JP7847465B2 - 光半導体装置 - Google Patents

Description

本発明は、光半導体装置に関する。

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）。

特開２０１９－０８７７１４号公報

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。 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。 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。 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。 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。 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。 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。 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。 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。 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。 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。 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。 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。 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。 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。 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。

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。

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。

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。

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。

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。

［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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

第二半導体層２４は、例えば、InGaAsPを含む材料で作られる。

また、第三半導体層２５は、例えば、p-InPで作られる。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

［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。

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。

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。

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。

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。

［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。

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。

［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。

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。

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。

［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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

［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。

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。

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。

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）

Claims (14)

1. 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。
2. 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、
   前記導波路層は［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。
3. 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。
4. 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１～３のうちいずれか一つに記載の光半導体装置。
5. 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１～４のうちいずれか一つに記載の光半導体装置。
6. 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１～５のうちいずれか一つに記載の光半導体装置。
7. 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６に記載の光半導体装置。
8. 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１～７のうちいずれか一つに記載の光半導体装置。
9. 前記開口として、複数の開口が設けられた、請求項８に記載の光半導体装置。
10. 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９に記載の光半導体装置。
11. 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。
12. 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。
13. 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。
14. 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。