[发明专利]光半导体集成元件以及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及光半导体集成元件以及其制造方法，涉及例如使在一个芯片中单片集成多个功能部的光半导体集成元件的各功能部间的电分离变得容易的光半导体集成元件以及其制造方法。

背景技术

在当前的光通信系统中，为了应对传输容量的增加，例如采用使用了DP－QPSK(DualPolarizationQuadraturePhaseShiftKeying：双偏振正交相移键控)相位调制信号的波分复用(WDM)通信等高度且复杂的系统。伴随于此，要求用于光通信用的光源等的光半导体元件的高功能化。

作为用于实现高功能的光半导体元件的最有效的手段，具有在一个芯片上单片集成多个光半导体元件来形成的方法。例如已知将化合物半导体作为材料的半导体激光器、和集成了电场吸收型半导体光调制器(EA调制器)的调制器集成型的半导体激光器(参照专利文献1)。另外，也已知组合了半导体激光器和半导体光放大器(SOA)的SOA集成型半导体激光器等(参照专利文献2)。在这些光半导体集成元件中由一个芯片具有激光振荡和光调制、或激光振荡、光放大和多个功能，所以能够实现小型、高性能的光半导体元件。

另外，作为使用了化合物半导体的调制器，也提出马赫-曾德(MZ)型调制器，特别是作为高性能的MZ调制器，提出容量加载型的MZ调制器(例如参照专利文献3)。在容量加载型的MZ调制器中，在波导上分割来形成电极，并使电极部的比率变化能够进行阻抗的调整，能够容易地实现与50Ω匹配的元件构造，并可以获得较高的高频特性。

为了在这些光半导体集成元件中实现稳定的动作，需要分割成的电极间被充分电分离。为了实现此要求，提出在容量加载型的MZ调制器中，在电极正下面使波导上的包覆层为p型InP层，而在电极与电极之间的分离部中使波导上的包覆层为i型InP层这种结构。在这种结构中，沿着波导分割形成的电极间的包覆层成为电阻较高的i型的半导体层，能够抑制通过了包覆层的电极间的漏电，所以可以进行稳定的动作。

为了上述那样的使波导芯层上的包覆层的一部分为p型InP层、一部分为i型InP，一般采用使p型InP包覆层一次在整个面生长后，除去一部分，并在该部分使i型InP层再生长这种手法。在这种方法中，掺杂的控制在p型InP层、i型InP层都较容易，并能够严密地分开形成i型和p型的包覆层。

此处，参照图12对以往的容量加载型MZ型调制器进行说明。图12是以往的容量加载型MZ型调制器的说明图，图12(a)为俯视图，图12(b)为沿着波导的剖视图。如图12(a)所示，对波导来说，在输入波导75与输出波导76之间设置2条臂波导，输入的光输入77被分支到2条臂波导。如图12(b)所示，对波导结构来说，在半绝缘性InP基板61上设置有n型InP包覆层62、InGaAsP芯层63，在其上交替地设置有i型InP包覆层67和p型InP包覆层64。此外，在p型InP包覆层64上根据需要设置有p型InGaAsP接触层65。

条纹状地被蚀刻的波导间被嵌入绝缘层69嵌入，在p型InGaAsP接触层65上有选择性地设置波导上电极72，使各波导上电极72在每个臂波导集中而分别与宽幅电极70、71连接。在输入侧中，在宽幅电极70与宽幅电极71之间连接高频信号源73，在输出侧中，在宽幅电极70与宽幅电极71之间连接50Ω的终端电阻74。

入射到输入波导75的光信号被分支到成为调制波导的2条臂波导，通过由高频信号源73施加的高频信号78被调制，并作为调制光79从输出波导76输出。

专利文献1:日本特开2002－164615号公报

专利文献2:日本特开2008－294124号公报

专利文献3:日本特开2004－053830号公报

然而，为了形成图12所示的构造，需要如上述那样使p型InP层在整个面生长后，除去一部分而在该部分堆积i型InP层，但存在包覆层产生膜厚分布这种问题。若包覆层产生膜厚分布，则不光光损耗增加，也存在元件制造难度增加这个问题，所以参照图13～图15对该情况进行说明。

图13～图15是以往的容量加载型MZ型调制器的制造工序的说明图，图13中的各图的左图为俯视图，右图为沿着左图的连接A－A′的点划线的剖视图。另外，图14(a)以及图15(a)为俯视图，图14(b)以及图15(b)为沿着俯视图中的连接A－A′的点划线的剖视图。另外，图14(c)以及图15(c)中的左图为沿着俯视图中的连接B－B′的点划线的剖视图，右图为沿着俯视图中的连接C－C′的点划线的剖视图。