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JP7847465B2 - Optical semiconductor equipment - Google Patents
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JP7847465B2 - Optical semiconductor equipment - Google Patents

Optical semiconductor equipment

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JP7847465B2
JP7847465B2 JP2022059216A JP2022059216A JP7847465B2 JP 7847465 B2 JP7847465 B2 JP 7847465B2 JP 2022059216 A JP2022059216 A JP 2022059216A JP 2022059216 A JP2022059216 A JP 2022059216A JP 7847465 B2 JP7847465 B2 JP 7847465B2
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Description

本発明は、光半導体装置に関する。 This invention relates to an optoelectronic device .

従来、導波路を加熱するヒータを備えた光半導体装置において、ヒータによる加熱効率を高めるために、メサと基板との間に、空間およびメサを支持する柱(ピラー)を設けた光半導体装置が知られている(特許文献1)。 Conventionally, in optoelectronic devices equipped with heaters for heating waveguides, there are known optoelectronic devices that have a space and pillars supporting the mesa between the mesa and the substrate in order to improve the heating efficiency of the heater (Patent Document 1).

特開2019-087714号公報Japanese Patent Publication No. 2019-087714

特許文献1に開示されるように、この種の光半導体装置では、空間およびピラーを設ける工程に起因して、光半導体装置の導波路を含む半導体層の平坦性が損なわれる場合がある。 As disclosed in Patent Document 1, in this type of optoelectronic device, the flatness of the semiconductor layer, including the waveguide, may be impaired due to the process of providing spaces and pillars.

発明者らは、平坦性の確保について鋭意研究を重ねた結果、平坦性を確保しやすい光半導体装置の構成および製造方法を見出すに至った。 The inventors, through diligent research into ensuring flatness, have discovered a configuration and manufacturing method for optoelectronic devices that facilitates flatness.

そこで、本発明の課題の一つは、メサと基板との間に空間およびピラーが設けられた光半導体装置において、例えば、平坦性をより容易にあるいはより確実に確保することが可能となるような、新規な改善され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。 Therefore, one of the objectives of the present invention is to obtain a novel and improved optoelectronic semiconductor device and a method for manufacturing such a device, in which a space and pillars are provided between the mesa and the substrate, for example, flatness can be more easily or reliably ensured.

本発明の光半導体装置は、例えば、基板を有し結晶方位[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たメサと、前記メサの前記第一方向における中間位置において、前記ベース面に沿って延びた導波路層と、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、前記基板と前記メサとの間で、当該メサの前記ヒータ層によって加熱される区間と少なくとも部分的に前記第一方向に重なるように設けられ、前記第一方向と交差した方向を向くとともに前記第一方向と交差しかつ結晶方位[0-11]方向と非平行な第二方向に延びた第一側面を有したピラーと、を備え、前記基板と前記メサとの間に、前記ピラーと隣接した空間が設けられる。 The optical semiconductor device of the present invention comprises, for example, a base having a substrate and a base surface intersecting a first direction which is the crystal orientation [100] direction; a mesa projecting from the base surface in the first direction and extending along the base surface; a waveguide layer extending along the base surface at an intermediate position of the mesa in the first direction; a heater layer provided on the mesa at a position away from the waveguide layer in the first direction and generating heat upon power supply; and a pillar provided between the substrate and the mesa such that it at least partially overlaps the section of the mesa heated by the heater layer in the first direction, and has a first side surface facing a direction intersecting the first direction and extending in a second direction which intersects the first direction and is non-parallel to the crystal orientation [0-11] direction, wherein a space adjacent to the pillar is provided between the substrate and the mesa.

前記光半導体装置では、前記基板、前記ピラー、および前記メサを構成する半導体層は、閃亜鉛鉱型構造を有してもよい。 In the aforementioned optoelectronic device, the semiconductor layers constituting the substrate, the pillar, and the mesa may have a zincblende-type structure.

前記光半導体装置では、前記基板、前記ピラー、および前記メサのクラッド層は、InPで作られてもよい。 In the aforementioned optoelectronic device, the substrate, the pillar, and the cladding layer of the mesa may be made of InP.

前記光半導体装置は、前記ピラーとして、前記空間を介して離れた複数のピラーを備えてもよい。 The optical semiconductor device may include a plurality of pillars separated by the space between them.

前記光半導体装置は、前記複数のピラーとして、前記メサの延び方向に互いに離れた複数のピラーを備えてもよい。 The optical semiconductor device may include a plurality of pillars, which are spaced apart from each other in the direction of the mesa's extension.

前記光半導体装置では、前記ベース面において前記第一方向に開放され、前記空間と繋がった開口が設けられてもよい。 In the aforementioned optical semiconductor device, an opening may be provided on the base surface that is open in the first direction and connected to the space.

前記光半導体装置では、前記開口として、複数の開口が設けられてもよい。 In the aforementioned optical semiconductor device, multiple apertures may be provided as the apertures.

前記光半導体装置では、前記複数の開口は、前記第一方向の反対方向に見た場合に、当該複数の開口の間に前記メサが位置するように設けられてもよい。 In the aforementioned optical semiconductor device, the plurality of apertures may be arranged such that the mesa is positioned between the plurality of apertures when viewed in the direction opposite to the first direction.

前記光半導体装置は、前記ピラーとして、前記空間を介して離れた複数のピラーを備え、前記導波路層に沿って、前記メサの延び方向に第一間隔で並んだ当該延び方向に略同じ長さの複数のDBRブロックを有し、前記ピラーは、前記第一方向の反対方向に見た場合に、前記DBRブロックのそれぞれの前記延び方向における同じ相対位置に重ならないよう配置されてもよい。 The optical semiconductor device comprises a plurality of pillars separated by space, and has a plurality of DBR blocks of substantially the same length in the direction of extension, arranged at first intervals along the waveguide layer in the direction of extension of the mesa. The pillars may be arranged so as not to overlap the same relative positions of the DBR blocks in the direction of extension when viewed in the opposite direction to the first direction.

前記光半導体装置では、前記複数のピラーは、前記延び方向に前記第一間隔とは異なる第二間隔で並んでもよい。 In the aforementioned optical semiconductor device, the plurality of pillars may be arranged in the extending direction at a second interval different from the first interval.

前記光半導体装置は、前記空間と隣接し前記ピラーと同じ材質で作られた隔壁と、前記第一方向と交差した方向において前記隔壁に対して前記空間とは反対側で、前記第一方向と交差して広がり、前記基板、前記ピラー、および前記メサの材料に対するエッチングレートが十分に小さい所定のエッチング剤によってエッチングされる材料で作られた残存層と、を備えてもよい。 The optical semiconductor device may include a partition wall adjacent to the space and made of the same material as the pillar, and a residual layer extending in a direction intersecting the first direction, on the opposite side of the partition wall from the space, and made of a material that is etched by a predetermined etchant having a sufficiently low etching rate for the substrate, the pillar, and the mesa.

前記光半導体装置では、前記隔壁は、少なくとも前記メサと前記第一方向に重なる区間で前記第一方向と交差する方向を向くとともに前記第二方向に延びた第二側面を有してもよい。 In the aforementioned optical semiconductor device, the partition wall may have a second surface that faces a direction intersecting the first direction in at least the section overlapping the mesa and the first direction, and that extends in the second direction.

前記光半導体装置では、前記隔壁と前記ピラーとが接続されてもよい。 In the aforementioned optical semiconductor device, the partition wall and the pillar may be connected.

前記光半導体装置では、前記メサは、前記ピラーおよび前記空間と前記第一方向に重なる区間において、直線状に延びた部位を有してもよい。 In the aforementioned optical semiconductor device, the mesa may have a portion that extends linearly in the section overlapping the pillar and the space in the first direction.

前記光半導体装置では、前記メサは、前記ピラーおよび前記空間と前記第一方向に重なる区間において、湾曲して延びた部位を有してもよい。 In the aforementioned optical semiconductor device, the mesa may have a curved portion that extends in a section overlapping the pillar and the space in the first direction.

また、本発明の光半導体装置の製造方法は、例えば、結晶方位(100)面を主面とする基板上に、結晶方位[100]方向である第一方向と交差した方向に互いに隣接して並ぶ第一層および第二層を形成する第一工程であって、前記第一層は所定のエッチング剤に対するエッチングレートが十分に小さい材料で作られるとともに、前記第二層は当該エッチング剤によってエッチングされる材料で作られた、第一工程と、前記第一方向において前記第一層および前記第二層に対して前記基板とは反対側に、導波路層および前記所定のエッチング剤に対するエッチングレートが十分に小さい材料で作られた層を含み前記第一方向と交差して延びたメサを形成する第二工程と、前記メサに、前記導波路層を加熱するヒータ層を形成する第三工程と、前記所定のエッチング剤により前記第二層を除去する第四工程と、を備え、前記第一層の側面は、前記第一方向と交差した方向を向くとともに前記第一方向と交差しかつ結晶方位[0-11]方向と非平行な第二方向に延びる。 Furthermore, the present invention provides a method for manufacturing an optoelectronic semiconductor device, comprising: a first step of forming a first layer and a second layer adjacent to each other in a direction intersecting a first direction, which is the crystal orientation [100] direction, on a substrate whose main surface is the crystal orientation (100) plane, wherein the first layer is made of a material with a sufficiently low etching rate to a predetermined etching agent, and the second layer is made of a material that is etched by the etching agent; a second step of forming a mesa extending intersecting the first direction, on the side opposite to the substrate relative to the first and second layers in the first direction, including a waveguide layer and a layer made of a material with a sufficiently low etching rate to the predetermined etching agent; a third step of forming a heater layer for heating the waveguide layer on the mesa; and a fourth step of removing the second layer with the predetermined etching agent, wherein the side surface of the first layer faces a direction intersecting the first direction and extends in a second direction that intersects the first direction and is non-parallel to the crystal orientation [0-11] direction.

本発明によれば、新規な改善され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, a novel and improved optoelectronic device and a method for manufacturing an optoelectronic device can be obtained.

図1は、第1実施形態の光半導体装置の例示的かつ模式的な断面図である。Figure 1 is an exemplary and schematic cross-sectional view of an optoelectronic device of the first embodiment. 図2は、第1実施形態の光半導体装置の製造工程の途中の生成物の例示的かつ模式的な断面図である。Figure 2 is an exemplary and schematic cross-sectional view of a product during the manufacturing process of the first embodiment of an optoelectronic semiconductor device. 図3は、第1実施形態の光半導体装置の製造工程の途中の生成物の図2の後の段階における例示的かつ模式的な断面図である。Figure 3 is an exemplary and schematic cross-sectional view of the product in the intermediate manufacturing process of the optical semiconductor device of the first embodiment, at a stage later than that shown in Figure 2. 図4は、第1実施形態の光半導体装置の製造工程の途中の生成物の図3の後の段階における例示的かつ模式的な断面図である。Figure 4 is an exemplary and schematic cross-sectional view of the product in the intermediate stages of the manufacturing process of the first embodiment of the optical semiconductor device, at a stage later than that shown in Figure 3. 図5は、第1実施形態の光半導体装置の製造工程の途中の生成物の図4より後の段階における例示的かつ模式的な断面図である。Figure 5 is an exemplary and schematic cross-sectional view of the product in the manufacturing process of the first embodiment of the optoelectronic device at a stage later than that shown in Figure 4. 図6は、第1実施形態の光半導体装置の製造工程の途中の生成物の図5の後の段階における例示的かつ模式的な断面図である。Figure 6 is an exemplary and schematic cross-sectional view of the product in the intermediate manufacturing process of the first embodiment of the optoelectronic device, at a stage later than that shown in Figure 5. 図7は、第1実施形態の光半導体装置の製造工程の途中の生成物の図6より後の段階における例示的かつ模式的な断面図である。Figure 7 is an exemplary and schematic cross-sectional view of the product in the manufacturing process of the first embodiment of the optoelectronic device at a stage later than that shown in Figure 6. 図8は、第1実施形態の光半導体装置の製造工程の途中の生成物の図4と同じ段階における例示的かつ模式的な平面図である。Figure 8 is an exemplary and schematic plan view of the product at the same stage as Figure 4 in the manufacturing process of the optical semiconductor device of the first embodiment. 図9は、第1実施形態の光半導体装置の一部の例示的かつ模式的な平面図である。Figure 9 is an exemplary and schematic plan view of a part of the optical semiconductor device of the first embodiment. 図10は、第2実施形態の光半導体装置の一部の例示的かつ模式的な断面図である。Figure 10 is an exemplary and schematic cross-sectional view of a part of the optical semiconductor device of the second embodiment. 図11は、第2実施形態の光半導体装置の構成による効果を説明するための模式図である。Figure 11 is a schematic diagram illustrating the effects of the configuration of the optoelectronic semiconductor device according to the second embodiment. 図12は、第3実施形態の光半導体装置の一部の例示的かつ模式的な平面図である。Figure 12 is an exemplary and schematic plan view of a part of the optical semiconductor device of the third embodiment. 図13は、第4実施形態の光半導体装置の一部の例示的かつ模式的な平面図である。Figure 13 is an exemplary and schematic plan view of a part of the optical semiconductor device of the fourth embodiment. 図14は、第5実施形態の光半導体装置の例示的かつ模式的な平面図である。Figure 14 is an exemplary and schematic plan view of the optical semiconductor device of the fifth embodiment. 図15は、第6実施形態の光半導体装置に含まれるピラーの例示的かつ模式的な平面図である。Figure 15 is an exemplary and schematic plan view of a pillar included in the optical semiconductor device of the sixth embodiment. 図16は、第7実施形態の光半導体装置に含まれるピラーの例示的かつ模式的な平面図である。Figure 16 is an exemplary and schematic plan view of a pillar included in the optical semiconductor device of the seventh embodiment.

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

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。 The following embodiments share similar configurations. Therefore, the configurations of each embodiment yield similar functions and effects based on those similar configurations. Furthermore, similar components are denoted by the same reference numerals, and redundant explanations may be omitted.

本明細書において、序数は、方向や、間隔、部位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 assigned for convenience to distinguish directions, intervals, parts, etc., and do not indicate priority or order.

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。また、以下では、X方向を長手方向若しくは延び方向、Y方向を短手方向若しくは幅方向、Z方向を積層方向若しくは高さ方向と称する。 In each figure, the X direction is represented by arrow X, the Y direction by arrow Y, and the Z direction by arrow Z. The X, Y, and Z directions intersect and are also orthogonal to each other. Furthermore, below, the X direction will be referred to as the longitudinal direction or extension direction, the Y direction as the short direction or width direction, and the Z direction as the stacking direction or height direction.

また、各図は説明を目的とした模式図であって、各図と実物とで縦および横のスケールや比率は、必ずしも一致しない。 Furthermore, each diagram is a schematic representation for explanatory purposes, and the vertical and horizontal scales and proportions may not necessarily match those of the actual objects.

[第1実施形態]
図1は、第1実施形態の光半導体装置100A(100)の断面図である。図1に示されるように、光半導体装置100は、基板10と、当該基板10上に積層され半導体材料等で作られた積層部20と、を備えている。
[First Embodiment]
Figure 1 is a cross-sectional view of the optoelectronic device 100A (100) of the first embodiment. As shown in Figure 1, the optoelectronic device 100 comprises a substrate 10 and a laminated portion 20 made of semiconductor material or the like, which is laminated on the substrate 10.

基板10は、Z方向に略一定の厚さを有し、Z方向と交差して広がっている。基板10は、面10aと、面10bと、を有している。面10aは、Z方向を向くとともに、Z方向と交差している。面10aは、ミラー指数による(100)面である。また、面10bは、面10aとは反対側に位置し、Z方向の反対方向を向くとともに、Z方向と交差している。基板10は、例えば、n-InPで作られる。Z方向は、結晶方位[100]方向であり、第一方向の一例である。また、面10aは、主面の一例である。 The substrate 10 has a substantially constant thickness in the Z direction and extends intersecting the Z direction. The substrate 10 has two surfaces: surface 10a and surface 10b. Surface 10a faces and intersects the Z direction. Surface 10a is a (100) plane according to Miller indices. Surface 10b is located on the opposite side of surface 10a, faces the opposite direction of the Z direction, and intersects the Z direction. The substrate 10 is made of, for example, n-InP. The Z direction is the crystal orientation [100] direction and is an example of a first direction. Surface 10a is an example of a principal plane.

積層部20は、ピラー21、犠牲層22、第一半導体層23、第二半導体層24、第三半導体層25、およびピラー26を有している。 The laminated portion 20 includes pillars 21, a sacrificial layer 22, a first semiconductor layer 23, a second semiconductor layer 24, a third semiconductor layer 25, and pillars 26.

図2~7は、光半導体装置100の各製造工程における積層物の断面図である。 Figures 2-7 are cross-sectional views of the laminated material at each manufacturing step of the optoelectronic device 100.

図2に示されるように、まずは、基板10の面10a上に、Z方向に、略一定の厚さで犠牲層22を積層する。犠牲層22は、例えば、GaInAsPで作られる。 As shown in Figure 2, first, a sacrificial layer 22 is laminated on the surface 10a of the substrate 10 in the Z direction with a substantially constant thickness. The sacrificial layer 22 is made of, for example, GaInAsP.

次に、図2の積層体(生成物)の犠牲層22上に保護層およびレジスト(いずれも不図示)を塗布し、当該レジストのパターンを形成し、当該レジストのパターンに応じて選択的なエッチングを行うことにより、図3に示されるように、犠牲層22を選択的に除去する。この際、犠牲層22を除去する位置P1において、当該犠牲層22が残存しないよう、当該位置P1において、基板10が部分的に除去されてもよい。 Next, a protective layer and a resist (neither shown) are applied to the sacrificial layer 22 of the laminate (product) shown in Figure 2 to form a pattern in the resist. Selective etching is then performed according to the resist pattern to selectively remove the sacrificial layer 22, as shown in Figure 3. At this time, the substrate 10 may be partially removed at position P1 to ensure that no sacrificial layer 22 remains.

次に、図4に示されるように、位置P1において、犠牲層22を除去した位置P1において、結晶成長により、ピラー21,26を形成する。ピラー21,26は、基板10と同じ材料、すなわち、本実施形態では、一例として、n-InPで作られる。ピラー21,26と犠牲層22とは、Z方向と交差した方向に互いに隣接して並んでいる。なお、ピラー21,26と、犠牲層22とは、所定のエッチング剤に対するエッチングレートが異なる材料で作られている。これについては、後に詳しく述べる。また、ピラー21,26は、犠牲層22よりZ方向に突出してもよい。ピラー21,26は、第一層の一例であり、犠牲層22は、第二層の一例である。また、図2~4に示される工程は、第一工程の一例である。 Next, as shown in Figure 4, at position P1, where the sacrificial layer 22 has been removed, pillars 21 and 26 are formed by crystal growth. The pillars 21 and 26 are made of the same material as the substrate 10, i.e., in this embodiment, n-InP as an example. The pillars 21 and 26 and the sacrificial layer 22 are arranged adjacent to each other in a direction intersecting the Z direction. Note that the pillars 21 and 26 and the sacrificial layer 22 are made of materials with different etching rates for a predetermined etching agent. This will be described in detail later. Also, the pillars 21 and 26 may protrude from the sacrificial layer 22 in the Z direction. The pillars 21 and 26 are examples of the first layer, and the sacrificial layer 22 is an example of the second layer. Furthermore, the process shown in Figures 2-4 is an example of the first process.

次に、図5に示されるように、図4に示されるピラー21,26および犠牲層22上に、第一半導体層23、第二半導体層24、および第三半導体層25を、Z方向にこの順に積層する。図5から明らかとなるように、ピラー21,26および犠牲層22は、基板10上に設けられた積層部20を支持している。積層部20は、ピラー21,26に対して基板10とは反対側に位置し、第一半導体層23、第二半導体層24、および第三半導体層25等を含む。基板10と積層部20とを含む積層体が、ベースの一例である。 Next, as shown in Figure 5, the first semiconductor layer 23, the second semiconductor layer 24, and the third semiconductor layer 25 are stacked in this order in the Z direction on the pillars 21, 26 and the sacrificial layer 22 shown in Figure 4. As is clear from Figure 5, the pillars 21, 26 and the sacrificial layer 22 support the stacked portion 20 provided on the substrate 10. The stacked portion 20 is located on the opposite side of the substrate 10 from the pillars 21, 26, and includes the first semiconductor layer 23, the second semiconductor layer 24, and the third semiconductor layer 25, etc. A laminate including the substrate 10 and the stacked portion 20 is an example of a base.

第一半導体層23は、基板10と同じ材料、すなわち、本実施形態では、一例として、n-InPで作られる。 The first semiconductor layer 23 is made of the same material as the substrate 10, that is, in this embodiment, n-InP as an example.

第二半導体層24は、例えば、InGaAsPを含む材料で作られる。 The second semiconductor layer 24 is made from a material containing, for example, InGaAsP.

また、第三半導体層25は、例えば、p-InPで作られる。 Furthermore, the third semiconductor layer 25 is made of, for example, p-InP.

次に、図5の積層体、すなわち、基板10と積層部20とを含む積層体に対して、選択的なエッチングを行うことにより、図6に示されるように、図5の生成物から、位置P2において、Z方向の端面20aから、第一半導体層23、第二半導体層24、および第三半導体層25を除去する。これにより、端面20aにおいてZ方向に開口し、底面20bを有したトレンチTが形成される。 Next, by selective etching of the laminate shown in Figure 5, that is, the laminate including the substrate 10 and the laminated portion 20, the first semiconductor layer 23, the second semiconductor layer 24, and the third semiconductor layer 25 are removed from the product of Figure 5 at position P2, from the end face 20a in the Z direction. This forms a trench T that opens in the Z direction at the end face 20a and has a bottom surface 20b.

本実施形態では、二つのトレンチTが形成されることにより、これら二つのトレンチTの間がメサ30となる。メサ30は、積層部20に設けられたトレンチTの底面20bからZ方向に突出している。底面20bは、Z方向と交差している。また、メサ30は、X方向に、言い換えると底面20bに沿って延びている。底面20bは、ベース面の一例である。 In this embodiment, two trenches T are formed, creating a mesa 30 between them. The mesa 30 protrudes in the Z direction from the bottom surface 20b of the trenches T provided in the laminated portion 20. The bottom surface 20b intersects with the Z direction. Furthermore, the mesa 30 extends in the X direction, in other words, along the bottom surface 20b. The bottom surface 20b is an example of a base surface.

メサ30において、第一半導体層23は、下側クラッド層31として機能し、第二半導体層24は、導波路層32(コア層)として機能し、第三半導体層25は、上側クラッド層33として機能する。図5,6に示される工程は、第二工程の一例である。 In the mesa 30, the first semiconductor layer 23 functions as the lower cladding layer 31, the second semiconductor layer 24 functions as the waveguide layer 32 (core layer), and the third semiconductor layer 25 functions as the upper cladding layer 33. The process shown in Figures 5 and 6 is an example of the second process.

次に、図7に示されるように、積層部20を覆う絶縁層101を形成するとともに、メサ30の導波路層32を加熱するヒータ層102、および当該ヒータ層102を通電する導体103を形成する。ヒータ層102は、導波路層32からZ方向に離れた位置に設けられている。ヒータ層102は、例えば、電熱抵抗であり、導体103を介した電力の供給に応じて発熱し、メサ30の導波路層32を加熱する。導波路層32は、その温度に応じて屈折率が変化する。導体103は、端面20a、トレンチTの側面、および底面20bに沿う絶縁層101上に設けられる。ヒータ層102が形成される工程は、第三工程の一例である。 Next, as shown in Figure 7, an insulating layer 101 is formed to cover the laminated portion 20, and a heater layer 102 for heating the waveguide layer 32 of the mesa 30, and a conductor 103 for conducting electricity through the heater layer 102 are formed. The heater layer 102 is located at a position away from the waveguide layer 32 in the Z direction. The heater layer 102 is, for example, an electric thermal resistor, which generates heat in response to the supply of power via the conductor 103, and heats the waveguide layer 32 of the mesa 30. The refractive index of the waveguide layer 32 changes according to its temperature. The conductor 103 is provided on the insulating layer 101 along the end face 20a, the side surface of the trench T, and the bottom surface 20b. The process of forming the heater layer 102 is an example of the third process.

さらに、図7に示されるように、積層部20には、選択的なエッチングによって、底面20bおよび当該底面20bを覆う絶縁層101において、Z方向に開放された開口20cが設けられる。開口20cは、少なくとも基板10とメサ30との間に位置する犠牲層22S(22)に到達するように、設けられる。開口20cの深さは、少なくとも犠牲層22Sに到達する深さであればよく、その底部は、犠牲層22S中に位置してもよいし、犠牲層22SをZ方向の反対方向多少超えて、基板10に到達してもよい。 Furthermore, as shown in Figure 7, the laminated portion 20 is provided with an opening 20c in the Z direction in the bottom surface 20b and the insulating layer 101 covering the bottom surface 20b, by selective etching. The opening 20c is provided so as to reach at least the sacrificial layer 22S (22) located between the substrate 10 and the mesa 30. The depth of the opening 20c only needs to be sufficient to reach at least the sacrificial layer 22S; its bottom may be located within the sacrificial layer 22S, or it may extend slightly beyond the sacrificial layer 22S in the opposite Z direction to reach the substrate 10.

次に、図7の積層体において、開口20cを介して犠牲層22Sにエッチング剤を作用させ、犠牲層22Sを除去する。この場合のエッチングは、例えば、ウエットエッチングである。これにより、犠牲層22Sが除去された空間Sが設けられた、図1に示される光半導体装置100が得られる。このような構成および製造方法により、本実施形態では、導波路層32を含むメサ30のヒータ層102による加熱区間において、基板10とメサ30との間に、ピラー21と当該ピラー21に隣接した空間Sとが介在することになる。言い換えると、ピラー21は、少なくとも部分的にメサ30のヒータ層102による加熱区間と、Z方向に重なっている。よって、ピラー21は、メサ30を支持するとともに、ヒータ層102からメサ30へ与えられた熱の基板10への伝熱経路となっている。つまり、本実施形態では、空間Sが設けられることにより、ヒータ層102から基板10への伝熱経路がピラー21のみに限定され、これによりヒータ層102による加熱効率が高められている。なお、図1に示されるように、犠牲層22Sが除去された光半導体装置100においては、開口20cと空間Sとは、繋がることになる。図7および図1に示される、犠牲層22Sを除去する工程は、第四工程の一例である。 Next, in the laminate shown in Figure 7, an etching agent is applied to the sacrificial layer 22S through the opening 20c to remove the sacrificial layer 22S. In this case, the etching is, for example, wet etching. This results in the optoelectronic device 100 shown in Figure 1, which has a space S provided where the sacrificial layer 22S has been removed. With this configuration and manufacturing method, in this embodiment, in the heating section of the mesa 30 including the waveguide layer 32, a pillar 21 and the space S adjacent to the pillar 21 are interposed between the substrate 10 and the mesa 30. In other words, the pillar 21 overlaps, at least partially, with the heating section of the mesa 30 including the heater layer 102 in the Z direction. Therefore, the pillar 21 supports the mesa 30 and serves as a heat transfer path from the heater layer 102 to the mesa 30 to the substrate 10. In other words, in this embodiment, the provision of space S limits the heat transfer path from the heater layer 102 to the substrate 10 to only the pillar 21, thereby increasing the heating efficiency of the heater layer 102. As shown in Figure 1, in the optoelectronic device 100 with the sacrificial layer 22S removed, the opening 20c and space S become connected. The step of removing the sacrificial layer 22S, shown in Figures 7 and 1, is an example of the fourth step.

犠牲層22Sを除去するエッチング剤としては、基板10、ピラー21,26、およびメサ30を構成する各材料に対するエッチングレートが十分に小さく、かつ犠牲層22に対するエッチングレートが十分に大きいエッチング剤が、用いられる。 As the etching agent used to remove the sacrificial layer 22S, an etching agent is used that has a sufficiently low etching rate for each material constituting the substrate 10, pillars 21 and 26, and mesa 30, and a sufficiently high etching rate for the sacrificial layer 22.

また、図1,7から明らかとなるように、ピラー26は、開口20cを介してエッチング剤が作用する犠牲層22S(空間S)と、エッチング剤が作用しない犠牲層22Rと、を隔絶している。すなわち、本実施形態では、ピラー26が設けられることにより、図1に示されるように、犠牲層22Rは、光半導体装置100においても残存する。なお、上述した製造工程から明らかとなるように、犠牲層22Rは、犠牲層22Sと同じ材料で作られ、ピラー26に対して犠牲層22Sとは反対側でZ方向と交差して広がっている。ピラー26は、隔壁の一例であり、犠牲層22Rは、残存層の一例である。 Furthermore, as is clear from Figures 1 and 7, the pillar 26 separates the sacrificial layer 22S (space S) where the etching agent acts, from the sacrificial layer 22R where the etching agent does not act, via the opening 20c. That is, in this embodiment, the presence of the pillar 26 ensures that the sacrificial layer 22R remains in the optoelectronic device 100, as shown in Figure 1. As is clear from the manufacturing process described above, the sacrificial layer 22R is made of the same material as the sacrificial layer 22S and extends in a direction intersecting the Z-direction on the opposite side of the pillar 26 from the sacrificial layer 22S. The pillar 26 is an example of a partition, and the sacrificial layer 22R is an example of a remaining layer.

ところで、以上のような製造工程を経て作製された光半導体装置100では、ピラー21,26の結晶成長(図4参照)に際し、その条件によっては、光半導体装置100の導波路を含む各半導体層の平坦性を確保し難くなり、例えば、光半導体装置100の所要の光学特性が得られ難くなる場合がある。 However, in the optoelectronic device 100 manufactured through the above-described manufacturing process, depending on the conditions during crystal growth of pillars 21 and 26 (see Figure 4), it may become difficult to ensure the flatness of each semiconductor layer, including the waveguide of the optoelectronic device 100. For example, it may become difficult to obtain the required optical properties of the optoelectronic device 100.

図8は、図4の積層体(生成物)の一部の平面図である。発明者らは、ピラー21,26の結晶成長の平坦性への影響について鋭意研究を重ねたところ、図8に示されるように、Z方向と交差した方向を向くピラー21,26の側面21a,26aが、Z方向と交差しかつ結晶方位[0-11]方向(Y方向)と非平行な方向に延びた場合には、ピラー21,26の所要の形状の精度および平坦性を得ることができ、ひいては、光半導体装置100Aの導波路を含む各半導体層において所要の平坦性を確保できることが判明した。このような現象は、基板10となるウエハならびに当該基板10上に積層される各半導体層が閃亜鉛鉱型構造を有する場合に、その結晶方位方向と相関があるものと推定される。図8の例では、Z方向の反対方向に見た場合における、側面21a,26aの延び方向Deは、いずれも[0-11]方向(Y方向)と非平行な方向を向くとともに、当該延び方向Deの、当該[0-11]方向との角度差(ただし、小さい方の直角以下の角度差)の絶対値は、略45°または略90°である。ただし、当該角度差の絶対値は、45°または90°には限定されず、0°より大きい値であればよい。発明者らの実験的な研究によれば、当該角度差の絶対値は、5°以上であるのが好ましく、30°以上60°以下であるのがより好ましいことが判明している。また、例えば、メサ30とZ方向に重ならない位置等、形状の精度や平坦性が光学特性等に影響しない部位においては、側面21a,26aの延び方向Deは、上述した条件を満たさなくてもよい場合もある。言い換えると、Z方向と交差した方向を向くピラー21,26の側面21a,26aは、少なくともメサ30のヒータ層102による加熱区間において、Z方向と交差しかつ結晶方位[0-11]方向と非平行な方向に延びていればよい。側面21a,26aの延び方向Deは、第二方向の一例である。また、側面21aは、第一側面の一例であり、側面26aは、第二側面の一例である。 Figure 8 is a plan view of a part of the laminate (product) of Figure 4. The inventors diligently studied the influence of the crystal growth of pillars 21 and 26 on the flatness, and found that, as shown in Figure 8, when the sides 21a and 26a of pillars 21 and 26 that face in a direction intersecting the Z direction extend in a direction that intersects the Z direction and is non-parallel to the crystal orientation [0-11] direction (Y direction), the required shape accuracy and flatness of pillars 21 and 26 can be obtained, and consequently, the required flatness can be ensured in each semiconductor layer including the waveguide of the optoelectronic device 100A. It is presumed that this phenomenon correlates with the crystal orientation direction when the wafer that becomes the substrate 10 and each semiconductor layer laminated on the substrate 10 have a zincblende type structure. In the example shown in Figure 8, when viewed in the opposite direction to the Z direction, the extension directions De of the sides 21a and 26a are both oriented in directions non-parallel to the [0-11] direction (Y direction), and the absolute value of the angular difference between the extension direction De and the [0-11] direction (provided that the smaller of the two is less than or equal to a right angle) is approximately 45° or approximately 90°. However, the absolute value of this angular difference is not limited to 45° or 90°, and any value greater than 0° is acceptable. According to the inventors' experimental research, it has been found that the absolute value of this angular difference is preferably 5° or more, and more preferably between 30° and 60°. Furthermore, in areas where the accuracy of the shape and flatness do not affect the optical properties, such as positions that do not overlap with the mesa 30 in the Z direction, the extension directions De of the sides 21a and 26a do not necessarily have to satisfy the above conditions. In other words, the sides 21a and 26a of pillars 21 and 26, which face a direction intersecting the Z direction, only need to extend in a direction intersecting the Z direction and non-parallel to the crystal orientation [0-11] direction, at least in the heated section of the mesa 30 by the heater layer 102. The extension direction De of sides 21a and 26a is an example of a second direction. Furthermore, side 21a is an example of a first side, and side 26a is an example of a second side.

図9は、光半導体装置100A(100)の平面図である。図9に示されるように、メサ30は、X方向に延びている。光半導体装置100は、X方向に離れた複数の導体103を備え、ヒータ層102は、複数の導体103間で、メサ30に沿ってX方向に延びている。 Figure 9 is a plan view of the optoelectronic device 100A (100). As shown in Figure 9, the mesa 30 extends in the X direction. The optoelectronic device 100 comprises a plurality of conductors 103 spaced apart in the X direction, and the heater layer 102 extends in the X direction along the mesa 30 between the plurality of conductors 103.

また、光半導体装置100は、複数のピラー21を備えている。複数のピラー21は、X方向、すなわちメサ30の延び方向に、互いに離れている。複数のピラー21の間には、空間Sが形成されている。したがって、メサ30は、複数のピラー21および空間SとZ方向に重なる区間において、直線状に延びている。このような構成によれば、メサ30のヒータ層102による加熱区間が比較的長い場合にあっても、複数の空間Sによってヒータ層102による加熱効率の低下を抑制しながら、複数のピラー21によってメサ30の所要の剛性および強度を確保しやすくなるという効果が得られる。 Furthermore, the optoelectronic device 100 is equipped with a plurality of pillars 21. The plurality of pillars 21 are spaced apart from each other in the X direction, i.e., the direction in which the mesa 30 extends. A space S is formed between the plurality of pillars 21. Therefore, the mesa 30 extends linearly in the section overlapping with the plurality of pillars 21 and the space S in the Z direction. With this configuration, even when the heating section of the mesa 30 by the heater layer 102 is relatively long, the plurality of spaces S suppress the decrease in heating efficiency by the heater layer 102, while the plurality of pillars 21 make it easier to ensure the required rigidity and strength of the mesa 30.

また、図9に示されるように、光半導体装置100Aには、開口20cとして、複数の開口20cが設けられている。また、これら複数の開口20cは、Z方向の反対方向に見た場合に、当該複数の開口20cの間にメサ30が位置するように設けられている。このような構成により、メサ30と基板10との間に位置する犠牲層22Sに、メサ30の両側からエッチング剤を作用させることができ、犠牲層22Sをより迅速に除去することができるという効果が得られる。なお、開口20cの大きさや、位置、形状等のスペックは、図9の例には限定されず、種々に変更可能である。 Furthermore, as shown in Figure 9, the optoelectronic device 100A is provided with multiple apertures 20c. These multiple apertures 20c are positioned such that, when viewed in opposite directions in the Z-direction, the mesa 30 is located between them. This configuration allows the etching agent to act on the sacrificial layer 22S located between the mesa 30 and the substrate 10 from both sides of the mesa 30, resulting in the more rapid removal of the sacrificial layer 22S. Note that the size, position, shape, and other specifications of the apertures 20c are not limited to the example in Figure 9 and can be varied.

以上、説明したように、本実施形態の構造および方法によれば、例えば、ピラー21,26、ひいては当該ピラー21,26上に積層される積層部20、および当該積層部20を含む光半導体装置100において、所要の平坦性をより容易にあるいはより確実に確保することができるという効果が得られる。 As described above, the structure and method of this embodiment provide the advantage of more easily or reliably ensuring the required flatness in, for example, the pillars 21 and 26, the laminated portion 20 stacked on the pillars 21 and 26, and the optoelectronic device 100 including the laminated portion 20.

[第2実施形態]
図10は、第2実施形態の光半導体装置100B(100)の断面図である。本実施形態でも、第1実施形態の光半導体装置100Aと同様の構成を備えている。よって、本実施形態によっても、第1実施形態と同様の効果が得られる。
[Second Embodiment]
Figure 10 is a cross-sectional view of the optical semiconductor device 100B (100) of the second embodiment. This embodiment also has the same configuration as the optical semiconductor device 100A of the first embodiment. Therefore, the same effects as the first embodiment can be obtained with this embodiment as well.

図10に示されるように、本実施形態では、光半導体装置100Bのメサ30内には、導波路層32に対して基板10とは反対側となる位置に、複数のDBRブロック41~44(40)(DBR:distributed bragg reflector)が設けられている。DBRブロック40は、それぞれ、例えば、p-InGaAsPを含む材料で作られており、分布反射型の回折格子を有している。複数のDBRブロック40は、X方向に同じ長さを有するとともに、導波路層32に沿ってX方向に並び、かつ当該X方向に一定の間隔I1で配置されている。X方向は、メサ30の延び方向である。間隔I1は、第一間隔の一例である。 As shown in Figure 10, in this embodiment, a plurality of DBR blocks 41-44 (40) (DBR: distributed bragg reflector) are provided within the mesa 30 of the optoelectronic device 100B at positions opposite to the substrate 10 relative to the waveguide layer 32. Each DBR block 40 is made of a material including, for example, p-InGaAsP, and has a distributed reflection type diffraction grating. The plurality of DBR blocks 40 have the same length in the X direction, are aligned in the X direction along the waveguide layer 32, and are arranged at a constant interval I1 in the X direction. The X direction is the direction of extension of the mesa 30. The interval I1 is an example of a first interval.

また、基板10とメサ30との間には、X方向に沿って、ピラー21と空間Sとが交互に配置されている。複数のピラー21は、X方向に一定の間隔I2で配置されている。間隔I2は、間隔I1とは異なっている。間隔I2は、第二間隔の一例である。 Furthermore, pillars 21 and spaces S are alternately arranged between the substrate 10 and the mesa 30 along the X direction. Multiple pillars 21 are arranged at a constant interval I2 in the X direction. Interval I2 is different from interval I1. Interval I2 is an example of a second interval.

図11は、各DBRブロック40に対して、ピラー21が配置されるX方向の相対位置を示す説明図である。上述したように、ピラー21は、メサ30から基板10へ熱が伝達される経路となるため、各DBRブロック40においては、ピラー21に最も近い位置、すなわち、当該ピラー21に対してZ方向に重なる位置p1~p5(図10参照)で温度が最も低く、当該位置p1~p5とのX方向における距離が長くなるほど温度が高くなるという、温度分布が生じる。このような状況において、仮に、各DBRブロック40において、X方向における同じ相対位置で温度が最も低くなる温度分布が生じた場合、特定の波長において、所要の光学特性が得られ難くなる虞がある。この場合は、図11において、位置p1~p5が同じ位置に重なる場合に相当する。なお、X方向における相対位置は、例えば、X方向の端部40aとX方向の端部40bとの間のX方向の距離をLとし、端部40bと各位置p1~p5との間のX方向の距離をxとした場合、x/Lとして表すことができる。 Figure 11 is an explanatory diagram showing the relative positions in the X direction where the pillars 21 are positioned with respect to each DBR block 40. As described above, the pillars 21 serve as paths through which heat is transferred from the mesa 30 to the substrate 10. Therefore, in each DBR block 40, the temperature is lowest at the position closest to the pillar 21, i.e., positions p1 to p5 (see Figure 10) that overlap with the pillar 21 in the Z direction, and the temperature increases as the distance in the X direction from these positions p1 to p5 increases. In such a situation, if a temperature distribution occurs in each DBR block 40 where the lowest temperature is at the same relative position in the X direction, it may become difficult to obtain the required optical characteristics at a specific wavelength. This corresponds to the case in Figure 11 where positions p1 to p5 overlap at the same position. Furthermore, the relative position in the X direction can be expressed as x/L, for example, if L is the distance in the X direction between end 40a and end 40b in the X direction, and x is the distance in the X direction between end 40b and each position p1 to p5.

そこで、本実施形態では、間隔I1と間隔I2とを異ならせることにより、図11において、位置p1~p5が重ならないように、すなわち、Z方向の反対方向に見た場合に、各ピラー21がDBRブロック40のそれぞれのX方向における同じ相対位置に重ならないように、配置されている。これにより、特定の波長について所要の光学特性が得られなくなるのを抑制することができる。なお、Z方向の反対方向に見た場合に、各ピラー21がDBRブロック40のそれぞれのX方向における同じ相対位置に重ならないような配置は、図10,11の例には限定されない。 Therefore, in this embodiment, by making the spacing I1 and spacing I2 different, in Figure 11, positions p1 to p5 do not overlap, that is, when viewed in the opposite direction of the Z direction, each pillar 21 does not overlap with the same relative position in the respective X direction of the DBR block 40. This makes it possible to suppress the loss of the required optical characteristics for a specific wavelength. Note that the arrangement in which each pillar 21 does not overlap with the same relative position in the respective X direction of the DBR block 40 when viewed in the opposite direction of the Z direction is not limited to the examples in Figures 10 and 11.

[第3実施形態]
図12は、第3実施形態の光半導体装置100C(100)の平面図である。本実施形態でも、第1実施形態の光半導体装置100Aと同様の構成を備えている。よって、本実施形態によっても、第1実施形態と同様の効果が得られる。
[Third Embodiment]
Figure 12 is a plan view of the optical semiconductor device 100C (100) of the third embodiment. This embodiment also has the same configuration as the optical semiconductor device 100A of the first embodiment. Therefore, the same effects as the first embodiment can be obtained with this embodiment as well.

図12に示されるように、本実施形態では、ピラー21Cの端部21bが、ピラー26と接続され、一体化されている。このような構成によれば、ピラー21,26によるメサ30や積層部20の支持剛性を高めることができるという利点が得られる。なお、ピラー21の長さや、厚さ、位置、形状のようなスペックは、適宜変更して実施することができる。 As shown in Figure 12, in this embodiment, the end 21b of pillar 21C is connected to and integrated with pillar 26. This configuration offers the advantage of increasing the support rigidity of the mesa 30 and laminated section 20 by pillars 21 and 26. The specifications of pillar 21, such as length, thickness, position, and shape, can be modified as appropriate.

[第4実施形態]
図13は、第4実施形態の光半導体装置100D(100)の平面図である。本実施形態でも、第1実施形態の光半導体装置100Aと同様の構成を備えている。よって、本実施形態によっても、第1実施形態と同様の効果が得られる。
[Fourth Embodiment]
Figure 13 is a plan view of the optical semiconductor device 100D (100) of the fourth embodiment. This embodiment also has the same configuration as the optical semiconductor device 100A of the first embodiment. Therefore, the same effects as the first embodiment can be obtained with this embodiment as well.

図13に示されるように、本実施形態では、導体103は、ヒータ層102との接続部103aと、外部導体と接続されるパッド部103bと、接続部103aとパッド部103bとの間の配線部103cと、を有している。また、ピラー21Dは、開口20cから露出するとともに、当該開口20cをX方向に分断している。 As shown in Figure 13, in this embodiment, the conductor 103 has a connection portion 103a with respect to the heater layer 102, a pad portion 103b connected to the outer conductor, and a wiring portion 103c between the connection portion 103a and the pad portion 103b. Furthermore, the pillar 21D is exposed through the opening 20c and divides the opening 20c in the X direction.

そして、配線部103cは、ピラー21DのZ方向の端面を覆うように設けられている。このような構成によれば、ピラー21Dを利用して導体103の配線部103cを設ける、言い換えると導体103を配策することができるため、例えば、導体103ひいてはヒータ層102のレイアウトの自由度を増大できるという効果が得られる。 Furthermore, the wiring section 103c is provided so as to cover the Z-direction end face of the pillar 21D. With this configuration, the wiring section 103c of the conductor 103 can be provided using the pillar 21D; in other words, the conductor 103 can be routed. This provides the effect of increasing the degree of freedom in the layout of the conductor 103 and, consequently, the heater layer 102.

[第5実施形態]
図14は、第5実施形態の光半導体装置100E(100)の平面図である。
[Fifth Embodiment]
Figure 14 is a plan view of the optical semiconductor device 100E (100) of the fifth embodiment.

図14に示されるように、本実施形態の光半導体装置100Eは、SG-DBR部110(SG-DBR:sampled-grating DBR)、位相調整部120、接続部140、およびリング共振器150、を備えている。光半導体装置100E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。 As shown in Figure 14, the optoelectronic device 100E of this embodiment comprises an SG-DBR section 110 (SG-DBR: sampled-grating DBR), a phase adjustment section 120, a connection section 140, and a ring resonator 150. The optoelectronic device 100E is an example of a tunable laser device having a tunable laser resonator utilizing the Vernier effect.

接続部140は、利得部130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30を備えている。各メサ30の導波路層32(図1参照)は、結合部Cにおいて、リング共振器150の円環状の導波路層32と、2×2MMIカプラ等により、光学的に接続されている。 The connection section 140 is branched by a branching section, such as a 1x2 MMI coupler, which is optically connected to the gain section 130, and each section comprises two bent mesas 30 in a plan view in opposite directions in the Z direction. The waveguide layer 32 (see Figure 1) of each mesa 30 is optically connected to the annular waveguide layer 32 of the ring resonator 150 at the coupling section C by a 2x2 MMI coupler or the like.

SG-DBR部110は、導波路層32を有するとともに、ヒータ層102を有している。 The SG-DBR section 110 has a waveguide layer 32 and a heater layer 102.

位相調整部120は、接続部140の一部に設けられている。位相調整部120は、ヒータ層102を有している。 The phase adjustment unit 120 is provided in a part of the connection unit 140. The phase adjustment unit 120 has a heater layer 102.

リング共振器150は、SG-DBR部110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、レーザ共振器の反射部を構成している。 The ring resonator 150 has a reflection spectral characteristic with a comb-shaped peak having a different period than the SG-DBR section 110, and constitutes the reflection section of the laser resonator.

また、リング共振器150は、ヒータ層102を有している。当該ヒータ層102の加熱により、導波路層32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おいてシフトすることができる。 Furthermore, the ring resonator 150 has a heater layer 102. Heating the heater layer 102 changes the refractive index of the waveguide layer 32, thereby shifting the comb-shaped reflection peak in the frequency axis direction.

そして、SG-DBR部110、位相調整部120、およびリング共振器150のメサ30の、ヒータ層102による加熱区間においては、当該メサ30と基板10との間に、ピラー21が設けられている。また、ピラー21と隣接した位置、ピラー21の周囲、あるいは複数のピラー21の間には、空間S(図14には不図示、図1等参照)が設けられている。そして、本実施形態でも、各ピラー21の側面21aは、Z方向と交差しかつ結晶方位[0-11]方向と非平行な方向に延びている。よって、本実施形態によっても、第1実施形態と同様の効果が得られる。 Furthermore, in the heating sections of the SG-DBR section 110, the phase adjustment section 120, and the mesa 30 of the ring resonator 150, pillars 21 are provided between the mesa 30 and the substrate 10. Space S (not shown in Figure 14; see Figure 1, etc.) is provided adjacent to the pillars 21, around the pillars 21, or between multiple pillars 21. In this embodiment as well, the side surface 21a of each pillar 21 extends in a direction intersecting the Z direction and non-parallel to the crystal orientation [0-11] direction. Therefore, the same effects as in the first embodiment can be obtained with this embodiment.

ここで、リング共振器150では、湾曲したメサ30に対して、ピラー21が設けられている。上述したピラー21による効果は、メサ30の直線状に延びた部位のみならず湾曲して延びた部位に対しても得られる。 In the ring resonator 150, pillars 21 are provided on the curved mesa 30. The effect of the pillars 21 described above is obtained not only on the straight-extending portion of the mesa 30 but also on the curved-extending portion.

[第6実施形態および第7実施形態]
図15は、第6実施形態の光半導体装置に設けられるピラー21F(21)の平面図であり、図16は、第7実施形態の光半導体装置に設けられるピラー21G(21)の平面図である。
[Sixth and seventh embodiments]
Figure 15 is a plan view of pillar 21F (21) provided in the optical semiconductor device of the sixth embodiment, and Figure 16 is a plan view of pillar 21G (21) provided in the optical semiconductor device of the seventh embodiment.

図15,16に示されるように、これら実施形態においても、ピラー21の側面21aは、Z方向と交差しかつ結晶方位[0-11]方向と非平行な方向に延びている。よって、これら実施形態によっても、第1実施形態と同様の効果が得られる。このように、ピラー21は、直線状に延びたものには限定されず、種々の形状および構成として実施することができる。 As shown in Figures 15 and 16, in these embodiments as well, the side surface 21a of the pillar 21 extends in a direction intersecting the Z direction and non-parallel to the crystal orientation [0-11] direction. Therefore, the same effects as in the first embodiment can be obtained in these embodiments as well. Thus, the pillar 21 is not limited to a linearly extending shape, but can be implemented in various shapes and configurations.

以上、本発明の実施形態が例示されたが、上記実施形態は一例であって、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。 The above embodiments of the present invention have been illustrated, but these embodiments are merely examples and are not intended to limit the scope of the invention. The above embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, substitutions, combinations, and modifications can be made without departing from the spirit of the invention. Furthermore, each configuration, shape, and other specifications (structure, type, orientation, model, size, length, width, thickness, height, number, arrangement, position, material, etc.) can be modified as appropriate.

10…基板(ベース)
10a…面
10b…面
20…積層部(ベース)
20a…端面
20b…底面(ベース面)
20c…開口
21,21C,21D,21F,21G…ピラー(第一層)
21a…側面(第一側面)
21b…端部
22…犠牲層(第二層)
22S…犠牲層
22R…犠牲層(残存層)
23…第一半導体層
24…第二半導体層
25…第三半導体層
26…ピラー(隔壁、第一層)
26a…側面(第二側面)
30…メサ
31…下側クラッド層
32…導波路層
33…上側クラッド層
40,41~44…DBRブロック
40a…端部
40b…端部
100,100A~100E…光半導体装置
101…絶縁層
102…ヒータ層
103…導体
103a…接続部
103b…パッド部
103c…配線部
110…SG-DBR部
120…位相調整部
130…利得部
140…接続部
150…リング共振器
C…結合部
De…延び方向(第二方向)
I1…間隔(第一間隔)
I2…間隔(第二間隔)
P1~P2…位置
p1~p5…位置
S…空間
T…トレンチ
X…方向(メサの延び方向)
Y…方向
Z…方向(第一方向)
10... Circuit board (base)
10a...Surface 10b...Surface 20...Laminated section (base)
20a...End face 20b...Bottom face (base surface)
20c...Opening 21, 21C, 21D, 21F, 21G...Pillar (first layer)
21a... Side (first side)
21b...End section 22...Sacrificial layer (second layer)
22S... Sacrificial layer 22R... Sacrificial layer (surviving layer)
23...First semiconductor layer 24...Second semiconductor layer 25...Third semiconductor layer 26...Pillar (partition, first layer)
26a...Side (second side)
30...Mesa 31...Lower cladding layer 32...Waveguide layer 33...Upper cladding layer 40, 41-44...DBR block 40a...End 40b...End 100, 100A-100E...Optical equipment 101...Insulating layer 102...Heater layer 103...Conductor 103a...Connection part 103b...Pad part 103c...Wiring part 110...SG-DBR part 120...Phase adjustment part 130...Gain part 140...Connection part 150...Ring resonator C...Coupling part De...Extension direction (second direction)
I1...Interval (first interval)
I2...Interval (second interval)
P1-P2...Positions p1-p5...Positions S...Space T...Trench X...Direction (Mesa extension direction)
Y...direction Z...direction (first direction)

Claims (14)

基板を有し結晶方位[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たメサと、
前記メサの前記第一方向における中間位置において、前記ベース面に沿って延びた導波路層と、
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、
前記基板と前記メサとの間で、当該メサの前記ヒータ層によって加熱される区間と少なくとも部分的に前記第一方向に重なるように設けられ、前記第一方向と交差した方向を向くとともに前記第一方向と交差しかつ結晶方位[0-11]方向と非平行な第二方向に延びた第一側面を有したピラーと、
前記基板と前記メサとの間に前記ピラーと隣接して設けられた空間と隣接し、前記ピラーと同じ材質で作られた隔壁と、
前記第一方向と交差した方向において前記隔壁に対して前記空間とは反対側で、前記第一方向と交差して広がり、前記基板、前記ピラー、および前記メサの材料に対するエッチングレートが十分に小さい所定のエッチング剤によってエッチングされる材料で作られた残存層と、
を備え、
前記隔壁は、少なくとも前記メサと前記第一方向に重なる区間で前記第一方向と交差する方向を向くとともに前記第二方向に延びた第二側面を有した、光半導体装置。
A base having a substrate and a base plane intersecting a first direction which is the crystal orientation [100] direction,
A mesa projecting from the base surface in the first direction and extending along the base surface,
At the intermediate position of the mesa in the first direction, a waveguide layer extending along the base surface,
A heater layer is provided in the mesa at a position away from the waveguide layer in the first direction, and generates heat when power is supplied.
Between the substrate and the mesa, a pillar is provided such that it at least partially overlaps the section of the mesa heated by the heater layer in the first direction, and has a first surface that faces a direction intersecting the first direction and extends in a second direction that intersects the first direction and is non-parallel to the crystal orientation [0-11] direction,
A partition wall made of the same material as the pillar is adjacent to a space provided between the substrate and the mesa, and is adjacent to the space provided adjacent to the pillar.
A residual layer made of a material that extends in a direction intersecting the first direction on the opposite side of the space from the partition wall, and is etched with a predetermined etchant that has a sufficiently low etching rate for the substrate, the pillar, and the mesa;
Equipped with,
The partition wall has a second side surface that is oriented in a direction intersecting the first direction in at least the section overlapping the mesa and the first direction, and that extends in the second direction.
基板を有し結晶方位[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たメサと、
前記メサの前記第一方向における中間位置において、前記ベース面に沿って延びた導波路層と、
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、
前記基板と前記メサとの間で、当該メサの前記ヒータ層によって加熱される区間と少なくとも部分的に前記第一方向に重なるように設けられ、前記第一方向と交差した方向を向くとともに前記第一方向と交差しかつ結晶方位[0-11]方向と非平行な第二方向に延びた第一側面を有したピラーと、
前記基板と前記メサとの間に設けられた空間であって前記ピラーと隣接した空間に対して隣接し、前記ピラーと同じ材質で作られた隔壁と、
前記第一方向と交差した方向において前記隔壁に対して前記空間とは反対側で、前記第一方向と交差して広がり、前記基板、前記ピラー、および前記メサの材料に対するエッチングレートが十分に小さい所定のエッチング剤によってエッチングされる材料で作られた残存層と、
を備え
記導波路層は[011]方向に延び
前記隔壁は、少なくとも前記メサと前記第一方向に重なる区間で前記第一方向と交差する方向を向くとともに前記第二方向に延びた第二側面を有した、光半導体装置。
A base having a substrate and a base plane intersecting a first direction which is the crystal orientation [100] direction,
A mesa projecting from the base surface in the first direction and extending along the base surface,
At the intermediate position of the mesa in the first direction, a waveguide layer extending along the base surface,
A heater layer is provided in the mesa at a position away from the waveguide layer in the first direction, and generates heat when power is supplied.
Between the substrate and the mesa, a pillar is provided such that it at least partially overlaps the section of the mesa heated by the heater layer in the first direction, and has a first surface that faces a direction intersecting the first direction and extends in a second direction that intersects the first direction and is non-parallel to the crystal orientation [0-11] direction,
A space provided between the substrate and the mesa, adjacent to the space adjacent to the pillar, and comprising a partition wall made of the same material as the pillar,
A residual layer made of a material that extends in a direction intersecting the first direction on the opposite side of the space from the partition wall, and is etched with a predetermined etchant that has a sufficiently low etching rate for the substrate, the pillar, and the mesa;
Equipped with ,
The waveguide layer extends in the [011] direction ,
The partition wall has a second side surface that is oriented in a direction intersecting the first direction in at least the section overlapping the mesa and the first direction, and that extends in the second direction .
前記隔壁と前記ピラーとが接続された、請求項1または2に記載の光半導体装置。 The optical semiconductor device according to claim 1 or 2 , wherein the partition wall and the pillar are connected. 前記基板、前記ピラー、および前記メサを構成する半導体層は、閃亜鉛鉱型構造を有した、請求項1~のうちいずれか一つに記載の光半導体装置。 The semiconductor layer constituting the substrate, the pillar, and the mesa has a zincblende-type structure, as described in any one of claims 1 to 3 . 前記基板、前記ピラー、および前記メサのクラッド層は、InPで作られた、請求項1~のうちいずれか一つに記載の光半導体装置。 The optoelectronic device according to any one of claims 1 to 4 , wherein the cladding layer of the substrate, the pillar, and the mesa is made of InP. 前記ピラーとして、前記空間を介して離れた複数のピラーを備えた、請求項1~のうちいずれか一つに記載の光半導体装置。 The optical semiconductor device according to any one of claims 1 to 5 , wherein the pillar comprises a plurality of pillars separated by the space. 前記複数のピラーとして、前記メサの延び方向に互いに離れた複数のピラーを備えた、請求項に記載の光半導体装置。 The optical semiconductor device according to claim 6 , wherein the plurality of pillars are a plurality of pillars that are separated from each other in the direction of extension of the mesa. 前記ベース面において前記第一方向に開放され、前記空間と繋がった開口が設けられた、請求項1~のうちいずれか一つに記載の光半導体装置。 The optical semiconductor device according to any one of claims 1 to 7 , wherein the base surface is provided with an opening that is open in the first direction and connected to the space. 前記開口として、複数の開口が設けられた、請求項に記載の光半導体装置。 The optical semiconductor device according to claim 8 , wherein a plurality of openings are provided as the aforementioned openings. 前記複数の開口は、前記第一方向の反対方向に見た場合に、当該複数の開口の間に前記メサが位置するように設けられた、請求項に記載の光半導体装置。 The optical semiconductor device according to claim 9 , wherein the plurality of apertures are provided such that the mesa is located between the plurality of apertures when viewed in the opposite direction to the first direction. 前記ピラーとして、前記空間を介して離れた複数のピラーを備え、
前記導波路層に沿って、前記メサの延び方向に第一間隔で並んだ当該延び方向に略同じ長さの複数のDBRブロックを有し、
前記ピラーは、前記第一方向の反対方向に見た場合に、前記DBRブロックのそれぞれの前記延び方向における同じ相対位置に重ならないよう配置された、請求項1~10のうちいずれか一つに記載の光半導体装置。
The aforementioned pillar comprises a plurality of pillars separated by the space,
Along the waveguide layer, there are a plurality of DBR blocks of substantially the same length in the direction of extension, arranged at first intervals in the direction of extension of the mesa,
The optical semiconductor device according to any one of claims 1 to 10 , wherein the pillars are arranged so as not to overlap with the same relative positions in the respective extension directions of the DBR blocks when viewed in the opposite direction to the first direction.
前記複数のピラーは、前記延び方向に前記第一間隔とは異なる第二間隔で並んだ、請求項11に記載の光半導体装置。 The optical semiconductor device according to claim 11 , wherein the plurality of pillars are arranged in the extending direction at a second interval different from the first interval. 前記メサは、前記ピラーおよび前記空間と前記第一方向に重なる区間において、直線状に延びた部位を有した、請求項1~12のうちいずれか一つに記載の光半導体装置。 The optoelectronic semiconductor device according to any one of claims 1 to 12 , wherein the mesa has a portion that extends linearly in a section that overlaps with the pillar and the space in the first direction. 前記メサは、前記ピラーおよび前記空間と前記第一方向に重なる区間において、湾曲して延びた部位を有した、請求項1~13のうちいずれか一つに記載の光半導体装置。 The optoelectronic semiconductor device according to any one of claims 1 to 13 , wherein the mesa has a curved portion that extends in a section overlapping with the pillar and the space in the first direction.
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