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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024104048
(43)【公開日】2024-08-02
(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 5/30 20060101AFI20240726BHJP
H01S 5/343 20060101ALI20240726BHJP
H01S 5/14 20060101ALI20240726BHJP
H01L 31/0232 20140101ALN20240726BHJP
【ＦＩ】
H01S5/30
H01S5/343
H01S5/14
H01L31/02 C
【審査請求】未請求
【請求項の数】11
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023008059
(22)【出願日】2023-01-23
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）令和３年度、国立研究開発法人新エネルギー・産業技術総合開発機構、「高効率・高速処理を可能とするＡＩチップ・次世代コンピューティングの技術開発／次世代コンピューティング技術の開発／異種材料集積光エレクトロニクスを用いた高効率・高速処理分散コンピューティングシステム技術開発」委託研究、産業技術力強化法第１７条の適用を受ける特許出願
(71)【出願人】
【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】100087480
【弁理士】
【氏名又は名称】片山 修平
(72)【発明者】
【氏名】菊地 健彦
【テーマコード（参考）】
5F149
5F173
5F849
【Ｆターム（参考）】
5F149AB07
5F149BA28
5F149CB17
5F149CB20
5F149DA02
5F149DA06
5F149DA35
5F149GA05
5F149JA03
5F149JA14
5F149XB05
5F149XB18
5F149XB51
5F173AB32
5F173AB49
5F173AF12
5F173AF33
5F173AG05
5F173AH07
5F173AH48
5F173AK22
5F173AP05
5F173AP32
5F173AP38
5F173AQ02
5F173AQ03
5F173AR93
5F849AB07
5F849BA28
5F849CB17
5F849CB20
5F849DA02
5F849DA06
5F849DA35
5F849GA05
5F849JA03
5F849JA14
5F849XB05
5F849XB18
5F849XB51
(57)【要約】
【課題】エッチングにおいて残存物の発生を抑制することが可能な半導体光素子の製造方法を提供する。
【解決手段】ＩＩＩ－Ｖ族化合物半導体を含む小片と、第１基板とを有する半導体光素子の製造方法であって、小片は第２基板と、第２基板の上に積層された半導体層とを有し、前記製造方法は、前記小片の前記半導体層を前記第１基板に接合する工程と、前記第１基板に接合された前記小片にマスクを形成する工程と、前記マスクが設けられた前記小片にエッチングを行うことで、前記第２基板を除去する工程と、を有し、前記マスクは開口部を有し、前記開口部から前記第２基板は露出し、前記開口部は第１方向に垂直な辺を有しておらず、前記第２基板を除去する工程におけるエッチングは、前記第１方向に比べて、前記第１方向に交差する第２方向に進みやすい半導体光素子の製造方法。
【選択図】 図７Ａ
【解決手段】ＩＩＩ－Ｖ族化合物半導体を含む小片と、第１基板とを有する半導体光素子の製造方法であって、小片は第２基板と、第２基板の上に積層された半導体層とを有し、前記製造方法は、前記小片の前記半導体層を前記第１基板に接合する工程と、前記第１基板に接合された前記小片にマスクを形成する工程と、前記マスクが設けられた前記小片にエッチングを行うことで、前記第２基板を除去する工程と、を有し、前記マスクは開口部を有し、前記開口部から前記第２基板は露出し、前記開口部は第１方向に垂直な辺を有しておらず、前記第２基板を除去する工程におけるエッチングは、前記第１方向に比べて、前記第１方向に交差する第２方向に進みやすい半導体光素子の製造方法。
【選択図】 図７Ａ
【特許請求の範囲】
【請求項1】
ＩＩＩ－Ｖ族化合物半導体を含む小片と、第１基板とを有する半導体光素子の製造方法であって、
小片は第２基板と、第２基板の上に積層された半導体層とを有し、
前記製造方法は、前記小片の前記半導体層を前記第１基板に接合する工程と、
前記第１基板に接合された前記小片にマスクを形成する工程と、
前記マスクが設けられた前記小片にエッチングを行うことで、前記第２基板を除去する工程と、を有し、
前記マスクは開口部を有し、
前記開口部から前記第２基板は露出し、
前記開口部は第１方向に垂直な辺を有しておらず、
前記第２基板を除去する工程におけるエッチングは、前記第１方向に比べて、前記第１方向に交差する第２方向に進みやすい半導体光素子の製造方法。
小片は第２基板と、第２基板の上に積層された半導体層とを有し、
前記製造方法は、前記小片の前記半導体層を前記第１基板に接合する工程と、
前記第１基板に接合された前記小片にマスクを形成する工程と、
前記マスクが設けられた前記小片にエッチングを行うことで、前記第２基板を除去する工程と、を有し、
前記マスクは開口部を有し、
前記開口部から前記第２基板は露出し、
前記開口部は第１方向に垂直な辺を有しておらず、
前記第２基板を除去する工程におけるエッチングは、前記第１方向に比べて、前記第１方向に交差する第２方向に進みやすい半導体光素子の製造方法。
【請求項2】
前記開口部の平面形状は円形である請求項１に記載の半導体光素子の製造方法。
【請求項3】
前記マスクは１つの前記開口部を有する請求項１または請求項２に記載の半導体光素子の製造方法。
【請求項4】
前記第１方向における前記開口部の端部から前記第２基板の端部までの距離は、前記第２基板の厚さの１／４以上、２倍以下である請求項１または請求項２に記載の半導体光素子の製造方法。
【請求項5】
前記マスクは複数の前記開口部を有する請求項１または請求項２に記載の半導体光素子の製造方法。
【請求項6】
前記第１方向における隣り合う２つの前記開口部の間の距離は、前記第２基板の厚さの２倍以下である請求項５に記載の半導体光素子の製造方法。
【請求項7】
前記開口部は長軸および短軸を有し、
前記長軸は前記第２方向に対して傾斜している請求項５に記載の半導体光素子の製造方法。
前記長軸は前記第２方向に対して傾斜している請求項５に記載の半導体光素子の製造方法。
【請求項8】
前記長軸の前記第２方向からの傾斜角度は３０°以上、１５０°以下である請求項７に記載の半導体光素子の製造方法。
【請求項9】
前記開口部の平面形状は楕円形、矩形、およびひし形のいずれかである請求項７に記載の半導体光素子の製造方法。
【請求項10】
前記第２基板はインジウムリンを含み、
前記半導体層はインジウムガリウム砒素を含み、
前記第２基板を除去する工程において、塩酸を含むエッチャントを用いたウェットエッチングにより前記第２基板を除去する請求項１または請求項２に記載の半導体光素子の製造方法。
前記半導体層はインジウムガリウム砒素を含み、
前記第２基板を除去する工程において、塩酸を含むエッチャントを用いたウェットエッチングにより前記第２基板を除去する請求項１または請求項２に記載の半導体光素子の製造方法。
【請求項11】
前記半導体層は第１半導体層と第２半導体層とを含み、
前記第２基板、前記第１半導体層、および前記第２半導体層はこの順番に積層され、
前記接合する工程において、前記第２半導体層が前記第１基板に接合され、
前記製造方法は、
前記第２基板を除去する工程の後、前記第１半導体層を除去する工程と、
前記第２半導体層をエッチングする工程と、を有する請求項１または請求項２に記載の半導体光素子の製造方法。
前記第２基板、前記第１半導体層、および前記第２半導体層はこの順番に積層され、
前記接合する工程において、前記第２半導体層が前記第１基板に接合され、
前記製造方法は、
前記第２基板を除去する工程の後、前記第１半導体層を除去する工程と、
前記第２半導体層をエッチングする工程と、を有する請求項１または請求項２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】
本開示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】
化合物半導体で形成され光学利得を有する半導体素子を、導波路を形成したＳＯＩ（Ｓｉｌｉｃｏｎ Ｏｎ Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）基板（シリコンフォトニクス）などの基板に接合する技術が知られている（例えば特許文献１）。例えばインジウムリン（ＩｎＰ）などの化合物半導体のウェハに半導体層を成長する。ウェハを切断することで半導体素子を形成する。半導体素子をＳＯＩ基板に接合する。接合後に、半導体素子にエッチングなどを行う。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開２０１５－１６４１４８号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
接合後のエッチングにおいて、エッチングの異方性に起因して、残存物が発生することがある。残存物は、例えばレジストの塗布といった後工程の障害となる。そこで、エッチングにおいて残存物の発生を抑制することが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】
【0005】
本開示に係る半導体光素子の製造方法は、ＩＩＩ－Ｖ族化合物半導体を含む小片と、第１基板とを有する半導体光素子の製造方法であって、小片は第２基板と、第２基板の上に積層された半導体層とを有し、前記製造方法は、前記小片の前記半導体層を前記第１基板に接合する工程と、前記第１基板に接合された前記小片にマスクを形成する工程と、前記マスクが設けられた前記小片にエッチングを行うことで、前記第２基板を除去する工程と、を有し、前記マスクは開口部を有し、前記開口部から前記第２基板は露出し、前記開口部は第１方向に垂直な辺を有しておらず、前記第２基板を除去する工程におけるエッチングは、前記第１方向に比べて、前記第１方向に交差する第２方向に進みやすいものである。
【発明の効果】
【0006】
本開示によれば、エッチングにおいて残存物の発生を抑制することが可能な半導体光素子の製造方法を提供することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【0007】
【発明を実施するための形態】
【0008】
[本開示の実施形態の説明]
最初に本開示の実施形態の内容を列記して説明する。
最初に本開示の実施形態の内容を列記して説明する。
【0009】
本開示の一形態は、（１）ＩＩＩ－Ｖ族化合物半導体を含む小片と、第１基板とを有する半導体光素子の製造方法であって、小片は第２基板と、第２基板の上に積層された半導体層とを有し、前記製造方法は、前記小片の前記半導体層を前記第１基板に接合する工程と、前記第１基板に接合された前記小片にマスクを形成する工程と、前記マスクが設けられた前記小片にエッチングを行うことで、前記第２基板を除去する工程と、を有し、前記マスクは開口部を有し、前記開口部から前記第２基板は露出し、前記開口部は第１方向に垂直な辺を有しておらず、前記第２基板を除去する工程におけるエッチングは、前記第１方向に比べて、前記第１方向に交差する第２方向に進みやすい半導体光素子の製造方法である。開口部が第１方向に垂直な辺を有していないため、第２基板のエッチングにおいて、エッチングレートの低い面が露出しにくい。第２基板のエッチングが進みやすい。エッチングおける残存物の発生を抑制することができる。
（２）上記（１）において、前記開口部の平面形状は円形でもよい。開口部が第１方向に垂直な辺を有していないため、第２基板のエッチングにおいて、エッチングレートの低い面が露出しにくい。第２基板のエッチングが進みやすい。エッチングおける残存物の発生が抑制される。
（３）上記（１）または（２）において、前記マスクは１つの前記開口部を有してもよい。開口部が第１方向に垂直な辺を有していないため、第２基板のエッチングにおいて、エッチングレートの低い面が露出しにくい。第２基板のエッチングが進みやすい。エッチングおける残存物の発生が抑制される。
（４）上記（１）から（３）のいずれかにおいて、前記第１方向における前記開口部の端部から前記第２基板の端部までの距離は、前記第２基板の厚さの１／４以上、２倍以下でもよい。エッチングは第２基板の厚さの方向に進み、かつ第２基板の面内の方向にも進む。エッチングは、半導体層まで進み、かつ第２基板の端部まで到達する。残存物の発生を抑制することができる。
（５）上記（１）または（２）において、前記マスクは複数の前記開口部を有してもよい。開口部が第１方向に垂直な辺を有していないため、第２基板のエッチングにおいて、エッチングレートの低い面が露出しにくい。第２基板のエッチングが進みやすい。エッチングおける残存物の発生を抑制することができる。
（６）上記（５）において、前記第１方向における隣り合う２つの前記開口部の間の距離は、前記第２基板の厚さの２倍以下でもよい。エッチングは第２基板の厚さの方向に進み、かつ第２基板の面内の方向にも進む。第２基板のうち開口部の間の部分がエッチングによって除去される。残存物の発生を抑制することができる。
（７）上記（５）または（６）において、前記開口部は長軸および短軸を有し、前記長軸は前記第２方向に対して傾斜していてもよい。第２基板のエッチングにおいて、エッチングレートの低い面が露出しにくい。第２基板のエッチングが進みやすい。エッチングおける残存物の発生が抑制される。
（８）上記（７）において、前記長軸の前記第２方向からの傾斜角度は３０°以上、１５０°以下でもよい。第２基板のエッチングにおいて、エッチングレートの低い面が露出しにくい。第２基板のエッチングが進みやすい。エッチングおける残存物の発生が抑制される。
（９）上記（７）または（８）において、前記開口部の平面形状は楕円形、矩形、およびひし形のいずれかでもよい。第２基板のエッチングにおいて、エッチングレートの低い面が露出しにくい。第２基板のエッチングが進みやすい。エッチングおける残存物の発生が抑制される。
（１０）上記（１）から（９）のいずれかにおいて、前記第２基板はインジウムリンを含み、前記半導体層はインジウムガリウム砒素を含み、前記第２基板を除去する工程において、塩酸を含むエッチャントを用いたウェットエッチングにより前記第２基板を除去してもよい。第２基板と半導体層との間で高いエッチング選択比が得られる。エッチングによって第２基板を除去する。エッチングは半導体層で停止する。
（１１）上記（１）から（１０）のいずれかにおいて、前記半導体層は第１半導体層と第２半導体層とを含み、前記第２基板、前記第１半導体層、および前記第２半導体層はこの順番に積層され、前記接合する工程において、前記第２半導体層が前記第１基板に接合され、前記製造方法は、前記第２基板を除去する工程の後、前記第１半導体層を除去する工程と、前記第２半導体層をエッチングする工程と、を有してもよい。第２半導体層の加工に対する残存物の影響が抑制される。
（２）上記（１）において、前記開口部の平面形状は円形でもよい。開口部が第１方向に垂直な辺を有していないため、第２基板のエッチングにおいて、エッチングレートの低い面が露出しにくい。第２基板のエッチングが進みやすい。エッチングおける残存物の発生が抑制される。
（３）上記（１）または（２）において、前記マスクは１つの前記開口部を有してもよい。開口部が第１方向に垂直な辺を有していないため、第２基板のエッチングにおいて、エッチングレートの低い面が露出しにくい。第２基板のエッチングが進みやすい。エッチングおける残存物の発生が抑制される。
（４）上記（１）から（３）のいずれかにおいて、前記第１方向における前記開口部の端部から前記第２基板の端部までの距離は、前記第２基板の厚さの１／４以上、２倍以下でもよい。エッチングは第２基板の厚さの方向に進み、かつ第２基板の面内の方向にも進む。エッチングは、半導体層まで進み、かつ第２基板の端部まで到達する。残存物の発生を抑制することができる。
（５）上記（１）または（２）において、前記マスクは複数の前記開口部を有してもよい。開口部が第１方向に垂直な辺を有していないため、第２基板のエッチングにおいて、エッチングレートの低い面が露出しにくい。第２基板のエッチングが進みやすい。エッチングおける残存物の発生を抑制することができる。
（６）上記（５）において、前記第１方向における隣り合う２つの前記開口部の間の距離は、前記第２基板の厚さの２倍以下でもよい。エッチングは第２基板の厚さの方向に進み、かつ第２基板の面内の方向にも進む。第２基板のうち開口部の間の部分がエッチングによって除去される。残存物の発生を抑制することができる。
（７）上記（５）または（６）において、前記開口部は長軸および短軸を有し、前記長軸は前記第２方向に対して傾斜していてもよい。第２基板のエッチングにおいて、エッチングレートの低い面が露出しにくい。第２基板のエッチングが進みやすい。エッチングおける残存物の発生が抑制される。
（８）上記（７）において、前記長軸の前記第２方向からの傾斜角度は３０°以上、１５０°以下でもよい。第２基板のエッチングにおいて、エッチングレートの低い面が露出しにくい。第２基板のエッチングが進みやすい。エッチングおける残存物の発生が抑制される。
（９）上記（７）または（８）において、前記開口部の平面形状は楕円形、矩形、およびひし形のいずれかでもよい。第２基板のエッチングにおいて、エッチングレートの低い面が露出しにくい。第２基板のエッチングが進みやすい。エッチングおける残存物の発生が抑制される。
（１０）上記（１）から（９）のいずれかにおいて、前記第２基板はインジウムリンを含み、前記半導体層はインジウムガリウム砒素を含み、前記第２基板を除去する工程において、塩酸を含むエッチャントを用いたウェットエッチングにより前記第２基板を除去してもよい。第２基板と半導体層との間で高いエッチング選択比が得られる。エッチングによって第２基板を除去する。エッチングは半導体層で停止する。
（１１）上記（１）から（１０）のいずれかにおいて、前記半導体層は第１半導体層と第２半導体層とを含み、前記第２基板、前記第１半導体層、および前記第２半導体層はこの順番に積層され、前記接合する工程において、前記第２半導体層が前記第１基板に接合され、前記製造方法は、前記第２基板を除去する工程の後、前記第１半導体層を除去する工程と、前記第２半導体層をエッチングする工程と、を有してもよい。第２半導体層の加工に対する残存物の影響が抑制される。
【0010】
［本開示の実施形態の詳細］
本開示の実施形態に係る半導体光素子の製造方法の具体例を、以下に図面を参照しつつ説明する。なお、本開示はこれらの例示に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
本開示の実施形態に係る半導体光素子の製造方法の具体例を、以下に図面を参照しつつ説明する。なお、本開示はこれらの例示に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【0011】
＜第１実施形態＞
（半導体光素子）
図１Ａは第１実施形態に係る半導体光素子１００を例示する斜視図である。図１Ｂは図１Ａの線Ａ－Ａに沿った断面図である。図１Ａおよび図１Ｂに示すように半導体光素子１００は、基板１０（第１基板）と半導体素子２０とを有するハイブリッド型のレーザ素子である。半導体素子２０はＩＩＩ－Ｖ族化合物半導体層を含む素子である。半導体素子２０は、例えば光学利得を有し、光を発生させる。別の例では、半導体素子２０は、光感度を有し、光を吸収して光電流を発生させる。半導体素子２０は、電圧に応じて屈折率を変化させ、光を変調させてもよい。基板１０は光を伝搬させる。Ｚ軸方向は基板１０の上面の法線方向である。
（半導体光素子）
図１Ａは第１実施形態に係る半導体光素子１００を例示する斜視図である。図１Ｂは図１Ａの線Ａ－Ａに沿った断面図である。図１Ａおよび図１Ｂに示すように半導体光素子１００は、基板１０（第１基板）と半導体素子２０とを有するハイブリッド型のレーザ素子である。半導体素子２０はＩＩＩ－Ｖ族化合物半導体層を含む素子である。半導体素子２０は、例えば光学利得を有し、光を発生させる。別の例では、半導体素子２０は、光感度を有し、光を吸収して光電流を発生させる。半導体素子２０は、電圧に応じて屈折率を変化させ、光を変調させてもよい。基板１０は光を伝搬させる。Ｚ軸方向は基板１０の上面の法線方向である。
【0012】
図１Ｂに示すように、基板１０は、Ｚ軸方向に順に積層された基板１２、ボックス層１４、およびシリコン（Ｓｉ）層１６を含むＳＯＩ基板である。基板１２は例えばＳｉで形成される。ボックス層１４は例えば酸化シリコン（ＳｉＯ２）で形成される。ボックス層１４の厚さは例えば３μｍである。Ｓｉ層１６の厚さは、例えば２２０ｎｍである。基板１０の上面は絶縁膜１８で覆われている。絶縁膜１８は例えば厚さ１μｍのＳｉＯ２で形成されている。Ｓｉ層１６の屈折率は３．４５である。ボックス層１４および絶縁膜１８の屈折率は、Ｓｉ層１６より低く、１．４５である。
【0013】
基板１０のＳｉ層１６は、導波路１１、２つの凹部１３、２つのテラス１５を有する。導波路１１と凹部１３とは同じ方向に延伸する。２つの凹部１３は導波路１１の両側に位置し、導波路１１と同じ方向に延伸する。テラス１５はＳｉ層１６の平面であり、凹部１３の導波路１１とは反対に位置する。図１Ｂにおいて凹部１３の底面はＳｉ層１６であるが、底面はボックス層１４でもよい。Ｓｉ層１６には、リング共振器およびループミラーなどの光学部品を設けてもよい。例えば導波路１１をリング状に湾曲させることでリング共振器が形成される。
【0014】
図１Ｂに示すように、半導体素子２０は、Ｓｉ層１６の上面であって、導波路１１および凹部１３の上に接合されている。半導体素子２０は、クラッド層２２、活性層２４、クラッド層２６およびコンタクト層２８を有する。クラッド層２２からコンタクト層２８は、基板１０の上面から上に向けて順番に積層されている。
【0015】
クラッド層２２は、例えば厚さ４００ｎｍのｎ型インジウムリン（ｎ－ＩｎＰ）で形成される。クラッド層２６は、例えば厚さ２μｍのｐ－ＩｎＰで形成される。コンタクト層２８は、（ｐ＋）－ガリウムインジウム砒素（ＧａＩｎＡｓ）などで形成されている。活性層２４は、交互に積層された複数の井戸層およびバリア層を含み、多重量子井戸構造（ＭＱＷ：Ｍｕｌｔｉ Ｑｕａｎｔｕｍ Ｗｅｌｌ）を有する。井戸層およびバリア層は、ノンドープのガリウムインジウム砒素リン（ｉ－ＧａＩｎＡｓＰ）などで形成されている。活性層２４の厚さは例えば３００ｎｍである。活性層２４は光学利得を有し、例えば波長１．５５μｍの光を出射する。半導体素子２０の各層は上記以外のＩＩＩ－Ｖ族化合物半導体で形成されてもよい。
【0016】
図１Ａに示すように、半導体素子２０はメサ３０、電極３２および３４を有する。半導体素子２０のメサ３０は導波路１１の上に位置する。メサ３０の先端はテーパ形状であり、導波路１１に沿って先細りである。半導体素子２０のメサ３０およびテーパ形状の先端などが、素子構造である。
【0017】
図１Ｂに示すように、メサ３０は活性層２４、クラッド層２６およびコンタクト層２８で形成され、導波路１１の上に位置する。クラッド層２２はメサ３０と基板１０との間に位置し、メサ３０の外側に広がる。クラッド層２２は、基板１０の導波路１１の上面およびテラス１５の上面に接触する。メサ３０およびクラッド層２２の表面は絶縁膜１８に覆われる。絶縁膜１８はメサ３０の上、およびクラッド層２２の上に開口部を有する。
【0018】
図１Ｂに示すように、電極３２は、メサ３０の上からメサ３０の外側の絶縁膜１８の上面まで延伸する。電極３２は絶縁膜１８の開口部を通じてコンタクト層２８と電気的に接続される。電極３２は例えばチタン（Ｔｉ）、白金（Ｐｔ）および金（Ａｕ）の積層体などで形成されている。電極３４は電極３２から離間し、絶縁膜１８の上面に設けられ、絶縁膜１８の開口部を通じてクラッド層２２に電気的に接続される。電極３４は、例えば金、ゲルマニウムおよびニッケルの合金（ＡｕＧｅＮｉ）などの金属で形成されている。電極３２および電極３４にＡｕのメッキ層などを設けてもよい。
【0019】
電極３２および３４に電圧を印加し、半導体素子２０の活性層２４にキャリアを注入する。キャリアを注入することで、活性層２４は光を生成する。半導体素子２０と基板１０とはエバネッセント光結合によって光学的に結合しており、光は基板１０の導波路１１に遷移する。光は導波路１１を伝搬し基板１０の端部から半導体光素子１００の外に出射される。
【0020】
（製造方法）
図２Ａから図１１Ｂは半導体光素子１００の製造方法を例示する図である。図２Ａは基板４０（第２基板）を例示する平面図である。図２Ｂは図２Ａの線Ｂ－Ｂに沿った断面図である。図中には基板４０の結晶の方向を示している。図２Ａにおいて、基板４０の表面は（１００）面である。奥から手前の方向は［１００］方向である。上は［０１１］方向である。下は［０－１－１］方向である。右は［０１－１］方向である。左は［０－１１］方向である。［０－１１］方向および［０１－１］方向は第１方向に対応する。［０１１］方向および［０－１－１］方向は第２方向に対応し、［０－１１］方向および［０１－１］方向とは交差する。［０１１］方向および［０－１－１］方向は、［０－１１］方向および［０１－１］方向に直交する。
図２Ａから図１１Ｂは半導体光素子１００の製造方法を例示する図である。図２Ａは基板４０（第２基板）を例示する平面図である。図２Ｂは図２Ａの線Ｂ－Ｂに沿った断面図である。図中には基板４０の結晶の方向を示している。図２Ａにおいて、基板４０の表面は（１００）面である。奥から手前の方向は［１００］方向である。上は［０１１］方向である。下は［０－１－１］方向である。右は［０１－１］方向である。左は［０－１１］方向である。［０－１１］方向および［０１－１］方向は第１方向に対応する。［０１１］方向および［０－１－１］方向は第２方向に対応し、［０－１１］方向および［０１－１］方向とは交差する。［０１１］方向および［０－１－１］方向は、［０－１１］方向および［０１－１］方向に直交する。
【0021】
図２Ａに示す基板４０は、例えば２インチのＩｎＰ基板である。図２Ｂに示すように、例えば有機金属気相成長法（ＭＯＶＰＥ：Ｍｅｔａｌｏｒｇａｎｉｃ Ｖａｐｏｒ Ｐｈａｓｅ Ｅｐｉｔａｘｙ）により、基板４０の１つの面に、エッチングストップ層４２（第１半導体層）、および半導体層４４（第２半導体層）を、この順番でエピタキシャル成長する。半導体層４４は、図１Ｂに示したクラッド層２２、活性層２４、クラッド層２６およびコンタクト層２８を含む。エッチングストップ層４２の上に、クラッド層２２、活性層２４、クラッド層２６およびコンタクト層２８がこの順番で積層される。基板４０は、例えば厚さが３５０μｍのインジウムリン（ＩｎＰ）で形成されている。エッチングストップ層４２は、例えば厚さが０．３μｍのインジウムガリウム砒素（ＩｎＧａＡｓ）で形成されている。半導体層４４の成長後、ダイシングを行う。
【0022】
図３Ａはダイシング後の基板４０を例示する平面図である。図３Ｂは図３Ａの線Ｃ－Ｃに沿った断面図であり、１つの小片４３を含む断面を例示している。ＩｎＰは［０－１１］方向および［０－１－１］方向に沿って割れやすい。これらの方向に沿ってウェハを分割する。図３Ａに示すように、ダイシングによってウェハを分割し、複数の小片４３を形成する。ＩｎＰ系半導体で形成される基板４０は、（０１－１）面および（０－１－１）面を劈開面として割れやすい。［０１１］方向および［０－１－１］方向に沿って、半導体層４４、エッチングストップ層４２および基板４０を切断する。［０－１１］方向および［０１－１］方向に沿って半導体層４４、エッチングストップ層４２、および基板４０を切断する。ダイシングによって小片４３が形成される。図３Ｂに示すように、小片４３は、基板４０、エッチングストップ層４２および半導体層４４を含む。
【0023】
小片４３の平面形状は矩形である。基板４０は辺４３ａ、辺４３ｂ、辺４３ｃおよび辺４３ｄを有する。辺４３ａおよび辺４３ｂは、互いに対向し、かつ［０１１］方向および［０－１－１］方向に垂直である。辺４３ｃおよび辺４３ｄは、互いに対向し、かつ［０１－１］方向および［０－１１］方向に垂直である。小片４３の辺４３ａおよび辺４３ｂの長さＬ１は例えば３．２ｍｍである。小片４３の辺４３ｃおよび辺４３ｄの長さＬ０は例えば３．２ｍｍである。長さＬ１は長さＬ０に等しくてもよいし、長さＬ０とは異なってもよい。
【0024】
図４Ａは基板１０を例示する平面図である。基板１０は例えば直径１０インチのウェハである。図４Ａに示すように、基板１０に複数の小片４３を接合する。接合の方法は親水化接合またはプラズマ活性化接合などである。小片４３の半導体層４４の表面および基板１０のＳｉ層１６の表面に親水化、またはプラズマ照射による活性化を行う。
【0025】
図４Ｂは１つの小片４３を含む図面を例示する断面図である。図４Ｂに示すように、半導体層４４の表面を、基板１０のＳｉ層１６の表面に対向させ、接触させる。接触後、例えば３００℃の温度で加熱処理を行うことで、接合強度を強める。Ｚ軸方向において、基板１０、半導体層４４、エッチングストップ層４２および基板４０がこの順番に並ぶ。小片４３の基板４０は、半導体層４４およびエッチングストップ層４２を挟んで基板１０の反対に位置する。図４Ｂに示すように、半導体層４４は基板１０の導波路１１の上に接合される。
【0026】
図５Ａ、図６Ａ、図７Ａ、図８Ａ、図９Ａ、図１０Ａおよび図１１Ａは１つの小片を含む平面を例示する平面図である。図５Ｂ、図６Ｂ、図７Ｂ、図８Ｂ、図９Ｂ、図１０Ｂおよび図１１Ｂは対応する平面図の線Ｄ－Ｄに沿った断面図である。
【0027】
図５Ａおよび図５Ｂに示すように、例えばプラズマＣＶＤ（Ｃｈａｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法により、絶縁膜４５を形成する。絶縁膜４５は、基板１０の上面、小片４３の側面および上面を覆う。絶縁膜４５は酸化シリコン（ＳｉＯ２）などの絶縁体で形成されている。小片４３の上面における絶縁膜４５の厚さは例えば１μｍである。小片４３の側面における厚さは例えば０．５μｍである。
【0028】
図６Ａおよび図６Ｂに示すように、絶縁膜４５の表面にレジスト４７を形成する。フォトリソグラフィおよびエッチングなどにより、レジスト４７のパターニングを行い、レジスト４７に開口部４７ａを形成する。開口部４７ａは小片４３の上であって、小片４３の平面のほぼ中央に位置する。図６Ａに示すように、開口部４７ａの平面形状は円形である。開口部４７ａの端部は、小片４３の辺４３ａ、辺４３ｂ、辺４３ｃ、および辺４３ｄから離間し、４つの辺に囲まれている。
【0029】
開口部４７ａの直径Ｄ１は、小片４３の辺の長さＬ０およびＬ１より小さい。［０１－１］方向における、開口部４７ａの端部と小片４３の端部との最短距離Ｄ２（開口部４７ａの端部から辺４３ｄまでの距離）は、例えば１００μｍ以上、５００μｍ以下である。開口部４７ａから辺４３ａまでの距離、辺４３ｂまでの距離、辺４３ｃまでの距離は、それぞれＤ２と同程度であり、Ｄ２に等しくてもよい。開口部４７ａからは絶縁膜４５が露出する。
【0030】
図７Ａおよび図７Ｂに示すように、例えばバッファードフッ酸を用いたエッチングを行い、レジスト４７のパターンを絶縁膜４５に転写する。エッチングによって、絶縁膜４５からマスク４６が形成される。マスク４６は開口部４８を有する。開口部４８は、レジスト４７の開口部４７ａに重なり、マスク４６を貫通する。基板４０は開口部４８から露出する。開口部４８の平面形状は円形である。開口部４８は［０１－１］方向に垂直な辺および［０－１１］方向な垂直な辺を有さない。開口部４８の直径は開口部４７ａの直径Ｄ１に等しい。開口部４８の端部から小片４３の端部までの距離は、開口部４７ａの端部から小片４３の端部までの距離（例えばＤ２）に等しい。開口部４８からは小片４３の基板４０が露出する。図８Ａおよび図８Ｂに示すように、レジスト４７を除去する。マスク４６が露出する。
【0031】
図９Ａから図１０Ｂに示すように、基板４０の裏面からウェットエッチングを行う。基板４０がＩｎＰ基板である場合、基板４０の裏面は（－１００）面である。基板４０がＩｎＰ基板である場合、エッチャントとしては塩酸（ＨＣｌ）を含む溶液を用いる。エッチャントの溶液は、基板４０を構成する材料に合わせて選択される。
【0032】
図９Ａに示すように、マスク４６の開口部４８は円形である。開口部４８からは基板４０の円形の領域が露出する。露出する面は（－１００）面である。ＩｎＰ基板の（－１００）面に対して、塩酸系のエッチャントを用いてウェットエッチングを施すとき、図９Ｂに示すように、エッチングは基板４０の厚さ方向、すなわち［１００］方向に進行する。ウェットエッチングは、［１００］方向に進むとともに、基板４０の面内にも進む。すなわち、ウェットエッチングは３次元的にあらゆる方向に進行する。
【0033】
基板４０のウェットエッチングには異方性がある。エッチングは［０１－１］方向、［０－１１］方向、［０１１］方向、および［０－１－１］方向にも進行する。エッチングの進行しやすさは方向ごとに異なる。（－１００）面と３５度の角度を有する面に垂直な方向に対するエッチングレートは極めて小さく、当該方向にはエッチングはほとんど進行しない。基板４０に対するウェットエッチングの開始から、ある方向で基板４０が溶けてなくなるまでの時間を、その方向におけるエッチングレートと定義する。［０１－１］方向におけるエッチングレート、および［０－１１］方向におけるエッチングレートは、［０１１］方向におけるエッチングレートおよび［０－１－１］方向におけるエッチングレートより小さい。
【0034】
図９Ａに示すように、マスク４６の開口部４８は円形であり、［０１－１］方向および［０－１１］方向に垂直な辺を有さない。エッチングレートの小さい面が露出しにくい。図９Ｂに示すように、ウェットエッチングは［１００］方向にも、面内の方向にも進み、基板４０のうちマスク４６の下の部分にも進む。ウェットエッチングは、［１００］方向においてエッチングストップ層４２に達し、エッチングストップ層４２で停止する。ウェットエッチングは、小片４３の辺４３ａ、辺４３ｂ、辺４３ｃおよび辺４３ｄまで達する。図１０Ａおよび図１０Ｂに示すように、ウェットエッチングによって小片４３から基板４０が除去される。エッチングストップ層４２が露出する。ウェットエッチングの終了後、バッファードフッ酸（ＢＨＦ）を用いたエッチングによりマスク４６を除去する。マスク４６を取り除いた後、小片４３に後工程を行う。
【0035】
図１１Ａおよび図１１Ｂに示すように、エッチングストップ層４２を除去する。半導体層４４が露出する。半導体層４４の上にレジストパターンおよびエッチングマスクなどを設ける。エッチングを行い、半導体層４４から図１Ａおよび図１Ｂに示す半導体素子２０を形成する。半導体光素子１００が形成される。
【0036】
図１２Ａおよび図１３Ａは比較例に係る半導体光素子の製造方法を例示する平面図である。図１２Ｂおよび図１３Ｂは対応する平面図の線Ｄ－Ｄに沿った断面図である。小片４３の基板１０への接合後、マスクを設けずに、基板４０にウェットエッチングを行う。
【0037】
基板４０のウェットエッチングにおいて、［０１－１］方向および［０－１１］方向にエッチングが進むとき、（－１００）面と３５度の角度を有し、［０１１］方向に平行に延伸する特定の結晶面が露出しやすい。（－１００）面に対し３５度で傾斜した面に垂直な方向のエッチングレートは極めて小さい。角度３５度で傾斜した面が露出すると、その面に垂直な方向にはエッチングが進みにくい。［０１１］方向および［０－１－１］方向に比べて、［０１－１］方向および［０－１１］方向にはエッチングが進みにくい。
【0038】
図１２Ａおよび図１２Ｂに示すように、［０１－１］方向および［０－１１］方向に、基板４０の一部が除去されず、残存物４０ｅとして残る。基板４０のウェットエッチングの後、エッチングストップ層４２にウェットエッチングを行う。図１３Ａおよび図１３Ｂに示すように、残存物４０ｅ、および下のエッチングストップ層４２が残る。残存物４０ｅは辺４３ｃおよび辺４３ｄに沿って延伸する。残存物４０ｅはエッチングストップ層４２の上面から上に突出する。残存物４０ｅの断面形状は三角形である。残存物４０ｅの底角の角度は例えば３５度である。残存物４０ｅの高さは例えば２０μｍである。残存物４０ｅ底辺の長さは例えば３０μｍである。残存物４０ｅがあるため、半導体層４４の上にレジストパターンおよびエッチングマスクなどを形成することが難しい。
【0039】
第１実施形態によれば、小片４３を基板１０に接合した後、小片４３にマスク４６を形成する。マスク４６が設けられた小片４３にウェットエッチングを行う。ウェットエッチングは、［０１－１］方向および［０－１１］方向に進みにくく、［０１１］方向および［０－１－１］方向に進みやすい。マスク４６は開口部４８を有する。図７Ａに示すように、開口部４８の平面形状は円形であり、［０１－１］方向および［０－１１］方向に垂直な辺を有さない。ウェットエッチングの工程において、エッチングレートの低い面が露出しにくい。ウェットエッチングは［１００］方向に進むとともに、基板４０の面内にも進む。ウェットエッチングがエッチングストップ層４２に達し、かつ小片４３の４つの辺に達することで、基板４０は除去される。図１０Ａおよび図１０Ｂに示すように、残存物の発生を抑制することができる。残存物のない小片４３を加工することで、半導体素子２０を形成することができる。
【0040】
［０１－１］方向における開口部４８の端部から小片４３の辺４３ｄまでの距離Ｄ２は、基板４０の厚さの１／４以上、２倍以下である。基板４０の厚さが３５０μｍである場合、距離Ｄ２は、おおよそ９０μｍから７００μｍの範囲内であり、例えば１００μｍ以上、５００μｍ以下としてもよい。マスク４６の端部から小片４３の他の辺４３ａ、辺４３ｂおよび辺４３ｃまでの距離は距離Ｄ２と同程度であり、距離Ｄ２に等しくてもよい。
【0041】
ウェットエッチングは、基板４０の厚さの方向に進み、かつ面内の方向にも進む。距離Ｄ２が大きすぎると、ウェットエッチングがエッチングストップ層４２まで進んだ時点で、辺４３ｃおよび辺４３ｄまで到達しない。［０１－１］方向および［０－１１］方向に基板４０が残る恐れがある。距離Ｄ２が小さすぎると、ウェットエッチングがエッチングストップ層４２まで進む前に、ウェットエッチングが辺４３ｃおよび辺４３ｄまで到達する。基板４０が残ってしまう。［０１－１］方向および［０－１１］方向におけるマスク４６の端部から基板４０の端部までの距離Ｄ２を、上記のような範囲とする。ウェットエッチングが、厚さ方向ではエッチングストップ層４２まで進み、かつ［０１－１］方向および［０－１１］方向において小片４３の端部まで到達する。基板４０の残存物の発生を抑制することができる。
【0042】
マスク４６の平面内の面積（図１０Ａの点線の内側の面積）に対して、開口部４８が占める割合は、例えば７０％程度である。基板４０の裏面のうち約３０％はマスク４６で覆われ、約７０％は開口部４８から露出する。ウェットエッチングは、基板４０の裏面のうち露出する部分から、マスク４６で覆われた部分にも進む。基板４０が除去され、残存物の発生は抑制される。開口部４８が占める割合は５０％以上、９０％以下でもよい。
【0043】
マスク４６は１つの開口部４８を有する。開口部４８の平面形状は円形である。開口部４８が［０１－１］方向および［０－１１］方向に垂直な辺を有さない。ウェットエッチングの工程において残存部が発生しにくい。開口部４８の平面形状は楕円形でもよい。開口部４８の短軸は、［０１１］方向および［０－１－１］方向に平行である。長軸は［０１－１］方向および［０－１１］方向に平行である。開口部４８の平面形状はひし形などの多角形でもよい。後述するように開口部の個数は２個以上でもよい。
【0044】
基板４０とエッチングストップ層４２との間でエッチング選択比が高いことにより、接合後に基板４０をウェットエッチングで除去することができる。例えば、基板４０はＩｎＰで形成される。エッチングストップ層４２はＩｎＧａＡｓで形成される。ウェットエッチングのエッチャントとして塩酸を用いる。基板４０を除去し、ウェットエッチングをエッチングストップ層４２で停止させることができる。基板４０はＩｎＰを含んでもよいし、ＩｎＰ以外の半導体で形成されてもよい。エッチングストップ層４２はＩｎＧａＡｓを含んでもよいし、ＩｎＧａＡｓ以外の半導体で形成されてもよい。エッチャントは塩酸以外の溶液を含んでもよい。
【0045】
残存物４０ｅの発生が抑制されることで、半導体層４４の上にレジストパターンおよびエッチングマスクなどを形成することが可能である。半導体層４４のエッチングを行い、図１Ａに示すようなテーパ形状を有するメサ３０を形成することができる。
【0046】
基板４０の表面は（１００）面であるとした。基板４０の表面の面方位が、ＩｎＰの（１００）面に対して例えば２°、６°、１５°など１５°以下に傾いてもよい。こうした基板４０を用いた場合でも、第１実施形態と同様の効果が得られる。第１方向および第２方向は、製造上のばらつきの範囲で［０１－１］方向および［０１１］方向からずれることがある。当該ばらつきが発生した場合でも同様の効果が得られる。
【0047】
＜第２実施形態＞
図１４Ａは第２実施形態に係る半導体光素子の製造方法を例示する平面図である。図１４Ｂは図１４Ａの線Ｄ－Ｄに沿った断面図である。図１４Ａおよび図１４Ｂは、第１実施形態の図８Ａおよび図８Ｂに対応する工程を例示している。第１実施形態と同じ構成については、説明を省略する。
図１４Ａは第２実施形態に係る半導体光素子の製造方法を例示する平面図である。図１４Ｂは図１４Ａの線Ｄ－Ｄに沿った断面図である。図１４Ａおよび図１４Ｂは、第１実施形態の図８Ａおよび図８Ｂに対応する工程を例示している。第１実施形態と同じ構成については、説明を省略する。
【0048】
図１４Ａおよび図１４Ｂに示すように、小片４３が基板１０に接合され、マスク５０が設けられている。マスク５０は、マスク４６と同様にＳｉＯ２で形成され、マスク４６に代えて用いられる。絶縁膜４５を小片４３に設ける。レジストを設け、レジストパターニングを行う。レジストには複数の開口部が形成される。レジストのパターンを絶縁膜４５に転写し、マスク４６を形成する。
【0049】
マスク５０は複数の開口部５２を有する。開口部５２からは基板４０が露出する。開口部５２の平面形状は円形である。［０１－１］方向および［０－１１］方向に、８個の開口部５２が並び、列を形成する。［０１１］方向および［０－１－１］方向に、開口部５２の列は９列並ぶ。開口部５２の直径Ｄ３は例えば１０μｍ以上、１００μｍ以下である。隣り合う２つの開口部５２の間の距離Ｄ４は、例えば１０μｍ以上、５０μｍ以下である。複数の開口部５２のうち最も小片４３の端部に近いものを開口部５２ａとする。開口部５２ａの端部から小片４３の端部までの最短距離Ｄ５は、例えば１０μｍ以上、５０μｍ以下である。
【0050】
マスク５０が設けられた小片４３にウェットエッチングを行うことで、基板４０を除去する。エッチングストップ層４２が露出する。基板４０除去後の工程は第１実施形態と同じである。
【0051】
第２実施形態によれば、マスク５０は複数の開口部５２を有する。開口部５２は円形であり、［０１－１］方向および［０－１１］方向に垂直な辺を有さない。ウェットエッチングの工程において、エッチングレートの低い面が露出しにくい。ウェットエッチングは［１００］方向に進むとともに、基板４０の面内にも進む。ウェットエッチングは、基板４０のうちマスク５０の下の部分、および複数の開口部５２の間の部分にも進む。ウェットエッチングがエッチングストップ層４２に達し、かつ小片４３の４つの辺に達することで、基板４０は除去される。残存物の発生を抑制することができる。残存物のない小片４３を加工することで、半導体素子２０を形成することができる。
【0052】
隣り合う２つの開口部５２の間の距離Ｄ４は、基板４０の厚さの２倍以下であり、例えば１０μｍ以上、５０μｍ以下である。基板４０のうち２つの開口部５２の間の部分が、ウェットエッチングによって除去される。残存物の発生を抑制することができる。開口部５２ａの端部から小片４３の端部までの最短距離Ｄ５は、基板４０の厚さの２倍以下であり、例えば１０μｍ以上、５０μｍ以下である。残存物の発生を抑制することができる。
【0053】
開口部５２の個数および大きさは変更してもよい。開口部５２の個数が多いほど、１つの開口部５２を小さくする。個数が少ないほど、１つの開口部５２を大きくする。開口部５２の個数は例えば４個以上でもよいし、数十個でもよいし、１００個以上でもよい。
【0054】
第２実施形態においては、レジストに複数の円形の開口部を設ける。レジストを用いて絶縁膜４５に円形の開口部５２を複数個設けることができる。レジストの開口部の形状を変えることで、マスクの開口部の形状も変えることができる。
【0055】
（第１変形例）
図１５Ａは第１変形例に係る半導体光素子の製造方法を例示する平面図である。第１実施形態および第２実施形態のいずれかと同じ構成については、説明を省略する。図１５Ａに示すように、小片４３にマスク５４が設けられている。マスク５４は複数の開口部５５を有する。開口部５５の平面形状は楕円形である。
図１５Ａは第１変形例に係る半導体光素子の製造方法を例示する平面図である。第１実施形態および第２実施形態のいずれかと同じ構成については、説明を省略する。図１５Ａに示すように、小片４３にマスク５４が設けられている。マスク５４は複数の開口部５５を有する。開口部５５の平面形状は楕円形である。
【0056】
図１５Ｂは開口部５５の拡大図であり、２つの開口部５５を図示している。図１５Ｂに示すように、開口部５５は長軸５６および短軸５７を有する。開口部５５は、長軸５６に関して線対称であり、短軸５７に関して線対称である。長軸５６の長さＤ６は例えば１０μｍ以上、１００μｍ以下である。短軸５７の長さＤ７は、例えば１０μｍ以上、１００μｍ以下であり、かつ長軸５６の長さＤ６より小さい。隣り合う２つの開口部５５間の最短距離Ｄ８は、例えば１０μｍ以上、５０μｍ以下である。
【0057】
長軸５６および短軸５７は、［０１１］方向、［０－１－１］方向、［０１－１］方向および［０－１１］方向から傾斜している。長軸５６および短軸５７は、（０１－１）面および（０－１１面）に対して平行ではない。長軸５６の［０１１］方向および［０－１－１］方向からの傾斜角度θ１は例えば３０°以上、１５０°以下である。
【0058】
第１変形例によれば、マスク５０は複数の開口部５５を有する。開口部５５は楕円形であり、［０１－１］方向および［０－１１］方向に垂直な辺を有さない。長軸５６および短軸５７は、［０１１］方向および［０－１－１］方向から傾斜している。ウェットエッチングの工程において、エッチングレートの低い面が露出しにくい。ウェットエッチングは［１００］方向に進むとともに、基板４０の面内にも進む。ウェットエッチングがエッチングストップ層４２に達し、かつ小片４３の４つの辺に達することで、基板４０は除去される。残存物の発生を抑制することができる。残存物のない小片４３を加工することで、半導体素子２０を形成することができる。
【0059】
長軸５６が［０１１］方向および［０－１－１］方向に対して平行、すなわち（０１－１）面および（０－１１）面に対して平行である場合、エッチングレートの低い面が露出し、残存物が発生しやすい。図１５Ｂに示すように、長軸５６が［０１１］方向および［０－１－１］方向に対して傾斜し、（０１－１）面および（０－１１）面に対して傾斜する。エッチングレートの低い面が露出しにくい。傾斜角度θ１は例えば３０°以上、１５０°以下である。長軸５６が［０１１］方向および［０－１－１］方向に対して平行な位置から遠ざかる。ウェットエッチングの途中で、エッチングレートの低い面が露出しにくい。残存物の発生が抑制される。角度θ１は例えば２０°以上、４０°以上、４５°以上、１４０°以下、１６０°以下などでもよい。
【0060】
（第２変形例）
図１６Ａは第２変形例に係る半導体光素子の製造方法を例示する平面図である。第１実施形態、第２実施形態および第１変形例のいずれかと同じ構成については、説明を省略する。図１６Ａに示すように、小片４３にマスク６０が設けられている。マスク６０は複数の開口部６２を有する。開口部６２の平面形状は矩形である。開口部６２は、小片４３の辺４３ａと辺４３ｃとの間に延伸する、または辺４３ｂと辺４３ｄとの間に延伸する。
図１６Ａは第２変形例に係る半導体光素子の製造方法を例示する平面図である。第１実施形態、第２実施形態および第１変形例のいずれかと同じ構成については、説明を省略する。図１６Ａに示すように、小片４３にマスク６０が設けられている。マスク６０は複数の開口部６２を有する。開口部６２の平面形状は矩形である。開口部６２は、小片４３の辺４３ａと辺４３ｃとの間に延伸する、または辺４３ｂと辺４３ｄとの間に延伸する。
【0061】
図１６Ｂは開口部６２の拡大図であり、２つの開口部６２を図示している。図１６Ｂに示すように、開口部６２は長軸６４および短軸６６を有する。長軸６４は、開口部６２の長辺に平行であり、長辺に等しい長さを有する。短軸６６は、開口部６２の短辺に平行であり、短辺に等しい長さを有する。長軸６４の長さＤ９は、短軸６６の長さＤ１０以上である。短軸６６の長さＤ１０は、例えば１０μｍ以上、１００μｍ以下である。隣り合う２つの開口部６２間の最短距離Ｄ１１は、例えば１０μｍ以上、５０μｍ以下である。
【0062】
長軸６４および短軸６６は、［０１１］方向、［０－１－１］方向、［０１－１］方向および［０－１１］方向から傾斜している。長軸６４および短軸６６は、（０１－１）面、（０－１１面）に対して平行ではない。長軸６４の［０１１］方向および［０－１－１］方向からの傾斜角度θ２は例えば３０°以上、１５０°以下である。
【0063】
第２変形例によれば、マスク６０は複数の開口部６２を有する。長軸６４および短軸６６は、［０１１］方向および［０－１－１］方向から傾斜している。開口部６２は、［０１－１］方向および［０－１１］方向に垂直な辺を有さない。ウェットエッチングの工程において、エッチングレートの低い面が露出しにくい。ウェットエッチングの工程における残存物の発生を抑制することができる。残存物のない小片４３を加工することで、半導体素子２０を形成することができる。
【0064】
長軸６４の傾斜角度θ２は例えば３０°以上、１５０°以下である。長軸６４が［０１１］方向および［０－１－１］方向に対して平行な位置から遠ざかる。ウェットエッチングの途中で、エッチングレートの低い面が露出しにくい。残存物の発生が抑制される。角度θ２は例えば２０°以上、４０°以上、４５°以上、１４０°以下、１６０°以下などでもよい。
【0065】
複数の開口部６２の短軸６６の長さＤ１０は、互いに等しくてもよい。複数の短軸６６の長さＤ１０は、例えば１０μｍから１００μｍの範囲内で異なる長さを含んでもよい。長軸６４の長さＤ９は、短軸６６の長さＤ１０以上であり、小片４３の対角線の長さよりも短い。例えば、開口部６２の端部が、辺４３ａおよび辺４３ｃ、または辺４３ｂおよび辺４３ｄに近づくように、長さＤ９を定める。開口部６２の端部から小片４３の端部までの最短距離は、例えば１０μｍ以上、５０μｍ以下である。
【0066】
（第３変形例）
図１７Ａは第３変形例に係る半導体光素子の製造方法を例示する平面図である。第１実施形態、第２実施形態、第１変形例および第２変形例のいずれかと同じ構成については、説明を省略する。図１７Ａに示すように、小片４３にマスク７０が設けられている。マスク７０は複数の開口部７２を有する。開口部７２の平面形状はひし形である。
図１７Ａは第３変形例に係る半導体光素子の製造方法を例示する平面図である。第１実施形態、第２実施形態、第１変形例および第２変形例のいずれかと同じ構成については、説明を省略する。図１７Ａに示すように、小片４３にマスク７０が設けられている。マスク７０は複数の開口部７２を有する。開口部７２の平面形状はひし形である。
【0067】
図１７Ｂは開口部７２の拡大図であり、２つの開口部７２を図示している。図１７Ｂに示すように、開口部７２は長軸７４および短軸７６を有する。長軸７４の長さＤ１２は例えば１０μｍ以上、１００μｍ以下である。短軸７６の長さＤ１３は、例えば１０μｍ以上、１００μｍ以下であり、かつ長軸７４の長さＤ１２より小さい。隣り合う２つの開口部７２間の最短距離Ｄ１４は、例えば１０μｍ以上、５０μｍ以下である。
【0068】
長軸７４および短軸７６は、［０１１］方向、［０－１－１］方向、［０１－１］方向および［０－１１］方向から傾斜している。長軸７４および短軸７６は、（０１－１）面、（０－１１面）に対して平行ではない。長軸７４の［０１１］方向および［０－１－１］方向からの傾斜角度θ３は例えば３０°以上、１５０°以下である。
【0069】
第３変形例によれば、マスク７０は複数の開口部７２を有する。開口部７２はひし形であり、［０１－１］方向および［０－１１］方向に垂直な辺を有さない。長軸７４および短軸７６は、［０１１］方向および［０－１－１］方向から傾斜している。ウェットエッチングの工程において、エッチングレートの低い面が露出しにくい。ウェットエッチングの工程における残存物の発生を抑制することができる。残存物のない小片４３を加工することで、半導体素子２０を形成することができる。
【0070】
長軸７４の傾斜角度θ３は例えば３０°以上、１５０°以下である。長軸７４が［０１１］方向および［０－１－１］方向に対して平行な位置から遠ざかる。ウェットエッチングの途中で、エッチングレートの低い面が露出しにくい。残存物の発生が抑制される。角度θ３は例えば２０°以上、４０°以上、４５°以上、１４０°以下、１６０°以下などでもよい。
【0071】
図１４Ａに示すように、開口部の平面形状は円形でもよい。開口部の平面形状は円形以外に、長軸および短軸を有する形状でもよい。第１変形例から第３変形例のように開口部の平面形状は、円形、楕円形、矩形およびひし形でもよいし、他の形状でもよい。
【0072】
以上、本開示の実施形態について詳述したが、本開示は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本開示の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
【符号の説明】
【0073】
１０、１２、４０ 基板
１１ 導波路
１３ 凹部
１４ ボックス層
１５ テラス
１６ Ｓｉ層
１８ 絶縁膜
２０ 半導体素子
２２、２６ クラッド層
２４ 活性層
２８ コンタクト層
３０ メサ
３２、３４ 電極
４０ｅ 残存物
４２ エッチングストップ層
４４ 半導体層
４３ 小片
４３ａ、４３ｂ、４３ｃ、４３ｄ 辺
４５ 絶縁膜
４６、５０、５４、６０、７０ マスク
４７ レジスト
４７ａ、４８、５２、５５、６２、７２ 開口部
５６、６４、７４ 長軸
５７、６６、７６ 短軸
１００ 半導体光素子
１１ 導波路
１３ 凹部
１４ ボックス層
１５ テラス
１６ Ｓｉ層
１８ 絶縁膜
２０ 半導体素子
２２、２６ クラッド層
２４ 活性層
２８ コンタクト層
３０ メサ
３２、３４ 電極
４０ｅ 残存物
４２ エッチングストップ層
４４ 半導体層
４３ 小片
４３ａ、４３ｂ、４３ｃ、４３ｄ 辺
４５ 絶縁膜
４６、５０、５４、６０、７０ マスク
４７ レジスト
４７ａ、４８、５２、５５、６２、７２ 開口部
５６、６４、７４ 長軸
５７、６６、７６ 短軸
１００ 半導体光素子
【図1A】
【図1B】
【図2A】
【図2B】
【図3A】
【図3B】
【図4A】
【図4B】
【図5A】
【図5B】
【図6A】
【図6B】
【図7A】
【図7B】
【図8A】
【図8B】
【図9A】
【図9B】
【図10A】
【図10B】
【図11A】
【図11B】
【図12A】
【図12B】
【図13A】
【図13B】
【図14A】
【図14B】
【図15A】
【図15B】
【図16A】
【図16B】
【図17A】
【図17B】