JP2013149749A - 半導体光素子の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】半導体光素子の製造方法は、基板上に半導体積層を成長するエピタキシャル成長工程S01と、第1マスクを半導体積層上に形成する第1マスク形成工程S02と、第1マスクを用いて半導体ストライプを形成する第1エッチング工程S03と、第2マスクを形成する第2マスク形成工程S04と、第1マスクおよび第2マスクを用いてメサ構造を形成する第2エッチング工程S05とを備え、第2マスクの第1開口部は、半導体ストライプの第1ストライプの両側面から距離を隔てた開口縁を有し、開口縁は第1マスクにより覆われていない半導体積層の領域上に位置し、半導体ストライプの第2ストライプはリッジ構造を有し、メサ構造の高さはリッジ構造の高さよりも大きい。
【選択図】図2
Description
図1は、第1実施形態に係る半導体光素子の構造を概略的に示す平面図である。図1に示されるように、半導体光素子1は、第1部分1aと、第2部分1bと、第3部分1cとからなり、第1部分1a、第3部分1c、第2部分1bの順に一方向(第1方向)に沿って配列されている。第1部分1aは、ハイメサ型光導波路20を有し、例えば2×2の多モード光干渉(MMI:Multi Mode Interference)により構成されたMach−Zehnder型変調器(MZM)のような半導体変調器として機能する。第2部分1bは、リッジ型光導波路30を有する。第3部分1cは、変換領域40を有する。この第2部分1bは、例えば回折格子を有する半導体レーザとして機能する。
次に、半導体光素子1の製造方法の変形例について説明する。この変形例では、第2マスク形成工程S04、第2エッチング工程S05および第1、第2マスク除去工程S06が第1実施形態の製造方法とは異なる。したがって、第2マスク形成工程S04、第2エッチング工程S05および第1、第2マスク除去工程S06について以下に説明する。
図28は、第2実施形態に係る半導体光素子の構造を概略的に示す平面図である。図28に示されるように、半導体光素子101は、第1部分101aと、第2部分101bと、第3部分101cとからなり、第1部分101a、第3部分101c、第2部分101bの順に一方向(第1方向)に沿って配列されている。第1部分101aは、ハイメサ型光導波路120を有し、例えば2×2の多モード光干渉(MMI)により構成されたMach−Zehnder型変調器(MZM)のような半導体変調器として機能する。第2部分101bは、リッジ型光導波路130を有する。第3部分101cは、変換領域140を有する。この第2部分101bおよび第3部分101cは、例えば回折格子を有する半導体レーザとして機能する。また、半導体光素子101は、第1方向と直交する第2方向において、ストライプ形成部分101dを挟むように一対のテラス形成部分101e,101fを有する。
図39は、第3実施形態に係る半導体光素子の構造を概略的に示す平面図である。半導体光素子201は、第1実施形態の半導体光素子1に対して、半導体ストライプSの配置および第2凹部C202の配置のみが異なる。具体的には、半導体光素子201では、第2メサ220bが第1合分波器250aとテラスTfとの間に設けられ、第5メサ220eが第2合分波器250bとテラスTeとの間に設けられる。具体的に説明すると、第2メサ220bの一端がその幅を徐々に広げながらテラスTfに接続され、第2メサ220bの他端が第1合分波器250aに接続される。また、第5メサ220eの一端が第2合分波器250bに接続され、第5メサ220eの他端がその幅を徐々に広げながらテラスTeに接続される。また、半導体光素子201は、半導体光素子1の第2リッジ30bおよび第2変換部40bに対応する構成要素を有しない。このように構成された半導体光素子201についても、第1実施形態および第2実施形態と同様の製造方法により作製することができる。
Claims (9)
- 半導体光素子の製造方法であって、
ハイメサ型光導波路が形成される第1領域とリッジ型光導波路が形成される第2領域とを有する基板上に、前記半導体光素子のための半導体積層を成長するエピタキシャル成長工程と、
導波路軸に延在する半導体ストライプのための第1マスクを前記半導体積層上に形成する第1マスク形成工程と、
前記第1マスクを用いて前記半導体積層をエッチングして、前記半導体ストライプを形成する第1エッチング工程と、
前記半導体ストライプを形成した後に、前記第1マスクを除去せずに、前記ハイメサ型光導波路のための第2マスクを前記半導体積層上に形成する第2マスク形成工程と、
前記第1マスクおよび前記第2マスクを用いて前記第1領域上の前記半導体積層をエッチングして、前記ハイメサ型光導波路のためのメサ構造を形成する第2エッチング工程と、
を備え、
前記半導体ストライプは、前記第1領域上に形成された第1ストライプと、前記第2領域上に形成された第2ストライプとを含み、
前記第2マスクは、前記導波路軸に沿って延在する第1開口部を有し、
前記第1開口部は、前記第1ストライプの一方の側面から距離を隔てた第1開口縁と前記第1ストライプの他方の側面から距離を隔てた第2開口縁とを有し、
前記第1開口縁および前記第2開口縁は、前記第1マスクにより覆われていない前記半導体積層の領域上に位置し、
前記メサ構造は、前記第1ストライプから形成され、
前記第2ストライプは、前記リッジ型光導波路のためのリッジ構造を有し、
前記メサ構造の高さは、前記リッジ構造の高さよりも大きいことを特徴とする半導体光素子の製造方法。 - 前記基板は、前記第1領域と前記第2領域との間に設けられた第3領域をさらに含み、
前記半導体ストライプは、前記第3領域上に形成された第3ストライプをさらに含み、
前記第3ストライプは、前記第1ストライプと前記第2ストライプとを接続し、
前記第2マスクは、前記第3ストライプの両側の前記第1マスクにより覆われていない前記領域にそれぞれ設けられた第2開口部をさらに有し、
前記第2開口部は、前記導波路軸に沿って前記第3ストライプの両側面から徐々に離れるように設けられ、
前記第2エッチング工程では、前記第1マスクおよび前記第2マスクを用いて前記第3領域上の前記半導体積層をエッチングして、前記メサ構造と前記リッジ構造との間に前記第3ストライプから変換領域を形成することを特徴とする請求項1に記載の半導体光素子の製造方法。 - 前記第2マスク形成工程は、
前記第1エッチング工程の後、前記半導体積層上の前記第1開口部が設けられる第1開口形成領域および前記半導体積層上の前記第2開口部が設けられる第2開口形成領域を含む選択膜形成領域上に、熱硬化性樹脂からなる選択膜を形成する工程と、
前記選択膜を形成した後、前記半導体積層上にシリコン窒化膜を形成する工程と、
前記第1開口形成領域および前記第2開口形成領域上に開口を有するレジストマスクを前記シリコン窒化膜上に形成する工程と、
前記レジストマスクを用いて前記シリコン窒化膜をエッチングしてシリコン窒化膜マスクを形成する工程と、
前記シリコン窒化膜をエッチングした後、前記レジストマスクを除去する工程と、
前記レジストマスクを除去した後、前記選択膜を除去して前記第2マスクを形成する工程と、
を含み、
前記第2マスクは前記シリコン窒化膜マスクを含むことを特徴とする請求項2に記載の半導体光素子の製造方法。 - 前記第1マスクはシリコン窒化物からなり、
前記第2マスク形成工程は、
前記第1エッチング工程の後、前記半導体積層上にシリコン酸化膜を形成する工程と、
前記半導体積層上の前記第1開口部が設けられる第1開口形成領域および前記半導体積層上の前記第2開口部が設けられる第2開口形成領域上に、開口を有するレジストマスクを前記シリコン酸化膜上に形成する工程と、
前記レジストマスクを用いて前記シリコン酸化膜を選択エッチングして、シリコン酸化膜マスクを形成する工程と、
前記シリコン酸化膜を選択エッチングした後、前記レジストマスクを除去して前記第2マスクを形成する工程と、
を含み、
前記第2マスクは前記シリコン酸化膜マスクを含むことを特徴とする請求項2に記載の半導体光素子の製造方法。 - 前記半導体積層は、活性層と、前記活性層上に設けられたエッチングストップ層と、前記エッチングストップ層上に積層された複数の半導体層と、を含み、
前記第1エッチング工程は、
前記複数の半導体層をエッチングする工程と、
前記複数の半導体層をエッチングした後、前記半導体積層上の前記第1開口部が設けられる第1開口形成領域および前記半導体積層上の前記第2開口部が設けられる第2開口形成領域を含む選択膜形成領域上に、熱硬化性樹脂からなる選択膜を形成する工程と、
前記選択膜を除去せずに、前記第1マスクを用いて前記エッチングストップ層に達するまで前記複数の半導体層を選択エッチングして、前記半導体ストライプを形成する工程と、
を含み、
前記第2マスク形成工程は、
前記選択エッチングの後、前記半導体積層上にシリコン窒化膜を形成する工程と、
前記第1開口形成領域および前記第2開口形成領域上に開口を有するレジストマスクを前記シリコン窒化膜上に形成する工程と、
前記レジストマスクを用いて前記シリコン窒化膜をエッチングして、シリコン窒化膜マスクを形成する工程と、
前記シリコン窒化膜をエッチングした後、前記レジストマスクを除去する工程と、
前記レジストマスクを除去した後、前記選択膜を除去して前記第2マスクを形成する工程と、
を含み、
前記第2マスクは前記シリコン窒化膜マスクを含むことを特徴とする請求項2に記載の半導体光素子の製造方法。 - 前記レジストマスクを形成する工程において、前記レジストマスクの開口縁は、前記選択膜上に設けられることを特徴とする請求項5に記載の半導体光素子の製造方法。
- 前記選択膜を除去する工程では、酸素プラズマにより前記選択膜を除去することを特徴とする請求項3、請求項5、請求項6のいずれか一項に記載の半導体光素子の製造方法。
- 前記半導体積層は、活性層と、前記活性層上に設けられたエッチングストップ層と、前記エッチングストップ層上に積層された複数の半導体層と、を含み、
前記第1エッチング工程では、前記エッチングストップ層に達するまで前記複数の半導体層をエッチングすることを特徴とする請求項1〜請求項4のいずれか一項に記載の半導体光素子の製造方法。 - 前記メサ構造の幅と前記リッジ構造の幅とは異なることを特徴とする請求項1〜請求項8のいずれか一項に記載の半導体光素子の製造方法。
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