特許 5962022 半導体光素子の製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5962022

(24)【登録日】2016年7月8日

(45)【発行日】2016年8月3日

(54)【発明の名称】半導体光素子の製造方法

(51)【国際特許分類】

   H01S 5/026 20060101AFI20160721BHJP

   H01S 5/223 20060101ALI20160721BHJP

   G02F 1/025 20060101ALI20160721BHJP

   G02B 6/12 20060101ALI20160721BHJP

   G02B 6/136 20060101ALI20160721BHJP

【ＦＩ】

   H01S5/026 616

   H01S5/223

   G02F1/025

   G02B6/12 301

   G02B6/136

【請求項の数】6

【全頁数】32

(21)【出願番号】特願2012-8298(P2012-8298)

(22)【出願日】2012年1月18日

(65)【公開番号】特開2013-149749(P2013-149749A)

(43)【公開日】2013年8月1日

【審査請求日】2014年12月18日

(73)【特許権者】

【識別番号】000002130

【氏名又は名称】住友電気工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100088155

【弁理士】

【氏名又は名称】長谷川 芳樹

(74)【代理人】

【識別番号】100113435

【弁理士】

【氏名又は名称】黒木 義樹

(74)【代理人】

【識別番号】100108257

【弁理士】

【氏名又は名称】近藤 伊知良

(72)【発明者】

【氏名】平塚 健二

【審査官】 佐藤 秀樹

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１１−２５８７８５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−１６９１３１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−１１７０５８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１１／０２０６３１３（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特開昭６３−２６３７７０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０１−０９４６７３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−０１６８１４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２０１０−５２０６３９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｓ ５／００−５／５０

Ｇ０２Ｆ １／００−１／１２５

１／２１−７／００

Ｇ０２Ｂ ６／１２−６／１４

Ｈ０１Ｌ ２１／３０２

２１／３０６５

２１／４６１

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

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領域と前記第１領域及び前記第２領域の間に設けられた第３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、前記第３領域上に形成された第３ストライプと、を含み、
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、前記導波路軸に沿って延在する第１開口部と、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開口部と、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く、
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み、
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、半導体光素子の製造方法。

【請求項2】

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領域と前記第１領域及び前記第２領域の間に設けられた第３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、前記第３領域上に形成された第３ストライプと、を含み、
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、前記導波路軸に沿って延在する第１開口部と、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開口部と、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く、
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み、
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、半導体光素子の製造方法。

【請求項3】

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２に記載の半導体光素子の製造方法。

【請求項4】

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１〜請求項３のいずれか一項に記載の半導体光素子の製造方法。

【請求項5】

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に記載の半導体光素子の製造方法。

【請求項6】

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５のいずれか一項に記載の半導体光素子の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、半導体光素子の製造方法に関するものである。

【背景技術】

【0002】

互いに異なる光閉じ込め効果を有する２つの光導波路が接続された半導体光素子がある。例えば、下記の特許文献１には、リッジ型光導波路と埋込型光導波路とが接続された半導体光素子の製造方法が記載されている。この半導体光素子の製造方法では、まず半導体基板上に成長した半導体層上に、リッジ型光導波路および埋込型光導波路をパターニングするためのＳｉＯ_２絶縁マスクを形成する。そして、リッジ型光導波路が形成される領域をＳｉＮｘ絶縁マスクで覆い、埋込型光導波路が形成される領域をＳｉＯ_２絶縁マスクをエッチングマスクとしてメサ加工した後、埋込成長を行う。次に、リッジ型光導波路が形成される領域のＳｉＮｘ絶縁マスクを選択除去し、埋込型光導波路が形成された領域をフォトレジストパターンで覆う。そして、リッジ型光導波路が形成される領域をＳｉＯ_２絶縁マスクをエッチングマスクとしてリッジ加工する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開平７−１４２６９９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、上記特許文献１に記載の半導体光素子の製造方法では、以下のような問題がある。すなわち、エッチングマスクの位置を正確に合わせることは困難であるため、ＳｉＮｘ絶縁マスクが覆う領域とフォトレジストパターンが覆う領域とが、一部において重なり合うことがある。この場合、リッジ型光導波路と埋込型光導波路との間にエッチングされない凸部が生じてしまう。また、ＳｉＮｘ絶縁マスクが覆う領域とフォトレジストパターンが覆う領域との間に、いずれのマスクにも覆われない領域が生じることがある。この場合、この領域に対して過剰なエッチングが行われ、リッジ型光導波路と埋込型光導波路との間に凹部が生じてしまう。

【0005】

そこで本発明は、このような問題点を解決するためになされたものであって、エッチングマスクの位置ずれの影響を受けることなく、互いに異なる光閉じ込め効果を有する２つの光導波路が接続された構造を形成可能な半導体光素子の製造方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記課題を解決するため、本発明に係る半導体光素子の製造方法は、（ａ）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、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、（ｂ）導波路軸に延在する半導体ストライプのための第１マスクを半導体積層上に形成する第１マスク形成工程と、（ｃ）第１マスクを用いて半導体積層をエッチングして、半導体ストライプを形成する第１エッチング工程と、（ｄ）半導体ストライプを形成した後に、第１マスクを除去せずに、ハイメサ型光導波路のための第２マスクを半導体積層上に形成する第２マスク形成工程と、（ｅ）第１マスクおよび第２マスクを用いて第１領域上の半導体積層をエッチングして、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、半導体ストライプは、第１領域上に形成された第１ストライプと、第２領域上に形成された第２ストライプとを含み、第２マスクは、導波路軸に沿って延在する第１開口部を有し、第１開口部は、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、第１開口縁および第２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、メサ構造は、第１ストライプから形成され、第２ストライプは、リッジ型光導波路のためのリッジ構造を有し、メサ構造の高さは、リッジ構造の高さよりも大きいことを特徴とする。

【0007】

このような半導体光素子の製造方法によれば、第１マスクを用いたエッチングにより、半導体ストライプを形成し、その後、第１マスクおよび第２マスクを用いたエッチングにより、ハイメサ型光導波路のためのメサ構造を形成している。このように、複数回のエッチングによって、互いに高さが異なるメサ構造とリッジ構造とを形成することができる。そして、第２マスクの第１開口部の第１開口縁および第２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ている。すなわち、第１開口縁および第２開口縁は、半導体積層のうち、第１エッチング工程においてエッチングされた領域の上に位置している。このため、第２マスクの位置ずれの影響を受けることなく、第１開口縁および第２開口縁は、第１エッチング工程においてエッチングされた領域の上に位置することができる。その結果、ハイメサ型光導波路とリッジ型光導波路との間に、エッチングされないことによる凸部が生じること又は過剰なエッチングによる凹部が生じることを防止できる。

【0008】

基板は、第１領域と第２領域との間に設けられた第３領域をさらに含み、半導体ストライプは、第３領域上に形成された第３ストライプをさらに含み、第３ストライプは、第１ストライプと第２ストライプとを接続し、第２マスクは、第３ストライプの両側の第１マスクにより覆われていない領域にそれぞれ設けられた第２開口部をさらに有し、第２開口部は、導波路軸に沿って第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、第２エッチング工程では、第１マスクおよび第２マスクを用いて第３領域上の半導体積層をエッチングして、メサ構造とリッジ構造との間に第３ストライプから変換領域を形成することが好ましい。この場合、変換領域を設けることにより、ハイメサ型光導波路とリッジ型光導波路との間における光伝播損失を低減できる。また、第２開口部は、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ている。すなわち、第２開口部は、第１エッチング工程においてエッチングされた領域の上に位置している。このため、第２マスクの位置ずれの影響を受けることなく、第２開口部は、第１エッチング工程においてエッチングされた領域の上に位置することができる。

【0009】

第２マスク形成工程は、第１エッチング工程の後、半導体積層上の第１開口部が設けられる第１開口形成領域および半導体積層上の第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、選択膜を形成した後、半導体積層上にシリコン窒化膜を形成する工程と、第１開口形成領域および第２開口形成領域上に開口を有するレジストマスクをシリコン窒化膜上に形成する工程と、レジストマスクを用いて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、シリコン窒化膜をエッチングした後、レジストマスクを除去する工程と、レジストマスクを除去した後、選択膜を除去して第２マスクを形成する工程と、を含み、第２マスクはシリコン窒化膜マスクを含むことが好ましい。この場合、選択膜は熱硬化性樹脂からなるので一定の耐熱性を有する。したがって、シリコン窒化膜の成膜温度による影響を受けることなく、選択膜上にシリコン窒化膜を形成できる。

【0010】

第１マスクはシリコン窒化物からなり、第２マスク形成工程は、第１エッチング工程の後、半導体積層上にシリコン酸化膜を形成する工程と、半導体積層上の第１開口部が設けられる第１開口形成領域および半導体積層上の第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シリコン酸化膜上に形成する工程と、レジストマスクを用いて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、シリコン酸化膜を選択エッチングした後、レジストマスクを除去して第２マスクを形成する工程と、を含み、第２マスクはシリコン酸化膜マスクを含むことが好ましい。この場合、第１マスクはシリコン窒化物からなるため、第１マスク上に形成されたシリコン酸化膜を選択エッチングして第２マスクを形成することができる。

【0011】

半導体積層は、活性層と、活性層上に設けられたエッチングストップ層と、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、第１エッチング工程は、複数の半導体層をエッチングする工程と、複数の半導体層をエッチングした後、半導体積層上の第１開口部が設けられる第１開口形成領域および半導体積層上の第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、選択膜を除去せずに、第１マスクを用いてエッチングストップ層に達するまで複数の半導体層を選択エッチングして、半導体ストライプを形成する工程と、を含み、第２マスク形成工程は、選択エッチングの後、半導体積層上にシリコン窒化膜を形成する工程と、第１開口形成領域および第２開口形成領域上に開口を有するレジストマスクをシリコン窒化膜上に形成する工程と、レジストマスクを用いて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、シリコン窒化膜をエッチングした後、レジストマスクを除去する工程と、レジストマスクを除去した後、選択膜を除去して第２マスクを形成する工程と、を含み、第２マスクはシリコン窒化膜マスクを含むことが好ましい。この場合、選択膜を形成した後に第１マスクを用いて選択エッチングすることにより、リッジ型光導波路を逆メサ構造とすることができる。また、選択膜は熱硬化性樹脂からなるので一定の耐熱性を有する。したがって、シリコン窒化膜の成膜温度による影響を受けることなく、選択膜上にシリコン窒化膜を形成できる。

【0012】

レジストマスクを形成する工程において、レジストマスクの開口縁は、選択膜上に設けられることが好ましい。この場合、選択膜の周縁とレジストマスクの開口縁とが平面視において重なる。これにより、第２マスクの第１開口部および第２開口部が選択エッチングされた部分の上に位置することを防止できる。

【0013】

選択膜を除去する工程では、酸素プラズマにより選択膜を除去することが好ましい。この場合、半導体積層に影響を与えることなく、選択膜を選択的に除去できる。

【0014】

半導体積層は、活性層と、活性層上に設けられたエッチングストップ層と、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、第１エッチング工程では、エッチングストップ層に達するまで複数の半導体層をエッチングすることが好ましい。この場合、１回のエッチング工程により、リッジ型光導波路のためのリッジ構造を含む半導体ストライプを形成できる。

【0015】

メサ構造の幅と前記リッジ構造の幅とは異なることが好ましい。この場合、互いに幅が異なるメサ構造とリッジ構造とを含む半導体光素子を製造できる。

【発明の効果】

【0016】

本発明によれば、エッチングマスクの位置ずれによる影響を受けることなく、互いに異なる光閉じ込め効果を有する２つの光導波路が接続された構造を形成できる。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】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2】図１，図２８の半導体光素子の製造方法を示す工程図である。

【図3】図１の半導体光素子の製造方法におけるエピタキシャル成長工程の過程を示す図である。

【図4】図３の後続の過程を示す図である。

【図5】図１の半導体光素子の製造方法における第１マスク形成工程の過程を示す図である。

【図6】図５の後続の過程を示す図である。

【図7】図６の後続の過程を示す図である。

【図8】図１の半導体光素子の製造方法における第１マスク形成工程により形成された第１マスクを示す図である。

【図9】図１の半導体光素子の製造方法における第１エッチング工程を示す図である。

【図10】図１の半導体光素子の製造方法における第２マスク形成工程の過程を示す図である。

【図11】図１０の過程において形成された選択膜を示す図である。

【図12】図１０の後続の過程を示す図である。

【図13】図１２の後続の過程を示す図である。

【図14】図１３の後続の過程を示す図である。

【図15】図１４の後続の過程を示す図である。

【図16】図１の半導体光素子の製造方法における第２マスク形成工程により形成された第２マスクを示す図である。

【図17】図１の半導体光素子の製造方法における第２エッチング工程を示す図である。

【図18】図１の半導体光素子の製造方法における第１、第２マスク除去工程を示す図である。

【図19】図１の半導体光素子の製造方法における表面保護膜形成工程を示す図である。

【図20】図１の半導体光素子の製造方法における埋め込み工程を示す図である。

【図21】図１の半導体光素子の製造方法における電極形成工程の過程を示す図である。

【図22】図２１の後続の過程を示す図である。

【図23】図１の半導体光素子の製造方法における第２マスク形成工程の他の過程を示す図である。

【図24】図２３の後続の過程を示す図である。

【図25】図２４の後続の過程を示す図である。

【図26】図１の半導体光素子の製造方法における第２エッチング工程を示す図である。

【図27】図１の半導体光素子の製造方法における第１、第２マスク除去工程を示す図である。

【図28】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29】図２８の半導体光素子の製造方法における第１マスク形成工程を示す図である。

【図30】図２８の半導体光素子の製造方法における第１エッチング工程の過程を示す図である。

【図31】図３０の後続の過程を示す図である。

【図32】図３１の後続の過程を示す図である。

【図33】図２８の半導体光素子の製造方法における第２マスク形成工程の過程を示す図である。

【図34】図３３の後続の過程を示す図である。

【図35】図３４の後続の過程を示す図である。

【図36】図３５の後続の過程を示す図である。

【図37】図２８の半導体光素子の製造方法における第２エッチング工程を示す図である。

【図38】図２８の半導体光素子の製造方法における第１、第２マスク除去工程を示す図である。

【図39】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。

【発明を実施するための形態】

【0018】

以下、添付図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。なお、可能な場合には、同一又は相当要素には同一の符号を付す。

【0019】

［第１実施形態］
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。

【0020】

また、半導体光素子１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１ｄを挟むように一対のテラス形成部分１ｅ，１ｆを有する。ストライプ形成部分１ｄには、半導体ストライプＳが設けられている。この半導体ストライプＳは、第１方向（導波路軸）に延在し、第１部分１ａに設けられた第１ストライプＳ１と、第２部分１ｂに設けられた第２ストライプＳ２と、第３部分１ｃに設けられた第３ストライプＳ３とを含む。第３ストライプＳ３は、第１ストライプＳ１の一端と、第２ストライプＳ２の一端とに接続されている。具体的に説明すると、第１ストライプＳ１は、メサ構造を有し、第１メサ２０ａ、第２メサ２０ｂ、第３メサ２０ｃ、第４メサ２０ｄ、第５メサ２０ｅおよび第６メサ２０ｆを備える。第２ストライプＳ２は、リッジ構造を有し、第１リッジ３０ａおよび第２リッジ３０ｂを備える。さらに、第３ストライプＳ３は、リッジ構造とメサ構造とを繋ぐための構造を有し、第１変換部４０ａおよび第２変換部４０ｂとを備える。また、第１ストライプＳ１には、第１合分波器５０ａおよび第２合分波器５０ｂが設けられている。

【0021】

第１リッジ３０ａおよび第２リッジ３０ｂは、半導体光素子１の第１方向の一端面に一端を有し、第１方向に沿って一端面から第３部分１ｃまで延在する。また、第１リッジ３０ａおよび第２リッジ３０ｂは、互いに平行に配置されている。第１変換部４０ａは、第１リッジ３０ａの他端に接続される一端と、第１メサ２０ａの一端に接続される他端とを有し、第１方向に沿って延在する。同様に、第２変換部４０ｂは、第２リッジ３０ｂの他端に接続される一端と、第２メサ２０ｂの一端に接続される他端とを有し、第１方向に沿って延在する。第１メサ２０ａおよび第２メサ２０ｂはそれぞれ、第１変換部４０ａおよび第２変換部４０ｂから延び、第１合分波器５０ａに接続される。第３メサ２０ｃおよび第４メサ２０ｄは、第１合分波器５０ａと第２合分波器５０ｂとの間に設けられている。第５メサ２０ｅおよび第６メサ２０ｆは、第２合分波器５０ｂから半導体光素子１の第１方向の他端面まで延在する。

【0022】

テラス形成部分１ｅ，１ｆには、テラスＴｅ，Ｔｆが設けられている。このテラスＴｅには、上部電極Ｅ１１および上部電極Ｅ１２が設けられている。テラスＴｆには、上部電極Ｅ１３が設けられている。上部電極Ｅ１１は、第１リッジ３０ａに接続され、テラスＴｅ上まで延在している。上部電極Ｅ１２は、第３メサ２０ｃに接続され、テラスＴｅ上まで延在している。上部電極Ｅ１３は、第４メサ２０ｄに接続され、テラスＴｆ上まで延在している。

【0023】

そして、半導体ストライプＳおよびテラスＴｅ，Ｔｆによって、第１凹部Ｃ１が規定される。すなわち、第１凹部Ｃ１は、第１リッジ３０ａ、第１変換部４０ａ、第１メサ２０ａ、第１合分波器５０ａ、第３メサ２０ｃ、第２合分波器５０ｂおよび第５メサ２０ｅと、テラスＴｅとの間、第２リッジ３０ｂ、第２変換部４０ｂ、第２メサ２０ｂ、第１合分波器５０ａ、第４メサ２０ｄ、第２合分波器５０ｂ、第６メサ２０ｆと、テラスＴｆとの間、第１リッジ３０ａ、第１変換部４０ａ、第１メサ２０ａ、第１合分波器５０ａ、第２メサ２０ｂ、第２変換部４０ｂおよび第２リッジ３０ｂに囲まれた部分、第１合分波器５０ａ、第３メサ２０ｃ、第２合分波器５０ｂおよび第４メサ２０ｄに囲まれた部分、第５メサ２０ｅ、第２合分波器５０ｂおよび第６メサ２０ｆに囲まれた部分に設けられる。

【0024】

また、第１ストライプＳ１の両側面に沿って、第１ストライプＳ１と平行に延びる第２凹部Ｃ２が設けられる。第２凹部Ｃ２は、第１部分１ａと第３部分１ｃとの境界から半導体光素子１の他端面まで延在する。さらに、第３ストライプＳ３の両側に第３凹部Ｃ３が設けられる。具体的には、第１変換部４０ａを挟むように第３凹部Ｃ３１および第３凹部Ｃ３２が設けられ、第２変換部４０ｂを挟むように第３凹部Ｃ３３および第３凹部Ｃ３４が設けられる。そして、第３凹部Ｃ３１、第３凹部Ｃ３２、第３凹部Ｃ３３および第３凹部Ｃ３４では、各々の一端が第２凹部Ｃ２に接続される。そして、第３凹部Ｃ３１は、第１部分１ａと第３部分１ｃとの境界から第２部分１ｂと第３部分１ｃとの境界に向かって、第１変換部４０ａの一側面から徐々に離れるように設けられる。第３凹部Ｃ３２は、第１部分１ａと第３部分１ｃとの境界から第２部分１ｂと第３部分１ｃとの境界に向かって、第１変換部４０ａの他側面から徐々に離れるように設けられる。同様に、第３凹部Ｃ３３および第３凹部Ｃ３４は、第１部分１ａと第３部分１ｃとの境界から第２部分１ｂと第３部分１ｃとの境界に向かって、それぞれ第２変換部４０ｂの一側面および他側面から徐々に離れるように設けられる。このように、第１変換部４０ａおよび第２変換部４０ｂの両側に設けられた第３凹部Ｃ３によって、変換領域４０における屈折率を、ハイメサ型光導波路２０における屈折率からリッジ型光導波路３０における屈折率まで徐々に変化している。これにより、ハイメサ型光導波路２０とリッジ型光導波路３０との接続部における光伝播損失を低減することができる。

【0025】

また、ハイメサ型光導波路２０（第１ストライプＳ１）の幅とリッジ型光導波路３０（第２ストライプＳ２）の幅とは異なり、リッジ型光導波路３０の幅の方がハイメサ型光導波路２０の幅よりも大きい。このため、ハイメサ型光導波路２０とリッジ型光導波路３０との接続部における光伝播損失を低減するために、変換領域４０において光導波路の幅を連続的に変化させている。また、ハイメサ型光導波路２０の光軸とリッジ型光導波路３０の光軸とは、一致している。このように、半導体光素子１は、ハイメサ型光導波路２０とリッジ型光導波路３０とが変換領域４０を介して接続された構造を有し、半導体変調器と半導体レーザとを集積している。そして、半導体変調器（第１部分１ａ）の光導波路と半導体レーザ（第２部分１ｂ、第３部分１ｃ）の光導波路とは、組成が異なり、バットジョイントによって互いに接合されている。このように構成された半導体光素子１では、上部電極Ｅ１１を介して電流が注入されることによりレーザ光が生成される。第２部分１ｂにおいて生成されたレーザ光は、バットジョイント接合部を経由し、第１部分１ａの半導体変調器によって変調される。そして、変調された光が半導体光素子１の他端面から出射される。

【0026】

次に、図２を参照して、半導体光素子１の製造方法について説明する。図２は、半導体光素子１の製造方法を示す工程図である。図２に示されるように、半導体光素子１の製造方法は、エピタキシャル成長工程Ｓ０１と、第１マスク形成工程Ｓ０２と、第１エッチング工程Ｓ０３と、第２マスク形成工程Ｓ０４と、第２エッチング工程Ｓ０５と、第１、第２マスク除去工程Ｓ０６と、表面保護膜形成工程Ｓ０７と、埋め込み工程Ｓ０８と、電極形成工程Ｓ０９とによって構成されている。

【0027】

エピタキシャル成長工程Ｓ０１では、半導体基板１１の主面上に半導体積層１０を成長する。図３および図４を用いて、エピタキシャル成長工程Ｓ０１について具体的に説明する。図３および図４は、エピタキシャル成長工程Ｓ０１における図１のＬ−Ｌ線に沿っての断面状態を模式的に示した図である。まず、図３の（ａ）に示されるように、半導体基板１１の主面上に不図示のバッファ層および回折格子層１２をエピタキシャル成長する。このバッファ層は、例えば導電型がｎ型のＩｎＰにより構成され、その厚さは５００ｎｍ程度、ドーピングキャリア濃度は例えば４×１０^１７ｃｍ^−３程度である。また、回折格子層１２は、例えばＰＬ（Photoluminescence）波長が１．３３μｍとなる組成のＩｎＧａＡｓＰにより構成され、その厚さは１２０ｎｍ程度、ドーピングキャリア濃度は例えば５×１０^１７ｃｍ^−３程度である。そして、半導体基板１１の第２領域１１ｂ上の回折格子層１２に回折格子Ｇを形成する（回折格子形成工程）。

【0028】

この回折格子Ｇは、以下のようにして形成される。ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法によってシリコン窒化膜を例えば厚さ４０ｎｍ程度で回折格子層１２上に成長し、電子ビーム露光装置を用いてシリコン窒化膜上に回折格子パターンを形成する。このとき、電子ビーム露光用レジストを予めシリコン窒化膜上に塗布しておく。現像後、電子ビーム露光用レジストをマスクとして、例えばＣＦ_４−ＲＩＥでシリコン窒化膜をエッチングし、回折格子パターンに対応する開口をシリコン窒化膜に形成する。次に、電子ビーム露光用レジストを除去し、シリコン窒化膜をマスクとして、例えばＣＨ_４／Ｈ_２−ＲＩＥで回折格子層１２をエッチングする。このエッチング深さは、例えば６０ｎｍ程度である。そして、シリコン窒化膜を除去して、回折格子Ｇを形成する。この回折格子Ｇの周期は、例えば２３８．９ｎｍ程度である。

【0029】

次に、図３の（ｂ）に示されるように、ＯＭＶＰＥ（Organometallic Vapor Phase Epitaxy）等の結晶成長装置を用いて、スペーサ層１３、活性層１４、エッチングストップ層１５および下部クラッド層１６をその順で回折格子層１２上にエピタキシャル成長する（活性層エピ成長工程）。スペーサ層１３は、例えば導電型がｎ型のＩｎＰにより構成され、その厚さは回折格子層１２の平坦部上において７０ｎｍ程度、ドーピングキャリア濃度は例えば５×１０^１７ｃｍ^−３程度である。このスペーサ層１３によって、回折格子Ｇは埋め込まれ、スペーサ層１３の主面において平坦化される。活性層１４は、例えばＰＬ波長が１．５４μｍとなる組成のＩｎＧａＡｓＰにより構成され、ＭＱＷ（Multi Quantum Well：多重量子井戸）構造を有している。エッチングストップ層１５は、例えばＰＬ波長が１．１５μｍとなる組成のＩｎＧａＡｓＰにより構成され、その厚さは例えば２０ｎｍ程度である。下部クラッド層１６は、例えば導電型がｐ型のＩｎＰにより構成され、その厚さは例えば６００ｎｍ程度、ドーピングキャリア濃度は例えば５×１０^１７ｃｍ^−３程度である。

【0030】

続いて、図３の（ｃ）に示されるように、下部クラッド層１６上にバットジョイントマスク１７を形成する（バットジョイントマスク形成工程）。このバットジョイントマスク１７は、ＣＶＤ法によって、シリコン窒化膜を２５０ｎｍ程度の厚さで下部クラッド層１６上に成長し、フォトリソグラフィーによりパターン形成することによって形成される。バットジョイントマスク１７は、例えば長さ方向の一端から所定の範囲に設けられる。

【0031】

次に、図４の（ａ）に示されるように、濃度４８％の臭化水素酸と水との体積混合比が２：１の水溶液を用いて下部クラッド層１６をエッチングし、（１１１）面ファセットを形成する。このエッチングは、エッチングストップ層１５において停止される。そして、濃度３６％の塩酸と濃度３１％の過酸化水素水と水との体積混合比が１：２：７の水溶液を用いてエッチングストップ層１５と活性層１４とをエッチングする。このエッチングは、スペーサ層１３において停止される。さらに、濃度４８％の臭化水素酸と水との体積混合比が２：１の水溶液を再び用いて、スペーサ層１３をエッチングする（バットジョイント選択エッチング工程）。

【0032】

次に、図４の（ｂ）に示されるように、ＭＯＣＶＤ（Metal Organic Chemical Vapor Deposition：有機金属気相成長）法により、バットジョイントエピ成長を行う（バットジョイント選択エピ成長工程）。バットジョイントマスク１７を選択成長のためのマスクとして用い、バットジョイント選択エッチング工程におけるエッチングにより露出した回折格子層１２上に活性層２４を成長する。この活性層２４は、例えばＰＬ波長が１．４８μｍとなる組成のＡｌＧａＩｎＡｓにより構成され、ＭＱＷ構造を有している。また、活性層２４は、活性層１４と同じ高さまで成長する。さらに、活性層２４上にエッチングストップ層２５を成長し、エッチングストップ層２５上に下部クラッド層２６を成長する。エッチングストップ層２５は、エッチングストップ層１５と同様に構成される。すなわち、エッチングストップ層２５は、例えばＰＬ波長が１．１５μｍとなる組成のＩｎＧａＡｓＰにより構成され、その厚さは例えば２０ｎｍ程度である。下部クラッド層２６は、下部クラッド層１６と同様に構成される。すなわち、下部クラッド層２６は、例えば導電型がｐ型のＩｎＰにより構成され、その厚さは例えば６００ｎｍ程度、ドーピングキャリア濃度は例えば５×１０^１７ｃｍ^−３程度である。

【0033】

次に、図４の（ｃ）に示されるように、フッ酸を用いてバットジョイントマスク１７を除去し、再びＭＯＣＶＤ法により上部クラッド層２７およびコンタクト層２８を下部クラッド層１６，２６上に順に成長する（コンタクトエピ成長工程）。上部クラッド層２７は、例えば導電型がｐ型のＩｎＰにより構成され、その厚さは例えば１．６μｍ程度、ドーピングキャリア濃度は下側で５×１０^１７ｃｍ^−３程度、上側で１．５×１０^１８ｃｍ^−３程度である。コンタクト層２８は、例えばＩｎＰに格子整合したＩｎＧａＡｓにより構成され、その厚さは例えば２５０ｎｍ、ドーピングキャリア濃度は例えば１．５×１０^１９ｃｍ^−３程度である。このようにして、第１方向に沿って、第１半導体積層１０ａと第２半導体積層１０ｂとが半導体基板１１上に形成される。ここで、第１半導体積層１０ａは、回折格子層１２と、活性層２４と、エッチングストップ層２５と、下部クラッド層２６と、上部クラッド層２７と、コンタクト層２８とを含む。また、第２半導体積層１０ｂは、回折格子層１２と、スペーサ層１３と、活性層１４と、エッチングストップ層１５と、下部クラッド層１６と、上部クラッド層２７と、コンタクト層２８とを含む。

【0034】

図１に示されるように、半導体基板１１は、ハイメサ型光導波路２０が形成される第１領域１１ａとリッジ型光導波路３０が形成される第２領域１１ｂとを有する。また、第１領域１１ａと第２領域１１ｂとの間には、変換領域４０が形成される第３領域１１ｃが設けられてもよい。すなわち、半導体基板１１では、第１方向に沿って、第１領域１１ａ、第３領域１１ｃ、第２領域１１ｂの順に配列されている。そして、エピタキシャル成長工程Ｓ０１では、図５の（ａ）に示されるように、第１領域１１ａ上に、第１半導体積層１０ａが設けられている。図５の（ｂ）および（ｃ）に示されるように、第２領域１１ｂおよび第３領域１１ｃ上に、第２半導体積層１０ｂが設けられている。さらに、半導体基板１１は、第２方向において、半導体ストライプＳが形成されるストライプ形成領域１１ｄと、ストライプ形成領域１１ｄを挟むように、一対のテラスＴが形成される一対のテラス形成領域１１ｅ，１１ｆを有する。

【0035】

第１マスク形成工程Ｓ０２では、半導体ストライプＳおよびテラスＴのための第１マスクを半導体積層１０上に形成する。図１、図６〜図８を用いて、第１マスク形成工程Ｓ０２について具体的に説明する。図６および図７の（ａ）は第１マスク形成工程Ｓ０２における図１のＡ−Ａ線に沿っての断面状態を模式的に示した図、図６および図７の（ｂ）は第１マスク形成工程Ｓ０２における図１のＢ−Ｂ線に沿っての断面状態を模式的に示した図、図６および図７の（ｃ）は第１マスク形成工程Ｓ０２における図１のＣ−Ｃ線に沿っての断面状態を模式的に示した図である。図８は、第１マスク形成工程Ｓ０２において形成された第１マスクを示す図である。

【0036】

まず、図６に示されるように、ＣＶＤ法によって、シリコン窒化膜３１を半導体積層１０（コンタクト層２８）上に成膜する。このシリコン窒化膜３１の厚さは、例えば２００ｎｍ程度である。そして、フォトリソグラフィにより、半導体ストライプＳおよびテラスＴに対応するシリコン窒化膜３１上の領域を覆うように、レジストマスク３２をシリコン窒化膜３１上に形成する。そして、レジストマスク３２をエッチングマスクとして例えばＣＦ_４−ＲＩＥでシリコン窒化膜３１をエッチングし、シリコン窒化膜マスク３１ｍ（不図示）を形成する。そして、図７に示されるように、レジストマスク３２を除去し、シリコン窒化膜マスク３１ｍを含む第１マスクＭ１を形成する。図８に示されるように、第１マスクＭ１は、半導体積層１０上において、半導体ストライプＳおよびテラスＴが形成される部分を覆うように形成される。

【0037】

第１エッチング工程Ｓ０３では、第１マスクＭ１をエッチングマスクとして用いて半導体積層１０をエッチングし、半導体ストライプＳを形成する。この第１エッチング工程Ｓ０３では、図９に示されるように、例えばＳｉＣｌ_４−ＲＩＥによりコンタクト層２８、上部クラッド層２７および下部クラッド層１６，２６を順にエッチングし、エッチングストップ層１５，２５においてエッチングを停止させて、半導体積層１０に第１凹部Ｃ１を形成する。このとき、例えばプラズマモニタを用いて、エッチングストップ層１５，２５の組成の元素に由来するプラズマスペクトルを検知し、このプラズマスペクトルを検知した時点でエッチングを停止してもよい。

【0038】

このように、第１エッチング工程Ｓ０３において、半導体積層１０を加工して第１凹部Ｃ１を形成することによって、ストライプ形成領域１１ｄ上に半導体ストライプＳが形成され、テラス形成領域１１ｅ，１１ｆ上にテラスＴｅ，Ｔｆが形成される。半導体ストライプＳは、第１領域１１ａ上の第１ストライプＳ１と、第２領域１１ｂ上の第２ストライプＳ２とを含む。第３領域１１ｃが設けられる場合には、半導体ストライプＳは、第３領域１１ｃ上の第３ストライプＳ３をさらに含み、第３ストライプＳ３の一端は第１ストライプＳ１の一端に連接され、第３ストライプＳ３の他端は第２ストライプＳ２の一端に連接されている。

【0039】

第２マスク形成工程Ｓ０４では、ハイメサ型光導波路２０のための第２マスクＭ２を、第１エッチング工程Ｓ０３において加工された半導体積層１０上に形成する。図１０〜図１６を用いて、第２マスク形成工程Ｓ０４について具体的に説明する。図１０、図１２〜図１５の（ａ）は第２マスク形成工程Ｓ０４における図１のＡ−Ａ線に沿っての断面状態を模式的に示した図、図１０、図１２〜図１５の（ｂ）は第２マスク形成工程Ｓ０４における図１のＢ−Ｂ線に沿っての断面状態を模式的に示した図、図１０、図１２〜図１５の（ｃ）は第２マスク形成工程Ｓ０４における図１のＣ−Ｃ線に沿っての断面状態を模式的に示した図である。図１１は、図１０の過程において形成された選択膜を示す図である。図１６は、第２マスク形成工程Ｓ０４において形成された第２マスクを示す図である。

【0040】

まず、図１０に示されるように、第１マスクＭ１を除去することなく、第１エッチング工程Ｓ０３において加工された半導体積層１０上に熱硬化性樹脂をスピン塗布する。この熱硬化性樹脂は、例えば感光性を有する低誘電率の樹脂である。熱硬化性樹脂の厚さが例えば１５００ｎｍ程度となるように、スピンコータの回転数を調整して熱硬化性樹脂を半導体積層１０上に塗布する。そして、Ｎ_２雰囲気中において６０℃で９０秒間のソフトベークを行う。そして、フォトリソグラフィにより露光、現像して、図１１に示されるような選択膜Ｒ１のためのパターンを形成した後、Ｎ_２雰囲気中において３００℃で６０分間キュア（熱硬化処理）し、選択膜Ｒ１を形成する。このようにして選択膜Ｒ１を形成することによって、選択膜Ｒ１は、ガラス転移点が３５０℃以上の熱硬化性を有する。なお、熱硬化性樹脂として、感光性ＢＣＢ（ベンゾシクロブテン）樹脂を用いてもよい。

【0041】

図１０および図１１に示されるように、選択膜Ｒ１は、第１領域１１ａと第３領域１１ｃとの上に設けられ、第２領域１１ｂ上には設けられない。第１領域１１ａ上において、選択膜Ｒ１は、第１ストライプＳ１の頂面および両側面を覆うように設けられ、その幅は、第１ストライプＳ１の幅よりも大きい。第３領域１１ｃ上における第１領域１１ａと第３領域１１ｃとの境界付近では、選択膜Ｒ１は、第３ストライプＳ３の頂面および両側面を覆うように設けられている。そして、選択膜Ｒ１は、第３領域１１ｃ上における第１領域１１ａと第３領域１１ｃとの境界から第３領域１１ｃと第２領域１１ｂとの境界に向かって、第３ストライプＳ３の両側面から徐々に離れるように略Ｖ字状に設けられる。このように、選択膜Ｒ１が形成される領域（選択膜形成領域）は、後述の第２エッチング工程Ｓ０５工程において第２凹部Ｃ２が形成される領域を覆うように形成される。言い換えると、選択膜形成領域は、第２マスクＭ２の第１開口部３４ａが形成される第１開口形成領域と、第２マスクＭ２の第２開口部３４ｂが形成される第２開口形成領域とを覆うように形成される。

【0042】

次に、図１２に示されるように、選択膜Ｒ１が形成された半導体積層１０上に、ＣＶＤ法によってシリコン窒化膜３４を成膜する。このシリコン窒化膜３４の厚さは、例えば３００ｎｍ程度である。このとき、成膜温度は２２０℃程度であるが、選択膜Ｒ１のガラス転移点は３５０℃以上であるから、成膜温度による影響を受けることなくシリコン窒化膜３４を形成できる。そして、フォトリソグラフィにより、選択膜形成領域上に開口３５ａおよび開口３５ｂを有するレジストマスク３５をシリコン窒化膜３４上に形成する。この開口３５ａは、第１領域１１ａ上の選択膜形成領域上に設けられ、開口３５ｂは、第３領域１１ｃ上の選択膜形成領域上に設けられる。すなわち、開口３５ａの開口縁および開口３５ｂの開口縁は、選択膜Ｒ１上に位置する。

【0043】

次に、図１３に示されるように、レジストマスク３５をエッチングマスクとしてＣＦ_４−ＲＩＥでシリコン窒化膜３４をエッチングし、シリコン窒化膜マスク３４ｍを形成する。そして、図１４に示されるように、例えばアセトンおよびイソプロピルアルコールなどの有機溶剤を用いてレジストマスク３５を除去する。さらに、図１５に示されるように、シリコン窒化膜マスク３４ｍを用いて酸素プラズマにより選択膜Ｒ１を除去して、シリコン窒化膜マスク３４ｍを含む第２マスクＭ２を形成する。なお、選択膜Ｒ１が感光性ＢＣＢ樹脂からなる場合は、ＣＦ_４と酸素との混合ガスをエッチング用ガスとして、ＲＩＥプラズマエッチングにより除去することができる。

【0044】

図１６に示されるように、第２マスクＭ２は、第１開口部３４ａおよび第２開口部３４ｂとを有し、第１マスクＭ１が設けられた半導体積層１０上に形成される。第１開口部３４ａは、レジストマスク３５の開口３５ａを介してシリコン窒化膜３４をエッチングすることによって、シリコン窒化膜３４上に形成される。また、第２開口部３４ｂは、レジストマスク３５の開口３５ｂを介してシリコン窒化膜３４をエッチングすることによって、シリコン窒化膜３４上に形成される。すなわち、第１開口部３４ａは、導波路軸に沿って延在し、第１ストライプＳ１の一方の側面から距離を隔てた第１開口縁ｅ１と第１ストライプＳ１の他方の側面から距離を隔てた第２開口縁ｅ２とを有する。すなわち、第１開口部３４ａの幅は、第１ストライプＳ１の幅よりも大きい。第１開口縁ｅ１および第２開口縁ｅ２は、第１マスクＭ１により覆われていない半導体積層１０上に位置する。言い換えると、第１開口縁ｅ１および第２開口縁ｅ２は、第１凹部Ｃ１上に位置する。第２開口部３４ｂは、第１凹部Ｃ１上に設けられ、導波路軸に沿って第３ストライプＳ３の両側面から徐々に離れるように設けられる。なお、第２マスクＭ２は、テラスＴ上、第２ストライプＳ２および第３ストライプＳ３上において、第１マスクＭ１に積層される。

【0045】

第２エッチング工程Ｓ０５では、第１マスクＭ１および第２マスクＭ２をエッチングマスクとして用いて第１領域１１ａおよび第３領域１１ｃ上の半導体積層１０をエッチングし、ハイメサ型光導波路２０のためのメサ構造を形成する。この第２エッチング工程Ｓ０５では、図１７に示されるように、例えばＳｉＣｌ_４−ＲＩＥによりエッチングストップ層１５，２５、活性層１４，２４、スペーサ層１３および回折格子層１２を順にエッチングし、回折格子層１２の裏面（半導体基板１１の主面）から例えば２５０ｎｍ程度の深さまで半導体基板１１をエッチングする。このエッチングにより、第１領域１１ａ上に第２凹部Ｃ２を形成し、第３領域１１ｃ上に第３凹部Ｃ３を形成する。この第２凹部Ｃ２によって、ハイメサ型光導波路２０のためメサ構造が形成される。このとき、予め計測しておいたエッチングレートから所望のエッチング深さになるようにエッチング時間を算出し、算出されたエッチング時間でエッチングしてもよい。

【0046】

第１、第２マスク除去工程Ｓ０６では、図１８に示されるように、第１マスクＭ１および第２マスクＭ２を例えばフッ酸を用いて除去する。

【0047】

表面保護膜形成工程Ｓ０７では、図１９に示されるように、第１凹部Ｃ１および第２凹部Ｃ２が設けられた半導体積層１０上に、ＣＶＤ法によって表面保護膜４１を成膜する。この表面保護膜４１は、絶縁膜であって、例えばシリコン窒化物により構成される。

【0048】

埋め込み工程Ｓ０８では、図２０に示されるように、第１凹部Ｃ１および第２凹部Ｃ２を埋め込み、さらに半導体ストライプＳおよびテラスＴを覆うように、埋込層４２を表面保護膜４１上に形成する。この埋込層４２は、低誘電率膜であって、例えばＢＣＢ樹脂により構成される。埋め込み工程Ｓ０８によって、素子の平坦化がなされる。

【0049】

電極形成工程Ｓ０９では、まず、図２１に示されるように、フォトリソグラフィにより、埋込層４２上にレジストマスク４３を形成する。このレジストマスク４３は、上部電極Ｅ１のための開口４３ａを有する。この例では、開口４３ａは、第１リッジ３０ａ上に設けられた第１開口と、第３メサ２０ｃおよび第４メサ２０ｄ上に設けられた第２開口とを含む。そして、レジストマスク４３をエッチングマスクとして、ＣＦ_４＋Ｏ_２混合ガスを用いたＲＩＥを行って、埋込層４２をエッチングする。メサ構造およびリッジ構造上の表面保護膜４１が露出するまでエッチングし、その後、ＣＦ_４−ＲＩＥによりメサ構造およびリッジ構造上の表面保護膜４１を、コンタクト層２８が露出するまでエッチングし、開口４２ａ，４２ｂ，４２ｃを形成する。

【0050】

次に、フォトリソグラフィによりリフトオフ用レジストマスクを埋込層４２上に形成する。そして、図２２に示されるように、埋込層４２上にオーミック金属を蒸着して上部電極Ｅ１を埋込層４２上に形成する。上部電極Ｅ１は、開口４２ａ，４２ｂ，４２ｃを介してコンタクト層２８に電気的に接続される。この上部電極Ｅ１は、例えばＴｉＰｔＡｕなどの金属から構成される。次に、半導体基板１１の裏面を研磨し、半導体基板１１の厚さを例えば１１０μｍ程度にする。そして、半導体基板１１の裏面にオーミック金属を蒸着して下部電極Ｅ２を半導体基板１１の裏面に形成する。この下部電極Ｅ２は、例えばＡｕＧｅなどの金属から構成される。そして、上部電極Ｅ１および下部電極Ｅ２を合金化処理する。以上のようにして、半導体光素子１が作製される。

【0051】

次に、半導体光素子１の製造方法の作用効果について説明する。半導体光素子１は、ハイメサ型光導波路２０（光変調器）と、リッジ型光導波路３０（レーザ素子）とを軸方向に接続する構造を有する。ハイメサ型光導波路２０およびリッジ型光導波路３０は、高さが異なるので、半導体光素子１の製造において、複数回エッチングを行う必要がある。また、ハイメサ型光導波路２０の光軸とリッジ型光導波路３０の光軸とが一致している必要がある。半導体光素子１の製造方法では、第１領域１１ａ上に、第１エッチング工程Ｓ０３において、第１凹部Ｃ１が形成され、さらに第２エッチング工程Ｓ０５において、第１凹部Ｃ１の一部をエッチングして第２凹部Ｃ２が形成されている。このように、２段階のエッチングによって形成された第２凹部Ｃ２により、ハイメサ型光導波路２０のためのメサ構造が形成される。一方、第２領域１１ｂ上には、第１エッチング工程Ｓ０３において、第１凹部Ｃ１が形成される。この第１凹部Ｃ１により、リッジ型光導波路３０のためのリッジ構造が形成される。このとき、第１凹部Ｃ１を形成するために用いた第１マスクＭ１を、第２凹部Ｃ２を形成するためにも用いているので、ハイメサ型光導波路２０の光軸とリッジ型光導波路３０の光軸とを一致させることができる。さらに、第２マスクＭ２の第１開口部の第１開口縁および第２開口縁は、第１マスクＭ１により覆われていない半導体積層１０の領域上に位置している。すなわち、第１開口縁および第２開口縁は、半導体積層１０のうち、第１エッチング工程においてエッチングされた領域の上に位置している。このため、第２マスクＭ２の位置ずれの影響を受けることなく、第１開口縁および第２開口縁は、第１エッチング工程においてエッチングされた領域の上に位置することができる。その結果、ハイメサ型光導波路２０とリッジ型光導波路３０との間に、エッチングされないことによる凸部が生じること又は過剰なエッチングによる凹部が生じることを防止できる。

【0052】

［変形例］
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。

【0053】

第２マスク形成工程Ｓ０４では、ハイメサ型光導波路２０のための第２マスクＭ２１を、第１エッチング工程Ｓ０３において加工された半導体積層１０上に形成する。図２３〜図２５を用いて、第２マスク形成工程Ｓ０４について具体的に説明する。図２３〜図２５の（ａ）は第２マスク形成工程Ｓ０４における図１のＡ−Ａ線に沿っての断面状態を模式的に示した図、図２３〜図２５の（ｂ）は第２マスク形成工程Ｓ０４における図１のＢ−Ｂ線に沿っての断面状態を模式的に示した図、図２３〜図２５の（ｃ）は第２マスク形成工程Ｓ０４における図１のＣ−Ｃ線に沿っての断面状態を模式的に示した図である。

【0054】

まず、図２３に示されるように、第１マスクＭ１を除去することなく、第１エッチング工程Ｓ０３において加工された半導体積層１０上に、例えばＣＶＤ法によってシリコン酸化膜５１を成膜する。このシリコン酸化膜５１の厚さは、例えば３００ｎｍ程度である。そして、フォトリソグラフィにより、開口５２ａおよび開口５２ｂを有するレジストマスク５２をシリコン酸化膜５１上に形成する。開口５２ａは、第１領域１１ａ上において導波路軸に沿って設けられ、その内側に第１ストライプＳ１を含むように設けられる。すなわち、開口５２ａの幅は、第１ストライプＳ１の幅よりも大きい。開口５２ｂは、第３領域１１ｃ上に設けられ、開口５２ａの一端から第３領域１１ｃと第２領域１１ｂとの境界に向かって、略Ｖ字状に２方向に延びるように設けられる。すなわち、開口５２ｂは、第１領域１１ａと第３領域１１ｃとの境界から第３領域１１ｃと第２領域１１ｂとの境界に向かって（導波路軸に沿って）、第３ストライプＳ３の両側面から徐々に離れるように設けられる。

【0055】

次に、図２４に示されるように、レジストマスク５２をエッチングマスクとしてＣ_４Ｆ_８およびＣＯの混合ガスを用いて、シリコン酸化膜５１を選択エッチングし、シリコン酸化膜マスク５１ｍを形成する。なお、第１マスクＭ１は、この選択エッチングによりエッチングされることなく残っている。そして、図２５に示されるように、例えばアセトンおよびイソプロピルアルコールなどの有機溶剤を用いてレジストマスク５２を除去して、シリコン酸化膜マスク５１ｍを含む第２マスクＭ２１を形成する。

【0056】

このように、第２マスクＭ２１は、第１実施形態の第２マスクＭ２と同様に、第１開口部５１ａおよび第２開口部５１ｂとを有し、第１マスクＭ１が設けられた半導体積層１０上に形成される。この第１開口部５１ａは第１開口部３４ａと同じ位置に設けられ、第２開口部５１ｂは第２開口部３４ｂと同じ位置に設けられる。なお、第２マスクＭ２１は、第２マスクＭ２と同様に、テラスＴ上および第２ストライプＳ２上において、第１マスクＭ１に積層される。

【0057】

第２エッチング工程Ｓ０５では、第１マスクＭ１および第２マスクＭ２１をエッチングマスクとして用いて第１領域１１ａおよび第３領域１１ｃ上の半導体積層１０をエッチングし、ハイメサ型光導波路２０のためのメサ構造を形成する。この第２エッチング工程Ｓ０５では、図２６に示されるように、例えばＳｉＣｌ_４−ＲＩＥによりエッチングストップ層１５，２５、活性層１４，２４、スペーサ層１３および回折格子層１２を順にエッチングし、回折格子層１２の裏面（半導体基板１１の主面）から例えば２５０ｎｍ程度の深さまで半導体基板１１をエッチングする。このエッチングにより、第１領域１１ａ上に第２凹部Ｃ２を形成し、第３領域１１ｃ上に第３凹部Ｃ３を形成する。この第２凹部Ｃ２によって、ハイメサ型光導波路２０のためメサ構造が形成される。このとき、予め計測しておいたエッチングレートから所望のエッチング深さになるようにエッチング時間を算出し、算出されたエッチング時間でエッチングしてもよい。なお、第２エッチング工程Ｓ０５において形成されたメサ構造は、第１実施形態におけるメサ構造と同じ形状を有する。

【0058】

第１、第２マスク除去工程Ｓ０６では、図２７に示されるように、第１マスクＭ１および第２マスクＭ２１を例えばフッ酸を用いて除去する。

【0059】

この変形例では、熱硬化樹脂を塗布する工程からパターン形成する工程を省略することが可能であり、工程を簡略化することができる。

【0060】

［第２実施形態］
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。

【0061】

この半導体光素子１０１は、半導体光素子１と比較して、第２凹部Ｃ１０２および第３凹部Ｃ１０３の周縁に凸部６０が設けられる点においてのみ相違している。以下、凸部６０について説明し、他の構成要素についてはその説明を省略する。

【0062】

凸部６０は、第１凸部６０ａおよび第２凸部６０ｂを含む。第１凸部６０ａは、第２凹部Ｃ１０２の周縁に沿って設けられ、下部クラッド層１２６と同様の組成を有する。この第１凸部６０ａの高さは、エッチングストップ層１２５の主面から例えば１５０〜２００ｎｍ程度である。第２凸部６０ｂは、第３凹部Ｃ１０３の周縁に沿って設けられ、下部クラッド層１１６と同様の組成を有する。この第２凸部６０ｂの高さは、エッチングストップ層１１５の主面から例えば１５０〜２００ｎｍ程度である。

【0063】

次に、図２を参照して、半導体光素子１０１の製造方法について説明する。図２に示されるように、半導体光素子１０１の製造方法は、エピタキシャル成長工程Ｓ１１と、第１マスク形成工程Ｓ１２と、第１エッチング工程Ｓ１３と、第２マスク形成工程Ｓ１４と、第２エッチング工程Ｓ１５と、第１、第２マスク除去工程Ｓ１６と、表面保護膜形成工程Ｓ１７と、埋め込み工程Ｓ１８と、電極形成工程Ｓ１９とによって構成されている。

【0064】

エピタキシャル成長工程Ｓ１１では、図２９に示されるように、第１方向に沿って、第１半導体積層１１０ａと第２半導体積層１１０ｂとが半導体基板１１１上に形成される。ここで、第１半導体積層１１０ａは、回折格子層１１２と、活性層１２４と、エッチングストップ層１２５と、下部クラッド層１２６と、上部クラッド層１２７と、コンタクト層１２８とを含む。また、第２半導体積層１１０ｂは、回折格子層１１２と、スペーサ層１１３と、活性層１１４と、エッチングストップ層１１５と、下部クラッド層１１６と、上部クラッド層１２７と、コンタクト層１２８とを含む。

【0065】

半導体基板１１１は、ハイメサ型光導波路１２０が形成される第１領域１１１ａとリッジ型光導波路１３０が形成される第２領域１１１ｂとを有する。また、第１領域１１１ａと第２領域１１１ｂとの間には、変換領域１４０が形成される第３領域１１１ｃが設けられてもよい。すなわち、半導体基板１１１では、第１方向に沿って、第１領域１１１ａ、第３領域１１１ｃ、第２領域１１１ｂの順に配列されている。第１領域１１１ａ上には、第１半導体積層１１０ａが設けられている。第２領域１１１ｂおよび第３領域１１１ｃ上には、第２半導体積層１１０ｂが設けられている。さらに、半導体基板１１１は、第２方向において、半導体ストライプＳが形成されるストライプ形成領域１１１ｄと、ストライプ形成領域１１１ｄを挟むように、一対のテラスＴが形成される一対のテラス形成領域１１１ｅ，１１１ｆを有する。

【0066】

第１マスク形成工程Ｓ１２では、半導体ストライプＳおよびテラスＴのための第１マスクＭ１０１を半導体積層１１０上に形成する。図２９に示されるように、第１マスクＭ１０１は、半導体積層１１０上において、半導体ストライプＳおよびテラスＴが形成される部分を覆うように形成される。すなわち、第１マスクＭ１０１は、図８に示された第１実施形態における第１マスクＭ１と同じ形状を有している。なお、エピタキシャル成長工程Ｓ１１および第１マスク形成工程Ｓ１２はそれぞれ、エピタキシャル成長工程Ｓ０１および第１マスク形成工程Ｓ０２と同様であるので、その具体的な説明を省略する。

【0067】

第１エッチング工程Ｓ１３では、第１マスクＭ１０１をエッチングマスクとして用いて半導体積層１１０をエッチングし、半導体ストライプＳを形成する。図３０〜図３２を用いて、第１エッチング工程Ｓ１３について具体的に説明する。図３０〜図３２の（ａ）は第１エッチング工程Ｓ１３における図２８のＡ−Ａ線に沿っての断面状態を模式的に示した図、図３０〜図３２の（ｂ）は第１エッチング工程Ｓ１３における図２８のＢ−Ｂ線に沿っての断面状態を模式的に示した図、図３０〜図３２の（ｃ）は第１エッチング工程Ｓ１３における図２８のＣ−Ｃ線に沿っての断面状態を模式的に示した図である。

【0068】

まず、図３０に示されるように、例えばＳｉＣｌ_４−ＲＩＥによりコンタクト層１２８、上部クラッド層１２７および下部クラッド層１１６，１２６を順にエッチングする。そして、エッチングストップ層１１５，１２５の主面に対し、例えば１５０〜２００ｎｍ程度浅い位置においてエッチングを停止させる。このとき、予め計測しておいたエッチングレートから所望のエッチング深さになるようにエッチング時間を算出し、算出されたエッチング時間でエッチングしてもよい。

【0069】

次に、図３１に示されるように、第１マスクＭ１０１を除去することなく、エッチング加工された半導体積層１１０上に熱硬化性樹脂をスピン塗布する。この熱硬化性樹脂は、例えば感光性を有する低誘電率の樹脂である。熱硬化性樹脂の厚さが例えば１５００ｎｍ程度となるように、スピンコータの回転数を調整して熱硬化性樹脂を半導体積層１１０上に塗布する。そして、Ｎ_２雰囲気中において６０℃で９０秒間のソフトベークを行う。そして、フォトリソグラフィにより露光、現像して、選択膜Ｒ２のためのパターンを形成した後、Ｎ_２雰囲気中において３００℃で６０分間キュア（熱硬化処理）し、選択膜Ｒ２を形成する。このようにして選択膜Ｒ２を形成することによって、選択膜Ｒ２は、ガラス転移点が３５０℃以上の熱硬化性を有する。なお、熱硬化性樹脂として、感光性ＢＣＢ樹脂を用いてもよい。また、選択膜Ｒ２は、図１１に示された第１実施形態における選択膜Ｒ１と同じ形状を有している。このように、選択膜Ｒ２が形成される領域（選択膜形成領域）は、後述の第２エッチング工程Ｓ１５工程において第２凹部Ｃ１０２が形成される領域を覆うように形成される。

【0070】

次に、図３２に示されるように、選択膜Ｒ２を除去せずに、第１マスクＭ１０１を用いて、エッチングストップ層１１５，１２５に達するまで下部クラッド層１１６，１２６を選択エッチングして、第１凹部Ｃ１０１を形成する。この選択エッチングは、濃度４８％の臭化水素酸と水との体積混合比が２：１の水溶液を用いて行われる。このように、第１エッチング工程Ｓ１３において、半導体積層１１０を加工して第１凹部Ｃ１０１を形成することによって、ストライプ形成領域１１１ｄ上に半導体ストライプＳが形成され、テラス形成領域１１１ｅ，１１１ｆ上にテラスＴｅ，Ｔｆが形成される。

【0071】

また、ウェットエッチングにより下部クラッド層１１６，１２６を選択エッチングするため、半導体ストライプＳおよびテラスＴの側面（第１凹部Ｃ１０１）には（１１１）面が形成される。このため、半導体ストライプＳおよびテラスＴは逆メサ構造となる。半導体ストライプＳは、第１領域１１１ａ上の第１ストライプＳ１０１と、第２領域１１１ｂ上の第２ストライプＳ１０２とを含む。第３領域１１１ｃが設けられる場合には、半導体ストライプＳは、第３領域１１１ｃ上の第３ストライプＳ１０３をさらに含み、第３ストライプＳ１０３の一端は第１ストライプＳ１０１の一端に連接され、第３ストライプＳ１０３の他端は第２ストライプＳ１０２の一端に連接されている。

【0072】

第２マスク形成工程Ｓ１４では、ハイメサ型光導波路１２０のための第２マスクＭ１０２を、第１エッチング工程Ｓ１３において加工された半導体積層１１０上に形成する。図３３〜図３６を用いて、第２マスク形成工程Ｓ１４について具体的に説明する。図３３〜図３６の（ａ）は第２マスク形成工程Ｓ１４における図２８のＡ−Ａ線に沿っての断面状態を模式的に示した図、図３３〜図３６の（ｂ）は第２マスク形成工程Ｓ１４における図２８のＢ−Ｂ線に沿っての断面状態を模式的に示した図、図３３〜図３６の（ｃ）は第２マスク形成工程Ｓ１４における図２８のＣ−Ｃ線に沿っての断面状態を模式的に示した図である。

【0073】

まず、図３３に示されるように、選択膜Ｒ２が形成された半導体積層１１０上に、ＣＶＤ法によってシリコン窒化膜６１を成膜する。このシリコン窒化膜６１の厚さは、例えば３００ｎｍ程度である。このとき、成膜温度は２２０℃程度であるが、選択膜Ｒ２のガラス転移点は３５０℃以上であるから、成膜温度による影響を受けることなくシリコン窒化膜６１を形成できる。そして、フォトリソグラフィにより、選択膜形成領域上に開口６２ａおよび開口６２ｂを有するレジストマスク６２をシリコン窒化膜６１上に形成する。この開口６２ａは、第１領域１１１ａ上の選択膜形成領域上に設けられ、開口６２ｂは、第３領域１１１ｃ上の選択膜形成領域上に設けられる。すなわち、開口６２ａの開口縁および開口６２ｂの開口縁は、選択膜Ｒ２上に位置する。

【0074】

次に、図３４に示されるように、レジストマスク６２をエッチングマスクとしてＣＦ_４−ＲＩＥでシリコン窒化膜６１をエッチングし、シリコン窒化膜マスク６１ｍを形成する。そして、図３５に示されるように、例えばアセトンおよびイソプロピルアルコールなどの有機溶剤を用いてレジストマスク６２を除去する。さらに、図３６に示されるように、シリコン窒化膜マスク６１ｍを用いて酸素プラズマにより選択膜Ｒ２を除去して、シリコン窒化膜マスク６１ｍを含む第２マスクＭ１０２を形成する。なお、選択膜Ｒ２に覆われていた部分は、第１エッチング工程Ｓ１３において選択エッチングされないため、下部クラッド層１１６，１２６がエッチングストップ層１１５，１２５の主面から１５０〜２００ｎｍ程度残っている。

【0075】

第２マスクＭ１０２は、図１６に示された第１実施形態における第２マスクＭ２と同様の形状を有している。すなわち、第２マスクＭ１０２は、第１開口部６１ａおよび第２開口部６１ｂとを有し、第１マスクＭ１０１が設けられた半導体積層１１０上に形成される。第１開口部６１ａは、レジストマスク６２の開口６２ａを介してシリコン窒化膜６１をエッチングすることによって、シリコン窒化膜６１上に形成される。また、第２開口部６１ｂは、レジストマスク６２の開口６２ｂを介してシリコン窒化膜６１をエッチングすることによって、シリコン窒化膜６１上に形成される。すなわち、第１開口部６１ａは、導波路軸に沿って延在し、第１ストライプＳ１０１の一方の側面から距離を隔てた第１開口縁ｅ１０１と第１ストライプＳ１０１の他方の側面から距離を隔てた第２開口縁ｅ１０２とを有する。すなわち、第１開口部６１ａの幅は、第１ストライプＳ１０１の幅よりも大きい。第１開口縁ｅ１０１および第２開口縁ｅ１０２は、第１領域１１ａ上の選択膜Ｒ２の上に位置する。第２開口部６１ｂは、第３領域１１ｃ上の選択膜Ｒ２の上に設けられ、導波路軸に沿って第３ストライプＳ１０３の両側面から徐々に離れるように設けられる。この第２開口部６１ｂの開口縁は、第３領域１１ｃ上の選択膜Ｒ２の上に位置する。なお、第２マスクＭ１０２は、テラスＴ上、第２ストライプＳ１０２および第３ストライプＳ１０３上において、第１マスクＭ１０１に積層される。

【0076】

第２エッチング工程Ｓ１５では、第１マスクＭ１０１および第２マスクＭ１０２をエッチングマスクとして用いて第１領域１１１ａおよび第３領域１１１ｃ上の半導体積層１１０をエッチングし、ハイメサ型光導波路１２０のためのメサ構造を形成する。この第２エッチング工程Ｓ１５では、図３７に示されるように、例えばＳｉＣｌ_４−ＲＩＥにより下部クラッド層１１６，１２６、エッチングストップ層１１５，１２５、活性層１１４，１２４、スペーサ層１１３および回折格子層１１２を順にエッチングし、回折格子層１１２の裏面（半導体基板１１１の主面）から例えば２５０ｎｍ程度の深さまで半導体基板１１１をエッチングする。このエッチングにより、第１領域１１１ａ上に第２凹部Ｃ１０２を形成し、第３領域１１１ｃ上に第３凹部Ｃ１０３を形成する。この第２凹部Ｃ１０２によって、ハイメサ型光導波路１２０のためメサ構造が形成される。このとき、予め計測しておいたエッチングレートから所望のエッチング深さになるようにエッチング時間を算出し、算出されたエッチング時間でエッチングしてもよい。なお、第２エッチング工程Ｓ１５において形成されたメサ構造は、第１実施形態のハイメサ型光導波路２０のためのメサ構造と略同じ形状を有する。

【0077】

そして、第２マスクＭ１０２の第１開口部６１ａの開口縁および第２開口部６１ｂの開口縁が選択膜Ｒ２の上に設けられているため、第２エッチング工程Ｓ１５において、下部クラッド層１１６，１２６がエッチングされずに第２凹部Ｃ１０２および第３凹部Ｃ１０３の周縁に沿って残り、凸部６０をなす。

【0078】

第１、第２マスク除去工程Ｓ１６では、図３８に示されるように、第１マスクＭ１および第２マスクＭ１０２を例えばフッ酸を用いて除去する。

【0079】

表面保護膜形成工程Ｓ１７、埋め込み工程Ｓ１８および電極形成工程Ｓ１９はそれぞれ、表面保護膜形成工程Ｓ０７、埋め込み工程Ｓ０８および電極形成工程Ｓ０９と同様であるので、その説明を省略する。以上のようにして、半導体光素子１０１が作製される。

【0080】

この半導体光素子１０１の製造方法では、テラスＴおよび半導体ストライプＳを逆メサ構造とすることができる。このため、リッジ下部幅を細くすることができるので、電流の広がりを抑えられるため効率が向上する。また、リッジ上部幅を相対的に広くすることができるので、電極形成で必要になるコンタクトホールの加工がしやすくなる。また、半導体光素子１０１の製造方法では、第２凹部Ｃ１０２および第３凹部１０３の周縁に凸部を形成できる。このため、ハイメサ導波路とリッジ導波路との変換領域において過剰エッチングによる凹みの形成がなくなり、変換領域での光損失を低減することができる。

【0081】

［第３実施形態］
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。

【0082】

好適な実施の形態において本発明の原理を図示し説明してきたが、本発明は、そのような原理から逸脱することなく配置および詳細において変更され得ることは、当業者によって認識される。本発明は、本実施の形態に開示された特定の構成に限定されるものではない。したがって、特許請求の範囲およびその精神の範囲から来る全ての修正および変更に権利を請求する。

【産業上の利用可能性】

【0083】

以上説明したように、本実施形態によれば、エッチングマスクの位置ずれによる影響を受けることなく、互いに異なる光閉じ込め効果を有する２つの光導波路が接続された構造を形成することが可能となる。

【符号の説明】

【0084】

１，１０１，２０１…半導体光素子、１ａ，１０１ａ，２０１ａ…第１部分、１ｂ，１０１ｂ，２０１ｂ…第２部分、１ｃ，１０１ｃ，２０１ｃ…第３部分、１０，１１０…半導体積層、１０ａ，１１０ａ…第１半導体積層、１０ｂ，１１０ｂ…第２半導体積層、１１，１１１，２１１…半導体基板、１１ａ，１１１ａ，２１１ａ…第１領域、１１ｂ，１１１ｂ，２１１ｂ…第２領域、１１ｃ，１１１ｃ，２１１ｃ…第３領域、１４，２４，１１４，１２４…活性層、１５，２５，１１５，１２５…エッチングストップ層、１６，２６，１１６，１２６…下部クラッド層、２０，１２０，２２０…ハイメサ型光導波路、２７，１２７…上部クラッド層、２８，１２８…コンタクト層、３０，１３０，２３０…リッジ型光導波路、３４…シリコン窒化膜、３４ａ…第１開口部、３４ｂ…第２開口部、３４ｍ…シリコン窒化膜マスク、３５…レジストマスク、４０，１４０，２４０…変換領域、５１…シリコン酸化膜、５１ａ…第１開口部５１ａ、５１ｂ…第２開口部５１ｂ、５１ｍ…シリコン酸化膜マスク、５２…レジストマスク、６１…シリコン窒化膜、６１ａ…第１開口部、６１ｂ…第２開口部、６１ｍ…シリコン窒化膜マスク、６２…レジストマスク、ｅ１，ｅ１０１…第１開口縁、ｅ２，ｅ１０２…第２開口縁、Ｍ１，Ｍ１０１…第１マスク、Ｍ２，Ｍ２１，Ｍ１０２…第２マスク、Ｒ１，Ｒ２…選択膜、Ｓ…半導体ストライプ、Ｓ０１，Ｓ１１…エピタキシャル成長工程、Ｓ０２，Ｓ１２…第１マスク形成工程、Ｓ０３，Ｓ１３…第１エッチング工程、Ｓ０４，Ｓ１４…第２マスク形成工程、Ｓ０５，Ｓ１５…第２エッチング工程、Ｓ０６，Ｓ１６…第１、第２マスク除去工程、Ｓ０７，Ｓ１７…表面保護膜形成工程、Ｓ０８，Ｓ１８…埋め込み工程、Ｓ０９，Ｓ１９…電極形成工程、Ｓ１，Ｓ１０１，Ｓ２０１…第１ストライプ、Ｓ２，Ｓ１０２，Ｓ２０２…第２ストライプ、Ｓ３，Ｓ２０２，Ｓ２０３…第３ストライプ。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】

【図22】

【図23】

【図24】

【図25】

【図26】

【図27】

【図28】

【図29】

【図30】

【図31】

【図32】

【図33】

【図34】

【図35】

【図36】

【図37】

【図38】

【図39】