JP2009088242A - 光半導体装置およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 半導体光導波路同士の結合効率低下を抑制することができる半導体光導波路およびその製造方法を提供する。
【解決手段】 光半導体装置の製造方法は、半導体基板（１０）上の第１の半導体光導波路（３０）を含む積層構造に対し、｛０１１｝面に対して傾斜し且つ前記第１の半導体光導波路の端部を含む領域がオーバーハングした結合面を露出させる選択エッチングを施す工程と、結合面にＩｎ_{（１−ｘ）}Ｇａ_ｘＡｓ_{（１−ｙ）}Ｐ_ｙ（０＜ｘ≦１、０≦ｙ＜１）からなるキャップ層（５０）を成長させる工程と、第２の半導体光導波路（６１）を、第１の半導体光導波路のオーバーハングした領域を含んで成長させる工程と、を含む。
【選択図】 図３

Description

本発明は、光半導体装置およびその製造方法に関する。

近年、小型化および低価格化を目的として、半導体レーザ、半導体アンプ、半導体光導波路等の半導体素子が同一基板上にモノリシックに集積された光半導体デバイスの開発が要求されている。

位相調整器（以下、ＰＳと称する）付き半導体光増幅器（以下、ＳＯＡと称する）を例に、その集積化の方法を説明する。まず、ＳＯＡを構成するための半導体積層構造を半導体基板全面上に形成する。次に、半導体積層構造の表面のうち、ＳＯＡ領域をマスクパターンで覆う。このマスクパターンをエッチングマスクとして用いて選択的にエッチングする。これによって、ＳＯＡとＰＳとの結合面が露出する。次に、エッチングされた領域の半導体基板表面上にＰＳを構成するための半導体積層構造を再成長させる。これにより、ＳＯＡ領域の半導体積層構造とＰＳ領域の半導体積層構造とが、結合面を介して直接結合する。この後、リッジや電極の形成を行って、ＰＳ付きＳＯＡが完成する。このように、再成長によって光導波路が結合される部分は、バット（ｂｕｔｔ）結合と称される。

従来は、ＳＯＡ領域の半導体積層構造とＰＳ領域の半導体積層構造との結合面が（０１１）面など、｛０１１｝で示される面を持っていた。ところで、半導体の凹凸構造に再成長を行なうと、マストランスポートによって半導体層構造の角部が変形することが知られている。そして、その対策として変形防止層を形成する技術も提唱されている（特許文献１参照）。

しかしながら、背景技術に示されるような光半導体デバイスの集積化において、結合面に半導体層構造を再成長する際には、この変形は問題視されない。集積化された光半導体デバイスの接続部分に求められる特性、すなわち、光導波路の結合効率には悪影響が生じていなかったためである。つまり、たとえ上記変形が生じたとしても、マストランスポートは主に結合面の段差の上端と下端の角部とにおいて生じるものである。いっぽう、光導波路は結合面の高さ方向の中ほどに位置しており、たとえ半導体層構造に変形が生じたとしても、光導波路はその影響を受けにくいのである。

特開平３−１７９７３１号公報

しかしながら、結合面における反射対策として、この部分を｛０１１｝面に対して斜めに形成した場合、ＳＯＡ領域の半導体積層構造とＰＳ領域の半導体積層構造との結合面近傍において熱変形が顕著に見られることがわかった。

集積化された光半導体デバイスの間の結合面が｛０１１｝面、すなわち（０１１）、（０−１１）、（０１−１）、（０−１−１）・・・などの面に対して斜めに形成される場合、この結合面形成のためのエッチングにおいては、結合面における光導波路が深くサイドエッチされて、オーバーハング形状になってしまう。そして、ここに光結合する光導波路を再成長させると、結合面のオーバーハングした部分にＩｎＰからなる変形層が大きく成長してしまうのである。

このような変形層は、光導波路を再成長させる場合において、成長表面にＩｎＰが露出している場合に発生する。たとえば、基板がＩｎＰである場合で結合面形成のためのエッチングが基板にまで到達した場合、あるいは、積層構造にＩｎＰが含まれている場合に、結合面形成のためのエッチングによってこのＩｎＰが露出する場合に発生する。

光導波路の結合面、その中でも光導波路の中央部に変形層が大きく形成されると、光導波路を伝播する光の波長に対して無視できなくなり、変形層において放射あるいは反射などが生じて、光導波路間の光結合効率が劣化してしまう。この問題は、複数の光半導体デバイスを集積化する場合のほか、単一の光半導体デバイスであっても、その光導波路の一部を再成長によって形成する場合には同様に発生するものである。

本発明の目的は、光導波路を再成長によって他の光導波路に結合する場合における問題を解決し、光結合が良好に行なわれる光半導体装置およびその製造方法を提供するものである。

本発明に係る光半導体装置の製造方法は、半導体基板上の第１の半導体光導波路を含む積層構造に対し、｛０１１｝面に対して傾斜し且つ第１の半導体光導波路の端部を含む領域がオーバーハングした結合面を露出させる選択エッチングを施す工程と、結合面にＩｎ_{（１−ｘ）}Ｇａ_ｘＡｓ_{（１−ｙ）}Ｐ_ｙ（０＜ｘ≦１、０≦ｙ＜１）からなるキャップ層を成長させる工程と、第２の半導体光導波路を、第１の半導体光導波路のオーバーハングした領域を含んで成長させる工程と、を含むことを特徴とするものである。本発明に係る半導体光導波路の製造方法においては、キャップ層が設けられていることから、ＩｎＰからなる変形層の形成が抑制される。その結果、第１の半導体光導波路と第２の半導体光導波路との間の結合効率低下を抑制することができる。

上記製造方法において、半導体基板あるいは積層構造の少なくとも一方にＩｎＰが含まれてなり、選択エッチングによって、当該ＩｎＰが露出してもよい。キャップ層は、結合面と露出したＩｎＰを覆っていてもよい。キャップ層の成長温度は、第２の半導体光導波路の成長温度よりも低くてもよい。この場合、変形層の形成をより抑制することができる。｛０１１｝面に対して傾斜する角度は、１０度以上８０度以下であることが好ましい。キャップ層は、ＧａＡｓまたはＩｎＧａＡｓからなるものであってもよい。

本発明に係る光半導体装置は、半導体基板上の第１の半導体光導波路を含む積層構造と、第１の半導体光導波路の｛０１１｝面に対して傾斜し且つ第１の半導体光導波路の端部を含む領域がオーバーハングした結合面に設けられたＩｎ_{（１−ｘ）}Ｇａ_ｘＡｓ_{（１−ｙ）}Ｐ_ｙ（０＜ｘ≦１、０≦ｙ＜１）からなるキャップ層と、第１の半導体光導波路のオーバーハングした領域を含んで設けられた第２の半導体光導波路と、を備えることを特徴とするものである。本発明に係る半導体光導波路においては、キャップ層が設けられていることから、ＩｎＰからなる変形層の形成が抑制される。その結果、第１の半導体光導波路と第２の半導体光導波路との間の結合効率低下を抑制することができる。

｛０１１｝面に対して傾斜する角度は、１０度以上８０度以下であることが好ましい。キャップ層は、ＧａＡｓまたはＩｎＧａＡｓからなるものであってもよい。

本発明によれば、第１の半導体光導波路と第２の半導体光導波路との結合効率低下を抑制することができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態を説明する。

（第１の実施形態）
図１〜図３を参照しつつ、本発明の第１の実施形態に係る光半導体装置の製造方法を説明する。本実施の形態は、ＳＯＡ領域とＰＳ領域とをバット結合にて集積化した構造について説明するものである。図１（ａ）、図１（ｂ）および図２（ａ）〜図２（ｄ）は、光半導体装置の光軸方向に切断した場合の断面図を示す。図１（ｃ）および図１（ｄ）は、平面図を示す。図３（ａ）および図３（ｂ）は、光軸に垂直な面に沿って切断した場合の断面図を示す。

まず、図１（ａ）に示すように、半導体基板１０を準備する。半導体基板１０は、例えばＩｎＰからなる。次に、図１（ｂ）に示すように、半導体基板１０上に、ＳＯＡ領域を構成する半導体積層構造として、バッファ層２１、ＳＣＨ（Ｓｅｐａｒａｔｅ Ｃｏｎｆｉｎｅｍｅｎｔ Ｈｅｔｅｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）層３１、ＭＱＷ（Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ｑｕａｎｔｕｍ Ｗｅｌｌ）層３２、ＳＣＨ層３３およびクラッド層２２を順に形成する。

バッファ層２１は、例えばＩｎＰからなり、下側クラッド層としても機能する。ＳＣＨ層３１，３３は、例えばＩｎＧａＡｓＰからなる。ＭＱＷ層３２は、例えばＩｎ_０．７０Ｇａ_０．３０Ａｓ_０．６０Ｐ_０．４０（バリア）およびＩｎ_０．７０Ｇａ_０．３０Ａｓ_０．８５Ｐ_０．１５（ウェル）からなる。本実施の形態においては、ＳＣＨ層３１，３３およびＭＱＷ層３２が、光導波路層３０として機能する。光導波路層３０の層厚は、例えば０．３μｍ程度である。上側クラッド層として機能するクラッド層２２は、例えばＩｎＰからなる。クラッド層２２の層厚は、例えば０．５μｍ程度である。本実施の形態においては、図１（ｃ）に示すように、表面が（１００）面であり、［０１１］方向を後述するＳＯＡ領域１０１およびＰＳ領域１０２における光導波路の光軸に設定する。これにより、上記光軸は、（０１１）面に対して直交することになる。

次いで、図１（ｄ）に示すように、クラッド層２２上のＳＯＡ領域１０１となるべき領域にマスクパターン４０を配置する。マスクパターン４０においてＳＯＡ領域１０１とＰＳ領域１０２との境界は、［０１１］方向に対して斜めに形成されている。

次に、図２（ａ）に示すように、マスクパターン４０を用いて、選択エッチング処理を施す。この処理により、マスクパターン４０が配置されていない領域のクラッド層２２および光導波路層３０が除去される。この場合、露出した光導波路層３０の端面はＰＳ領域における光導波路との結合面となる。しかしながら、この結合面は（０１１）面に対して斜めになることから、様々な半導体結晶面が表れている。その結果、図２（ｂ）に示すようにサイドエッチが深く形成される。

次に、図２（ｃ）に示すように、エッチングによって露出した表面、すなわち、クラッド層２２からバッファ層２１にかけてキャップ層５０を選択成長させる。キャップ層５０は、例えばＧａＡｓからなり、例えば１ｎｍ〜２ｎｍ程度の層厚を有する。キャップ層５０は、例えばＭＯＣＶＤ法等の成膜法を用いて成長させることができる。キャップ層５０がＧａＡｓからなる場合には、ＴＥＧ（トリ・エチル・ガリウム）およびＡｓＨ_３を材料として用い、ＴＥＧ分圧を０．００２Ｔｏｒｒとし、ＡｓＨ_３分圧を０．０３８Ｔｏｒｒとして成長させることができる。

次いで、図２（ｄ）に示すように、導波路コア６１、クラッド層６２およびコンタクト層７１，７２を形成する。導波路コア６１およびクラッド層６２は、マスクパターン４０を利用した選択成長によって形成される。この際、上記サイドエッチングによってオーバーハング形状となった結合面には、キャップ層５０が設けられているため、従来のようにＩｎＰが付着することが抑制される。コンタクト層７１，７２は、このマスクパターン４０を除去した後、コンタクト層となる半導体層を成長させ、これをＳＯＡ領域１０１、ＰＳ領域１０２に対応してパターンニングすることにより、形成される。ここで、導波路コア６１は、例えばＩｎＧａＡｓＰからなり、光導波路層３０と同様の層厚を有する。また、クラッド層６２は、例えばＩｎＰからなり、クラッド層２２と同様の層厚を有する。コンタクト層７１，７２は、例えばＩｎＧａＡｓからなる。

次に、図３（ａ）に示すように、上記光軸方向に沿ってクラッド層２２，６２およびコンタクト層７１，７２にエッチング処理を施して、ＳＯＡ領域１０１およびＰＳ領域１０２が結合したリッジストライプ７０を形成する。次いで、図３（ｂ）に示すように、コンタクト層７１上にｐ型電極７３を形成する。なお、図示しないが、コンタクト層７２上にもｐ型電極７４が形成され、これらｐ型電極は、例えばＴｉＰｔ／Ａｕからなる。さらに、リッジストライプ７０の両側に露出した表面に絶縁層７５を形成する。絶縁層７５は、例えばＳｉＯ_２からなる。さらに、半導体基板１０の下面にｎ型電極７６を形成する。ｎ型電極７６は、例えばＡｕＧｅ／Ａｕからなる。以上の工程により、ＳＯＡ領域１０１およびＰＳ領域１０２からなる光半導体装置が完成する。

本実施の形態によれば、キャップ層５０を設けることによって、ＩｎＰからなる変形層の形成を抑制することができる。それにより、ＳＯＡ領域１０１とＰＳ領域１０２との結合面における結合効率低下を抑制することができる。本実施の形態に係るＰＳ付きＳＯＡを外部共振器型レーザの利得部として用いれば、モード安定性が向上する。

なお、キャップ層５０の成長温度は、次に再成長される光導波路層の成長温度よりも低いことが好ましい。これは、キャップ層５０の成長時に前記変形層が生成されることを抑制する効果があるからである。本実施の形態においては、例えば図４に示すように、６００℃程度の温度で導波路コア６１を成長させる場合に、４００℃程度の温度でキャップ層５０を成長させれば変形層の形成をより効果的に抑制することができる。また、キャップ層５０は、Ｉｎ_{（１−ｘ）}Ｇａ_ｘＡｓ_{（１−ｙ）}Ｐ_ｙ（ただし、０＜ｘ≦１、０≦ｙ＜１）で表現される半導体を採用することができる。特に、デバイスに対する相性や成長管理の容易性などを考慮すると、ＧａＡｓやＩｎＧａＡｓが好ましい。

なお、本実施の形態では、ＳＯＡ領域１０１とＰＳ領域１０２との結合面は、（０１１）面から傾斜した面で構成されているが、これは、｛０１１｝で代表される面から傾斜した面であればよく、たとえば（０１１）のほかにも（０−１１）、（０１−１）、（０−１−１）あるいは、これらの等価面（たとえば（１０１）や（−１０１）他）から傾斜した面を採用することもできる。また、ＳＯＡ領域１０１とＰＳ領域１０２との結合面の｛０１１｝面に対する傾きは、特に限定されるものではないが、１０度以上８０度以下であることが好ましい。この範囲においては変形層が形成されやすいからである。

本実施の形態においては、光導波路層３０が第１の半導体光導波路に相当し、導波路コア６１が第２の半導体光導波路に相当する。

（第２の実施形態）
続いて、図５を参照しつつ、本発明の第２の実施形態に係る光半導体装置の製造方法について説明する。光半導体装置は、後述するＤＦＢ（Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ ＦｅｅｄＢａｃｋ）領域１０３、ＳＯＡ領域１０４およびＭＯＤ（Ｍｏｄｕｌａｔｏｒ）領域１０５が順に連結された半導体レーザである。本実施の形態においては、ＤＦＢ領域１０３とＳＯＡ領域１０４とは共通の半導体層構造を有する。一方、ＳＯＡ領域１０４とＭＯＤ領域１０５とはバット結合される。

まず、図５（ａ）に示すように、半導体積層構造を準備する。ＩｎＰからなる半導体基板１０においては、ＤＦＢ領域１０３に回折格子が設けられている。この半導体積層構造は、上記半導体基板１０上にＳＣＨ層２１１、ＭＱＷ層２１２、ＳＣＨ層２１３およびクラッド層２１４が順に形成された構造を有する。

ＳＣＨ層２１１，２１３は、例えばＩｎＧａＡｓＰからなる。ＭＱＷ層２１２は、例えばＩｎ_０．７０Ｇａ_０．３０Ａｓ_０．６０Ｐ_０．４０（バリア）およびＩｎ_０．７０Ｇａ_０．３０Ａｓ_０．８５Ｐ_０．１５（ウェル）からなる。クラッド層２１４は、例えばＩｎＰからなる。ＳＣＨ層２１１、ＭＱＷ層２１２およびＳＣＨ層２１３を総称して、光導波路層２３０と称する。

次に、ＤＦＢ領域１０３およびＳＯＡ領域１０４上のクラッド層２１４上にマスクパターン２２０を設ける。マスクパターン２２０においてＳＯＡ領域１０４とＭＯＤ領域１０５との境界は、［０１１］方向に対して斜めに形成されている。

次に、図５（ｂ）に示すように、マスクパターン２２０を用いて、選択エッチング処理を施す。それにより、マスクパターン２２０が配置されていない領域のクラッド層２２および光導波路層２３０が除去される。この処理によって露出した光導波路層２３０の端面は、（０１１）面に対して斜めになることから、図５（ｂ）に示すように光導波路層２３０に対してサイドエッチが深く形成されてオーバーハングする。

次に、図５（ｃ）に示すように、エッチングによって露出した表面、すなわちクラッド層２１４から半導体基板１０にかけてキャップ層２５０を選択成長させる。キャップ層２５０は、例えばＧａＡｓからなり、例えば１ｎｍ〜２ｎｍ程度の層厚を有する。キャップ層２５０は、第１の実施形態に係るキャップ層５０と同様の方法によって形成される。

次いで、図５（ｄ）に示すように、図５（ｂ）のエッチング処理によって除去された領域にマスクパターン２２０を用いた選択成長により、ＳＣＨ層２２１、ＭＱＷ層２２２、ＳＣＨ層２２３およびクラッド層２２４を成長させる。ＳＣＨ層２２１は、例えばＩｎＧａＡｓＰからなる。ＭＱＷ層２２２は、例えばＩｎ_０．６５Ｇａ_０．３５Ａｓ_０．６０Ｐ_０．４０（バリア）およびＩｎ_０．７０Ｇａ_０．３０Ａｓ_０．８０Ｐ_０．２０（ウェル）からなる。クラッド層２２４は、例えばＩｎＰからなる。

次に、図５（ｅ）に示すように、コンタクト層２６１，２６３，２６５を形成する。これらコンタクト層は、マスクパターン２２０を除去した後にクラッド層２１４，２２４上に例えばＩｎＧａＡｓ層を形成し、これをＤＦＢ領域１０３、ＳＯＡ領域１０４およびＭＯＤ領域１０５にそれぞれ対応してパターンニングすることで形成される。

なお、図示しないが、コンタクト層２６１，２６３，２６５上には、ＤＦＢ領域１０３、ＳＯＡ領域１０４、ＭＯＤ領域１０５のそれぞれに対応した電極が設けられている。半導体基板１０の裏面には裏面電極が設けられている。また、光軸方向においては、公知のメサ埋め込み構造、あるいは第１の実施形態と同様のリッジストライプ構造が設けられる。

以上のように形成された本実施の形態に係る光半導体装置は、ＳＯＡ領域１０４とＭＯＤ領域１０５との結合面のオーバーハング部分において、ＩｎＰからなる変形層の形成が抑制されることから、半導体レーザ装置としてのモード安定性が向上する。

本実施の形態においては、光導波路層２３０が第１の半導体光導波路に相当し、ＳＣＨ層２２１、ＭＱＷ層２２２およびＳＣＨ層２２３が第２の半導体光導波路に相当する。

なお、上記実施の形態は本発明が適用される一例にすぎない。２つの半導体光導波路の結合面が｛０１１｝面に対して斜めになる場合であれば、第１、第２の実施形態以外にも、本発明は種々の光半導体装置に適用することが可能である。たとえば、ＤＦＢ領域とＭＯＤ領域と光導波路の組合せ、あるいは、ＤＦＢ領域内に利得部と位相制御部とが交互に設けられたＴＤＡ−ＤＦＢ（Ｔｕｎａｂｌｅ Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ Ａｍｐｌｉｆｉｃａｔｉｏｎ − ＤＦＢ）レーザにおいて、利得部と位相制御部との接合部分に本発明を適用することもできる。

以下、第１の実施形態に係る光半導体装置を作製し、その特性について調べた。

（実施例１）
実施例１においては、第１の実施形態に係る光半導体装置を作製した。キャップ層５０として、ＧａＡｓを用いた。また、ＳＯＡ領域１０１とＰＳ領域１０２との結合面を、光導波路層３０の（０１１）面に対して３０度傾斜させた。

（比較例１）
比較例１においては、キャップ層５０を設けなかった。また、ＳＯＡ領域１０１とＰＳ領域１０２との結合面を、光導波路層３０の（０１１）面に対して３０度傾斜させた。

（比較例２）
比較例２においては、キャップ層５０を設けなかった。また、ＳＯＡ領域１０１とＰＳ領域１０２との結合面を、光導波路層３０の（０１１）面に対して平行に形成した。

（比較例３）
比較例３においては、キャップ層５０を設けなかった。また、ＳＯＡ領域１０１とＰＳ領域１０２との結合面を、光導波路層３０の（０１１）面に対して１０度傾斜させた。

（比較例４）
比較例４においては、キャップ層５０を設けなかった。また、ＳＯＡ領域１０１とＰＳ領域１０２との結合面を、光導波路層３０の（０１１）面に対して４５度傾斜させた。

（分析１）
分析１においては、キャップ層５０の有無に起因する変形層の生成について調べた。図６に、実施例１および比較例１に係る半導体光導波路の光軸方向に沿って切断した断面を示す。図６（ａ）は比較例１に係る半導体光導波路の断面写真であり、図６（ｂ）はその模式図を示す。図６（ｃ）は実施例１に係る半導体光導波路の断面写真であり、図６（ｄ）はその模式図を示す。なお、断面写真は、ＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）を用いて撮影したものである。図６においては、第１の実施形態と同様の部分には同じ番号を付している。

図６（ａ）および図６（ｂ）に示すように、比較例１に係る半導体光導波路においては、ＳＯＡ領域１０１とＰＳ領域１０２との結合面にＩｎＰからなる厚い変形層が形成された。これは、ＰＳ領域の光導波路を成長させる際に、成長面に露出したＩｎＰがマストランスポートによって堆積したものであると考えられる。これに比較して、図６（ｃ）および図６（ｄ）に示すように、実施例１に係る半導体光導波路においては、ＳＯＡ領域１０１とＰＳ領域１０２との結合面に変形層は確認されなかった。これは、キャップ層５０を設けることによって、変形層の形成が抑制されたからであると考えられる。

なお、図６（ｃ）および図６（ｄ）において、サイドエッチされた部分に付着している部分６１ｂは、ＰＳ領域１０２の導波路コア６１ａの一部であり、ＩｎＰからなる変形層ではない。また、図６（ｃ）では、ＧａＡｓからなるキャップ層５０は、ＩｎＧａＡｓＰからなる導波路コア６１と接することでその境界が判別困難であるが、実際には図６（ｄ）に示すように延在している。

（分析２）
分析２においては、結合面の傾斜角に起因する変形層の生成について調べた。図７に、比較例２〜４に係る半導体光導波路の光軸方向に沿って切断した断面を示す。図７（ａ）は比較例２に係る半導体光導波路の断面写真であり、図７（ｂ）はその模式図を示す。図７（ｃ）は比較例３に係る半導体光導波路の断面写真であり、図７（ｄ）はその模式図を示す。図７（ｅ）は比較例４に係る半導体光導波路の断面写真であり、図７（ｆ）はその模式図を示す。なお、断面写真は、ＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）を用いて撮影したものである。図７においても、第１の実施形態と同様の部分には、同じ番号を付している。

図７（ａ）および図７（ｂ）に示すように、比較例２に係る光半導体装置においては、ＳＯＡ領域１０１の光導波路（ＭＱＷ層３２，ＳＣＨ層３１，３３）とＰＳ領域１０２の導波路コア６１との結合面には、ほとんどＩｎＰが付着しなかった。これは、結合面が（０１１）であり、サイドエッチが形成されなかったためであると考えられる。

なお、ＳＣＨ層３１，３３には若干のＩｎＰの付着が見られる。しかしながら、ＳＣＨ層３１，３３は隣接するクラッド層（ＩｎＰ）とＭＱＷ層３２との中間の屈折率を持っていることから、付着したＩｎＰとの屈折率差は大きくない。したがって結合効率の劣化は小さい。また、光導波路はその中央部が最も光密度が高くなることから、この部分の結合面におけるＩｎＰの付着は、結合効率に対する影響が比較的大きい。この点で言えば、図７（ａ）および図７（ｂ）のように、光導波路の中央部であるＭＱＷ３２にＩｎＰが付着しておらず、比較例２においては光結合効率の劣化は事実上生じていないといえる。

一方、図７（ｃ）および図７（ｄ）に示すように、比較例３に係る半導体光導波路においては、ＳＯＡ領域１０１とＰＳ領域１０２との結合面にＩｎＰからなる変形層が形成された。これは、結合面が（０１１）面に対して斜めに形成されてサイドエッチが深く形成されたためであると考えられる。

さらに、図７（ｅ）および図７（ｆ）に示すように、比較例４に係る半導体光導波路においては、比較例３に比較して変形層がさらに厚く形成された。なお、変形層の生成量は、結合面の（０１１）面に対する傾斜角４５度を境界に対称になると考えられる。なお、これは、（０１１）面に限らず｛０１１｝で表現される面であれば同じ傾向が現れる。

以上のことから、ＳＯＡ領域１０１とＰＳ領域１０２との結合面がファセット面に対して１０度以上８０度以下である場合に変形層が確認されることがわかった。したがって、上記結合面と｛０１１｝面とのなす角度が１０度以上８０度以下の場合に、本発明が特に効果を発揮することがわかった。

本発明の第１の実施形態に係る半導体光導波路の製造方法を説明するための図である。 第１の実施形態に係る半導体光導波路の製造方法を説明するための図である。 第１の実施形態に係る半導体光導波路の製造方法を説明するための図である。 キャップ層、導波路コアおよびクラッド層の成長温度の一例を示す図である。 本発明の第２の実施形態に係る半導体光導波路の製造方法を説明するための図である。 実施例および比較例の結合面近傍の断面を示す図である。 実施例および比較例の結合面近傍の断面を示す図である。

符号の説明

１０ 半導体基板
２２ クラッド層
３０ 光導波路層
３１，３３ ＳＣＨ層
３２ ＭＱＷ層
４０ マスクパターン
５０ キャップ層
６１ 導波路コア
６２ クラッド層
１０１ ＳＯＡ領域
１０２ ＰＳ領域

Claims (9)

1. 半導体基板上の第１の半導体光導波路を含む積層構造に対し、｛０１１｝面に対して傾斜し且つ前記第１の半導体光導波路の端部を含む領域がオーバーハングした結合面を露出させる選択エッチングを施す工程と、
   前記結合面にＩｎ_{（１−ｘ）}Ｇａ_ｘＡｓ_{（１−ｙ）}Ｐ_ｙ（０＜ｘ≦１、０≦ｙ＜１）からなるキャップ層を成長させる工程と、
   第２の半導体光導波路を、前記第１の半導体光導波路のオーバーハングした領域を含んで成長させる工程と、
   を含むことを特徴とする光半導体装置の製造方法。
2. 前記半導体基板あるいは前記積層構造の少なくとも一方にＩｎＰが含まれてなり、前記選択エッチングによって、当該ＩｎＰが露出することを特徴とする請求項１記載の光半導体装置の製造方法。
3. 前記キャップ層は、前記結合面と前記露出したＩｎＰを覆うことを特徴とする請求項２記載の光半導体装置の製造方法。
4. 前記キャップ層の成長温度は、前記第２の半導体光導波路の成長温度よりも低いことを特徴とする請求項１記載の光半導体装置の製造方法。
5. 前記｛０１１｝面に対して傾斜する角度は、１０度以上８０度以下であることを特徴とする請求項１記載の光半導体装置の製造方法。
6. 前記キャップ層は、ＧａＡｓまたはＩｎＧａＡｓからなることを特徴とする請求項１記載の光半導体装置の製造方法。
7. 半導体基板上の第１の半導体光導波路を含む積層構造と、
   前記第１の半導体光導波路の｛０１１｝面に対して傾斜し且つ前記第１の半導体光導波路の端部を含む領域がオーバーハングした結合面に設けられたＩｎ_{（１−ｘ）}Ｇａ_ｘＡｓ_{（１−ｙ）}Ｐ_ｙ（０＜ｘ≦１、０≦ｙ＜１）からなるキャップ層と、
   前記第１の半導体光導波路のオーバーハングした領域を含んで設けられた第２の半導体光導波路と、を備えることを特徴とする光半導体装置。
8. 前記｛０１１｝面に対して傾斜する角度は、１０度以上８０度以下であることを特徴とする請求項７記載の光半導体装置。
9. 前記キャップ層は、ＧａＡｓまたはＩｎＧａＡｓからなることを特徴とする請求項７記載の光半導体装置。

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