[发明专利]光波导、半导体光学集成元件及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种光波导、半导体光学集成元件及其制造方法，尤其涉及一种可降低光波导界面处光反射的光波导、半导体光学集成元件及其制造方法。

背景技术

作为半导体激光器的光波导包括：将上部包覆层蚀刻成台面条带状的、能约束水平方向的光线的脊型波导，以及不仅上部包覆层、也将芯层及下部包覆层蚀刻成台面条带状的高台面型波导等。

由于脊型波导不蚀刻芯层，能降低半导体光学元件侧面的缺陷等级。另一方面，高台面型波导具有水平方向光线约束大、能降低电容等特点(例如，参考特开2000-228558号公报)。

由于脊型波导和高台面型波导的特性不同，所以可通过在半导体光学集成元件中将二者结合，实现整体性能提升。例如，在集成了电场吸收型光调制器的半导体激光器中，将半导体激光器部制作成脊型波导结构，将光调制器部制作成高台面型波导结构。通过制作成如上结构，在激光器部，能降低缺陷等级从而提高激光性能，在光调制器部，能降低电容而实现高速调制。

在上述半导体光学集成元件中，脊型波导和高台面型波导中的光学模式分布不同。因此，在二者交界处产生光反射，使半导体光学集成元件的特性恶化。例如，在电场吸收型调制器集成半导体激光器中，由于激光器部和光调制器部的交界处的光反射，会产生激光单波长性能恶化的问题。

发明内容

本发明致力于解决上述问题，其目的是，对同一衬底上具有脊型波导和高台面型波导的光波导、半导体光学集成元件，提供一种能减少激光器部和光调制器部的交界处产生的光反射的结构及其制造方法。

本发明的光波导包括：半导体激光器部，具有在衬底上依次层积的下部包覆层、第1芯层及上部包覆层，形成所述上部包覆层向两外侧延续的台面条带，用所述第1芯层产生激光；中间部，在所述衬底上邻近所述半导体激光器部设置，具有在所述衬底上依次层积的下部包覆层、第2芯层及上部包覆层，所述第2芯层与所述第1芯层接合，形成所述下部包覆层、所述第2芯层及所述上部包覆层向两外侧延续的台面条带；光调制器部，在所述衬底上邻近所述中间部设置，具有在所述衬底上依次层积的下部包覆层、第2芯层及上部包覆层，所述第2芯层吸收所述第1芯层生成的激光，形成所述下部包覆层向两外侧延续的台面条带；其中，所述半导体激光器部的延续到所述台面条带的两外侧的面离所述衬底的上表面的高度，大于所述光调制器部的延续到所述台面条带的两外侧的面离所述衬底的上表面的高度；所述中间部的延续到所述台面条带的两外侧的面离所述衬底上表面的高度，从所述半导体激光器部侧向所述光调制器部侧降低。

本发明的半导体光学集成元件，包括：半导体激光器部，具有在衬底上依次层积的下部包覆层、第1芯层及上部包覆层，形成所述上部包覆层向两外侧延续的台面条带，在所述第1芯层产生激光；中间部，在所述衬底上邻近所述半导体激光器部设置，具有在所述衬底上依次层积的下部包覆层、第2芯层及上部包覆层，所述第2芯层与所述第1芯层接合，形成所述下部包覆层、所述第2芯层及所述上部包覆层向两外侧延续的台面条带；光调制器部，在所述衬底上邻近所述中间部设置，具有在所述衬底上依次层积的下部包覆层、第2芯层及上部包覆层，所述第2芯层吸收所述第1芯层生成的激光，形成所述下部包覆层向两外侧延续的台面条带；其中，所述半导体激光器部的延续到所述台面条带的两外侧的面离所述衬底的上表面的高度，大于所述光调制器部的延续到所述台面条带的两外侧的面离所述衬底的上表面的高度。

本发明的半导体光学集成元件的制造方法，包括：在衬底的整个上表面形成下部包覆层的工序；在所述衬底上的第1区域、第2区域及连接这些区域的第3区域中的所述第1区域的所述下部包覆层上，形成产生激光的第1芯层的工序；在所述第3区域及所述第2区域的所述下部包覆层上，形成与所述第1芯层接合的、用于吸收所述第1芯层产生的激光的第2芯层的工序；在所述第1芯层及第2芯层上，形成上部包覆层的工序；形成掩模图案的工序，其中，以预定宽度横切所述第1区域、所述第3区域及所述第2区域的第1图案，所述一对第2图案在所述第1区域中与所述第1图案间的距离是第1间隔，在所述第2区域中与所述第1图案间的距离是小于所述第1间隔的第2间隔，而在所述第3区域中与所述第1图案间的距离，在从所述第1区域侧到所述第2区域侧的方向，从所述第1间隔渐减到所述第2间隔；以及以所述掩模图案为掩模，有选择地蚀刻所述衬底的上表面的工序。