半导体光调制器和光调制装置制造方法及图纸

本发明专利技术的半导体光调制器具备：第一半导体光波导，具有包含以下部分的层叠构造：核心层；夹着上述核心层被分别配置在下部和上部的第一包层和第二包层；插入在上述第二包层和上述核心层之间的势垒层；第二半导体光波导，具有在上述第一半导体光波导的层叠构造中上述第二包层在ｎ型半导体内在层叠方向上局部地贯通的ｐ型半导体的层叠构造；与上述第一半导体光波导的上述第一包层连接的第一电极；电气地将上述第一半导体光波导的上述第二包层和上述第二半导体光波导的上述第二包层的ｐ型半导体连接起来的第二电极。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及在长波长频带中超高速地动作的半导体光调制器和利用它的光调制装置。
技术介绍
在高密度波长多路复用光通信系统中使用的发射机通常采用组合激光二极管光 源和外部调制器而产生光信号的方式。为了这种目的而使用的典型的外部调制器是用 LiNbO3(以后简称为“LN”)波导制作的LN调制器。基于电光效应的折射率的调制是该动 作的基本，除了单纯的光相位调制器以外，还有组装了马赫-策德尔干涉仪的光强度调制器等。最近，在小型化方面比LN调制器更有利的半导体光调制器引人注目。它是以下这 样的InP/InGaAsP光调制器等，即在半绝缘性的GaAs上配置肖特基电极，使用将其作为光 电子波导的GaAs光调制器、pin异质结，在光的封闭的同时，向波导的核心部分有效地施加 电压。半导体光调制器具有小型的优点，但相反有驱动电压高的问题，作为避免该问题 的构造，提出了将双方的InP包层设为η型，插入薄的ρ型半导体的层(ρ型的势垒层)作 为用于抑制电子电流的势垒层的npin型的半导体光调制器构造(例如参考专利文献1)。 该npin型不使用成为光损失的原因的ρ型的包层，因此，在可以使用比较长的波导，降低驱 动电压的方面是优越的。另外，由于具有能够任意地最优设计耗损层厚度的自由度，而具有 以下这样的特征容易同时满足电气阻抗的匹配和电气速度/光速度的匹配，还有利于高 速化。对于npin型的半导体光调制器构造，已知上部的η型的包层的导电率比现有的 Pin型的ρ型的包层的导电率大。这例如是在一样构造的npin型中，沿着波导上部的阳极 电极应该只向光的行进方向施加到波导的用于调制的电气信号通过η型的包层而泄漏到 没有阳极电极的部分的波导上。另外，有时也向波导施加一定的DC偏压，还有时同样地向 没有阳极电极的部分的波导施加DC偏压。该电气信号和DC偏压的泄漏对调制动作产生影 响，因此，对npin型的半导体光调制器的构造，采取了分离为向波导施加电气信号、DC偏压 的部分和不向波导施加它们的部分的波导电选方法。图1表示该电选方法的一个例子。图1的npin型的半导体光调制器构造将波导 24的从上部开始的层结构设为n-p-i-n的顺序，形成对上部的η型的第二包层27和ρ型的 势垒层26的一部分进行了凹加工的电选沟(grooVe)29-l，而采取了波导电选的方法。但是，采取了图1的npin型的半导体光调制器构造的波导电选的方法的电选虽然 是完全的，但由于因波导的局部不均勻而产生光散射，所以有要消除光衍射损失的课题。图2表示消除了该光衍射损失的波导电选的方法的例子。图2的nipn型的半导 体光调制器构造将波导24的从上部开始的层结构设为n-i-p-n的顺序，通过ρ型搀杂物的 离子注入、再生长法，而再形成到达η型的第一包层23的下面的局部ρ型区域29-2 (例如参考专利文献2)。图2的nipn型的半导体光调制器构造的波导24的从上部开始的层结构与图1的 层结构相反。以下说明其理由。图3表示采取了图2所说明的波导电选的方法的情况下的 npin型的半导体光调制器构造。在npin型中，局部ρ型区域29_3与ρ型的势垒层26接 触，无法始终进行波导电选。具体地说，在施加大的反方向的DC偏压，P型势垒层26耗尽了的状态下，能够进 行波导电选。但是，在P型的势垒层26的全受体量大，反向的DC偏压为规定值以下的小的 状态下，在P型势垒层26的一部分产生残留空穴的中性化，对于高频的电气信号，无法进行 波导电选。即，即使对在上部存在阳极电极28的η型第二包层27和在上部不存在阳极电 极28的η型第二包层27进行电选，高频的电气信号也经由ρ型势垒层26泄漏到上部不存 在阳极电极28的部分的波导24。另外，由于这样的电气上处于“浮动状态”的ρ型势垒层26的电位不稳定，所以暗 电流依存于温度、偏压电压地变化，波导24的电场也变化。这对元件的长期可靠性也有很 大影响。这样，在η型包层上形成ρ型区域的波导电选的方法在势垒层的一部分中性化的 情况下也能够进行波导电选，因此需要设为将构造上下反转了的nipn型。专利文献1 日本特开2005-099387号公报专利文献2 日本特开2005-116644号公报但是，nipn型的半导体光调制器构造存在制造上的课题。具体地说，在对nipn型 的各半导体层进行外延生长时，由于残留在生长气氛中的P型搀杂物的影响，势垒层上的 成为波导的i层的杂质背景浓度难以成为所要求的浓度(例如2X1015/cm3)以下。因此，在 nipn型的半导体光调制器构造中，存在难以制造出对电气信号的输入具有良好的线性的半 导体光调制器的课题。
技术实现思路
为了解决上述课题，本专利技术的目的在于提供一种光衍射损失少，能够进行波导电 选的npin型的半导体光调制器和利用它的光调制装置。为了达到上述目的，本专利技术的半导体光调制器在上部的η型的包层内局部地形成 与势垒层接触的P型半导体的区域。具体地说，本专利技术的半导体光调制器具备核心层；夹着上述核心层而分别配置 在下部和上部，由带隙比上述核心层宽的η型半导体构成，折射率比上述核心层低的第一 包层和第二包层；被插入到上述第二包层和上述核心层之间，具有包含形成对电子的电势 壁垒的由P型半导体构成的势垒层的层叠构造，并且具有电光效应的第一半导体光波导； 在光传输方向上与上述第一半导体光波导连接，具有在上述第一半导体光波导的层叠构造 中上述第二包层具有在η型半导体内在层叠方向局部地贯通的ρ型半导体的层叠构造的第 二半导体光波导；与上述第一半导体光波导的上述第一包层连接的第一电极；电气地将上 述第一半导体光波导的上述第二包层和上述第二半导体光波导的上述第二包层的P型半 导体连接起来的第二电极。半导体光调制器由于不形成图1所说明的那样的沟，在第二半导体光波导的第二 包层上形成P型半导体，所以能够防止光衍射损失。另外，能够通过第二包层的P型半导体4固定npin型的结构中的势垒层部分的电位，能够抑制经由势垒层的DC偏压和电气信号的 泄漏。因此，本专利技术能够提供一种光衍射损失少、能够进行波导电选的npin型的半导体光 调制器和利用它的光调制装置。本专利技术的半导体光调制器还具备形成上述第一半导体光波导和上述第二半导体 光波导的衬底，上述第一半导体光波导的层叠构造和上述第二半导体光波导的层叠构造还 可以包含在上述第一包层与上述衬底之间的η型电极层；在上述第一包层和上述核心层 之间杂质浓度比上述第一包层低的第一低浓度包层；在上述核心层和上述势垒层之间杂质 浓度比上述势垒层低的第二低浓度包层。通过用杂质浓度低的第一低浓度包层和第二低浓度包层夹着核心层，能够防止杂 质从第一包层和第二包层向核心层扩散。本专利技术的半导体光调制器的上述第二半导体光波导的上述第二包层也可以在光 传输方向的两端具有上述P型半导体，多个上述第一半导体光波导和多个上述第二半导体 光波导也可以在光传输方向交互连接。第二半导体光波导的第二包层的结构是在2个位置的ρ型半导体之间夹着η型半 导体，因此在第二包层的两端产生电容小的ρη结。因此，能够防止高频的电气信号从第一 半导体光波导向第二半导体光波导侧泄漏。另外，本专利技术的光调制装置是将上述半导体光调制器组合为一对或多对的支路 (arm)波导的马本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体光调制器，其特征在于包括：第一半导体光波导，具有电光效应，具有包含以下部分的层叠构造：核心层；夹着上述核心层被分别配置在下部和上部，由带隙比上述核心层宽广的ｎ型半导体构成，折射率比上述核心层低的第一包层和第二包层；插入在上述第二包层和上述核心层之间，由形成对电子的电势壁垒的ｐ型半导体构成的势垒层；第二半导体光波导，在光传输方向上与上述第一半导体光波导连接，具有在上述第一半导体光波导的层叠构造中上述第二包层具有在ｎ型半导体内在层叠方向上局部地贯通的ｐ型半导体的层叠构造；与上述第一半导体光波导的上述第一包层连接的第一电极；电气地将上述第一半导体光波导的上述第二包层和上述第二半导体光波导的上述第二包层的ｐ型半导体连接起来的第二电极。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：石桥忠夫，丸山和宏，小林贤二，明吉智幸，菊池顺裕，都筑健，石川光映，
申请(专利权)人：NTT电子股份有限公司，日本电信电话株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]