CN111937259B - 半导体光元件、半导体光集成元件、及半导体光元件的制造方法 - Google Patents

半导体光元件、半导体光集成元件、及半导体光元件的制造方法 Download PDF

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Abstract

半导体光元件具有第一包层、第二包层、光限制层(2、20)，该第二包层具有形成为脊形状的脊部(20)，该光限制层(2、20)位于第一包层和第二包层之间，对光进行传播，脊部(20)从接近光限制层(2、20)的一侧起依次具有脊下部(5)、脊中间部(6)、脊上部(8)，脊中间部(6)的与光限制层(2、20)中的光传播方向即光轴垂直的剖面处的宽度是比脊下部(5)及脊上部(8)宽的宽度。

Description

半导体光元件、半导体光集成元件、及半导体光元件的制造 方法
技术领域
本申请涉及脊型的半导体光元件。
背景技术
作为光通信系统所使用的激光光源、或者作为光放大器，使用半导体光元件。作为半导体光元件，大多使用分布反馈型半导体激光器(DFB-LD：Distributed Feedback LaserDiode，也称为DFB半导体激光器)。而且，就DFB半导体激光器而言，使用脊型的半导体光元件(例如专利文献1)。就DFB半导体激光器而言，需要将衍射光栅掩埋。脊型的DFB半导体激光器的衍射光栅的形成所需的掩埋部等半导体晶体再生长区域包含位错等晶体缺陷。就脊型DFB半导体激光器而言，如果来自绝缘膜、金属膜等膜的应力集中于掩埋部或活性层，则产生缓慢的特性变动(Ith变动、Iop变动)。
不限于脊型的DFB半导体激光器，在具有脊型波导构造的半导体光元件的情况下，针对将光限制在内部而使光进行传播的层即光限制层的应力也存在相同的课题。当前针对该课题，通过绝缘膜、金属膜等的膜质(成膜方法、成膜条件等)的调整、或膜结构等使该区域的应力集中得到缓和而满足了可靠性。
另一方面，提出了通过设为使脊型半导体光元件的脊上部的宽度比脊下部的宽度宽的构造，能够降低脊下部的宽度的波动的工序。(参照专利文献2)
专利文献1：日本特开2006-324427号公报
专利文献2：日本特开2012-9488号公报
发明内容
如以上说明所述，就脊型的半导体光元件而言，向掩埋部等半导体晶体再生长区域或活性层这样的光限制层施加的应力成为课题，需要提供能够稳定地制作的可缓和应力的器件构造，而不是当前的通过绝缘膜、金属膜等进行的应力调整。
本申请公开了用于解决上述那样的课题的技术，其目的在于通过对器件构造本身进行研究，提供能够稳定地制作且可缓和应力的半导体光元件。
本申请所公开的半导体光元件是具有第一包层、第二包层、光限制层的半导体光元件，该第二包层具有形成为脊形状的脊部，该光限制层位于第一包层和第二包层之间，对光进行传播，脊部从接近光限制层的一侧起依次具有脊下部、脊中间部、脊上部，脊中间部的与光限制层中的光传播方向即光轴垂直的剖面处的宽度是比脊下部及脊上部宽的宽度，所述脊下部的厚度为大于或等于所述脊部的厚度的10％且小于或等于15％的厚度。
发明的效果
根据本申请所公开的半导体光元件，能够得到可稳定地制作且可缓和应力的半导体光元件。
附图说明
图1是表示实施方式1涉及的半导体光元件的结构的剖视图。
图2是表示实施方式1涉及的半导体光元件的其它结构的剖视图。
图3是表示实施方式1涉及的半导体光元件的另外的结构的剖视图。
图4是通过剖视图表示实施方式1涉及的半导体光元件的制造方法的工序的第一图。
图5是通过剖视图表示实施方式1涉及的半导体光元件的制造方法的工序的第二图。
图6是通过剖视图表示实施方式1涉及的半导体光元件的制造方法的工序的第三图。
图7是表示实施方式2涉及的半导体光元件的结构的剖视图。
图8是表示实施方式2涉及的半导体光元件的其它结构的剖视图。
图9是表示实施方式2涉及的半导体光元件的另外的结构的剖视图。
图10是通过剖视图表示实施方式2涉及的半导体光元件的制造方法的工序的第一图。
图11是通过剖视图表示实施方式2涉及的半导体光元件的制造方法的工序的第二图。
图12是通过剖视图表示实施方式2涉及的半导体光元件的制造方法的工序的第三图。
图13是表示实施方式3涉及的半导体光元件的结构的剖视图。
图14是表示实施方式3涉及的半导体光元件的其它结构的剖视图。
图15是表示实施方式3涉及的半导体光元件的另外的结构的剖视图。
图16是表示实施方式4涉及的半导体光集成元件的概略结构的俯视图。
具体实施方式
实施方式1.
图1是通过与光传播的方向即光轴方向垂直的剖面表示实施方式1涉及的半导体光元件的结构的剖视图。该半导体光元件是被称为脊型DFB半导体激光器的半导体光元件。在半导体基板1之上形成有活性层2，该活性层2具有最表面层3。活性层2是使电子和空穴复合而放出光的层，放出的光被限制于该包含最表面层3的活性层2内部，在活性层2中沿光轴方向、即与纸面垂直的方向传播。为了将光限制于活性层2内部，需要将活性层2夹在折射率比活性层2小的包层之间。包层还具有从一个包层将电子注入至活性层2，从另一个包层将空穴注入至活性层2的功能。在图1的结构中，半导体基板1作为一个包层即第一包层起作用。另外，在活性层2的最表面层3之上，形成作为包层起作用的脊部20，脊部20作为另一个包层即第二包层起作用。脊部20从接近活性层2的一侧起包含：脊下部5；作为衍射光栅层的脊中间部6，其具有掩埋了DFB特有的衍射光栅的再生长区域7；以及脊上部8。而且，在脊上部8隔着接触层9形成有电极11。连同在该脊部20之上形成的接触层9及电极11在内，脊部20被绝缘膜10覆盖，而且该脊部20的外侧被金镀层12等金属覆盖。
以上结构的半导体光元件为DFB半导体激光器，但成为如下结构的半导体光元件，即，作为基本结构而具有第一包层(半导体基板1)、第二包层、活性层2，该第二包层具有形成为脊形状的脊部20，该活性层2为位于第一包层和第二包层之间的传播光的光限制层。
在图1的结构中，衍射光栅层即脊中间部6的宽度w2为比脊上部8的宽度w1、及脊下部5的宽度w3宽的宽度。这样，将配置于脊下部5和脊上部8之间的脊中间部6设为比脊下部及脊上部的宽度宽而伸出的层。通过在脊部20的一部分设置伸出的部分，从而能够将脊下部5的宽度w3和脊上部8的宽度w1任意地设计，实现向活性层2施加的应力的缓和，而且能够满足所期望的光限制、器件电阻等各种特性。此外，优选脊下部5和脊上部8由相同材料形成。
这里，示出尺寸例。具体的尺寸例是光即激光的波长为1.5μm波段的例子。脊上部8的宽度w1及脊下部的宽度w3为2μm左右，脊中间部的宽度w2为比W1及W3宽10％左右的宽度。从光学及应力缓和的观点出发，优选脊中间部6的宽度w2为比脊上部8的宽度w1宽10％至20％的宽度(1.1W1≤W2≤1.2W1)，与光的波长无关。脊部20的厚度即将脊下部5、脊中间部6、脊上部8合起来的厚度为2μm左右，从光学及应力缓和的观点出发，优选脊下部5的厚度为大于或等于脊部20的厚度的10％且小于或等于15％的厚度而与光的波长无关。另外，从衍射光栅的功能及应力缓和的观点出发，优选脊中间部6的厚度为大于或等于脊部的厚度的1％且小于或等于5％的厚度而与光的波长无关。
图2是表示实施方式1涉及的半导体光元件的其它结构的剖视图。图2所示的结构设为下述结构，即，在脊中间部6从脊下部5伸出的部分和活性层2之间具有空腔4，在该空腔4没有绝缘膜10、金镀层12等。空腔4例如能够通过溅射法形成。这样，通过具有空腔4的结构，也能够缓和向脊下部5的应力集中，对活性层2的劣化进行抑制。
图3是表示实施方式1涉及的半导体光元件的另外的结构的剖视图。图3所示的结构设为下述结构，即，脊中间部6从脊下部5伸出的部分和活性层2之间由有机膜14掩埋。这样，通过具有有机膜14的结构，也能够缓和向脊下部5的应力集中，对活性层2的劣化进行抑制。
如上所述，实施方式1涉及的半导体光元件是具有第一包层(半导体基板1)、第二包层、活性层2的半导体光元件，该第二包层具有形成为脊形状的脊部20，该活性层2为位于第一包层和第二包层之间的对光进行传播的光限制层，脊部20从接近活性层2的一侧起依次具有脊下部5、脊中间部6、脊上部8，脊中间部6构成为，与活性层2中的光传播方向即光轴垂直的剖面处的宽度是比脊下部5及脊上部8宽的宽度。在实施方式1中，脊中间部6由衍射光栅层形成。通过该结构，能够实现下述的半导体光元件，即，实现向活性层2施加的应力的缓和，而且能够满足所期望的光限制、器件电阻等各种特性。
接着，使用通过剖视图依次表示制造工序的图4至图6对图1的结构的半导体光元件的制造方法进行说明。如图4的步骤ST1所示，在半导体基板1之上生长的第一半导体层2即活性层2之上，通过脊下部的材料InP作为InP层而生长出第二半导体层55，然后，通过脊中间部的材料InGaAsP作为InGaAsP层而生长出第三半导体层66。也可以在半导体基板1和活性层2之间设置与半导体基板1相同传导型的缓冲层。在活性层2设置有最表面层3。也可以在InGaAsP层即第三半导体层66之上作为薄的覆盖层而生长出InP。接着如步骤ST2所示，去除InGaAsP层即第三半导体层66的一部分而形成衍射光栅掩埋部71。之后，如步骤ST3所示，为了在衍射光栅掩埋部71形成掩埋衍射光栅而通过InP进行掩埋生长，形成衍射光栅掩埋区域7。然后，如步骤ST4所示，通过脊上部的材料InP作为InP层而生长出第四半导体层88，然后，在其之上通过接触层9的材料InGaAs生长出InGaAs层99。也可以在InGaAs层99之上作为薄的覆盖层而生长出InP。
接着，为了形成脊构造，如图5的步骤ST5所示，使用SiO2等绝缘膜硬掩模等，通过干蚀刻以特性所需的期望的宽度进行脊的形成。在该阶段中，在InGaAsP层即第三半导体层66之上使第四半导体层88的InP的一部分残留。接着如步骤ST6所示，使用湿蚀刻而对在InGaAsP层即第三半导体层66之上残留的InP进行蚀刻。此时，如果湿蚀刻液使用相对于第三半导体层66的InGaAsP和第四半导体层88的InP具有充分的蚀刻选择比的湿蚀刻液，则脊加工的精度变高。通过该加工，将第四半导体层88形成为脊上部8，将InGaAs层99形成为接触层9。
接着，如步骤ST7所示，通过干蚀刻去除InGaAsP层即第三半导体层66和InP层即第二半导体层55的两侧。然后，如图6的步骤ST8所示，使用湿蚀刻，利用侧面蚀刻效果，从而将第三半导体层66加工为脊中间部6的所期望的宽度w2，将第二半导体层55加工为脊下部5的所期望的宽度w3。由于活性层2的表面作为难以蚀刻的层而形成有最表面层3，因此活性层2不会被蚀刻。此时，如果湿蚀刻液使用相对于第三半导体层6的InGaAsP和第二半导体层55的InP具有蚀刻选择比的湿蚀刻液，则脊加工的精度变高。通过该蚀刻，第三半导体层66形成为脊中间部6，第二半导体层55形成为脊下部5。另外，也能够在步骤ST7所示的干蚀刻中，进行将第三半导体层66贯穿，使第二半导体层55从第三半导体层66露出的至中途为止的加工，通过步骤ST8中的湿蚀刻将InP层即第二半导体层55加工为脊下部5的所期望的宽度w3。
之后，如步骤ST9所示，在通过等离子体CVD法等覆盖性优异的成膜方法形成绝缘膜10后，去除接触层9上部的绝缘膜，形成器件动作所需的电极11，通过金镀层12等金属覆盖脊整体。对于绝缘膜10的形成，通过使用相对于刻槽等来说不能实现充分的覆盖率的溅射法，能够实现图2所示的在脊中间部6和活性层2之间在不存在脊下部5的InP的凹陷区域具有空腔4的构造，实现向活性层2施加的应力的缓和。另外，设为在形成绝缘膜10前形成有机膜14而仅在该凹陷处残留有机膜14的图3所示的构造，也能够实现向活性层2施加的应力的缓和。
实施方式2.
图7是通过与光轴方向垂直的剖面表示实施方式2涉及的半导体光元件的结构的剖视图。与图1相同地，该半导体光元件是被称为脊型DFB半导体激光器的半导体光元件。在半导体基板1之上形成有活性层2。光被限制于该活性层2内部而进行传播。为了将光限制于活性层2内部，需要将活性层2夹在折射率比活性层2小的包层之间。在图7的结构中，半导体基板1作为一个包层即第一包层起作用。另外，在活性层2之上形成有衍射光栅层16，该衍射光栅层16具有掩埋了DFB特有的衍射光栅的再生长区域7。在衍射光栅层16之上形成有脊部20，衍射光栅层16及脊部20作为另一个包层即第二包层起作用。脊部20从接近活性层2的一侧起包含脊下部5、脊中间部6、脊上部8。而且，在脊上部8之上隔着接触层9形成有电极11。连同在该脊部20之上形成的接触层9及电极11在内，脊部20被绝缘膜10覆盖，而且该脊部20的外侧被金镀层12等金属覆盖。
在图7的结构中，脊中间部6的宽度w2为比脊上部8的宽度w1及脊下部5的宽度w3宽的宽度。实施方式1中说明的图1的结构是将衍射光栅层作为脊中间部6而设置于脊下部5和脊上部8之间的结构。在本实施方式2中，衍射光栅层16是与活性层2相接地设置的，在脊部20的脊下部5和脊上部8之间设置了脊中间部6，该脊中间部6不具有掩埋了衍射光栅的区域。脊中间部6比脊部20的其它部分的宽度宽，形成为伸出的层。这样，设置有比脊下部5的宽度w3及脊上部8的宽度w1宽的宽度w2的脊中间部6。通过设为这样的结构，从而能够将脊下部5的宽度w3和脊上部8的宽度w1任意地设计，实现向活性层2施加的应力的缓和，而且能够满足所期望的光限制、器件电阻等各种特性。
此外，优选脊下部5和脊上部8由相同材料形成。在实施方式1的结构中，由于使得脊中间部6兼作衍射光栅层，因此将脊中间部6的材料设为与脊下部5及脊上部8不同的材料。在本实施方式2、即图7的结构中，脊中间部6也能够由与脊下部5及脊上部8的材料相同的材料形成。但是，在通过蚀刻形成脊上部8、脊中间部6及脊下部5的情况下，通过将脊中间部6的材料设为与脊上部8及脊下部5不同的材料会使制造变得容易。
就本实施方式2涉及的半导体光元件而言，从光学及应力缓和的观点出发，也优选脊中间部的宽度w2为比脊上部8的宽度w1宽10％至20％的宽度(1.1W1≤W2≤1.2W1)。另外，从光学及应力缓和的观点出发，优选脊下部5的厚度为大于或等于脊部20的厚度的10％且小于或等于15％的厚度，脊中间部6的厚度为大于或等于脊部的厚度的1％且小于或等于5％的厚度。
图8是表示实施方式2涉及的半导体光元件的其它结构的剖视图。图8所示的结构为下述结构，即，在脊中间部6的伸出的部分和活性层2之间具有空腔4，在空腔4没有绝缘膜10、金镀层12等。空腔4例如能够通过溅射法形成。这样，通过具有空腔4的结构，也能够缓和向脊下部5的应力的集中，对活性层2的劣化进行抑制。
图9是表示实施方式2涉及的半导体光元件的另外的结构的剖视图。图9所示的结构设为脊中间部6的伸出的部分和活性层2之间由有机膜14掩埋的结构。这样，通过具有有机膜14的结构，也能够缓和向脊下部5的应力的集中，对活性层2的劣化进行抑制。
如上所述，实施方式2涉及的半导体光元件是具有第一包层(半导体基板1)、第二包层、活性层2的半导体光元件，该第二包层具有形成为脊形状的脊部20，该活性层2为位于第一包层和第二包层之间的对光进行传播的光限制层，脊部20从接近活性层2的一侧起依次具有脊下部5、脊中间部6、脊上部8，脊中间部6构成为，与活性层2中的光传播方向即光轴垂直的剖面处的宽度是比脊下部5及脊上部8宽的宽度。在实施方式2中，将衍射光栅层16设置为与脊下部5相比配置于活性层2侧，宽度宽的脊中间部6独立于衍射光栅层16而另外设置。通过该结构，与实施方式1相同地，也能够实现下述的半导体光元件，即，实现向活性层2施加的应力的缓和，而且能够满足所期望的光限制、器件电阻等各种特性。
接着，使用通过剖视图依次表示制造工序的图10至图12对图7的结构的半导体光元件的制造方法进行说明。如图10的步骤ST11所示，在半导体基板1之上生长的第一半导体层2即活性层2之上，通过衍射光栅层16的材料InGaAsP作为InGaAsP层而生长出第五半导体层166。也可以在半导体基板1和活性层2之间设置与半导体基板1相同传导型的缓冲层。也可以在InGaAsP层即第五半导体层166之上作为薄的覆盖层而生长出InP。接着如步骤ST12所示，去除InGaAsP层即第五半导体层166的一部分而形成衍射光栅掩埋部71。之后，如步骤ST13所示，为了在衍射光栅掩埋部71形成掩埋衍射光栅而通过InP进行掩埋生长，形成衍射光栅掩埋区域7，形成衍射光栅层16。然后，如步骤ST14所示，通过脊下部5的材料InP作为InP层而生长出第二半导体层55，通过脊中间部6的材料InGaAsP作为InGaAsP层而生长出第三半导体层66，通过脊上部8的材料InP作为InP层而生长出第四半导体层88，然后通过接触层9的材料InGaAs生长出InGaAs层99。也可以在InGaAs层99之上作为薄的覆盖层而生长出InP。
接着，为了形成脊构造，如图11的步骤ST15所示，使用SiO2等绝缘膜硬掩模等，通过干蚀刻以特性所需的期望的宽度进行脊的形成。在该阶段中，在InGaAsP层即第三半导体层66之上使第四半导体层88的InP的一部分残留。接着如步骤ST16所示，使用湿蚀刻而对在InGaAsP层即第三半导体层66之上残留的InP进行蚀刻。此时，如果湿蚀刻液使用相对于第三半导体层66的InGaAsP和第四半导体层88的InP具有充分的蚀刻选择比的湿蚀刻液，则脊加工的精度变高。通过该加工，将第四半导体层88形成为脊上部8，将InGaAs层99形成为接触层9。
接着，如步骤ST17所示，通过干蚀刻去除InGaAsP层即第三半导体层66和InP层即第二半导体层55的两侧。然后，如图12的步骤ST18所示，使用湿蚀刻，利用侧面蚀刻效果，从而将第三半导体层66加工为脊中间部6的所期望的宽度w2，将第二半导体层55加工为脊下部5的所期望的宽度w3。此时，如果湿蚀刻液使用相对于第三半导体层66的InGaAsP和第二半导体层55的InP具有蚀刻选择比的湿蚀刻液，则脊加工的精度变高。通过该蚀刻，第三半导体层66形成为脊中间部6，第二半导体层55形成为脊下部5。另外，也能够在步骤ST17所示的干蚀刻中，进行将第三半导体层66贯穿，使第二半导体层55从第三半导体层66露出的至中途为止的加工，通过步骤ST18中的湿蚀刻将InP层即第二半导体层55加工为脊下部5的所期望的宽度w3。
之后，如步骤ST19所示，通过等离子体CVD法等覆盖性优异的成膜方法形成绝缘膜10，去除接触层9上部的绝缘膜，形成器件动作所需的电极11，通过金镀层12等金属覆盖脊整体。对于绝缘膜10的形成，通过使用相对于刻槽等来说不能实现充分的覆盖率的溅射法，能够实现图8所示的在脊中间部6和上表面形成有衍射光栅层16的活性层2之间在不存在脊下部5的凹陷区域具有空腔4的构造，实现向活性层2施加的应力的缓和。另外，设为在形成绝缘膜10前形成有机膜14而仅在该凹陷处残留有机膜14的图9所示的构造，也能够实现向活性层施加的应力的缓和。
实施方式3.
图13是通过与光轴方向垂直的剖面表示实施方式3涉及的半导体光元件的结构的剖视图。作为一个例子，图13所示的半导体光元件为被称为脊型电场吸收型半导体光调制器(EAM：Electro-absorption Modulator)的元件。就实施方式1或实施方式2的脊型DFB半导体激光器而言，光限制层由活性层构成，但就本实施方式3涉及的半导体光元件而言，光限制层是作为有源层22构成的。另外，没有掩埋衍射光栅的层。在EAM处，有源层22形成为通过施加电场而对光进行吸收的层，能够通过电场的接通、断开对穿过的光进行调制。在有源层22的脊部侧的表面形成有最表面层23。
就这样的电场吸收型半导体光调制器而言，也与实施方式1或实施方式2中说明的结构相同地，通过在脊部20的脊下部5和脊上部8之间，设置比脊下部5及脊上部8宽度宽的脊中间部6，从而能够实现向光限制层即有源层22施加的应力的缓和，而且满足所期望的光限制、器件电阻等各种特性。
图14是表示实施方式3涉及的半导体光元件的其它结构的剖视图。图14所示的结构是在脊中间部6从脊下部5伸出的部分和有源层22之间具有空腔4的结构，在空腔4没有绝缘膜10、金镀层12等。空腔4例如能够通过溅射法形成。这样，通过具有空腔4的结构，也能够缓和向脊下部5的应力的集中，对有源层22的劣化进行抑制。
图15是表示实施方式3涉及的半导体光元件的另外的结构的剖视图。图15所示的结构是使脊中间部6从脊下部5伸出的部分和有源层22之间由有机膜14掩埋的结构。这样，通过具有有机膜14的结构，也能够缓和向脊下部5的应力的集中，对活性层2的劣化进行抑制。
以上，说明了在将作为光限制层的有源层22形成为对光进行吸收的层的电场吸收型半导体光调制器设置脊中间部6的结构。并不限于此，也可以是将有源层22形成为具有光放大作用的层的脊型半导体光放大器(SOA：Semiconductor Optical Amplifier)。另外，也可以是有源层22由折射率比作为包层起作用的脊部20及半导体基板1高的半导体材料形成，单纯是作为仅具有将光限制在内部而使光传播的作用的光波导芯层而形成的脊型光波导等。这样，并不限于电场吸收型半导体光调制器，就脊型的半导体光元件而言，通过在脊部20的脊下部5和脊上部8之间，设置比脊下部5及脊上部8宽度宽的脊中间部6，从而能够实现向光限制层即有源层22施加的应力的缓和，而且满足所期望的光限制、器件电阻等各种特性。另外，就电场吸收型半导体光调制器以外的脊型的半导体光元件而言，不言而喻，也可以是如图14所示地设置有空腔4的结构、如图15所示地设置有有机膜14的结构。
如上所述，实施方式3涉及的半导体光元件是具有第一包层(半导体基板1)、第二包层、有源层22的半导体光元件，该第二包层具有形成为脊形状的脊部20，该有源层22为位于第一包层和第二包层之间的对光进行传播的光限制层，脊部20从接近有源层22的一侧起依次具有脊下部5、脊中间部6、脊上部8，脊中间部6构成为，与有源层22中的光传播方向即光轴垂直的剖面处的宽度是比脊下部5及脊上部8宽的宽度。通过该结构，能够实现下述的半导体光元件，即，实现向光限制层20施加的应力的缓和，而且能够满足所期望的光限制、器件电阻等各种特性。
实施方式4.
图16是表示实施方式4涉及的半导体光集成元件的结构的俯视图。图16所示的半导体光集成元件构成为，从DFB半导体激光器(DFB－LD)100输出的激光被电场吸收型半导体光调制器(EAM)200高速调制，通过半导体光放大器(SOA：Semiconductor OpticalAmplifier)300放大而输出，构成半导体激光发送器。与DFB-LD 100的光轴垂直的剖面、即A-A剖面的结构为图1～3、或图7～9中的任意结构。与EAM 200的光轴垂直的剖面、即B-B剖面的结构为图13～15中的任意结构。另外，SOA 300的材料特别是有源层22的材料与EAM200不同，但与SOA 300的光轴垂直的剖面、即C-C剖面的结构为图13～15中的任意结构。而且，DFB-LD 100和EAM 200之间、EAM 200和SOA 300之间只是光波导，其剖面结构例如为图13～15中的任意结构。
特别地，通过在同一半导体基板之上形成各半导体光元件，能够通过同一半导体基板1构成各半导体光元件的第一包层。由此，能够使用同一半导体基板构成集成有彼此不同的多个半导体光元件的半导体光集成元件。
这样，就集成了具有脊型构造的半导体光元件的半导体光集成元件而言，通过将各个半导体光元件设为实施方式1至3中说明的任意结构，即，具有第一包层(半导体基板1)、第二包层、光限制层(活性层2或有源层22)，该第二包层具有形成为脊形状的脊部20，该光限制层位于第一包层和第二包层之间，对光进行传播，该半导体光元件构成为，脊部20从接近光限制层的一侧起依次具有脊下部5、脊中间部6、脊上部8，脊中间部6的与光限制层中的光传播方向即光轴垂直的剖面处的宽度为比脊下部5及脊上部8宽的宽度，从而取得能够缓和向脊下部的应力集中，对活性层2或有源层22等光限制层的特性的劣化进行抑制这样的效果。
在本申请中记载有各种例示性的实施方式及实施例，但在1个或多个实施方式中记载的各种特征、方式及功能并不限于应用于特定的实施方式，能够单独或通过各种组合而应用于实施方式。因此，在本申请说明书所公开的技术的范围内可想象到没有例示的无数变形例。例如，包含将至少1个结构要素变形的情况、追加的情况或省略的情况，进一步还包含提取至少1个结构要素而与其它实施方式的结构要素进行组合的情况。
标号的说明
1半导体基板(第一包层)，2活性层(光限制层、第一半导体层)，4空腔，5脊下部，6脊中间部，7衍射光栅掩埋区域，8脊上部，10绝缘膜，12金镀层，14有机膜，16衍射光栅层，20脊部，22有源层(光限制层)，55第二半导体层，66第三半导体层，88第四半导体层，166第五半导体层

Claims (14)

1.一种半导体光元件，其具有第一包层、第二包层、光限制层，该第二包层具有形成为脊形状的脊部，该光限制层位于所述第一包层和所述第二包层之间，对光进行传播，
该半导体光元件的特征在于，
所述脊部从接近所述光限制层的一侧起依次具有脊下部、脊中间部、脊上部，所述脊中间部的与所述光限制层中的光传播方向即光轴垂直的剖面处的宽度是比所述脊下部及所述脊上部宽的宽度，所述脊下部的厚度为大于或等于所述脊部的厚度的10％且小于或等于15％的厚度。
2.根据权利要求1所述的半导体光元件，其特征在于，
所述脊上部和所述脊下部由相同的材料形成，所述脊中间部由与所述脊上部不同的材料形成。
3.根据权利要求1或2所述的半导体光元件，其特征在于，
在所述脊中间部的从所述脊下部伸出的部分和所述光限制层之间形成有空腔。
4.根据权利要求1或2所述的半导体光元件，其特征在于，
在所述脊中间部的从所述脊下部伸出的部分和所述光限制层之间形成有有机膜。
5.根据权利要求1或2所述的半导体光元件，其特征在于，
所述脊部的至少一部分被绝缘膜覆盖，所述绝缘膜的外侧被金属覆盖。
6.根据权利要求1或2所述的半导体光元件，其特征在于，
所述光限制层为使电子及空穴复合而放出光的活性层。
7.根据权利要求6所述的半导体光元件，其特征在于，
在所述脊中间部具有掩埋了衍射光栅的区域。
8.根据权利要求6所述的半导体光元件，其特征在于，
在所述光限制层和所述脊下部之间具有掩埋了衍射光栅的衍射光栅层。
9.根据权利要求1或2所述的半导体光元件，其特征在于，
所述光限制层为通过施加电场而对光进行吸收的有源层。
10.根据权利要求1或2所述的半导体光元件，其特征在于，
所述光限制层为传播光的光波导芯层。
11.一种半导体光集成元件，其在共通的半导体基板配置有多个半导体光元件，该半导体光集成元件的特征在于，
所述多个半导体光元件各自为权利要求1至10中任一项所述的半导体光元件，所述多个半导体光元件各自的所述第一包层由所述半导体基板形成。
12.一种半导体光元件的制造方法，其为权利要求1所述的半导体光元件的制造方法，
该半导体光元件的制造方法的特征在于，包含下述工序：
在成为所述第一包层的半导体基板的单侧，依次形成由光限制层的材料形成的第一半导体层、由所述脊下部的材料形成的第二半导体层、由所述脊中间部的材料形成的第三半导体层、由所述脊上部的材料形成的第四半导体层；
对所述第四半导体层进行蚀刻而形成所述脊上部；以及
对所述第三半导体层及所述第二半导体层进行蚀刻，将所述第三半导体层形成为所述脊中间部的宽度、及将所述第二半导体层形成为所述脊下部的宽度。
13.根据权利要求12所述的半导体光元件的制造方法，其特征在于，
包含下述工序：在形成所述第三半导体层后，去除所述第三半导体层的一部分而形成衍射光栅掩埋部，在该衍射光栅掩埋部进行衍射光栅的掩埋生长。
14.根据权利要求12所述的半导体光元件的制造方法，其特征在于，
在形成所述第二半导体层前，在所述第一半导体层的表面形成由衍射光栅层的材料形成的第五半导体层后，去除所述第五半导体层的一部分而形成衍射光栅掩埋部，在该衍射光栅掩埋部进行衍射光栅的掩埋生长后，在所述第五半导体层的表面形成所述第二半导体层。
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