラッド層と前記半導体基板との間に設けられ、
前記ｎ側コンタクト層と、前記第一半導体光素子のｐ側クラッド層とが電気的に接続されるよう構成され、前記第一半導体光素子と前記第二半導体光素子とが電気的に直列に接続されており、
前記第一半導体光素子と前記第二半導体光素子との間に、前記第一半導体光素子の前記活性層と前記第二半導体光素子の前記活性層とに接する変調器吸収層を有する変調器が設けられていることを特徴とする半導体光集積素子。
【請求項４】
前記ｎ側コンタクト層が、前記第二半導体光素子のｎ側クラッド層から側方に張り出していることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の半導体光集積素子。
【請求項５】
いずれも、ｐ側クラッド層から正孔が、ｎ側クラッド層から電子が活性層に注入されるよう構成された、半導体増幅器と複数の半導体レーザとが、同一の半導体基板の一方の面にモノリシック集積された半導体光集積素子において、
前記半導体基板は導電性の半導体基板であり、前記半導体増幅器のｎ側クラッド層と前記複数の半導体レーザのそれぞれのｎ側クラッド層とは、前記半導体基板と前記複数の半導体レーザのそれぞれのｎ側クラッド層との間に形成された電気絶縁層、および前記半導体増幅器のｎ側クラッド層と前記複数の半導体レーザのそれぞれのｎ側クラッド層との間に形成された電気絶縁層により電気的に絶縁されているとともに、前記複数の半導体レーザのそれぞれのｎ側クラッド層に電気接続するためのｎ側コンタクト層が、前記複数の半導体レーザのそれぞれのｎ側クラッド層と前記電気絶縁層との間に設けられ、
前記ｎ側コンタクト層と、前記半導体増幅器のｐ側クラッド層とが電気的に接続されるよう構成され、前記半導体増幅器と前記複数の半導体レーザのそれぞれの半導体レーザとが電気的に直列に接続されていることを特徴とする半導体光集積素子。
【請求項６】
前記半導体基板の他方の面に直流のマイナス側が接続されるｎ側コンタクト電極が備えられ、前記複数の半導体レーザのそれぞれのｐ側クラッド層に直流のプラス側が接続されるｐ側コンタクト電極がそれぞれ備えられたことを特徴とする請求項５に記載の半導体光集積素子。
【請求項７】
いずれも、ｐ側クラッド層から正孔が、ｎ側クラッド層から電子が活性層に注入されるよう構成された、半導体増幅器と複数の半導体レーザとが、同一の半導体基板の一方の面にモノリシック集積された半導体光集積素子において、
前記半導体増幅器のｎ側クラッド層と前記複数の半導体レーザのそれぞれのｎ側クラッド層とは、前記半導体増幅器のｎ側クラッド層と前記複数の半導体レーザのそれぞれのｎ側クラッド層との間に電気絶縁層が形成されるとともに、前記半導体基板が半絶縁性の半導体基板であることにより、電気的に絶縁され、前記複数の半導体レーザのそれぞれのｎ側クラッド層に電気接続するためのｎ側コンタクト層が、前記複数の半導体レーザのそれぞれのｎ側クラッド層と前記半導体基板との間に設けられ、
前記ｎ側コンタクト層と、前記半導体増幅器のｐ側クラッド層とが電気的に接続されるよう構成され、前記半導体増幅器と前記複数の半導体レーザのそれぞれの半導体レーザとが電気的に直列に接続されていることを特徴とする半導体光集積素子。
【請求項８】
前記ｎ側コンタクト層が、前記複数の半導体レーザのうち一の半導体レーザのｎ側クラッド層から側方に張り出していることを特徴とする請求項５から７のいずれか１項に記載の半導体光集積素子。
【請求項９】
前記半導体増幅器と前記複数の半導体レーザとの間に、前記複数の半導体レーザの出力を合成して前記半導体増幅器に入力する光合波器が設けられていることを特徴とする請求項５から８のいずれか１項に記載の半導体光集積素子。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
本願に開示される半導体光集積素子は、ｐ側クラッド層から正孔が、ｎ側クラッド層から電子が活性層に注入されるよう構成された、一方が半導体レーザであり他方が半導体増幅器である第一半導体光素子と第二半導体光素子とが、同一の半導体基板の一方の面にモノリシック集積された半導体光集積素子において、半導体基板は導電性の半導体基板であり、第一半導体光素子のｎ側クラッド層と第二半導体光素子のｎ側クラッド層とは、半導体基板と第二半導体光素子のｎ側クラッド層との間に形成された電気絶縁層、および第一半導体光素子のｎ側クラッド層と第二半導体光素子のｎ側クラッド層との間に形成された電気絶縁層により電気的に絶縁されているとともに、第二半導体光素子のｎ側クラッド層に電気接続するためのｎ側コンタクト層が、第二半導体光素子のｎ側クラッド層と電気絶縁層との間に設けられ、ｎ側コンタクト層と、第一半導体光素子のｐ側クラッド層とが電気的に接続されるよう構成され、第一半導体光素子と第二半導体光素子とが電気的に直列に接続されており、第一半導体光素子と第二光半導体素子との間に、第一半導体光素子の活性層と第二半導体光素子の活性層とに接する変調器吸収層を有する変調器が設けられているものである。
また、第一半導体光素子のｎ側クラッド層と第二半導体光素子のｎ側クラッド層とは、第一半導体光素子のｎ側クラッド層と第二半導体光素子のｎ側クラッド層との間に電気絶縁層が形成されるとともに、半導体基板が半絶縁性の半導体基板であることにより、電気的に絶縁され、第二半導体光素子のｎ側クラッド層に電気接続するためのｎ側コンタクト層が、第二半導体光素子のｎ側クラッド層と半導体基板との間に設けられ、ｎ側コンタクト層と、第一半導体光素子のｐ側クラッド層とが電気的に接続されるよう構成され、第一半導体光素子と第二半導体光素子とが電気的に直列に接続されており、第一半導体光素子と第二光半導体素子との間に、第一半導体光素子の活性層と第二半導体光素子の活性層とに接する変調器吸収層を有する変調器が設けられているものである。
また、ｐ側クラッド層から正孔が、ｎ側クラッド層から電子が活性層に注入されるよう構成された、半導体増幅器と複数の半導体レーザとが、同一の半導体基板の一方の面にモノリシック集積された半導体光集積素子において、半導体基板は導電性の半導体基板であり、半導体増幅器のｎ側クラッド層と複数の半導体レーザのそれぞれのｎ側クラッド層とは、半導体基板と複数の半導体レーザのそれぞれのｎ側クラッド層との間に形成された電気絶縁層、および半導体増幅器のｎ側クラッド層と記複数の半導体レーザのそれぞれのｎ側クラッド層との間に形成された電気絶縁層により電気的に絶縁されているとともに、複数の半導体レーザのそれぞれのｎ側クラッド層に電気接続するためのｎ側コンタクト層が、複数の半導体レーザのそれぞれのｎ側クラッド層と前記電気絶縁層との間に設けられ、ｎ側コンタクト層と、半導体増幅器のｐ側クラッド層とが電気的に接続されるよう構成され、半導体増幅器と複数の半導体レーザのそれぞれの半導体レーザとが電気的に直列に接続されているものである。
また、半導体増幅器のｎ側クラッド層と複数の半導体レーザのそれぞれのｎ側クラッド層とは、半導体増幅器のｎ側クラッド層と複数の半導体レーザのそれぞれのｎ側クラッド層との間に電気絶縁層が形成されるとともに、半導体基板が半絶縁性の半導体基板であることにより、電気的に絶縁され、複数の半導体レーザのそれぞれのｎ側クラッド層に電気接続するためのｎ側コンタクト層が、複数の半導体レーザのそれぞれのｎ側クラッド層と半導体基板との間に設けられ、ｎ側コンタクト層と、半導体増幅器のｐ側クラッド層とが電気的に接続されるよう構成され、半導体増幅器と複数の半導体レーザのそれぞれの半導体レーザとが電気的に直列に接続されているものである。
【国際調査報告】
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