JP4147858B2 - 光デバイスおよびその製造方法 - Google Patents
光デバイスおよびその製造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP4147858B2 JP4147858B2 JP2002226452A JP2002226452A JP4147858B2 JP 4147858 B2 JP4147858 B2 JP 4147858B2 JP 2002226452 A JP2002226452 A JP 2002226452A JP 2002226452 A JP2002226452 A JP 2002226452A JP 4147858 B2 JP4147858 B2 JP 4147858B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- semiconductor
- resin
- layer
- recess
- semiconductor mesa
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Landscapes
- Optical Modulation, Optical Deflection, Nonlinear Optics, Optical Demodulation, Optical Logic Elements (AREA)
- Semiconductor Lasers (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光デバイス、特にその電極構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
光通信システムにおける情報量の増大に伴い、当該システムに使用される光デバイスの高周波特性の向上が求められている。高周波特性の向上のため、光デバイスの静電容量を低減する種々の試みが行われている。例えば、半導体レーザ素子といった光デバイスでは、活性層を含む半導体メサを樹脂で埋め込むことが試みられている。半導体メサを樹脂で埋め込み、半導体メサと接続する電極を樹脂上に引き出すように形成すれば、電極と半導体基板との間の容量が低減される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、樹脂上に電極を形成すると、電極の剥離が発生することが多い。そのため、製造歩留りを向上できないという問題がある。本発明者らはこの問題の原因を究明するために研究を重ねた結果、その原因は電極を構成する金属は樹脂に対して強固に密着しないことにあることがわかった。
【０００４】
また、電極には、光デバイスと外部回路とを接続する金属ワイヤが固定される。このため、金属ワイヤを固定し易くするためパッド部が設けられることが多い。金属ワイヤを電極またはパッド部に固定する際には、これらに対して金属ワイヤが圧着固定される。このとき、電極またはパッド部が剥れてしまうこともある。
【０００５】
そこで、本発明は、電極の剥離を防止できる構造を有する光デバイスおよびその製造方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る光デバイスは、(１)光を発生する活性層と、活性層が間に配置されるよう設けられたクラッド層と、活性層およびクラッド層を挟むように設けられ、活性層に電流を導くための半導体部を含み、III−Ｖ族化合物半導体から構成される半導体メサ部と、(２)半導体メサ部に接続する電極と、(３)ビスベンゾシクロブテン樹脂から構成され、ビスベンゾシクロブテン樹脂で半導体メサ部を埋め込み、ビスベンゾシクロブテン樹脂が半導体メサ部の上部より盛り上がるように形成される樹脂埋込部と、を備える。樹脂埋込部の上面には凹部が設けられており、凹部の形状は、凹部の側面が底部より開口部の間隔が広くなるように傾斜し、かつ、凹部の側面における底部に対する傾斜角度が開口部上端に近づくほど大きく、凹部は上記の電極で埋め込まれている。
【０００７】
この構成によれば、樹脂埋込部に設けられた凹部は電極で埋め込まれている。このため、電極は、その底面および側面で樹脂埋込部と接することとなる。したがって、電極が樹脂埋込部から剥れるのが防止される。
【０００８】
また、半導体メサ部は、活性層およびクラッド層を挟むように設けられ、活性層に電流を導くための半導体部を備えるので、活性層内の電流密度を高くすることができる。よって、本発明に係る光デバイスは、電極が剥離されるのが防止される構造を有するとともに、放射される光の強度が向上される。
【０００９】
さらに、半導体メサ部と樹脂埋込部との間に無機絶縁膜を更に備えると好ましい。このように無機絶縁膜を用いれば、半導体素子の信頼性を向上できる。
【００１０】
また、上記の光デバイスは、(１)活性層と光学的に結合し活性層からの光が伝搬するとともに、電力の供給により該光に対する吸収率が変化する光導波路と、光導波路を挟むように設けられ、光導波路に電流を導くための第２の半導体部を含み、III−Ｖ族化合物半導体から構成される第２の半導体メサ部と、(２)第２の半導体メサ部に接続する第２の電極と、(３)ビスベンゾシクロブテン樹脂から構成され、ビスベンゾシクロブテン樹脂で第２の半導体メサ部を埋め込み、ビスベンゾシクロブテン樹脂が第２の半導体メサ部の上部より盛り上がるように形成される第２の樹脂埋込部と、を更に備え、第２の樹脂埋込部の上面には凹部が設けられており、凹部の形状は、凹部の側面が底部より開口部の間隔が広くなるように傾斜し、かつ、凹部の側面における底部に対する傾斜角度が開口部上端に近づくほど大きく、第２の電極は凹部に埋め込まれる配線部を有すると好適である。このようにすれば、上記の半導体メサ部からの光が第２の半導体メサ部で変調される光変調器を構成できる。
【００１１】
第２の半導体メサ部は、光導波路を挟むように設けられ、光導波路に電流を導くための第２の半導体部を備えるので、第２の電極からの電流を光導波路に導くことができる。よって、光導波路の吸収率を効率よく変化できる。
【００１２】
また、第２の半導体メサ部と第２の樹脂埋込部との間に無機絶縁膜を更に備えると有用である。
【００１３】
さらに、上記の樹脂はビスベンゾシクロブテン(ＢＣＢ)樹脂であるので、上記の半導体メサ部および第２の半導体メサ部を確実に埋め込むことができる。
【００１４】
本発明に係る光デバイスの製造方法は、(１)光を発生する活性層と、活性層が間に配置されるよう設けられたクラッド層とを含み、III−Ｖ族化合物半導体から構成される半導体メサ部を半導体基板上に形成する工程と、(２)ビスベンゾシクロブテン樹脂で半導体メサ部を埋め込み、ビスベンゾシクロブテン樹脂が半導体メサ部の上部より盛り上がるように樹脂埋込部を形成する工程と、(３)樹脂埋込部上にレジスト膜を形成し、遮蔽部を有するフォトマスクを用いてレジスト膜を露光した後にレジスト膜の全面を露光してレジストマスクを形成し、当該レジストマスクを用いて樹脂埋込部をエッチングし、樹脂埋込部に凹部を形成する工程と、(４)凹部に埋め込むとともに、半導体メサ部に接続する電極を形成する工程と、を備える。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら、本発明に係る光デバイスの好適な実施形態を説明する。本実施形態の光デバイスは、III−Ｖ族半導体から構成される光集積デバイスである。なお、図面の説明においては、同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
(第１の実施形態)
先ず、図１〜図３を参照しながら、第１の実施形態による光集積デバイスを説明する。図１は、第１の実施形態による光集積デバイスを示す斜視図である。図２は図１のＩ−Ｉ線に沿う断面図であり、図３は図１のII−II線に沿う断面図である。図１を参照すると、光集積デバイス１は、発光素子部２ａ、変調素子部２ｂ、および分離部２ｃを備える。発光素子部２ａ、変調素子部２ｂおよび分離部２ｃは、基板２上に形成されている。基板２はｎ型ＩｎＰ半導体から構成される。また、基板２と、発光素子部２ａ、変調素子部２ｂおよび分離部２ｃとの間にはバッファ層３が設けられている。バッファ層３は基板２と同じくＩｎＰから構成されている。
【００１８】
発光素子部２ａは所定の波長の光を発生する。発光素子部２ａと変調素子部２ｂとは、これらの間に位置する分離部２ｃを介して光学的に結合されている。発光素子部２ａからの光は、分離部２ｃを介して変調素子部２ｂに入射される。この光は変調素子部２ｂにより変調される。以下、発光素子部２ａ、変調素子部２ｂおよび分離部２ｃのそれぞれの構成および機能について詳述する。
（発光素子部２ａ）
図１および図２を参照すると、発光素子部２ａは、半導体メサ部１２を備えている。半導体メサ部１２は、第１の半導体層８および第２の半導体層１０と、これらの間に配置される活性層６とを備えている。後述するように、電極から活性層６にキャリアが注入され、活性層６から所定の波長の光が発生する。
【００１９】
第１の半導体層８は、ｎ型のIII−Ｖ族化合物半導体から構成される。また、第１の半導体層８は、バッファ層３上に形成されている。バッファ層３と第１の半導体層８との境界には、回折格子５ａが設けられている。回折格子５ａは、後述の通り、バッファ層３の表層部に周期的な溝部を形成することにより構成される。回折格子５ａは、活性層６と光学的に結合されるように設けられている。回折格子５ａの周期は、光集積デバイス１から放射される光が所望の波長となるよう決定される。この構成により、発光素子部２ａは、分布帰還型半導体レーザ素子として動作する。
【００２０】
第２の半導体層１０は、ｐ型のIII−Ｖ族化合物半導体から構成される。第１の半導体層８および第２の半導体層１０は、屈折率が活性層６よりも小さく、このため、活性層６に対してクラッド層として働く。すなわち、活性層６、第１の半導体層８および第２の半導体層１０は、光導波路１２ａを構成している。
【００２１】
以上の半導体層の材料および厚さを例示すると、以下の通りである。
・バッファ層３：ＳｉドープＩｎＰ、厚さ５５０ｎｍ
・第１の半導体層８：ＳｉドープＩｎＰ、厚さ５５０ｎｍ
・活性層６：アンドープＧａＩｎＡｓＰ、厚さ３００ｎｍ
・第２の半導体層１０：ＺｎドープＩｎＰ、厚さ２００ｎｍ
・キャップ層２０：ＺｎドープＩｎＰ、厚さ２００ｎｍ
活性層６は、ＭＱＷ(Multi-Quantum Well)構造またはＳＱＷ(Single Quantum Well)構造を含むことができる。活性層６のフォトルミネセンス光の波長は、１．５５μｍ程度とすることができる。また、第１の半導体層８および第２の半導体層１０は、ＩｎＰから構成されるため、活性層６に比べて、大きなバンドギャップエネルギーおよび小さな屈折率を有する。したがって、活性層６に光を閉じ込めるクラッド層して働くと共に、活性層６にキャリアを閉じ込める障壁層として働く。
【００２２】
なお、第２の半導体層１０およびキャップ層２０には、Ｚｎが添加されているが、Ｚｎに限らず炭素(Ｃ)が添加されていてもよい。
【００２３】
また、図１および図２を参照すると、半導体メサ部１２は、光導波路１２ａの側面に電流狭窄部としての半導体部１６を有する。半導体部１６は、高抵抗半導体から構成される。具体的には、半導体部１６は、鉄(Ｆｅ)ドープＩｎＰから構成されることができる。よって、半導体部１６により、電極を通して半導体メサ部１２に提供される電流は、主として光導波路１２ａを通過することとなる。また、半導体部１６は、ＩｎＰから構成されるため、活性層６で発生する光を活性層６内に閉じ込めるクラッド層としても働く。
【００２４】
半導体メサ部１２は、光導波路１２ａおよび半導体部１６上にキャップ層２０を更に有する。キャップ層２０は、第２の半導体層１０と同様にｐ型のIII−Ｖ族化合物半導体から構成され、第２のクラッド層として働く。半導体メサ部１２は、キャップ層２０上にコンタクト層２２を更に有する。コンタクト層２２は、ＺｎドープＩｎＧａＡｓから構成され、その厚さは５００ｎｍ程度である。
【００２５】
発光素子部２ａは、半導体メサ部１２を形成するように設けられたトレンチ溝１７を有する。トレンチ溝１７の底面１７ａはバッファ層３に位置している。トレンチ溝１７内には、樹脂埋込部２４が設けられている。樹脂埋込部２４は、光集積デバイス１においては、ＢＣＢ樹脂から構成されている。本発明者らの検討によれば、ＢＣＢ樹脂は、気泡や空隙などが形成されることなく、半導体メサ部１２を埋め込むことができる。
【００２６】
また、樹脂埋込部２４と半導体メサ部１２との間に、酸化シリコン(ＳｉＯ2)から構成される絶縁膜２６が設けられている。絶縁膜２６は、ＳｉＯ2に限らず、シリコン窒化膜、またはシリコン酸窒化膜といったシリコン系無機絶縁物から構成されることができる。絶縁膜２６により、半導体メサ部１２が保護され、発光素子部２ａの信頼性が向上される。
【００２７】
発光素子部２ａは、コンタクト層２２上に設けられたオーミック接触性の電極２８を備える。図２を参照すると、絶縁膜２６には開口部２６ａが設けられており、電極２８はこの開口部２６ａに現れるコンタクト層２２と接している。また、図２に示す通り、樹脂埋込部２４には凹部２４ａが設けられている。電極２８は、この凹部２４ａに埋め込まれるように設けられている。図１および図２から分かる通り、電極２８は、コンタクト層２２に接するとともに、樹脂埋込部２４の凹部２４ａにより形状が規定されている。さらに、電極２８は、凹部２４ａの形状により規定されるパッド部２８ａを有する。パッド部２８ａには、発光素子部２ａと外部回路とを接続するための金属ワイヤといった電線が固定される。
（変調素子部２ｂ）
図１および図３を参照すると、変調素子部２ｂは半導体メサ部５２を備えている。半導体メサ部５２は、活性層４６、第４の半導体層４８および第５の半導体層５０を備えている。活性層４６は、III−Ｖ族化合物半導体から構成される。このIII−Ｖ族化合物半導体のフォトルミネセンスピーク波長は発光素子部２ａから発生されるべき光の波長よりも短い。また、活性層４６は、単一の半導体層から成ることができ、またＳＱＷ構造あるいはＭＱＷ構造を備えることもできる。活性層４６は、第４の半導体層４８および第５の半導体層５０との間に設けられている。
【００２８】
第４の半導体層４８は、ｎ型のIII−Ｖ族化合物半導体から構成される。第５の半導体層５０は、ｐ型のIII−Ｖ族化合物半導体から構成される。これらの半導体層４８，５０は、活性層４６よりも小さい屈折率を有しており、このため、活性層４６に光を閉じ込めるクラッド層として働く。すなわち、これらの各半導体層４６、４８、５０は光導波路５２ａを構成する。
【００２９】
上記の半導体層の材料および厚さの好適な例示すると、以下の通りである。
・第４の半導体層４８：ＳｉドープＩｎＰ、厚さ５０ｎｍ
・活性層４６：アンドープＩｎＧａＡｓＰ、厚さ２６０ｎｍ
・第５の半導体層５０：ＺｎドープＩｎＰ、厚さ１００ｎｍ
・コンタクト層５４：ＺｎドープＧａＩｎＡｓ、厚さ５３０ｎｍ
半導体メサ部５２は、光導波路５２ａの側面に半導体部１６を有する。半導体部１６は、発光素子部２ａおよび変調素子部２ｂに共有されている。半導体部１６により、電流が光導波路５２ａに導かれる。
【００３０】
半導体メサ部５２は、光導波路５２ａおよび半導体部１６上に設けられたキャップ層２０を更に備える。キャップ層２０は、発光素子部２ａおよび変調素子部２ｂに共有されている。キャップ層２０は、ｐ型のIII−Ｖ族化合物半導体から構成され、第５の半導体層５０と同様にクラッド層として働く。半導体メサ部５２はキャップ層２０上にコンタクト層５４を更に備える。
【００３１】
また、変調素子部２ｂは、半導体メサ部５２を形成するように設けられたトレンチ溝１７を有する。トレンチ溝１７は、半導体層５４、２０、１６を貫通してバッファ層３に到達するとともに、発光素子部２ａ、分離部２ｃおよび変調素子部２ｂに沿って設けられている。トレンチ溝１７内には、樹脂埋込部２４が設けられている。樹脂埋込部２４は、発光素子部２ａと共有されており、ＢＣＢ樹脂から形成されている。変調素子部２ｂは、発光素子部２ａと同様に、樹脂埋込部２４と半導体メサ部５２との間に絶縁膜２６を備えることができる。
【００３２】
変調素子部２ｂは、コンタクト層５４上に設けられたオーミック接触性の電極５８を備える。図３を参照すると、絶縁膜２６には開口部２６ａが設けられている。電極５８はこの開口部２６ａに現れるコンタクト層５４に接している。また、樹脂埋込部２４に凹部２４ａが設けられており、この凹部２４ａに埋め込まれるように電極５８が設けられている。図１および図３から分かる通り、電極５８は、コンタクト層５４に接するとともに、樹脂埋込部２４の凹部２４ａにより形状が規定されている。さらに、電極５８は、凹部２４ａの形状により規定されるパッド部５８ａを有する。パッド部５８ａは、変調素子部２ｂと外部回路との接続のための金線などといった電気リード線の固定に利用される。
（分離部２ｃ）
図１を参照すると、分離部２ｃは、バッファ層３、第４の半導体層４８、活性層４６、第５の半導体層５０、およびキャップ層２０を変調素子部２ｂと共有している。分離部２ｃは、コンタクト層および電極を有しておらず、このため、発光素子部２ａと変調素子部２ｂとが電気的に分離される。また、分離部２ｃの光導波路１２ａは、発光素子部２ａの光導波路１２ａに境界面６４において突き当てられており、この突き当てにより、光導波路１２ａは光導波路５２ａに光学的に結合される。
【００３３】
続いて、光集積デバイス１の動作を説明する。図４は、電源が接続された光集積デバイスを示す模式図である。発光素子部２ａは、電源７０により順方向にバイアスされている。変調素子部２ｂは、電源７２により逆方向にバイアスされている。電源７２は、外部信号に応じて変調された駆動信号を変調素子部２ｂに提供する。この構造により、変調素子部２ｂは、発光素子部２ａから連続的に提供される光を外部信号７４に応答して変調する。
【００３４】
以下、上記の構成を有する光集積デバイス１の効果を説明する。電極２８は、凹部２４ａに埋め込められるよう形成されているため、その裏面が凹部２４ａの底面に接するだけでなく、電極２８の側面が凹部２４ａの内壁面に接している。このため、電極２８は、その裏面のみで樹脂埋込部に密着する場合に比べ、樹脂埋込部２４に対して強固に密着することなる。しかも、電極の裏面のみが樹脂埋込部に密着する場合には電極の縁部から電極が剥れてしまうことが多いが、光集積デバイス１における電極２８ではその側面が樹脂埋込部２４の凹部２４ａの内壁面に接しているため、縁部からの電極の剥れを十分に防止できる。
【００３５】
電極５８は、凹部２４ａに埋め込められるよう形成されているため、その裏面が凹部２４ａの底面に接するだけでなく、電極５８の側面が凹部２４ａの内壁面に接している。このため、電極５８は、その裏面のみで樹脂埋込部に密着する場合に比べ、樹脂埋込部２４に対して強固に密着することなる。しかも、電極の裏面のみが樹脂埋込部に密着する場合には電極の縁部から電極が剥れてしまうことが多いが、光集積デバイス１における電極５８ではその側面が樹脂埋込部２４の凹部２４ａの内壁面に接しているため、縁部からの電極の剥れを十分に防止できる。
(光集積デバイスの製造方法)
続いて、第２の実施形態による光デバイスの製造方法を説明する。第２の実施形態では、上述の光集積デバイス１を例にとり、その製造方法について説明する。図５(Ａ),(Ｂ)、図６(Ａ),(Ｂ)、図７(Ａ),(Ｂ)、図８(Ａ),(Ｂ)、図９(Ａ),(Ｂ)、および図１０(Ａ),(Ｂ)は、光集積デバイス１を製造する方法を説明する図である。
(第１の半導体多層膜形成工程)
図５(Ａ)を参照すると、ｎ型ＩｎＰから構成される基板８２は、発光素子領域８２ａ、変調素子領域８２ｂ、および分離部領域８２ｃに区分される。これらの領域８２ａ〜８２ｃは、所定の軸方向に沿って配置されている。基板８２上に、領域８２ａ〜８２ｃに渡って、バッファ層８３が形成されている。バッファ層８３は、ｎ型ＩｎＰから構成される。発光素子領域８２ａにおいて、バッファ層８３上に第１の半導体膜８８、活性層膜８６および第２の半導体膜８１が順に形成されている。第１の半導体膜８８はｎ型のＩｎＰから構成され、第２の半導体膜８１はｐ型のＩｎＰから構成される。また、活性層膜８６はＧａＩｎＡｓＰから構成される。これらの半導体膜は、バッファ層８３の全面に所定の半導体多層膜をエピタキシャル成長し、シリコン系無機絶縁膜のマスク９０を用いて、変調素子領域８２ｂおよび分離部領域８２ｃの当該半導体多層膜を除去することにより形成される。半導体多層膜の形成に先立って、発光素子領域８２ａには回折格子９２として機能する周期的な溝部が形成されている。
(第２の半導体多層膜形成工程)
図５(Ｂ)を参照すると、領域８２ａ，８２ｂにおいて、バッファ層８３上に、第４の半導体膜９８、活性層膜９６および第５の半導体膜９５がこの順に選択的に形成されている。これらの半導体多層膜は、変調素子領域８２ｂおよび分離部領域８２ｃに、マスク９０を利用し選択的に形成される。第４の半導体膜９８はｎ型のＩｎＰから構成され、第５の半導体膜９５はｐ型のＩｎＰから構成される。また、活性層膜９６はＧａＩｎＡｓＰから構成される。この後、マスク９０の除去により、第２の半導体多層膜形成工程が終了する。
【００３６】
なお、好適な実施例では、バッファ層８３、第１の半導体膜８８、活性層膜８６、第２の半導体膜８１、第４の半導体膜９８、活性層膜９６および第５の半導体膜９５は、有機金属気相成長(Organo Metallic Chemical Vapor Deposition：ＯＭＣＶＤ)法によりエピタキシャル成長される。
(光導波路メサ形成工程)
図６(Ａ)を参照すると、光導波路メサ１００ａ、１００ｂが形成されている。これらは以下のように形成される。先ず、光導波路メサ１００ａ，１００ｂを形成するために、メサ形成用のマスク２０１を形成する。マスク２０１は、シリコン系無機絶縁膜のマスクであり、第２の半導体膜８１および第５の半導体膜９５上に形成される。また、マスク２０１は第２の半導体膜８１と第５の半導体膜９５との境界と直交する方向に伸びている。
【００３７】
次いで、マスク２０１を用いてエッチングを行う。このエッチングは、好適な実施例ではウエットエッチングにより行われる。エッチング溶液としては、ブロムメタノール液を使用すると好適である。このエッチングは、バッファ層８３が露出するまで行われる。このエッチングの結果、光導波路メサ１００ａおよび光導波路メサ１００ｂが形成される。光導波路メサ１００ａは、第１の半導体層８、活性層６、および第２の半導体層１０を備える。光導波路メサ１００ｂは、第４の半導体層４８、活性層４６および第５の半導体層５０を備える。
(埋込半導体膜形成工程)
図６(Ｂ)を参照すると、光導波路メサ１００ａ，１００ｂを埋め込むように半導体埋込部１１６が形成されている。半導体埋込部１１６は、ＦｅドープＩｎＰから構成される。半導体埋込部１１６は、好適な実施例では、有機金属気相成長(ＯＭＣＶＤ)法により形成される。半導体埋込部１１６が形成された後に、マスク２０１を除去する。
(分離部形成工程)
図７(Ａ)を参照すると、第５の半導体層５０および半導体埋込部１１６上に、キャップ膜１１０、コンタクト膜１１２およびマスク２１３がこの順に形成されている。キャップ膜１１０はｐ型ＩｎＰから構成され、コンタクト膜１１２はｐ型ＩｎＧａＡｓから構成される。
【００３８】
マスク２１３は開口部２１３ａを有する。開口部２１３ａは、ほぼ矩形形状を有し、後の工程で形成される半導体メサ部の幅よりも広い幅Ｗと、分離部２ｃの長さと等しい長さＬとを有する。マスク２１３を用いたウエットエッチングにより、コンタクト膜１１２の開口部２１３ａに露出する部分を除去する。このエッチングには、リン酸(Ｈ3ＰＯ4)と過酸化水素水(Ｈ2Ｏ2)と純水(Ｈ2Ｏ)とがＨ3ＰＯ4：Ｈ2Ｏ2：Ｈ2Ｏ＝５：１：１０の比率で混合された混合液をエッチング液として使用できる。このエッチング液は、選択性を有するため、コンタクト膜１１２(ＩｎＧａＡｓ)がエッチングされてキャップ膜１１０(ＩｎＰ)が露出したとき、実質的にエッチングが終了する。エッチング後にマスク２１３を除去すると、図７(Ｂ)に示す通り、開口部１１２ａを有するコンタクト膜１１２が現れる。
(トレンチ用マスク形成工程)
図８(Ａ)を参照すると、コンタクト膜１１２上にトレンチ溝を形成するためのマスク２１４が形成されている。マスク２１４は、所定の方向に伸びており、光導波路メサ１００ａ及び１００ｂを含む半導体メサ部を形成するために用いられる。
(トレンチ形成工程)
図８(Ｂ)を参照すると、トレンチ溝１１７が形成されている。トレンチ溝１１７は、コンタクト膜１１２、キャップ膜１１０及び半導体部１６を貫通してバッファ層３に到達している。トレンチ溝１１７は、５μｍ程度の深さを有する。トレンチ溝１１７は、上述のマスク２１４を用いたエッチングにより形成される。トレンチ溝１１７により、半導体メサ部１１８が画定される。半導体メサ部１１８は、発光素子部２ａを構成する半導体メサ部１１８ａと、変調素子部２ｂを構成する半導体メサ部１１８ｂと、発光素子部２ａおよび変調素子部２ｂを分離するための半導体メサ部１１８ｃとを含む。トレンチ溝１１７を形成した後に、マスク２１４を除去する。
(樹脂埋込工程)
図９(Ａ)を参照すると、絶縁膜２６で覆われたトレンチ溝１１７は樹脂埋込部２４で埋め込まれている。また、図示の通り、樹脂埋込部２４は、半導体メサ部１１８上に堆積された絶縁膜２６の上面２６ｃから盛り上がるように形成されている。このような樹脂埋込部２４は、以下の通り形成される。トレンチ溝１１７の形成後、半導体メサ部１１８の上面およびトレンチ溝１１７の側面を覆うように絶縁膜２６が形成される。絶縁膜２６は、ＳｉＯ2から構成されることができる。また、絶縁膜２６の形成にはＣＶＤ法を使用することができる。
【００３９】
次いで、絶縁膜２６が形成された基板８２上にＢＣＢ樹脂を塗布する。塗布時には、ＢＣＢ樹脂は、半導体メサ部１１８上での厚さが約１μｍとなるように塗布される。次いで、熱処理を行ってＢＣＢ樹脂を硬化する。ここで、熱処理温度は２５０℃程度とし、熱処理時間は１時間程度とすることができる。この後、硬化されたＢＣＢ樹脂はプラズマエッチングチャンバ内でＣＦ4(又はＳＦ6)＋Ｏ2のプラズマに曝される。このプラズマにより硬化されたＢＣＢ樹脂がフルエッチバックされ、絶縁膜２６の上面２６ｃが露出する。このエッチングでは、ＢＣＢ樹脂の下地層である絶縁膜(ＳｉＯ2)２６に対するエッチング速度が十分に遅くなるように、ＣＦ4(又はＳＦ6)ガスとＯ2ガスとの供給量、プラズマを発生するための高周波電力、およびチャンバ内の圧力といった条件が適宜調整されることができる。これにより、実質的にＢＣＢ樹脂だけが除去される。以上の手順により、図９(Ａ)に示す通り、樹脂埋込部２４が完成する。
(コンタクト孔形成工程)
図９(Ｂ)を参照すると、半導体メサ部１１８および樹脂埋込部２４上に、マスク２３６が形成されている。マスク２３６は、絶縁膜２６にコンタクト孔２６ａ，２６ｂを形成するために使用される（図１０参照）。マスク２３６は、開口部２３６ａと開口部２３６ｂとを有する。開口部２３６ａおよび開口部２３６ｂは、半導体メサ部１１８上に位置する。また、マスク２３６は、フォトレジストから構成されることができる。マスク２３６を用いて絶縁膜２６をエッチングすると、図１０(Ａ)に示す通り、絶縁膜２６にコンタクト孔２６ａ，２６ｂが形成される。この後、マスク２３６を除去する。
(樹脂埋込部エッチング工程)
図１０(Ｂ)を参照すると、樹脂埋込部２４、絶縁膜２６、およびコンタクト層１１２上に、レジストマスク２３７が形成されている。レジストマスク２３７は、樹脂埋込部２４をエッチングして、樹脂埋込部２４に凹部を形成するのに使用される。以下、図１１(Ａ)〜(Ｃ)および図１２(Ａ),(Ｂ)を参照しながら、レジストマスク２３７を形成する手順を説明する。これらの図は、コンタクト孔２６ａ,２６ｂの形成終了後の光集積デバイス(仕掛品)の断面の一部を示すものであり、その断面とは図１０(Ａ)のＩ−Ｉ線に沿う。
【００４０】
先ず、図１１(Ａ)に示す通り、樹脂埋込部２４上にポジタイプのレジスト膜２０２が形成される。次に、図１１(Ｂ)に示す通り、遮蔽部２０３を有するフォトマスク２０４を用いて、レジスト膜２０２に露光光Ｌ1が照射される(第１の露光)。遮蔽部２０３の平面形状は、樹脂埋込部２４に形成されるべき凹部の平面形状にほぼ等しい。次いで、レジスト膜２０２が熱処理される。熱処理によって、レジスト膜２０２のうち露光光Ｌ1が照射された部分が硬化されて硬化部２０２ａができる(図１１(Ｃ))。一方、露光光Ｌ1が照射されなかった部分は、硬化されず、非硬化部２０２ｂとなる。この後、図１２(Ａ)に示す通り、レジスト膜２０２の全面に露光光Ｌ2が照射される(第２の露光)。この後、レジスト膜２０２を現像液に浸すと、非硬化部２０２ｂが現像液中に溶け出す。このようにして、レジストマスク２０５が得られる(図１２(Ｂ))。ここで、レジストマスク２０５の開口部２０５ａは、その下部ほど幅が広くなるよう形成されている。これは、第１の露光の際、遮蔽部２０３による回折のため、レジスト膜２０２中を進行する光の強度が深さ方向に徐々に弱くなることから生じる。
【００４１】
図１０(Ｂ)を参照すると、樹脂埋込部２４に凹部２４ａが形成されている。凹部２４ａの深さは、例えば、０．５〜１．５μｍ程度である。凹部２４ａは、レジストマスク２３７を用いて、ＲＩＥ法により樹脂埋込部２４がエッチングされて形成される。ＲＩＥ法におけるエッチングガスとしては、例えば、四弗化炭素(ＣＦ4)および酸素(Ｏ2)を用いることができる。ここで、図１３を参照しながら、凹部２４ａの断面形状を説明する。図１３は、図１０のＩ−Ｉ線に沿う断面図である。図示の通り、凹部２４ａの側面は、その間隔が凹部２４ａの底面から開口部上端に向かうに従って広くなるように傾斜している。さらに、凹部２４ａの側面は、凹部２４ａの開口部上端に近づくにつれて凹部２４ａの底部に対する傾斜角度が大きくなるよう反っている。
【００４２】
凹部２４ａがこのような断面形状を有する理由を図１４(Ａ),(Ｂ)を参照しながら説明する。図１４(Ａ)に示す通り、ＲＩＥ装置内にプラズマＰが発生されると、エッチングガスがイオン化されてイオンＩが発生する。このイオンＩは、樹脂埋込部２４が形成された基板(図示せず)がプラズマＰに対して負電位に維持されるため、レジストマスク２３７および樹脂埋込部２４に引き寄せられる。このイオンＩにより、樹脂埋込部２４がエッチングされる。エッチング開始直後には、レジストマスク２３７の開口部２３７ａの開口幅はＬ1であり、したがって、樹脂埋込部２４のエッチングされる幅もまた、Ｌ1にほぼ等しい。ところが、樹脂埋込部２４のエッチング中には、樹脂埋込部２４だけでなくレジストマスク２３７もまたエッチングされる。したがって、レジストマスク２３７が薄くなるとともに、その開口部２３７ａの開口幅もまた広がっていく。図１４(Ｂ)においては、開口部２３７ａの開口幅がＬ1より広いＬ2の場合を例示している。エッチングの進行とともにレジストマスク２３７の開口部２３７ａの開口幅が広がっていくため、凹部２４ａの幅は凹部２４ａの開口上端ほど広くなる。
(電極形成工程)
凹部２４ａが形成された後、レジストマスク２３７を除去することなく、レジストマスク２３７が形成される面上に、チタン(Ｔｉ)／白金(Ｐｔ)／金(Ａｕ)といった金属を蒸着する。すると、これらの金属から構成される金属膜２３８がレジストマスク２３７上に堆積されると共に、凹部２４ａが金属膜２３８により埋め込まれる。
【００４３】
図１５(Ａ)は、金属膜２３８堆積後の凹部２４ａの断面を示す図である。図示の通り、凹部２４ａの断面形状は、開口部上端ほど開口幅が広いため、隙間ができることなく金属が凹部２４ａに埋め込まれる。また、レジストマスク２３７の開口部２３７ａの側面は、凹部２４ａとは逆に、開口部上端ほど開口幅が狭い。このため、開口部２３７ａの側面に金属が堆積されるのが抑制される。すなわち、金属膜２３８は、凹部２４ａを埋める部分２３８ａと、レジストマスク２３７上に堆積される部分２３８ｂといった互いに分離された２つの部分を有することとなる。よって、レジストマスク２３７を除去することにより、部分２３８ａが剥離することなく、部分２３８ｂが確実に取り除かれる(図１５(Ｂ))。
【００４４】
なお、金属膜２３８の厚さが凹部２４ａの深さより小さくなるように金属膜２３８を形成すると好ましい。このようにすれば、金属膜２３８のうち、凹部２４ａを埋める部分と、レジストマスク２３７上に堆積される部分とは、一層確実に分離される。
【００４５】
続けて、基板８２の裏面に、ＡｕＧｅＮｉ／Ａｕといった金属から構成される電極が形成される。そして、これら電極が形成された基板８２を窒素雰囲気中で、３２０℃といった温度に加熱することにより、オーミック接触性が実現される。以上の工程により、図１に示した光集積デバイス１が完成する。
【００４６】
第２の実施形態による製造方法により製造された光集積デバイス１は、半導体メサ部を埋め込む樹脂埋込部を有する。樹脂埋込部には凹部が設けられており、半導体メサ部と接続する電極は、凹部に埋め込まれている。よって、電極は、その下面だけでなく、その側面においても樹脂埋込部に接している。このため、電極がその周辺部から剥れるのが防止される。
（第３の実施形態）
次に、図１６(Ａ),(Ｂ)を参照しながら、本発明に係る光デバイスの第３の実施形態について説明する。図１６(Ａ)は、第３の実施形態による光デバイスの斜視図である。図１６(Ｂ)は、図１６(Ａ)のＩ−Ｉ線に沿う断面を示す概略説明図である。
【００４７】
光デバイス５００は、ファブリペロ型の半導体レーザデバイスである。図１６(Ａ)を参照すると、光デバイス５００は、半導体基板５０２と、半導体基板５０２上に設けられた半導体メサ部５０３と、半導体基板５０２および半導体メサ部５０３を覆うように設けられた絶縁層５０４と、絶縁層５０４上に設けられた樹脂部５０５と、半導体メサ部に接続するとともに樹脂部５０５上に延びる電極５０６とを有する。
【００４８】
また、光デバイス５００には、後述するコンタクト層５０３ｄおよび半導体部５０３ｅ(図１６(Ｂ)参照)を貫通して半導体基板５０２に到達するトレンチ５０７が設けられている。トレンチ５０７により、半導体メサ部５０３が画定されている。トレンチ５０７もまた樹脂部５０５で埋められている。また、上記の絶縁層５０４は、例えば、酸化シリコン(ＳｉＯ2)、窒化シリコン(ＳｉＮ)、および酸窒化シリコン(ＳｉＯＮ)といったシリコン系無機絶縁物から構成されることができる。さらに、樹脂部５０５は、例えば、ＢＣＢ樹脂から構成されることができる。
【００４９】
電極５０６は、後述するコンタクト層５０３ｄと接続しストライプ状の平面形状を有する第１の部分５０６ａと、外部回路と接続する金属ワイヤが固定されるパッド部としての第２の部分５０６ｂと、第１の部分５０６ａおよび第２の部分５０６ｂを接続する第３の部分５０６ｃとを有する。また、光デバイス５００は、半導体基板５０２の裏面に電極５０８を有する。
【００５０】
図１６(Ｂ)を参照すると、半導体メサ部５０３は、光を発する活性層５０３ａと、活性層５０３ａが間に配置されるよう設けられたクラッド層５０３ｂ,５０３ｃと、を有する。クラッド層５０３ｂ,５０３ｃは、活性層５０３ａよりも小さい屈折率を有する。このため、活性層５０３ａで発生した光は活性層５０３ａに閉じ込められる。クラッド層５０３ｃ上には、コンタクト層５０３ｄが設けられている。また、半導体メサ部５０３においては、活性層５０３ａに導くための電流狭窄部としての半導体部５０３ｅが設けられている。半導体部５０３ｅは高抵抗半導体より構成されている。また、半導体部５０３ｅは、図１６(Ｂ)に示す通り、活性層５０３ａおよびクラッド層５０３ｂ,５０３ｃを挟むように設けられている。このような構成により、半導体部５０３ｅは電流狭窄部として有効に働く。
【００５１】
上記の半導体基板および各層の材料およびドーパントを例示すると、以下の通りである。
・半導体基板５０２：ＳｎドープＩｎＰ
・活性層５０３ａ：アンドープＩｎＧａＡｓＰ
・クラッド層５０３ｂ：ＳｉドープＩｎＰ
・クラッド層５０３ｃ：ＺｎドープＩｎＰ
・コンタクト層５０３ｄ：ＺｎドープＩｎＧａＡｓ
・半導体部５０３ｅ：ＦｅドープＩｎＰ
また、光デバイス５００においては、半導体メサ部５０３の端面の一方は光反射膜(図示せず)から構成され、他方は光透過膜(図示せず)から構成されている。光反射膜の反射率は８０〜９０％とすることができ、光透過膜の反射率は０．０５〜２％とすることができる。このような構成は、光共振器を構成している。
【００５２】
図１６(Ａ),(Ｂ)を参照すると、樹脂部５０５には凹部５０５ａが設けられている。凹部５０５ａは、図１６(Ａ)から理解される通り、平面形状がほぼ円形の円形部と、円形部から延び平面形状が方形の方形部とを有している。図１６(Ｂ)を参照すると、凹部５０５ａには、電極５０６の第２の部分５０６ｂと第３の部分５０６ｃ(一部)とが埋め込まれている。第２の部分５０６ｂは、凹部５０５ａにより画定され、ほぼ円形の形状を有する。ただし、第２の部分５０６ｂは、楕円形、または略方形といった平面形状を有することができる。このような形状もまた樹脂部５０５に設けられた凹部５０５ａにより画定される。
【００５３】
光デバイス５００においては、電極５０６の第２の部分５０６ｂと第３の部分５０６ｃが樹脂部５０５に形成されているため、素子容量が低減される。よって、光デバイス５００の高周波特性が向上される。また、これらの部分５０６ａ,５０６ｂは樹脂部５０５に設けられた凹部５０５ａに埋め込まれている。凹部５０５ａに埋め込まれているため、第２の部分５０６ｂおよび第３の部分５０６ｃは、その底面だけでなく、その側面においても樹脂部５０５と接することとなる。したがって、電極５０６が樹脂部５０５から剥離するのが防止される。
（第４の実施形態）
続いて、図１７(Ａ),(Ｂ)を参照しながら、本発明に係る光デバイスの第４の実施形態について説明する。第４の実施形態の光デバイスは、第３の実施形態による光デバイス５００と同様にファブリペロ型の半導体レーザデバイスである。
【００５４】
図１７(Ａ)は、第４の実施形態による光デバイスの斜視図である。図１７(Ｂ)は、図１７(Ａ)のＩ−Ｉ線に沿う断面を示す概略説明図である。図１７(Ａ)を参照すると、光デバイス６００は、半導体基板６０２と、半導体基板６０２上に設けられた半導体メサ部６０３と、半導体基板６０２および半導体メサ部６０３を覆うように設けられた絶縁層６０４と、絶縁層６０４上に設けられた樹脂部６０５と、半導体メサ部に接続するとともに樹脂部６０５上に延びる電極６０６とを有する。半導体メサ部６０３は、例えば、第３の実施形態における光デバイス６００の半導体メサ部６０３と同じ構成を有することができる。樹脂部６０５は、光デバイス６００においてもＢＣＢ樹脂から構成されると好ましい。また、絶縁層６０４についても、第３の実施形態における絶縁層５０４と同様なシリコン系無機絶縁物から構成されることができる。
【００５５】
電極６０６は、半導体メサ部６０３と電気的に接続しストライプ状の平面形状を有する第１の部分６０６ａと、光デバイス６００と外部回路とを接続するための金属ワイヤが固定される第２の部分６０６ｂと、第１の部分６０６ａと第２の部分６０６ｂとを接続する第３の部分６０６ｃとを有する。また、光デバイス６００においては、半導体基板６０２の裏面に電極６０７が設けられている。
【００５６】
図１７(Ａ),(Ｂ)を参照すると、樹脂部６０５には凹部６０５ａが設けられている。凹部６０５ａは、図１７(Ａ)に示す通り、平面形状がほぼ円形の円形部と、円形部から延び平面形状が方形の方形部とを有している。また、図１７(Ｂ)に示す通り、凹部６０５ａには、電極６０６の第２の部分６０６ｂと第３の部分６０６ｃの一部とが埋め込まれている。第２の部分６０６ｂは、凹部６０５ａにより画定され、ほぼ円形の形状を有する。
【００５７】
光デバイス６００においては、電極６０６の第２の部分６０６ｂと第３の部分６０６ｃの一部は、樹脂部６０５上に形成されている。このため、これらの部分と半導体基板６０２との距離は、これらの部分６０６ｂ,６０６ｃが絶縁層６０４上に直接設けられている場合に比べ、遠くなる。したがって、素子容量が低減される。よって、光デバイス６００の高周波特性が向上される。また、電極６０６の第２の部分６０６ｂの一部と、第３の部分６０６ｃとは樹脂部６０５に設けられた凹部６０５ａに埋め込まれているため、電極６０６が樹脂部６０５から剥離するのが防止される。
（第５の実施形態）
次に、図１８(Ａ)〜(Ｃ)を参照しながら、本発明に係る光デバイスの第５の実施形態について説明する。第５の実施形態では、電気光学効果を利用した光変調器について説明する。図１８(Ａ)は、第５の実施形態における光デバイスの斜視図である。図１８(Ｂ)は、第５の実施形態の光デバイスが有する光導波路の上面図である。図１８(Ｃ)は、図１８(Ａ)のＩ−Ｉ線に沿った断面を示す概略説明図である。
【００５８】
図１８(Ａ)を参照すると、光デバイス７００は、電気光学結晶から構成される基板７０２と、基板７０２上に設けられた光導波路７０３と、基板７０２と光導波路７０３とを覆うように設けられた絶縁層７０４と、光導波路７０３を埋め込むよう設けられた樹脂部７０５と、電気光学結晶に電圧を印加して当該結晶の屈折率を変える電極７０６ａ,７０６ｂとを有する。光デバイス７００では、電気光学結晶としてニオブ酸リチウム(ＬｉＮｂＯ3)が用いられている。ただし、これに限られることなく、ＬｉＴａＯ3やＢｉ12ＳｉＯ20といった電気光学結晶を用いることができる。また、絶縁層７０４は、ＳｉＯ2から構成されることができる。さらに、樹脂部７０５は、ＢＣＢ樹脂から構成されることができる。樹脂部７０５の厚さは、４〜５μｍであってよい。
【００５９】
光導波路７０３は、チタン(Ｔｉ)を含有するＬｉＮｂＯ3から構成される。光導波路７０３を形成する手順の一例を以下に例示する。まず、基板７０２となるべきＬｉＮｂＯ3板を用意し、このＬｉＮｂＯ3板の表面にＴｉを所定の深さまで熱拡散する。ここで、所定の深さは、形成すべき光導波路７０３の厚さとほぼ等しい。次いで、当該表面に所定のパターンを有するマスク層を設ける。この後、このマスク層を用い、例えば、プラズマイオンエッチングといったエッチング法により、ＬｉＮｂＯ3板をエッチングする。この結果、所定のパターンを有する光導波路７０３が形成される。なお、光導波路７０３は、機械加工によって形成されることもできる。すなわち、ＬｉＮｂＯ3板にＴｉを熱拡散した後、このＬｉＮｂＯ3板を所定の機械加工装置により研削し、光導波路７０３を形成することができる。
【００６０】
光デバイス７００においては、光導波路７０３のパターンは以下の通りである。すなわち、図１８(Ｂ)に示す通り、光導波路７０３は、外部からの光が入射される光入射部７０３ａと光学的に接続するとともに光入射部７０３ａからの光を２分岐する光分岐部７０３ｂと、光分岐部７０３ｂにおいて２分岐された光が各々伝搬する分岐導波路７０３ｃ,７０３ｄと、分岐導波路７０３ｃ,７０３ｄの各々を伝搬する光を合波する合波部７０３ｅと、合波部７０３ｅで合波された光を外部へ導く光出射部７０３ｆとを有する。
【００６１】
図１８(Ｂ)を参照すると、絶縁層７０４は、分岐導波路７０３ｃ,７０３ｄ上に開口部７０４ａを有する。この開口部７０４ａにおいて、電極７０６ａは分岐導波路７０３ｃに接しており、電極７０６ｂは分岐導波路７０３ｄに接している。また、電極７０６ａ,７０６ｂは、樹脂部７０５に設けられた凹部７０５ａに埋め込まれている。
【００６２】
次に、光デバイス７００の動作について説明する。光デバイス７００においては、光入射部７０３ａから入射された光は、光分岐部７０３ｂにより分岐されて、分岐導波路７０３ｃ,７０３ｄへと至る。分岐導波路７０３ｃ,７０３ｄには電極７０６ａ,７０６ｂを介して電圧が印加されており、この電圧により、分岐導波路７０３ｃ,７０３ｄの屈折率が変化する。この電圧は所定の電気信号を含んでおり、この電気信号の強度変化に従って分岐導波路７０３ｃ,７０３ｄを導波する光の強度が変調される。すなわち、分岐導波路７０３ｃ,７０３ｄは、変調部を構成する。変調部で変調された光は光分岐部７０３ｅにおいて合波され、合波された光は光出射部７０３ｆから外部へと出射される。
【００６３】
上述の通り、光デバイス７００において、電極７０６ａ,７０６ｂは凹部７０５ａに埋め込まれている。したがって、電極７０６ａ,７０６ｂの剥離が防止される。
【００６４】
以上、幾つかの実施形態を参照しながら、本発明に係る光デバイスおよびその製造方法について説明したが、本発明はこれらに限られることなく、様々に変更可能である。
【００６５】
第３および第４の実施形態においては、ファブリペロ型の半導体レーザデバイスを例示した。しかし、第３の実施形態による光デバイス５００および第４の実施形態による６００は、ＤＦＢ(Distributed Feedback)型あるいはＤＢＲ(Distributed Bragg Reflector)型の半導体レーザデバイスであってよい。
【００６６】
第１および第２の実施形態において、電流狭窄部としての半導体部は、高抵抗半導体より構成された。しかし、これに限らず、バッファ層上にｎ型半導体、ｐ型半導体、およびｎ型半導体をこの順に積層することにより、半導体部を構成してもよい。
【００６７】
また、第５の実施形態において光変調器を例示したが、本発明は、これに限ることなく、光スイッチ、方向性光結合器、ＳＯＡ、光増幅器および光分波合波器といった光デバイスに適用可能である。
【００６８】
【発明の効果】
以上説明した通り、本発明によれば、電極の剥離を防止できる構造を有する光デバイスおよびその製造方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、第１の実施形態による光集積デバイスを示す斜視図である。
【図２】図２は、図１のＩ−Ｉ線に沿う断面図である。
【図３】図３は、図１のII−II線に沿う断面図である。
【図４】図４は、電源が接続された光集積デバイスを示す模式図である。
【図５】図５(Ａ),(Ｂ)は、光集積デバイスを製造する方法を説明する図である。
【図６】図６(Ａ),(Ｂ)は、光集積デバイスを製造する方法を説明する図である。
【図７】図７(Ａ),(Ｂ)は、光集積デバイスを製造する方法を説明する図である。
【図８】図８(Ａ),(Ｂ)は、光集積デバイスを製造する方法を説明する図である。
【図９】図９(Ａ),(Ｂ)は、光集積デバイスを製造する方法を説明する図である。
【図１０】図１０(Ａ),(Ｂ)は、光集積デバイスを製造する方法を説明する図である。
【図１１】図１１(Ａ)〜(Ｃ)は、レジストマスクを形成する手順を説明する図である。
【図１２】図１２(Ａ),(Ｂ)は、レジストマスクを形成する手順を説明する図である。
【図１３】図１３は、凹部の断面形状を説明する図である。
【図１４】図１４(Ａ),(Ｂ)は、凹部の断面形状を説明する図である。
【図１５】図１５(Ａ),(Ｂ)は、リフトオフ法による電極形成方法を説明する図である。
【図１６】図１６(Ａ)は、第３の実施形態による光デバイスの斜視図である。図１６(Ｂ)は、図１６(Ａ)のＩ−Ｉ線に沿う断面を示す概略説明図である。
【図１７】図１７(Ａ)は、第４の実施形態による光デバイスの斜視図である。図１７(Ｂ)は、図１７(Ａ)のＩ−Ｉ線に沿う断面を示す概略説明図である。
【図１８】図１８(Ａ)は、第５の実施形態における光デバイスの斜視図である。図１８(Ｂ)は、第５の実施形態の光デバイスが有する光導波路の上面図である。図１８(Ｃ)は、図１８(Ａ)のＩ−Ｉ線に沿った断面を示す概略図である。
【符号の説明】
１…光集積デバイス、２ａ…発光素子部、２ｂ…変調素子部、２ｃ…分離部、３…バッファ層、５ａ…回折格子、６…活性層、８…第１の半導体層、１０…第２の半導体層、１２…半導体メサ部、１６…半導体部、２０…キャップ層、２２…コンタクト層、２４…樹脂埋込部、２４ａ…凹部、２８…電極、２８ａ…パッド部、４６…活性層、４８…第４の半導体層、５０…第５の半導体層、５２…半導体メサ部、５８…電極、５８ａ…パッド部、７４…外部信号、８２…基板、８２ａ…発光素子領域、８２ｂ…変調素子領域、８２ｃ…分離部領域、８３…バッファ層、８１…第２の半導体膜、８６…活性層膜、８８…第１の半導体膜、９０…マスク、９２…回折格子、９６…活性層膜、１１０…キャップ膜、１１２…コンタクト膜、１１６…半導体埋込部、１１８…半導体メサ部、５００…光デバイス、５０２…半導体基板、５０３…半導体メサ部、５０３ａ…活性層、５０３ｂ…クラッド層、５０３ｃ…クラッド層、５０３ｄ…コンタクト層、５０３ｅ…半導体層、５０４…絶縁層、５０５…樹脂部、５０５ａ…凹部、５０６…電極、５０７…トレンチ、５０８…電極、６００…光デバイス、６０２…半導体基板、６０３…光導波路、６０３…半導体メサ部、６０４…絶縁層、６０５…樹脂部、６０５ａ…凹部、６０６…電極、７００…光デバイス、７０２…基板、７０３…光導波路、７０４…絶縁層、７０４ａ…開口部、７０５…樹脂部、７０５ａ…凹部、７０６ａ,７０６ｂ…電極。
【発明の属する技術分野】
本発明は、光デバイス、特にその電極構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
光通信システムにおける情報量の増大に伴い、当該システムに使用される光デバイスの高周波特性の向上が求められている。高周波特性の向上のため、光デバイスの静電容量を低減する種々の試みが行われている。例えば、半導体レーザ素子といった光デバイスでは、活性層を含む半導体メサを樹脂で埋め込むことが試みられている。半導体メサを樹脂で埋め込み、半導体メサと接続する電極を樹脂上に引き出すように形成すれば、電極と半導体基板との間の容量が低減される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、樹脂上に電極を形成すると、電極の剥離が発生することが多い。そのため、製造歩留りを向上できないという問題がある。本発明者らはこの問題の原因を究明するために研究を重ねた結果、その原因は電極を構成する金属は樹脂に対して強固に密着しないことにあることがわかった。
【０００４】
また、電極には、光デバイスと外部回路とを接続する金属ワイヤが固定される。このため、金属ワイヤを固定し易くするためパッド部が設けられることが多い。金属ワイヤを電極またはパッド部に固定する際には、これらに対して金属ワイヤが圧着固定される。このとき、電極またはパッド部が剥れてしまうこともある。
【０００５】
そこで、本発明は、電極の剥離を防止できる構造を有する光デバイスおよびその製造方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る光デバイスは、(１)光を発生する活性層と、活性層が間に配置されるよう設けられたクラッド層と、活性層およびクラッド層を挟むように設けられ、活性層に電流を導くための半導体部を含み、III−Ｖ族化合物半導体から構成される半導体メサ部と、(２)半導体メサ部に接続する電極と、(３)ビスベンゾシクロブテン樹脂から構成され、ビスベンゾシクロブテン樹脂で半導体メサ部を埋め込み、ビスベンゾシクロブテン樹脂が半導体メサ部の上部より盛り上がるように形成される樹脂埋込部と、を備える。樹脂埋込部の上面には凹部が設けられており、凹部の形状は、凹部の側面が底部より開口部の間隔が広くなるように傾斜し、かつ、凹部の側面における底部に対する傾斜角度が開口部上端に近づくほど大きく、凹部は上記の電極で埋め込まれている。
【０００７】
この構成によれば、樹脂埋込部に設けられた凹部は電極で埋め込まれている。このため、電極は、その底面および側面で樹脂埋込部と接することとなる。したがって、電極が樹脂埋込部から剥れるのが防止される。
【０００８】
また、半導体メサ部は、活性層およびクラッド層を挟むように設けられ、活性層に電流を導くための半導体部を備えるので、活性層内の電流密度を高くすることができる。よって、本発明に係る光デバイスは、電極が剥離されるのが防止される構造を有するとともに、放射される光の強度が向上される。
【０００９】
さらに、半導体メサ部と樹脂埋込部との間に無機絶縁膜を更に備えると好ましい。このように無機絶縁膜を用いれば、半導体素子の信頼性を向上できる。
【００１０】
また、上記の光デバイスは、(１)活性層と光学的に結合し活性層からの光が伝搬するとともに、電力の供給により該光に対する吸収率が変化する光導波路と、光導波路を挟むように設けられ、光導波路に電流を導くための第２の半導体部を含み、III−Ｖ族化合物半導体から構成される第２の半導体メサ部と、(２)第２の半導体メサ部に接続する第２の電極と、(３)ビスベンゾシクロブテン樹脂から構成され、ビスベンゾシクロブテン樹脂で第２の半導体メサ部を埋め込み、ビスベンゾシクロブテン樹脂が第２の半導体メサ部の上部より盛り上がるように形成される第２の樹脂埋込部と、を更に備え、第２の樹脂埋込部の上面には凹部が設けられており、凹部の形状は、凹部の側面が底部より開口部の間隔が広くなるように傾斜し、かつ、凹部の側面における底部に対する傾斜角度が開口部上端に近づくほど大きく、第２の電極は凹部に埋め込まれる配線部を有すると好適である。このようにすれば、上記の半導体メサ部からの光が第２の半導体メサ部で変調される光変調器を構成できる。
【００１１】
第２の半導体メサ部は、光導波路を挟むように設けられ、光導波路に電流を導くための第２の半導体部を備えるので、第２の電極からの電流を光導波路に導くことができる。よって、光導波路の吸収率を効率よく変化できる。
【００１２】
また、第２の半導体メサ部と第２の樹脂埋込部との間に無機絶縁膜を更に備えると有用である。
【００１３】
さらに、上記の樹脂はビスベンゾシクロブテン(ＢＣＢ)樹脂であるので、上記の半導体メサ部および第２の半導体メサ部を確実に埋め込むことができる。
【００１４】
本発明に係る光デバイスの製造方法は、(１)光を発生する活性層と、活性層が間に配置されるよう設けられたクラッド層とを含み、III−Ｖ族化合物半導体から構成される半導体メサ部を半導体基板上に形成する工程と、(２)ビスベンゾシクロブテン樹脂で半導体メサ部を埋め込み、ビスベンゾシクロブテン樹脂が半導体メサ部の上部より盛り上がるように樹脂埋込部を形成する工程と、(３)樹脂埋込部上にレジスト膜を形成し、遮蔽部を有するフォトマスクを用いてレジスト膜を露光した後にレジスト膜の全面を露光してレジストマスクを形成し、当該レジストマスクを用いて樹脂埋込部をエッチングし、樹脂埋込部に凹部を形成する工程と、(４)凹部に埋め込むとともに、半導体メサ部に接続する電極を形成する工程と、を備える。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら、本発明に係る光デバイスの好適な実施形態を説明する。本実施形態の光デバイスは、III−Ｖ族半導体から構成される光集積デバイスである。なお、図面の説明においては、同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
(第１の実施形態)
先ず、図１〜図３を参照しながら、第１の実施形態による光集積デバイスを説明する。図１は、第１の実施形態による光集積デバイスを示す斜視図である。図２は図１のＩ−Ｉ線に沿う断面図であり、図３は図１のII−II線に沿う断面図である。図１を参照すると、光集積デバイス１は、発光素子部２ａ、変調素子部２ｂ、および分離部２ｃを備える。発光素子部２ａ、変調素子部２ｂおよび分離部２ｃは、基板２上に形成されている。基板２はｎ型ＩｎＰ半導体から構成される。また、基板２と、発光素子部２ａ、変調素子部２ｂおよび分離部２ｃとの間にはバッファ層３が設けられている。バッファ層３は基板２と同じくＩｎＰから構成されている。
【００１８】
発光素子部２ａは所定の波長の光を発生する。発光素子部２ａと変調素子部２ｂとは、これらの間に位置する分離部２ｃを介して光学的に結合されている。発光素子部２ａからの光は、分離部２ｃを介して変調素子部２ｂに入射される。この光は変調素子部２ｂにより変調される。以下、発光素子部２ａ、変調素子部２ｂおよび分離部２ｃのそれぞれの構成および機能について詳述する。
（発光素子部２ａ）
図１および図２を参照すると、発光素子部２ａは、半導体メサ部１２を備えている。半導体メサ部１２は、第１の半導体層８および第２の半導体層１０と、これらの間に配置される活性層６とを備えている。後述するように、電極から活性層６にキャリアが注入され、活性層６から所定の波長の光が発生する。
【００１９】
第１の半導体層８は、ｎ型のIII−Ｖ族化合物半導体から構成される。また、第１の半導体層８は、バッファ層３上に形成されている。バッファ層３と第１の半導体層８との境界には、回折格子５ａが設けられている。回折格子５ａは、後述の通り、バッファ層３の表層部に周期的な溝部を形成することにより構成される。回折格子５ａは、活性層６と光学的に結合されるように設けられている。回折格子５ａの周期は、光集積デバイス１から放射される光が所望の波長となるよう決定される。この構成により、発光素子部２ａは、分布帰還型半導体レーザ素子として動作する。
【００２０】
第２の半導体層１０は、ｐ型のIII−Ｖ族化合物半導体から構成される。第１の半導体層８および第２の半導体層１０は、屈折率が活性層６よりも小さく、このため、活性層６に対してクラッド層として働く。すなわち、活性層６、第１の半導体層８および第２の半導体層１０は、光導波路１２ａを構成している。
【００２１】
以上の半導体層の材料および厚さを例示すると、以下の通りである。
・バッファ層３：ＳｉドープＩｎＰ、厚さ５５０ｎｍ
・第１の半導体層８：ＳｉドープＩｎＰ、厚さ５５０ｎｍ
・活性層６：アンドープＧａＩｎＡｓＰ、厚さ３００ｎｍ
・第２の半導体層１０：ＺｎドープＩｎＰ、厚さ２００ｎｍ
・キャップ層２０：ＺｎドープＩｎＰ、厚さ２００ｎｍ
活性層６は、ＭＱＷ(Multi-Quantum Well)構造またはＳＱＷ(Single Quantum Well)構造を含むことができる。活性層６のフォトルミネセンス光の波長は、１．５５μｍ程度とすることができる。また、第１の半導体層８および第２の半導体層１０は、ＩｎＰから構成されるため、活性層６に比べて、大きなバンドギャップエネルギーおよび小さな屈折率を有する。したがって、活性層６に光を閉じ込めるクラッド層して働くと共に、活性層６にキャリアを閉じ込める障壁層として働く。
【００２２】
なお、第２の半導体層１０およびキャップ層２０には、Ｚｎが添加されているが、Ｚｎに限らず炭素(Ｃ)が添加されていてもよい。
【００２３】
また、図１および図２を参照すると、半導体メサ部１２は、光導波路１２ａの側面に電流狭窄部としての半導体部１６を有する。半導体部１６は、高抵抗半導体から構成される。具体的には、半導体部１６は、鉄(Ｆｅ)ドープＩｎＰから構成されることができる。よって、半導体部１６により、電極を通して半導体メサ部１２に提供される電流は、主として光導波路１２ａを通過することとなる。また、半導体部１６は、ＩｎＰから構成されるため、活性層６で発生する光を活性層６内に閉じ込めるクラッド層としても働く。
【００２４】
半導体メサ部１２は、光導波路１２ａおよび半導体部１６上にキャップ層２０を更に有する。キャップ層２０は、第２の半導体層１０と同様にｐ型のIII−Ｖ族化合物半導体から構成され、第２のクラッド層として働く。半導体メサ部１２は、キャップ層２０上にコンタクト層２２を更に有する。コンタクト層２２は、ＺｎドープＩｎＧａＡｓから構成され、その厚さは５００ｎｍ程度である。
【００２５】
発光素子部２ａは、半導体メサ部１２を形成するように設けられたトレンチ溝１７を有する。トレンチ溝１７の底面１７ａはバッファ層３に位置している。トレンチ溝１７内には、樹脂埋込部２４が設けられている。樹脂埋込部２４は、光集積デバイス１においては、ＢＣＢ樹脂から構成されている。本発明者らの検討によれば、ＢＣＢ樹脂は、気泡や空隙などが形成されることなく、半導体メサ部１２を埋め込むことができる。
【００２６】
また、樹脂埋込部２４と半導体メサ部１２との間に、酸化シリコン(ＳｉＯ2)から構成される絶縁膜２６が設けられている。絶縁膜２６は、ＳｉＯ2に限らず、シリコン窒化膜、またはシリコン酸窒化膜といったシリコン系無機絶縁物から構成されることができる。絶縁膜２６により、半導体メサ部１２が保護され、発光素子部２ａの信頼性が向上される。
【００２７】
発光素子部２ａは、コンタクト層２２上に設けられたオーミック接触性の電極２８を備える。図２を参照すると、絶縁膜２６には開口部２６ａが設けられており、電極２８はこの開口部２６ａに現れるコンタクト層２２と接している。また、図２に示す通り、樹脂埋込部２４には凹部２４ａが設けられている。電極２８は、この凹部２４ａに埋め込まれるように設けられている。図１および図２から分かる通り、電極２８は、コンタクト層２２に接するとともに、樹脂埋込部２４の凹部２４ａにより形状が規定されている。さらに、電極２８は、凹部２４ａの形状により規定されるパッド部２８ａを有する。パッド部２８ａには、発光素子部２ａと外部回路とを接続するための金属ワイヤといった電線が固定される。
（変調素子部２ｂ）
図１および図３を参照すると、変調素子部２ｂは半導体メサ部５２を備えている。半導体メサ部５２は、活性層４６、第４の半導体層４８および第５の半導体層５０を備えている。活性層４６は、III−Ｖ族化合物半導体から構成される。このIII−Ｖ族化合物半導体のフォトルミネセンスピーク波長は発光素子部２ａから発生されるべき光の波長よりも短い。また、活性層４６は、単一の半導体層から成ることができ、またＳＱＷ構造あるいはＭＱＷ構造を備えることもできる。活性層４６は、第４の半導体層４８および第５の半導体層５０との間に設けられている。
【００２８】
第４の半導体層４８は、ｎ型のIII−Ｖ族化合物半導体から構成される。第５の半導体層５０は、ｐ型のIII−Ｖ族化合物半導体から構成される。これらの半導体層４８，５０は、活性層４６よりも小さい屈折率を有しており、このため、活性層４６に光を閉じ込めるクラッド層として働く。すなわち、これらの各半導体層４６、４８、５０は光導波路５２ａを構成する。
【００２９】
上記の半導体層の材料および厚さの好適な例示すると、以下の通りである。
・第４の半導体層４８：ＳｉドープＩｎＰ、厚さ５０ｎｍ
・活性層４６：アンドープＩｎＧａＡｓＰ、厚さ２６０ｎｍ
・第５の半導体層５０：ＺｎドープＩｎＰ、厚さ１００ｎｍ
・コンタクト層５４：ＺｎドープＧａＩｎＡｓ、厚さ５３０ｎｍ
半導体メサ部５２は、光導波路５２ａの側面に半導体部１６を有する。半導体部１６は、発光素子部２ａおよび変調素子部２ｂに共有されている。半導体部１６により、電流が光導波路５２ａに導かれる。
【００３０】
半導体メサ部５２は、光導波路５２ａおよび半導体部１６上に設けられたキャップ層２０を更に備える。キャップ層２０は、発光素子部２ａおよび変調素子部２ｂに共有されている。キャップ層２０は、ｐ型のIII−Ｖ族化合物半導体から構成され、第５の半導体層５０と同様にクラッド層として働く。半導体メサ部５２はキャップ層２０上にコンタクト層５４を更に備える。
【００３１】
また、変調素子部２ｂは、半導体メサ部５２を形成するように設けられたトレンチ溝１７を有する。トレンチ溝１７は、半導体層５４、２０、１６を貫通してバッファ層３に到達するとともに、発光素子部２ａ、分離部２ｃおよび変調素子部２ｂに沿って設けられている。トレンチ溝１７内には、樹脂埋込部２４が設けられている。樹脂埋込部２４は、発光素子部２ａと共有されており、ＢＣＢ樹脂から形成されている。変調素子部２ｂは、発光素子部２ａと同様に、樹脂埋込部２４と半導体メサ部５２との間に絶縁膜２６を備えることができる。
【００３２】
変調素子部２ｂは、コンタクト層５４上に設けられたオーミック接触性の電極５８を備える。図３を参照すると、絶縁膜２６には開口部２６ａが設けられている。電極５８はこの開口部２６ａに現れるコンタクト層５４に接している。また、樹脂埋込部２４に凹部２４ａが設けられており、この凹部２４ａに埋め込まれるように電極５８が設けられている。図１および図３から分かる通り、電極５８は、コンタクト層５４に接するとともに、樹脂埋込部２４の凹部２４ａにより形状が規定されている。さらに、電極５８は、凹部２４ａの形状により規定されるパッド部５８ａを有する。パッド部５８ａは、変調素子部２ｂと外部回路との接続のための金線などといった電気リード線の固定に利用される。
（分離部２ｃ）
図１を参照すると、分離部２ｃは、バッファ層３、第４の半導体層４８、活性層４６、第５の半導体層５０、およびキャップ層２０を変調素子部２ｂと共有している。分離部２ｃは、コンタクト層および電極を有しておらず、このため、発光素子部２ａと変調素子部２ｂとが電気的に分離される。また、分離部２ｃの光導波路１２ａは、発光素子部２ａの光導波路１２ａに境界面６４において突き当てられており、この突き当てにより、光導波路１２ａは光導波路５２ａに光学的に結合される。
【００３３】
続いて、光集積デバイス１の動作を説明する。図４は、電源が接続された光集積デバイスを示す模式図である。発光素子部２ａは、電源７０により順方向にバイアスされている。変調素子部２ｂは、電源７２により逆方向にバイアスされている。電源７２は、外部信号に応じて変調された駆動信号を変調素子部２ｂに提供する。この構造により、変調素子部２ｂは、発光素子部２ａから連続的に提供される光を外部信号７４に応答して変調する。
【００３４】
以下、上記の構成を有する光集積デバイス１の効果を説明する。電極２８は、凹部２４ａに埋め込められるよう形成されているため、その裏面が凹部２４ａの底面に接するだけでなく、電極２８の側面が凹部２４ａの内壁面に接している。このため、電極２８は、その裏面のみで樹脂埋込部に密着する場合に比べ、樹脂埋込部２４に対して強固に密着することなる。しかも、電極の裏面のみが樹脂埋込部に密着する場合には電極の縁部から電極が剥れてしまうことが多いが、光集積デバイス１における電極２８ではその側面が樹脂埋込部２４の凹部２４ａの内壁面に接しているため、縁部からの電極の剥れを十分に防止できる。
【００３５】
電極５８は、凹部２４ａに埋め込められるよう形成されているため、その裏面が凹部２４ａの底面に接するだけでなく、電極５８の側面が凹部２４ａの内壁面に接している。このため、電極５８は、その裏面のみで樹脂埋込部に密着する場合に比べ、樹脂埋込部２４に対して強固に密着することなる。しかも、電極の裏面のみが樹脂埋込部に密着する場合には電極の縁部から電極が剥れてしまうことが多いが、光集積デバイス１における電極５８ではその側面が樹脂埋込部２４の凹部２４ａの内壁面に接しているため、縁部からの電極の剥れを十分に防止できる。
(光集積デバイスの製造方法)
続いて、第２の実施形態による光デバイスの製造方法を説明する。第２の実施形態では、上述の光集積デバイス１を例にとり、その製造方法について説明する。図５(Ａ),(Ｂ)、図６(Ａ),(Ｂ)、図７(Ａ),(Ｂ)、図８(Ａ),(Ｂ)、図９(Ａ),(Ｂ)、および図１０(Ａ),(Ｂ)は、光集積デバイス１を製造する方法を説明する図である。
(第１の半導体多層膜形成工程)
図５(Ａ)を参照すると、ｎ型ＩｎＰから構成される基板８２は、発光素子領域８２ａ、変調素子領域８２ｂ、および分離部領域８２ｃに区分される。これらの領域８２ａ〜８２ｃは、所定の軸方向に沿って配置されている。基板８２上に、領域８２ａ〜８２ｃに渡って、バッファ層８３が形成されている。バッファ層８３は、ｎ型ＩｎＰから構成される。発光素子領域８２ａにおいて、バッファ層８３上に第１の半導体膜８８、活性層膜８６および第２の半導体膜８１が順に形成されている。第１の半導体膜８８はｎ型のＩｎＰから構成され、第２の半導体膜８１はｐ型のＩｎＰから構成される。また、活性層膜８６はＧａＩｎＡｓＰから構成される。これらの半導体膜は、バッファ層８３の全面に所定の半導体多層膜をエピタキシャル成長し、シリコン系無機絶縁膜のマスク９０を用いて、変調素子領域８２ｂおよび分離部領域８２ｃの当該半導体多層膜を除去することにより形成される。半導体多層膜の形成に先立って、発光素子領域８２ａには回折格子９２として機能する周期的な溝部が形成されている。
(第２の半導体多層膜形成工程)
図５(Ｂ)を参照すると、領域８２ａ，８２ｂにおいて、バッファ層８３上に、第４の半導体膜９８、活性層膜９６および第５の半導体膜９５がこの順に選択的に形成されている。これらの半導体多層膜は、変調素子領域８２ｂおよび分離部領域８２ｃに、マスク９０を利用し選択的に形成される。第４の半導体膜９８はｎ型のＩｎＰから構成され、第５の半導体膜９５はｐ型のＩｎＰから構成される。また、活性層膜９６はＧａＩｎＡｓＰから構成される。この後、マスク９０の除去により、第２の半導体多層膜形成工程が終了する。
【００３６】
なお、好適な実施例では、バッファ層８３、第１の半導体膜８８、活性層膜８６、第２の半導体膜８１、第４の半導体膜９８、活性層膜９６および第５の半導体膜９５は、有機金属気相成長(Organo Metallic Chemical Vapor Deposition：ＯＭＣＶＤ)法によりエピタキシャル成長される。
(光導波路メサ形成工程)
図６(Ａ)を参照すると、光導波路メサ１００ａ、１００ｂが形成されている。これらは以下のように形成される。先ず、光導波路メサ１００ａ，１００ｂを形成するために、メサ形成用のマスク２０１を形成する。マスク２０１は、シリコン系無機絶縁膜のマスクであり、第２の半導体膜８１および第５の半導体膜９５上に形成される。また、マスク２０１は第２の半導体膜８１と第５の半導体膜９５との境界と直交する方向に伸びている。
【００３７】
次いで、マスク２０１を用いてエッチングを行う。このエッチングは、好適な実施例ではウエットエッチングにより行われる。エッチング溶液としては、ブロムメタノール液を使用すると好適である。このエッチングは、バッファ層８３が露出するまで行われる。このエッチングの結果、光導波路メサ１００ａおよび光導波路メサ１００ｂが形成される。光導波路メサ１００ａは、第１の半導体層８、活性層６、および第２の半導体層１０を備える。光導波路メサ１００ｂは、第４の半導体層４８、活性層４６および第５の半導体層５０を備える。
(埋込半導体膜形成工程)
図６(Ｂ)を参照すると、光導波路メサ１００ａ，１００ｂを埋め込むように半導体埋込部１１６が形成されている。半導体埋込部１１６は、ＦｅドープＩｎＰから構成される。半導体埋込部１１６は、好適な実施例では、有機金属気相成長(ＯＭＣＶＤ)法により形成される。半導体埋込部１１６が形成された後に、マスク２０１を除去する。
(分離部形成工程)
図７(Ａ)を参照すると、第５の半導体層５０および半導体埋込部１１６上に、キャップ膜１１０、コンタクト膜１１２およびマスク２１３がこの順に形成されている。キャップ膜１１０はｐ型ＩｎＰから構成され、コンタクト膜１１２はｐ型ＩｎＧａＡｓから構成される。
【００３８】
マスク２１３は開口部２１３ａを有する。開口部２１３ａは、ほぼ矩形形状を有し、後の工程で形成される半導体メサ部の幅よりも広い幅Ｗと、分離部２ｃの長さと等しい長さＬとを有する。マスク２１３を用いたウエットエッチングにより、コンタクト膜１１２の開口部２１３ａに露出する部分を除去する。このエッチングには、リン酸(Ｈ3ＰＯ4)と過酸化水素水(Ｈ2Ｏ2)と純水(Ｈ2Ｏ)とがＨ3ＰＯ4：Ｈ2Ｏ2：Ｈ2Ｏ＝５：１：１０の比率で混合された混合液をエッチング液として使用できる。このエッチング液は、選択性を有するため、コンタクト膜１１２(ＩｎＧａＡｓ)がエッチングされてキャップ膜１１０(ＩｎＰ)が露出したとき、実質的にエッチングが終了する。エッチング後にマスク２１３を除去すると、図７(Ｂ)に示す通り、開口部１１２ａを有するコンタクト膜１１２が現れる。
(トレンチ用マスク形成工程)
図８(Ａ)を参照すると、コンタクト膜１１２上にトレンチ溝を形成するためのマスク２１４が形成されている。マスク２１４は、所定の方向に伸びており、光導波路メサ１００ａ及び１００ｂを含む半導体メサ部を形成するために用いられる。
(トレンチ形成工程)
図８(Ｂ)を参照すると、トレンチ溝１１７が形成されている。トレンチ溝１１７は、コンタクト膜１１２、キャップ膜１１０及び半導体部１６を貫通してバッファ層３に到達している。トレンチ溝１１７は、５μｍ程度の深さを有する。トレンチ溝１１７は、上述のマスク２１４を用いたエッチングにより形成される。トレンチ溝１１７により、半導体メサ部１１８が画定される。半導体メサ部１１８は、発光素子部２ａを構成する半導体メサ部１１８ａと、変調素子部２ｂを構成する半導体メサ部１１８ｂと、発光素子部２ａおよび変調素子部２ｂを分離するための半導体メサ部１１８ｃとを含む。トレンチ溝１１７を形成した後に、マスク２１４を除去する。
(樹脂埋込工程)
図９(Ａ)を参照すると、絶縁膜２６で覆われたトレンチ溝１１７は樹脂埋込部２４で埋め込まれている。また、図示の通り、樹脂埋込部２４は、半導体メサ部１１８上に堆積された絶縁膜２６の上面２６ｃから盛り上がるように形成されている。このような樹脂埋込部２４は、以下の通り形成される。トレンチ溝１１７の形成後、半導体メサ部１１８の上面およびトレンチ溝１１７の側面を覆うように絶縁膜２６が形成される。絶縁膜２６は、ＳｉＯ2から構成されることができる。また、絶縁膜２６の形成にはＣＶＤ法を使用することができる。
【００３９】
次いで、絶縁膜２６が形成された基板８２上にＢＣＢ樹脂を塗布する。塗布時には、ＢＣＢ樹脂は、半導体メサ部１１８上での厚さが約１μｍとなるように塗布される。次いで、熱処理を行ってＢＣＢ樹脂を硬化する。ここで、熱処理温度は２５０℃程度とし、熱処理時間は１時間程度とすることができる。この後、硬化されたＢＣＢ樹脂はプラズマエッチングチャンバ内でＣＦ4(又はＳＦ6)＋Ｏ2のプラズマに曝される。このプラズマにより硬化されたＢＣＢ樹脂がフルエッチバックされ、絶縁膜２６の上面２６ｃが露出する。このエッチングでは、ＢＣＢ樹脂の下地層である絶縁膜(ＳｉＯ2)２６に対するエッチング速度が十分に遅くなるように、ＣＦ4(又はＳＦ6)ガスとＯ2ガスとの供給量、プラズマを発生するための高周波電力、およびチャンバ内の圧力といった条件が適宜調整されることができる。これにより、実質的にＢＣＢ樹脂だけが除去される。以上の手順により、図９(Ａ)に示す通り、樹脂埋込部２４が完成する。
(コンタクト孔形成工程)
図９(Ｂ)を参照すると、半導体メサ部１１８および樹脂埋込部２４上に、マスク２３６が形成されている。マスク２３６は、絶縁膜２６にコンタクト孔２６ａ，２６ｂを形成するために使用される（図１０参照）。マスク２３６は、開口部２３６ａと開口部２３６ｂとを有する。開口部２３６ａおよび開口部２３６ｂは、半導体メサ部１１８上に位置する。また、マスク２３６は、フォトレジストから構成されることができる。マスク２３６を用いて絶縁膜２６をエッチングすると、図１０(Ａ)に示す通り、絶縁膜２６にコンタクト孔２６ａ，２６ｂが形成される。この後、マスク２３６を除去する。
(樹脂埋込部エッチング工程)
図１０(Ｂ)を参照すると、樹脂埋込部２４、絶縁膜２６、およびコンタクト層１１２上に、レジストマスク２３７が形成されている。レジストマスク２３７は、樹脂埋込部２４をエッチングして、樹脂埋込部２４に凹部を形成するのに使用される。以下、図１１(Ａ)〜(Ｃ)および図１２(Ａ),(Ｂ)を参照しながら、レジストマスク２３７を形成する手順を説明する。これらの図は、コンタクト孔２６ａ,２６ｂの形成終了後の光集積デバイス(仕掛品)の断面の一部を示すものであり、その断面とは図１０(Ａ)のＩ−Ｉ線に沿う。
【００４０】
先ず、図１１(Ａ)に示す通り、樹脂埋込部２４上にポジタイプのレジスト膜２０２が形成される。次に、図１１(Ｂ)に示す通り、遮蔽部２０３を有するフォトマスク２０４を用いて、レジスト膜２０２に露光光Ｌ1が照射される(第１の露光)。遮蔽部２０３の平面形状は、樹脂埋込部２４に形成されるべき凹部の平面形状にほぼ等しい。次いで、レジスト膜２０２が熱処理される。熱処理によって、レジスト膜２０２のうち露光光Ｌ1が照射された部分が硬化されて硬化部２０２ａができる(図１１(Ｃ))。一方、露光光Ｌ1が照射されなかった部分は、硬化されず、非硬化部２０２ｂとなる。この後、図１２(Ａ)に示す通り、レジスト膜２０２の全面に露光光Ｌ2が照射される(第２の露光)。この後、レジスト膜２０２を現像液に浸すと、非硬化部２０２ｂが現像液中に溶け出す。このようにして、レジストマスク２０５が得られる(図１２(Ｂ))。ここで、レジストマスク２０５の開口部２０５ａは、その下部ほど幅が広くなるよう形成されている。これは、第１の露光の際、遮蔽部２０３による回折のため、レジスト膜２０２中を進行する光の強度が深さ方向に徐々に弱くなることから生じる。
【００４１】
図１０(Ｂ)を参照すると、樹脂埋込部２４に凹部２４ａが形成されている。凹部２４ａの深さは、例えば、０．５〜１．５μｍ程度である。凹部２４ａは、レジストマスク２３７を用いて、ＲＩＥ法により樹脂埋込部２４がエッチングされて形成される。ＲＩＥ法におけるエッチングガスとしては、例えば、四弗化炭素(ＣＦ4)および酸素(Ｏ2)を用いることができる。ここで、図１３を参照しながら、凹部２４ａの断面形状を説明する。図１３は、図１０のＩ−Ｉ線に沿う断面図である。図示の通り、凹部２４ａの側面は、その間隔が凹部２４ａの底面から開口部上端に向かうに従って広くなるように傾斜している。さらに、凹部２４ａの側面は、凹部２４ａの開口部上端に近づくにつれて凹部２４ａの底部に対する傾斜角度が大きくなるよう反っている。
【００４２】
凹部２４ａがこのような断面形状を有する理由を図１４(Ａ),(Ｂ)を参照しながら説明する。図１４(Ａ)に示す通り、ＲＩＥ装置内にプラズマＰが発生されると、エッチングガスがイオン化されてイオンＩが発生する。このイオンＩは、樹脂埋込部２４が形成された基板(図示せず)がプラズマＰに対して負電位に維持されるため、レジストマスク２３７および樹脂埋込部２４に引き寄せられる。このイオンＩにより、樹脂埋込部２４がエッチングされる。エッチング開始直後には、レジストマスク２３７の開口部２３７ａの開口幅はＬ1であり、したがって、樹脂埋込部２４のエッチングされる幅もまた、Ｌ1にほぼ等しい。ところが、樹脂埋込部２４のエッチング中には、樹脂埋込部２４だけでなくレジストマスク２３７もまたエッチングされる。したがって、レジストマスク２３７が薄くなるとともに、その開口部２３７ａの開口幅もまた広がっていく。図１４(Ｂ)においては、開口部２３７ａの開口幅がＬ1より広いＬ2の場合を例示している。エッチングの進行とともにレジストマスク２３７の開口部２３７ａの開口幅が広がっていくため、凹部２４ａの幅は凹部２４ａの開口上端ほど広くなる。
(電極形成工程)
凹部２４ａが形成された後、レジストマスク２３７を除去することなく、レジストマスク２３７が形成される面上に、チタン(Ｔｉ)／白金(Ｐｔ)／金(Ａｕ)といった金属を蒸着する。すると、これらの金属から構成される金属膜２３８がレジストマスク２３７上に堆積されると共に、凹部２４ａが金属膜２３８により埋め込まれる。
【００４３】
図１５(Ａ)は、金属膜２３８堆積後の凹部２４ａの断面を示す図である。図示の通り、凹部２４ａの断面形状は、開口部上端ほど開口幅が広いため、隙間ができることなく金属が凹部２４ａに埋め込まれる。また、レジストマスク２３７の開口部２３７ａの側面は、凹部２４ａとは逆に、開口部上端ほど開口幅が狭い。このため、開口部２３７ａの側面に金属が堆積されるのが抑制される。すなわち、金属膜２３８は、凹部２４ａを埋める部分２３８ａと、レジストマスク２３７上に堆積される部分２３８ｂといった互いに分離された２つの部分を有することとなる。よって、レジストマスク２３７を除去することにより、部分２３８ａが剥離することなく、部分２３８ｂが確実に取り除かれる(図１５(Ｂ))。
【００４４】
なお、金属膜２３８の厚さが凹部２４ａの深さより小さくなるように金属膜２３８を形成すると好ましい。このようにすれば、金属膜２３８のうち、凹部２４ａを埋める部分と、レジストマスク２３７上に堆積される部分とは、一層確実に分離される。
【００４５】
続けて、基板８２の裏面に、ＡｕＧｅＮｉ／Ａｕといった金属から構成される電極が形成される。そして、これら電極が形成された基板８２を窒素雰囲気中で、３２０℃といった温度に加熱することにより、オーミック接触性が実現される。以上の工程により、図１に示した光集積デバイス１が完成する。
【００４６】
第２の実施形態による製造方法により製造された光集積デバイス１は、半導体メサ部を埋め込む樹脂埋込部を有する。樹脂埋込部には凹部が設けられており、半導体メサ部と接続する電極は、凹部に埋め込まれている。よって、電極は、その下面だけでなく、その側面においても樹脂埋込部に接している。このため、電極がその周辺部から剥れるのが防止される。
（第３の実施形態）
次に、図１６(Ａ),(Ｂ)を参照しながら、本発明に係る光デバイスの第３の実施形態について説明する。図１６(Ａ)は、第３の実施形態による光デバイスの斜視図である。図１６(Ｂ)は、図１６(Ａ)のＩ−Ｉ線に沿う断面を示す概略説明図である。
【００４７】
光デバイス５００は、ファブリペロ型の半導体レーザデバイスである。図１６(Ａ)を参照すると、光デバイス５００は、半導体基板５０２と、半導体基板５０２上に設けられた半導体メサ部５０３と、半導体基板５０２および半導体メサ部５０３を覆うように設けられた絶縁層５０４と、絶縁層５０４上に設けられた樹脂部５０５と、半導体メサ部に接続するとともに樹脂部５０５上に延びる電極５０６とを有する。
【００４８】
また、光デバイス５００には、後述するコンタクト層５０３ｄおよび半導体部５０３ｅ(図１６(Ｂ)参照)を貫通して半導体基板５０２に到達するトレンチ５０７が設けられている。トレンチ５０７により、半導体メサ部５０３が画定されている。トレンチ５０７もまた樹脂部５０５で埋められている。また、上記の絶縁層５０４は、例えば、酸化シリコン(ＳｉＯ2)、窒化シリコン(ＳｉＮ)、および酸窒化シリコン(ＳｉＯＮ)といったシリコン系無機絶縁物から構成されることができる。さらに、樹脂部５０５は、例えば、ＢＣＢ樹脂から構成されることができる。
【００４９】
電極５０６は、後述するコンタクト層５０３ｄと接続しストライプ状の平面形状を有する第１の部分５０６ａと、外部回路と接続する金属ワイヤが固定されるパッド部としての第２の部分５０６ｂと、第１の部分５０６ａおよび第２の部分５０６ｂを接続する第３の部分５０６ｃとを有する。また、光デバイス５００は、半導体基板５０２の裏面に電極５０８を有する。
【００５０】
図１６(Ｂ)を参照すると、半導体メサ部５０３は、光を発する活性層５０３ａと、活性層５０３ａが間に配置されるよう設けられたクラッド層５０３ｂ,５０３ｃと、を有する。クラッド層５０３ｂ,５０３ｃは、活性層５０３ａよりも小さい屈折率を有する。このため、活性層５０３ａで発生した光は活性層５０３ａに閉じ込められる。クラッド層５０３ｃ上には、コンタクト層５０３ｄが設けられている。また、半導体メサ部５０３においては、活性層５０３ａに導くための電流狭窄部としての半導体部５０３ｅが設けられている。半導体部５０３ｅは高抵抗半導体より構成されている。また、半導体部５０３ｅは、図１６(Ｂ)に示す通り、活性層５０３ａおよびクラッド層５０３ｂ,５０３ｃを挟むように設けられている。このような構成により、半導体部５０３ｅは電流狭窄部として有効に働く。
【００５１】
上記の半導体基板および各層の材料およびドーパントを例示すると、以下の通りである。
・半導体基板５０２：ＳｎドープＩｎＰ
・活性層５０３ａ：アンドープＩｎＧａＡｓＰ
・クラッド層５０３ｂ：ＳｉドープＩｎＰ
・クラッド層５０３ｃ：ＺｎドープＩｎＰ
・コンタクト層５０３ｄ：ＺｎドープＩｎＧａＡｓ
・半導体部５０３ｅ：ＦｅドープＩｎＰ
また、光デバイス５００においては、半導体メサ部５０３の端面の一方は光反射膜(図示せず)から構成され、他方は光透過膜(図示せず)から構成されている。光反射膜の反射率は８０〜９０％とすることができ、光透過膜の反射率は０．０５〜２％とすることができる。このような構成は、光共振器を構成している。
【００５２】
図１６(Ａ),(Ｂ)を参照すると、樹脂部５０５には凹部５０５ａが設けられている。凹部５０５ａは、図１６(Ａ)から理解される通り、平面形状がほぼ円形の円形部と、円形部から延び平面形状が方形の方形部とを有している。図１６(Ｂ)を参照すると、凹部５０５ａには、電極５０６の第２の部分５０６ｂと第３の部分５０６ｃ(一部)とが埋め込まれている。第２の部分５０６ｂは、凹部５０５ａにより画定され、ほぼ円形の形状を有する。ただし、第２の部分５０６ｂは、楕円形、または略方形といった平面形状を有することができる。このような形状もまた樹脂部５０５に設けられた凹部５０５ａにより画定される。
【００５３】
光デバイス５００においては、電極５０６の第２の部分５０６ｂと第３の部分５０６ｃが樹脂部５０５に形成されているため、素子容量が低減される。よって、光デバイス５００の高周波特性が向上される。また、これらの部分５０６ａ,５０６ｂは樹脂部５０５に設けられた凹部５０５ａに埋め込まれている。凹部５０５ａに埋め込まれているため、第２の部分５０６ｂおよび第３の部分５０６ｃは、その底面だけでなく、その側面においても樹脂部５０５と接することとなる。したがって、電極５０６が樹脂部５０５から剥離するのが防止される。
（第４の実施形態）
続いて、図１７(Ａ),(Ｂ)を参照しながら、本発明に係る光デバイスの第４の実施形態について説明する。第４の実施形態の光デバイスは、第３の実施形態による光デバイス５００と同様にファブリペロ型の半導体レーザデバイスである。
【００５４】
図１７(Ａ)は、第４の実施形態による光デバイスの斜視図である。図１７(Ｂ)は、図１７(Ａ)のＩ−Ｉ線に沿う断面を示す概略説明図である。図１７(Ａ)を参照すると、光デバイス６００は、半導体基板６０２と、半導体基板６０２上に設けられた半導体メサ部６０３と、半導体基板６０２および半導体メサ部６０３を覆うように設けられた絶縁層６０４と、絶縁層６０４上に設けられた樹脂部６０５と、半導体メサ部に接続するとともに樹脂部６０５上に延びる電極６０６とを有する。半導体メサ部６０３は、例えば、第３の実施形態における光デバイス６００の半導体メサ部６０３と同じ構成を有することができる。樹脂部６０５は、光デバイス６００においてもＢＣＢ樹脂から構成されると好ましい。また、絶縁層６０４についても、第３の実施形態における絶縁層５０４と同様なシリコン系無機絶縁物から構成されることができる。
【００５５】
電極６０６は、半導体メサ部６０３と電気的に接続しストライプ状の平面形状を有する第１の部分６０６ａと、光デバイス６００と外部回路とを接続するための金属ワイヤが固定される第２の部分６０６ｂと、第１の部分６０６ａと第２の部分６０６ｂとを接続する第３の部分６０６ｃとを有する。また、光デバイス６００においては、半導体基板６０２の裏面に電極６０７が設けられている。
【００５６】
図１７(Ａ),(Ｂ)を参照すると、樹脂部６０５には凹部６０５ａが設けられている。凹部６０５ａは、図１７(Ａ)に示す通り、平面形状がほぼ円形の円形部と、円形部から延び平面形状が方形の方形部とを有している。また、図１７(Ｂ)に示す通り、凹部６０５ａには、電極６０６の第２の部分６０６ｂと第３の部分６０６ｃの一部とが埋め込まれている。第２の部分６０６ｂは、凹部６０５ａにより画定され、ほぼ円形の形状を有する。
【００５７】
光デバイス６００においては、電極６０６の第２の部分６０６ｂと第３の部分６０６ｃの一部は、樹脂部６０５上に形成されている。このため、これらの部分と半導体基板６０２との距離は、これらの部分６０６ｂ,６０６ｃが絶縁層６０４上に直接設けられている場合に比べ、遠くなる。したがって、素子容量が低減される。よって、光デバイス６００の高周波特性が向上される。また、電極６０６の第２の部分６０６ｂの一部と、第３の部分６０６ｃとは樹脂部６０５に設けられた凹部６０５ａに埋め込まれているため、電極６０６が樹脂部６０５から剥離するのが防止される。
（第５の実施形態）
次に、図１８(Ａ)〜(Ｃ)を参照しながら、本発明に係る光デバイスの第５の実施形態について説明する。第５の実施形態では、電気光学効果を利用した光変調器について説明する。図１８(Ａ)は、第５の実施形態における光デバイスの斜視図である。図１８(Ｂ)は、第５の実施形態の光デバイスが有する光導波路の上面図である。図１８(Ｃ)は、図１８(Ａ)のＩ−Ｉ線に沿った断面を示す概略説明図である。
【００５８】
図１８(Ａ)を参照すると、光デバイス７００は、電気光学結晶から構成される基板７０２と、基板７０２上に設けられた光導波路７０３と、基板７０２と光導波路７０３とを覆うように設けられた絶縁層７０４と、光導波路７０３を埋め込むよう設けられた樹脂部７０５と、電気光学結晶に電圧を印加して当該結晶の屈折率を変える電極７０６ａ,７０６ｂとを有する。光デバイス７００では、電気光学結晶としてニオブ酸リチウム(ＬｉＮｂＯ3)が用いられている。ただし、これに限られることなく、ＬｉＴａＯ3やＢｉ12ＳｉＯ20といった電気光学結晶を用いることができる。また、絶縁層７０４は、ＳｉＯ2から構成されることができる。さらに、樹脂部７０５は、ＢＣＢ樹脂から構成されることができる。樹脂部７０５の厚さは、４〜５μｍであってよい。
【００５９】
光導波路７０３は、チタン(Ｔｉ)を含有するＬｉＮｂＯ3から構成される。光導波路７０３を形成する手順の一例を以下に例示する。まず、基板７０２となるべきＬｉＮｂＯ3板を用意し、このＬｉＮｂＯ3板の表面にＴｉを所定の深さまで熱拡散する。ここで、所定の深さは、形成すべき光導波路７０３の厚さとほぼ等しい。次いで、当該表面に所定のパターンを有するマスク層を設ける。この後、このマスク層を用い、例えば、プラズマイオンエッチングといったエッチング法により、ＬｉＮｂＯ3板をエッチングする。この結果、所定のパターンを有する光導波路７０３が形成される。なお、光導波路７０３は、機械加工によって形成されることもできる。すなわち、ＬｉＮｂＯ3板にＴｉを熱拡散した後、このＬｉＮｂＯ3板を所定の機械加工装置により研削し、光導波路７０３を形成することができる。
【００６０】
光デバイス７００においては、光導波路７０３のパターンは以下の通りである。すなわち、図１８(Ｂ)に示す通り、光導波路７０３は、外部からの光が入射される光入射部７０３ａと光学的に接続するとともに光入射部７０３ａからの光を２分岐する光分岐部７０３ｂと、光分岐部７０３ｂにおいて２分岐された光が各々伝搬する分岐導波路７０３ｃ,７０３ｄと、分岐導波路７０３ｃ,７０３ｄの各々を伝搬する光を合波する合波部７０３ｅと、合波部７０３ｅで合波された光を外部へ導く光出射部７０３ｆとを有する。
【００６１】
図１８(Ｂ)を参照すると、絶縁層７０４は、分岐導波路７０３ｃ,７０３ｄ上に開口部７０４ａを有する。この開口部７０４ａにおいて、電極７０６ａは分岐導波路７０３ｃに接しており、電極７０６ｂは分岐導波路７０３ｄに接している。また、電極７０６ａ,７０６ｂは、樹脂部７０５に設けられた凹部７０５ａに埋め込まれている。
【００６２】
次に、光デバイス７００の動作について説明する。光デバイス７００においては、光入射部７０３ａから入射された光は、光分岐部７０３ｂにより分岐されて、分岐導波路７０３ｃ,７０３ｄへと至る。分岐導波路７０３ｃ,７０３ｄには電極７０６ａ,７０６ｂを介して電圧が印加されており、この電圧により、分岐導波路７０３ｃ,７０３ｄの屈折率が変化する。この電圧は所定の電気信号を含んでおり、この電気信号の強度変化に従って分岐導波路７０３ｃ,７０３ｄを導波する光の強度が変調される。すなわち、分岐導波路７０３ｃ,７０３ｄは、変調部を構成する。変調部で変調された光は光分岐部７０３ｅにおいて合波され、合波された光は光出射部７０３ｆから外部へと出射される。
【００６３】
上述の通り、光デバイス７００において、電極７０６ａ,７０６ｂは凹部７０５ａに埋め込まれている。したがって、電極７０６ａ,７０６ｂの剥離が防止される。
【００６４】
以上、幾つかの実施形態を参照しながら、本発明に係る光デバイスおよびその製造方法について説明したが、本発明はこれらに限られることなく、様々に変更可能である。
【００６５】
第３および第４の実施形態においては、ファブリペロ型の半導体レーザデバイスを例示した。しかし、第３の実施形態による光デバイス５００および第４の実施形態による６００は、ＤＦＢ(Distributed Feedback)型あるいはＤＢＲ(Distributed Bragg Reflector)型の半導体レーザデバイスであってよい。
【００６６】
第１および第２の実施形態において、電流狭窄部としての半導体部は、高抵抗半導体より構成された。しかし、これに限らず、バッファ層上にｎ型半導体、ｐ型半導体、およびｎ型半導体をこの順に積層することにより、半導体部を構成してもよい。
【００６７】
また、第５の実施形態において光変調器を例示したが、本発明は、これに限ることなく、光スイッチ、方向性光結合器、ＳＯＡ、光増幅器および光分波合波器といった光デバイスに適用可能である。
【００６８】
【発明の効果】
以上説明した通り、本発明によれば、電極の剥離を防止できる構造を有する光デバイスおよびその製造方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、第１の実施形態による光集積デバイスを示す斜視図である。
【図２】図２は、図１のＩ−Ｉ線に沿う断面図である。
【図３】図３は、図１のII−II線に沿う断面図である。
【図４】図４は、電源が接続された光集積デバイスを示す模式図である。
【図５】図５(Ａ),(Ｂ)は、光集積デバイスを製造する方法を説明する図である。
【図６】図６(Ａ),(Ｂ)は、光集積デバイスを製造する方法を説明する図である。
【図７】図７(Ａ),(Ｂ)は、光集積デバイスを製造する方法を説明する図である。
【図８】図８(Ａ),(Ｂ)は、光集積デバイスを製造する方法を説明する図である。
【図９】図９(Ａ),(Ｂ)は、光集積デバイスを製造する方法を説明する図である。
【図１０】図１０(Ａ),(Ｂ)は、光集積デバイスを製造する方法を説明する図である。
【図１１】図１１(Ａ)〜(Ｃ)は、レジストマスクを形成する手順を説明する図である。
【図１２】図１２(Ａ),(Ｂ)は、レジストマスクを形成する手順を説明する図である。
【図１３】図１３は、凹部の断面形状を説明する図である。
【図１４】図１４(Ａ),(Ｂ)は、凹部の断面形状を説明する図である。
【図１５】図１５(Ａ),(Ｂ)は、リフトオフ法による電極形成方法を説明する図である。
【図１６】図１６(Ａ)は、第３の実施形態による光デバイスの斜視図である。図１６(Ｂ)は、図１６(Ａ)のＩ−Ｉ線に沿う断面を示す概略説明図である。
【図１７】図１７(Ａ)は、第４の実施形態による光デバイスの斜視図である。図１７(Ｂ)は、図１７(Ａ)のＩ−Ｉ線に沿う断面を示す概略説明図である。
【図１８】図１８(Ａ)は、第５の実施形態における光デバイスの斜視図である。図１８(Ｂ)は、第５の実施形態の光デバイスが有する光導波路の上面図である。図１８(Ｃ)は、図１８(Ａ)のＩ−Ｉ線に沿った断面を示す概略図である。
【符号の説明】
１…光集積デバイス、２ａ…発光素子部、２ｂ…変調素子部、２ｃ…分離部、３…バッファ層、５ａ…回折格子、６…活性層、８…第１の半導体層、１０…第２の半導体層、１２…半導体メサ部、１６…半導体部、２０…キャップ層、２２…コンタクト層、２４…樹脂埋込部、２４ａ…凹部、２８…電極、２８ａ…パッド部、４６…活性層、４８…第４の半導体層、５０…第５の半導体層、５２…半導体メサ部、５８…電極、５８ａ…パッド部、７４…外部信号、８２…基板、８２ａ…発光素子領域、８２ｂ…変調素子領域、８２ｃ…分離部領域、８３…バッファ層、８１…第２の半導体膜、８６…活性層膜、８８…第１の半導体膜、９０…マスク、９２…回折格子、９６…活性層膜、１１０…キャップ膜、１１２…コンタクト膜、１１６…半導体埋込部、１１８…半導体メサ部、５００…光デバイス、５０２…半導体基板、５０３…半導体メサ部、５０３ａ…活性層、５０３ｂ…クラッド層、５０３ｃ…クラッド層、５０３ｄ…コンタクト層、５０３ｅ…半導体層、５０４…絶縁層、５０５…樹脂部、５０５ａ…凹部、５０６…電極、５０７…トレンチ、５０８…電極、６００…光デバイス、６０２…半導体基板、６０３…光導波路、６０３…半導体メサ部、６０４…絶縁層、６０５…樹脂部、６０５ａ…凹部、６０６…電極、７００…光デバイス、７０２…基板、７０３…光導波路、７０４…絶縁層、７０４ａ…開口部、７０５…樹脂部、７０５ａ…凹部、７０６ａ,７０６ｂ…電極。
Claims (5)
- 光を発生する活性層と前記活性層が間に配置されるよう設けられたクラッド層とを含み、III−Ｖ族化合物半導体から構成される半導体メサ部を半導体基板上に形成する工程と、
ビスベンゾシクロブテン樹脂で前記半導体メサ部を埋め込み、前記ビスベンゾシクロブテン樹脂が前記半導体メサ部の上部より盛り上がるように樹脂埋込部を形成する工程と、
前記樹脂埋込部上にレジスト膜を形成し、遮蔽部を有するフォトマスクを用いてレジスト膜を露光した後にレジスト膜の全面を露光してレジストマスクを形成し、当該レジストマスクを用いて前記樹脂埋込部をエッチングし、前記樹脂埋込部に凹部を形成する工程と、
前記凹部に埋め込むとともに、前記半導体メサ部に接続する電極を形成する工程と、
を備える、光デバイスの製造方法。 - 光を発生する活性層と、前記活性層が間に配置されるよう設けられたクラッド層と、前記活性層および前記クラッド層を挟むように設けられ、前記活性層に電流を導くための半導体部を含み、III−Ｖ族化合物半導体から構成される半導体メサ部と、
前記半導体メサ部に接続する電極と、
ビスベンゾシクロブテン樹脂から構成され、前記ビスベンゾシクロブテン樹脂で前記半導体メサ部を埋め込み、前記ビスベンゾシクロブテン樹脂が前記半導体メサ部の上部より盛り上がるように形成される樹脂埋込部と、
を備え、
前記樹脂埋込部の上面には凹部が設けられており、
前記凹部の形状は、前記凹部の側面が底部より開口部の間隔が広くなるように傾斜し、かつ、前記凹部の側面における底部に対する傾斜角度が開口部上端に近づくほど大きく、
前記凹部は前記電極で埋め込まれている、光デバイス。 - 前記半導体メサ部と前記樹脂埋込部との間に無機絶縁膜を更に備える請求項２に記載の光デバイス。
- 前記活性層と光学的に結合し前記活性層からの光が伝搬するとともに、電力の供給により該光に対する吸収率が変化する光導波路と、前記光導波路を挟むように設けられ、前記光導波路に電流を導くための第２の半導体部を含み、III−Ｖ族化合物半導体から構成される第２の半導体メサ部と、
前記第２の半導体メサ部に接続する第２の電極と、
ビスベンゾシクロブテン樹脂から構成され、前記ビスベンゾシクロブテン樹脂で前記第２の半導体メサ部を埋め込み、前記ビスベンゾシクロブテン樹脂が前記第２の半導体メサ部の上部より盛り上がるように形成される第２の樹脂埋込部と、
を更に備え、
前記第２の樹脂埋込部の上面には凹部が設けられており、
前記凹部の形状は、前記凹部の側面が底部より開口部の間隔が広くなるように傾斜し、かつ、前記凹部の側面における底部に対する傾斜角度が開口部上端に近づくほど大きく、
前記凹部は第２の電極で埋め込まれている、
請求項２又は請求項３に記載の光デバイス。 - 前記第２の半導体メサ部と前記第２の樹脂埋込部との間に無機絶縁膜を更に備える請求項４に記載の光デバイス。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002226452A JP4147858B2 (ja) | 2002-08-02 | 2002-08-02 | 光デバイスおよびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002226452A JP4147858B2 (ja) | 2002-08-02 | 2002-08-02 | 光デバイスおよびその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2004071713A JP2004071713A (ja) | 2004-03-04 |
| JP4147858B2 true JP4147858B2 (ja) | 2008-09-10 |
Family
ID=32013792
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002226452A Expired - Fee Related JP4147858B2 (ja) | 2002-08-02 | 2002-08-02 | 光デバイスおよびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4147858B2 (ja) |
Families Citing this family (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4664742B2 (ja) * | 2005-06-16 | 2011-04-06 | 日本オプネクスト株式会社 | 半導体光装置及びその製造方法 |
| JP4692314B2 (ja) * | 2006-02-14 | 2011-06-01 | 住友電気工業株式会社 | 半導体デバイスの製造方法 |
| JP5257281B2 (ja) * | 2009-07-14 | 2013-08-07 | 富士通株式会社 | 半導体装置及びその製造方法 |
| JP5477148B2 (ja) * | 2010-04-28 | 2014-04-23 | 日本電気株式会社 | 半導体光配線装置 |
| JP5767864B2 (ja) | 2011-06-07 | 2015-08-26 | 日本オクラロ株式会社 | 光素子、光素子を含む変調器モジュール、光素子を含むレーザ集積変調器モジュール、及び、光素子の製造方法 |
| JP5694075B2 (ja) * | 2011-07-12 | 2015-04-01 | 日本電信電話株式会社 | 半導体レーザ |
| JP6320676B2 (ja) * | 2013-01-30 | 2018-05-09 | 日本オクラロ株式会社 | 半導体光変調器及び光通信モジュール |
| JP2018049300A (ja) * | 2017-12-28 | 2018-03-29 | 日本オクラロ株式会社 | 半導体光変調器及び光通信モジュール |
| CN112764244B (zh) * | 2021-01-26 | 2022-05-17 | 济南晶正电子科技有限公司 | 一种电光晶体薄膜、制备方法及电子元器件 |
| CN115377798B (zh) * | 2022-09-07 | 2023-03-17 | 武汉敏芯半导体股份有限公司 | 高速eml激光器电吸收调制区结构及其制备方法 |
-
2002
- 2002-08-02 JP JP2002226452A patent/JP4147858B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2004071713A (ja) | 2004-03-04 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5889913A (en) | Optical semiconductor device and method of fabricating the same | |
| JP2008010484A (ja) | 半導体光素子及び光送信モジュール | |
| WO2005114307A1 (en) | Laterally implanted electroabsorption modulated laser | |
| US12046871B2 (en) | System comprising an integrated waveguide-coupled optically active device and method of formation | |
| JP4147858B2 (ja) | 光デバイスおよびその製造方法 | |
| JP2587628B2 (ja) | 半導体集積発光素子 | |
| JP4158383B2 (ja) | 半導体光集積素子 | |
| EP0917260A1 (en) | Electrical isolation of opto-electronic device components | |
| JP6205826B2 (ja) | 半導体光素子の製造方法 | |
| JP2010237296A (ja) | 光半導体装置 | |
| US6200826B1 (en) | Method of fabricating a reverse mesa ridge waveguide type laser diode | |
| JP2013044793A (ja) | 光半導体素子の製造方法 | |
| US8964809B2 (en) | Semiconductor optical integrated device | |
| US6931041B2 (en) | Integrated semiconductor laser device and method of manufacture thereof | |
| JP4075367B2 (ja) | 半導体素子およびその製造方法 | |
| JP2018028623A (ja) | 光半導体素子及び光半導体素子の製造方法 | |
| JPH1197799A (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
| JP3655079B2 (ja) | 光半導体素子 | |
| JP2001274511A (ja) | 導波路型光素子 | |
| JP4638753B2 (ja) | 半導体光素子および半導体光素子の製造方法 | |
| JP2014135351A (ja) | 半導体光素子、集積型半導体光素子およびその製造方法 | |
| US6937632B2 (en) | Integrated semiconductor laser and waveguide device | |
| JP2003234533A (ja) | 半導体光集積素子 | |
| JP2003060284A (ja) | 光集積デバイスの作製方法 | |
| US20230060877A1 (en) | Semiconductor optical device and method of manufacturing the same |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20050318 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20080219 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20080328 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20080603 |
|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20080616 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110704 Year of fee payment: 3 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110704 Year of fee payment: 3 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120704 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120704 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130704 Year of fee payment: 5 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |