(57)【要約】【課題】変調電圧が低減化された光変調器を提供する。更にこのような効果を得られる光変調器の製造方法を提供する。【解決手段】光導波路２ａ，２ｂの上部に設けられたＰ型又はＮ型の上部クラッド層９ａ，９ｂと、光導波路２ａ，２ｂの延在部における上部クラッド層９ａ，９ｂ上にそれぞれ離間して設けられ、光導波路部２ａ，２ｂに変調信号を印加する複数の変調電極４ａ，４ｂとを有し、上部クラッド層９ａ，９ｂが、複数の変調電極４ａ，４ｂの直下に位置する第１の領域と、該第１の領域の間に位置する第２の領域とを有し、、該第２の領域に、第１の領域間を電気的に分離する分離部６ａ，６ｂを有する。この分離部６ａ，６ｂは例えば高抵抗の半導体層や第１の領域の導電型と反対の導電型の半導体層等で形成される。更に、第２の領域を空乏化する構成としても良い。【選択図】　　　　　図２
2004102160.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光導波路の上部に設けられたＰ型又はＮ型の半導体層と、
前記光導波路の延在部における前記半導体層上にそれぞれ離間して設けられ、前記光導波路に変調信号を印加する複数の変調電極とを有し、
前記半導体層は、前記複数の変調電極の直下に位置する第１の領域と、該第１の領域の間に位置する第２の領域とを有し、該第２の領域が、前記第１の領域間を電気的に分離する分離部を有することを特徴とする光変調器。
【請求項２】
前記分離部は、前記第１の領域と比較して高抵抗な領域であることを特徴とする請求項１記載の光変調器。
【請求項３】
前記分離部は、ｉ型半導体で構成されていることを特徴とする請求項２記載の光変調器。
【請求項４】
前記分離部は、酸素，窒素，ホウ素，鉄，クロム，ルテニウムのうち少なくとも１つの元素がドーピングされていることを特徴とする請求項２記載の光変調器。
【請求項５】
前記分離部は、前記第１の領域の導伝型と反対の導伝型の領域であることを特徴とする請求項１記載の光変調器。
【請求項６】
前記分離部は、前記半導体層の空乏化領域であることを特徴とする請求項１記載の光変調器。
【請求項７】
前記第２の領域にバイアス電圧を印加するための電極を有し、
前記空乏化領域が前記電極より印加されたバイアス電圧で形成されることを特徴とする請求項６記載の光変調器。
【請求項８】
前記第２の領域上に該第２の領域の導伝型と反対の導伝型の逆導電型半導体層を有し、
前記空乏化領域は、前記第２の領域と前記逆導電型半導体層とのＰＮ接合により形成されることを特徴とする請求項６記載の光変調器。
【請求項９】
前記光導波路と前記半導体層との少なくとも１つは、化合物半導体により形成されていることを特徴とする請求項１記載の光変調器。
【請求項１０】
前記化合物半導体は、ガリウム，ヒ素，アンチモン，アルミニウム，インジウム，リン，窒素，亜鉛，カドミウム，セレン，硫黄のうち少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項９記載の光変調器。
【請求項１１】
前記光導波路と前記半導体層との少なくとも１つは、シリコン系半導体により形成されていることを特徴とする請求項１記載の光変調器。
【請求項１２】
前記シリコン系半導体は、ケイ素，ゲルマニウム，カーボンのうち少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項１１記載の光変調器。
【請求項１３】
光導波路の延在部における半導体層上にそれぞれ離間して設けられた複数の変調電極を有する光変調器の製造方法であって、
前記半導体層における前記複数の変調電極が形成される第１の領域の間の第２の領域に、前記第１の領域を電気的に分離する分離部を形成する工程を有することを特徴とする光変調器の製造方法。
【請求項１４】
前記工程は、前記第１の領域と比較して高抵抗な前記分離部を形成することを特徴とする請求項１３記載の光変調器の製造方法。
【請求項１５】
前記工程は、前記分離部をｉ型半導体に形成することを特徴とする請求項１４記載の光変調器の製造方法。
【請求項１６】
前記工程は、前記分離部が形成される領域に酸素，窒素，ホウ素，鉄，クロム，ルテニウムのうち少なくとも１つの元素をドーピングすることを特徴とする請求項１４記載の光変調器の製造方法。
【請求項１７】
前記工程は、前記第１の領域の導伝型と反対の導伝型の前記分離部を形成することを特徴とする請求項１３記載の光変調器の製造方法。
【請求項１８】
光導波路の延在部における第１の領域上にそれぞれ離間して設けられた複数の変調電極を有する光変調器の製造方法であって、
前記第１の領域における前記複数の変調電極が形成される第１の領域の間の第２の領域上に、前記第１の領域の導伝型と反対の導伝型の第２の領域を形成する工程を有することを特徴とする光変調器の製造方法。
【請求項１９】
光導波路の延在部における半導体層上にそれぞれ離間して設けられた複数の変調電極を有する光変調器の製造方法であって、
前記半導体層における前記複数の変調電極が形成される第１の領域の間の領域上に、バイアス電圧を印加するためのバイアス電極を形成する工程を有することを特徴とする光変調器の製造方法。
【請求項２０】
前記光導波路と前記半導体層との少なくとも１つは、化合物半導体により形成されていることを特徴とする請求項１３記載の光変調器の製造方法。
【請求項２１】
前記化合物半導体は、ガリウム，ヒ素，アンチモン，アルミニウム，インジウム，リン，窒素，亜鉛，カドミウム，セレン，硫黄のうち少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項２０記載の光変調器の製造方法。
【請求項２２】
前記光導波路と前記半導体層との少なくとも１つは、シリコン系半導体により形成されていることを特徴とする請求項１３記載の光変調器の製造方法。
【請求項２３】
前記シリコン系半導体は、ケイ素，ゲルマニウム，カーボンのうち少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項２２記載の光変調器の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光変調器及びその製造方法に関し、特に複数の変調電極を有する光変調器及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般的に１０Ｇｂｐｓ以上の高速動作が要求される光変調器には、進行波電極が採用される。また、このような進行波電極を有する光変調器では、変調帯域を向上させるために特別な電極構造が用いられていた（例えば非特許文献１参照）。この一例を従来技術１として図１に示す。
【０００３】
図１は、マッハツェンダ型光変調器の構造例を示す上面図である。図１において、マッハツェンダ型光変調器は、半絶縁性ＧａＡｓ（ガリウム・ヒ素）基板１１１上に下部電極層としてＮ＋型ＧａＡｓ層１１２を有する。また、Ｎ＋型ＧａＡｓ層１１２上には光導波路構造としてＡｌＧａＡｓ層１１４とＧａＡｓ層１１５とＡｌＧａＡｓ層１０５及び１０６とが形成されている。
【０００４】
光導波路構造の中央に位置するＧａＡｓ層１１５はコア層である。また、コア層を挟むＡｌＧａＡｓ層１１４及び１０５（１０６）は、ノンドープのクラッド層である。
【０００５】
このように構成されたマッハツェンダ型光変調器において、電極は変調信号が伝達する主流となる進行波電極１０１及び１０２と、被変調光に直接変調信号を伝える複数の変調電極１０３及び１０４とを有してなる。これは、一般的に進行波電極１０１（１０２）を伝播する変調信号の速度がコア層を伝播する被変調光の速度よりも速いという不具合を解消するためである。即ち、上記のように、進行波電極１０１（１０２）が複数の変調電極ｌ０３（１０４）を有する構造とすることで、進行波電極１０１（１０２）を伝達する変調信号の伝播速度を遅くし、変調信号の伝播速度を被変調光の伝播速度に一致させることが可能となる。これは、変調電極１０３（１０４）が進行波電極１０１（１０２）に対して容量的な負荷として作用するためである。
【０００６】
また、進行波電極１０１及び１０２は、埋め込まれたＮ＋型ＧａＡｓ層１１２までを除去するトレンチにより形成された溝１０７及び１０８により、相互に電気的に分離されている。このため、セグメントに分離された変調電極１０３（１０４）と進行波電極１０１（１０２）との間は、エアブリッジ構造で電気的に接続されている。
【０００７】
このような特殊な構造を有することで、図に示すマッハツェンダ型光変調器では、変調信号と被変調光との伝播速度は一致し、変調器全体の特性インピーダンスは所定の値（一般的に５０Ω）にマッチングされている。
【０００８】
このような中、近年では、上記のような光変調器の更なる高性能化が要求されている。その１つは、動作電圧の低電圧化である。
【０００９】
【非特許文献１】
Ｌ．Ｍｏｒｉ，Ｄ．Ｈｏｆｆｍａｎｎ，Ｋ．Ｍａｔｚｅｎ，Ｃ．Ｂｏｒｎｈｏｌｄｔ，Ｇ．Ｇ．Ｍｅｋｏｎｎｅｎ，Ｆ．Ｒｅｉｅｒ，　“Ｔｒａｂｅｌｉｎｇ　ｗａｖｅ　ｅｌｅｃｔｒｏｄｅｓ　ｆｏｒ　５０ＧＨｚ　ｏｐｅｒａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｏｐｔｏ−ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ　ｄｅｖｉｃｅ　ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ＩｎＰ”，　１１ｔｈ　Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ　Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ　ｏｎ　Ｉｎｄｉｕｍ　Ｐｈｏｓｐｈｉｄｅ　ａｎｄＲｅｌａｔｅｄ　Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，　Ｄａｖｏｓ，Ｓｗｉｔｚｅｒｌａｎｄ，　ｐｐ．３８５−３８８，　１６−２０　Ｍａｙ　（１９９９）
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図１に示す従来技術１では、変調電極１０３（１０４）とコア層１１５との間にノンドープの（＝半絶縁性の）クラッド層１０５（１０６）を有するため、変調信号による電界を効率よくコア層１１５に印加することが困難であった。また、これを改善するために、例えばクラッド層１０５（１０６）を導電層で形成した場合（これを以下、従来技術２という）、この導電層であるクラッド層１０５（１０６）を通して、変調電極１０３が隣同士でつながってしまい、変調信号のロスと、被変調光との速度ずれとが発生してしまうという問題が存在した。
【００１１】
従って、本発明は、上記のような要求に鑑みてなされたもので、変調電圧が低減化された光変調器を提供することを目的とする。更に本発明は、このような効果を得られる光変調器の製造方法を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
かかる目的を達成するために、本発明は、請求項１記載のように、光導波路と、該光導波路上に設けられたＰ型又はＮ型の半導体層と、前記光導波路の延在部における前記半導体層上にそれぞれ離間して設けられ、前記光導波路に変調信号を印加する複数の変調電極とを有し、前記半導体層が、前記複数の変調電極の直下に位置する第１の領域と、該第１の領域の間に位置する第２の領域とを有し、、該第２の領域が、前記第１の領域間を電気的に分離する分離部を有する。これにより、変調電極が形成される第１の領域間を相互に電気的に分離することができるため、変調電圧が低減化された光変調器を提供が提供される。
【００１３】
また、上記の光変調器において、例えば請求項２のように、前記分離部が、前記第１の領域と比較して高抵抗な領域であるように構成することもできる。またこの場合、例えば請求項３記載のように、前記分離部が、ｉ型半導体で構成されている。
【００１４】
また、上記の光変調器において、例えば請求項４記載のように、前記分離部が、酸素，窒素，ホウ素，鉄，クロム，ルテニウムのうち少なくとも１つの元素がドーピングされている構成とすることもできる。
【００１５】
また、上記の光変調器において、例えば請求項５記載のように、前記分離部が、前記第１の領域の導伝型と反対の導伝型の領域であるように構成することもできる。
【００１６】
またこの他にも、例えば請求項６記載のように、前記分離部が、前記半導体層の空乏化領域であるように構成することも可能である。またこの場合、例えば請求項７記載のように、前記第２の領域にバイアス電圧を印加するための電極を有し、前記空乏化領域が前記電極より印加されたバイアス電圧で形成されるように構成することもできる。またこの他にも、例えば請求項８記載のように、前記第２の領域上に該第２の領域の導伝型と反対の導伝型の逆導電型半導体層を有し、前記空乏化領域が、前記第２の領域と前記逆導電型半導体層とのＰＮ接合により形成されるように構成することもできる。
【００１７】
また、上記の光変調器において、例えば請求項９記載のように、前記光導波路と前記半導体層との少なくとも１つが、化合物半導体により形成されている構成とすることもできる。またこの場合、例えば請求項１０記載のように、前記化合物半導体が、ガリウム，ヒ素，アンチモン，アルミニウム，インジウム，リン，窒素，亜鉛，カドミウム，セレン，硫黄のうち少なくとも１つを含む。
【００１８】
また、上記の光変調器において、例えば請求項１１記載のように、前記光導波路と前記半導体層との少なくとも１つが、シリコン系半導体により形成されている構成とすることもできる。またこの場合、例えば請求項１２記載のように、前記シリコン系半導体が、ケイ素，ゲルマニウム，カーボンのうち少なくとも１つを含む。
【００１９】
また、本発明は、請求項１３記載のように、光導波路の延在部における半導体層上にそれぞれ離間して設けられた複数の変調電極を有する光変調器の製造方法であって、前記半導体層における前記複数の変調電極が形成される第１の領域の間の第２の領域に、前記第１の領域を電気的に分離する分離部を形成する工程を有する。これにより、変調電極が形成される第１の領域間を相互に電気的に分離することがで、変調電圧が低減化された光変調器の製造方法が提供される。
【００２０】
また、上記の製造方法において、例えば請求項１４記載のように、前記工程が、前記第１の領域と比較して高抵抗な前記分離部を形成する。またこの場合、例えば請求項１５記載のように、前記工程が、前記分離部をｉ型半導体に形成する。
【００２１】
また、上記の製造方法において、例えば請求項１６記載のように、前記工程が、前記分離部が形成される領域に酸素，窒素，ホウ素，鉄，クロム，ルテニウムのうち少なくとも１つの元素をドーピングする。
【００２２】
また、上記の製造方法において、例えば請求項１７記載のように、前記工程が、前記第１の領域の導伝型と反対の導伝型の前記分離部を形成する。
【００２３】
また、本発明は、請求項１８記載のように、光導波路の延在部における第１の領域上にそれぞれ離間して設けられた複数の変調電極を有する光変調器の製造方法であって、前記第１の領域における前記複数の変調電極が形成される第１の領域の間の第２の領域上に、前記第１の領域の導伝型と反対の導伝型の第２の領域を形成する工程を有する。これにより、変調電極が形成される第１の領域間を相互に電気邸に分離することがで、変調電圧が低減化された光変調器の製造方法が提供される。
【００２４】
また、本発明は、請求項１９記載のように、光導波路の延在部における半導体層上にそれぞれ離間して設けられた複数の変調電極を有する光変調器の製造方法であって、前記半導体層における前記複数の変調電極が形成される第１の領域の間の領域上に、バイアス電圧を印加するためのバイアス電極を形成する工程を有する。これにより、変調電極が形成される第１の領域間を相互に電気的に分離することがで、変調電圧が低減化された光変調器の製造方法が提供される。
【００２５】
また、上記の製造方法において、例えば請求項２０記載のように、前記光導波路と前記半導体層との少なくとも１つが、化合物半導体により形成されている。またこの場合、例えば請求項２１記載のように、前記化合物半導体が、ガリウム，ヒ素，アンチモン，アルミニウム，インジウム，リン，窒素，亜鉛，カドミウム，セレン，硫黄のうち少なくとも１つを含む。
【００２６】
また、上記の製造方法において、例えば請求項２２記載のように、前記光導波路と前記半導体層との少なくとも１つは、シリコン系半導体により形成されている。またこの場合、例えば請求項２３記載のように、前記シリコン系半導体が、ケイ素，ゲルマニウム，カーボンのうち少なくとも１つを含む。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施形態について図面を用いて詳細に説明する。
【００２８】
〔第１の実施形態〕
以下、本発明の第１の実施形態について、図面を用いて詳細に説明する。図２は、本発明の第１の実施形態による光変調器１０の構成を示す図であり、（ａ）はその上面図であり、（ｂ）はそのＡ−Ａ’断面図であり、（ｂ）はそのＢ−Ｂ’断面図である。
【００２９】
図２（ａ）を参照すると明らかなように、本実施形態による光変調器１０は、入力された光を光導波路部２ａ，２ｂにそれぞれ分岐するマッハツェンダ型で構成されている。尚、以下の説明では、光導波路９ｂ側の符号を括弧で書く。
【００３０】
この構成において光導波路２ａ（２ｂ）は、図２（ｂ）に示すＡ−Ａ’断面図を参照すると明らかなように、被変調光が伝播するコア層８ａ（８ｂ）が下部クラッド層７と上部クラッド層９ａ（９ｂ）とで挟まれた、ハイメサ構造を有している。尚、本実施形態において、下部クラッド層７は導電層であり、コア層８ａ（８ｂ）は半絶縁性半導体層である。
【００３１】
光導波路２ａ（２ｂ）上には、セグメント化された変調電極４ａ（４ｂ）が離間されて複数設けられている。それぞれの変調電極４ａ（４ｂ）はエアブリッジ５ａ（５ｂ）を介して進行波電極３ａ（３ｂ）に接続されている。
【００３２】
また、上部クラッド層９ａ（９ｂ）は、各変調電極４ａ（４ｂ）の直下に位置する第１の領域と、この第１の領域の間に位置する第２の領域とに分割できる。第１の領域は、導電層である。これに対して第２の領域は、第１の領域を電気的に分離するために、例えば抵抗率が１０２Ω・ｃｍ以上のｉ型半導体を用いて高抵抗の領域に形成される。この高抵抗領域を、分離部６ａ（６ｂ）とする。高抵抗な分離部６ａ（６ｂ）を形成する方法としては、以下の製造プロセスでより詳細に説明するが、例えば不純物（ドーパント）を混入させるイオン注入法等が挙げられる。即ち、本実施形態による上部クラッド層９ａ，９ｂは、イオン注入法等を用いてその一部が高抵抗な領域に形成される（図２（ｃ）参照）。
【００３３】
このように、上部クラッド層９ａ（９ｂ）において、セグメント化された変調電極４ａ（４ｂ）の直下に位置する第１の領域を電気的に分離することで、変調信号による電界を効率よくコア層８ａ（８ｂ）に印加することが可能になる。従って、光が閉じ込められるコア層８ａ（８ｂ）にかかる電界をより小さな変調電圧で誘起させることが達成される。
【００３４】
以上のように本実施形態によれば、高周波である変調信号の損失の抑制及び変調電圧の低減化という２つの効果を両立させることが可能となる。また、図３に本実施形態で得られる効果と従来技術１，２で得られる効果との比較を示す。尚、図３では変調信号の損失としてＳ２１をとって比較している。図３を参照すると明らかなように、単にクラッド層を導電層にする従来技術２と比較して、本実施形態では高周波の損失を表すＳ２１が大きく改善されている。
【００３５】
次に、本実施形態によるマッハツェンダ型の光変調器１０を製造する具体的なプロセスについて、図面を用いて詳細に説明する。尚、図４は、図２で示したリッジタイプの光導波路構造を有する光変調器１０の製造プロセスの例である。
【００３６】
本プロセスでは、まず、半絶縁性半導体基板１上にＮ型の導電型を有する半導体層（以下、Ｎ型半導体層という）２０を成長し、更にこの上に、導電性がＮ型の下部クラッド層１７とノンドープのコア層１８と導電性がＰ型の上部クラッド層１９とを順に成長する。ここで例えば、半絶縁性半導体基板１にはノンドープのＧａＡｓ（ガリウム・ヒ素）等を用いる。
【００３７】
Ｎ型半導体層２０は、半絶縁性ＧａＡｓ基板（１）上にＮ＋ＧａＡｓ等をエピタキシャル法を用いて０．５μｍ程度成長させることで形成する。下部クラッド層１７はＮ型半導体層２０上にＮ＋Ａｌ０．２Ｇａ０．８Ａｓ（アルミニウム・ガリウム・ヒ素）をエピタキシャル法を用いて０．５μｍ程度成長させることで形成する。コア層１８は下部クラッド層１７上にノンドープのＧａＡｓをエピタキシャル法を用いて０．５μｍ程度成長させることで形成する。上部クラッド層１９はコア層１８上にＰ＋Ａｌ０．２Ｇａ０．８Ａｓをエピタキシャル法を用いて１．０μｍ程度成長させることで形成する。但し、下部クラッド層１７及び上部クラッド層１９には、Ａｌ組成が０．３％以下のＡｌＧａＡｓを使用する。これにより、図４（ａ）に示すような、下部にＮ＋ＧａＡｓ層を持ったＰ＋ＡｌＧａＡｓ／ＧａＡｓ／Ｎ＋ＡｌＧａＡｓ光導波路構造エピタキシャルＧａＡｓウェハが形成される。
【００３８】
このようなウェハを形成すると、本プロセスでは、次に、上部クラッド層１９における変調電極５ａ，５ｂが形成される第１の領域の間に位置する第２の領域のみに所定のイオンを注入するためのレジストパターン２１を形成する（図４（ｂ）参照）。即ち、上部クラッド層１９上に形成されるレジストパターン２１は、上部クラッド層１９の分離部６ａ，６ｂ（第２の領域）に対応する部分に開口部１６’を有する。その後、イオン注入法を用いて開口部１６’に位置する上部クラッド層１９に酸素（Ｏ）イオンを注入する。これにより、上部クラッド層１９の第２の領域が高抵抗な領域となり、第１の領域間が絶縁化されて電気的に分離される。尚、本実施形態において、上記のようにＩＩＩ族〜Ｖ族の化合物半導体を用いた場合、イオン注入法におけるドーパントとしては酸素（Ｏ），ホウ素（Ｂ），鉄（Ｆｅ），ルテニウム（Ｒｕ）等を使用することができる。また、酸素イオンを注入し、レジスト２１を除去した後、上部クラッド層１９側からアニール処理を施すことで、結晶中のダメージを回復する。
【００３９】
次に、上部クラッド層１９上に、光導波路２ａ，２ｂを形成するためのレジストパターン２２を形成し、このレジストパターン２２が形成された領域以外の上部クラッド層１９の一部をウェットエッチングにより除去する（図４（ｃ）参照）。その後、最終的な光導波路の形状を形成するためのレジストパターン２３を形成し、このレジストパターン２３が形成された以外のウェハをウェットエッチングにより半絶縁性半導体基板１まで除去することで、最終的な光導波路構造を形成する（図４（ｄ）参照）。
【００４０】
このように光導波路２ａ，２ｂを形成すると、最後に金（Ａｕ）を用いて進行波電極３ａ，３ｂと変調電極４ａ，４ｂとを形成し、更にこれらをＡｕによるエアブリッジ５ａ，５ｂにより電気的に接続する。これら形成には、蒸着法とメッキ法とが用いられる。尚、これらにＡｕを使用するのは、変調信号であるミリ波の損失を低減させるためのである。また、上記で形成したウェハを保護膜２４で保護するとよい。この保護膜２４には例えばＳｉＮ（ケイ素・窒素）が使用される。
【００４１】
上記構成では、上部クラッド層１９を先にＰ型の導電層で形成した後、その一部（第２の領域）をイオン注入法により高抵抗に加工することで図２に示すような構成を実現していたが、本実施形態ではこれとは逆に、上部クラッド層１９を先にノンドープの半絶縁性半導体層で形成し、その一部（第１の領域）をイオン注入法により導電層に加工することでも同様の構成を得ることが可能である。尚、この際使用されるドーパントは、亜鉛（Ｚｎ），マグネシウム（Ｍｇ），ケイ素（Ｓｉ），硫黄（Ｓ），セレン（Ｓｅ）等である。
【００４２】
また、ドーパントを導入する方法としては、上記のイオン注入法の他に、拡散法等も使用することは可能である。更に、エピタキシャル成長法を使用して、該当する領域に高抵抗層又は導電層を形成することでも同様な構成を得ることが可能である。
【００４３】
〔第２の実施形態〕
また、本発明の第２の実施形態について、図面を用いて詳細に説明する。第１の実施形態では、上部クラッド層１９において、セグメント化された変調電極４ａ，４ｂが形成される第１の領域間に位置する第２の領域を高抵抗に形成することで、第１の領域間を電気的に分離する構成を有した。これに対し、本実施形態では、第２の領域の導電型と第１の領域の導電型とは逆の導電型で形成することで、第１の領域間を電気的に分離する構成を有する。
【００４４】
図５に本実施形態によるマッハツェンダ型の光変調器１０Ａの構成を示す。図５において、（ａ）は光変調器１０Ａの上面図であり、（ｂ）はそのＡ−Ａ’断面図であり、（ｃ）はそのＢ−Ｂ’断面図である。
【００４５】
本実施形態では、上部クラッド層９ａ，９ｂにおける分離部２６ａ，２６ｂがこの他の上部クラッド層９ａ，９ｂ（第１の領域）の導電型と反対の導電型を有する。即ち、例えば第１の実施形態で説明したように、上部クラッド層９ａ，９ｂにおける第１の領域をＰ型の半導体層で形成した場合、分離部２６ａ，２６ｂはその反対のＮ型の半導体層で形成される。但し、各領域の導電型はこの逆であっても良い。
【００４６】
このように分離部２６ａ，２６ｂを反対の導電型で形成することで、本実施形態では第１の実施形態と同様に、第１の領域間を電気的に分離することができ、変調信号による電界を効率よくコア層８ａ（８ｂ）に印加することが可能になる。従って、光が閉じ込められるコア層８ａ（８ｂ）にかかる電界をより小さな変調電圧で誘起させることが達成される。
【００４７】
尚、本実施形態による光変調器１０Ａは、第１の実施形態と同様な製造プロセスで作成することが可能である。但し、イオン注入法や拡散法やエピタキシャル成長法等を用いた分離部２６ａ，２６ｂ（第２の領域）の形成では、この領域が上部クラッド層９ａ，９ｂ（第１の領域）と反対の導電型となるように形成される。尚、この他の構成は第１の実施形態と同様であるため、ここでは説明を省略する。
【００４８】
〔第３の実施形態〕
また、本発明の第３の実施形態について、図面を用いて詳細に説明する。本実施形態では、第２の領域を空乏化させることで、第１の領域間を電気的に分離する。
【００４９】
これを実現するために、本実施形態では、第２の領域の上部に上部クラッド層９ａ，９ｂと反対の導電型を有する半導体層３９ｂを形成する。これにより、第２の領域において異なる導電型の半導体層（逆導電型半導体層ともいう）を接触させることでＰＮ接合が形成されるため、特別な電圧を印加することなく、上部クラッド層９ａ，９ｂの第２の領域を空乏化させることができる。これにより、空乏化された第２の領域により第１の領域間が電気的に分離され、変調信号による電界が効率よくコア層８ａ（８ｂ）に印加される。従って、光が閉じ込められるコア層８ａ（８ｂ）にかかる電界をより小さな変調電圧で誘起させることが達成される。
【００５０】
尚、本実施形態によるマッハツェンダ型の光変調器１０Ｂの構成を図６に示す。図６において、（ａ）は光変調器１０Ｂの上面図であり、（ｂ）はそのＡ−Ａ’断面図であり、（ｃ）はそのＢ−Ｂ’断面図である。
【００５１】
尚、本実施形態による光変調器１０Ｂは、第１の実施形態と同様な製造プロセスにおいて、半導体層３９ａ，３９ｂを形成する工程を追加することで形成することが可能である。また、この他の構成は第１の実施形態と同様であるため、ここでは説明を省略する。
【００５２】
〔第４の実施形態〕
また、本発明の第４の実施形態について、図面を用いて詳細に説明する。本実施形態は、第３の実施形態と同様に、第２の領域を空乏化する構成を有する。
【００５３】
これを実現するにあたり、本実施形態では、第２の領域の上部に逆バイアスを印加するための金属電極４３ａ，４３ｂを形成する。即ち、本実施形態では、第２の領域に逆バイアスを印加することで、第３の実施形態と同様に、第２の領域を空乏化させて、第１の領域間を電気的に分離する。これにより、変調信号による電界を効率よくコア層８ａ（８ｂ）に印加することが可能になる。従って、光が閉じ込められるコア層８ａ（８ｂ）にかかる電界をより小さな変調電圧で誘起させることが達成される。
【００５４】
尚、本実施形態によるマッハツェンダ型の光変調器１０Ｃの構成を図７に示す。図７において、（ａ）は光変調器１０Ｃの上面図であり、（ｂ）はそのＡ−Ａ’断面図であり、（ｃ）はそのＢ−Ｂ’断面図である。
【００５５】
また、上部クラッド層９ａ，９ｂの上に薄い絶縁膜を形成し、逆バイアスを印加するための金属電極４３ａ，４３ｂをその上に形成しても有効に作用させることが可能である。
【００５６】
〔他の実施形態〕
更に、本発明は、変調電極への印加電圧によって発生される電界を光を閉じ込めるコア層に有効に作用させることが目的であるため、動作電圧の低減化以外の特性評価項目であるところの高周波の変調信号と光の速度整合を得るために、セグメントに分割された変調電極部での容量成分を調整するためなどの目的やコア層から僅かにクラッド層にしみ出る光の損失を抑える目的などのために、クラッド層の一部のコア側にノンドープ層を含むようなノンドープ層と導電層との多層クラッド構造とすることも可能である。
【００５７】
また、以上の説明では、少なくともガリウム（Ｇａ），ヒ素（Ａｓ），アンチモン（Ｓｂ），アルミニウム（Ａｌ），インジウム（Ｉｎ），リン（Ｐ），窒素（Ｎ），亜鉛（Ｚｎ），カドミウム（Ｃｄ），セレン（Ｓｅ），硫黄（Ｓ）のいずれか１つを含む化合物半導体を用いた場合を示したが、これを例えば、少なくともケイ素（Ｓｉ），ゲルマニウム（Ｇｅ），カーボン（Ｃ）のいずれか１つを含むシリコン系半導体を用いても同様の構成とすることが可能である。
【００５８】
このように、本発明はその趣旨を逸脱しない限り種々変形して実施可能である。
【００５９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、変調電極が形成される第１の領域間を相互に電気邸に分離することができるため、変調電圧が低減化された光変調器を提供することができる。また、このような効果を得られる光変調器の製造方法も提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来技術によるマッハツェンダ型光変調器の構造を示す図であり、（ａ）はその上面図であり、（ｂ）はそのＡ−Ａ’断面図である。
【図２】本発明の第１の実施携帯による光変調器１０の構造を示す図であり、（ａ）はその上面図であり、（ｂ）はそのＡ−Ａ’断面図であり、（ｃ）はＢ−Ｂ’断面図である。
【図３】本発明の第１の実施形態で得られる変調信号の損失（Ｓ２１）と従来技術１，２で得られる変調信号の損失（Ｓ２１）との比較を示すグラフである。
【図４】本発明の第１の実施形態による光変調器１０の製造プロセスを示す図である。
【図５】本発明の第２の実施形態による光変調器１０Ａの構造を示す図であり、（ａ）はその上面図であり、（ｂ）はそのＡ−Ａ’断面図であり、（ｃ）はＢ−Ｂ’断面図である。
【図６】本発明の第３の実施形態による光変調器１０Ｂの構造を示す図であり、（ａ）はその上面図であり、（ｂ）はそのＡ−Ａ’断面図であり、（ｃ）はＢ−Ｂ’断面図である。
【図７】本発明の第４の実施形態による光変調器１０Ｃの構造を示す図であり、（ａ）はその上面図であり、（ｂ）はそのＡ−Ａ’断面図であり、（ｃ）はＢ−Ｂ’断面図である。
【符号の説明】
１　半絶縁性半導体基板
２ａ、２ｂ　光導波路
３ａ、３ｂ　進行波電極
４ａ、４ｂ　変調電極
５ａ、５ｂ　エアブリッジ
６ａ、６ｂ、１６、２６ａ、２６ｂ　分離部
７、１７　下部クラッド層
８ａ、８ｂ、１８　コア層
９ａ、９ｂ、１９、１９’　上部クラッド層
１０、１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ　光変調器
１１　オシレータ
１２　インピーダンス
１６’　開口部
２０　半導体層
２１、２２、２３　レジストパターン
２４　保護膜
３９ａ、３９ｂ　半導体層
４３ａ、４３ｂ　金属電極
【図１】
2004102160.tif 000003
【図２】
2004102160.tif 000004
【図３】
2004102160.tif 000005
【図４】
2004102160.tif 000006
【図５】
2004102160.tif 000007
【図６】
2004102160.tif 000008
【図７】
2004102160.tif 000009
【手続補正書】
【提出日】平成15年10月3日(2003.10.3)
【手続補正１】
【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】
【非特許文献１】
Ｌ．Ｍｏｒｉ，Ｄ．Ｈｏｆｆｍａｎｎ，Ｋ．Ｍａｔｚｅｎ，Ｃ．Ｂｏｒｎｈｏｌｄｔ，Ｇ．Ｇ．Ｍｅｋｏｎｎｅｎ，Ｆ．Ｒｅｉｅｒ，　“Ｔｒａｂｅｌｉｎｇ　ｗａｖｅ　ｅｌｅｃｔｒｏｄｅｓ　ｆｏｒ　５０ＧＨｚ　ｏｐｅｒａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｏｐｔｏ−ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ　ｄｅｖｉｃｅ　ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ＩｎＰ”，　１１ｔｈ　Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ　Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ　ｏｎ　Ｉｎｄｉｕｍ　Ｐｈｏｓｐｈｉｄｅ　ａｎｄ　Ｒｅｌａｔｅｄ　Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，　Ｄａｖｏｓ，Ｓｗｉｔｚｅｒｌａｎｄ，　ｐｐ．３８５−３８８，　１６−２０　Ｍａｙ　（１９９９）
【非特許文献２】
ＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣＳ　ＬＥＴＴＥＲＳ　９ｔｈ　Ｎｏｖｅｍｂｅｒ　１９８９　Ｖｏｌ．　２５，　Ｎｏ．　２３，　ｐｐ．　１５４９−１５５０


【手続補正２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
2004102160.tif 000010