JP2022119325A - Optical semiconductor device and method of manufacturing optical semiconductor device - Google Patents
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Abstract
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).
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.
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
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
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
メサ12は、二つの側面12aと、頂面12bと、を有している。
The
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
[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
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(SiO2)、窒化珪素(SiNx)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
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
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
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
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
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
Wm≦2·Hp/tanα (1)
The width Wm of the
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
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
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
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
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
[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
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
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
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
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
[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
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
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
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
[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
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
[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
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
[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
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
[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
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
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
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
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
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
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
[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
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
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
[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
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
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
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
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
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
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
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
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
[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
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
位相調整部30は、接続部50の一部に設けられている。
The
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
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
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
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
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
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-
[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
[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
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
Y... direction (third direction)
Z direction (first direction)
α: Inward inclination angle θ: Angle difference
Claims (21)
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、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 .
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
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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