JP7246960B2 - 光導波路構造及びその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、光導波路構造及びその製造方法に関するものである。

光導波路構造において、光導波層や回折格子層の屈折率を、ヒータによって加熱することで変化させて、レーザ発振波長を変化させる技術が知られている（たとえば、特許文献１または２）。特許文献１および２では、ヒータによる加熱の効率を高めてヒータの消費電力を抑制するために、光導波層を含む領域の両側にメサ溝を設けて、光導波層を含む領域からの放熱を抑制している。

特開２００７－２７３６９４号公報 特開２０１２－１７４９３８号公報

しかしながら、特許文献１では、メサ溝上にヒータへの電極を供給する配線を設けるために、一旦メサ溝内にフォトレジスト等を充填した後、フォトレジスト上に配線を形成する。したがって、工程が煩雑となるとともに、フォトレジストの上部の平坦化が困難であるため、配線の精度が低下するおそれもある。

また、特許文献２では、メサ溝の上部には配線を行わず、メサ溝が形成されない部分に配線をするため、配線の設計の自由度が低くなるという欠点を有している。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、ヒータによる加熱効率が高く、信頼性および設計の自由度が高い光導波路構造及びその製造方法を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の一態様に係る光導波路構造は、基板と、前記基板上に設けられた、光導波層と回折格子層とを含み、一方向に沿って所定の長さで伸びるように構成された分布反射部と、前記分布反射部の左右の各々の側に前記分布反射部に沿って伸び、前記分布反射部を含む断面形状がメサ形状を定義する第１溝と第２溝と、前記分布反射部の左右の各々の側に、前記第１溝と前記第２溝を介して前記分布反射部に沿って伸びるように構成された第１サポートメサと第２サポートメサと、前記分布反射部の上部に前記分布反射部に沿って配置されたヒータと、前記第１サポートメサと第２サポートメサの上部にそれぞれ配置された第１電極パッドと第２電極パッドと、前記分布反射部と前記第１サポートメサと第２サポートメサとを部分的に橋渡しする、下部誘電体層からなるブリッジ部と、前記ブリッジ部上に配置され、前記ヒータと前記電極パッドとを電気的に接続する導体配線と、を備える。

また、本発明の一態様に係る光導波路構造は、前記基板と前記分布反射部との間に、熱流遮断構造を有する。

また、本発明の一態様に係る光導波路構造は、前記熱流遮断構造は、ヒ素を含む３元系以上の化合物半導体であって、前記基板と前記分布反射部に略格子整合する。

また、本発明の一態様に係る光導波路構造は、前記熱流遮断構造は、空隙である。

また、本発明の一態様に係る光導波路構造は、前記導体配線は、前記下部誘電体層と前記導体配線を覆う上部誘電体で挟まれたサンドイッチ構造をなす。

また、本発明の一態様に係る光導波路構造は、前記導体配線の電気抵抗は、前記ヒータの電気抵抗より低い。

また、本発明の一態様に係る光導波路構造は、前記ブリッジ部の延伸方向は、前記分布反射部の延びる方向に対して３５°～５５°の角度である。

また、本発明の一態様に係る光導波路構造の製造方法は、基板上に、一方向に沿って所定の長さで伸びる光導波層と、回折格子層とを含む積層部を形成する工程と、前記積層部の上部に、前記光導波層の左右の各々の側に前記光導波層に沿って伸びる第１キャップ層と第２キャップ層を形成する工程と、前記第１キャップ層と第２キャップ層、および前記積層部の上部を覆う下部誘電体層を形成する工程と、前記下部誘電体層の上部、かつ前記光導波層に沿ってヒータを配置する工程と、前記下部誘電体層の上部に第１電極パッドと第２電極パッドを形成する工程と、前記下部誘電体層の上部に前記ヒータと前記第１電極パッドと第２電極パッドとを電気的に接続する導体配線を形成する工程と、前記下部誘電体層、前記第１キャップ層と第２キャップ層、および前記積層部を鉛直方向にドライエッチングする工程と、前記積層部を異方性ウェットエッチングして、前記光導波層の左右の各々の側に前記前記光導波層に沿って伸びる第１溝と第２溝、分布反射部のそれぞれを形成し、これら第１溝と第２溝により前記分布反射部を含む断面形状がメサ形状のメサ部、および、前記分布反射部の左右の各々の側に、前記第１溝と前記第２溝を介して前記分布反射部に沿って伸びるように構成された第１サポートメサと第２サポートメサを形成する工程と、を含む。

また、本発明の一態様に係る光導波路構造の製造方法は、基板上に熱流遮断層を形成する工程と、前記熱流遮断層の上部に一方向に沿って所定の長さで伸びる光導波層と、回折格子層とを含む積層部を形成する工程と、前記積層部の上部に、前記光導波層の左右の各々の側に前記光導波層に沿って伸びる第１キャップ層と第２キャップ層を形成する工程と、前記第１キャップ層と第２キャップ層、および前記積層部の上部を覆う下部誘電体層を形成する工程と、前記下部誘電体層の上部、かつ前記光導波層に沿ってヒータを配置する工程と、前記下部誘電体層の上部に第１電極パッドと第２電極パッドを形成する工程と、前記下部誘電体層の上部に前記ヒータと前記第１電極パッドと第２電極パッドとを電気的に接続する導体配線を形成する工程と、前記下部誘電体層、前記第１キャップ層と第２キャップ層、および前記積層部を鉛直方向にドライエッチングする工程と、前記積層部を異方性ウェットエッチングして、前記光導波層の左右の各々の側に前記前記光導波層に沿って伸びる第１溝と第２溝、分布反射部のそれぞれを形成し、これら第１溝と第２溝により前記分布反射部を含む断面形状がメサ形状のメサ部、および、前記分布反射部の左右の各々の側に、前記第１溝と前記第２溝を介して前記分布反射部に沿って伸びるように構成された第１サポートメサと第２サポートメサを形成する工程と、を含む。

また、本発明の一態様に係る光導波路構造の製造方法は、基板上に犠牲層を形成する工程と、前記犠牲層の上部に一方向に沿って所定の長さで伸びる光導波層と、回折格子層とを含む積層部を形成する工程と、前記積層部の上部に、前記光導波層の左右の各々の側に前記光導波層に沿って伸びる第１キャップ層と第２キャップ層を形成する工程と、前記第１キャップ層と第２キャップ層、および前記積層部の上部を覆う下部誘電体層を形成する工程と、前記積層部または前記下部誘電体層の上部、かつ前記光導波層に沿ってヒータを配置する工程と、前記下部誘電体層の上部に第１電極パッドと第２電極パッドを形成する工程と、前記下部誘電体層の上部に前記ヒータと前記第１電極パッドと第２電極パッドとを電気的に接続する導体配線を形成する工程と、前記下部誘電体層、前記第１キャップ層と第２キャップ層、および前記積層部を鉛直方向にドライエッチングする工程と、前記積層部を異方性ウェットエッチングして、前記光導波層の左右の各々の側に前記前記光導波層に沿って伸びる第１溝と第２溝、分布反射部のそれぞれを形成し、これら第１溝と第２溝により前記分布反射部を含む断面形状がメサ形状のメサ部、および、前記分布反射部の左右の各々の側に、前記第１溝と前記第２溝を介して前記分布反射部に沿って伸びるように構成された第１サポートメサと第２サポートメサを形成する工程と、前記分布反射部および前記第１溝と第２溝の真下の前記犠牲層を除去することにより、前記メサ部および前記第１溝と第２溝の真下に平面的に広がる空隙を形成する工程と、を含む。

本発明によれば、ヒータによる加熱効率が高く、信頼性および設計の自由度が高い光導波路構造を実現できるという効果を奏する。

図１は、実施形態１に係る光導波路構造の模式的な斜視図である。 図２は、図１の光導波路構造のＸ－Ｘ線断面である。 図３は、図１に示す光導波路構造の製造方法を説明する図である。 図４は、図１に示す光導波路構造の製造方法を説明する図である。 図５は、図１に示す光導波路構造の製造方法を説明する図である。 図６は、実施形態２に係る光導波路構造を説明する模式図である。 図７は、実施形態３に係る光導波路構造を説明する模式図である。 図８は、図７の光導波路構造のＹ－Ｙ線断面図である。 図９は、図７に示す光導波路構造の製造方法を説明する図である。 図１０は、図７に示す光導波路構造の製造方法を説明する図である。

以下に、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。また、図面の記載において、同一又は対応する要素には適宜同一の符号を付している。また、図面は模式的なものであり、各要素の寸法の関係、各要素の比率などは、現実と異なる場合があることに留意する必要がある。図面の相互間においても、互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれている場合がある。

（実施形態１）
図１は、実施形態１に係る光導波路構造の模式的な斜視図である。図２は、図１のＸ－Ｘ線断面図である。図１では、発明の理解を容易にするために、後述する上部誘電体層１０４ｂの図示を省略している。光導波路構造１００は、基板１０１と、積層部１０２と、光導波層１０３と、誘電体層１０４と、ヒータ１０５と、第１電極パッド１０６ａ、第２電極パッド１０６ｂと、導体配線１０７ａ、１０７ｂ、１０７ｃとを備えている。積層部１０２には、第１溝である第１トレンチ溝１０８ａと第２溝である第２トレンチ溝１０８ｂとが形成されている。

積層部１０２は、ｎ型ＩｎＰからなる基板１０１上に配置されており、複数の半導体層が積層して構成されている。積層部１０２において、基板１０１上には、図示していないが、ｎ型ＩｎＰからなる下部クラッド層および回折格子層が積層している。回折格子層は、例えば標本化回折格子、位相シフト回折格子、又は超構造回折格子として構成されている。回折格子層は、バンドギャップ波長が１．５５μｍ帯より短い、たとえば１．３μｍであるｎ型ＧａＩｎＡｓＰで回折格子構造を成している。回折格子層上には、図示していないが、ｎ型ＩｎＰからなるスペーサ層を介して光導波層１０３が積層している。光導波層１０３は、バンドギャップ波長が１．５５μｍ帯より短い、たとえば１．３μｍであるＧａＩｎＡｓＰからなる。光導波層１０３上には、図示していないがｐ型ＩｎＰからなる上部クラッド層が積層している。

分布反射部１０２ｃは、基板１０１上に設けられ、光導波層１０３を含み、一方向に沿って所定の長さで伸びるように構成されている。上部クラッド層と下部クラッド層とは、光導波層１０３の周囲を囲むように隣接しており、クラッド部として機能する。

第１トレンチ溝１０８ａ、第２トレンチ溝１０８ｂは、分布反射部１０２ｃの左右の各々の側に分布反射部１０２ｃに沿って伸びている。これら第１トレンチ溝１０８ａ、第２トレンチ溝１０８ｂが、分布反射部１０２ｃを含む、断面形状がメサ形状であり幅Ｗ２のメサ部Ｍを定義している。メサ部の幅はたとえば３μｍである。

さらに、光導波路構造１００は、分布反射部１０２ｃの左右の各々の側に、第１トレンチ溝１０８ａ、第２トレンチ溝１０８ｂを介して分布反射部１０２ｃに沿って伸びるように構成された第１サポートメサ１０２ａ、第２サポートメサ１０２ｂを備える。

分布反射部１０２ｃ、第１サポートメサ１０２ａ、第２サポートメサ１０２ｂの上部表面は、ＳｉＮｘなどの誘電体からなる下部誘電体層１０４ａ（誘電体層１０４）で被覆されている。下部誘電体層１０４ａの厚さは、例えば、０．２μｍである。また、分布反射部１０２ｃと、第１サポートメサ１０２ａおよび第２サポートメサ１０２ｂは、複数のブリッジ部１０４ｃにより第１トレンチ溝１０８ａ、第２トレンチ溝１０８ｂを超えて橋渡しされている。ブリッジ部１０４ｃは、下部誘電体層１０４ａと同一の材料、すなわちＳｉＮｘなどの誘電体で形成されている。また、ブリッジ部１０４ｃは、分布反射部１０２ｃの延びる方向に対して３５°～５５°の角度を有するように、第１トレンチ溝１０８ａ、第２トレンチ溝１０８ｂ上に橋渡しされている。

ヒータ１０５は、たとえばＴｉ膜、Ｐｔ膜が積層した構造を有しており、メサ部Ｍにおける下部誘電体層１０４ａの表面で分布反射部１０２ｃに沿って配置されている。ヒータ１０５は、ＴｉＰｔ膜、Ｃｒ膜、ＮｉＣｒ膜を含んでいてもよい。

第１サポートメサ１０２ａ、第２サポートメサ１０２ｂの上部には、それぞれ第１電極パッド１０６ａ、第２電極パッド１０６ｂが配置されている。

また、ヒータ１０５と、第１電極パッド１０６ａを電気的に接続する導体配線１０７ａ、１０７ｂが下部誘電体層１０４ａおよびブリッジ部１０４ｃ上に配置され、ヒータ１０５と、第２電極パッド１０６ｂを電気的に接続する導体配線１０７ｃが、下部誘電体層１０４ａおよびブリッジ部１０４ｃ上に配置されている。導体配線１０７ａ、１０７ｂ、１０７ｃは、たとえば厚さが１μｍである。

導体配線１０７ａは、第１電極パッド１０６ａの長手方向の端部に接続されて、第１トレンチ溝１０８ａに橋渡しされているブリッジ部１０４ｃ上に延出し、ヒータ１０５の端部に電気的に接続されている。導体配線１０７ｂは、第１電極パッド１０６ａの他端に接続されて、第１トレンチ溝１０８ａに橋渡しされているブリッジ部１０４ｃ上に延出し、ヒータ１０５の他端に電気的に接続されている。導体配線１０７ｃ、第２電極パッド１０６ｂの長手方向の中央付近に接続されて、第２トレンチ溝１０８ｂに橋渡しされているブリッジ部１０４ｃ上に延出し、ヒータ１０５の長手方向の中央付近に電気的に接続されている。

導体配線１０７ａ、１０７ｂ、１０７ｃは、Ａｕなどの導電性材料を含んで構成され、ヒータ１０５の電気抵抗より低くなる材料から選択される。

導体配線１０７ａ、１０７ｂ、１０７ｃに電流を流すと、ヒータ１０５は電流が供給されて発熱し、分布反射部１０２ｃを加熱する。これにより、分布反射部１０２ｃの屈折率が変化するので、分布反射部１０２ｃの反射波長特性を変化させることができる。

第１電極パッド１０６ａ、第２電極パッド１０６ｂ、導体配線１０７ａ、１０７ｂ、１０７、ヒータ１０５の上部を含む、第１サポートメサ１０２ａ、分布反射部１０２ｃ、第２サポートメサ１０２ｂの上部表面には、ＳｉＮｘなどの誘電体からなる上部誘電体層１０４ｂ（誘電体層１０４）で被覆されている。

（製造方法）
光導波路構造１００は、たとえば以下のような工程で製造することができる。図３～図５は、図１に示す光導波路構造１００の製造方法を説明する図であり、図３～図５の（ａ）は、図１のＡＡ線の位置での断面図であり、図３～図５の（ｂ）は、上面図である。

分布反射部１０２ｃを形成するべき領域においては、基板１０１上に、公知の有機金属気相成長（Metal Organic Chemical Vapor Deposition:ＭＯＣＶＤ）法、フォトリソグラフィ技術及びエッチングを用いて、下部クラッド層、回折格子層、スペーサ層、光導波層１０３、上部クラッド層を含む積層部１０２を形成する。すなわち、光導波層１０３と回折格子層とを含み、一方向に沿って所定の長さで伸びように構成された分布反射部１０２ｃと、分布反射部１０２ｃの周囲を囲むクラッド部を有する積層部１０２を形成する工程を行う。

積層部１０２の上部であって、第１トレンチ溝１０８ａ、第２トレンチ溝１０８ｂを形成する領域に、たとえば蒸着法とリフトオフ法とを用いて、分布反射部１０２ｃに沿って第１キャップ層１０９ａ、第２キャップ層１０９ｂを配置する。第１キャップ層１０９ａ、第２キャップ層１０９ｂは、例えば、ｐ－ＧａＩｎＡｓからなる。第１キャップ層１０９ａと第２キャップ層１０９ｂを設けることにより、後述するドライエッチング工程で、積層部１０２を鉛直方向に選択的にエッチングすることができる。

第１キャップ層１０９ａと第２キャップ層１０９ｂ、および積層部１０２の上部を覆うようにＳｉＮ膜等を堆積して下部誘電体層１０４ａを形成する。

さらに、たとえば蒸着法とリフトオフ法とを用いて、下部誘電体層１０４ａの上部、かつ光導波層１０３に沿ってヒータ１０５を配置する工程と、下部誘電体層１０４ａの上部に第１電極パッド１０６ａ、第２電極パッド１０６ｂを形成する工程と、下部誘電体層１０４ａの上部に、ヒータ１０５と第１電極パッド１０６ａ、第２電極パッド１０６ｂとを電気的に接続する導体配線１０７ａ、１０７ｂ、１０７ｃを形成する工程を行う。

そして、下部誘電体層１０４ａ、第１電極パッド１０６ａ、第２電極パッド１０６ｂ、導体配線１０７ａ、１０７ｂ、１０７ｃ、およびヒータ１０５の上部を覆うようにＳｉＮ膜等を堆積して上部誘電体層１０４ｂを形成して、図３に示す構造となる。

続いて、図４に示すように、ＳｉＮ膜である下部誘電体層１０４ａと、上部誘電体層１０４ｂに、ブリッジ部１０４ｃ形状のパターニングを施す。

さらに、図５に示すように、ＳｉＮ膜をマスクとして、第１キャップ層１０９ａ、第２キャップ層１０９ｂとともに積層部１０２をドライエッチングする。このドライエッチングの工程では、ブリッジ部１０４ｃの形状に積層部１０２を鉛直方向にエッチングする。ドライエッチング後、ブリッジ部１０４ｃの直下の第１キャップ層１０９ａ、第２キャップ層１０９ｂ、および積層部１０２はエッチングされずに残存している。

その後、異方性ウェットエッチングにより、ブリッジ部１０４ｃの直下の積層部１０２をエッチングして、分布反射部１０２ｃに沿って伸びる第１トレンチ溝１０８ａ、第２トレンチ溝１０８ｂを形成し、第１トレンチ溝１０８ａ、第２トレンチ溝１０８ｂにより、断面形状がメサ形状であり、分布反射部１０２ｃを含むメサ部Ｍ、および第１トレンチ溝１０８ａ、第２トレンチ溝１０８ｂを介して、分布反射部１０２ｃに沿って伸びるように構成された第１サポートメサ１０２ａ、第２サポートメサ１０２ｂを形成する工程を行う。ブリッジ部１０４ｃは、分布反射部１０２ｃの延びる方向に対して３５°～５５°の角度で配置されているため、ブリッジ部１０４ｃの直下の積層部１０２のみをエッチングでき、分布反射部１０２ｃ、および第１サポートメサ１０２ａ、第２サポートメサ１０２ｂを構成する積層部１０２がエッチングされることがない。

実施形態１にかかる光導波路構造１００では、分布反射部１０２ｃと、第１サポートメサ１０２ａと第２サポートメサ１０２ｂとが、第１トレンチ溝１０８ａ、第２トレンチ溝１０８ｂにより隔絶されている。これにより、ヒータ１０５から分布反射部１０２ｃに伝熱された熱は、第１サポートメサ１０２ａと第２サポートメサ１０２ｂに拡散することが抑制される。その結果、ヒータ１０５が発生する熱が分布反射部１０２ｃを効率良く加熱し、分布反射部１０２ｃの反射波長特性を効率よく制御することができる。これにより、ヒータ１０５の消費電力を抑制できる。

また、光導波路構造１００では、導体配線１０７ａ、１０７ｂ、１０７ｃを形成した後、第１トレンチ溝１０８ａと第２トレンチ溝１０８ｂを形成するため、トレンチ溝内にフォトレジスト等を充填し、このフォトレジスト上に導体配線を形成する等の余分な工程を行う必要がない。さらに、凹凸の小さい下部誘電体層１０４ａ上に導体配線１０７ａ、１０７ｂ、１０７ｃを形成するため、精度よく導体配線１０７ａ、１０７ｂ、１０７ｃを形成することができる。

さらにまた、光導波路構造１００では、導体配線１０７ａ、１０７ｂ、１０７ｃは、ブリッジ部１０４ｃの上を通り、第１トレンチ溝１０８ａと第２トレンチ溝１０８ｂ上に掛け渡され、ヒータ１０５に電気的に接続している。ブリッジ部１０４ｃは、任意の位置に、任意の個数設けることができるので、導体配線の設計の自由度を向上することができる。また、光導波路構造１００では、ヒータ１０５に対して導体配線１０７ａと導体配線１０７ｃとを通る電流経路、および導体配線１０７ｂと導体配線１０７ｃとを通る電流経路で電流を流すことができる。この場合、ヒータ１０５の導体配線１０７ａと導体配線１０７ｃとの間の部分と、導体配線１０７ｂと導体配線１０７ｃとの間の部分に、並列に電流が流れる。その結果、個々の電流経路においてヒータ１０５に電流を流す長さをヒータ１０５の全長よりも短くできる。これにより、ヒータ１０５において電流が受ける電気抵抗を小さくでき、発熱効率が高まる。

また、光導波路構造１００では、導体配線１０７ａ、１０７ｂ、１０７ｃは、下部誘電体層１０４ａと上部誘電体層１０４ｂとにより挟まれてサンドイッチ構造をなしているため、劣化や断線が発生しにくくなる。これにより、光導波路構造１００の信頼性の低下が抑制される。

以上説明したように、光導波路構造１００は、ヒータ１０５による加熱効率が高く、信頼性の低下が抑制されたものである。

なお、実施形態１では、導体配線１０７ａ、１０７ｂ、１０７ｃを下部誘電体層１０４ａと上部誘電体層１０４ｂとにより挟んだサンドイッチ構造としているが、これに限定するものではなく、上部誘電体層１０４ｂは形成しなくともよい。また、ブリッジ部１０４ｃの下部に残存する第１キャップ層１０９ａと第２キャップ層１０９ｂは、エッチングにより除去してもよく、あるいは残存したままとしてもよい。

（実施形態２）
図６は、実施形態２に係る光導波路構造１００Ａを説明する模式図である。図６では、発明の理解を容易にするために、上部誘電体層１０４ｂの図示を省略している。光導波路構造１００Ａは、基板１０１と分布反射部１０２ｃとの間に、熱流遮断層１１０を有している。

熱流遮断層１１０は、ヒ素（Ａｓ）を含む３元系以上の化合物半導体、例えば、ＩｎＧａＡｓ、ＡｌＩｎＡｓ、ＩｎＧａＡｓＰであって、基板１０１と積層部１０２の下部クラッド層に略格子整合する。熱流遮断層１１０は、少なくとも積層部１０２を構成する下部クラッド層、回折格子層、スペーサ層、光導波層１０３、上部クラッド層の熱伝導率回折格子層、スペーサ層、光導波層１０３、上部クラッド層を含むよりも低い熱伝導率を有する。熱流遮断層１１０の厚さは、たとえば０．５μｍである。

光導波路構造１００Ａは、基板１０１上に、公知のＭＯＣＶＤ法、フォトリソグラフィ技術及びエッチングを用いて熱流遮断層１１０を形成した後、熱流遮断層１１０上に実施形態１と同様にして積層部１０２を形成することにより、製造することができる。

光導波路構造１００Ａは、実施形態１の効果に加えて、熱流遮断層１１０により分布反射部１０２ｃから基板１０１への熱の拡散を抑制することができ、ヒータ１０５の消費電力をさらに抑制できる。

（実施形態３）
図７は、実施形態３に係る光導波路構造１００Ｂの模式的な上面図である。図８は、図７のＹ－Ｙ線断面図である。図７では、発明の理解を容易にするために、上部誘電体層１０４ｂの図示を省略している。光導波路構造１００Ｂは、基板１０１と分布反射部１０２ｃとの間に、空隙１２０を有している。空隙１２０の厚さは、たとえば０．５μｍである。

（製造方法）
光導波路構造１００Ａは、たとえば以下のような工程で製造することができる。図９および図１０は、図７に示す光導波路構造１００Ｂの製造方法を説明する図である。

基板１０１上に、公知のＭＯＣＶＤ法、フォトリソグラフィ技術及びエッチングを用いて、犠牲層１１１を形成した後、下部クラッド層、回折格子層、スペーサ層、光導波層１０３、上部クラッド層を含む積層部１０２を形成する。犠牲層１１１は、基板１０１及び下部クラッド層を構成する半導体材料であるＩｎＰに、略格子整合する半導体材料からなる。犠牲層１１１は、たとえばＩｎＧａＡｓ、ＩｎＧａＡｓＰ、ＡｌＩｎＡｓなどの半導体混晶材料からなる。犠牲層１１１の厚さはたとえば０．５μｍであり、基板１０１の略全面にわたって形成される。

その後、実施形態１と同様に、第１キャップ層１０９ａ、第２キャップ層１０９ｂを配置する工程、下部誘電体層１０４ａを形成する工程、ヒータ１０５を配置する工程、第１電極パッド１０６ａ、第２電極パッド１０６ｂを形成する工程、導体配線１０７ａ、１０７ｂ、１０７ｃを形成する工程、上部誘電体層１０４ｂを形成する工程を行い、図９の（ａ）に示す構造となる。

その後、図９（ｂ）に示すように、下部誘電体層１０４ａと、上部誘電体層１０４ｂに、ブリッジ部１０４ｃ形状のパターニングを施す工程を行い、図１０（ａ）に示すように、下部誘電体層１０４ａおよび上部誘電体層１０４ｂをマスクとして、第１キャップ層１０９ａ、第２キャップ層１０９ｂとともに積層部１０２をドライエッチングする。このドライエッチングの工程では、ブリッジ部１０４ｃの形状に積層部１０２を鉛直方向にエッチングする。ブリッジ部１０４ｃの直下の第１キャップ層１０９ａ、第２キャップ層１０９ｂ、および積層部１０２は残存している。

続いて、異方性ウェットエッチングにより、ブリッジ部１０４ｃの直下の積層部１０２をエッチングして、分布反射部１０２ｃに沿って伸びる第１トレンチ溝１０８ａ、第２トレンチ溝１０８ｂを形成し、第１トレンチ溝１０８ａ、第２トレンチ溝１０８ｂにより、断面形状がメサ形状であり、分布反射部１０２ｃを含むメサ部Ｍ、および第１トレンチ溝１０８ａ、第２トレンチ溝１０８ｂを介して、分布反射部１０２ｃに沿って伸びるように構成された第１サポートメサ１０２ａ、第２サポートメサ１０２ｂを形成する工程を行う。ブリッジ部１０４ｃは、分布反射部１０２ｃの延びる方向に対して３５°～５５°の角度で配置されているため、ブリッジ部１０４ｃの直下の積層部１０２のみをエッチングでき、分布反射部１０２ｃ、および第１サポートメサ１０２ａ、第２サポートメサ１０２ｂを構成する積層部１０２がエッチングされることがない。

その後、図１０（ｂ）に示すように、空隙１２０を形成する。具体的には、ＩｎＰに対してよりも、犠牲層１１１を構成する材料に対してエッチングレートが高いエッチング液（たとえば硫酸系エッチング液や酒石酸系エッチング液）を、犠牲層１１１に供給する。たとえば、上述した工程を行った後、第１トレンチ溝１０８ａ、第２トレンチ溝１０８ｂ以外の表面に保護レジストを形成し、エッチング液に浸漬して、犠牲層１１１に供給する。これにより、分布反射部１０２ｃの真下の犠牲層１１１を除去し、分布反射部１０２ｃおよび第１トレンチ溝１０８ａ、第２トレンチ溝１０８ｂの真下に平面的に広がる空隙１２０を形成する。犠牲層１１１の除去工程の際、第１キャップ層１０９ａと第２キャップ層１０９ｂは同時にエッチングされる。

光導波路構造１００Ｂは、実施形態１の効果に加えて、空隙１２０により分布反射部１０２ｃから基板１０１への熱の拡散を抑制することができ、ヒータ１０５の消費電力をさらに抑制できる。

実施形態３では、導体配線１０７ａ、１０７ｂ、１０７ｃを下部誘電体層１０４ａと上部誘電体層１０４ｂとにより挟んだサンドイッチ構造としているが、これに限定するものではなく、上部誘電体層１０４ｂを形成しなくともよい。また、ヒータ１０５を下部誘電体層１０４ａを介することなく、積層部１０２の上部の表面に直接配置してもよい。

１００ 光導波路構造
１０１ 基板
１０２ 積層部
１０２ａ 第１サポートメサ
１０２ｂ 第２サポートメサ
１０２ｃ 分布反射部
１０３ 光導波層
１０４ａ 下部誘電体層
１０４ｂ 上部誘電体層
１０４ｃ ブリッジ部
１０５ ヒータ
１０６ａ 第１電極パッド
１０６ｂ 第２電極パッド
１０７ａ、１０７ｂ、１０７ｃ 導体配線
１０８ａ 第１トレンチ溝
１０８ｂ 第２トレンチ溝
１０９ａ 第１キャップ層
１０９ｂ 第２キャップ層
１１０ 熱流遮断層
１１１ 犠牲層
１２０ 空隙
Ｍ メサ部

Claims (9)

1. 基板と、
   前記基板上に設けられた、光導波層と回折格子層とを含み、一方向に沿って所定の長さで伸びるように構成された分布反射部と、
   前記分布反射部の左右の各々の側に前記分布反射部に沿って伸び、前記分布反射部を含む断面形状がメサ形状を定義する第１溝と第２溝と、
   前記分布反射部の左右の各々の側に、前記第１溝と前記第２溝を介して前記分布反射部に沿って伸びるように構成された第１サポートメサと第２サポートメサと、
   前記分布反射部の上部に前記分布反射部に沿って配置されたヒータと、
   前記第１サポートメサと第２サポートメサの上部にそれぞれ配置された第１電極パッドと第２電極パッドと、
   前記分布反射部と前記第１サポートメサと第２サポートメサとを部分的に橋渡しする、下部誘電体層からなるブリッジ部と、
   前記ブリッジ部上に配置され、前記ヒータと前記電極パッドとを電気的に接続する導体配線と、
   を備え、前記ブリッジ部の延伸方向は、前記分布反射部の延びる方向に対して３５°～５５°の角度である光導波路構造。
2. 前記基板と前記分布反射部との間に、熱流遮断構造を有する請求項１に記載の光導波路構造。
3. 前記熱流遮断構造は、ヒ素を含む３元系以上の化合物半導体であって、前記基板と前記分布反射部に略格子整合する請求項２に記載の光導波路構造。
4. 前記熱流遮断構造は、空隙である請求項２に記載の光導波路構造。
5. 前記導体配線は、前記下部誘電体層と前記導体配線を覆う上部誘電体で挟まれたサンドイッチ構造をなす請求項１～３のいずれか一つに記載の光導波路構造。
6. 前記導体配線の電気抵抗は、前記ヒータの電気抵抗より低い請求項１～５のいずれか一つに記載の光導波路構造。
7. 基板上に、一方向に沿って所定の長さで伸びる光導波層と、回折格子層とを含む積層部を形成する工程と、
   前記積層部の上部に、前記光導波層の左右の各々の側に前記光導波層に沿って伸びる第１キャップ層と第２キャップ層を形成する工程と、
   前記第１キャップ層と第２キャップ層、および前記積層部の上部を覆う下部誘電体層を形成する工程と、
   前記下部誘電体層の上部、かつ前記光導波層に沿ってヒータを配置する工程と、
   前記下部誘電体層の上部に第１電極パッドと第２電極パッドを形成する工程と、
   前記下部誘電体層の上部に前記ヒータと前記第１電極パッドと第２電極パッドとを電気的に接続する導体配線を形成する工程と、
   前記下部誘電体層、前記第１キャップ層と第２キャップ層、および前記積層部を鉛直方向にドライエッチングする工程と、
   前記積層部を異方性ウェットエッチングして、前記光導波層の左右の各々の側に前記光導波層に沿って伸びる第１溝と第２溝、分布反射部のそれぞれを形成し、これら第１溝と第２溝により前記分布反射部を含む断面形状がメサ形状のメサ部、および、前記分布反射部の左右の各々の側に、前記第１溝と前記第２溝を介して前記分布反射部に沿って伸びるように構成された第１サポートメサと第２サポートメサを形成する工程と、
   を含む光導波路構造の製造方法。
8. 基板上に熱流遮断層を形成する工程と、
   前記熱流遮断層の上部に一方向に沿って所定の長さで伸びる光導波層と、回折格子層とを含む積層部を形成する工程と、
   前記積層部の上部に、前記光導波層の左右の各々の側に前記光導波層に沿って伸びる第１キャップ層と第２キャップ層を形成する工程と、
   前記第１キャップ層と第２キャップ層、および前記積層部の上部を覆う下部誘電体層を形成する工程と、
   前記下部誘電体層の上部、かつ前記光導波層に沿ってヒータを配置する工程と、
   前記下部誘電体層の上部に第１電極パッドと第２電極パッドを形成する工程と、
   前記下部誘電体層の上部に前記ヒータと前記第１電極パッドと第２電極パッドとを電気的に接続する導体配線を形成する工程と、
   前記下部誘電体層、前記第１キャップ層と第２キャップ層、および前記積層部を鉛直方向にドライエッチングする工程と、
   前記積層部を異方性ウェットエッチングして、前記光導波層の左右の各々の側に前記光導波層に沿って伸びる第１溝と第２溝、分布反射部のそれぞれを形成し、これら第１溝と第２溝により前記分布反射部を含む断面形状がメサ形状のメサ部、および、前記分布反射部の左右の各々の側に、前記第１溝と前記第２溝を介して前記分布反射部に沿って伸びるように構成された第１サポートメサと第２サポートメサを形成する工程と、
   を含む光導波路構造の製造方法。
9. 基板上に犠牲層を形成する工程と、
   前記犠牲層の上部に一方向に沿って所定の長さで伸びる光導波層と、回折格子層とを含む積層部を形成する工程と、
   前記積層部の上部に、前記光導波層の左右の各々の側に前記光導波層に沿って伸びる第１キャップ層と第２キャップ層を形成する工程と、
   前記第１キャップ層と第２キャップ層、および前記積層部の上部を覆う下部誘電体層を形成する工程と、
   前記積層部または前記下部誘電体層の上部、かつ前記光導波層に沿ってヒータを配置する工程と、
   前記下部誘電体層の上部に第１電極パッドと第２電極パッドを形成する工程と、
   前記下部誘電体層の上部に前記ヒータと前記第１電極パッドと第２電極パッドとを電気的に接続する導体配線を形成する工程と、
   前記下部誘電体層、前記第１キャップ層と第２キャップ層、および前記積層部を鉛直方向にドライエッチングする工程と、
   前記積層部を異方性ウェットエッチングして、前記光導波層の左右の各々の側に前記光導波層に沿って伸びる第１溝と第２溝、分布反射部のそれぞれを形成し、これら第１溝と第２溝により前記分布反射部を含む断面形状がメサ形状のメサ部、および、前記分布反射部の左右の各々の側に、前記第１溝と前記第２溝を介して前記分布反射部に沿って伸びるように構成された第１サポートメサと第２サポートメサを形成する工程と、
   前記分布反射部および前記第１溝と第２溝の真下の前記犠牲層を除去することにより、前記メサ部および前記第１溝と第２溝の真下に平面的に広がる空隙を形成する工程と、
   を含む光導波路構造の製造方法。

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