JP2022119325A - Optical semiconductor device and method of manufacturing optical semiconductor device - Google Patents

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昌布 若葉
Masaki Wakaba
泰雅 川北
Yasumasa Kawakita
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Abstract

To provide an optical semiconductor device that has improved novel constitution such that, for example, a power consumption for heat generation of a heater layer can be suppressed, and a method of manufacturing the optical semiconductor device.SOLUTION: An optical semiconductor device has, for example; a base which has a base surface crossing a first direction as a crystal azimuth [100]; a mesa which protrudes from the base surface in the first direction to extend along the base surface, and has an end face in the first direction; a waveguide layer which is provided, at a position of the mesa separate from the end face in the opposite direction from the first direction, to extend along the base surface; and a heater layer which is provided at a position of the mesa separate from the waveguide layer in the first direction to generate heat when supplied with electric power, where a cavity part including a groove which is recessed in the first direction and extends in a second direction crossing the first direction is provided at a position of the mesa apart from the waveguide layer in the opposite direction from the first direction, and the second direction crosses a crystal azimuth [011] of the base obliquely at a difference of 45° or less.SELECTED DRAWING: Figure 21

Description

本発明は、光半導体装置および光半導体装置の製造方法に関する。 The present invention relates to an optical semiconductor device and a method for manufacturing an optical semiconductor device.

従来、メサ上にヒータ層を備えた光半導体装置が知られている(特許文献1)。 2. Description of the Related Art Conventionally, an optical semiconductor device having a heater layer on a mesa is known (Patent Document 1).

特開2016-054168号公報JP 2016-054168 A

この種の光半導体装置にあっては、ヒータ層の発熱による消費電力を抑制することができれば、有益である。 In this type of optical semiconductor device, it would be beneficial if power consumption due to heat generation of the heater layer could be suppressed.

そこで、本発明の課題の一つは、例えば、ヒータ層の発熱による消費電力を抑制することができるような、改善された新規な構成を備えた光半導体装置および光半導体装置の製造方法を得ることである。 Accordingly, one of the objects of the present invention is to provide an optical semiconductor device and a method for manufacturing the optical semiconductor device, which have an improved and novel configuration that can suppress power consumption due to heat generation of the heater layer, for example. That is.

本発明の光半導体装置は、例えば、結晶方位[100]方向である第一方向と交差したベース面を有したベースと、前記ベース面から前記第一方向に突出し、前記ベース面に沿って延び、前記第一方向の端面を有したメサと、前記メサの、前記端面から前記第一方向の反対方向に離れた位置で、前記ベース面に沿って延びるように設けられた導波路層と、前記メサの、前記導波路層から前記第一方向に離れた位置に設けられ、電力の供給により発熱するヒータ層と、を有し、前記メサの、前記導波路層から前記第一方向の反対方向に離間した位置に、前記第一方向に凹み当該第一方向と交差した第二方向に延びた溝を含む空洞部が設けられ、前記第二方向は、前記ベースの結晶方位[011]方向と45°以下の角度差で斜めに交差している。 An optical semiconductor device of the present invention includes, for example, a base having a base surface that intersects a first direction, which is the crystal orientation [100] direction, and a base surface that protrudes in the first direction from the base surface and extends along the base surface. a mesa having an end face in the first direction; a waveguide layer provided so as to extend along the base face at a position of the mesa separated from the end face in a direction opposite to the first direction; a heater layer that is provided in the mesa at a position away from the waveguide layer in the first direction and that generates heat by being supplied with electric power, the mesa in the opposite direction from the waveguide layer in the first direction; A cavity portion is provided at a position spaced apart in the direction of and obliquely intersect with an angle difference of 45° or less.

前記光半導体装置にあっては、前記角度差の絶対値は、10°以上45°以下となる方向であってもよい。 In the optical semiconductor device, the absolute value of the angle difference may be in a direction of 10° or more and 45° or less.

前記光半導体装置にあっては、前記溝は、前記第一方向にV字状に凹み前記第二方向に延びてもよい。 In the optical semiconductor device, the groove may be recessed in the first direction in a V shape and extend in the second direction.

前記光半導体装置にあっては、前記空洞部は、当該空洞部における前記第一方向の反対方向の端部に位置し、前記第一方向と交差して前記第二方向に延びた底面を有してもよい。 In the optical semiconductor device, the hollow portion has a bottom surface located at an end portion of the hollow portion opposite to the first direction and extending in the second direction while intersecting the first direction. You may

前記光半導体装置にあっては、前記メサは、当該メサの前記ベース面に沿う延び方向が前記第二方向に略沿った第一部位を有してもよい。 In the optical semiconductor device, the mesa may have a first portion whose extending direction along the base surface of the mesa is substantially along the second direction.

前記光半導体装置にあっては、前記メサは、当該メサの前記ベース面に沿う延び方向が前記第二方向と交差した第二部位を有してもよい。 In the optical semiconductor device, the mesa may have a second portion where a direction of extension of the mesa along the base surface intersects the second direction.

前記光半導体装置にあっては、前記メサに、前記空洞部として、前記第一方向および前記第二方向と交差した第三方向に並んだ複数の空洞部が設けられてもよい。 In the optical semiconductor device, the mesa may be provided with, as the cavity, a plurality of cavities arranged in a third direction crossing the first direction and the second direction.

前記光半導体装置にあっては、前記メサは、前記第三方向の端面および当該第三方向の反対方向の端面としての二つの側面を有し、前記空洞部は、前記二つの側面のそれぞれにおいて前記第三方向に開放された空洞部を含んでもよい。 In the optical semiconductor device, the mesa has two side surfaces as an end surface in the third direction and an end surface in the direction opposite to the third direction, and the hollow portion is formed on each of the two side surfaces. A hollow part opened in the third direction may be included.

前記光半導体装置にあっては、前記空洞部は、前記メサ内で閉じた空洞部を含んでもよい。 In the optical semiconductor device, the cavity may include a cavity closed within the mesa.

前記光半導体装置にあっては、前記空洞部は、当該空洞部における前記第一方向の反対方向の端部に位置し前記第一方向と交差して前記第二方向に延びた底面と、前記底面を覆う被覆層と、が設けられた空洞部を含んでもよい。 In the optical semiconductor device, the hollow portion includes a bottom surface located at an end portion of the hollow portion opposite to the first direction and extending in the second direction intersecting the first direction; and a cavity provided with a cover layer covering the bottom surface.

前記光半導体装置は、前記メサの、前記導波路層に対して前記ヒータ層とは反対側であって、前記空洞部と前記第一方向に並ぶ位置に、隣接部位よりも熱伝導率が低い熱抵抗層を有してもよい。 The optical semiconductor device has a lower thermal conductivity than an adjacent portion at a position of the mesa opposite to the heater layer with respect to the waveguide layer and aligned with the cavity in the first direction. It may have a thermal resistance layer.

前記光半導体装置は、前記メサの、前記導波路層に対して前記ヒータ層とは反対側であって、前記空洞部と前記第一方向および前記第二方向と交差した第三方向に並ぶ位置に、隣接部位よりも隣接部位よりも熱伝導率が低い熱抵抗層を有してもよい。 The optical semiconductor device is located on the side of the mesa opposite to the heater layer with respect to the waveguide layer, and is aligned with the hollow portion in a third direction crossing the first direction and the second direction. Additionally, it may have a thermal resistance layer having a lower thermal conductivity than the adjacent portion.

前記光半導体装置にあっては、前記熱抵抗層は、前記空洞部に対して前記第三方向の両側に位置してもよい。 In the optical semiconductor device, the thermal resistance layer may be positioned on both sides of the cavity in the third direction.

前記光半導体装置にあっては、前記メサは、前記導波路層に沿って延びた回折格子層を有してもよい。 In the optical semiconductor device, the mesa may have a diffraction grating layer extending along the waveguide layer.

前記光半導体装置にあっては、前記メサは、前記導波路層に沿って延びた回折格子層を有し、前記空洞部は、当該空洞部の前記延び方向の両端部が前記回折格子層の前記延び方向の両端部と前記第一方向に重なるように設けられるか、あるいは前記回折格子層よりも前記延び方向の両側に張り出すように設けられてもよい。 In the optical semiconductor device, the mesa has a diffraction grating layer extending along the waveguide layer, and the hollow portion has both ends of the diffraction grating layer in the extending direction of the hollow portion. It may be provided so as to overlap both ends in the extending direction in the first direction, or may be provided so as to protrude from the diffraction grating layer on both sides in the extending direction.

本発明の光半導体装置は、例えば、第一方向と交差したベース面を有したベースと、前記ベース面から前記第一方向に突出し、前記ベース面に沿って延び、前記第一方向の端面を有したメサと、前記メサの、前記端面から前記第一方向の反対方向に離れた位置で、前記メサの前記ベース面に沿う延び方向に沿って延びるように設けられた導波路層と、前記メサの、前記導波路層から前記第一方向に離れた位置に設けられ、電力の供給により発熱するヒータ層と、を有し、前記メサの、前記導波路層から前記第一方向の反対方向に離間した位置に、前記第一方向にV字状に凹み前記第一方向と交差した第二方向に延びた溝を含む空洞部が設けられる。 The optical semiconductor device of the present invention includes, for example, a base having a base surface that intersects with a first direction, a base surface that protrudes in the first direction from the base surface, extends along the base surface, and has an end surface in the first direction. a waveguide layer provided so as to extend along the extending direction along the base surface of the mesa at a position away from the end surface of the mesa in the direction opposite to the first direction; a heater layer that is provided in the mesa at a position away from the waveguide layer in the first direction and that generates heat when supplied with electric power, the mesa in the direction opposite the first direction from the waveguide layer At a position spaced apart from each other, a cavity is provided that includes a groove that is recessed in the first direction in a V-shape and extends in a second direction that intersects the first direction.

本発明の光半導体装置は、例えば、第一方向と交差したベース面を有したベースと、前記ベース面から前記第一方向に突出し、前記ベース面に沿って延び、前記第一方向の端面を有したメサと、前記メサの、前記端面から前記第一方向の反対方向に離れた位置で、前記メサの前記ベース面に沿う延び方向に沿って延びるように設けられた導波路層と、前記メサの、前記導波路層から前記第一方向に離れた位置に設けられ、電力の供給により発熱するヒータ層と、を有し、前記メサの、前記導波路層から前記第一方向の反対方向に離間した位置に、前記メサ内で閉じている空洞部が設けられる。 The optical semiconductor device of the present invention includes, for example, a base having a base surface that intersects with a first direction, a base surface that protrudes in the first direction from the base surface, extends along the base surface, and has an end surface in the first direction. a waveguide layer provided so as to extend along the extending direction along the base surface of the mesa at a position away from the end surface of the mesa in the direction opposite to the first direction; a heater layer that is provided in the mesa at a position away from the waveguide layer in the first direction and that generates heat when supplied with electric power, the mesa in the direction opposite the first direction from the waveguide layer Cavities are provided which are closed within the mesas at locations spaced apart from each other.

前記光半導体装置にあっては、前記空洞部は、前記メサの前記ベース面に沿う延び方向に沿って延びていてもよい。 In the optical semiconductor device, the hollow portion may extend along a direction in which the mesa extends along the base surface.

前記光半導体装置にあっては、前記空洞部は、前記第一方向にV字状に凹むとともに前記延び方向に沿って延びていてもよい。 In the optical semiconductor device, the hollow portion may be recessed in the first direction in a V shape and extend along the extension direction.

前記光半導体装置にあっては、前記ベースおよびメサは、閃亜鉛鉱型構造を有したIII-V族半導体で作られてもよい。 In the optical semiconductor device, the base and mesa may be made of a III-V group semiconductor having a zincblende structure.

本発明の光半導体装置の製造方法は、例えば、ベースの第一方向と交差したベース面上に、当該第一方向と交差した第二方向に延びた被覆層を設ける工程と、前記ベース面上で結晶粒子を第一方向に成長させるエピタキシャル成長により積層体を形成する工程と、前記積層体を部分的に除去してメサを形成する工程と、前記メサの前記第一方向の端面上に、電力の供給により発熱するヒータ層を形成する工程と、を有し、前記積層体を形成する工程において、前記積層体は、その内部に、前記被覆層上で前記第一方向に凹み前記第二方向に延びた溝を含む空洞部が設けられた状態に形成される。 The method for manufacturing an optical semiconductor device of the present invention includes, for example, providing a coating layer extending in a second direction that intersects the first direction on a base surface that intersects the first direction of the base; forming a laminate by epitaxial growth in which crystal grains grow in the first direction; partially removing the laminate to form a mesa; and forming a heater layer that generates heat by supplying a heater layer, wherein in the step of forming the laminate, the laminate is recessed in the first direction on the coating layer in the second direction. is formed with a cavity including a groove extending into the cavity.

本発明によれば、例えば、ヒータ層の発熱による消費電力を抑制することができるような、改善された新規な構成を備えた光半導体装置および光半導体装置の製造方法を得ることができる。 According to the present invention, for example, it is possible to obtain an optical semiconductor device and a method of manufacturing the optical semiconductor device having an improved and novel configuration that can suppress power consumption due to heat generation of the heater layer.

図1は、第1実施形態の光半導体装置の例示的かつ模式的な斜視図である。FIG. 1 is an exemplary and schematic perspective view of the optical semiconductor device of the first embodiment. 図2は、図1のII-II断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line II--II in FIG. 図3は、図1のIII-III断面図である。FIG. 3 is a sectional view taken along line III--III in FIG. 図4は、第1実施形態の光半導体装置のベースとなるウエハおよび当該ウエハ上に形成された被覆層の例示的かつ模式的な平面図である。FIG. 4 is an exemplary schematic plan view of a wafer serving as a base of the optical semiconductor device of the first embodiment and a coating layer formed on the wafer. 図5は、第1実施形態の光半導体装置のベースおよび当該ベース上に成長したクラッド層を示す例示的かつ模式的な断面図であって、結晶方位[011]方向と被覆層の延び方向との角度差が0°である場合を示す。FIG. 5 is an exemplary and schematic cross-sectional view showing the base of the optical semiconductor device of the first embodiment and the cladding layer grown on the base, showing the crystal orientation [011] direction and the extending direction of the coating layer. is 0°. 図6は、第1実施形態の光半導体装置のベースおよび当該ベース上に成長したクラッド層を示す例示的かつ模式的な断面図であって、結晶方位[011]方向と被覆層の延び方向との角度差が0°より大きくかつ10°より小さい場合を示す。FIG. 6 is an exemplary and schematic cross-sectional view showing the base of the optical semiconductor device of the first embodiment and the clad layer grown on the base, showing the crystal orientation [011] direction and the extending direction of the coating layer. is greater than 0° and less than 10°. 図7は、第1実施形態の光半導体装置のベースおよび当該ベース上に成長したクラッド層を示す例示的かつ模式的な断面図であって、結晶方位[011]方向と被覆層の延び方向との角度差が10°以上でありかつ45°以下である場合を示す。FIG. 7 is an exemplary and schematic cross-sectional view showing the base of the optical semiconductor device of the first embodiment and the cladding layer grown on the base, showing the crystal orientation [011] direction and the extending direction of the coating layer. is 10° or more and 45° or less. 図8は、第1実施形態の光半導体装置のベース上に成長したクラッド層に出現する突出部の高さのクラッド層の厚さに対する比の、結晶方位[011]方向と被覆層の延び方向との角度差に応じた変化を示すグラフである。FIG. 8 shows the crystal orientation [011] direction and the extending direction of the coating layer, showing the ratio of the height of the protrusion appearing in the clad layer grown on the base of the optical semiconductor device of the first embodiment to the thickness of the clad layer. 4 is a graph showing changes according to the angle difference from . 図9は、第1実施形態の光半導体装置のベースおよび当該ベース上に成長したクラッド層を示す例示的かつ模式的な断面図であって、結晶方位[011]方向と被覆層の延び方向との角度差が10°以上でありかつ45°以下である場合において、被覆層上に有限長の空洞部が形成された状態を示す図である。FIG. 9 is an exemplary and schematic cross-sectional view showing the base of the optical semiconductor device of the first embodiment and the cladding layer grown on the base, showing the crystal orientation [011] direction and the extending direction of the coating layer. 10 is a diagram showing a state in which a finite-length cavity is formed on the coating layer when the angle difference between is 10° or more and 45° or less. FIG. 図10は、第1実施形態の光半導体装置の製造方法の一工程を示す例示的かつ模式的な断面図である。FIG. 10 is an exemplary and schematic cross-sectional view showing one step of the method for manufacturing the optical semiconductor device of the first embodiment. 図11は、第1実施形態の光半導体装置の製造方法の図10よりも後の工程を示す例示的かつ模式的な断面図である。11A and 11B are exemplary and schematic cross-sectional views showing steps subsequent to FIG. 10 in the method of manufacturing the optical semiconductor device of the first embodiment. 図12は、第1実施形態の光半導体装置の製造方法の図11よりも後の工程を示す例示的かつ模式的な断面図である。12A and 12B are exemplary and schematic cross-sectional views showing steps subsequent to FIG. 11 in the method for manufacturing the optical semiconductor device of the first embodiment. 図13は、第2実施形態の光半導体装置の図3と同等位置での例示的かつ模式的な断面図である。13 is an exemplary and schematic cross-sectional view of the optical semiconductor device of the second embodiment at the same position as in FIG. 3. FIG. 図14は、第3実施形態の光半導体装置の図2と同等位置での例示的かつ模式的な断面図である。14 is an exemplary and schematic cross-sectional view of the optical semiconductor device of the third embodiment at the same position as in FIG. 2. FIG. 図15は、第4実施形態の光半導体装置の図2と同等位置での例示的かつ模式的な断面図である。FIG. 15 is an exemplary and schematic cross-sectional view of the optical semiconductor device of the fourth embodiment at the same position as in FIG. 図16は、第5実施形態の光半導体装置の図2と同等位置での例示的かつ模式的な断面図である。FIG. 16 is an exemplary and schematic cross-sectional view of the optical semiconductor device of the fifth embodiment at the same position as in FIG. 図17は、第6実施形態の光半導体装置の図2と同等位置での例示的かつ模式的な断面図である。FIG. 17 is an exemplary and schematic cross-sectional view of the optical semiconductor device of the sixth embodiment at the same position as in FIG. 図18は、第6実施形態の光半導体装置の図2と同等位置での例示的かつ模式的な断面図であって、メサの位置と被覆層の位置とがメサの幅方向にずれた場合を示す図である。FIG. 18 is an exemplary and schematic cross-sectional view of the optical semiconductor device of the sixth embodiment at the same position as in FIG. It is a figure which shows. 図19は、第7実施形態の光半導体装置の図3と同等位置での例示的かつ模式的な断面図である。FIG. 19 is an exemplary and schematic cross-sectional view of the optical semiconductor device of the seventh embodiment at the same position as in FIG. 図20は、第8実施形態の光半導体装置の例示的かつ模式的な断面図である。FIG. 20 is an exemplary and schematic cross-sectional view of the optical semiconductor device of the eighth embodiment. 図21は、第9実施形態の光半導体装置の例示的かつ模式的な平面図である。FIG. 21 is an exemplary and schematic plan view of the optical semiconductor device of the ninth embodiment. 図22は、第10実施形態の光半導体装置の例示的かつ模式的な平面図である。FIG. 22 is an exemplary and schematic plan view of the optical semiconductor device of the tenth embodiment. 図23は、第11実施形態の光半導体装置の例示的かつ模式的な平面図である。FIG. 23 is an exemplary schematic plan view of the optical semiconductor device of the eleventh embodiment.

以下、本発明の例示的な実施形態が開示される。以下に示される実施形態の構成、ならびに当該構成によってもたらされる作用および結果(効果)は、一例である。本発明は、以下の実施形態に開示される構成以外によっても実現可能である。また、本発明によれば、構成によって得られる種々の効果(派生的な効果も含む)のうち少なくとも一つを得ることが可能である。 Illustrative embodiments of the invention are disclosed below. The configurations of the embodiments shown below and the actions and results (effects) brought about by the configurations are examples. The present invention can be realized by configurations other than those disclosed in the following embodiments. Moreover, according to the present invention, at least one of various effects (including derivative effects) obtained by the configuration can be obtained.

以下に示される複数の実施形態は、同様の構成を備えている。よって、各実施形態の構成によれば、当該同様の構成に基づく同様の作用および効果が得られる。また、以下では、それら同様の構成には同様の符号が付与されるとともに、重複する説明が省略される場合がある。 A number of embodiments shown below have similar configurations. Therefore, according to the configuration of each embodiment, similar actions and effects based on the similar configuration can be obtained. Moreover, below, while the same code|symbol is provided to those same structures, the overlapping description may be abbreviate|omitted.

本明細書において、序数は、部位や、方向等を区別するために便宜上付与されており、優先順位や順番を示すものではない。 In this specification, ordinal numbers are given for convenience in order to distinguish parts, directions, etc., and do not indicate priority or order.

また、各図において、X方向を矢印Xで表し、Y方向を矢印Yで表し、Z方向を矢印Zで表す。X方向、Y方向、およびZ方向は、互いに交差するとともに互いに直交している。 In each figure, the X direction is indicated by an arrow X, the Y direction is indicated by an arrow Y, and the Z direction is indicated by an arrow Z. The X-, Y-, and Z-directions intersect each other and are orthogonal to each other.

[第1実施形態]
図1は、第1実施形態の光半導体装置10A(10)の斜視図である。図1に示されるように、光半導体装置10Aは、ベース11と、メサ12と、を備えている。本実施形態では、一例として、Z方向の反対方向に見た平面視においてX方向に直線状に延びたメサ12について説明するが、メサ12は、当該平面視において折れ曲がっていてもよいし、湾曲していてもよい。また、メサ12は、X方向と交差した方向に延びていてもよい。
[First embodiment]
FIG. 1 is a perspective view of an optical semiconductor device 10A (10) of the first embodiment. As shown in FIG. 1, the optical semiconductor device 10A includes a base 11 and a mesa 12. As shown in FIG. In the present embodiment, as an example, the mesa 12 extending linearly in the X direction in plan view seen in the direction opposite to the Z direction will be described, but the mesa 12 may be bent or curved in plan view. You may have Also, the mesa 12 may extend in a direction crossing the X direction.

ベース11は、半導体基板であり、Z方向と交差しかつ直交するとともに、X方向およびY方向に延びている。ベース11は、ベース面11aを有している。ベース面11aは、Z方向と交差しかつ直交するとともに、X方向およびY方向に延びている。ベース11は、例えば、n型のインジウムリン(InP)のような、閃亜鉛鉱型構造を有したIII-V族半導体で作られる。ベース11は、基板とも称されうる。 The base 11 is a semiconductor substrate, intersects and is perpendicular to the Z direction, and extends in the X and Y directions. The base 11 has a base surface 11a. The base surface 11a intersects and is orthogonal to the Z direction and extends in the X and Y directions. The base 11 is made of a III-V semiconductor with a zincblende structure, for example n-type indium phosphide (InP). Base 11 may also be referred to as a substrate.

メサ12は、ベース面11aから、Z方向に突出している。メサ12は、Z方向に略一定の高さおよびY方向に略一定の幅で、X方向に延びている。すなわち、メサ12は、ベース面11a上に突出して当該ベース面11aに沿って延びた壁のような形状を有している。本実施形態では、X方向は、メサ12の延び方向の一例であり、Y方向は、メサ12の幅方向とも称され、また、Z方向は、メサ12の高さ方向あるいは突出方向とも称されうる。Z方向は、第一方向の一例である。 The mesa 12 protrudes in the Z direction from the base surface 11a. The mesa 12 extends in the X direction with a substantially constant height in the Z direction and a substantially constant width in the Y direction. That is, the mesa 12 has a wall-like shape that protrudes above the base surface 11a and extends along the base surface 11a. In this embodiment, the X direction is an example of the extending direction of the mesa 12, the Y direction is also called the width direction of the mesa 12, and the Z direction is also called the height direction or the projecting direction of the mesa 12. sell. The Z direction is an example of a first direction.

メサ12は、二つの側面12aと、頂面12bと、を有している。 The mesa 12 has two side surfaces 12a and a top surface 12b.

二つの側面12aは、メサ12のY方向およびY方向の反対方向の端面、言い換えると、メサ12の幅方向の両側の端面である。側面12aは、Y方向と交差しかつ直交するとともに、X方向およびZ方向に延びている。側面12aは、Z方向に略一定の高さで、X方向に延びている。また、二つの側面12aは、略平行である。 The two side surfaces 12a are the end surfaces of the mesa 12 in the Y direction and the opposite direction in the Y direction, in other words, the end surfaces on both sides of the mesa 12 in the width direction. The side surface 12a intersects and is orthogonal to the Y direction and extends in the X and Z directions. The side surface 12a extends in the X direction at a substantially constant height in the Z direction. Also, the two side surfaces 12a are substantially parallel.

頂面12bは、メサ12のZ方向の端部に位置している。頂面12bは、Z方向と交差しかつ直交するとともに、X方向およびY方向に延びている。頂面12bは、Y方向に略一定の幅で、X方向に延びている。また、頂面12bは、ベース面11aと略平行である。頂面12bは、端面の一例である。 The top surface 12b is positioned at the end of the mesa 12 in the Z direction. The top surface 12b intersects and is orthogonal to the Z direction and extends in the X and Y directions. The top surface 12b extends in the X direction with a substantially constant width in the Y direction. Also, the top surface 12b is substantially parallel to the base surface 11a. The top surface 12b is an example of an end surface.

メサ12は、導波路層14と、クラッド層13,15と、を有している。メサ12においては、クラッド層13、導波路層14、およびクラッド層15が、Z方向にこの順に積層されている。なお、メサ12は、例えば、より多くの層を有するなど、図1とは異なる構成を備えてもよい。 The mesa 12 has a waveguide layer 14 and clad layers 13 and 15 . In the mesa 12, a clad layer 13, a waveguide layer 14, and a clad layer 15 are laminated in this order in the Z direction. It should be noted that the mesa 12 may have a different configuration than in FIG. 1, for example having more layers.

導波路層14は、頂面12bからZ方向の反対方向に離れた位置に設けられており、メサ12のZ方向の中間に位置し、ベース面11aに沿って延びている。導波路層14は、Z方向と交差しかつ直交するとともに、Z方向に略一定の厚さで、X方向に帯状に延びている。また、導波路層14は、メサ12の二つの側面12a間で渡っている。 The waveguide layer 14 is provided at a position away from the top surface 12b in the opposite direction in the Z direction, is positioned in the middle of the mesa 12 in the Z direction, and extends along the base surface 11a. The waveguide layer 14 intersects and is perpendicular to the Z direction, has a substantially constant thickness in the Z direction, and extends in a strip shape in the X direction. The waveguide layer 14 also spans between the two sides 12 a of the mesa 12 .

クラッド層13は、導波路層14に対してZ方向の反対側に隣接し、クラッド層15は、導波路層14に対してZ方向に隣接している。すなわち、導波路層14は、Z方向において、クラッド層13とクラッド層15との間に位置している。 The clad layer 13 is adjacent to the waveguide layer 14 on the opposite side in the Z direction, and the clad layer 15 is adjacent to the waveguide layer 14 in the Z direction. That is, the waveguide layer 14 is located between the clad layer 13 and the clad layer 15 in the Z direction.

導波路層14は、光を伝送するコアとして機能し、クラッド層13,15は、当該導波路層14に対するクラッドとして機能する。導波路層14およびクラッド層13,15の材質は、クラッド層13,15の屈折率が導波路層14の屈折率よりも低くなるよう、設定される。一例として、導波路層14はInGaAsPによって作られ、クラッド層13,15は、インジウムリン(InP)のような、閃亜鉛鉱型構造を有したIII-V族半導体で作られる。 The waveguide layer 14 functions as a core that transmits light, and the clad layers 13 and 15 function as clads for the waveguide layer 14 . Materials for the waveguide layer 14 and the clad layers 13 and 15 are set so that the refractive index of the clad layers 13 and 15 is lower than the refractive index of the waveguide layer 14 . As an example, waveguide layer 14 is made of InGaAsP and cladding layers 13 and 15 are made of a III-V semiconductor with a zincblende structure, such as indium phosphide (InP).

メサ12の二つの側面12aおよび頂面12b、ならびにベース面11aは、不図示の誘電体層で覆われている。 The two side surfaces 12a and top surface 12b of the mesa 12 and the base surface 11a are covered with a dielectric layer (not shown).

頂面12b上には、誘電体層を介して、ヒータ層16が設けられている。ヒータ層16は、導波路層14からZ方向に離れた位置において、Z方向に略一定の厚さで、X方向に帯状に延びている。ヒータ層16は、不図示の電極および導体配線からの電力の供給によって発熱する電気抵抗体で作られている。ヒータ層16は、例えば、ニッケル(Ni)およびクロム(Cr)を主成分とする合金で作られる。 A heater layer 16 is provided on top surface 12b via a dielectric layer. The heater layer 16 extends in a strip shape in the X direction with a substantially constant thickness in the Z direction at a position away from the waveguide layer 14 in the Z direction. The heater layer 16 is made of an electric resistor that generates heat by being supplied with power from electrodes and conductor wiring (not shown). The heater layer 16 is made of, for example, an alloy containing nickel (Ni) and chromium (Cr) as main components.

図1に示されるように、メサ12において、導波路層14に対してヒータ層16の反対側、言い換えると、導波路層14に対してZ方向の反対方向に離れた位置には、空洞部12cが設けられている。空洞部12cは、メサ12の根元部分に設けられている。なお、空洞部12cのZ方向の位置は、ベース面11aと導波路層14との間であればよく、メサ12の根元部分には限定されない。 As shown in FIG. 1 , in the mesa 12 , a cavity is provided on the opposite side of the waveguide layer 14 from the heater layer 16 , in other words, on the opposite side of the waveguide layer 14 in the Z direction. 12c is provided. The hollow portion 12 c is provided at the root portion of the mesa 12 . The position of the hollow portion 12c in the Z direction is not limited to the root portion of the mesa 12 as long as it is between the base surface 11a and the waveguide layer .

空洞部12cは、X方向に延びている。また、空洞部12cのX方向と交差した断面は、三角形状の形状、より詳しくは垂線がZ方向に沿う二等辺三角形状の形状を、有している。 The hollow portion 12c extends in the X direction. The cross section of the hollow portion 12c intersecting the X direction has a triangular shape, more specifically, an isosceles triangular shape whose perpendicular extends along the Z direction.

図2は、図1のII-II断面図であり、図3は、図1のIII-III断面図である。空洞部12cは、底面12c1と、二つの側面12c21とによって囲まれている。底面12c1は、空洞部12cにおいてZ方向の反対方向の端部に位置し、Z方向と交差し、Y方向に略一定の幅でX方向に延びている。底面12c1は、例えば、ベース面11aの一部である。二つの側面12c21は、底面12c1のY方向の両端からZ方向に向かうにつれて互いにY方向に近づくようにZ方向に対して傾斜している。図2に示される断面形状を有した空洞部12cは、図1,3に示されるように、X方向に延びている。すなわち、空洞部12cは、Z方向に凹みX方向に延びたV字状の溝12c2を含んでいる。溝12c2は、V字溝とも称されうる。溝12c2のZ方向の端部に設けられる凹線12c22は、X方向に延びている。X方向は第二方向の一例である。側面12c21は、傾斜面とも称されうる。なお、図1,3に示されるように、本実施形態では、空洞部12c(12c-1)の延び方向すなわちX方向の両端は、開放されている。 2 is a sectional view taken along line II-II in FIG. 1, and FIG. 3 is a sectional view taken along line III-III in FIG. The hollow portion 12c is surrounded by a bottom surface 12c1 and two side surfaces 12c21. The bottom surface 12c1 is located at the opposite end of the cavity 12c in the Z direction, intersects the Z direction, and extends in the X direction with a substantially constant width in the Y direction. The bottom surface 12c1 is, for example, part of the base surface 11a. The two side surfaces 12c21 are inclined with respect to the Z direction so as to approach each other in the Y direction from both ends of the bottom surface 12c1 in the Y direction. The hollow portion 12c having the cross-sectional shape shown in FIG. 2 extends in the X direction as shown in FIGS. That is, the hollow portion 12c includes a V-shaped groove 12c2 recessed in the Z direction and extending in the X direction. The groove 12c2 can also be called a V-shaped groove. A concave line 12c22 provided at the end of the groove 12c2 in the Z direction extends in the X direction. The X direction is an example of the second direction. The side surface 12c21 can also be called an inclined surface. As shown in FIGS. 1 and 3, in the present embodiment, both ends of the hollow portion 12c (12c-1) in the extending direction, that is, in the X direction are open.

本実施形態では、メサ12および空洞部12cは、同じX方向に延びている。メサ12は、ベース面11aに沿った延び方向がX方向に沿っており、第一部位の一例である。 In this embodiment, the mesa 12 and the cavity 12c extend in the same X direction. The mesa 12 is an example of a first portion, and the extending direction along the base surface 11a is along the X direction.

空洞部12cの底面12c1上には、被覆層17が設けられている。被覆層17は、Z方向に略一定の厚さで、X方向に帯状に延びている。被覆層17の作用については後述する。なお、本実施形態では、空洞部12c内に被覆層17が存在しているが、被覆層17は、メサ12の製造プロセスにおいて、消失する場合もある。 A covering layer 17 is provided on the bottom surface 12c1 of the hollow portion 12c. The coating layer 17 has a substantially constant thickness in the Z direction and extends in a strip shape in the X direction. The action of the coating layer 17 will be described later. In this embodiment, the coating layer 17 exists in the cavity 12c, but the coating layer 17 may disappear during the manufacturing process of the mesa 12. FIG.

上述したヒータ層16は、導波路層14を加熱するために設けられている。電力の供給によってヒータ層16で生じた熱は、クラッド層15においてZ方向の反対方向に伝わり、導波路層14に到達する。この熱は、さらに導波路層14からクラッド層13においてZ方向の反対方向に伝わり、ベース11へ逃げる。このような、導波路層14からのクラッド層13を介したベース11への熱の逃げが大きいと、ヒータ層16による加熱効率が低くなり、消費電力の増大の一因となる。 The heater layer 16 described above is provided to heat the waveguide layer 14 . The heat generated in the heater layer 16 by the supply of electric power is transmitted in the direction opposite to the Z direction in the cladding layer 15 and reaches the waveguide layer 14 . This heat is further transmitted from the waveguide layer 14 to the cladding layer 13 in the direction opposite to the Z direction and escapes to the base 11 . If such a large amount of heat escapes from the waveguide layer 14 to the base 11 through the clad layer 13, the heating efficiency of the heater layer 16 is lowered, which contributes to an increase in power consumption.

この点、本実施形態では、上述したように、メサ12において空洞部12cが設けられているため、図2に示されるように、メサ12のうちベース11に近い根元部分において、空洞部12cのY方向の両側において、メサ12のY方向の幅が狭くなっている。すなわち、メサ12は、空洞部12cが設けられた位置において、Z方向と交差する断面積が他の部分よりも狭い狭窄部を有している。したがって、本実施形態によれば、導波路層14から、熱が、クラッド層13すなわちメサ12を介してベース11へ逃げ難くなるため、ヒータ層16による加熱効率が低くなるのを抑制し、消費電力を抑制することができる。 In this regard, in the present embodiment, as described above, the hollow portion 12c is provided in the mesa 12. Therefore, as shown in FIG. The width of the mesa 12 in the Y direction is narrowed on both sides in the Y direction. That is, the mesa 12 has a constricted portion having a narrower cross-sectional area crossing the Z direction than other portions at the position where the hollow portion 12c is provided. Therefore, according to the present embodiment, heat is less likely to escape from the waveguide layer 14 to the base 11 via the cladding layer 13, that is, the mesa 12, thereby suppressing a decrease in the heating efficiency of the heater layer 16 and increasing the power consumption. Power can be suppressed.

[空洞部の形成]
図4は、ベース11となるウエハWFおよび当該ウエハWF上に設けられた被覆層17を示す平面図である。本実施形態において、クラッド層13のようなメサ12となる部位は、ベース面11aとなるウエハWFの面上に、エピタキシャル成長によって形成される。この場合、メサ12となる部位の成長方向(積層方向)は、ウエハWFの結晶方位の[100]方向である。当該[100]方向は、Z方向である。Z方向は、成長方向あるいは積層方向とも称されうる。なお、ウエハWFのオリエンテーションフラットOFは、ウエハWFの結晶方位の[01-1]方向に沿っている。
[Formation of cavity]
FIG. 4 is a plan view showing the wafer WF serving as the base 11 and the coating layer 17 provided on the wafer WF. In this embodiment, a portion such as the cladding layer 13 that will become the mesa 12 is formed by epitaxial growth on the surface of the wafer WF that will become the base surface 11a. In this case, the growth direction (stacking direction) of the portion that becomes the mesa 12 is the [100] direction of the crystal orientation of the wafer WF. The [100] direction is the Z direction. The Z direction may also be referred to as the growth direction or stacking direction. The orientation flat OF of the wafer WF is along the [01-1] direction of the crystal orientation of the wafer WF.

また、本実施形態において、被覆層17は、エピタキシャル成長において当該被覆層17上にクラッド層13が成長しない材質、具体的には、例えば、二酸化珪素(SiO)、窒化珪素(SiN)のような誘電体や、タングステン(W)のような導電体で作られる。よって、エピタキシャル成長において、クラッド層13は、Z方向の反対方向に見た場合に、被覆層17で覆われていない露出領域上に成長する。 In the present embodiment, the coating layer 17 is made of a material that does not allow the cladding layer 13 to grow on the coating layer 17 during epitaxial growth, specifically, for example, silicon dioxide (SiO 2 ), silicon nitride (SiN x ), or the like. It is made of a dielectric or a conductor such as tungsten (W). Therefore, in epitaxial growth, the cladding layer 13 grows on exposed regions not covered with the covering layer 17 when viewed in the direction opposite to the Z direction.

発明者らは、鋭意研究により、被覆層17から外れた露出領域上にエピタキシャル成長によってクラッド層13が成長する場合において、図4に示されるように、被覆層17が結晶方位[011]方向に対して45°以下で斜めに角度差θで交差した方向(X方向)に延びていると、成長層内、すなわちクラッド層13内に、被覆層17に対してZ方向に隣接した空洞部12cが形成されることを見出した。なお、空洞部12cは、Z方向に有限長の高さを有しており、Z方向には閉じられているものとする。 Through extensive research, the inventors have found that when the cladding layer 13 is grown by epitaxial growth on the exposed region outside the covering layer 17, the covering layer 17 is aligned with the crystal orientation [011] as shown in FIG. , the growth layer, that is, the cladding layer 13, has a cavity 12c adjacent to the coating layer 17 in the Z direction. found to be formed. It is assumed that the cavity 12c has a finite height in the Z direction and is closed in the Z direction.

図5~7は、結晶方位[011]方向とX方向との間の角度差θの大きさの違いによるクラッド層13の成長状態の違いを示す、ベース11およびクラッド層13の断面図である。図5は、図4の角度差θが0°の場合、図6は、当該角度差θが0°より大きくかつ10°より小さい場合、図7は、当該角度差θが10°以上45°以下である場合を示している。 5 to 7 are cross-sectional views of the base 11 and the clad layer 13, showing the difference in the growth state of the clad layer 13 due to the difference in the magnitude of the angle difference θ between the crystal orientation [011] direction and the X direction. . 5 shows the results when the angle difference θ in FIG. 4 is 0°, FIG. 6 shows the results when the angle difference θ is greater than 0° and less than 10°, and FIG. The following cases are shown.

図5に示されるように、角度差θが0°の場合にあっては、エピタキシャル成長において、クラッド層13には、被覆層17のY方向の両端からZ方向に向かうにつれてY方向に互いに離れる方向に向かう二つの傾斜面13aが形成される。よって、角度差が0°の場合には、クラッド層13内において、被覆層17上にZ方向に有限長の高さの空洞部12cを形成するのが難しい。 As shown in FIG. 5, when the angle difference .theta. Two inclined planes 13a are formed. Therefore, when the angle difference is 0°, it is difficult to form the hollow portion 12c having a finite length in the Z direction above the coating layer 17 in the clad layer 13 .

図6に示されるように、角度差θが0°より大きくかつ10°より小さい場合にあっては、エピタキシャル成長において、クラッド層13には、被覆層17のY方向の両端から、Z方向に向かうにつれてY方向に互いに近づく方向に向かう二つの傾斜面が形成された後、途中から、Z方向に向かうにつれてY方向に互いに離れる方向に向かう傾斜面が形成される。言い換えると、被覆層17に対してY方向の両側に隣接した二つのクラッド層13には、Z方向の中間位置においてY方向に互いに近づく方向に突出した突出部13bが形成される。この場合、クラッド層13のZ方向の厚さ(高さ)Hに対する被覆層17の幅Wmを適宜に設定することにより、二つの突出部13bのピーク13p同士が接するかあるいは接続するように構成すれば、被覆層17上にZ方向に有限長の高さの空洞部12cを形成することができる。 As shown in FIG. 6, when the angle difference θ is greater than 0° and less than 10°, in the epitaxial growth, the cladding layer 13 has a After two sloped surfaces are formed in the direction of approaching to each other in the Y direction, an sloped surface in the direction of separating from each other in the Y direction is formed halfway along the Z direction. In other words, the two cladding layers 13 adjacent to the coating layer 17 on both sides in the Y direction have protrusions 13b protruding toward each other in the Y direction at intermediate positions in the Z direction. In this case, by appropriately setting the width Wm of the coating layer 17 with respect to the thickness (height) H of the cladding layer 13 in the Z direction, the peaks 13p of the two protrusions 13b are configured to contact or connect with each other. Then, the hollow portion 12c having a finite height in the Z direction can be formed on the covering layer 17. FIG.

ここで、被覆層17のY方向の端部と突出部13bのピーク13pとの間の傾斜面のベース面11aとの鋭角の角度(以下、内向き傾斜角度と称する)をα、突出部13bの被覆層17のY方向の端部からのY方向における突出高さ(幅)をWp、被覆層17のY方向の幅をWm、ベース面11aからピーク13pまでのZ方向の高さ(以下、ピーク高さと称する)をHp、クラッド層13のZ方向の厚さをHとし、被覆層17の厚さを無視したとすると、2・Wp≧Wmであれば、二つのピーク13pが互いに接するかあるいは接続されることになる。ここで、Hp=Wp・tanαであるから、この場合、
Wm≦2・Hp/tanα ・・・(1)
を満たすよう、被覆層17の幅Wmを設定すればよい。なお、発明者らの研究により、内向き傾斜角度αは、36°以上45°以下であり、条件に応じて変化することが判明している。
Here, the acute angle between the Y-direction end of the coating layer 17 and the base surface 11a of the inclined surface between the peak 13p of the projecting portion 13b (hereinafter referred to as the inward inclination angle) is α, and the projecting portion 13b is Wp is the projection height (width) in the Y direction from the Y-direction end of the coating layer 17, Wm is the Y-direction width of the coating layer 17, and the Z-direction height from the base surface 11a to the peak 13p (hereinafter , peak height) is Hp, the thickness of the cladding layer 13 in the Z direction is H, and the thickness of the coating layer 17 is ignored. or will be connected. Here, since Hp=Wp·tanα, in this case,
Wm≦2·Hp/tanα (1)
The width Wm of the coating layer 17 may be set so as to satisfy The inventors' research has revealed that the inward inclination angle α is 36° or more and 45° or less, and varies depending on the conditions.

さらに、発明者らの研究により、ピーク高さHpのクラッド層13の厚さHに対する比Hp/Hは、角度差θに応じて変化することが判明している。図8は、当該比Hp/Hと角度差θとの相関関係を実験的に求めたグラフである。図8に示されるように、角度差θが0°より大きく、1°以上であり、かつ10°以下の範囲においては、角度差θが大きくなるほど、当該比Hp/Hが徐々に大きくなり1に近づくことが判明している。したがって、図8に示される相関関係から得られた近似関数やマップから、角度差θおよびクラッド層13の厚さHに対応したピーク高さHpを求め、上記式(1)を満たすよう、被覆層17の幅Wmを決定することにより、二つのピーク13p同士が互いに接するかあるいは接続され、これにより、被覆層17上にZ方向に有限長の高さの空洞部12cを形成することができる。 Furthermore, the inventors' research has revealed that the ratio Hp/H of the peak height Hp to the thickness H of the cladding layer 13 changes according to the angle difference θ. FIG. 8 is a graph obtained by experimentally obtaining the correlation between the ratio Hp/H and the angle difference θ. As shown in FIG. 8, in the range where the angle difference θ is greater than 0°, 1° or more, and 10° or less, the ratio Hp/H gradually increases as the angle difference θ increases. has been found to approach Therefore, from the approximate function and map obtained from the correlation shown in FIG. 8, the peak height Hp corresponding to the angle difference θ and the thickness H of the clad layer 13 is obtained, By determining the width Wm of the layer 17, the two peaks 13p are in contact with or connected to each other, thereby forming a cavity 12c of finite height in the Z-direction above the covering layer 17. .

また、発明者らの研究により、角度差θが10°以上かつ45°以下である場合にあっては、比Hp/Hが略1となることが判明している。この場合、エピタキシャル成長において、クラッド層13には、図7に示されるように、被覆層17のY方向の両端から、Z方向に向かうにつれてY方向に互いに近づく方向に向かう二つの傾斜面を有した突出部13bが形成され、突出部13bのピーク13pは、クラッド層13のZ方向の端部に出現する。この場合も、被覆層17の幅Wmは、上述した式(1)を満たすように、決定することができる。言い換えると、クラッド層13のZ方向の端部において突出部13b間の開口OPが生じないよう、被覆層17のY方向の幅に対応して十分なクラッド層13のZ方向の厚さHを確保すればよいし、あるいは、クラッド層13のZ方向の厚さHに対応して、被覆層17のY方向の幅を、広過ぎない範囲で適宜に設定すればよい。 Further, the inventors' research has revealed that the ratio Hp/H is approximately 1 when the angle difference θ is 10° or more and 45° or less. In this case, in the epitaxial growth, the cladding layer 13 had two inclined planes from both ends of the coating layer 17 in the Y direction toward each other in the Y direction toward the Z direction, as shown in FIG. A protruding portion 13b is formed, and a peak 13p of the protruding portion 13b appears at the end of the cladding layer 13 in the Z direction. Also in this case, the width Wm of the coating layer 17 can be determined so as to satisfy the above-mentioned formula (1). In other words, the Z-direction thickness H of the cladding layer 13 is set sufficiently corresponding to the Y-direction width of the coating layer 17 so that the opening OP between the projecting portions 13b does not occur at the Z-direction end of the cladding layer 13. Alternatively, the Y-direction width of the covering layer 17 may be appropriately set within a range that is not too wide in accordance with the Z-direction thickness H of the cladding layer 13 .

図9は、被覆層17に対してZ方向に離れた位置で、被覆層17のY方向の両側から成長したクラッド層13の突出部13b同士が接続され、被覆層17上にZ方向に有限長の高さの空洞部12cが形成された状態を示している。空洞部12cにおいては、Z方向に凹み、X方向に延びた溝12c2が形成される。溝12c2は、X方向に延びた凹線12c22を形成するV字状の溝である。 FIG. 9 shows that the protruding portions 13b of the cladding layer 13 grown from both sides of the coating layer 17 in the Y direction are connected to each other at positions separated from the coating layer 17 in the Z direction, and a finite amount of space is formed on the coating layer 17 in the Z direction. It shows a state in which a hollow portion 12c having a long height is formed. A groove 12c2 recessed in the Z direction and extending in the X direction is formed in the hollow portion 12c. The groove 12c2 is a V-shaped groove forming a concave line 12c22 extending in the X direction.

角度差θが10°以上かつ45°以下である場合には、図9に示されるように、空洞部12cからZ方向に離れた位置に、クラッド層13の平坦な上面13cが形成される。この場合、エピタキシャル成長の後に上面13cを平面状に加工する工程が不要になるため、例えば、空洞部12cが設けられたメサ12を、より少ない手間およびより低いコストで製造することができる、という利点が得られる。 When the angle difference θ is 10° or more and 45° or less, the flat upper surface 13c of the cladding layer 13 is formed at a position away from the cavity 12c in the Z direction, as shown in FIG. In this case, there is no need to process the upper surface 13c into a flat shape after epitaxial growth, so for example, the mesa 12 provided with the cavity 12c can be manufactured with less labor and at a lower cost. is obtained.

また、本実施形態の構成にあっては、空洞部12cの底面12c1上の被覆層17、空洞部12cの結晶方位[100]方向(Z方向)に凹む溝12c2、および当該溝12c2のZ方向の端部としての凹線12c22が、結晶方位[011]方向に対して45°以下で斜めに交差したX方向(第二方向)に延びていることは、上述したエピタキシャル成長によってメサ12内に空洞部12cが形成されたことの証拠となる。また、空洞部12cのX方向と交差した断面が、図2に示されるように、Z方向と交差してX方向に延びた底面12c1と、X方向に延びるとともに互いにZ方向に向かうにつれてY方向に互いに近づくように傾斜した二つの側面12c21と、を有していることも、上述したエピタキシャル成長によってメサ12内に空洞部12cが形成されたことの証拠となる。なお、各結晶方位は、光半導体装置10A(10)の材料の分析から判別することができる。 In addition, in the configuration of this embodiment, the coating layer 17 on the bottom surface 12c1 of the cavity 12c, the groove 12c2 recessed in the crystal orientation [100] direction (Z direction) of the cavity 12c, and the Z direction of the groove 12c2 The concave line 12c22 as the end of the extends in the X direction (second direction) that obliquely intersects the crystal orientation [011] direction at 45° or less, because the epitaxial growth described above creates a cavity in the mesa 12. This serves as evidence that the portion 12c has been formed. As shown in FIG. 2, a cross section of the hollow portion 12c intersecting the X direction includes a bottom surface 12c1 that intersects the Z direction and extends in the X direction, and a bottom surface 12c1 that extends in the X direction and extends in the Y direction toward the Z direction. The fact that the two side surfaces 12c21 are slanted toward each other is evidence that the cavity 12c has been formed in the mesa 12 by the epitaxial growth described above. Each crystal orientation can be determined from analysis of the material of the optical semiconductor device 10A (10).

[メサの形成]
図10~12は、メサ12の形成プロセスを示す断面図である。まずは、図10に示されるように、ベース11のベース面11a上に、上述した角度差θを有した被覆層17が形成された状態で、エピタキシャル成長により、クラッド層13、導波路層14、およびクラッド層15の積層体Lを形成する。この際、上述したように、被覆層17上には、空洞部12cが形成される。すなわち、エピタキシャル成長により積層体Lを形成する工程において、積層体Lの内部の被覆層17上に、溝12c2を含む空洞部12cが形成される。また、クラッド層15のZ方向の端部に位置する頂面12b上に誘電体等で作られた被覆層18(マスク)を形成する。
[Mesa Formation]
10-12 are cross-sectional views showing the process of forming the mesa 12. FIG. First, as shown in FIG. 10, the cladding layer 13, the waveguide layer 14, and the cladding layer 13, the waveguide layer 14, and the A laminate L of clad layers 15 is formed. At this time, the cavity 12c is formed on the coating layer 17 as described above. That is, in the step of forming the laminated body L by epitaxial growth, the hollow portion 12c including the groove 12c2 is formed on the covering layer 17 inside the laminated body L. As shown in FIG. Also, a covering layer 18 (mask) made of a dielectric or the like is formed on the top surface 12b located at the end of the cladding layer 15 in the Z direction.

次に、図11に示されるように、例えば、ドライエッチングにより、積層体LのうちZ方向から見た場合に被覆層18で覆われずに露出した部位を取り除き、積層体Lのうち被覆層18とZ方向に並ぶ部位として、メサ12に含まれるクラッド層13、導波路層14、およびクラッド層15を成形する。メサ12の側面12aは、Z方向において、被覆層18のY方向の両側の端縁と並ぶ。 Next, as shown in FIG. 11, for example, dry etching is performed to remove a portion of the laminate L that is not covered with the coating layer 18 and is exposed when viewed from the Z direction, and the coating layer of the laminate L is removed. The cladding layer 13, the waveguide layer 14, and the cladding layer 15 included in the mesa 12 are formed as parts aligned with 18 in the Z direction. The side surfaces 12a of the mesa 12 are aligned in the Z direction with both edges of the covering layer 18 in the Y direction.

次に、図12に示されるように、例えば、ウエットエッチングにより被覆層18を取り除いた後、メサ12の側面12a、頂面12b、およびベース面11aを覆う誘電体層12fを形成し、頂面12b上に誘電体層12fを介してヒータ層16を形成する。 Next, as shown in FIG. 12, after removing the coating layer 18 by, for example, wet etching, a dielectric layer 12f is formed to cover the side surface 12a, the top surface 12b, and the base surface 11a of the mesa 12. A heater layer 16 is formed on 12b via a dielectric layer 12f.

これらの工程により、ベース面11a上にメサ12が突出し当該メサ12内に空洞部12cが設けられた光半導体装置10A(10)が得られる。 Through these steps, an optical semiconductor device 10A (10) is obtained in which the mesa 12 protrudes above the base surface 11a and the hollow portion 12c is provided in the mesa 12. As shown in FIG.

本実施形態によれば、上述したような比較的簡単なプロセスによって、メサ12内に空洞部12cを形成することができるので、例えば、メサ12からベース11へ熱が逃げ難く、ヒータ層16による加熱効率がより高い光半導体装置10Aを、より少ない手間およびより低いコストで製造することができる、という利点が得られる。 According to the present embodiment, the hollow portion 12c can be formed in the mesa 12 by a relatively simple process as described above. An advantage is obtained that the optical semiconductor device 10A with higher heating efficiency can be manufactured with less labor and at a lower cost.

[第2実施形態]
図13は、第2実施形態の光半導体装置10B(10)の図3と同等位置での断面図である。第1実施形態の光半導体装置10Aでは、空洞部12c-1(12c)のX方向の両端が開放されていたのに対し、本実施形態では、図13に示されるように、空洞部12c-2(12c)のX方向の端部12c3は、メサ12内に位置している。すなわち、空洞部12c-2は、メサ12内で閉じている。
[Second embodiment]
FIG. 13 is a cross-sectional view of the optical semiconductor device 10B (10) of the second embodiment at the same position as in FIG. In the optical semiconductor device 10A of the first embodiment, both ends of the cavity 12c-1 (12c) in the X direction are open. The X-direction end 12c3 of 2 (12c) is positioned within the mesa 12. As shown in FIG. That is, the cavity 12c-2 is closed within the mesa 12. As shown in FIG.

また、空洞部12cのX方向の端部12c3は、ヒータ層16のX方向の端部16aからX方向に離れ、他方、空洞部12cのX方向の反対方向の端部12c3は、ヒータ層16のX方向の反対方向の端部16aからX方向の反対方向に離れている。すなわち、ヒータ層16のX方向の長さLhよりも、空洞部12cのX方向の長さLsが長い。このように、本実施形態では、空洞部12cは、ヒータ層16のX方向の両側に張り出すように設けられている。 The X-direction end 12c3 of the hollow portion 12c is separated from the X-direction end 16a of the heater layer 16 in the X-direction, while the opposite X-direction end 12c3 of the hollow portion 12c is located at the heater layer 16. , in the opposite direction in the X direction from the end 16a in the opposite direction in the X direction. That is, the length Ls of the cavity 12c in the X direction is longer than the length Lh of the heater layer 16 in the X direction. Thus, in this embodiment, the cavity 12c is provided so as to protrude on both sides of the heater layer 16 in the X direction.

仮に、これとは逆に、ヒータ層16が、空洞部12cに対してX方向の両側に張り出していると、ヒータ層16からの熱が、メサ12のうち空洞部12cに対してX方向の両側に隣接する部位を伝ってベース11へ逃げやすくなる。この点、本実施形態では、空洞部12cは、ヒータ層16に対してX方向の両側に張り出すように設けられているため、ヒータ層16からの熱がベース11へ逃げ難くなり、ひいては、ヒータ層16による加熱効率が低くなるのを抑制し、消費電力を抑制することができる。なお、ヒータ層16のX方向の両側の端部16aと、空洞部12cのX方向の両側の端部12c3とが、Z方向に並んでいてもよい。 If, on the contrary, the heater layer 16 protrudes on both sides in the X direction with respect to the cavity 12c, the heat from the heater layer 16 spreads over the cavity 12c of the mesa 12 in the X direction. It becomes easy to escape to the base 11 along the parts adjacent to both sides. In this respect, in the present embodiment, since the cavity 12c is provided so as to protrude from both sides of the heater layer 16 in the X direction, the heat from the heater layer 16 is less likely to escape to the base 11. It is possible to prevent the heating efficiency of the heater layer 16 from being lowered, thereby suppressing the power consumption. The ends 16a on both sides in the X direction of the heater layer 16 and the ends 12c3 on both sides in the X direction of the hollow portion 12c may be aligned in the Z direction.

また、本実施形態の光半導体装置10Bにあっては、空洞部12cに対してZ方向に隣接する部位12dが、当該部位12dに対してX方向の両側に隣接する部位12eによって両端支持されている。これにより、空洞部12cが設けられた場合にあっても、当該空洞部12cとZ方向に隣接する部位12dの所要の形状および姿勢を維持することができる。このような構成によれば、部位12dを、メサ12の一部である部位12eによって支持することができるため、例えば、メサ12とは別に部位12dを支持する支柱等が設けられた構成に比べて、光半導体装置10Bをより小型に構成することができるとともに、製造の手間やコストをより低減することができる、という利点が得られる。また、本実施形態では、空洞部12cに対してY方向の両側の部位も部位12dを支持しているため、空洞部12cによるメサ12の剛性や強度の低下を抑制することができる。なお、部位12dは、ブリッジ部とも称され、部位12eは、支持部とも称されうる。また、この場合において、空洞部12cは、少なくとも一方の側面12aにおいてY方向(幅方向)に部分的に開放されていてもよい。 In the optical semiconductor device 10B of the present embodiment, the portion 12d adjacent to the hollow portion 12c in the Z direction is supported at both ends by the portions 12e adjacent to both sides of the portion 12d in the X direction. there is Thereby, even when the hollow portion 12c is provided, the required shape and posture of the portion 12d adjacent to the hollow portion 12c in the Z direction can be maintained. According to such a configuration, the portion 12d can be supported by the portion 12e which is a part of the mesa 12. Therefore, compared to a configuration in which a post or the like is provided separately from the mesa 12 for supporting the portion 12d, As a result, the optical semiconductor device 10B can be made smaller, and the manufacturing labor and cost can be further reduced. In addition, in the present embodiment, the portions 12d on both sides of the hollow portion 12c in the Y direction also support the portion 12d. Therefore, it is possible to suppress deterioration in rigidity and strength of the mesa 12 due to the hollow portion 12c. The portion 12d can also be called a bridge portion, and the portion 12e can also be called a support portion. In this case, the cavity 12c may be partially open in the Y direction (width direction) on at least one side surface 12a.

[第3実施形態]
図14は、第3実施形態の光半導体装置10C(10)の図2と同等位置での断面図である。図14に示されるように、第3実施形態の光半導体装置10Cでは、クラッド層13の、空洞部12cと導波路層14との間、すなわち導波路層14に対してヒータ層16とは反対側に、当該熱抵抗層19と隣接したクラッド層13よりも熱伝導率が低い熱抵抗層19が、設けられている。本実施形態では、熱抵抗層19は、空洞部12cとZ方向に並んでいる。熱抵抗層19は、例えば、InGaAsや、InGaAsP、AlInAs等で作られる。クラッド層13は、隣接部位の一例である。
[Third embodiment]
FIG. 14 is a cross-sectional view of the optical semiconductor device 10C (10) of the third embodiment at the same position as in FIG. As shown in FIG. 14, in the optical semiconductor device 10C of the third embodiment, the cladding layer 13 is provided between the hollow portion 12c and the waveguide layer 14, that is, between the waveguide layer 14 and the heater layer 16. A thermal resistance layer 19 having a lower thermal conductivity than the clad layer 13 adjacent to the thermal resistance layer 19 is provided on the side of the thermal resistance layer 19 . In this embodiment, the thermal resistance layer 19 is aligned with the cavity 12c in the Z direction. The thermal resistance layer 19 is made of, for example, InGaAs, InGaAsP, AlInAs, or the like. The cladding layer 13 is an example of an adjacent portion.

本実施形態によれば、熱抵抗層19により熱がベース11へさらに逃げ難くなるので、例えば、ヒータ層16による加熱効率が低くなるのをさらに抑制し、消費電力をさらに抑制することができる、という利点が得られる。 According to the present embodiment, the thermal resistance layer 19 makes it more difficult for heat to escape to the base 11, so that, for example, a decrease in the heating efficiency of the heater layer 16 can be further suppressed, and power consumption can be further suppressed. You get the advantage of

[第4実施形態]
図15は、第4実施形態の光半導体装置10D(10)の図2と同等位置での断面図である。図15に示されるように、第4実施形態の光半導体装置10Dでも、導波路層14に対してヒータ層16とは反対側で、空洞部12cとZ方向に並ぶように、熱抵抗層19が設けられている。ただし、本実施形態では、熱抵抗層19は、空洞部12cからZ方向の反対方向に位置している。
[Fourth embodiment]
FIG. 15 is a cross-sectional view of the optical semiconductor device 10D (10) of the fourth embodiment at the same position as in FIG. As shown in FIG. 15, also in the optical semiconductor device 10D of the fourth embodiment, the thermal resistance layer 19 is arranged on the side opposite to the heater layer 16 with respect to the waveguide layer 14 so as to be aligned with the cavity 12c in the Z direction. is provided. However, in this embodiment, the thermal resistance layer 19 is located in the opposite direction of the Z direction from the cavity 12c.

本実施形態でも、熱抵抗層19により熱がベース11へさらに逃げ難くなるので、例えば、ヒータ層16による加熱効率が低くなるのをさらに抑制し、消費電力をさらに抑制することができる、という利点が得られる。 Also in the present embodiment, the thermal resistance layer 19 makes it more difficult for heat to escape to the base 11, so that, for example, the lowering of the heating efficiency due to the heater layer 16 can be further suppressed, and the power consumption can be further suppressed. is obtained.

[第5実施形態]
図16は、第5実施形態の光半導体装置10E(10)の図2と同等位置での断面図である。図16に示されるように、第5実施形態の光半導体装置10Eでも、導波路層14に対してヒータ層16とは反対側に、熱抵抗層19が設けられている。ただし、本実施形態では、熱抵抗層19は、空洞部12cまたは被覆層17に対してY方向に並んでいる。
[Fifth embodiment]
FIG. 16 is a cross-sectional view of the optical semiconductor device 10E (10) of the fifth embodiment at the same position as in FIG. As shown in FIG. 16, also in the optical semiconductor device 10E of the fifth embodiment, the thermal resistance layer 19 is provided on the opposite side of the waveguide layer 14 to the heater layer 16. As shown in FIG. However, in the present embodiment, the thermal resistance layer 19 is arranged in the Y direction with respect to the cavity 12c or the covering layer 17 .

本実施形態でも、熱抵抗層19により熱がベース11へさらに逃げ難くなるので、例えば、ヒータ層16による加熱効率が低くなるのをさらに抑制し、消費電力をさらに抑制することができる、という利点が得られる。 Also in the present embodiment, the thermal resistance layer 19 makes it more difficult for heat to escape to the base 11, so that, for example, the lowering of the heating efficiency due to the heater layer 16 can be further suppressed, and the power consumption can be further suppressed. is obtained.

[第6実施形態]
図17は、第6実施形態の光半導体装置10F(10)の図2と同等位置での断面図である。図17に示されるように、第6実施形態の光半導体装置10Fでは、メサ12内に、Y方向に並んだ複数の空洞部12cが設けられている。Y方向は、第三方向の一例である。
[Sixth embodiment]
FIG. 17 is a cross-sectional view of the optical semiconductor device 10F (10) of the sixth embodiment at the same position as in FIG. As shown in FIG. 17, in an optical semiconductor device 10F of the sixth embodiment, a plurality of cavities 12c arranged in the Y direction are provided inside the mesa 12. As shown in FIG. The Y direction is an example of the third direction.

本実施形態でも、空洞部12cが設けられている分、メサ12からベース11へ熱が逃げ難くなるため、例えば、ヒータ層16による加熱効率が低くなるのを抑制し、消費電力を抑制することができる、という利点が得られる。 Also in the present embodiment, since heat is less likely to escape from the mesa 12 to the base 11 due to the provision of the cavity 12c, for example, it is possible to suppress a decrease in the heating efficiency of the heater layer 16, thereby suppressing power consumption. You get the advantage of being able to

ただし、本実施形態では、メサ12に設けられた三つの空洞部12cのうち、Y方向の中央に位置する空洞部12cは、Y方向において閉じられているが、他の二つの空洞部12cは、側面12aにおいて、Y方向またはY方向の反対方向に開放されている。 However, in this embodiment, of the three cavities 12c provided in the mesa 12, the cavity 12c located in the center in the Y direction is closed in the Y direction, but the other two cavities 12c are closed. , at the side 12a it is open in the Y-direction or in the direction opposite to the Y-direction.

このような構成は、例えば、次のような製造工程によって得られる。すなわち、まず、X方向に延びる複数の被覆層17をY方向に間隔をあけて互いに略平行にベース面11a上に配置し、当該被覆層17上に積層体Lを形成する。これにより、略平行な複数の空洞部12cを含む積層体Lが得られる。次に、被覆層18のY方向の両側においてX方向に延びる端縁がそれぞれ異なる空洞部12cとZ方向に重なるよう、当該被覆層18を積層体Lの頂面12b上に形成する。次に、積層体Lから、Z方向の反対方向に見た場合に被覆層18に覆われず露出した部位を、ドライエッチングにより取り除く。本実施形態でも、メサ12の側面12aは、Z方向において、被覆層18のY方向の両側の端縁と並ぶ。よって、この工程により、Y方向の両側に位置する側面12aにおいてそれぞれ異なる空洞部12cが開放された、図17に示されるようなメサ12が得られる。その後、上記第1実施形態と同様に、誘電体層(不図示)およびヒータ層16が形成される。 Such a configuration can be obtained, for example, by the following manufacturing steps. That is, first, a plurality of coating layers 17 extending in the X direction are arranged on the base surface 11a substantially parallel to each other at intervals in the Y direction, and the laminate L is formed on the coating layers 17 . Thereby, a laminate L including a plurality of substantially parallel cavities 12c is obtained. Next, the covering layer 18 is formed on the top surface 12b of the laminate L so that the edges extending in the X direction on both sides of the covering layer 18 in the Y direction overlap different cavity portions 12c in the Z direction. Next, dry etching is performed to remove exposed portions of the laminate L that are not covered with the covering layer 18 when viewed in the direction opposite to the Z direction. Also in this embodiment, the side surfaces 12a of the mesa 12 are aligned in the Z direction with the edges on both sides of the coating layer 18 in the Y direction. Therefore, by this process, the mesa 12 shown in FIG. 17 is obtained in which different cavity portions 12c are opened on the side surfaces 12a located on both sides in the Y direction. After that, a dielectric layer (not shown) and a heater layer 16 are formed in the same manner as in the first embodiment.

本実施形態のように、メサ12の各側面12aにおいて開放された二つの空洞部12cを有する場合、図17から明らかとなるように、メサ12における狭窄部の幅は、Y方向に隣接する空洞部12c間の幅dに応じた値(本実施形態では、一例として2d)となり、複数の空洞部12cの配置、すなわち、被覆層17の配置によって定まることになる。 When the mesa 12 has two open cavities 12c on each side 12a as in the present embodiment, the width of the constricted portion in the mesa 12 is equal to the width of the cavities adjacent to each other in the Y direction, as is apparent from FIG. The value (2d as an example in this embodiment) corresponds to the width d between the portions 12c, and is determined by the arrangement of the plurality of hollow portions 12c, that is, the arrangement of the coating layer 17. FIG.

図18は、本実施形態の構成において、空洞部12cの位置と、二つの側面12aの位置とが、図17の構成に対してY方向にずれた場合を示す。図17と図18とを比較すれば明らかとなるように、本実施形態では、空洞部12cの位置と二つの側面12aの位置とがY方向にずれたとしても、狭窄部の幅(2d)の大きさは変化しない。また、図示しないが、仮に、二つの側面12a間の幅が変化した場合にあっても、本実施形態によれば、狭窄部の幅(2d)の大きさは変化しない。 FIG. 18 shows a case where the position of the hollow portion 12c and the positions of the two side surfaces 12a are shifted in the Y direction with respect to the structure of FIG. 17 in the structure of this embodiment. As can be seen by comparing FIG. 17 and FIG. 18, in the present embodiment, even if the position of the hollow portion 12c and the positions of the two side surfaces 12a are deviated in the Y direction, the width (2d) of the narrowed portion does not change size. Also, although not shown, even if the width between the two side surfaces 12a changes, according to this embodiment, the width (2d) of the constricted portion does not change.

すなわち、本実施形態のように、メサ12に、二つの側面12aのそれぞれにおいて開放された空洞部12cが設けられている場合、メサ12における狭窄部の幅が、メサ12の側面12aの位置、すなわち被覆層18のY方向の両側の端縁の位置に、依存しなくなる。よって、このような構成によれば、例えば、当該狭窄部の幅が、幅dと側面12aの位置との両方に依存する場合に比べて、当該狭窄部の幅の個体差(ばらつき)を抑制することができるため、当該狭窄部から逃げる伝熱量、ひいてはヒータ層16による加熱性能の個体差(ばらつき)を抑制することができる、という利点が得られる。 That is, when the mesa 12 is provided with the cavity 12c that is open on each of the two side surfaces 12a as in this embodiment, the width of the constricted portion in the mesa 12 is determined by the position of the side surface 12a of the mesa 12, That is, it does not depend on the positions of the edges on both sides of the coating layer 18 in the Y direction. Therefore, according to such a configuration, individual differences (variation) in the width of the constricted portion are suppressed compared to, for example, the case where the width of the constricted portion depends on both the width d and the position of the side surface 12a. Therefore, there is an advantage that the amount of heat transferred through the constricted portion, and thus the individual difference (variation) in the heating performance of the heater layer 16 can be suppressed.

[第7実施形態]
図19は、第7実施形態の光半導体装置10G(10)の図3と同等位置での断面図である。図19に示されるように、第7実施形態の光半導体装置10Gでは、メサ12は、Y方向に延びている。すなわち、メサ12、導波路層14、およびヒータ層16の延び方向は、Y方向である。そして、メサ12内に、Y方向並んだ複数の空洞部12cが設けられている。各空洞部12cおよび各溝12c2の延び方向は、X方向である。
[Seventh embodiment]
FIG. 19 is a cross-sectional view of the optical semiconductor device 10G (10) of the seventh embodiment at the same position as in FIG. As shown in FIG. 19, in the optical semiconductor device 10G of the seventh embodiment, the mesa 12 extends in the Y direction. That is, the extending direction of the mesa 12, the waveguide layer 14, and the heater layer 16 is the Y direction. A plurality of cavities 12c arranged in the Y direction are provided in the mesa 12 . The extending direction of each cavity 12c and each groove 12c2 is the X direction.

すなわち、本実施形態では、空洞部12cがX方向に延びているのに対し、メサ12はY方向に延びている。メサ12は、ベース面11aに沿った延び方向(Y方向)がX方向と交差しており、第二部位の一例である。 That is, in this embodiment, the cavity 12c extends in the X direction, whereas the mesa 12 extends in the Y direction. The mesa 12 is an example of a second portion, and the extending direction (Y direction) along the base surface 11a intersects the X direction.

本実施形態でも、空洞部12cが設けられている分、メサ12からベース11へ熱が逃げ難くなるため、ヒータ層16による加熱効率が低くなるのを抑制し、消費電力を抑制することができる。 Also in the present embodiment, since heat is less likely to escape from the mesa 12 to the base 11 due to the provision of the hollow portion 12c, it is possible to suppress a decrease in the heating efficiency of the heater layer 16 and power consumption. .

[第8実施形態]
図20は、第8実施形態の光半導体装置10H(10)の断面図である。本実施形態の光半導体装置10Hは、DBR部20(DBR:distributed Bragg reflector)と、位相調整部30と、利得部40と、を備えた、波長可変型のレーザ共振器を有する波長可変レーザ装置の一例である。DBR部20、位相調整部30、および利得部40は、一体的に構成されX方向に直線状に延びたメサ12を有している。
[Eighth embodiment]
FIG. 20 is a cross-sectional view of the optical semiconductor device 10H (10) of the eighth embodiment. The optical semiconductor device 10H of the present embodiment is a tunable laser device having a tunable laser resonator including a DBR section 20 (DBR: distributed Bragg reflector), a phase adjustment section 30, and a gain section 40. is an example. The DBR section 20, the phase adjustment section 30, and the gain section 40 have a mesa 12 integrally formed and linearly extending in the X direction.

DBR部20は、フィードバック層として、導波路層14と回折格子層21との積層構造を有している。DBR部20は、回折格子層21の空間周期で定まるピーク波長を有した反射スペクトル特性を有しており、レーザ共振器の一方の反射部を構成している。 The DBR section 20 has a laminated structure of a waveguide layer 14 and a diffraction grating layer 21 as a feedback layer. The DBR section 20 has a reflection spectrum characteristic with a peak wavelength determined by the spatial period of the diffraction grating layer 21, and constitutes one reflection section of the laser resonator.

また、DBR部20は、ヒータ層16を有している。当該ヒータ層16の加熱により、導波路層14の屈折率を変更し、これにより、反射ピークを周波数軸方向にシフトすることができる。 Further, the DBR section 20 has a heater layer 16 . Heating the heater layer 16 changes the refractive index of the waveguide layer 14, thereby shifting the reflection peak in the frequency axis direction.

位相調整部30は、ヒータ層16を有している。当該ヒータ層16の加熱により、導波路層14の屈折率を変更し、これにより、レーザ共振器の光学長を調整することができる。レーザ共振器の光学長を調整することにより、共振器モード(キャビティモード)の周波数を微調整しながら周波数軸方向にシフトすることができる。共振器モードの微調整によって、レーザ発振における共振器モードの選択が可能になるとともに、僅かな範囲での周波数の変化が可能となる。 The phase adjustment section 30 has a heater layer 16 . Heating the heater layer 16 changes the refractive index of the waveguide layer 14, thereby adjusting the optical length of the laser cavity. By adjusting the optical length of the laser resonator, the frequency of the resonator mode (cavity mode) can be finely adjusted and shifted in the frequency axis direction. Fine tuning of the cavity mode allows selection of the cavity mode in lasing and allows frequency variation within a small range.

利得部40は、導波路層14と光学的に接続された活性層14Aを有している。活性層14Aは、通電され、光利得を発生し、これによりレーザ発振が生じる。活性層14Aの端面14aは、レーザ共振器のもう一方の反射部を構成している。 The gain section 40 has an active layer 14A optically connected to the waveguide layer 14 . The active layer 14A is energized to generate optical gain, thereby causing laser oscillation. The end surface 14a of the active layer 14A constitutes the other reflecting portion of the laser resonator.

本実施形態では、DBR部20および位相調整部30のメサ12について、ヒータ層16に対応した空洞部12cが設けられている。空洞部12cは、X方向に延びており、メサ12内で閉じられている。 In this embodiment, a hollow portion 12 c corresponding to the heater layer 16 is provided for the DBR portion 20 and the mesa 12 of the phase adjustment portion 30 . The cavity 12 c extends in the X direction and is closed within the mesa 12 .

DBR部20において、空洞部12cのX方向の端部12c3は、回折格子層21のX方向の端部21aからX方向に離れ、他方、空洞部12cのX方向の反対方向の端部12c3は、回折格子層21のX方向の反対方向の端部21aからX方向の反対方向に離れている。すなわち、回折格子層21のX方向の長さLgよりも、空洞部12cのX方向の長さLsが長い。このように、本実施形態では、空洞部12cは、回折格子層21のX方向の両側に張り出すように設けられている。 In the DBR portion 20, the X-direction end 12c3 of the cavity 12c is separated from the X-direction end 21a of the diffraction grating layer 21 in the X direction, while the opposite X-direction end 12c3 of the cavity 12c is , away from the opposite end 21a of the diffraction grating layer 21 in the X direction. That is, the length Ls of the cavity 12c in the X direction is longer than the length Lg of the diffraction grating layer 21 in the X direction. Thus, in this embodiment, the cavity 12c is provided so as to protrude on both sides of the diffraction grating layer 21 in the X direction.

仮に、これとは逆に、回折格子層21が、空洞部12cに対してX方向の両側に張り出していると、ヒータ層16からの熱が、メサ12のうち空洞部12cに対してX方向の両側に隣接する部位を伝ってベース11へ逃げやすくなる。この場合、回折格子層21においてX方向に温度差(温度分布)が生じて所期の反射特性が得られ難くなる。この点、本実施形態では、空洞部12cは、回折格子層21に対してX方向の両側に張り出すように設けられているため、ヒータ層16からの熱がベース11へ逃げ難くなり、ひいては、回折格子層21においてX方向に温度差(温度分布)が生じて所期の反射特性が得られ難くなるのを、抑制することができる。 Conversely, if the diffraction grating layer 21 were to protrude from both sides of the cavity 12c in the X direction, the heat from the heater layer 16 would be transferred to the cavity 12c of the mesa 12 in the X direction. It becomes easy to escape to the base 11 along the parts adjacent to both sides of the . In this case, a temperature difference (temperature distribution) occurs in the X direction in the diffraction grating layer 21, making it difficult to obtain desired reflection characteristics. In this regard, in this embodiment, since the cavity 12c is provided so as to protrude on both sides in the X direction with respect to the diffraction grating layer 21, the heat from the heater layer 16 is less likely to escape to the base 11. , it is possible to suppress the occurrence of a temperature difference (temperature distribution) in the X direction in the diffraction grating layer 21, which makes it difficult to obtain the desired reflection characteristics.

また、DBR部20および位相調整部30の双方において、第2実施形態と同様に、空洞部12cのX方向の両端部がヒータ層16のXの両端部とZ方向に重なるように設けられるか、あるいはヒータ層16よりもX方向の両側に張り出すように設けられている。よって、本実施形態によれば、ヒータ層16からの熱がベース11へ逃げ難くなり、ひいては、ヒータ層16による加熱効率が低くなるのを抑制し、消費電力を抑制することができる。 Moreover, in both the DBR section 20 and the phase adjustment section 30, as in the second embodiment, both ends in the X direction of the hollow portion 12c are provided so as to overlap both ends in the X direction of the heater layer 16 in the Z direction. , or is provided so as to protrude from the heater layer 16 on both sides in the X direction. Therefore, according to the present embodiment, the heat from the heater layer 16 is less likely to escape to the base 11, thereby suppressing a reduction in the heating efficiency of the heater layer 16 and power consumption.

[第9実施形態]
図21は、第9実施形態の光半導体装置10I(10)の平面図である。本実施形態の光半導体装置10Iは、SG-DBR部20S(SG-DBR:sampled-grating DBR)、位相調整部30、および利得部40に加えて、接続部50とリング共振器60とを備えている。光半導体装置10Iは、バーニア効果を利用した波長可変型のレーザ共振器を有する波長可変レーザ装置の一例である。
[Ninth Embodiment]
FIG. 21 is a plan view of the optical semiconductor device 10I (10) of the ninth embodiment. The optical semiconductor device 10I of the present embodiment includes a connection section 50 and a ring resonator 60 in addition to an SG-DBR section 20S (SG-DBR: sampled-grating DBR), a phase adjustment section 30, and a gain section 40. ing. The optical semiconductor device 10I is an example of a wavelength tunable laser device having a wavelength tunable laser resonator utilizing the vernier effect.

接続部50は、利得部40と光学的に接続された例えば1×2MMIカプラのような分岐部で分岐され、それぞれZ方向の反対方向に見た平面視において折れ曲がった二つのメサ12を備えている。各メサ12の導波路層14は、結合部Cにおいて、リング共振器60の円環状の導波路層14と、2×2MMIカプラ等により、光学的に接続されている。 The connecting portion 50 is branched by a branching portion such as a 1×2 MMI coupler optically connected to the gain portion 40, and includes two mesas 12 each bent in a plan view seen in the opposite direction of the Z direction. there is The waveguide layer 14 of each mesa 12 is optically connected to the annular waveguide layer 14 of the ring resonator 60 at the coupling portion C by a 2×2 MMI coupler or the like.

位相調整部30は、接続部50の一部に設けられている。 The phase adjustment section 30 is provided in a part of the connection section 50 .

リング共振器60は、SG-DBR部20Sとは周期が異なる櫛形のピークを有する反射スペクトル特性を有しており、レーザ共振器のもう一方の反射部を構成している。 The ring resonator 60 has a reflection spectrum characteristic having a comb-shaped peak with a period different from that of the SG-DBR portion 20S, and constitutes the other reflection portion of the laser resonator.

また、リング共振器60は、ヒータ層16を有している。当該ヒータ層16の加熱により、導波路層14の屈折率を変更し、これにより、櫛形の反射ピークを周波数軸方向にシフトすることができる。 The ring resonator 60 also has a heater layer 16 . By heating the heater layer 16, the refractive index of the waveguide layer 14 can be changed, thereby shifting the comb-shaped reflection peak in the frequency axis direction.

SG-DBR部20Sのメサ12において、メサ12、延び方向の両端が閉じられた空洞部12c-2、および当該空洞部12c-2の凹線12c22は、いずれもX20方向(X方向)に延びている。SG-DBR部20Sでは、メサ12も、X20方向に延びている。よって、SG-DBR部20Sのメサ12は、第一部位の一例である。 In the mesa 12 of the SG-DBR portion 20S, the mesa 12, the hollow portion 12c-2 closed at both ends in the extending direction, and the concave line 12c22 of the hollow portion 12c-2 all extend in the X20 direction (X direction). ing. In the SG-DBR portion 20S, the mesa 12 also extends in the X20 direction. Therefore, the mesa 12 of the SG-DBR section 20S is an example of the first portion.

位相調整部30のメサ12において、メサ12、延び方向の両端が閉じられた空洞部12c-2、および当該空洞部12c-2の凹線12c22は、いずれもX30方向(X方向)に延びている。位相調整部30では、メサ12も、X30方向に延びている。よって、位相調整部30のメサ12は、第一部位の一例である。 In the mesa 12 of the phase adjusting portion 30, the mesa 12, the cavity 12c-2 closed at both ends in the extending direction, and the concave line 12c22 of the cavity 12c-2 all extend in the X30 direction (X direction). there is In the phase adjustment portion 30, the mesa 12 also extends in the X30 direction. Therefore, the mesa 12 of the phase adjusting section 30 is an example of the first portion.

また、リング共振器60のメサ12のうち、円環状の部位には、延び方向の両端が開放された複数の空洞部12c-1が設けられている。また、結合部Cには、接続部50のメサ12の延び方向に沿って延びるとともに当該延び方向の両端が閉じられた空洞部12c-2が設けられている。空洞部12c-1,12c-2、およびそれらの凹線12c22は、いずれもX60方向に延びている。これに対し、リング共振器60のメサ12は、円環状に、X60方向と交差して延びている。よって、リング共振器60のメサ12は、第二部位の一例である。なお、曲がったメサ12の各位置での延び方向は、Z方向の反対方向に見た平面視において、メサ12の幅方向の中心位置におけるメサ12の延び方向の接線方向と定義する。 Further, a plurality of hollow portions 12c-1, which are open at both ends in the extending direction, are provided in the annular portion of the mesa 12 of the ring resonator 60. As shown in FIG. Further, the connecting portion C is provided with a hollow portion 12c-2 extending along the extending direction of the mesa 12 of the connecting portion 50 and closed at both ends in the extending direction. Both of the cavities 12c-1 and 12c-2 and their concave lines 12c22 extend in the X60 direction. On the other hand, the mesa 12 of the ring resonator 60 extends annularly crossing the X60 direction. Therefore, the mesa 12 of the ring resonator 60 is an example of the second portion. The extending direction at each position of the curved mesa 12 is defined as the tangential direction of the extending direction of the mesa 12 at the center position in the width direction of the mesa 12 in plan view seen in the direction opposite to the Z direction.

図21に示されるように、本実施形態では、X20方向およびX60方向は平行(同じ方向)であり、X30方向は、X20方向およびX60方向とは交差した方向(異なる方向)である。 As shown in FIG. 21, in this embodiment, the X20 direction and the X60 direction are parallel (same direction), and the X30 direction is a direction (different direction) crossing the X20 direction and the X60 direction.

これらX20方向、X30方向、およびX60方向は、いずれも、結晶方位[011]方向に対して45°以下で斜めに交差している。よって、本実施形態によれば、SG-DBR部20S、位相調整部30、およびリング共振器60のヒータ層16において、空洞部12c-1,12c-2を設けたことによる上記実施形態と同様の効果が得られる。 These X20 direction, X30 direction, and X60 direction all cross at an angle of 45° or less to the crystal orientation [011] direction. Therefore, according to the present embodiment, the SG-DBR section 20S, the phase adjustment section 30, and the heater layer 16 of the ring resonator 60 are provided with the cavity sections 12c-1 and 12c-2 in the same manner as the above embodiment. effect is obtained.

[第10実施形態]
図22は、第10実施形態の光半導体装置10J(10)の平面図である。図22に示されるように、本実施形態では、リング共振器60のメサ12には、延び方向の両端が閉じられた空洞部12c-2のみが設けられている。この点を除き、光半導体装置10Jは、上記第9実施形態の光半導体装置10Iと同様の構成を備えている。空洞部12c-2の形態が異なるものの、本実施形態によっても、上記第9実施形態と同様の効果が得られる。
[Tenth embodiment]
FIG. 22 is a plan view of the optical semiconductor device 10J (10) of the tenth embodiment. As shown in FIG. 22, in the present embodiment, the mesa 12 of the ring resonator 60 is provided with only a hollow portion 12c-2 closed at both ends in the extending direction. Except for this point, the optical semiconductor device 10J has the same configuration as the optical semiconductor device 10I of the ninth embodiment. Although the shape of the hollow portion 12c-2 is different, this embodiment also provides the same effects as the ninth embodiment.

[第11実施形態]
図23は、第11実施形態の光半導体装置10K(10)の平面図である。図23に示されるように、本実施形態の光半導体装置10Kは、接続部50の形状および、当該接続部50に設けられた位相調整部30の位置および方向が異なる点を除き、上記第9実施形態の光半導体装置10Iと同様の構成を備えている。
[Eleventh embodiment]
FIG. 23 is a plan view of the optical semiconductor device 10K (10) of the eleventh embodiment. As shown in FIG. 23, the optical semiconductor device 10K of the present embodiment differs from the above-described ninth optical semiconductor device 10K except that the shape of the connection portion 50 and the position and direction of the phase adjustment portion 30 provided in the connection portion 50 are different. It has the same configuration as the optical semiconductor device 10I of the embodiment.

図23に示されるように、本実施形態では、X20方向、X30方向、およびX60方向は、いずれも、同じ方向であり、結晶方位[011]方向に対して45°以下で斜めに交差している。よって、本実施形態によっても、上記第9実施形態と同様の効果が得られる。また、本実施形態によれば、複数の被覆層17が同じ方向に平行に延びることになるため、例えば、被覆層17を形成するプロセスをより容易にあるいはより迅速に行うことができる、という利点も得られる。 As shown in FIG. 23, in the present embodiment, the X20 direction, the X30 direction, and the X60 direction are all the same direction, and intersect the crystal orientation [011] direction at an angle of 45° or less. there is Therefore, according to this embodiment, the same effects as those of the ninth embodiment can be obtained. Moreover, according to this embodiment, since the plurality of coating layers 17 extend in parallel in the same direction, for example, the process of forming the coating layers 17 can be performed more easily or more quickly. is also obtained.

以上、本発明の実施形態および変形例が例示されたが、上記実施形態および変形例は一例であって、発明の範囲を限定することは意図していない。上記実施形態および変形例は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、組み合わせ、変更を行うことができる。また、各構成や、形状、等のスペック(構造や、種類、方向、型式、大きさ、長さ、幅、厚さ、高さ、数、配置、位置、材質等)は、適宜に変更して実施することができる。 Although the embodiments and modifications of the present invention have been illustrated above, the above-described embodiments and modifications are examples and are not intended to limit the scope of the invention. The above embodiments and modifications can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, combinations, and modifications can be made without departing from the scope of the invention. In addition, specifications such as each configuration and shape (structure, type, direction, model, size, length, width, thickness, height, number, arrangement, position, material, etc.) may be changed as appropriate. can be implemented.

10,10A~10K…光半導体装置
11…ベース
11a…ベース面
12…メサ(第一部位、第二部位)
12a…側面
12b…頂面
12c,12c-1,12c-2…空洞部
12c1…底面
12c2…溝
12c21…側面
12c22…凹線
12c3…端部
12d…部位
12e…部位
12f…誘電体層
13…クラッド層
13a…傾斜面
13b…突出部
13c…上面
13p…ピーク
14…導波路層
14A…活性層
14a…端面
15…クラッド層
16…ヒータ層
16a…端部
17…被覆層
18…被覆層
19…熱抵抗層
20…DBR部
20S…SG-DBR部
21…回折格子層
21a…端部
30…位相調整部
40…利得部
50…接続部
60…リング共振器
C…結合部
d…(狭窄部の)幅
L…積層体
Lg,Lh,Ls…長さ
H…(クラッド層)の厚さ
Hp…ピーク高さ
OF…オリエンテーションフラット
OP…開口
WF…ウエハ
Wm…(被覆層の)幅
Wp…(突出部の)突出高さ
X,X20,X30,X60…方向(第二方向)
Y…方向(第三方向)
Z…方向(第一方向)
α…内向き傾斜角度
θ…角度差
10, 10A to 10K Optical semiconductor device 11 Base 11a Base surface 12 Mesa (first part, second part)
12a side surface 12b top surface 12c, 12c-1, 12c-2 hollow portion 12c1 bottom surface 12c2 groove 12c21 side surface 12c22 concave line 12c3 end portion 12d portion 12e portion 12f dielectric layer 13 clad Layer 13a Inclined surface 13b Protruding portion 13c Upper surface 13p Peak 14 Waveguide layer 14A Active layer 14a End surface 15 Cladding layer 16 Heater layer 16a End 17 Covering layer 18 Covering layer 19 Heat Resistance layer 20 DBR section 20S SG-DBR section 21 Diffraction grating layer 21a End section 30 Phase adjustment section 40 Gain section 50 Connection section 60 Ring resonator C Coupling section d (of the narrowed section) Width L... Laminated body Lg, Lh, Ls... Length H... Thickness of (cladding layer) Hp... Peak height OF... Orientation flat OP... Opening WF... Wafer Wm... Width (of coating layer) Wp... (protruding portion) ) projection height X, X20, X30, X60... direction (second direction)
Y... direction (third direction)
Z direction (first direction)
α: Inward inclination angle θ: Angle difference

Claims (21)

結晶方位[100]方向である第一方向と交差したベース面を有したベースと、
前記ベース面から前記第一方向に突出し、前記ベース面に沿って延び、前記第一方向の端面を有したメサと、
前記メサの、前記端面から前記第一方向の反対方向に離れた位置で、前記ベース面に沿って延びるように設けられた導波路層と、
前記メサの、前記導波路層から前記第一方向に離れた位置に設けられ、電力の供給により発熱するヒータ層と、
を有し、
前記メサの、前記導波路層から前記第一方向の反対方向に離間した位置に、前記第一方向に凹み当該第一方向と交差した第二方向に延びた溝を含む空洞部が設けられ、
前記第二方向は、前記ベースの結晶方位[011]方向と45°以下の角度差で斜めに交差している、光半導体装置。
a base having a base surface that intersects the first direction, which is the [100] crystal orientation;
a mesa projecting from the base surface in the first direction, extending along the base surface, and having an end surface in the first direction;
a waveguide layer provided to extend along the base surface at a position away from the end surface of the mesa in a direction opposite to the first direction;
a heater layer provided in the mesa at a position away from the waveguide layer in the first direction and generating heat when supplied with electric power;
has
a hollow portion including a groove recessed in the first direction and extending in a second direction intersecting the first direction is provided at a position of the mesa spaced apart from the waveguide layer in a direction opposite to the first direction;
The optical semiconductor device, wherein the second direction obliquely intersects the crystal orientation [011] direction of the base with an angle difference of 45° or less.
前記角度差の絶対値は、10°以上45°以下となる方向である、請求項1に記載の光半導体装置。 2. The optical semiconductor device according to claim 1, wherein the absolute value of said angular difference is in a direction of 10[deg.] or more and 45[deg.] or less. 前記溝は、前記第一方向にV字状に凹み前記第二方向に延びた、請求項1または2に記載の光半導体装置。 3. The optical semiconductor device according to claim 1, wherein said groove is recessed in said first direction in a V shape and extends in said second direction. 前記空洞部は、当該空洞部における前記第一方向の反対方向の端部に位置し、前記第一方向と交差して前記第二方向に延びた底面を有した、請求項1~3のうちいずれか一つに記載の光半導体装置。 4. Among claims 1 to 3, wherein the hollow portion has a bottom surface located at an end opposite to the first direction in the hollow portion and extending in the second direction intersecting the first direction. The optical semiconductor device according to any one of the above. 前記メサは、当該メサの前記ベース面に沿う延び方向が前記第二方向に略沿った第一部位を有した、請求項1~4のうちいずれか一つに記載の光半導体装置。 5. The optical semiconductor device according to claim 1, wherein said mesa has a first portion whose extending direction along said base surface of said mesa is substantially along said second direction. 前記メサは、当該メサの前記ベース面に沿う延び方向が前記第二方向がと交差した第二部位を有した、請求項1~5のうちいずれか一つに記載の光半導体装置。 6. The optical semiconductor device according to claim 1, wherein said mesa has a second portion where a direction of extension of said mesa along said base surface intersects with said second direction. 前記メサに、前記空洞部として、前記第一方向および前記第二方向と交差した第三方向に並んだ複数の空洞部が設けられた、請求項1~6のうちいずれか一つに記載の光半導体装置。 7. The mesa according to any one of claims 1 to 6, wherein a plurality of cavities arranged in a third direction crossing the first direction and the second direction are provided as the cavities in the mesa. Optical semiconductor device. 前記メサは、前記第三方向の端面および当該第三方向の反対方向の端面としての二つの側面を有し、
前記空洞部は、前記二つの側面のそれぞれにおいて前記第三方向に開放された空洞部を含む、請求項7に記載の光半導体装置。
The mesa has two side surfaces as an end face in the third direction and an end face in the direction opposite to the third direction,
8. The optical semiconductor device according to claim 7, wherein said cavity includes a cavity opened in said third direction on each of said two side surfaces.
前記空洞部は、前記メサ内で閉じた空洞部を含む、請求項1~8のうちいずれか一つに記載の光半導体装置。 9. The optical semiconductor device according to claim 1, wherein said cavity includes a cavity closed within said mesa. 前記空洞部は、当該空洞部における前記第一方向の反対方向の端部に位置し前記第一方向と交差して前記第二方向に延びた底面と、前記底面を覆う被覆層と、が設けられた空洞部を含む、請求項1~9のうちいずれか一つに記載の光半導体装置。 The hollow portion has a bottom surface located at an end portion of the hollow portion opposite to the first direction and extending in the second direction intersecting the first direction, and a coating layer covering the bottom surface. 10. The optical semiconductor device according to claim 1, comprising a recessed cavity. 前記メサの、前記導波路層に対して前記ヒータ層とは反対側であって、前記空洞部と前記第一方向に並ぶ位置に、隣接部位よりも熱伝導率が低い熱抵抗層を有した、請求項1~10のうちいずれか一つに記載の光半導体装置。 The mesa has a thermal resistance layer having a lower thermal conductivity than the adjacent portion at a position on the side opposite to the heater layer with respect to the waveguide layer and aligned with the cavity in the first direction. The optical semiconductor device according to any one of claims 1 to 10. 前記メサの、前記導波路層に対して前記ヒータ層とは反対側であって、前記空洞部と前記第一方向および前記第二方向と交差した第三方向に並ぶ位置に、隣接部位よりも隣接部位よりも熱伝導率が低い熱抵抗層を有した、請求項1~11のうちいずれか一つに記載の光半導体装置。 at a position of the mesa opposite to the heater layer with respect to the waveguide layer and aligned with the hollow portion in a third direction intersecting the first direction and the second direction, relative to the adjacent portion; 12. The optical semiconductor device according to any one of claims 1 to 11, further comprising a thermal resistance layer having a thermal conductivity lower than that of adjacent portions. 前記熱抵抗層は、前記空洞部に対して前記第三方向の両側に位置した、請求項12に記載の光半導体装置。 13. The optical semiconductor device according to claim 12, wherein said thermal resistance layer is positioned on both sides of said cavity in said third direction. 前記メサは、前記導波路層に沿って延びた回折格子層を有した、請求項1~13のうちいずれか一つに記載の光半導体装置。 14. The optical semiconductor device according to claim 1, wherein said mesa has a diffraction grating layer extending along said waveguide layer. 前記メサは、前記導波路層に沿って延びた回折格子層を有し、
前記空洞部は、当該空洞部の前記延び方向の両端部が前記回折格子層の前記延び方向の両端部と前記第一方向に重なるように設けられるか、あるいは前記回折格子層よりも前記延び方向の両側に張り出すように設けられた、請求項5に記載の光半導体装置。
the mesa having a grating layer extending along the waveguide layer;
The hollow portion is provided so that both ends of the hollow portion in the extending direction overlap with both ends of the diffraction grating layer in the extending direction in the first direction, or 6. The optical semiconductor device according to claim 5, provided so as to protrude from both sides of the .
第一方向と交差したベース面を有したベースと、
前記ベース面から前記第一方向に突出し、前記ベース面に沿って延び、前記第一方向の端面を有したメサと、
前記メサの、前記端面から前記第一方向の反対方向に離れた位置で、前記メサの前記ベース面に沿う延び方向に沿って延びるように設けられた導波路層と、
前記メサの、前記導波路層から前記第一方向に離れた位置に設けられ、電力の供給により発熱するヒータ層と、
を有し、
前記メサの、前記導波路層から前記第一方向の反対方向に離間した位置に、前記第一方向にV字状に凹み前記第一方向と交差した第二方向に延びた溝を含む空洞部が設けられた、光半導体装置。
a base having a base surface that intersects the first direction;
a mesa projecting from the base surface in the first direction, extending along the base surface, and having an end surface in the first direction;
a waveguide layer provided so as to extend along the direction in which the mesa extends along the base surface at a position away from the end face of the mesa in the direction opposite to the first direction;
a heater layer provided in the mesa at a position away from the waveguide layer in the first direction and generating heat when supplied with electric power;
has
A hollow portion including a groove that is recessed in the first direction in a V shape and extends in a second direction that intersects with the first direction, at a position of the mesa that is spaced apart from the waveguide layer in the direction opposite to the first direction. An optical semiconductor device provided with
第一方向と交差したベース面を有したベースと、
前記ベース面から前記第一方向に突出し、前記ベース面に沿って延び、前記第一方向の端面を有したメサと、
前記メサの、前記端面から前記第一方向の反対方向に離れた位置で、前記メサの前記ベース面に沿う延び方向に沿って延びるように設けられた導波路層と、
前記メサの、前記導波路層から前記第一方向に離れた位置に設けられ、電力の供給により発熱するヒータ層と、
を有し、
前記メサの、前記導波路層から前記第一方向の反対方向に離間した位置に、前記メサ内で閉じている空洞部が設けられた、光半導体装置。
a base having a base surface that intersects the first direction;
a mesa projecting from the base surface in the first direction, extending along the base surface, and having an end surface in the first direction;
a waveguide layer provided so as to extend along the direction in which the mesa extends along the base surface at a position away from the end face of the mesa in the direction opposite to the first direction;
a heater layer provided in the mesa at a position away from the waveguide layer in the first direction and generating heat when supplied with electric power;
has
An optical semiconductor device, wherein a cavity closed within the mesa is provided at a position of the mesa spaced apart from the waveguide layer in the direction opposite to the first direction.
前記空洞部は、前記メサの前記ベース面に沿う延び方向に沿って延びている、請求項16または17に記載の光半導体装置。 18. The optical semiconductor device according to claim 16, wherein said cavity extends in a direction in which said mesa extends along said base surface. 前記空洞部は、前記第一方向にV字状に凹むとともに前記延び方向に沿って延びた、請求項17に記載の光半導体装置。 18. The optical semiconductor device according to claim 17, wherein said cavity is recessed in said first direction in a V shape and extends along said extending direction. 前記ベースおよびメサは、閃亜鉛鉱型構造を有したIII-V族半導体で作られた、請求項1~19のうちいずれか一つに記載の光半導体装置。 The optical semiconductor device according to any one of claims 1 to 19, wherein said base and mesa are made of a III-V group semiconductor having a zincblende structure. ベースの第一方向と交差したベース面上に、当該第一方向と交差した第二方向に延びた被覆層を設ける工程と、
前記ベース面上で結晶粒子を第一方向に成長させるエピタキシャル成長により積層体を形成する工程と、
前記積層体を部分的に除去してメサを形成する工程と、
前記メサの前記第一方向の端面上に、電力の供給により発熱するヒータ層を形成する工程と、
を有し、
前記積層体を形成する工程において、前記積層体は、その内部に、前記被覆層上で前記第一方向に凹み前記第二方向に延びた溝を含む空洞部が設けられた状態に形成される、光半導体装置の製造方法。
providing a coating layer extending in a second direction intersecting the first direction on a base surface intersecting the first direction of the base;
forming a laminate by epitaxial growth in which crystal grains grow in a first direction on the base surface;
partially removing the laminate to form a mesa;
forming a heater layer that generates heat when supplied with electric power on the end surface of the mesa in the first direction;
has
In the step of forming the laminate, the laminate is formed in a state in which a hollow portion including a groove recessed in the first direction and extending in the second direction on the coating layer is provided therein. , a method for manufacturing an optical semiconductor device.
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