电场吸收型调制器、光半导体装置及光模块制造方法及图纸

目的在于得到温度依赖性小、可靠性优异的电场吸收型调制器。本发明专利技术的电场吸收型调制器(16)形成于InP基板(1)，通过被施加的电压对入射光(33)进行调制，其特征在于，具有光吸收层(5)，该光吸收层(5)通过由被施加的电压产生的电场对入射光(33)的一部分进行吸收，光吸收层(5)由不含Al而含有Bi的大于或等于3元的III‑V族半导体混晶构成。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】电场吸收型调制器、光半导体装置及光模块
本专利技术是涉及一种温度依赖性小、能够进行所谓的无冷却(uncooled)动作的电场吸收型调制器的专利技术。
技术介绍
就在以往的光通信所使用的InP基板形成的电场吸收型调制器而言，吸收光的光吸收层通常使用InGaAsP或者AlGaInAs(例如专利文献1)。它们的带隙的相对于周围的温度变动而产生的变化大。因此，为了得到期望的特性，搭载作为温度调整机构的珀耳帖冷却器，控制为例如50℃至60℃左右的恒定温度而使用，或者搭载在温度变动时对电场吸收型调制器的偏置电压进行调节的机构。与电场吸收型调制器不同，半导体激光器通过适当地设计振荡波长，从而即使增益光谱因温度变动而变化，也能够得到充分的增益而维持振荡。另外，通过适当地设计光吸收层的带隙，从而即使带隙因温度变动而变化，受光元件也充分地起作用。这样，就半导体激光器、受光元件而言，特性的温度依赖性小，不需要通过温度调整机构进行温度调整，易于进行所谓的无冷却动作。另一方面，电场吸收型调制器为了得到期望的特性，需要以几nm的量级对吸收光谱进行控制，温度调整机构或者偏置电压调整机构是必不可少的。由于消耗电力、复杂度、成本增加，因此期望电场吸收型调制器也进行无冷却动作。报导了如下内容，即，就包含铋(Bi)的III-V族半导体混晶而言，带隙的温度变化与Bi的量一起变小，特别是InGaAsBi，相对于温度变化，带隙(0.6至1.5eV)是恒定的(例如，专利文献2)。还报导了使用InGaAsBi而实现温度特性的提高的半导体激光器(例如，专利文献3、4)。报导了一种半导体激光元件，其中，有源层由以两种III-V族半导体或者其混晶的薄膜作为构成单位的短周期超晶格构成，该薄膜中的晶格常数最大者包含Bi(例如，专利文献5)。专利文献5的半导体激光元件例如将InAs和GaAs中的晶格常数大的InAs一方含有Bi的(InAsBi)m(GaAs)n的短周期超晶格用于有源层。专利文献1：日本特开2010-114295号公报(第0074段、图3-14)专利文献2：日本特开平9-8405号公报(第0008段、图1、图3)专利文献3：日本特开2000-223787号公报(第0031段、图1)专利文献4：日本特开2004-221413号公报(第0023段，图1)专利文献5：日本特开平11-68238号公报(第0006、0007段、图1)
技术实现思路
在专利文献1中，光波导元件的电子吸收调制部EA使用了含有铝(Al)的III-V族半导体混晶。Al是富于反应性的材料，容易发生氧化、腐蚀。在光吸收层的晶体生长时，如果Al氧化，则产生异常生长，产生许多缺陷。对于这样的调制器(电子吸收调制部EA)，在动作时晶体的劣化以该缺陷部分为基点而发展，从而导致可靠性的降低。因此，专利文献1的调制器(电子吸收调制部EA)在晶体生长时需要严格地进行控制以使成膜装置的气体配管、反应室内不含氧，与不含Al的材料相比，生长条件严苛且成本高。由于Al特别是对湿度的耐受性弱，因此需要防止晶体端面直接与外部气体接触，制作成本以及保管成本增大。另外，Al与硅(Si)在530℃具有共通熔点。因此，就在Si之上同时制作电子集成电路和光集成电路的技术体系即硅光子而言，在芯片制造工序的高温下，Al有时会部分地深深地熔入Si中而形成凹坑，形成有电子集成电路和光集成电路的半导体装置出现可靠性的降低。本专利技术是为了解决上述问题而提出的，其目的在于得到温度依赖性小、可靠性优异的电场吸收型调制器。本专利技术的电场吸收型调制器形成于InP基板，通过被施加的电压对入射光进行调制，其特征在于，具有光吸收层，该光吸收层通过由被施加的电压产生的电场对入射光的一部分进行吸收，光吸收层由不含Al而含有Bi的大于或等于3元的III-V族半导体混晶构成。专利技术的效果本专利技术的电场吸收型调制器由于光吸收层由不含Al而含有Bi的大于或等于3元的III-V族半导体混晶构成，因此温度依赖性小，能够提高可靠性。附图说明图1是表示本专利技术的实施方式1所涉及的电场吸收型调制器的斜视图。图2是沿图1的光轴方向的主要部分剖面图。图3是表示图2的光吸收层的剖面构造的图。图4是表示对比例1的光吸收层的剖面构造的图。图5是表示本专利技术的实施方式2所涉及的电场吸收型调制器的斜视图。图6是沿图5的光轴方向的主要部分剖面图。图7是表示图6的光吸收层的剖面构造的图。图8是表示本专利技术的实施方式3所涉及的光半导体装置的斜视图。图9是表示图8的半导体激光器的有源层的剖面构造的图。图10是表示本专利技术的实施方式4所涉及的光半导体装置的斜视图。图11是表示对比例2的光通信结构的图。图12是表示本专利技术的实施方式5所涉及的光模块的图。图13是表示本专利技术的实施方式5所涉及的其它光模块的图。图14是表示本专利技术的实施方式6所涉及的光模块的图。图15是表示本专利技术的实施方式6所涉及的其它光模块的图。具体实施方式实施方式1.图1是表示本专利技术的实施方式1所涉及的电场吸收型调制器的斜视图。图2是沿图1的光轴方向的主要部分剖面图，图3是表示图2的光吸收层的剖面构造的图。图2的剖面图是通过与光行进的轴即光轴31平行的虚线面35切断后的图。实施方式1的电场吸收型调制器16具有：n型的InP基板1；半导体层叠构造2，其设置于InP基板1的上表面(表面)；由SiO2构成的绝缘膜9，其设置于半导体层叠构造2；n侧电极10，其设置于InP基板1的下表面(背面)；以及p侧电极11，其在绝缘膜9的开口部34与半导体层叠构造2连接。如图1所示，在半导体层叠构造2设置有脊型波导41。半导体层叠构造2具有在n型的InP基板1之上依次层叠的由n型InP构成的n型包覆层(第一包覆层)3、i型InGaAsP的光波导层(第一光波导层)4、i型InGaAsBi的光吸收层5、由p型InGaAsP构成的p型光波导层(第二光波导层)6、由p型InP构成的p型包覆层(第二包覆层)7、以及由p型InGaAs构成的p型接触层8。InGaAsBi的n型的光吸收层5与InP基板1晶格匹配。此外，这里，晶格匹配表示晶格失配率小于或等于0.5％。如图3所示，i型InGaAsBi的光吸收层5是InGaAsBi的量子阱层13与InGaAsP的阻挡层14交替地层叠的InGaAsBi/InGaAsP多量子阱(MultipleQuantumWell：MQW)构造。在图3中，示出了具有5层量子阱层13和4层阻挡层14的光吸收层5的例子。绝缘膜9设置于半导体层叠构造2的最上层即p型InGaAs的p型接触层8的表面。由Ti/Au等构成的p侧电极11经由脊型波导41的上部的p型InGaAs的p型接触层8与p型InP的p型包覆层7以及p型InGaAsP的p型光波导层6电连接。由AuGe/Au构成的n侧电极10与n型的InP本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电场吸收型调制器，其形成于InP基板，通过被施加的电压对入射光进行调制，/n其特征在于，/n具有光吸收层，该光吸收层通过由被施加的所述电压产生的电场对所述入射光的一部分进行吸收，/n所述光吸收层由不含Al而含有Bi的大于或等于3元的III-V族半导体混晶构成。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种电场吸收型调制器，其形成于InP基板，通过被施加的电压对入射光进行调制，
其特征在于，
具有光吸收层，该光吸收层通过由被施加的所述电压产生的电场对所述入射光的一部分进行吸收，
所述光吸收层由不含Al而含有Bi的大于或等于3元的III-V族半导体混晶构成。


2.根据权利要求1所述的电场吸收型调制器，其特征在于，
所述光吸收层是量子阱层以及阻挡层交替地层叠的多量子阱构造，所述量子阱层由不含Al而含有Bi的大于或等于3元的III-V族半导体混晶构成。


3.一种电场吸收型调制器，其形成于InP基板，通过被施加的电压对入射光进行调制，
其特征在于，
具有光吸收层，该光吸收层通过由被施加的所述电压产生的电场对所述入射光的一部分进行吸收，
所述光吸收层是量子阱层以及阻挡层交替地层叠的多量子阱构造，
所述量子阱层由不含Al而含有Bi的大于或等于3元的III-V族半导体混晶构成，
所述阻挡层由不含Bi而含有Al的大于或等于3元的III-V族半导体混晶构成。


4.根据权利要求1所述的电场吸收型调制器，其特征在于，
所述光吸收层由InGaAsBi构成。


5.根据权利要求2或3所述的电场吸收型调制器，其特征在于，
所述量子阱层由InGaAsBi构成。


6.根据权利要求1所述的电场吸收型调制器，其特征在于，
所述光吸收层由InGaPBi构成。


7.根据权利要求2或3所述的电场吸收型调制器，其特征在于，
所述量子阱层由InGaPBi构成。


8.根据权利要求1所述的电场吸收型调制器，其特征在于，
所述光吸收层由InGaAsPBi构成。


9.根据权利要求2或3所述的电场吸收型调制器，其特征在于，
所述量子阱层由InGaAsPBi构成。


10.根据权利要求1至9中任一项所述的电场吸收型调制器，其特征在于，具有：
第一包覆层，其形成于所述InP基板的表面；
第一光波导层，其形成于所述第一包覆层的表面；
所述光吸收层，其形成于所述第一光波导层的表面；
第二光波导层，其形成于所述光吸收层的表面；以及
第二包覆层，其形成于所述第二光波导层的表面。


11.一种光半导体装置，其特征在于，具有：
权利要求10所述的电场吸收型调制器；以及
半导体激光器，其形成于所述InP基板，该InP基板形成有所述电场吸收型调制器，
所述半导体激光器具有：
第一激光器包覆层，其形成于所述InP基板的表面；
第一激光器光波导层，其形成于所述第一激光器包覆层的表面；
有源层，其形成于所述第一激光器光波导层的表面；
第二激光器光波导层，其形成于所述有源层的表面；以及
第二激光器包覆层，其形成于所述第二激光器光波导层的表面，
所述第一激光器包覆层、所述第一激光器光波导层、所述有源层、所述第二激光器光波导...

【专利技术属性】
技术研发人员：奥田真也，柳乐崇，
申请(专利权)人：三菱电机株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP