CN115903280A - 光调制器 - Google Patents

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河野直哉
田中肇
藤原直树
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Abstract

本发明提供一种光调制器。光调制器具备：衬底，其具有包含第一区、第二区以及第三区的主面；第一导电型的第一III‑V族化合物半导体层，其设置于第一区上；第一导电型或第二导电型的第二III‑V族化合物半导体层，其设置于第二区上；芯，其设置于第三区上，且包含III‑V族化合物半导体；以及电极，其与第一III‑V族化合物半导体层连接。第一III‑V族化合物半导体层包含：第一部分，其在与主面正交的第二方向上具有比芯的厚度小的厚度；以及第二部分，其在第二方向上具有比第一部分的厚度大的厚度。第二部分配置于第一部分和芯之间。

Description

光调制器
技术领域
本公开涉及光调制器。
背景技术
专利文献1公开了具备半绝缘性芯层、位于半绝缘性芯层的两侧的n型的InP层的马赫曾德尔调制器。半绝缘性芯以及InP层设置于衬底上。
专利文献2公开了具备芯、位于芯的两侧的半导体层的光调制器。芯由InP系的半导体构成。芯以及半导体层设置于衬底上。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2013-235247号公报
专利文献2：国际公开第2019/163559号
发明内容
发明所要解决的问题
在专利文献1中，由于n型的InP层具有与半绝缘性芯层的厚度相同的恒定的厚度，因此光从半绝缘性芯层向n型的InP层泄漏的泄漏量较多。因此，无法增大对半绝缘性芯层赋予的光阻隔系数。
在专利文献2中，半导体层中的与芯的侧面连接的部分的厚度比芯的厚度小。因此，在芯中的不与半导体层相接的上侧部分难以施加电场。
本公开提供具有对芯赋予的优异的光阻隔性能且能够在芯中宽广区域施加电场的光调制器。
用于解决问题的手段
本公开的一个方面所涉及的光调制器具备：衬底，该衬底具有包含第一区、第二区以及第三区的主面，所述第一区、所述第二区以及所述第三区分别在沿着所述主面的第一方向上延伸，所述第三区配置于所述第一区和所述第二区之间；第一导电型的第一III-V族化合物半导体层，其设置于所述第一区上；第一导电型或第二导电型的第二III-V族化合物半导体层，其设置于所述第二区上；芯，其设置于所述第三区上，且包含III-V族化合物半导体；以及电极，其与所述第一III-V族化合物半导体层连接，所述第一III-V族化合物半导体层包含：第一部分，其在与所述主面正交的第二方向上具有比所述芯的厚度小的厚度；以及第二部分，其在所述第二方向上具有比所述第一部分的所述厚度大的厚度，所述第二部分配置于所述第一部分和所述芯之间。
发明效果
根据本公开，提供了具有对芯赋予的优异的光阻隔性能且能够在芯中宽广区域施加电场的光调制器。
附图说明
图1是示意性表示第一实施方式所涉及的光调制器的俯视图。
图2是沿着图1的II-II线的剖视图。
图3是示意性表示对第一实施方式所涉及的光调制器进行制造的方法的一个工序的剖视图。
图4是示意性表示对第一实施方式所涉及的光调制器进行制造的方法的一个工序的剖视图。
图5是示意性表示对第一实施方式所涉及的光调制器进行制造的方法的一个工序的剖视图。
图6是示意性表示第二实施方式所涉及的光调制器的俯视图。
图7是沿着图6的VII-VII线的剖视图。
图8是沿着图6的VIII-VIII线的剖视图。
图9是示意性表示第三实施方式所涉及的光调制器的剖视图。
图10是示意性表示图9的光调制器的包覆层的俯视图。
图11是示意性表示变形例所涉及的包覆层的俯视图。
图12是示意性表示第四实施方式所涉及的光调制器的剖视图。
图13是示意性表示第五实施方式所涉及的光调制器的剖视图。
图14是示意性表示第一波导结构的剖视图。
图15是示意性表示第二波导结构的剖视图。
具体实施方式
[本公开的实施方式的说明]
(1)一个实施方式所涉及的光调制器具备：衬底，其具有包含第一区、第二区以及第三区的主面，所述第一区、所述第二区以及所述第三区分别在沿着所述主面的第一方向上延伸，所述第三区配置于所述第一区和所述第二区之间；第一导电型的第一III-V族化合物半导体层，其设置于所述第一区上；第一导电型或第二导电型的第二III-V族化合物半导体层，其设置于所述第二区上；芯，其设置于所述第三区上，且包含III-V族化合物半导体；以及电极，其与所述第一III-V族化合物半导体层连接，所述第一III-V族化合物半导体层包含：第一部分，其在与所述主面正交的第二方向上具有比所述芯的厚度小的厚度；以及第二部分，其在所述第二方向上具有比所述第一部分的所述厚度大的厚度，所述第二部分配置于所述第一部分和所述芯之间。
根据本实施方式的光调制器，由于第一部分具有比芯的厚度小的厚度，因此可以获得对芯赋予的优异的光阻隔性能。另外，由于通过第二部分向芯施加电场，因此能够向芯中的宽广区域施加电场。
(2)在上述(1)的基础上，所述衬底可以包含位于所述第三区之下的包覆部分，所述包覆部分可以具有比所述第一III-V族化合物半导体层的折射率小的折射率。在该情况下，能够增大对芯赋予的光阻隔系数。
(3)在上述(2)的基础上，所述包覆部分可以包含空隙部。在该情况下，能够增大向芯的光阻隔系数。
(4)在上述(3)的基础上，所述包覆部分可以包含支承所述芯的支承部。在该情况下，能够提高光调制器的机械性强度。
(5)在上述(2)的基础上，可以是，所述包覆部分包含多个空隙部和多个支承部，所述多个支承部分别对所述芯进行支承，所述多个空隙部以及所述多个支承部在与所述第一方向以及所述第二方向这两者正交的第三方向上交替配置。
(6)在上述(1)至(5)中任一项的基础上，所述第二III-V族化合物半导体层可以具有第一导电型，所述第一导电型可以是n型。n型的III-V族化合物半导体层的光吸收系数以及电阻比p型的III-V族化合物半导体层的光吸收系数以及电阻小。因此，能够减小第一III-V族化合物半导体层以及第二III-V族化合物半导体层的光吸收系数以及电阻。
(7)在上述(1)至(6)中任一项的基础上，可以是，所述主面包含第四区以及第五区，所述第四区以及所述第五区分别在所述第一方向上延伸，所述第四区配置于所述第二区和所述第五区之间，所述芯是第一芯，所述光调制器还具备：第二芯，其设置于所述第四区上，且包含III-V族化合物半导体；以及第一导电型的第三III-V族化合物半导体层，其设置于所述第五区上，所述第二III-V族化合物半导体层具有第二导电型，所述第一导电型是n型，所述第二导电型是p型。在该情况下，在与第一方向以及第二方向这两者正交的第三方向上，能够相对地减小p型的第二III-V族化合物半导体层的长度。
(8)在上述(7)的基础上，在与所述第一方向以及所述第二方向这两者正交的第三方向上，所述第二III-V族化合物半导体层的长度可以比所述第一III-V族化合物半导体层和所述第三III-V族化合物半导体层的合计长度小。
(9)在上述(1)至(8)中任一项的基础上，所述第一部分可以包含第一层以及第二层，所述第一层可以在所述第二方向上配置于所述第二层和所述衬底之间，所述第二层可以包含与所述第一层所包含的III-V族化合物半导体不同的III-V族化合物半导体。
(10)在上述(9)的基础上，所述第二层可以包含含有铝的III-V族化合物半导体。
(11)在上述(9)或(10)的基础上，所述第二方向上的所述第二层的厚度可以是0.01μm以上且0.04μm以下。
(12)在上述(1)至(11)中任一项的基础上，所述第二部分在与所述第一方向以及所述第二方向这两者正交的第三方向上的宽度可以比所述第一部分在所述第三方向上的宽度小。
(13)在上述(1)至(12)中任一项的基础上，所述第二部分在与所述第一方向以及所述第二方向这两者正交的第三方向上的宽度可以比所述芯在所述第三方向上的宽度小。
(14)上在上述(1)至(13)中任一项的基础上，所述第二部分在与所述第一方向以及所述第二方向这两者正交的第三方向上的宽度可以是0.1μm以上且2μm以下。
(15)在上述(1)至(14)中任一项的基础上，所述第一部分的所述厚度可以是0.1μm以上且1μm以下。
(16)在上述(1)至(15)中任一项的基础上，所述电极可以与所述第一部分连接，且与所述第二部分分离。
(17)在上述(16)的基础上，所述电极和所述第二部分之间的距离可以是1μm以上且5μm以下。
(18)在上述(1)至(15)中任一项的基础上，可以是所述第一III-V族化合物半导体层包含第三部分，所述第一部分配置于所述第二部分和所述第三部分之间，所述第三部分在所述第二方向上具有比所述第一部分的所述厚度大的厚度。
(19)在上述(18)的基础上，所述电极可以与所述第三部分连接，且与所述第一部分以及所述第二部分分离。
(20)在上述(1)至(19)中任一项的基础上，所述芯可以是马赫曾德尔调制器的支路波导。
[本发明的实施方式的详细内容]
以下，参照附图详细说明本发明的实施方式。在附图的说明中，对相同或同等的要素使用相同的附图标记，并省略重复的说明。在附图中，根据需要而示出相互交叉的X轴方向、Y轴方向以及Z轴方向。X轴方向、Y轴方向以及Z轴方向例如相互正交。
(第一实施方式)
图1是示意性表示第一实施方式所涉及的光调制器的俯视图。图2是沿着图1的II-II线的剖视图。图1以及图2所示的光调制器10例如是马赫曾德尔调制器。输入至光调制器10的光L1被作为光L2而从光调制器10输出。光调制器10例如能够在光通信中对光的强度或相位进行调制，生成调制信号。光调制器10例如能够通过对光的强度进行调整而使光衰减。
光调制器10具备衬底12、第一导电型的第一III-V族化合物半导体层14、第一导电型的第二III-V族化合物半导体层16、以及第一芯18。第一芯18是非导电型的III-V族化合物半导体层。光调制器10可以具备第二芯20和第一导电型的第三III-V族化合物半导体层22。第二芯20是非导电型的III-V族化合物半导体层。第一导电型例如是n型。n型掺杂剂的例子包含Si。
衬底12具有主面12s。主面12s包含第一区A1、第二区A2以及第三区A3。主面12s可以包含第四区A4以及第五区A5。第一区A1至第五区A5分别在X轴方向上延伸。X轴方向是沿主面12s的第一方向的一个例子。沿主面12s的第一方向可以是弯曲的方向。即，第一区A1至第五区A5可以分别在弯曲的方向上延伸。第三区A3配置于第一区A1和第二区A2之间。第四区A4配置于第二区A2和第五区A5之间。第一区A1至第五区A5可以配置为彼此相接。
衬底12可以包含位于主面12s的第三区A3之下的包覆部分12c1、以及位于主面12s的第四区A4之下的包覆部分12c2。包覆部分12c1可以位于主面12s的第一区A1的一部分以及第二区A2的一部分之下。包覆部分12c1具有比第一III-V族化合物半导体层14的折射率小的折射率。折射率是光L1的波长λ中的折射率。包覆部分12c2可以位于主面12s的第二区A2的一部分以及第五区A5的一部分之下。包覆部分12c2具有比第三III-V族化合物半导体层22的折射率小的折射率。在本实施方式中，衬底12的整体具有比第一III-V族化合物半导体层14的折射率小的折射率。衬底12的折射率例如小于3。衬底12可以是绝缘衬底。衬底12例如可以是玻璃衬底等硅氧化物衬底。
第一芯18设置于第三区A3上。第一芯18形成肋形波导。第一芯18的上表面可以露出。由此，第一芯18的上表面例如曝露于空气等气体中。在该情况下，气体作为第一芯18上的包覆部分而发挥功能。因而，第一芯18上的包覆部分具有比第一III-V族化合物半导体层14的折射率小的折射率。第一芯18在Z轴方向上具有厚度H。Z轴方向是与衬底12的主面12s正交的第二方向的一个例子。厚度H可以是0.2μm以上且2μm以下。Y轴方向上的第一芯18的宽度可以是0.2μm以上且2μm以下。第一芯18包含III-V族化合物半导体。第一芯18可以包含In以及Ga中的至少一个作为III族元素。第一芯18可以包含P以及As中的至少一个作为V族元素。III-V族化合物半导体的例子包含InP、InGaAsP、AlInGaP、GaAs以及AlGaAs。第一芯18可以具有多量子阱结构。第一芯18包含非掺杂或半绝缘性的III-V族化合物半导体。第一芯18不包含有意地掺杂的导电性的掺杂剂。第一芯18所包含的导电性的掺杂剂浓度并非有意地比掺杂的背景浓度小。第一芯18所包含的导电性的掺杂剂浓度例如是1×1016cm-3以下。第一芯18可以包含Fe作为半绝缘性掺杂剂。半绝缘性掺杂剂的浓度可以是1×1017cm-3以上且1×1018cm-3以下。第一芯18的上表面可以是(100)面、(110)面或(111)面。当第一芯18的上表面是(110)面或(111)面时，可以获得较高的普克尔效应。
第一III-V族化合物半导体层14设置于第一区A1上。第一III-V族化合物半导体层14包含第一部分14a和第二部分14b。第二部分14b配置于第一部分14a和第一芯18之间。第二部分14b可以与第一芯18的侧面相接。第一部分14a以及第二部分14b分别可以在X轴方向上延伸。Y轴方向上的第二部分14b的宽度比Y轴方向上的第一部分14a的宽度以及第一芯18的宽度小。第二部分14b的宽度可以是0.1μm以上且2μm以下。第一部分14a在Z轴方向上具有比第一芯18的厚度H小的厚度h1。厚度h1可以是0.1μm以上且1μm以下。第二部分14b在Z轴方向上具有比第一部分14a的厚度h1大的厚度h2。厚度h2可以是厚度H以下，也可以与厚度H相同。第一III-V族化合物半导体层14所包含的III-V族化合物半导体的例子与第一芯18所包含的III-V族化合物半导体的例子相同。第一III-V族化合物半导体层14和第一芯18的边界与第一区A1和第三区A3的边界一致。
第二III-V族化合物半导体层16设置于第二区A2上。第二III-V族化合物半导体层16可以包含第一部分16a、第二部分16b和第三部分16c。第二部分16b配置于第一部分16a和第一芯18之间。第二部分16b可以与第一芯18的侧面相接。第一部分16a配置于第二部分16b和第三部分16c之间。第一部分16a、第二部分16b以及第三部分16c可以分别沿X轴方向延伸。Y轴方向上的第二部分16b的宽度比Y轴方向上的第一部分16a的宽度以及第一芯18的宽度小。第二部分16b的宽度可以是0.1μm以上且2μm以下。Y轴方向上的第三部分16c的宽度比Y轴方向上的第一部分16a的宽度以及第一芯18的宽度小。第三部分16c的宽度可以是0.1μm以上且2μm以下。第一部分16a在Z轴方向上具有比第一芯18的厚度H小的厚度h1。第二部分16b在Z轴方向上具有比第一部分16a的厚度h1大的厚度h2。第三部分16c在Z轴方向上具有比第一部分16a的厚度h1大的厚度h2。第二III-V族化合物半导体层16所包含的III-V族化合物半导体的例子包含第一芯18所包含的III-V族化合物半导体的例子。第二III-V族化合物半导体层16和第一芯18的边界与第二区A2和第三区A3的边界一致。
第二芯20设置于第四区A4上。第二芯20具备与第一芯18相同的结构。第二III-V族化合物半导体层16的第三部分16c可以与第二芯20的侧面相接。
第三III-V族化合物半导体层22设置于第五区A5上。第三III-V族化合物半导体层22包含第一部分22a和第二部分22b。第二部分22b配置于第一部分22a和第二芯20之间。第二部分22b可以与第二芯20的侧面相接。第一部分22a以及第二部分22b可以分别在X轴方向上延伸。Y轴方向上的第二部分22b的宽度比Y轴方向上的第一部分22a的宽度以及第二芯20的宽度小。第二部分22b的宽度可以是0.1μm以上且2μm以下。第一部分22a在Z轴方向上具有比第二芯20的厚度H小的厚度h1。第二部分22b在Z轴方向上具有比第一部分22a的厚度h1大的厚度h2。第三III-V族化合物半导体层22所包含的III-V族化合物半导体的例子包含第一芯18所包含的III-V族化合物半导体的例子。
光调制器10具备与第一III-V族化合物半导体层14连接的电极E1。电极E1可以与第一部分14a连接。电极E1可以与第二部分14b分离。光调制器10可以具备与第二III-V族化合物半导体层16连接的电极E2。电极E2可以与第一部分16a连接。电极E2可以与第二部分16b以及第三部分16c分离。光调制器10可以具备与第三III-V族化合物半导体层22连接的电极E3。电极E3可以与第一部分22a连接。电极E3可以与第二部分22b分离。电极E1至E3可以分别包含金属。电极E1至E3可以分别在X轴方向上延伸。Y轴方向上的电极E1至E3的各宽度可以是5μm以上且100μm以下。Z轴方向上的电极E1至E3的各厚度可以是1μm以上且10μm以下。电极E1和第一III-V族化合物半导体层14的第二部分14b之间的距离可以是1μm以上且5μm以下。电极E2和第二III-V族化合物半导体层16的第二部分16b之间的距离可以是1μm以上且5μm以下。电极E2和第二III-V族化合物半导体层16的第三部分16c之间的距离可以是1μm以上且5μm以下。电极E3和第三III-V族化合物半导体层22的第二部分22b之间的距离可以是1μm以上且5μm以下。
在光调制器10具有GSG(Ground Signal Ground：接地信号接地)结构的情况下，向电极E2施加高频电压作为驱动电压，对电极E1以及电极E3赋予接地电位。在光调制器10具有SGS(Signal Ground Signal：信号接地信号)结构的情况下，向电极E1以及电极E3施加高频电压作为驱动电压，对电极E2赋予接地电位。在该情况下，向电极E1以及电极E3施加差分信号。即，向电极E1以及电极E3施加彼此相反相位的高频电压。向光调制器10施加的高频电压的振幅可以是0.5V以上且10V以下。
电极E1可以具有位于衬底12的主面12s的第一缘的第一端部E1a、以及位于衬底12的主面12s的第二缘的第二端部E1b。第二缘位于第一缘的相反侧。第一缘以及第二缘在X轴方向上延伸。电极E2可以具有位于第一缘的第一端部E2a、以及位于第二缘的第二端部E2b。电极E3可以具有位于第一缘的第一端部E3a、以及位于第二缘的第二端部E3b。来自驱动电路的电信号能够输入至第一端部E1a、第一端部E2a以及第一端部E3a中的至少一个。电信号能够被从第二端部E1b、第二端部E2b以及第二端部E3b中的至少一个输出。
光调制器10可以具备第一区域R1、第二区域R2以及第三区域R3。第一区域R1、第二区域R2以及第三区域R3在X轴方向上排列。第二区域R2配置于第一区域R1和第三区域R3之间。第一区域R1作为光以及电信号的输入部而发挥功能。第二区域R2作为调制部而发挥功能。第三区域R3作为光以及电信号的输出部而发挥功能。图2表示第二区域R2中的光调制器10的截面。第一区A1至第五区A5例如可以在第二区域R2内从第一区域R1和第二区域R2的边界在X轴方向上延伸至第二区域R2和第三区域R3的边界。
第一芯18可以作为马赫曾德尔调制器的第一支路波导AM1而发挥功能。第二芯20可以作为马赫曾德尔调制器的第二支路波导AM2而发挥功能。在第二区域R2，第一支路波导AM1以及第二支路波导AM2分别在X轴方向上延伸。第二支路波导AM2的延伸方向可以与第一支路波导AM1的延伸方向不同。具体地，第一支路波导AM1的延伸方向和第二支路波导AM2的延伸方向所成的角度例如可以是大于0°且20°以下。第一支路波导AM1以及第二支路波导AM2在Y轴方向上彼此分离。
在第一区域R1，第一支路波导AM1以及第二支路波导AM2的输入端分别与光分波器C1的两个输出端光学耦合。光分波器C1例如是1×2多模干涉耦合器等多模干涉(MMI：Multi-Mode Interference)耦合器。光分波器C1的输入端与输入波导W1的输出端光学耦合。输入波导W1的输入端为输入端口P1。输入端口P1位于衬底12的主面12s的第三缘。第三缘在Y轴方向上延伸。光L1被输入到输入端口P1。光L1的波长λ可以是1μm以上且2μm以下。光L1的波长λ例如是1.3μm或1.55μm。
在第三区域R3中，第一支路波导AM1以及第二支路波导AM2的输出端分别与光合波器C2的两个输入端光学耦合。光合波器C2例如是2×1多模干涉耦合器等MMI耦合器。光合波器C2的输出端与输出波导W2的输入端光学耦合。输出波导W2的输出端为输出端口P2。输出端口P2位于衬底12的主面12s的第四缘。第四缘在Y轴方向上延伸。第四缘位于第三缘的相反侧。通过光调制器10调制后的光L2被从输出端口P2输出。
光调制器10的3dB带宽可以是20GHz以上且100GHz以下。光调制器10的传输速度可以是25Gbps以上且128Gbps以下。
根据本实施方式的光调制器10，由于第一部分14a以及第一部分16a具有比第一芯18的厚度H小的厚度h1，因此可以获得对第一芯18赋予的优异的光阻隔性能。另外，由于通过第二部分14b以及第二部分16b向第一芯18施加电场，因此能够向第一芯18中的宽广区域施加电场。同样地，由于第一部分16a以及第一部分22a具有比第二芯20的厚度H小的厚度h1，因此可以获得对第二芯20赋予的优异的光阻隔性能。另外，由于通过第三部分16c以及第二部分22b向第二芯20施加电场，因此能够向第二芯20中的宽广区域施加电场。因而，根据光调制器10，由于能够在第一芯18以及第二芯20分别扩大光和电场所重叠的区域，因此能够提高调制效率。
在包覆部分12c1具有比第一III-V族化合物半导体层14的折射率小的折射率的情况下，能够增大对第一芯18赋予的光阻隔系数。另外，由于能够减小由包覆部分12c1引起的寄生电容，因此能够扩大光调制器10的调制带宽。在包覆部分12c2具有比第三III-V族化合物半导体层22的折射率小的折射率的情况下，能够增大对第二芯20赋予的光阻隔系数。另外，由于能够减小由包覆部分12c2引起的寄生电容，因此能够扩大光调制器10的调制带宽。
n型的III-V族化合物半导体层的光吸收系数以及电阻比p型的III-V族化合物半导体层的光吸收系数以及电阻小。因此，在第一III-V族化合物半导体层14以及第二III-V族化合物半导体层16具有n型的情况下，能够减小第一III-V族化合物半导体层14以及第二III-V族化合物半导体层16的各个光吸收系数以及电阻。在第三III-V族化合物半导体层22具有n型的情况下，能够减小第三III-V族化合物半导体层22的光吸收系数以及电阻。因而，能够减少光调制器10的光损失，另一方面，能够扩大光调制器10的调制带宽。
图3至图5分别是示意性表示对第一实施方式所涉及的光调制器进行制造的方法的一个工序的剖视图。光调制器10能够通过以下的方法制造。
首先，如图3所示，在III-V族化合物半导体衬底100上形成包含非掺杂或半绝缘性的III-V族化合物半导体的III-V族化合物半导体层102。III-V族化合物半导体衬底100例如可以是InP衬底或GaAs衬底。III-V族化合物半导体层102例如可以通过有机金属气相生长法(OMVPE：Organometallic Vapor Phase Epitaxy)或分子束外延技术(MBE：MolecularBeam Epitaxy)外延生长。
接下来，如图3所示，在衬底12的主面12s上接合III-V族化合物半导体层102的表面。接合可以通过直接接合法进行。之后，去除III-V族化合物半导体衬底100。例如可以通过湿法蚀刻来去除III-V族化合物半导体衬底100。或者也可以通过预先利用离子注入而在III-V族化合物半导体衬底100和III-V族化合物半导体层102之间形成的脆弱层(离子注入层)的加热，而去除III-V族化合物半导体衬底100。
接下来，如图4所示，在III-V族化合物半导体层102上形成用于形成第一芯18的掩模MK1、以及用于形成第二芯20的掩模MK2。掩模MK1以及掩模MK2可以分别是绝缘膜。掩模MK1以及掩模MK2能够通过光刻以及蚀刻而图案化。通过使用掩模MK1以及掩模MK2对III-V族化合物半导体层102进行蚀刻，在III-V族化合物半导体层102形成凹部102c。在掩模MK1之下，在凹部102c之间形成肋102a。在掩模MK2之下，在凹部102c之间形成肋102b。蚀刻可以是湿法蚀刻，也可以是干法蚀刻。III-V族化合物半导体层102可以包含蚀刻停止层。在该情况下，蚀刻停止层的上表面成为凹部102c的底面。蚀刻停止层所包含的III-V族化合物半导体的例子包含InP。
接下来，如图5所示，使用掩模MK1以及掩模MK2，向III-V族化合物半导体层102注入第一导电型的掺杂剂。掺杂剂能够被注入凹部102c的底面以及侧面。由此，形成第一III-V族化合物半导体层14、第二III-V族化合物半导体层16、第一芯18、第二芯20以及第三III-V族化合物半导体层22。掺杂剂可以通过离子注入法或热扩散法来注入。之后，掩模MK1以及掩模MK2被去除。接下来，如图2所示，形成电极E1至E3。
(第二实施方式)
图6是示意性表示第二实施方式所涉及的光调制器的俯视图。图7是沿着图6的VII-VII线的剖视图。图8是沿着图6的VIII-VIII线的剖视图。图6至图8所示的光调制器110例如是马赫曾德尔调制器。图7表示第二区域R2中的光调制器110的截面。图8表示第三区域R3中的光调制器110的截面。
光调制器110具备衬底112、第一导电型的第一III-V族化合物半导体层14、第二导电型的第二III-V族化合物半导体层116、第一芯18。光调制器110可以具备第二芯20和第一导电型的第三III-V族化合物半导体层22。第一导电型例如是n型。第二导电型例如是p型。p型掺杂剂的例子包含Zn。光调制器110可以具备第一导电型的III-V族化合物半导体层24、第一导电型的III-V族化合物半导体层26。光调制器110可以具备绝缘膜30。在图6中省略了绝缘膜30。
衬底112具有主面112s。主面112s包含第一区A1至第五区A5。主面112s可以包含第六区A6、第七区A7、第八区A8以及第九区A9。第六区A6至第九区A9分别在X轴方向上延伸。第七区A7配置于第一区A1和第六区A6之间。第九区A9配置于第五区A5和第八区A8之间。第一区A1至第九区A9可以配置为彼此相接。
衬底112可以是SOI(Silicon on Insulator)衬底。衬底112可以包含半导体衬底112a、半导体衬底112a上的绝缘层112b、绝缘层112b上的包覆层112c。包覆层112c具有主面112s。半导体衬底112a例如是硅衬底。绝缘层112b例如是硅氧化物层。包覆层112c可以具有突出的图案部PT。包覆层112c例如包含被图案化后的半导体层。半导体层例如是硅层。在光调制器110的第一区域R1以及第三区域R3中的至少一个中，图案部PT可以与第一芯18以及第二芯20中的至少一个光学耦合。图案部PT可以是形成光回路的光波导。
包覆层112c可以包含位于第三区A3之下的包覆部分112c1。包覆部分112c1可以与第一芯18接触。包覆部分112c1可以与第一III-V族化合物半导体层14的第一部分14a以及第二部分14b接触。包覆部分112c1可以与第二III-V族化合物半导体层116的第一部分116a以及第二部分116b接触。包覆部分112c1可以是空隙部CV1。空隙部CV1具有比第一III-V族化合物半导体层14的折射率小的折射率。空隙部CV1可以被具有比第一III-V族化合物半导体层14的折射率小的折射率的构件填充。
包覆层112c可以包含位于第四区A4之下的包覆部分112c2。包覆部分112c2可以与第二芯20接触。包覆部分112c2可以与第三III-V族化合物半导体层22的第一部分22a以及第二部分22b接触。包覆部分112c2可以与第二III-V族化合物半导体层116的第一部分116a以及第三部分116c接触。包覆部分112c2可以是空隙部CV2。空隙部CV2具有比第三III-V族化合物半导体层22的折射率小的折射率。空隙部CV2可以被具有比第三III-V族化合物半导体层22的折射率小的折射率的构件填充。
在包覆层112c中，空隙部CV1以及空隙部CV2可以是形成于图案部PT之间的凹部。图案部PT可以位于空隙部CV1和空隙部CV2之间。
第一III-V族化合物半导体层14可以在包含第一部分14a以及第二部分14b的基础上，还包含第三部分14c。第一部分14a配置于第二部分14b和第三部分14c之间。第三部分14c在Z轴方向上具有比第一部分14a的厚度h1大的厚度h2。第三部分14c可以设置于图案部PT上。在第三部分14c连接有电极E12。电极E12与第一部分14a以及第二部分14b分离。当第三部分14c较厚时，能够使电极E12与第一芯18分离。因此，能够减少光的范围与电极E12重叠导致的光损失。可以通过使第一芯18的侧面相对于与第一芯18的底面正交的方向(Z轴方向)倾斜，由此使第一芯18的与X轴方向正交的截面具有倒锥形形状。即，可以通过使第二部分14b的侧面相对于与第一芯18的底面正交的方向(Z轴方向)倾斜，由此使第二部分14b的与X轴方向正交的截面具有锥形形状。
第二III-V族化合物半导体层116除了为不同的导电型以及具有侧面倾斜以外，具备与第二III-V族化合物半导体层16相同的结构。第二III-V族化合物半导体层116可以包含第一部分116a、第二部分116b和第三部分116c。第二部分116b配置于第一部分116a和第一芯18之间。第二部分116b可以与第一芯18的侧面相接。可以通过使第一芯18的侧面相对于与第一芯18的底面正交的方向(Z轴方向)倾斜，由此使第一芯18的与X轴方向正交的截面具有倒锥形形状。即，可以通过使第二部分116b的侧面相对于与第一芯18的底面正交的方向(Z轴方向)倾斜，由此使第二部分116b的与X轴方向正交的截面具有锥形形状。第一部分116a配置于第二部分116b和第三部分116c之间。第三部分116c可以与第二芯20的侧面相接。可以通过使第二芯20的侧面相对于与第二芯20的底面正交的方向(Z轴方向)倾斜，由此使第二芯20的与X轴方向正交的截面具有倒锥形形状。即，可以通过使第三部分116c的侧面相对于与第二芯20的底面正交的方向(Z轴方向)倾斜，由此使第三部分116c的与X轴方向正交的截面具有锥形形状。第一部分116a在Z轴方向上具有比第一芯18的厚度H小的厚度h1。第二部分116b在Z轴方向上具有比第一部分116a的厚度h1大的厚度h2。第三部分116c在Z轴方向上具有比第一部分116a的厚度h1大的厚度h2。在Y轴方向上，p型的第二III-V族化合物半导体层116的长度比n型的第一III-V族化合物半导体层14和n型的第三III-V族化合物半导体层22两者的合计长度小。第二III-V族化合物半导体层116所包含的III-V族化合物半导体的例子与第二III-V族化合物半导体层16所包含的III-V族化合物半导体的例子相同。
第三III-V族化合物半导体层22可以在包含第一部分22a以及第二部分22b的基础上，还包含第三部分22c。第一部分22a配置于第二部分22b和第三部分22c之间。第三部分22c在Z轴方向上具有比第一部分22a的厚度h1大的厚度h2。第三部分22c可以设置于图案部PT上。在第三部分22c连接有电极E13。电极E13与第一部分22a以及第二部分22b分离。当第三部分22c较厚时，能够使电极E13与第二芯20分离。因此，能够减少光的范围与电极E13重叠导致的光损失。可以通过使第二芯20的侧面相对于与第二芯20的底面正交的方向(Z轴方向)倾斜，由此使第二芯20的与X轴方向正交的截面具有倒锥形形状。即，可以通过使第二部分22b的侧面相对于与第二芯20的底面正交的方向(Z轴方向)倾斜，由此使第二部分22b的与X轴方向正交的截面具有锥形形状。
III-V族化合物半导体层24设置于第六区A6上。III-V族化合物半导体层24可以设置于图案部PT上。在III-V族化合物半导体层24连接有电极E11。
III-V族化合物半导体层26设置于第八区A8上。III-V族化合物半导体层26可以设置于图案部PT上。在III-V族化合物半导体层26连接有电极E14。
绝缘膜30可以包覆第一III-V族化合物半导体层14、第二III-V族化合物半导体层116、第一芯18、第二芯20以及第三III-V族化合物半导体层22。绝缘膜30可以包覆电极E11至E14。绝缘膜30所包含的绝缘材料的例子包含SiO2、SiNx、Al2O3以及AlN。
光调制器110可以具备电极E11至E15。电极E11至E15可以分别包含金属。在第二区域R2中，电极E11至E14可以分别在X轴方向上延伸。电极E11至E14可以在Y轴方向上依次排列。电极E12可以配置于电极E11和电极E13之间。电极E13可以配置于电极E12和电极E14之间。电极E15与第二III-V族化合物半导体层116连接。电极E15在第一区域R1以及第三区域R3中，分别配置于第一芯18和第二芯20之间。
在光调制器110具有GSSG(Ground Signal Signal Ground：接地信号信号接地)结构的情况下，向电极E12以及电极E13施加高频电压作为驱动电压，对电极E11以及电极E14赋予接地电位。在该情况下，向电极E12以及电极E13施加差分信号。即，向电极E12以及电极E13施加相位彼此相反的高频电压。可以向电极E15施加偏置电压。偏置电压可以是负的电压。偏置电压的绝对值可以是5V以上且20V以下。
电极E11可以具有位于衬底112的主面112s的第一缘的第一端部E11a、以及位于衬底112的主面112s的第二缘的第二端部E11b。电极E12可以具有位于第一缘的第一端部E12a、以及位于第二缘的第二端部E12b。电极E13可以具有位于第一缘的第一端部E13a、以及位于第二缘的第二端部E13b。电极E14可以具有位于第一缘的第一端部E14a、以及位于第二缘的第二端部E14b。来自驱动电路的电信号能够被输入至第一端部E12a以及第一端部E13a。电信号能够被从第二端部E12b以及第二端部E13b输出。
根据本实施方式的光调制器110，由于第一部分14a以及第一部分116a具有比第一芯18的厚度H小的厚度h1，因此可以获得对第一芯18赋予的优异的光阻隔性能。另外，由于通过第二部分14b以及第二部分116b向第一芯18施加电场，因此能够向第一芯18中的宽广区域施加电场。同样地，由于第一部分116a以及第一部分22a具有比第二芯20的厚度H小的厚度h1，因此可以获得对第二芯20赋予的优异的光阻隔性能。另外，由于通过第三部分116c以及第二部分22b向第二芯20施加电场，因此能够向第二芯20中的宽广区域施加电场。
在包覆层112c包含空隙部CV1的情况下，能够增大对第一芯18赋予的光阻隔系数。在包覆层112c包含空隙部CV2的情况下，能够增大对第二芯20赋予的光阻隔系数。
第二III-V族化合物半导体层116可以具有p型，第一III-V族化合物半导体层14以及第三III-V族化合物半导体层22可以分别具有n型。在该情况下，在Y轴方向上，能够相对地减小p型的第二III-V族化合物半导体层116的长度。因此，能够减小第二III-V族化合物半导体层116的光吸收系数以及电阻。
(第三实施方式)
图9是示意性表示第三实施方式所涉及的光调制器的剖视图。图9所示的光调制器210除了以下的点以外，具备与光调制器110相同的结构。光调制器210具备衬底212来替代衬底112。衬底212除了具有包覆层212c来替代包覆层112c以外，具备与衬底112相同的结构。包覆层212c具有衬底212的主面212s。主面212s具有第一区A1至第五区A5。
图10是示意性表示图9的光调制器的包覆层的俯视图。如图9以及图10所示，包覆层212c包含包覆部分212c1和包覆部分212c2。包覆部分212c1除了具有空隙部CV3以及支承部SP来替代空隙部CV1以外，具备与包覆部分112c1相同的结构。包覆部分212c2除了具有空隙部CV3以及支承部SP来替代空隙部CV2以外，具备与包覆部分112c2相同的结构。包覆部分212c1以及包覆部分212c2分别可以包含多个空隙部CV3和多个支承部SP。空隙部CV3以及支承部SP在Y轴方向上交替配置。支承部SP能够形成于相邻的空隙部CV3之间。空隙部CV3以及支承部SP可以分别在X轴方向上延伸。
支承部SP在包覆部分212c1处对第一III-V族化合物半导体层14、第一芯18以及第二III-V族化合物半导体层116进行支承。支承部SP在包覆部分212c2处对第三III-V族化合物半导体层22、第二芯20以及第二III-V族化合物半导体层116进行支承。支承部SP可以是柱状部。支承部SP例如包含硅。空隙部CV3可以被具有比第一III-V族化合物半导体层14或第三III-V族化合物半导体层22的折射率小的折射率的构件填充。
包覆部分212c1具有比第一III-V族化合物半导体层14的折射率小的平均折射率。在将空隙部CV3的折射率设为n1、将支承部SP的折射率设为n2、将包覆部分212c1中的空隙部CV3的体积比例设为RV1、将包覆部分212c1中的支承部SP的体积比例设为RV2(＝1-RV1)的情况下，包覆部分212c1的平均折射率na能够通过以下的式(1)计算出。
na＝n1×RV1+n2×RV2…(1)
包覆部分212c2具有比第三III-V族化合物半导体层22的折射率小的平均折射率。包覆部分212c2的平均折射率也能够与包覆部分212c1的平均折射率同样地计算出。
Y轴方向上的各支承部SP的宽度D可以比Y轴方向上的各空隙部CV3的宽度小。在将在第一芯18以及第二芯20传输的光L1的波长设为λ、将支承部SP的折射率设为n2的情况下，Y轴方向上的各支承部SP的宽度D可以是λ/n2以下。宽度D例如是0.5μm以下。
图11是示意性表示变形例所涉及的包覆层的俯视图。光调制器210可以具备包覆层312c来替代包覆层212c。包覆层312c除了空隙部CV3以及支承部SP的配置不同以外具备与包覆层212c相同的结构。在包覆层312c，支承部SP沿着衬底212的主面212s配置为格子状。即，支承部SP在X轴方向以及Y轴方向上延伸。因此，多个空隙部CV3沿着衬底212的主面212s以二维阵列配置。沿着衬底212的主面212s的各空隙部CV3的截面以及上表面形状可以是多边形、椭圆形或圆形，也可以是其他的形状。
光调制器210具备与第二III-V族化合物半导体层116连接的电极E16。光调制器210具有GSGSG(Ground Signal Ground Signal Ground：接地信号接地信号接地)结构。向电极E16赋予接地电位。光调制器210的第二III-V族化合物半导体层116在具有第一部分116a至第三部分116c的基础上还具有第四部分116d。第四部分116d设置于第一部分116a上。电极E16与第四部分116d连接。
光调制器210不具备III-V族化合物半导体层24以及III-V族化合物半导体层26。因此，电极E11以及E14与包覆层212c连接。在光调制器210，第一芯18以及第二芯20的侧面不倾斜。光调制器210不具备绝缘膜30。
根据本实施方式的光调制器210，可以获得与光调制器110相同的作用效果。此外，由于包覆部分212c1以及包覆部分212c2分别包含支承部SP，因此能够提高光调制器210的机械性强度。
(第四实施方式)
图12是示意性表示第四实施方式所涉及的光调制器的剖视图。图12所示的光调制器310除了以下的点，具备与图2的光调制器10相同的结构。光调制器310具备第一III-V族化合物半导体层214、第二III-V族化合物半导体层216以及第三III-V族化合物半导体层222来分别替代第一III-V族化合物半导体层14、第二III-V族化合物半导体层16以及第三III-V族化合物半导体层22。光调制器310具备第一芯218以及第二芯220来分别替代第一芯18以及第二芯20。
第一III-V族化合物半导体层214包含第一部分214a和第二部分214b。第一部分214a在Z轴方向上具有比第一芯218的厚度H1小的厚度h11。第二部分214b在Z轴方向上具有比第一部分214a的厚度h11大的厚度h21。
第一部分214a包含第一层214a1以及第二层214a2。第一层214a1在Z轴方向上配置于第二层214a2和衬底12之间。第一层214a1具备与图2的光调制器10的第一部分14a相同的结构。
第二层214a2可以包含与第一层214a1所包含的III-V族化合物半导体不同的III-V族化合物半导体。第二层214a2所包含的III-V族化合物半导体可以具有比第一层214a1所包含的III-V族化合物半导体的蚀刻率小的蚀刻率。在蚀刻中，可以使用包含甲烷气体以及氢气的混合气体。第二层214a2可以包含包含有铝的III-V族化合物半导体。在一个例子中，第二层214a2包含InAlAs。第二层214a2可以具有与第一层214a1的导电型相同的导电型。第二层214a2的厚度可以是0.01μm以上且0.04μm以下。
第二部分214b包含第一层214b1、第二层214b2以及第三层214b3。第一层214b1在Z轴方向上配置于第二层214b2和衬底12之间。第二层214b2在Z轴方向上配置于第一层214b1和第三层214b3之间。包含第一层214b1以及第三层214b3的部分具备与图2的光调制器10的第二部分14b相同的结构。
第二层214b2除了具有不同的导电型以外，具备与第一部分214a的第二层214a2相同的结构。第二层214b2可以具有与第一层214b1或第三层214b3的导电型相同的导电型。
第二III-V族化合物半导体层216可以包含第一部分216a、第二部分216b和第三部分216c。第一部分216a在Z轴方向上具有比第一芯218的厚度H1小的厚度h11。第二部分216b在Z轴方向上具有比第一部分216a的厚度h11大的厚度h21。第三部分216c在Z轴方向上具有比第一部分216a的厚度h11大的厚度h21。
第一部分216a包含第一层216a1以及第二层216a2。第一层216a1在Z轴方向上配置于第二层216a2和衬底12之间。第一层216a1具备与图2的光调制器10的第一部分16a相同的结构。
第二层216a2除了具有不同的导电型以外，具备与第一部分214a的第二层214a2相同的结构。第二层216a2可以具备与第一层216a1的导电型相同的导电型。
第二部分216b包含第一层216b1、第二层216b2以及第三层216b3。第一层216b1在Z轴方向上配置于第二层216b2和衬底12之间。第二层216b2在Z轴方向上配置于第一层216b1和第三层216b3之间。包含第一层216b1以及第三层216b3的部分具备与图2的光调制器10的第二部分16b相同的结构。
第二层216b2除了具有不同的导电型以外，具备与第一部分214a的第二层214a2相同的结构。第二层216b2可以具有与第一层216b1或第三层216b3的导电型相同的导电型。
第三部分216c包含第一层216c1、第二层216c2以及第三层216c3。第一层216c1在Z轴方向上配置于第二层216c2和衬底12之间。第二层216c2在Z轴方向上配置于第一层216c1和第三层216c3之间。包含第一层216c1以及第三层216c3的部分具备与图2的光调制器10的第三部分16c相同的结构。
第二层216c2除了具有不同的导电型以外，具备与第一部分214a的第二层214a2相同的结构。第二层216c2可以具有与第一层216c1或第三层216c3的导电型相同的导电型。
第三III-V族化合物半导体层222包含第一部分222a和第二部分222b。第一部分222a在Z轴方向上具有比第二芯220的厚度H1小的厚度h11。第二部分222b在Z轴方向上具有比第一部分222a的厚度h11大的厚度h21。
第一部分222a包含第一层222a1以及第二层222a2。第一层222a1在Z轴方向上配置于第二层222a2和衬底12之间。第一层222a1具备与图2的光调制器10的第一部分22a相同的结构。
第二层222a2除了具有不同的导电型以外，具备与第一部分214a的第二层214a2相同的结构。第二层222a2可以具有与第一层222a1的导电型相同的导电型。
第二部分222b包含第一层222b1、第二层222b2以及第三层222b3。第一层222b1在Z轴方向上配置于第二层222b2和衬底12之间。第二层222b2在Z轴方向上配置于第一层222b1和第三层222b3之间。包含第一层222b1以及第三层222b3的部分具备与图2的光调制器10的第二部分22b相同的结构。
第二层222b2除了具有不同的导电型以外，具备与第一部分214a的第二层214a2相同的结构。第二层222b2可以具有与第一层222b1或第三层222b3的导电型相同的导电型。
第一芯218包含第一层218a1、第二层218a2以及第三层218a3。第一层218a1在Z轴方向上配置于第二层218a2和衬底12之间。第二层218a2在Z轴方向上配置于第一层218a1和第三层218a3之间。包含第一层218a1以及第三层218a3的部分具备与图2的光调制器10的第一芯18相同的结构。
第二层218a2除了具有不同的导电型以外，具备与第一部分214a的第二层214a2相同的结构。第二层218a2可以具有与第一层218a1或第三层218a3的导电型相同的导电型。
第二芯220包含第一层220a1、第二层220a2以及第三层220a3。第一层220a1在Z轴方向上配置于第二层220a2和衬底12之间。第二层220a2在Z轴方向上配置于第一层220a1和第三层220a3之间。包含第一层220a1以及第三层220a3的部分具备与图2的光调制器10的第二芯20相同的结构。
第二层220a2除了具有不同的导电型以外，具备与第一部分214a的第二层214a2相同的结构。第二层220a2可以具有与第一层220a1或第三层220a3的导电型相同的导电型。
光调制器310能够通过与光调制器10的制造方法相同的方法来制造。在图4中，III-V族化合物半导体层102包含第一半导体层、第二半导体层、第一半导体层和第二半导体层之间的蚀刻停止层。从第一半导体层起，形成第一层214a1、第一层214b1、第一层218a1、第一层216b1、第一层216a1、第一层216c1、第一层220a1、第一层222b1以及第一层222a1。从蚀刻停止层起，形成第二层214a2、第二层214b2、第二层218a2、第二层216b2、第二层216a2、第二层216c2、第二层220a2、第二层222b2以及第二层222a2。从第二半导体层起，形成第三层214b3、第三层218a3、第三层216b3、第三层216c3、第三层220a3以及第三层222b3。
根据光调制器310，可以获得与光调制器10相同的作用效果。进一步地，在通过蚀刻形成第一部分214a的情况下，通过使第一部分214a的第二层214a2作为蚀刻停止层而发挥功能，能够高精度地控制第一部分214a的厚度h11。例如，可以遍及衬底12的主面12s地获得较高的面内均一性。第一部分214a可以通过使用了包含甲烷气体以及氢气的混合气体的蚀刻来形成。当第一部分214a的第二层214a2的厚度为0.01μm以上时，在蚀刻时保护第一层214a1的功能得以提高。当第二层214a2的厚度为0.04μm以下时，能够降低第二层214a2对光阻隔以及光调制的影响。关于第二层216a2以及第二层222a2也可以获得与第二层214a2相同的作用效果。
(第五实施方式)
图13是示意性表示第五实施方式所涉及的光调制器的剖视图。图13所示的光调制器410除了以下的点以外，具备与图9的光调制器210相同的结构。光调制器410具备第一III-V族化合物半导体层214、第二III-V族化合物半导体层216以及第三III-V族化合物半导体层222来分别替代第一III-V族化合物半导体层14、第二III-V族化合物半导体层116以及第三III-V族化合物半导体层22。光调制器410具备第一芯218以及第二芯220来分别替代第一芯18以及第二芯20。
在本实施方式中，第一III-V族化合物半导体层214可以在具有第一部分214a以及第二部分214b的基础上还具有第三部分214c。第三部分214c设置于第一部分214a的第二层214a2上。电极E12与第三部分214c连接。
在本实施方式中，第二III-V族化合物半导体层216可以在具有第一部分216a至第三部分216c的基础上还具有第四部分216d。第四部分216d设置于第一部分216a的第二层216a2上。电极E16与第四部分216d连接。
在本实施方式中，第三III-V族化合物半导体层222可以在具有第一部分222a以及第二部分222b的基础上还具有第三部分222c。第三部分222c设置于第一部分222a的第二层222a2上。电极E13与第三部分222c连接。
根据光调制器410，可以获得与光调制器210相同的作用效果。进一步地，可以获得与通过光调制器310的第二层214a2、第二层216a2以及第二层222a2得到的作用效果相同的作用效果。
以上，对本公开的适宜实施方式进行了详细说明，但本公开不限于上述实施方式。各实施方式的各构成要素可以任意组合。
例如，光调制器10可以具备衬底112或衬底212来替代衬底12。在光调制器10、210中，第一芯18以及第二芯20的侧面可以如光调制器110那样倾斜。光调制器10可以具备第二导电型的第二III-V族化合物半导体层116来替代第一导电型的第二III-V族化合物半导体层16。光调制器10、210可以具备绝缘膜30。在光调制器10中，第一III-V族化合物半导体层14可以包含第三部分14c。在该情况下，电极E1与第三部分14c连接。在光调制器10中，第三III-V族化合物半导体层22可以包含第三部分22c。在该情况下，电极E3与第三部分22c连接。
以下，对第一波导结构以及第二波导结构的光阻隔系数的模拟结果进行说明。模拟结果并非对本公开进行限定。
图14是示意性表示第一波导结构的剖视图。图14表示与第一芯18的延伸方向正交的截面(相当于图2)。图14所示的第一波导结构ST1具有以下的结构。
绝缘层112b：SiO2层。
包覆层112c：被图案化后的硅层以及空隙部CV1。图案部PT中的硅层的厚度T1是0.22μm。位于空隙部CV1下的硅层的厚度T2为0.05μm。
第一芯18：半绝缘性InGaAsP层。厚度H是0.6μm。宽度WD1是0.5μm。
第一III-V族化合物半导体层14：n-InGaAsP层。第一部分14a的厚度h1是0.3μm。第二部分14b的厚度h2是0.6μm。第二部分14b的宽度WD2是0.05μm。
第二III-V族化合物半导体层16：n-InGaAsP层。第一部分16a的厚度h1是0.3μm。第二部分16b的厚度h2是0.3μm。第二部分16b的宽度WD3是0.05μm。
绝缘膜30：SiNx膜。
图15是示意性表示第二波导结构的剖视图。图15表示与第一芯18的延伸方向正交的截面。图15所示的第二波导结构ST2具有以下的结构。
衬底512：半绝缘性InP衬底。
第一芯18：半绝缘性InGaAsP层。厚度H是0.6μm。宽度WD1是0.5μm。
III-V族化合物半导体层514：n-InP层。厚度是0.6μm。
III-V族化合物半导体层516：n-InP层。厚度是0.6μm。
第一芯18、III-V族化合物半导体层514以及III-V族化合物半导体层516曝露于空气中。
通过模拟，计算出第一波导结构ST1以及第二波导结构ST2的光阻隔系数。在模拟中使用的光L1的波长λ是1.55μm。模拟的结果是，第一波导结构ST1的对第一芯18赋予的光阻隔系数为78％。第二波导结构ST2的对第一芯18赋予的光阻隔系数为52％。可知第一波导结构ST1具有比第二波导结构ST2优异的光阻隔性能。
应该认为这次所公开的实施方式在全部的方面为示例而并非限制性内容。本发明的范围并非通过上述的意义而是通过权利要求书来表示，意图包含与权利要求书等同的意义以及范围内的全部的变更。

Claims (20)

1.一种光调制器，其中，
所述光调制器具备：
衬底，其具有包含第一区、第二区以及第三区的主面，所述第一区、所述第二区以及所述第三区分别在沿着所述主面的第一方向上延伸，所述第三区配置于所述第一区和所述第二区之间；
第一导电型的第一III-V族化合物半导体层，其设置于所述第一区上；
第一导电型或第二导电型的第二III-V族化合物半导体层，其设置于所述第二区上；
芯，其设置于所述第三区上，且包含III-V族化合物半导体；以及
电极，其与所述第一III-V族化合物半导体层连接，
所述第一III-V族化合物半导体层包含：第一部分，其在与所述主面正交的第二方向上具有比所述芯的厚度小的厚度；以及第二部分，其在所述第二方向上具有比所述第一部分的所述厚度大的厚度，所述第二部分配置于所述第一部分和所述芯之间。
2.根据权利要求1所述的光调制器，其中，所述衬底包含位于所述第三区之下的包覆部分，所述包覆部分具有比所述第一III-V族化合物半导体层的折射率小的折射率。
3.根据权利要求2所述的光调制器，其中，所述包覆部分包含空隙部。
4.根据权利要求3所述的光调制器，其中，所述包覆部分包含支承所述芯的支承部。
5.根据权利要求2所述的光调制器，其中，所述包覆部分包含多个空隙部和多个支承部，所述多个支承部分别对所述芯进行支承，所述多个空隙部以及所述多个支承部在与所述第一方向以及所述第二方向这两者正交的第三方向上交替配置。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的光调制器，其中，所述第二III-V族化合物半导体层具有第一导电型，所述第一导电型是n型。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的光调制器，其中，
所述主面包含第四区以及第五区，所述第四区以及所述第五区分别在所述第一方向上延伸，所述第四区配置于所述第二区和所述第五区之间，
所述芯是第一芯，
所述光调制器还具备：
第二芯，其设置于所述第四区上，且包含III-V族化合物半导体；以及
第一导电型的第三III-V族化合物半导体层，其设置于所述第五区上，
所述第二III-V族化合物半导体层具有第二导电型，所述第一导电型是n型，所述第二导电型是p型。
8.根据权利要求7所述的光调制器，其中，在与所述第一方向以及所述第二方向这两者正交的第三方向上，所述第二III-V族化合物半导体层的长度比所述第一III-V族化合物半导体层和所述第三III-V族化合物半导体层的合计长度小。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的光调制器，其中，所述第一部分包含第一层以及第二层，所述第一层在所述第二方向上配置于所述第二层和所述衬底之间，所述第二层包含与所述第一层所包含的III-V族化合物半导体不同的III-V族化合物半导体。
10.根据权利要求9所述的光调制器，其中，所述第二层包含含有铝的III-V族化合物半导体。
11.根据权利要求9或10所述的光调制器，其中，所述第二方向上的所述第二层的厚度是0.01μm以上且0.04μm以下。
12.根据权利要求1至11中任一项所述的光调制器，其中，所述第二部分在与所述第一方向以及所述第二方向这两者正交的第三方向上的宽度比所述第一部分在所述第三方向上的宽度小。
13.根据权利要求1至12中任一项所述的光调制器，其中，所述第二部分在与所述第一方向以及所述第二方向这两者正交的第三方向上的宽度比所述芯在所述第三方向上的宽度小。
14.根据权利要求1至13中任一项所述的光调制器，其中，所述第二部分在与所述第一方向以及所述第二方向这两者正交的第三方向上的宽度是0.1μm以上且2μm以下。
15.根据权利要求1至14中任一项所述的光调制器，其中，所述第一部分的所述厚度是0.1μm以上且1μm以下。
16.根据权利要求1至15中任一项所述的光调制器，其中，所述电极与所述第一部分连接，且与所述第二部分分离。
17.根据权利要求16所述的光调制器，其中，所述电极和所述第二部分之间的距离是1μm以上且5μm以下。
18.根据权利要求1至15中任一项所述的光调制器，其中，所述第一III-V族化合物半导体层包含第三部分，所述第一部分配置于所述第二部分和所述第三部分之间，所述第三部分在所述第二方向上具有比所述第一部分的所述厚度大的厚度。
19.根据权利要求18所述的光调制器，其中，所述电极与所述第三部分连接，且与所述第一部分以及所述第二部分分离。
20.根据权利要求1至19中任一项所述的光调制器，其中，所述芯是马赫曾德尔调制器的支路波导。
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