(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
半絶縁性の半導体基板と、
この半導体基板の一部表面上に配設された第１導電型の第１クラッド層と、
この第１クラッド層の上に配設され、第１クラッド層の一部とこの第１クラッド層の一部上に順次積層された光吸収層、及び第２導電型の第２クラッド層とを含む光導波路リッジと、
この光導波路リッジ、上記第１クラッド層及び上記半導体基板のそれぞれの表面を覆う誘電体膜と、
この誘電体膜の開口を介して上記光導波路リッジの頂部の第２クラッド層上に配設された第１の部分、この第１の部分に接続され上記誘電体膜を介して光導波路リッジ側面上に配設された第２の部分およびこの第２の部分に接続され上記誘電体膜を介して上記第１のクラッド層に覆われない半導体基板表面上に配設された第３の部分とを有する第１の電極と、
上記誘電体膜の開口を介して上記第１のクラッド層上に配設された第２の電極と、
を備えた光変調器。
【請求項２】
第１の電極の第２の部分及び第３の部分が第１の部分を介して光導波路リッジの両側に配設されたことを特徴とする請求項１記載の光変調器。
【請求項３】
第１クラッド層が光導波路リッジの両側の半導体基板上に配設されたことを特徴とする請求項１または２に記載の光変調器。
【請求項４】
光導波路リッジの基底部に隣接して、誘電体膜と第１の電極との間に誘電体をさらに配設したことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の光変調器。
【請求項５】
半絶縁性の半導体基板と、
この半導体基板表面の一部に配設された第１導電型の導電層と、
この導電層の上に配設され、順次積層された第１クラッド層、光吸収層、及び第２導電型の第２クラッド層を含む光導波路リッジと、
この光導波路リッジ、上記導電層及び上記半導体基板のそれぞれの表面を覆う誘電体膜と、
この誘電体膜の開口を介して上記光導波路リッジの頂部の第２クラッド層上に配設された第１の部分、この第１の部分に接続され上記誘電体膜を介して光導波路リッジ側面の上に配設された第２の部分、およびこの第２の部分に接続され上記誘電体膜を介して上記導電層に覆われない半導体基板表面上に配設された第３の部分とを有する第１の電極と、
上記誘電体膜の開口を介して上記導電層上に配設された第２の電極と、
を備えた光変調器。
【請求項６】
光導波路リッジ側面と誘電体膜との間に上記光導波路リッジの幅寸法よりも薄い層厚の高抵抗半導体層が配設されたことを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載の光変調器。
【請求項７】
請求項１ないし６のいずれか１項に記載の光変調器と、
この光変調器の光吸収層に光軸を一致させた半導体レーザ素子と、
を備えた光半導体装置。
【請求項８】
半導体レーザ素子が半絶縁性の半導体基板上に光導波路リッジを有するリッジ型であって、光変調器と同一基板上に配設されたことを特徴とする請求項７記載の光半導体装置。
【請求項９】
半絶縁性の半導体基板上に第１導電型の第１クラッド層、光吸収層、及び第２導電型の第２クラッド層を形成する工程と、
写真製版工程とエッチングにより第２のクラッド層の上に帯状の誘電体膜パターンを形成し、この誘電体膜パターンをエッチングマスクとして、第２クラッド層側から第２クラッド層、光吸収層、および第１クラッド層の一部の層を除去し、第１クラッド層の半導体基板側の所定厚みの一部を残すエッチングにより光導波路リッジを形成する工程と、
半導体基板上に残された所定厚みの第１クラッド層であって、光導波路リッジの側面に沿って隣接する一部領域の第１クラッド層をエッチングにより半導体基板表面が露呈するまで除去する工程と、
誘電体膜パターンが除去された後、光導波路リッジ、第１クラッド層および半導体基板のそれぞれの表面を誘電体膜で覆う工程と、
誘電体膜に形成された開口を介して光導波路リッジ頂部の第２クラッド層上に形成された第１の部分、この第１の部分に接続され誘電体膜を介して光導波路リッジ側面上に形成された第２の部分、およびこの第２の部分に接続され誘電体膜を介して第１クラッド層で覆われない半導体基板表面上に形成された第３の部分を含む第１の電極を形成する工程と、
誘電体膜に形成された開口を介して第１クラッド層上に第２の電極を形成する工程と、
を含む光変調器の製造方法。
【請求項１０】
半導体基板上に残された所定厚みの第１クラッド層をエッチングにより半導体基板表面が露呈するまで除去する工程とにおいて、光導波路リッジの両側面に沿って隣接する一部領域の第１クラッド層を除去するとともに第１の電極に第１の部分を介して光導波路リッジの両側に第２の部分および第３の部分が形成されることを特徴とする請求項９記載の光変調器の製造方法。
【請求項１１】
半絶縁性の半導体基板の一部に第１導電型の導電層を形成する工程と、
第１導電型の導電層の上に第１導電型の第１クラッド層、光吸収層、及び第２導電型の第２クラッド層を形成する工程と、
写真製版工程とエッチングにより第２クラッド層の上に帯状の誘電体膜パターンであってこの誘電体膜パターンの一方の長辺の一部が半導体基板上を横切りもう一方の長辺の一部が導電層上を横切る誘電体膜パターンを形成し、この誘電体膜パターンをエッチングマスクとして、第２クラッド層側から第２クラッド層、光吸収層および第１クラッド層を除去し、導電層と光導波路リッジの側面に沿って隣接する半導体基板表面とを露呈させることにより光導波路リッジを形成する工程と、
誘電体膜パターンが除去された後、光導波路リッジ、導電層および半導体基板のそれぞれの表面を誘電体膜で覆う工程と、
誘電体膜に形成された開口を介して光導波路リッジ頂部の第２クラッド層上に形成された第１の部分、この第１の部分に接続され誘電体膜を介して光導波路リッジ側面上に形成された第２の部分、およびこの第２の部分に接続され光導波路リッジの側面に沿って隣接する半導体基板表面上に誘電体膜を介して形成された第３の部分を含む第１の電極を形成する工程と、
誘電体膜に形成された開口を介して導電層上に第２の電極を形成する工程と、
を含む光変調器の製造方法。
【請求項１２】
第２クラッド層の上に帯状の誘電体膜パターンであってこの誘電体膜パターンの一方の長辺の一部が半導体基板上を横切りもう一方の長辺の一部が導電層上を横切る誘電体膜パターンを形成し、この誘電体膜パターンをエッチングマスクとして、第２クラッド層側から第２クラッド層、光吸収層および第１クラッド層を除去し、導電層と光導波路リッジの側面に沿って隣接する部分を光導波路の両側に有する半導体基板表面とを露呈させるとともに、第１の電極に第１の部分を介して光導波路リッジの両側に第２の部分および第３の部分が形成されることを特徴とする請求項１１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】
この発明は、光変調器およびその製造方法並びに光半導体装置に係り、特に光通信用として用いられる光変調器とその製造方法並びに光変調器を組み合わせた光半導体装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
光ファイバーを用いた公衆通信網の普及には、半導体レーザの高性能化とこの半導体レーザを安価に製造するために歩留りをよくすることが重要である。
特に半導体レーザの高性能化には、情報量の増大に対応するためのレーザ光の高速変調が必須の要件である。このレーザ光の高速変調には、変調時の波長の変動を小さくして長距離の伝送を可能にするために、これまでの単一モード半導体レーザの注入電流を変えて直接変調する方式では、注入キャリア密度の変動による波長変動（波長チャーピング）が大きいため、たとえば、１０Ｇｂｐｓ以上の長距離・高速変調には使用することができない。
【０００３】
そこで１０Ｇｂｐｓの伝送システムではこれまでの直接変調方式に変えて外部変調方式が採用される。これは通常半導体レーザを一定強度で発振させておいて、光の透過量をオン・オフできる波長チャーピングの小さい光変調器を通すことによって変調を行う方式である。
【０００４】
この外部変調方式に用いられる光変調器には、電界吸収型光変調器(以下ＥＡＭ（Electroabsorption Modulator）という)が使用され、単層の厚い光吸収層を用いるものではフランツ・ケルディッシュ効果による、また多重量子井戸構造を用いるものではシュタルクシフト効果による、吸収スペクトル変化を用いて消光を行う。すなわち、光変調器では印加される逆バイアス電圧に応じてレーザ光の吸収が変化するため、光変調器に接続された高周波電気回路に変調信号電圧を印加すると、光変調器の出射端面から出射されるレーザ光には信号電圧に対応した強度変調が施されることになる。
【０００５】
さらに次世代の２０Ｇｂｐｓ以上の高速通信においても、低チャープで、小型で、低電圧動作等のメリットから超高速半導体光変調器が注目されている。このような用途に用いられる超高速の半導体光変調器を実現するためには、光変調器素子の素子容量を小さくすることが重要な課題になる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
図２５は従来の光変調器の斜視図、図２６はこの光変調器のＸＸＶＩ−ＸＸＶＩ断面における断面図である。
図２５、図２６において、２００は光変調器、２０２はｎ型ＩｎＰ基板（以下、ｎ型導電性を“ｎ−”、ｐ型導電性を“ｐ−”で表す。）、２０４はｎ−ＩｎＰクラッド層、２０６は光吸収層、２０８はｐ−ＩｎＰクラッド層、２１０はｐ−ＩｎＧａＡｓコンタクト層、２１２はＳｉＯ２などの表面保護膜、２１４はポリイミド、２１６はｐ側オーミック電極、２１６ａはボンディングパッドで、２１８はｎ側オーミック電極である。
【０００７】
次に従来の光変調器の製造方法について説明する。
図２７，図２８，図２９は製造工程に従って示した光変調器の断面図である。
まず、ｎ−ＩｎＰ基板２０２上に、ｎ−ＩｎＰクラッド層２０４、光吸収層２０６、ｐ−ＩｎＰクラッド層２０８、ｐ−ＩｎＧａＡｓコンタクト層２１０をエピタキシャル成長する。次にＳｉＯ２等の絶縁膜を表面に形成し、幅２〜３ミクロンメータ（μｍ）のストライプ状のマスクパターン２２０を形成する（図２７参照）。
【０００８】
次いで、マスクパターン２２０をマスクとして、ドライエッチングにより光吸収層２０６を越える程度、たとえば幅２〜３μｍの深さまでエッチングし、リッジ２２２を形成する（図２８参照）。
次に、ＳｉＯ２膜等の表面保護膜２１２を形成し、ポリイミド２１４を塗布して、表面を平坦化する。次にリッジ２２２の頂部にオーミックコンタクトのための開口２２４を形成する（図２９参照）。
【０００９】
次にｐ側オーミック電極２１６及びｎ側オーミック電極２１８を形成し、図２５、図２６に示された光変調器として完成する。
このように形成された、光変調器２００の素子容量は、光吸収層２０６の容量とボンディングパッド２１６ａの容量の和となる。しかし光吸収層２０６の容量は、光変調器２００のダイナミックレンジとか消光特性を満足させるための素子性能で決定されるので、ある一定の容量までしか小さくできない。
【００１０】
またボンディングパッド２１６ａの大きさも、ボンディングワイヤの接着面積を考慮すると、５０μｍ×５０μｍ程度の面積が限界で、これより小さくするのが困難である。そこでボンディングパッド２１６ａを絶縁性のポリイミド２１４の表面に形成することにより、ボンディングパッド２１６ａの容量を小さくしていた。
しかしながら、さらに高速変調が要求される４０Ｇｂｐｓ以上の光変調器では、素子容量として０．１ｐｆ以下が求められており、従来の光変調器構造、すなわちポリイミド２１４の膜厚を大きくして容量を下げるという構造では、ポリイミド２１４の形成が困難になるという問題があった。
【００１１】
この発明は上記の問題点を解消するためになされたもので、第１の目的は、素子容量が小さく高周波性能に優れた光変調器を提供することであり、第２の目的は、素子容量が小さく高周波性能に優れた光変調器を簡単な工程により製造する製造方法を提供することであり、さらに高周波性能に優れた光変調器を備えた光半導体装置を提供することである。
なお公知文献としては、特開平３−２６３３８８号公報がある。これは能動層を含む半導体多層構造のメサストライプとこのメサストライプの両側にＩｎＰ高抵抗層を配した光変調器において、光変調器の高速性能を高めるために、メサストライプの上部と高抵抗半導体基板上に設けられたボンディングパッドとをエアブリッジ構造で接続することにより素子容量を小さくしたものであり、以下に述べる本発明の光変調器とリッジ構造が相違する。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る光変調器は、半絶縁性の半導体基板と、この半導体基板の一部表面上に配設された第１導電型の第１クラッド層と、この第１クラッド層の上に配設され、第１クラッド層の一部とこの第１クラッド層の一部上に順次積層された光吸収層、及び第２導電型の第２クラッド層とを含む光導波路リッジと、この光導波路リッジ、第１クラッド層及び半導体基板のそれぞれの表面を覆う誘電体膜と、この誘電体膜の開口を介して光導波路リッジの頂部の第２クラッド層上に配設された第１の部分、この第１の部分に接続され誘電体膜を介して光導波路リッジ側面上に配設された第２の部分およびこの第２の部分に接続され誘電体膜を介して第１のクラッド層に覆われない半導体基板表面上に配設された第３の部分とを有する第１の電極と、誘電体膜の開口を介して第１のクラッド層上に配設された第２の電極と、を備えたもので、第１の電極に起因する容量は、半導体基板による容量となり、これを小さくすることができる。
【００１３】
さらに、光導波路リッジの両側に半導体基板の露呈面を有し、光導波路リッジの両側面に平坦部を有するとともに、第１の電極が光導波路リッジの両側に延在し、端部が光導波路リッジの両側に配設されたもので、第１の電極に基づく容量のばらつきが少ない構成とすることができる。
【００１４】
さらに、第１の電極が配設された領域を除いて、第１クラッド層が光導波路リッジの外側の半導体基板上にさらに延在したもので、半導体基板の露呈面を形成するためのマスク合わせが容易になる。
【００１５】
さらに、第２の電極が第１クラッド層の延在した部分に第２の開口を介して配設されたもので、第２の電極と第１クラッド層との接続が容易になる。
【００１６】
さらに、光導波路リッジの側面の平坦部が半導体基板の露呈面に接触した部分を含む光導波路リッジ基底部であって、誘電体膜と第１の電極との間に誘電体をさらに配設したもので、第１の電極と光導波路リッジ側面の第１クラッド層とに起因する電気容量を小さくすることができる。
【００１７】
また、この発明に係る光変調器は、半絶縁性の半導体基板と、この半導体基板の一部表面に配設された第１導電型の導電層と、この導電層の上に配設され、順次積層された第１クラッド層、光吸収層、及び第２導電型の第２クラッド層を含む光導波路リッジと、この光導波路リッジ、導電層及び半導体基板のそれぞれの表面を覆う誘電体膜と、この誘電体膜の開口を介して光導波路リッジの頂部の第２クラッド層上に配設された第１の部分、この第１の部分に接続され誘電体膜を介して光導波路リッジ側面の上に配設された第２の部分、およびこの第２の部分に接続され誘電体膜を介して導電層に覆われない半導体基板表面上に配設された第３の部分とを有する第１の電極と、誘電体膜の開口を介して導電層上に配設された第２の電極と、を備えたもので、光導波路リッジの構成が簡単になる。
【００１８】
さらに、光導波路リッジ側面と誘電体膜との間に光導波路リッジの幅寸法よりも薄い層厚の高抵抗半導体層が配設されたもので、光導波路リッジの表面の保護をより確実にすることができる。
【００１９】
また、この発明に係る光半導体装置は、上記の光変調器のいずれか一つと、この光変調器の光吸収層に光軸を一致させた半導体レーザ素子と、を備えたもので、高周波特性に優れた光半導体装置を構成することができる。
【００２０】
さらに、半導体レーザ素子が半絶縁性の半導体基板上に光導波路リッジを有するリッジ型であって、光変調器と同一基板上に配設されたもので、半導体レーザ素子と光変調器とをモノリシックに構成することができる。
【００２１】
また、この発明に係る光変調器の製造方法は、半絶縁性の半導体基板上に第１導電型の第１クラッド層、光吸収層、及び第２導電型の第２クラッド層を形成する工程と、写真製版工程とエッチングにより第２のクラッド層の上に帯状の誘電体膜パターンを形成し、この誘電体膜パターンをエッチングマスクとして、第２クラッド層側から第２クラッド層、光吸収層、および第１クラッド層の一部の層を除去し、第１クラッド層の半導体基板側の所定厚みの一部を残すエッチングにより光導波路リッジを形成する工程と、半導体基板上に残された第１クラッド層であって、光導波路リッジの側面に沿って隣接する一部領域の第１クラッド層をエッチングにより半導体基板表面が露呈するまで除去する工程と、誘電体膜パターンが除去された後、光導波路リッジ、第１クラッド層および半導体基板のそれぞれの表面を誘電体膜で覆う工程と、誘電体膜に形成された開口を介して光導波路リッジ頂部の第２クラッド層上に形成された第１の部分、この第１の部分に接続され誘電体膜を介して光導波路リッジ側面上に形成された第２の部分、およびこの第２の部分に接続され誘電体膜を介して第１クラッド層で覆われない半導体基板表面上に形成された第３の部分を含む第１の電極を形成する工程と、誘電体膜に形成された開口を介して第１クラッド層上に第２の電極を形成する工程と、を含むもので、素子容量の少ない光変調器を簡単な工程で製造することができる。
【００２２】
さらに、第２の工程において光導波路リッジの両側に半導体基板の露呈面を形成し、光導波路リッジの両側面に平坦部を形成するとともに、第４の工程において第１の電極を光導波路リッジの両側に延在させ、光導波路リッジの両側に端部を形成するもので、第１の電極形成に際してマスク合わせが簡単になる。
【００２３】
また、この発明に係る光変調器の製造方法は、半絶縁性の半導体基板の一部に第１導電型の導電層を形成する工程と、第１導電型の導電層の上に、第１導電型の第１クラッド層、光吸収層、及び第２導電型の第２クラッド層を形成する工程と、写真製版工程とエッチングにより第２クラッド層の上に帯状の誘電体膜パターンであってこの誘電体膜パターンの一方の長辺の一部が半導体基板上を横切りもう一方の長辺の一部が導電層上を横切る誘電体膜パターンを形成し、この誘電体膜パターンをエッチングマスクとして、第２クラッド層側から第２クラッド層、光吸収層および第１クラッド層を除去し、導電層と光導波路リッジの側面に沿って隣接する半導体基板表面とを露呈させることにより光導波路リッジを形成する工程と、誘電体膜パターンが除去された後、光導波路リッジ、導電層および半導体基板のそれぞれの表面を誘電体膜で覆う工程と、誘電体膜に形成された開口を介して光導波路リッジ頂部の第２クラッド層上に形成された第１の部分、この第１の部分に接続され誘電体膜を介して光導波路リッジ側面上に形成された第２の部分、およびこの第２の部分に接続され光導波路リッジの側面に沿って隣接する半導体基板表面上に誘電体膜を介して形成された第３の部分を含む第１の電極を形成する工程と、誘電体膜に形成された開口を介して導電層上に第２の電極を形成する工程と、を含むもので、光導波路リッジの形成と第１、第２の電極の設置面とを同時に形成でき、素子の製造工程が簡単になる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
この実施の形態１は、光導波路リッジの側面に、その頂部から半導体基板表面まで一様に平坦な平坦部を設け、この平坦部が半導体基板の露呈面に接触する様にし、誘電体膜を介して、光導波路リッジの頂部から側面上をこの誘電体膜に密着させて第１の電極を設け、さらに延在させて半導体基板の露呈面に第１の電極の端部を設けたものである。
【００２５】
図１はこの発明の実施の形態１に係る光変調器の斜視図である。
図１において、１０は光変調器、１２は半導体基板としての半絶縁性ＩｎＰ基板、１４は光導波路リッジ、１６は誘電体膜としてのＳｉＯ２からなる表面保護膜で光導波路リッジ１４および半導体基板１２上を覆っている。１８、２０は第１、第２の開口としての表面保護膜の開口、２２は第１の電極としてのｐ側電極で２２ａはその端部でボンディングパッド部、２４は第２の電極としてのｎ側電極でこれはボンディングパッド部を兼ねている。ｐ側電極２２およびｎ側電極２４は開口１８、開口２０を介して、表面保護膜１６上に配設されている。
【００２６】
図２は図１におけるＩＩ−ＩＩ断面における光変調器の断面図、図３は図１の光変調器のＩＩＩ−ＩＩＩ断面における断面図である。
図２において、２６はＩｎＰ基板１２上に配設された第１クラッド層としてのｎ側クラッド層である。このｎ側クラッド層２６はｎ−ＩｎＰで構成されている。
またこのｎ側クラッド層２６の延長部２６ａは、光導波路リッジ１４の一方の側面の外側に延びている。２８はｎ側クラッド層２６の上に形成された光吸収層で、ＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＧａＡｓ（Ｐ）系材料からなるＭＱＷ構造をしている。このＭＱＷ構造はＩｎＧａＡｌＡｓ／ＩｎＡｌＡｓ系材料で構成されてもよい。
【００２７】
３０は光吸収層２８上に配設されたｐ−ＩｎＰからなる第２クラッド層としてのｐ側クラッド層、３２はｐ側クラッド層３０の上に配設されたｐ−ＩｎＧａＡｓからなるコンタクト層、３４は下地電極層で、コンタクト層３２側からＴｉ、Ｐｔ及びＡｕが積層されている。
光導波路リッジ１４はｎ側クラッド層２６、光吸収層２８、ｐ側クラッド層３０、コンタクト層３２、及び下地電極層３４で構成されている。光導波路リッジ１４の側面はその基底部で、一方はｎ側クラッド層２６の延長部２６ａと、また他方の側面はＩｎＰ基板１２と接触している。ＩｎＰ基板１２と接触している側の側面は、その一部にｐ側電極２２の幅よりも広くコンタクト層３２からＩｎＰ基板１２表面まで平坦な一平面で形成された平坦部１４ａを有し、この平坦部１４ａではｎ側クラッド層２６が光導波路リッジ１４側面から突出するような段差を形成していない。
【００２８】
この光導波路リッジ１４の上端表面の下地金属層３４に開口１８を介してｐ側電極２２の一端が配設され、電気的に接続されている。このｐ側電極２２は表面保護膜１６の表面に密着して光導波路リッジ１４の上端から側面の平坦部１４ａ上を光導波路リッジ１４の基底部まで延在し、ＩｎＰ基板１２の露呈面上を表面保護膜１６の表面に密着して延長され、その端部が表面保護膜１６を介してＩｎＰ基板１２の露呈面上でボンディングパッド部２２ａを形成している。
ｐ側電極２２は下地金属層３４側からＴｉ及びＡｕが積層され、必要に応じこの上にＡｕメッキ層が積層される。また下地金属層３４を配設せずに直接コンタクト層上にｐ側電極２２が配設される場合もある。
【００２９】
ｎ側クラッド層２６の延長部２６ａの表面上は表面保護膜１６で覆われているが、開口２４を介してｎ側電極２４が延長部２６ａの表面上に配設されｎ側クラッド層２６と電気的に接続している。
図３の断面は図２の断面と大略同じであるが、この図３の断面では光導波路リッジ１４の上端表面の下地金属層３４が表面保護膜１６で覆われており、開口１８および開口２０を有していない点、及びｐ側電極２２、ｎ側電極２４を有しない点が相違する。
【００３０】
次に光変調器１０の製造方法について説明する。
図４，図５，図６、および図７は製造工程に従って示した光変調器素子の断面図である。
まず半絶縁性のＩｎＰ基板１２上に、ｎ側クラッド層２６としてのｎ−ＩｎＰ層、ＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＧａＡｓ（Ｐ）系材料からなるＭＱＷ構造の光吸収層２８、ｐ側クラッド層３０としてのｐ−ＩｎＰ層、およびコンタクト層３２としてのｐ−ＩｎＧａＡｓ層を、エピタキシャル成長により積層する。
【００３１】
次にレジストを塗布し、写真製版工程により光導波方向に幅２〜３μｍの帯状の開口を有するレジストパターン３８を形成し、この上にスパッタリングによりＴｉ、Ｐｔ及びＡｕを積層し、下地電極層３４を形成する（図４参照）。
次に、帯状の下地電極層３４を残して、リフトオフ法によりレジストパターン３８を除去し、改めて帯状の下地電極層３４を覆う誘電体膜、たとえばＳｉＯ２膜、を形成し、下地電極層３４を含む帯状の誘電体膜４０のパターンを残して、他の部分をエッチングにより除去し、この誘電体膜４０をリッジ形成マスクとして、ドライエッチングにより光吸収層２８を越えるまで除去し、ｎ側クラッド層２６が露呈するまでエッチングする（図５参照）。
【００３２】
次に露呈したｎ側クラッド層２６のうち、リッジの片側のｎ側クラッド層２６をエッチングにより除去し、リッジの片側側面にコンタクト層３２からＩｎＰ基板１２表面まで一様に平坦な平坦部１４ａを有する光導波路リッジ１４を形成する。
その後ｎ側クラッド層２６の延長部２６ａ、光導波路リッジ１４、およびＩｎＰ基板１２上に表面保護膜１６としてのＳｉＯ２膜を形成する（図６参照）。この表面保護膜１６はＳｉＮ膜でもよい。
【００３３】
次いで、光導波路リッジ１４の頂部、及びｎ側クラッド層２６の延長部２６ａにおいて、表面保護膜１６に開口１８及び開口２０を形成する（図７参照）。
その後、表面保護膜１６上にレジストを塗布し、開口１８を含む光導波路リッジ１４の上表面から側面の平坦部１４ａ上を経由して光導波路リッジ１４の基底部まで下り、さらにＩｎＰ基板１２の露呈面上に延長する領域及び開口２０を含む領域のレジストを除去したレジストパターンを形成し、全面にスパッタリングにより電極層としてのＴｉ膜およびＡｕ膜を積層し、リフトオフ法によりレジストパターンとその上に積層された電極層を除去する。
【００３４】
これにより、開口１８を介して下地電極層３４と接続し、光導波路リッジ１４の上表面から側面の平坦部１４ａ上を表面保護膜１６に密着して光導波路リッジ１４の基底部まで延長し、さらに表面保護膜１６を介してＩｎＰ基板１２の露呈面上に延長し、端部をボンディングパッド部２２ａとしたｐ側電極２２を形成する。
また同じ工程で開口２０を含む領域をボンディングパッドとしたｎ側電極２４を形成する。その後ＩｎＰ基板１２の厚みを１００μｍに研磨して図１、図２、及び図３で示された光変調器素子として完成する。
【００３５】
なお、上記の製造方法において、エピタキシャル成長層の上に帯状の下地電極層３４を形成し（図４）、その後帯状の下地電極層３４を覆う誘電体膜を形成しリッジ形成マスクとして、ドライエッチングによりリッジ形成を行う（図５）方法を述べたが、これに変えて次のような製造方法で行ってもよい。
エピタキシャル成長層を形成した後、まず誘電体膜の帯状パターンを形成し、この帯状パターンをエッチングマスクとしてドライエッチングにより、リッジ形成を行ない、その後リッジの片側のｎ側クラッド層を除去して、片側側面にコンタクト層３２からＩｎＰ基板１２表面まで一様に平坦な平坦部１４ａを有する光導波路リッジ１４を形成する。その後、帯状パターンを除去した後、リフトオフ法によりリッジ頂部に下地電極層３４を形成する。さらにｎ側クラッド層２６の延長部２６ａ、光導波路リッジ１４、およびＩｎＰ基板１２上に表面保護膜１６としてのＳｉＯ２膜を形成する（図６参照）。
【００３６】
次に動作について説明する。
光変調器１０には外部光学系（図示せず）からレーザ光が入射される。このレーザ光は光変調器１０の光吸収層２８の片方の端面に入射される。
一方、光変調器のｐ側電極２２のボンディングパッド２２ａに外部配線（図示せず）からの信号線（図示せず）が、ｎ側電極に接地線（図示せず）が接続され、ｐ側電極２２に変調信号が入力される。ｐ側電極２２に伝達された電気信号は、光変調器１４のｐクラッド層３６と接地側のｎ側クラッド層３２との間で変調信号電圧として印加される。そしてこの変調信号電圧が光吸収層２８に印加される。
光吸収層２８に入射されたレーザ光は、この変調信号電圧に対応してオン・オフされ、変調される。
【００３７】
変調されたレーザ光は光吸収層２８の他方の端面からが出射される。この変調されたレーザ光がレンズ系を介して光ファイバに導波され、外部光学系に伝送される。
この実施の形態１の光変調器１０においては、光導波路リッジ１４の両側にポリイミド層を備えていない。光導波路リッジ１４の側面は表面保護膜１６に覆われていて、ｐ側電極２２はこの表面保護膜１６の表面に密着して光導波路リッジ１４の上端から側面の平坦部１４ａ上を光導波路リッジ１４の基底部まで延在し、さらにＩｎＰ基板１２の露呈面上を表面保護膜１６の表面に密着して延長され、その端部がＩｎＰ基板１２の露呈面上でボンディングパッド部２２ａを形成している。
【００３８】
従って、ｐ側電極２２が極板として容量を持つ部分は、（１）ボンディングパッド部２２ａと（２）表面保護膜１６を介して対向するｎ側クラッド層２６の側面とである。
まず（１）ボンディングパッド部２２ａでは、ＩｎＰ基板の厚みが１００μｍ程度、ボンディングパッド部２２ａの寸法が５０μｍ×５０μｍとすると、この部分の容量は３ｆＦ（ｆＦは１０-15Ｆ）程度である。また（２）表面保護膜１６を介してｐ側電極２２とｎ側クラッド層２６の側面とが対向する部分の容量は、ｎ側クラッド層２６の膜厚を１μｍ、ｐ側電極２２の幅を１０μｍとし、表面保護膜１６の厚みを０．２μｍとすると、この部分で５ｆＦ程度となる。両者の容量を併せると８ｆＦ程度となる。
【００３９】
これを従来の光変調器構造の容量と比較すると、実際に使用できそうなポリイミド層の膜厚として３μｍを設定し、ポリイミド層の上に５０μｍ×５０μｍのボンディングパッド部が形成されたとして計算すると、このボンディングパッド部の容量は、約３０ｆＦとなる。
従ってこの実施の形態１に係る光変調器１０は従来の光変調器に比べて、１／４程度に低減することができる。しかもｐ側電極２２が光導波路リッジ１４の側面に配設された表面保護膜上をその表面に密着して配設されているので、構造が簡単で、製造方法も簡単な工程で形成することができる。
【００４０】
変形例
図８は光変調器１０の変形例を示す光変調器の斜視図である。図９は図８のＩＸ−ＩＸ断面における光変調器の断面図である。図８のＩＸａ−ＩＸａ断面の断面図は図２と同じである。
また図８においては、図１のように表面保護膜１６が明示されていないが、ｐ側電極２２、ｎ側電極２４が開口１８及び開口２０を介して、それらの下層と接触している以外は、ｐ側電極２２、ｎ側電極２４の下側には素子全面を覆う表面酸化膜１６が設けられている。これは以下に述べる、図１０、図１１、図１３、図２３、および図２４においても同様である。
【００４１】
図８において、４６は光変調器、１２ａはＩｎＰ基板１２の露呈面である。
光変調器１０ではｎ側クラッド層２６の延長部２６ａは光導波路リッジ１４の片方の側面の外側のみに延びていたが、この変調器４６では、ｐ側電極２２が形成されたＩｎＰ基板１２の露呈面１２ａを除いて、ｎ側クラッド層２６の延長部２６ａが光導波路リッジ１４の両方の側面の外側に延びている。
ｎ側クラッド層２６の延長部２６ａはｐ側電極２２が形成される領域にさえなければ、容量が増加するわけではないので、ｎ側クラッド層２６が形成される側の半導体基板上に延在していてもよい。ｎ側クラッド層２６を完全に取り除く場合に比べて、ｐ側電極２２が形成される領域に干渉しない程度であれば、若干マスク合わせが粗くてもよい。
【００４２】
図１０は光変調器１０のもう一つの変形例を示す光変調器の斜視図である。
図１０において、４８は光変調器、５０はｎ−ＩｎＰ層である。
光変調器４８では、ｎ側クラッド層２６の一部を除去する際に、光導波路リッジ１４のｎ側クラッド層２６を電気的に接続していなければ、ＩｎＰ基板１２上にｎ−ＩｎＰ層５０の様に残っていてもよく、またこのｎ−ＩｎＰ層５０上にｐ側電極２２が形成されてもかまわない。
【００４３】
実施の形態２
実施の形態２は、光導波路リッジの両側に半導体基板の露呈面を設けるとともに、光導波路リッジの両側面に、その頂部から半導体基板表面まで一様に平坦な平坦部を設け、この平坦部それぞれが半導体基板の露呈面に接触する様にし、誘電体膜を介して光導波路リッジの頂部から両側面の平坦部上をこの誘電体膜に密着させて第１の電極を延在させ、さらにこれを半導体基板の露呈面に延在させて光導波路リッジの両側に第１の電極の端部を設けたものである。
【００４４】
図１１はこの実施の形態２に係る光変調器の斜視図である。また図１２は図１１のこの光変調器のＸＩＩ−ＸＩＩ断面における断面図である。なお図１１のＸＩＩａ−ＸＩＩａ断面における断面図は図９と同じである。
図１１において、５６は光変調器、１２ａはボンディングパッド部２２ａが設けられた基板露呈面、１２ｂはｐ側電極のもう一方の端部２２ｂを設けた基板露呈面である。
【００４５】
図１１、及び図１２において光導波路リッジ１４は、その両側面それぞれの一部分に、コンタクト層３２からＩｎＰ基板１２表面まで平坦な一平面で形成された平坦部１４ａを有し、この平坦部１４ａは光導波路リッジ１４の基底部でそれぞれ基板露呈面１２ａ、基板露呈面１２ｂと接触している。
ｐ側電極２２は、光導波路リッジ１４の上表面で開口１８を介して下地金属層３４に接続され、表面保護膜１６を介して光導波路リッジ１４の両側面に設けられた平坦部１４ａ上を光導波路リッジ１４の基底部に延長され、一方は表面保護膜１６を介して基板露呈面１２ａ上を延長され、ボンディングパッド部２２ａが設けられている。他の一方は基板露呈面１２ｂ上に端部２２ｂが設けられている。
【００４６】
光変調器５６の製造方法は、実施の形態１に記載した光変調器１０の製造方法において、ｎ側クラッド層２６が露呈するまでエッチングする工程（図５参照）まで、同じである。
その次に光導波路リッジ１４を形成するとき、露呈したｎ側クラッド層２６のうちリッジの両側のｎ側クラッド層２６の一部をエッチングにより除去し、リッジの両側側面の一部にコンタクト層３２からＩｎＰ基板１２表面まで一様に平坦な平坦部１４ａを形成するとともにこの平坦部１４ａと接触するＩｎＰ基板の露呈面１２ａおよび露呈面１２ｂをリッジの両側に形成する。
【００４７】
その後ｎ側クラッド層２６の延長部２６ａ、光導波路リッジ１４、およびＩｎＰ基板１２上にＳｉＯ２膜の表面保護膜１６を形成する。
次いで、光導波路リッジ１４の頂部、及びｎ側クラッド層２６の延長部２６ａにおいて、表面保護膜１６に開口１８及び開口２０を形成する。
その後、表面保護膜１６上にレジストを塗布し、開口１８を含む光導波路リッジ１４の上表面から両側面の平坦部１４ａ上を経由して光導波路リッジ１４の基底部まで下り、光導波路リッジ１４両側のＩｎＰ基板１２の露呈面１２ａ及び露呈面１２ｂ上に延長する領域及び開口２０を含む領域のレジストを除去したレジストパターンを形成する。
【００４８】
次いで全面にスパッタリングにより電極層としてのＴｉ膜およびＡｕ膜を積層し、リフトオフ法によりレジストパターンとその上に積層された電極層を除去する。
これにより、開口１８を介して下地電極層３４と密着し、光導波路リッジ１４の上表面から両側面の平坦部１４ａ上を表面保護膜１６上に密着して光導波路リッジ１４の基底部まで延在し、さらに光導波路リッジ１４の両側に表面保護膜１６を介してＩｎＰ基板１２の露呈面１２ａ及び露呈面１２ｂ上に延長し、一方の端部としてのボンディングパッド部２２ａと他方の端部２２ｂとを有するｐ側電極２２および、開口２０を含む領域をボンディングパッドとしたｎ側電極２４が形成される。
【００４９】
その後ＩｎＰ基板１２の厚みを１００μｍに研磨して図１１、及び図１２で示された光変調器素子として完成する。
このように光導波路リッジ１４の両側にＩｎＰ基板１２の露呈面１２ａ及び１２ｂを形成し、光導波路リッジ１４の両側にｐ側電極２２を延在させ、端部をＩｎＰ基板１２の露呈面１２ａ及び１２ｂに形成することにより、ｐ側電極２２を形成するときのマスク合わせが少し粗くなっても、容量増加につながらず、光変調器の容量のばらつきが少なくなり、歩留まりが向上する。
【００５０】
ｐ側電極２２は実施の形態１のように、一方の端部が光導波路リッジ１４の上表面で開口１８を介して下地電極層３４と接続され、もう一方の端部がＩｎＰ基板１２の露呈面上にボンディングパッド部２２ａとして構成されれば機能的には満足される。しかしこのように、光導波路リッジ１４の片側だけにｐ側電極を形成することはマスク合わせの精度が高くなければならず、ややもすれば、光導波路リッジ１４の両側にｐ側電極２２が形成され、一方の端部はＩｎＰ基板１２の露呈面上に表面保護膜１６を介してボンディングパッド部２２ａとして形成されるが、予定しなかったもう一方の端部は表面保護膜１６を介してｎ側クラッド層２６の延長部２６ａ上に形成され、薄い表面保護膜１６を介して極板が対向するキャパシタを構成することになり、規定の容量を満たさなくなることがある。これは光変調器の素子容量のばらつきが大きくなり、光変調器の歩留まり低下に繋がる。
【００５１】
この実施の形態２に係る光変調器５６では、ボンディングパッド部２２ａではないもう一方の端部２２ｂもＩｎＰ基板１２の露呈面１２ｂに形成されるので、この端部２２ｂにおける容量は小さくなり、素子容量の増加に繋がらず素子容量のばらつきが少なく、光変調器の歩留まりが高くなる。また、製造工程におけるマスク合わせが容易になり、工程が簡単になる。延いては安価な光変調器を提供することができる。
【００５２】
実施の形態３
この実施の形態は、光導波路リッジを形成するためのエピタキシャル成長を行う前に、半導体基板の一部をエッチングにより掘り込み、ここに導電層を埋め込み成長させ、この上にエピタキシャル成長を行ない、導電層の一部の上に光導波路リッジを形成し、ｐ側電極のボンディングパッド部を半導体基板の露呈面上に、またｎ側電極を導電層上に形成したものである。
図１３はこの実施の形態に係る光変調器の斜視図である。図１４は図１３のＸＩＶ−ＸＩＶ断面における断面図、図１５は図１３のＸＶ−ＸＶ断面における断面図である。
【００５３】
図１３、図１４、及び図１５において、６６は光変調器、６８は導電層としてのｎ−ＩｎＰ層である。
ｎ−ＩｎＰ層６８はＩｎＰ基板１２の半分程度に配設され、このｎ−ＩｎＰ層６８の上に光導波路リッジ１４が配設されている。光導波路リッジ１４の側面の一方はＩｎＰ基板１２の露呈面１２ａに接触し、光導波路リッジ１４の側面のもう一方はｎ−ＩｎＰ層６８の露呈面に接触している。
ｐ側電極２２は光導波路リッジ１４の上表面からＩｎＰ基板１２の露呈面１２ａに接触した側面上に延長され、さらにＩｎＰ基板１２の露呈面１２ａ上に延長し、リッジ表面保護膜１６を介してＩｎＰ基板１２の露呈面１２ａ上に端部であるボンディングパッド部２２ａが配設されている。
【００５４】
ｎ側電極は表面保護膜１６の開口２０を介してｎ−ＩｎＰ層６８の露呈面上に配設されている。
つぎに光変調器６６の製造方法について説明する。
図１６，図１７、図１８、図１９、及び図２０は、各製造工程における変調器素子の断面図である。
まずＩｎＰ基板１２の表面にＳｉＯ２膜などの絶縁膜を形成し、ｎ−ＩｎＰ層６８を形成する部分の絶縁膜を除去したマスクパターン７０を形成し、このマスクパターン７０をマスクとしてエッチングを行い、ＩｎＰ基板１２に掘り込み部を形成する。次にマスクパターン７０を選択成長マスクとして、掘り込み成長を行い、ｎ−ＩｎＰ層６８を形成する（図１６参照）。
【００５５】
次に、ＩｎＰ基板１２上に、ｎ側クラッド層２６としてのｎ−ＩｎＰ層、ＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＧａＡｓ（Ｐ）系材料からなるＭＱＷ構造の光吸収層２８、ｐ側クラッド層３０としてのｐ−ＩｎＰ層、およびコンタクト層３２としてのｐ−ＩｎＧａＡｓ層を、エピタキシャル成長により積層する（図１７参照）。
次に、レジストを塗布し、写真製版工程により光導波方向に幅２〜３μｍの帯状の開口を有するレジストパターン３８を形成し、この上にスパッタリングによりＴｉ、Ｐｔ及びＡｕを積層し、下地電極層３４を形成する。次に、リフトオフ法により帯状の下地電極層３４を残してレジストパターン３８を除去し、改めて帯状の下地電極層３４を覆う誘電体膜、たとえばＳｉＯ２膜、を形成し、下地電極層３４を含む帯状の誘電体膜４０のパターンを残して、他の部分をエッチングにより除去し、この誘電体膜４０をリッジ形成マスクとして、ドライエッチングにより片側はＩｎＰ基板１２が、また他の側はｎ−ＩｎＰ層が露呈するまでエッチングする（図１８参照）。
【００５６】
その後ｎ−ＩｎＰ層６８、光導波路リッジ１４、およびＩｎＰ基板１２上に表面保護膜１６としてのＳｉＯ２膜を形成する（図１９参照）。
次いで、光導波路リッジ１４の上表面上及びｎ−ＩｎＰ層６８上において、表面保護膜１６に開口１８及び開口２０を形成する（図２０参照）。
その後、表面保護膜１６上にレジストを塗布し、開口１８を含む光導波路リッジ１４の上表面から側面の平坦部１４ａ上を経由して光導波路リッジ１４の基底部まで下り、ＩｎＰ基板１２の露呈面５８上に延長する領域及び開口２０を含む領域のレジストを除去したレジストパターンを形成し、全面にスパッタリングにより電極層としてのＴｉ膜およびＡｕ膜を積層し、リフトオフ法によりレジストパターンとその上に積層された電極層を除去する。
【００５７】
これにより、開口１８を介して下地電極層３４と接着し、光導波路リッジ１４の上表面から側面の平坦部１４ａ上を表面保護膜１６表面に密着して光導波路リッジ１４の基底部まで延長し、さらに表面保護膜１６を介してＩｎＰ基板１２の露呈面上に延長し、端部をボンディングパッド部２２ａとしたｐ側電極２２、および開口２０を含む領域をボンディングパッドとしたｎ側電極２４を形成し、ＩｎＰ基板１２の厚みを１００μｍに研磨して図１３、図１４、及び図１５で示された光変調器素子として完成する。
【００５８】
このようにして形成する光変調器６６の製造工程においては、導電層として使用するｎ側クラッド層２６の延長部２６ａを形成する必要がないので、光導波路リッジ１４を形成する際に、一旦ｎ側クラッド層２６を残し、改めてｐ側電極２２を配置する領域のｎ側クラッド層２６を除去するという工程が不要になり、より簡単なプロセスで素子を製造することができる。
【００５９】
また、上記の光変調器６６においては、ＩｎＰ基板１２の露呈面を光導波路リッジ１４の片側のみに設けたが、掘り込み成長する領域の平面形状を光導波路リッジ１４の両側にＩｎＰ基板１２の露呈面が残るように形成し、実施の形態２の光変調器５６と同様に、ｐ側電極２２を、開口１８を介して下地電極層３４と接着し、光導波路リッジ１４の上表面から両側面の平坦部１４ａ上を表面保護膜１６上に密着して光導波路リッジ１４の基底部まで延長し、さらに光導波路リッジ１４の両側に表面保護膜１６を介してＩｎＰ基板１２の露呈面上に延長し、一方の端部をボンディングパッド部２２ａとし、他方を端部２２ｂとした構成にすることにより、ｐ側電極２２を形成するときのマスク合わせが少し粗くなっても、容量増加につながらず、光変調器の容量のばらつきが少なくなり、光変調器の歩留まりを向上することができる。延いては安価な光変調器を提供することができる。
【００６０】
さらに上記のｎ−ＩｎＰ層を埋め込み成長で形成したが、ｎ型ドーパント、たとえばＳｉ、Ｓなどをイオン注入や拡散により形成すればより簡単な工程で素子を製造することができ、安価な光変調器を提供することができる。
【００６１】
実施の形態４
この実施の形態４は、光導波路リッジの基底部であって、表面保護膜とｐ側電極との間に誘電体を配設したものである。
図２１は、この実施の形態に係る光変調器の断面図である。この断面はたとえば、図１のＩＩ−ＩＩ断面の断面図に相当するもので、誘電体が配設されている以外の構成は、実施の形態１の光変調器１０と同じ構成である。
【００６２】
図２１において、７８は誘電体としてのＳＯＧ（spin on Glass）である。ＳＯＧのほかにポリイミドであってもよい。
ｐ側電極は、光導波路リッジ１４の側面上を表面保護膜１６を介して配設されているので、表面保護膜１６を介してｐ側電極２２とｎ側クラッド層２６の側面とが対向する部分の容量は、ｎ側クラッド層２６の膜厚を１μｍ、ｐ側電極２２の幅を１０μｍとし、表面保護膜１６の厚みを０．２μｍとすると、この部分で５ｆＦ程度となり、決して無視できない。
そこで光導波路リッジ１４を形成し、表面保護膜１６を形成した後、ＳＯＧなどを回転塗布することにより、光導波路リッジ１４の基底部の表面保護膜１６上に、ＳＯＧ７８を配設したものである。
【００６３】
このＳＯＧ７８を表面保護膜１６とｐ側電極２２との間に配することにより、キャパシタの極板間の距離を大きくすることができ、この部分の容量を下げることができる。延いては素子容量を小さくし光変調器の高速特性を向上することができる。
なお、実施の形態４の説明を、実施の形態１の光変調器１０に即して説明したが、既に説明した他の実施の形態の光変調器に適用しても同様の効果がある。
【００６４】
実施の形態５
この実施の形態５は、光導波路リッジ側面と誘電体膜との間に光導波路リッジの幅寸法よりも薄い層厚の高抵抗半導体層を配設したものである。
図２２は、この実施の形態５に係る光変調器の断面図である。この断面はたとえば、図１のＩＩ−ＩＩ断面の断面図に相当するもので、高抵抗半導体層が配設されている以外の構成は、実施の形態１の光変調器１０と同じ構成である。
図２２において、８０は光変調器、８２は高抵抗半導体層としてのＦｅドープＩｎＰ層である。
このＦｅドープＩｎＰ層８２は光導波路リッジ側面の保護層として形成され、その厚みは光変調器のリッジ幅以下の厚み、たとえば０．０１μｍ以上０．３μｍ以下、さらに望ましくは０．０１μｍ以上０．１μｍ以下である。
【００６５】
既に記載した実施の形態も含め、この発明に係る光変調器は光変調器リッジ１４の側面に、光変調器リッジ１４よりも厚い高抵抗層を備えていない。すなわち光変調器リッジ１４を構成する材料とその外側を囲む空間との屈折率の差によって横方向の光の閉じこめを行っているので、ＦｅドープＩｎＰ層８２の厚みが光変調器のリッジ幅以下で０．３μｍ以上程度の厚みにおいては、ビーム形状が安定し難い場合も発生する。
しかし、光変調器のリッジ幅以下の厚みのＦｅドープＩｎＰ層８２を設けることにより、光変調器リッジ１４が保護され、信頼性が向上する。
なお、実施の形態５の説明を、実施の形態１の光変調器１０に即して説明したが、既に説明した他の実施の形態の光変調器に適用しても同様の効果がある。
【００６６】
実施の形態６
この実施の形態６は、既に述べたこの発明に係る光変調器と半導体レーザとを同一基板上に、形成した変調器付きレーザである。
図２３は、この実施の形態６に係る光変調器付き半導体レーザの斜視図である。
図２３において、８４は光変調器付き半導体レーザ、８６はＤＦＢ型レーザダイオード、８８は光変調器である。
【００６７】
光変調器付き半導体レーザはＩｎＰ基板１２共通にし、このＩｎＰ基板１２上に光変調器８８とＤＦＢ型レーザダイオード８６と形成したもので、同じ光軸上に光変調器８８に光吸収層２８とＤＦＢ型レーザダイオード８６の活性層（図示せず）とを配設したものである。
この光変調器８８に、実施の形態１から実施の形態５に記載した光変調器を使用することにより、高速特性に優れた光変調器付き半導体レーザを構成することができる。
【００６８】
また光変調器付き半導体レーザとしてモノリシックに構成されているので、小型で信頼性の高い光半導体装置を構成することができる。
図２３の光変調器付き半導体レーザ８４は実施の形態１の光変調器１０を使用した光変調器付き半導体レーザである。
図２４は、この実施の形態６に係る光変調器付き半導体レーザの変形例の斜視図である。
【００６９】
図２４において、９０は光変調器付き半導体レーザ、８６はＤＦＢ型レーザダイオード、８８は光変調器である。
図２４の光変調器付き半導体レーザ９０は実施の形態２の光変調器５６を使用した光変調器付き半導体レーザである。この変形例においても高速特性に優れた光変調器付き半導体レーザを構成することができる。
なお上記の説明では、光変調器と半導体レーザとを同一基板上に構成した例を説明したが、必ずしも同一基板上に構成されていなくても、個別に形成されたものを、組み付け基板上で、光軸を一致させて、組み立てるようにしても同様の効果を奏する。
【００７０】
【発明の効果】
この発明に係る光変調器及び光半導体装置は以上に説明したような構成を備えており、またこの発明に係る光変調器の製造方法は以上に説明した工程を含んでいるので、以下のような効果を有する。
この発明に係る光変調器においては、主面の一部に露呈面を有する半絶縁性の半導体基板と、この半導体基板上に配設され、第１導電型の第１クラッド層、光吸収層、及び第２導電型の第２クラッド層を有するとともに、その側面に頂部から半導体基板まで一様に平坦な平坦部を有し、この平坦部が半導体基板の露呈面に接触した光導波路リッジと、この光導波路リッジ及び半導体基板を覆うとともに光導波路リッジの頂部上に第１の開口を、また半導体基板の露呈面を除く半導体基板上に第２の開口を有した誘電体膜と、この誘電体膜上に配設されるとともに第１の開口を介して光導波路リッジの頂部上に配設され、誘電体膜表面に密着して光導波路リッジ側面の平坦部上に延在し、半導体基板の露呈面を経由して半導体基板上に端部が配設された第１の電極と、半導体基板上に配設され、誘電体膜に配設された第２の開口を介して上記第１クラッド層と接続された第２の電極と、を備えたもので、第１の電極のボンディングパッド部に起因する容量を小さくすることができる。延いては高速性能に優れた光変調器を構成することができる。
【００７１】
さらに、光導波路リッジの両側に半導体基板の露呈面を有し、光導波路リッジの両側面に平坦部を有するとともに、第１の電極が光導波路リッジの両側に延在し、端部が光導波路リッジの両側に配設されたもので、第１の電極に起因する容量のばらつきが少ない構成とすることができる。延いては素子容量のばらつきが少なく、歩留まりの高い光変調器を構成することができる。
【００７２】
さらに、第１の電極が配設された領域を除いて、第１クラッド層が光導波路リッジの外側の半導体基板上にさらに延在したもので、半導体基板の露呈面を形成するためのマスク合わせが容易になる。安価な光変調器を構成することができる。
【００７３】
さらに、第２の電極が第１クラッド層の延在した部分に第２の開口を介して配設されたもので、第２の電極と第１クラッド層との接続が容易になる。延いては構成の簡単な光変調器を構成することができる。
【００７４】
さらに、光導波路リッジの側面の平坦部が半導体基板の露呈面に接触した部分を含む光導波路リッジ基底部であって、誘電体膜と第１の電極との間に誘電体をさらに配設したもので、第１の電極と光導波路リッジ側面の第１クラッド層とに起因する電気容量を小さくすることができる。延いては素子容量を小さくすることができ、高速特性に優れた光変調器を構成することができる。
【００７５】
さらに、第１の電極が配設された領域を除き光導波路リッジの直下を含む半導体基板に配設された第１導電型の導電層をさらに備えるとともに、この導電層に誘電体膜の第２の開口を介して第２の電極が配設されたもので、光導波路リッジの構成が簡単になる。延いては安価な光変調器を構成することができる。
【００７６】
さらに、光導波路リッジ側面と誘電体膜との間に光導波路リッジの幅寸法よりも薄い層厚の高抵抗半導体層が配設されたもので、光導波路リッジの表面の保護をより確実にすることができる。延いては信頼性の高い光変調器を構成することができる。
【００７７】
また、この発明に係る光半導体装置は、上記の光変調器のいずれか一つと、この光変調器の光吸収層に光軸を一致させた半導体レーザ素子と、を備えたもので、高周波特性に優れた光半導体装置を構成することができる。
【００７８】
さらに、半導体レーザ素子が半絶縁性の半導体基板上に光導波路リッジを有するリッジ型であって、光変調器と同一基板上に配設されたもので、半導体レーザ素子と光変調器とをモノリシックに構成することができる。延いては小型で信頼性の高い光半導体装置を構成することができる。
【００７９】
また、この発明に係る光変調器の製造方法は、半絶縁性の半導体基板上に第１導電型の第１クラッド層、光吸収層、及び第２導電型の第２クラッド層を形成する第１の工程と、写真製版工程とエッチングにより半導体基板の露呈面を形成するとともに、側面に頂部から半導体基板まで一様に平坦な平坦部を有し、この平坦部が半導体基板の露呈面に接触した光導波路リッジを形成する第２の工程と、半導体基板上に誘電体膜を形成し、光導波路リッジ頂部に第１の開口を、半導体基板の露呈面を除く半導体基板上に第２の開口を形成する第３の工程と、第１の開口を介して光導波路リッジの頂部上に配設され、誘電体膜表面に密着して光導波路リッジ側面の平坦部上に延在し、半導体基板の上記露呈面を経由して半導体基板上に端部が配設された第１の電極を形成する第４の工程と、第２の開口を介して第１クラッド層と接続された第２の電極を形成する第５の工程と、を含むもので、素子容量の少ない光変調器を簡単な工程で製造することができる。延いては安価で高速特性に優れた光変調器を提供することができる。
【００８０】
さらに、第２の工程において光導波路リッジの両側に半導体基板の露呈面を形成し、光導波路リッジの両側面に平坦部を形成するとともに、第４の工程において第１の電極を光導波路リッジの両側に延在させ、光導波路リッジの両側に端部を形成するもので、第１の電極形成に際してマスク合わせが簡単になる。延いては歩留まりよく光変調器を製造することができ、安価に光変調器を提供することができる。
【００８１】
さらに、第１の工程に先立って、半絶縁性の半導体基板の一部に第１導電型の導電層を形成する工程をさらに含み、第２の工程において半導体基板の露呈面を形成するとき導電層の露呈面も形成し、第５の工程において、第２の電極が第２の開口を介して導電層上に形成されるもので、光導波路リッジの形成と第１、第２の電極の設置面とを同時に形成でき、素子の製造工程が簡単になる。延いては安価に光変調器を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  この発明に係る光変調器の斜視図である。
【図２】  この発明に係る光変調器の断面図である。
【図３】  この発明に係る光変調器の断面図である。
【図４】  製造工程におけるこの発明に係る光変調器素子の断面図である。
【図５】  製造工程におけるこの発明に係る光変調器素子の断面図である。
【図６】  製造工程におけるこの発明に係る光変調器素子の断面図である。
【図７】  製造工程におけるこの発明に係る光変調器素子の断面図である。
【図８】  この発明に係る光変調器の斜視図である。
【図９】  この発明に係る光変調器の断面図である。
【図１０】  この発明に係る光変調器の斜視図である。
【図１１】  この発明に係る光変調器の斜視図である。
【図１２】  この発明に係る光変調器の断面図である。
【図１３】  この発明に係る光変調器の斜視図である。
【図１４】  この発明に係る光変調器の断面図である。
【図１５】  この発明に係る光変調器の断面図である。
【図１６】  製造工程におけるこの発明に係る光変調器素子の断面図である。
【図１７】  製造工程におけるこの発明に係る光変調器素子の断面図である。
【図１８】  製造工程におけるこの発明に係る光変調器素子の断面図である。
【図１９】  製造工程におけるこの発明に係る光変調器素子の断面図である。
【図２０】  製造工程におけるこの発明に係る光変調器素子の断面図である。
【図２１】  この発明に係る光変調器の断面図である。
【図２２】  この発明に係る光変調器の断面図である。
【図２３】  この発明に係る光変調器付き半導体レーザの斜視図である。
【図２４】  この発明に係る光変調器付き半導体レーザの斜視図である。
【図２５】  従来の光変調器の斜視図である。
【図２６】  従来の光変調器の断面図である。
【図２７】  製造工程に従って示した従来の光変調器の断面図である。
【図２８】  製造工程に従って示した従来の光変調器の断面図である。
【図２９】  製造工程に従って示した従来の光変調器の断面図である。
【符号の説明】
１２  ＩｎＰ基板、    ２６  ｎ側クラッド層、    ２８  光吸収層、    ３０  ｐ側クラッド層、    １４ａ  平坦部、    １４  光導波路リッジ、    １６  誘電体膜、    ２２  ｐ側電極、    ２４  ｎ側電極、    ７８  ＳＯＧ、６８  ｎ−ＩｎＰ層、    ８２  ＦｅドープＩｎＰ層、    ８６  半導体レーザ。
【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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【図２８】
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【図２９】
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