(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板上に形成され、入力光を２つに分岐できる分波部と、分岐部から発する２つの光を伝送する第１光導波路および第２光導波路と、前記第１光導波路、前記第２光導波路を伝播した光を受け、合波した出力光を発する合波部とを有するマッハツェンダ型の光導波構造と；
前記第１光導波路、前記第２光導波路上方にそれぞれ形成され、第１変調信号、第２変調信号を印加する、第１変調電極および第２変調電極と；
を有し、
前記第１光導波路は、第１導波層を含む第１ｉ型半導体層と、前記第１ｉ型半導体層の上側および下側に配置され、不純物を高濃度にドープした第１対のドープト半導体層とを有し、
前記第２光導波路は、第２導波層を含む第２ｉ型半導体層と、前記第２ｉ型半導体層の上側および下側に配置され、不純物を高濃度にドープした第２対のドープト半導体層とを有し、
前記第１ｉ型半導体層と前記第２ｉ型半導体層とは、高周波特性的に厚さが等しく、
前記第１変調電極、前記第２変調電極は、高周波特性的に等しい長さを有し、
前記第１変調電極、前記第２変調電極下方の第１光導波路、第２光導波路の一方は、延在方向の途中で構造の異なる導波層が突き合い接合するバットジョイントを有し、他方はバットジョイントを有さない、
ことを特徴とする半導体光変調器。
【請求項２】
前記バットジョイントを有する前記第１導波層あるいは前記第２導波層のバンド間遷移波長よりも、前記バットジョイントを有さない前記第１導波層あるいは前記第２導波層のバンド間遷移波長の方が短いことを特徴とする請求項１記載の半導体光変調器。
【請求項３】
さらに、
前記第１変調電極、前記第２変調電極にそれぞれ接続された、第１変調電源、第２変調電源及び第１負荷、第２負荷を有する請求項１または２に記載の半導体光変調器。
【請求項４】
半導体基板上に形成され、半導体レーザ部と、前記半導体レーザ部から発する入力光を２つに分岐できる分波部と、分波部から発する２つの光を伝送する第１光導波路および第２光導波路と、前記第１光導波路、前記第２光導波路を伝播した光を受け、合波した出力光を発する合波部とを有する半導体積層構造と；
前記第１光導波路、前記第２光導波路上方にそれぞれ形成され、第１変調信号、第２変調信号を印加する、第１変調電極および第２変調電極と；
前記第１変調電極、前記第２変調電極にプッシュプル型の変調信号を供給する変調回路と；
を有し、
前記第１光導波路は、第１導波層を含む第１ｉ型半導体層と、前記第１ｉ型半導体層の上側および下側に配置され、不純物を高濃度にドープした第１対のドープト半導体層とを有し、
前記第２光導波路は、第２導波層を含む第２ｉ型半導体層と、前記第２ｉ型半導体層の上側および下側に配置され、不純物を高濃度にドープした第２対のドープト半導体層とを有し、
前記第１ｉ型半導体層と前記第２ｉ型半導体層とは、高周波特性的に厚さが等しく、
前記第１変調電極、前記第２変調電極は、高周波特性的に等しい長さを有し、
前記第１変調電極、前記第２変調電極下方の第１光導波路、第２光導波路の一方は、延在方向の途中で構造の異なる導波層が突き合い接合するバットジョイントを有し、他方はバットジョイントを有さない、
ことを特徴とする光通信モジュール。 
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体光変調器、その製造方法、および光通信モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
マッハツェンダ（ＭＺ）型の光変調器は、光を一旦２つに分岐させて再び合波させるときの干渉条件によって光のオン・オフ変調を行う光強度変調器で、分岐した２つの光の導波路上に設けた電極に変調用の電圧を印加することで、合波するときの干渉条件を変える。
【０００３】
図１を参照する。例えば半導体基板表面に、分波部１、合波部２、これらの間を接続する２本の半導体光導波路３ａ、３ｂを形成する。光導波路３ａ、３ｂの上に電極４ａ、４ｂを形成する。分波器１に入力された光入力は、分波器３によって２つに分岐され、第１光導波路３ａ、第２光導波路３ｂを伝送し、合波部２に入射する。合波器２は、第１光導波路３ａと第２光導波路３ｂから与えられる光を合わせて、光出力を形成する。
【０００４】
第１光導波路３ａと第２光導波路３ｂの上には、それぞれ第１変調電極４ａと第２変調電極４ｂが配置され、変調電圧Ｖｒ１，Ｖｒ２が印加される。半導体ＭＺ変調器の場合、通常ｉ型層によって導波層および下側、上側の光閉じ込め層（まとめてコア層と呼ぶことがある）を形成し、コア層に効率よく電界を印加する為に、コア層の上下を、不純物を高濃度ドーピングしたｐ型あるいはｎ型半導体層で挟む構成が用いられる。電界印加時の屈折率変化特性は、半導体結晶材料（混晶組成比）、量子効果の有無等に依存して大きく異なる。ｐｉｎ型積層構造の場合、ｐｉｎ接合が逆バイアスになるように、バイアス電圧Ｖｂ１，Ｖｂ２が変調電圧Ｖｒ１，Ｖｒ２に加算される。基板の裏面には共通の電極が形成され、接地される。
【０００５】
第１光導波路３ａと第２光導波路３ｂに入射された光束は、それぞれ第１変調電極４ａと第２変調電極４ｂに印加される電圧に応じて生ずる導波路の屈折率の変化によって位相変調を受ける。第１光導波路３ａと第２光導波路３ｂから出射される光束は、光合波器５によって合波される。出射光の強度は、第１変調電極４ａと第２変調電極４ｂに印加された変調用の電圧で生じた光束の位相差に応じて変化する。
【０００６】
一般的な石英系光ファイバは、近赤外領域の波長１．５μｍ近傍で、光伝送損失が最小となる。このため、長距離通信には、１．５μｍ帯の光が多く用いられる。現在幹線系に用いられているシングルモード光ファイバの多くは、１．５μｍ帯で正の波長分散を有し、周波数変動（チャープ）の小さな光信号の伝送時に波形が劣化する。波形劣化を補償するために、光強度が増加する時に、波長が低周波側に変化し、逆に光強度が減少する時に、波長が高周波側に変化する負のチャープを変調光に与えるプリチャープ伝送が用いられる。
【０００７】
干渉計両光導波路へ与える位相変化量を適宜非対称(異なる値)にすることで、好適な負のチャープを付与することが可能となる。半導体光変調器において、両光導波路の位相変化量に適度な非対称性を導入するには、１）両光導波路上の電極に印加する変調電圧の振幅を異ならせる、２）両光導波路上の電極に印加する直流バイアス電圧を異ならせる、３）両光導波路上の電極長を異ならせる、などの手段が考えられる。２）、３）の手段は単独では自由度が小さい。さらに、３）の手段の場合、単純に電極長を異ならせると、両電極の高周波特性に差異が生じ、変調光波形のアイ開口率が劣化し、伝送特性が劣化する。１）の手段は、単純には高周波減衰器を用いれば実現できるが、装置の大型化、電力消費の増大を招く。
【０００８】
特開２００９−８６１１１号は、第１の導波路で第１の変調信号の電界が印加されるコア層(下側光閉じ込め層＋多重量子井戸層＋上側光閉じ込め層)の厚さと、第２の導波路で第２の変調信号の電界が印加されるコア層(下側光閉じ込め層＋多重量子井戸層＋上側光閉じ込め層)の厚さを、異なる厚さに設定することにより、負チャープ特性を与えることを提案する。コア層の厚さを異ならせることにより、同一振幅の変調電圧を印加しても、導波路内の電界強度を異ならせることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００９−８６１１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
実施例の１つの目的は、プリチャープを付与することのできる、新規な構成の半導体光変調器を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
実施例の１観点によれば、
半導体基板上に形成され、入力光を２つに分岐できる分波部と、分波部から発する２つの光を伝送する第１光導波路および第２光導波路と、前記第１光導波路、前記第２光導波路を伝播した光を受け、合波した出力光を発する合波部とを有するマッハツェンダ型の光導波構造と；
前記第１光導波路、前記第２光導波路上方にそれぞれ形成され、第１変調信号、第２変調信号を印加する、第１変調電極および第２変調電極と；
を有し、
前記第１光導波路は、第１導波層を含む第１ｉ型半導体層と、前記第１ｉ型半導体層の上側および下側に配置され、不純物を高濃度にドープした第１対のドープト半導体層とを有し、
前記第２光導波路は、第２導波層を含む第２ｉ型半導体層と、前記第２ｉ型半導体層の上側および下側に配置され、不純物を高濃度にドープした第２対のドープト半導体層とを有し、
前記第１ｉ型半導体層と前記第２ｉ型半導体層とは、高周波特性的に厚さが等しく、
前記第１変調電極、前記第２変調電極は、高周波特性的に等しい長さを有し、
前記第１変調電極、前記第２変調電極下方の第１光導波路、第２光導波路の一方は、延在方向の途中で構造の異なる導波層が突き合い接合するバットジョイントを有し、他方はバットジョイントを有さない、
ことを特徴とする半導体光変調器
が提供される。
【発明の効果】
【００１２】
両光導波路を伝送する変調光に、適当な、異なる位相変化量を与えることが可能である。
【００１３】
両光導波路の表面高さを異ならせる必要がなく、導波路形成後の製造プロセスを安定化できる。
【００１４】
高周波減衰器を用いる必要はない。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】半導体マッハツェンダ変調器の構成を概略的に示す平面図である。
【図２−１】と、
【図２−２】図２Ａ〜２Ｇは、第１の導波路はバットジョイントを有さず、第２の導波路はバットジョイントを有する第１の実施例による半導体光変調器の構成を概略的に示す平面図、断面図である。
【図３】図３Ａ，３Ｂは、集中定数型電極、進行波型電極を概略的に示す平面図である。
【図４】図４Ａ、４Ｂは、第１、第２の導波路が共にバットジョイントを有する第２の実施例による半導体光変調器の構成を概略的に示す平面図である。
【図５−１】と、
【図５−２】と、
【図５−３】と、
【図５−４】と、
【図５−５】図５Ａ〜５Ｓは第１の実施例の１形態を例に取り、半導体光変調器の製造方法の主要工程を説明する平面図、断面図である。
【図６】図６Ａ〜６Ｈは、第１の実施例、第２の実施例の種々の形態を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
図２Ａは、第１の実施例による半導体変調器を概略的に示す平面図である。分波部１、合波部２は、図１に示した半導体変調器と同様の構成を有する。変調電極４ａ、４ｂも平行に、横方向位置を揃えて横方向に延在する。変調電極４ａ、４ｂ下方の第１の光導波路３ａと第２の光導波路３ｂが、異なる構成を有する。第１の光導波路３ａはバットジョイントを有さず、第２の導波路３ｂはバットジョイントを有する。以下、光導波路の構成について説明する。まず、バットジョイントを有さない第１の光導波路３ａの構成について説明する。
【００１７】
図２Ｂは、ｎ型領域３１、ｐ型領域３２の間に挟まれたｉ型層が、導波層３３、その下側、上側に配置された光閉じ込め層３４，３５を有するバルク型導波路３６で構成される場合を示す。導波層３３、光閉じ込め層３４，３５は、構成材料のバルク状態の物性を有するので、この構成をバルク型と呼ぶことにする。導波層３３の材料により導波路の基本的性質が定まる。光閉じ込め層３４，３５は、光閉じ込め効果を有するように、導波層３３よりバンドギャップの大きい、屈折率の小さい材料から選択する。導波層、光閉じ込め層の材料を選択することにより、導波路の特性を種々に変更することができる。
【００１８】
なお、ｐ型領域３２の表面にｐ側電極４１が形成され、ｎ型領域３１の下面にｎ側電極４２が形成される。分波部１、合波部２は、マルチモード干渉（ＭＭＩ）カプラで構成する場合を示す。図では、横方向長さが短く示されているが、ＭＭＩカプラの幅（例えば１０μｍ程度）、長さ(例えば４００μｍ程度)を選択し、分岐比が１：１になるようにする。
【００１９】
図２Ｃは、ｎ型領域３１、ｐ型領域３２の間に挟まれたｉ型層が、光閉じ込め層３４，３５と、その間に挟まれた多重量子井戸（ＭＱＷ）層３７で構成されるＭＱＷ型導波路３８を示す。多重量子井戸層３７は、障壁層Ｂと井戸層Ｗが交互に積層され、各井戸層Ｗを障壁層Ｂが挟む構成であり、ｎ層の井戸層と（ｎ＋１）層の障壁層の積層構造である。多重量子井戸層においては、井戸層、障壁層が量子効果を生じさせる寸法で形成され、バルクの物性とは異なる性質を示す。井戸層、障壁層の材料、厚さを選択することにより、多重量子井戸の特性を種々に変更することができる。
【００２０】
光閉じ込め層層３４，３５が光閉じ込め効果を有する点は、図２Ｂの構成同様である。なお。バルク型導波路の導波層、ＭＱＷ型導波路の多重量子井戸層をまとめて導波層と呼ぶことがある。次に、バットジョイントを有する第２の光導波路３ｂの構成を説明する。
【００２１】
図２Ｄは、構成の異なる導波層が突き合わせ結合(バットジョイント)するバットジョイントを有する第２の光導波路３ｂの構成を示す。構成の不連続な変化であるバットジョイントを有する光導波路をバットジョイント型光導波路と呼ぶことがある。例として、バルク型導波路３６とＭＱＷ型導波路３８がバットジョイントする場合を示す。バルク型導波路３６、ＭＱＷ型導波路３８は、基本的には図２Ｂ，２Ｃに示したものと同様である。導波路全体の特性は組み合わせにより種々に変更される。
【００２２】
なお、バルク型導波路３６の導波層３３とＭＱＷ型導波路３８のＭＱＷ層３７とが同じ厚さを有する場合を示すが、同じ厚さでなくともよい。
【００２３】
図２Ｅは、第２光導波路３ｂ内で導波層の厚さが変化する例を示す。バットジョイント型導波路３ｂにおいて、ＭＱＷ層３８の厚さは導波層３３の厚さより大きく設定されている。但し、光閉じ込め層３５が導波層３３の上で厚く、ＭＱＷ３７の上で薄く調整され、ｉ型層全体の厚さは等しくされている。
【００２４】
図２Ｆは、第２光導波路３ｂ内でバルク型導波層同士でバットジョイントを形成する例を示す。図中左側の導波層３３ｘと右側の導波層３３ｙは組成が異なり、バットジョイントを構成する。光閉じ込め層３４，３５は同一組成でも、異なる組成でもよい。
【００２５】
図２Ｇは、ＭＱＷ層同士でバットジョイントを形成する例を示す。図中左側のＭＱＷ層３７ｘの井戸層と障壁層の組み合わせと、右側のＭＱＷ層３７ｙの井戸層と障壁層の組み合わせは組成、厚さの少なくとも１方が異なり、バットジョイントを構成する。光閉じ込め層３４，３５は同一組成でも、異なる組成でもよい。
【００２６】
第１の導波路３ａがバットジョイントを有さず、第２の導波路３ｂがバットジョイントを有する場合を説明したが、逆の関係にしてもよい。
【００２７】
バットジョイントを形成する２つの導波層は、例えばバンド間遷移波長が異なる材料から選ぶ。バンド間遷移波長が１３００ｎｍとなる組成と、バンド間遷移波長が１４００ｎｍとなる組成を選択すると、一般的にはレーザ発振波長１５５０ｎｍに対して離調の少ない組成材料ほど、電界印加時の位相変化が相対的に大きくなる。２つの導波路上方の電極長が等しく、印加電圧の振幅が等しくても、非対称な位相変化が得られ、負チャープ動作が得られる。
【００２８】
離調の減少は、一般的に光吸収損失の増大、オンレベル出力の減少をもたらす。この観点からは、変調を生じさせる導波路部分に離調の小さい組成を用いた時、変調を生じさせる領域以外の導波領域（電極外の導波路領域、分波部、合波部）では離調の小さい材料は使用しないことが好ましい。
【００２９】
図３Ａ，３Ｂは、変調電極と変調回路の形態を示す概略平面図である。図３Ａは、集中定数型電極を示す。電極４ａ、４ｂは、集中定数型として設計され、変調回路からの配線は電極の１箇所に接続される。変調回路は高周波変調電圧源Ｖｒとバイアス電圧源Ｖｂを含む。図３Ｂは、進行波型電極を示す。電極４ａ、４ｂの１端に変調回路からの配線が接続され、他端が負荷を介して接地されている。高周波信号が電極４ａ、４ｂ中を進行する形態である。なお、バイアス電圧源Ｖｂは終端側に接続してもよい。
【００３０】
ｉ型層の全層厚は、高周波特性の観点から同一と見なせるように設定されている。電極の高周波特性は、電極下方のｉ型層の厚さ、および面積でほぼ決定され、ｉ型層の組成にはよらない。従って、両導波路においてｉ型層の厚さを等しくすれば、電極の高周波特性を制御しやすい。ｉ型層の厚さを等しくするのは、この観点からであり、必ずしも物理的に厳密な同一の厚さは要求しない。これを、高周波特性的に同じ乃至は等しい厚さと呼ぶ。変調回路から同一振幅の高周波変調信号をプッシュプル印加すると、２つの導波路のｉ層は等しい厚さを有するので、等しい電界強度が発生する。２つの導波路は構成が異なり、同一の電界に対しても２つの導波路上方の電極の長さは、好ましくは高周波特性の観点から同一と見なせるように設定する。高周波特性的に等しい長さと見なせればよく、物理的に厳密な同一長は要求しない。図２Ａ〜２Ｇにおいては、２つの光導波路上方の電極は等価ないし対称な位置に配置されている。光変調の観点からは、２つの光導波路上方の変調電極は、必ずしも等価な位置に配置されなくてもよい。第１の実施例においては、一方の光導波路はバットジョイントを有さず、他方の光導波路はバットジョイントを有している。
【００３１】
図４Ａ、４Ｂは、両方の光導波路がバットジョイントを有する第２の実施例による半導体光変調器を示す。負のチャープを実現するために、変調電極下方には異なる構成のバットジョイント型光導波路を形成する。始点、終点が等価な位置にあり、平行に延在する２本の光導波路３ａ、３ｂを前提とする。
【００３２】
図４Ａにおいては、光導波路３ａ、３ｂの上方に変調電極４ａ、４ｂが延在方向の位置を揃えて配置される。光導波路３ａ、３ｂは、断面構造の等しい第１光導波路部３−１ａ、３−１ｂと、断面構造の等しい第２の光導波路部３−２ａ、３−２ｂを含む。光導波路３ａにおいては、第１の光導波路部３−１ａと第２の光導波路部３−２ａが、変調電極４ａ下方の右側領域で、バットジョイントを形成する。光導波路３ｂにおいては、第１の光導波路部３−１ｂと第２の光導波路部３−２ｂが、変調電極４ｂ下方の左側領域で、バットジョイントを形成する。２つの変調電極下方の異なる位置にバットジョイントが形成され、プリチャープを可能とする。
【００３３】
図４Ｂにおいては、バットジョイントの横方向位置を揃え、変調電極４ａ、４ｂの横方向位置を異ならせることにより、図４Ａ同様、変調電極４ａ、４ｂ下方の異なる位置にバットジョイントを形成している。半導体基板レベルでのバットジョイントの横方向位置が揃えられるので、製造プロセスにおいてエッチング工程、その後の結晶成長工程を簡単化、安定化できる。
【００３４】
なお、図４Ａ，４Ｂにおいて、バットジョイントを形成する２つの導波層は、バルク導波層同士でも、ＭＱＷ導波層同士でも、バルク導波層−ＭＱＷ導波層でもよい。以下、図４Ｂの構成において第１の光導波路部３−１がバルク型導波路であり、第２の光導波路部３−２がＭＱＷ型導波路である場合を例に取って、製造プロセスを説明する。
【００３５】
図５Ａ〜５Ｓは、図４Ｂに示す形態を例にとって、半導体光変調器の製造プロセスを説明する平面図、断面図である。
【００３６】
図５Ａは、半導体光変調器の構成を概略的に示す平面図である。レーザダイオード活性層領域１００は、電極１０２から供給される順方向電流で駆動され、１．５５μｍ帯のレーザ光を出射する。レーザダイオード活性層領域１００に連続するＩｎＧａＡｓＰ導波層領域１１０は、分波部を構成し、レーザダイオード活性層領域１００から出射されたレーザ光を２つの光に分波し、導波路ＷＧ１，ＷＧ２に供給する。ＭＱＷ導波層領域１２０は、バットジョイントを介してＩｎＧａＡｓＰ導波層領域１１０に連続し、導波路ＷＧ１、ＷＧ２を形成する。導波路ＷＧ１の上方には、バットジョイントを含む領域上に電極１３０が配置され、変調回路１３５からの変調信号を印加する。導波路ＷＧ２の上方には、バットジョイントを含まないＭＱＷ導波路領域１２０上方に電極１４０が配置され、変調回路１４５からの変調信号を印加する。導波路ＷＧ１，ＷＧ２を伝播した光信号はＩｎＧａＡｓ導波層領域１１０で形成される合波部で合波され、出力される。
【００３７】
導波路ＷＧ１，ＷＧ２のバットジョイントは横方向位置を揃えて配置され、電極１３０，１４０は横方向位置をずらして（非対称に）配置されている。以下、図５Ａに示す構成の製造プロセスについて説明する。
【００３８】
図５Ｂに示すように、ｎ型ＩｎＰ基板１１上に、有機金属気相成長法（ＭＯＣＶＤ）により、ｎ型ＩｎＧａＡｓＰ層１２を厚さ５０ｎｍ成長する。図５Ｃに示すように、電子線レジストパターンを用いたドライエッチングによりＩｎＧａＡｓＰ層１２に、波長１５５０ｎｍのレーザ発振を得るのに好適な回折格子Ｇをパターニングする。
【００３９】
図５Ｄに示すように、回折格子Ｇを埋め込んで、レーザ活性層を形成する。まず、ｎ型ＩｎＰクラッド層１３を平坦部上で厚さ８０ｎｍ、ＭＯＣＶＤで成長して回折格子を埋め込み、その上に厚さ１００ｎｍのｉ型ＩｎＰ下側光閉じ込め層１４、多重量子井戸層ＭＱＷ１，厚さ１００ｎｍのｉ型ＩｎＰ上側光閉じ込め層１７を含むｉ型層をＭＯＣＶＤで成長する。多重量子井戸層ＭＱＷは、厚さ１０ｎｍのＩｎＧａＡｓＰ障壁層と厚さ５ｎｍのＩｎＧａＡｓＰ井戸層の繰り返しで形成され、障壁層７層、井戸層６層を含み、合計１００ｎｍの厚さを有する。ｉ型層の合計厚さは、３００ｎｍとなる。井戸層、障壁層のバンド間遷移波長は、それぞれ１５５０ｎｍ、１２００ｎｍとなるように、ＩｎＧａＡｓＰ混晶の組成を選択する。ｉ型ＩｎＰ上側光閉じ込め層１７の上に、ｐ型ＩｎＰクラッド層１８を厚さ１５０ｎｍ、ＭＯＣＶＤで成長する。
【００４０】
図５Ｅに示すように、ｐ型ＩｎＰクラッド層１８の上に二酸化珪素（ＳｉＯ２）層１９をＣＶＤで成膜し、レーザ活性層を覆うマスクをパターニングする。ＳｉＯ２層１９をマスクとしてウェットエッチングを行い、ｎ型ＩｎＰ層１３上面までの半導体層を除去し、レーザとする領域のみ活性層を残す。
【００４１】
図５Ｆに示すように、ＳｉＯ２マスク１９を残したまま、バルク導波路層の成長を行なう。厚さ８０ｎｍのｉ型ＩｎＰ光閉じ込め層２１、厚さ１５０ｎｍのＩｎＧａＡｓＰ導波層２２、厚さ１２０ｎｍのｉ型ＩｎＰ光閉じ込め層２３を含む総厚３５０ｎｍのｉ型層をＭＯＣＶＤで成長する。ＩｎＧａＡｓＰ導波層２２のバンド間遷移波長は１３００ｎｍとする。ｉ型層の上に厚さ１００ｎｍのｐ型ＩｎＰクラッド層２４をＭＯＣＶＤで成長する。
【００４２】
ＳｉＯ２マスク１９上には結晶成長は生じない。ｐ型ＩｎＰクラッド層１８の上面とｐ型ＩｎＰクラッド層２４上面は面一となり、後の工程を容易にする。ｉ型層２１，２２，２３の導波路上面とｉ型層１４、ＭＱＷ１，１７の導波路上面とは一致している必要はない。その後、ＳｉＯ２マスク１９をウェットエッチングで除去する。
【００４３】
図５Ｇに示すように、新たなＳｉＯ２層２０をＣＶＤで成膜し、パターニングして、レーザ部、分波部、バルク導波路部、合波部を覆うＳｉＯ２マスク２０を形成する。ＳｉＯ２マスク２０をエッチングマスクとして、ｎ型ＩｎＰ層１３上面までの半導体導波路層のウェットエッチングを行なう。
【００４４】
図５Ｈは、ＳｉＯ２マスク２０の平面形状を示す。破線は図５Ｇの断面位置を示す。左右に積層構造が残されている。
【００４５】
図５Ｉに示すように、ＳｉＯ２マスク２０で覆われていない領域のｎ型ＩｎＰ層１３上に、ＭＯＣＶＤで、厚さ５０ｎｍのｉ型ＩｎＰ光閉じ込め層２５、多重量子井戸層ＭＱＷ２，厚さ１００ｎｍのｉ型ＩｎＰ光閉じ込め層２６を成長する。多重量子井戸層ＭＱＷ２は、厚さ５ｎｍのＩｎＰ障壁層と厚さ１０ｎｍのＩｎＧａＡｓＰ量子井戸層の繰り返しで形成され、障壁層１４層、量子井戸層１３層を含み、厚さ２００ｎｍとなる。ＩｎＧａＡｓＰ量子井戸層のバンド間遷移波長が１４００ｎｍになるように、混晶組成を選定する。ｉ型層の合計層厚は、３５０ｎｍとなり、これ以前の工程で成長した領域のｉ型層厚と一致する。量子井戸層の遷移波長が１４００ｎｍと、レーザ発振波長１５５０ｎｍからの離調が小さく、量子閉じ込めシュタルク効果（ＱＣＳＥ）によって屈折率変化が増強される為、電界印加時に、ＩｎＧａＡｓＰ導波層の屈折率変化より大きな屈折率変化を生じる。
【００４６】
さらに、ｉ型ＩｎＰ光閉じ込め層２６の上に、厚さ１００ｎｍのｐ型ＩｎＰクラッド層２７をＭＯＣＶＤで成長する。その後、ＳｉＯ２マスク２０は除去する。
【００４７】
図５Ｊに示すように、ｐ型ＩｎＰクラッド層１８，２４，２７の上に、ＭＯＣＶＤでｐ型ＩｎＰクラッド層２８を厚さ１５００ｎｍ、ｐ型ＩｎＧａＡｓコンタクト層２９を厚さ１５０ｎｍ成長する。導波路構造エッチングのため、ｐ型ＩｎＧａＡｓコンタクト層２９の上にＳｉＯ２層３０をＣＶＤで成膜する。
【００４８】
図５Ｋに示すように、ＳｉＯ２層３０を導波路形状にウェットエッチングしてハードマスクを形成する。分波部１５０、合波部１６０としては、ＭＭＩカプラを形成するように、例えば水平方向長さ４００μｍ程度、縦方向幅１０μｍ程度のパターンとする。導波路部１７０としては、単一導波モードとするように、幅１μｍ〜２μｍ、例えば幅１．５μｍ程度、のパターンとする。
【００４９】
図５Ｌに示すように、ＳｉＯ２ハードマスク３０から露出した半導体積層をＩｎＰ基板１１に届くまでリアクティブイオンエッチング（ＲＩＥ）して導波路メサを形成する。図は、図５Ｋに破線で示す導波路が平行する部分の断面を示す。
【００５０】
図５Ｍに示すように、ＳｉＯ２マスク３０を成長マスクとして、半絶縁性（ＳＩ）ＩｎＰ層５１をＭＯＣＶＤで成長し、メサストライプを埋め込む。ＳｉＯ２マスク３０をウェットエッチングで除去する。レジストマスクを用いて電極形成領域以外のコンタクト層２９をエッチングにより除去する。その後、表面保護用に新たなＳｉＯ２膜をＣＶＤで成膜する。
【００５１】
図５Ｎに示すように、ＳｉＯ２膜５２上に、ホトレジストパターン５３を形成し、電極コンタクト用の開口に露出したＳｉＯ２膜５２をエッチングして除去する。Ａｕ／Ｚｎ／Ａｕ膜５４を真空蒸着する。
【００５２】
図５Ｏに示すように、ホトレジストパターン５３を除去することにより、ホトレジストパターン５３上のＡｕ／Ｚｎ／Ａｕ膜５４をリフトオフする。
【００５３】
図５Ｐは、表面上のＡｕ／Ｚｎ／Ａｕ膜５４のパターンを示す平面図である。Ａｕ／Ｚｎ／Ａｕ膜５４以外の領域はＳｉＯ２膜５２で覆われている。
【００５４】
図５Ｑに示すように、ホトレジストパターン５５を形成し、Ａｕ／Ｚｎ／Ａｕ膜５４上方に電極形成用開口を形成する。Ａｕメッキを行い、ホトレジストパターン５５の開口部にＡｕ電極５６を形成する。その後、ホトレジストパターン５５は除去する。
【００５５】
図５Ｒは上面図を示す。Ａｕ電極５６が、レーザ部、第１、第２導波路上に配置されている。第１、第２導波路上の電極５６は図の水平方向に関して非対称に、ずれた位置に配置されている。
【００５６】
図５Ｓは、図５Ｒの破線の位置の断面を示す。２つの導波路において、メサ内の積層構造は、コンタクト層２９以外は対称的（同一構成）である。右側に示す第２導波路上にはＡｕ電極が配置され、左側に示す第１導波路上にはＡｕ電極は配置されていない。図５Ａに示したように、第１導波路ＷＧ１の電極１３０は、その領域下にバットジョイントを有し、第２導波路ＷＧ２の電極１４０は、その領域下にバットジョイントを有さず、ＭＱＷ導波路上に配置されている。電極１３０，１４０の寸法は、導波路上で長さ１．５ｍｍ程度、幅５μｍ程度である。
【００５７】
以上、２つの導波路の内、一方の電極下にはバットジョイントを有し、他方の電極下にはバットジョイントを有さない１形態を例にとり、製造プロセスを説明したが、他の形態の製造プロセスも自明であろう。なお、導波路の構成は種々変形可能である。
【００５８】
図６Ａ，６Ｂ，６Ｃ，６Ｄは、一方の電極下にはバットジョイントを有し、他方の電極下にはバットジョイントを有さない形態例を示す平面図である。
【００５９】
図６Ａにおいては、第１の導波路ＷＧ１はバットジョイントを有さず、分波部、合波部と同じ第１の半導体導波層ＳＷＧ１で形成されている。第２の導波路ＷＧ２の一部は異なる構成の第２の半導体導波層ＳＷＧ２で形成されている。別の見方をすれば、周囲と異なる導波路構造ＳＷＧ２が第２の導波路ＷＧ２の一部に形成され、その１つのバットジョイントを覆うように電極１４０が配置されている。
【００６０】
図６Ｂにおいては、分波部・合波部は半導体導波層ＳＷＧ１で形成され、第１・第２導波路は分波部・合波部に続く半導体導波層ＳＷＧ１と、これと異なる半導体導波層ＳＷＧ２とで形成され、両導波路共にバットジョイントを有する。第１導波路ＷＧ１上方の電極１３０は１つのバットジョイントを覆って配置され、第２導波路ＷＧ２上方の電極１４０は第２の半導体導波層ＳＷＧ２の上方のみに配置されている。
【００６１】
図６Ｃは、図５Ａに示した構成である。
【００６２】
図６Ｄは、図６Ｂ同様の電極配置であるが、図面中で電極１３０，１４０の右側（合波部に続く領域）においては、第２の半導体導波層ＳＷＧ２に続いて、第３の半導体導波層ＳＷＧ３が配置されている。半導体導波層の構成が３種類となっている。
【００６３】
図６Ｅ〜６Ｈは、第１導波路上の電極１３０、第２導波路上の電極１４０が共にバットジョイントを覆う構成である。
【００６４】
図６Ｅにおいては第１、第２導波路において、第２の半導体導波層ＳＷＧ２が非対称な配置で形成され、残りの部分は第１の半導体導波層ＳＷＧ１で形成される。電極１３０，１４０は対称に配置され、その下方のバットジョイントは非対称の位置に形成されている。
【００６５】
図６Ｆにおいては、第１の半導体導波層ＳＷＧ１が分波部と第１、第２の導波路途中の非対称な位置までを形成し、この位置から合波部に至る第１、第２の導波路と合波部とが第２の半導体導波層ＳＷＧ２で形成されている。バットジョイントの位置が非対称であり、電極１３０，１４０は対称に配置されている。
【００６６】
図６Ｇにおいては、分波部および第１、第２の導波路の途中まで第１の半導体導波層ＳＷＧ１で両導波路とも対称的に形成され、第１、第２の導波路の残りの部分および合波部が第２の半導体導波層で形成されている。バットジョイントの位置は対称である。電極１３０，１４０は非対称に配置され、電極下のバットジョイントの配置は非対称となる。
【００６７】
図６Ｈにおいては、第１導波路、第２導波路の対称な位置に、第２の半導体導波層が配置され、残りの部分は第１の半導体導波層で形成されている。電極１３０，１４０が非対称に配置されている。電極１３０下にはバットジョイントが１箇所、電極１４０下にはバットジョイントが２箇所形成されている。
【００６８】
以上、実施例に沿って本発明を説明したが、これらの構成は何ら制限的意味を有さない。種々の変更、置換、組み合わせ、改良等が可能であろう。
【符号の説明】
【００６９】
１    分波部、
２    合波部、
３    導波路、
４    変調電極、
１１    ｎ型ＩｎＰ基板、
１２    ｎ型ＩｎＧａＡｓＰ層、
１３    ｎ型ＩｎＰクラッド層、
１４、１７    ｉ型ＩｎＰ光閉じ込め層、
１８    ｐ型ＩｎＰクラッド層、
２１、２３    ｉ型ＩｎＰ光閉じ込め層、
２２    ｉ型ＩｎＧａＡｓＰ導波層、
２４    ｐ型ＩｎＰクラッド層、
２５、２６    ｉ型ＩｎＰ光閉じ込め層、
２７、２８    ｐ型ＩｎＰクラッド層、
２９    ｐ型ＩｎＧａＡｓコンタクト層、
３１    ｎ型領域、
３２    ｐ型領域、
３３    導波層、
３４，３５    光閉じ込め層、
３６    バルク型導波路    
３７    多重量子井戸層、
３８    ＭＱＷ導波路、
４１，４２    電極、
５４    Ａｕ／Ｚｎ／Ａｕ層、
５６    Ａｕ層、
１００    ＬＤ活性層、
１１０    ＩｎＧａＡｓＰ導波層、
１２０    ＭＱＷ導波層、
１３０    （第１）変調電極、
１４０    （第２）変調電極、
【図１】
0005655412.tif 000002
【図２−１】
0005655412.tif 000003
【図２−２】
0005655412.tif 000004
【図３】
0005655412.tif 000005
【図４】
0005655412.tif 000006
【図５−１】
0005655412.tif 000007
【図５−２】
0005655412.tif 000008
【図５−３】
0005655412.tif 000009
【図５−４】
0005655412.tif 000010
【図５−５】
0005655412.tif 000011
【図６】
0005655412.tif 000012