ホーム > 特許ランキング > 古河電気工業株式会社
知財求人 - 知財ポータルサイト「IP Force」
特開2024-107549埋込型光導波路構造、集積型半導体レーザ装置、および埋込型光導波路構造の製造方法
(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】P2024107549
(43)【公開日】2024-08-09
(54)【発明の名称】埋込型光導波路構造、集積型半導体レーザ装置、および埋込型光導波路構造の製造方法
(51)【国際特許分類】
G02B 6/122 20060101AFI20240802BHJP
H01S 5/40 20060101ALI20240802BHJP
G02B 6/13 20060101ALI20240802BHJP
【ＦＩ】
G02B6/122
H01S5/40
G02B6/13
【審査請求】未請求
【請求項の数】14
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023011529
(22)【出願日】2023-01-30
(71)【出願人】
【識別番号】000005290
【氏名又は名称】古河電気工業株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110002147
【氏名又は名称】弁理士法人酒井国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】中村 照幸
(72)【発明者】
【氏名】若葉 昌布
(72)【発明者】
【氏名】北條 直也
(72)【発明者】
【氏名】木本 竜也
【テーマコード（参考）】
2H147
5F173
【Ｆターム（参考）】
2H147AB04
2H147AC02
2H147BA06
2H147BB02
2H147BB06
2H147BB07
2H147BE22
2H147EA12A
2H147EA12B
2H147FC02
2H147FC03
5F173MD64
5F173MF25
(57)【要約】
【課題】例えば、ボイドの発生に伴う光学的特性の低下を抑制することが可能となるような、改善された新規な埋込型光導波路構造、集積型半導体レーザ装置、および埋込型光導波路構造の製造方法を得る。
【解決手段】埋込型光導波路構造は、例えば、導波路は、第一部位と、当該第一部位より幅が狭い第二部位と、第一部位に対して第三方向に隣接し、第一部位と光学的に接続され、第三方向の端面を有した第三部位と、を有し、第一方向は、結晶方位［１００］方向であり、第二方向は、結晶方位［０－１１］方向または結晶方位［０１－１］方向であり、第三方向は、結晶方位［０１１］方向または結晶方位［０－１－１］方向であり、端面の各位置における法線方向は、第一方向と第二方向または第二方向の反対方向と第三方向との間の方向を向くとともに、結晶方位［１１１］方向または結晶方位［１－１－１］方向に対して傾斜している。
【選択図】図１
【解決手段】埋込型光導波路構造は、例えば、導波路は、第一部位と、当該第一部位より幅が狭い第二部位と、第一部位に対して第三方向に隣接し、第一部位と光学的に接続され、第三方向の端面を有した第三部位と、を有し、第一方向は、結晶方位［１００］方向であり、第二方向は、結晶方位［０－１１］方向または結晶方位［０１－１］方向であり、第三方向は、結晶方位［０１１］方向または結晶方位［０－１－１］方向であり、端面の各位置における法線方向は、第一方向と第二方向または第二方向の反対方向と第三方向との間の方向を向くとともに、結晶方位［１１１］方向または結晶方位［１－１－１］方向に対して傾斜している。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
第一方向に積層された第一クラッド層、コア層、および第二クラッド層を含む導波路と、前記導波路に対して前記第一方向と交差した方向に隣接した埋込層と、を備え、半導体結晶で作られた埋込型光導波路構造であって、
前記導波路は、
前記第一方向と交差した第二方向における第一幅で前記第一方向および前記第二方向と交差した第三方向に延びた第一部位と、
前記第一部位に対して前記第三方向にずれて位置し、当該第一部位と光学的に接続され、前記第二方向における前記第一幅より狭い第二幅で前記第三方向に延びた第二部位と、
前記第一部位に対して前記第三方向に隣接し、前記第一部位と光学的に接続され、前記第三方向の端面を有した第三部位と、
を有し、
前記第一方向は、結晶方位［１００］方向であり、
前記第二方向は、結晶方位［０－１１］方向または結晶方位［０１－１］方向であり、
前記第三方向は、結晶方位［０１１］方向または結晶方位［０－１－１］方向であり、
前記端面の各位置における法線方向は、前記第一方向と前記第二方向または前記第二方向の反対方向と前記第三方向との間の方向を向くとともに、結晶方位［１１１］方向または結晶方位［１－１－１］方向に対して傾斜している、埋込型光導波路構造。
前記導波路は、
前記第一方向と交差した第二方向における第一幅で前記第一方向および前記第二方向と交差した第三方向に延びた第一部位と、
前記第一部位に対して前記第三方向にずれて位置し、当該第一部位と光学的に接続され、前記第二方向における前記第一幅より狭い第二幅で前記第三方向に延びた第二部位と、
前記第一部位に対して前記第三方向に隣接し、前記第一部位と光学的に接続され、前記第三方向の端面を有した第三部位と、
を有し、
前記第一方向は、結晶方位［１００］方向であり、
前記第二方向は、結晶方位［０－１１］方向または結晶方位［０１－１］方向であり、
前記第三方向は、結晶方位［０１１］方向または結晶方位［０－１－１］方向であり、
前記端面の各位置における法線方向は、前記第一方向と前記第二方向または前記第二方向の反対方向と前記第三方向との間の方向を向くとともに、結晶方位［１１１］方向または結晶方位［１－１－１］方向に対して傾斜している、埋込型光導波路構造。
【請求項2】
前記第一方向の反対方向に見た場合に、前記端面の各位置における法線方向に沿ったベクトルの前記第一方向と交差した仮想平面への正射影と、前記第三方向と、の間に第一角度差がある、請求項１に記載の埋込型光導波路構造。
【請求項3】
鋭角となる前記第一角度差の絶対値は、３５°±５．５°である、請求項２に記載の埋込型光導波路構造。
【請求項4】
前記端面は、前記第二方向に向かうにつれて第三方向に向かう部位を有している、請求項１または２に記載の埋込型光導波路構造。
【請求項5】
前記端面は、前記第二方向に向かうにつれて第三方向の反対方向に向かう部位を有している、請求項１または２に記載の埋込型光導波路構造。
【請求項6】
前記端面は、凸部または凹部を含む、請求項１または２に記載の埋込型光導波路構造。
【請求項7】
前記端面の、前記第一方向と交差した断面における境界線上の各位置における接線方向は、前記第三方向と前記第二方向または当該第二方向の反対方向との間の方向に沿っている、請求項１または２に記載の埋込型光導波路構造。
【請求項8】
前記接線方向と前記第三方向との間の鋭角となる第二角度差の絶対値は、５５°±５．５°である、請求項７に記載の埋込型光導波路構造。
【請求項9】
前記第一部位および前記第三部位は、一つの前記第二部位と光学的に接続された多モード干渉導波路を構成した、請求項１または２に記載の埋込型光導波路構造。
【請求項10】
前記導波路および前記埋込層は、閃亜鉛構造のIII-V族化合物半導体で作られた、請求項１または２に記載の埋込型光導波路構造。
【請求項11】
第一方向に積層された第一クラッド層、コア層、および第二クラッド層を含む導波路と、前記導波路に対して前記第一方向と交差した方向に隣接した埋込層と、を備え、半導体結晶で作られた埋込型光導波路構造であって、
前記導波路は、
前記第一方向と交差した第二方向における第一幅で前記第一方向および前記第二方向と交差した第三方向に延びた第一部位と、
前記第一部位に対して前記第三方向にずれて位置し、当該第一部位と光学的に接続され、前記第二方向における前記第一幅より狭い第二幅で前記第三方向に延びた第二部位と、
前記第一部位に対して前記第三方向に隣接し、前記第一部位と光学的に接続され、前記第三方向の端面を有した第三部位と、
を有し、
前記第一方向は、結晶方位［１００］方向であり、
前記第二方向は、結晶方位［０－１１］方向または結晶方位［０１－１］方向であり、
前記第三方向は、結晶方位［０１１］方向または結晶方位［０－１－１］方向であり、
前記端面は、その法線方向が前記第一方向と前記第二方向または前記第二方向の反対方向と前記第三方向との間の方向を向くとともに［１１１］方向または［１－１－１］方向に対して傾斜している部位を有した、埋込型光導波路構造。
前記導波路は、
前記第一方向と交差した第二方向における第一幅で前記第一方向および前記第二方向と交差した第三方向に延びた第一部位と、
前記第一部位に対して前記第三方向にずれて位置し、当該第一部位と光学的に接続され、前記第二方向における前記第一幅より狭い第二幅で前記第三方向に延びた第二部位と、
前記第一部位に対して前記第三方向に隣接し、前記第一部位と光学的に接続され、前記第三方向の端面を有した第三部位と、
を有し、
前記第一方向は、結晶方位［１００］方向であり、
前記第二方向は、結晶方位［０－１１］方向または結晶方位［０１－１］方向であり、
前記第三方向は、結晶方位［０１１］方向または結晶方位［０－１－１］方向であり、
前記端面は、その法線方向が前記第一方向と前記第二方向または前記第二方向の反対方向と前記第三方向との間の方向を向くとともに［１１１］方向または［１－１－１］方向に対して傾斜している部位を有した、埋込型光導波路構造。
【請求項12】
前記端面の、前記第一方向と交差した断面における境界線は、その接線方向が、前記第二方向と前記第三方向との間の方向に沿っている部位を有した、請求項１１に記載の埋込型光導波路構造。
【請求項13】
請求項１または請求項１１に記載の埋込型光導波路構造と、
前記第一部位に対して前記第二部位とは反対側で当該第一部位と光学的に接続された複数の導波路と、
各導波路と前記第一部位とは反対側で光学的に接続された半導体レーザと、
を備えた、集積型半導体レーザ装置。
前記第一部位に対して前記第二部位とは反対側で当該第一部位と光学的に接続された複数の導波路と、
各導波路と前記第一部位とは反対側で光学的に接続された半導体レーザと、
を備えた、集積型半導体レーザ装置。
【請求項14】
第一方向と交差した基板上に、第一クラッド層、コア層、および第二クラッド層を前記第一方向に積層した積層体を形成する工程と、
前記積層体を前記第一方向と反対方向にエッチングして凹部を形成するとともに、当該凹部と隣接した導波路を形成する工程と、
前記凹部を埋込層で埋め込む工程と、
を備えた埋込型光導波路構造の製造方法であって、
前記導波路は、
前記第一方向と交差した第二方向における第一幅で前記第一方向および前記第二方向と交差した第三方向に延びた第一部位と、
前記第一部位に対して前記第三方向にずれて位置し、当該第一部位と光学的に接続され、前記第二方向における前記第一幅より狭い第二幅で前記第三方向に延びた第二部位と、
前記第一部位に対して前記第三方向に隣接し、前記第一部位と光学的に接続され、前記第三方向の端面を有した第三部位と、
を有し、
前記第一方向は、結晶方位［１００］方向であり、
前記第二方向は、結晶方位［０－１１］方向または結晶方位［０１－１］方向であり、
前記第三方向は、結晶方位［０１１］方向または結晶方位［０－１－１］方向であり、
前記端面は、その法線方向が前記第一方向と前記第二方向または前記第二方向の反対方向と前記第三方向との間の方向を向くとともに［１１１］方向または［１－１－１］方向に対して傾斜している部位を有した、埋込型光導波路構造の製造方法。
前記積層体を前記第一方向と反対方向にエッチングして凹部を形成するとともに、当該凹部と隣接した導波路を形成する工程と、
前記凹部を埋込層で埋め込む工程と、
を備えた埋込型光導波路構造の製造方法であって、
前記導波路は、
前記第一方向と交差した第二方向における第一幅で前記第一方向および前記第二方向と交差した第三方向に延びた第一部位と、
前記第一部位に対して前記第三方向にずれて位置し、当該第一部位と光学的に接続され、前記第二方向における前記第一幅より狭い第二幅で前記第三方向に延びた第二部位と、
前記第一部位に対して前記第三方向に隣接し、前記第一部位と光学的に接続され、前記第三方向の端面を有した第三部位と、
を有し、
前記第一方向は、結晶方位［１００］方向であり、
前記第二方向は、結晶方位［０－１１］方向または結晶方位［０１－１］方向であり、
前記第三方向は、結晶方位［０１１］方向または結晶方位［０－１－１］方向であり、
前記端面は、その法線方向が前記第一方向と前記第二方向または前記第二方向の反対方向と前記第三方向との間の方向を向くとともに［１１１］方向または［１－１－１］方向に対して傾斜している部位を有した、埋込型光導波路構造の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、埋込型光導波路構造、集積型半導体レーザ装置、および埋込型光導波路構造の製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
従来の埋込型光導波路構造として、幅の広い一つの導波路と幅の狭い一つの導波路とが光学的に接続された構造が、知られている（例えば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特許第５１００８８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
発明者らの鋭意研究により、この種の埋込型光導波路構造では、幅の広い一つの導波路の、幅の狭い導波路側の端面の近傍において、ボイドが生じ、当該ボイドに起因した光の反射によって光学特性が低下する場合があることが判明した。
【0005】
そこで、本発明の課題の一つは、例えば、ボイドの発生に伴う光学的特性の低下を抑制することが可能となるような、改善された新規な埋込型光導波路構造、集積型半導体レーザ装置、および埋込型光導波路構造の製造方法を得ること、である。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明の埋込型光導波路構造は、例えば、第一方向に積層された第一クラッド層、コア層、および第二クラッド層を含む導波路と、前記導波路に対して前記第一方向と交差した方向に隣接した埋込層と、を備え、半導体結晶で作られた埋込型光導波路構造であって、前記導波路は、前記第一方向と交差した第二方向における第一幅で前記第一方向および前記第二方向と交差した第三方向に延びた第一部位と、前記第一部位に対して前記第三方向にずれて位置し、当該第一部位と光学的に接続され、前記第二方向における前記第一幅より狭い第二幅で前記第三方向に延びた第二部位と、前記第一部位に対して前記第三方向に隣接し、前記第一部位と光学的に接続され、前記第三方向の端面を有した第三部位と、を有し、前記第一方向は、結晶方位［１００］方向であり、前記第二方向は、結晶方位［０－１１］方向または結晶方位［０１－１］方向であり、前記第三方向は、結晶方位［０１１］方向または結晶方位［０－１－１］方向であり、前記端面の各位置における法線方向は、前記第一方向と前記第二方向または前記第二方向の反対方向と前記第三方向との間の方向を向くとともに、結晶方位［１１１］方向または結晶方位［１－１－１］方向に対して傾斜している。
【0007】
前記埋込型光導波路構造では、前記第一方向の反対方向に見た場合に、前記端面の各位置における法線方向に沿ったベクトルの前記第一方向と交差した仮想平面への正射影と、前記第三方向と、の間に第一角度差があってもよい。
【0008】
前記埋込型光導波路構造では、鋭角となる前記第一角度差の絶対値は、３５°±５．５°であってもよい。
【0009】
前記埋込型光導波路構造では、前記端面は、前記第二方向に向かうにつれて第三方向に向かう部位を有していてもよい。
【0010】
前記埋込型光導波路構造では、前記端面は、前記第二方向に向かうにつれて第三方向の反対方向に向かう部位を有していてもよい。
【0011】
前記埋込型光導波路構造では、前記端面は、凸部または凹部を含んでもよい。
【0012】
前記埋込型光導波路構造では、前記端面の、前記第一方向と交差した断面における境界線上の各位置における接線方向は、前記第三方向と前記第二方向または当該第二方向の反対方向との間の方向に沿っていてもよい。
【0013】
前記埋込型光導波路構造では、前記接線方向と前記第三方向との間の鋭角となる第二角度差の絶対値は、５５°±５．５°であってもよい。
【0014】
前記埋込型光導波路構造では、前記第一部位および前記第三部位は、一つの前記第二部位と光学的に接続された多モード干渉導波路を構成してもよい。
【0015】
前記埋込型光導波路構造では、前記導波路および前記埋込層は、閃亜鉛構造のIII-V族化合物半導体で作られてもよい。
【0016】
前記埋込型光導波路構造では、第一方向に積層された第一クラッド層、コア層、および第二クラッド層を含む導波路と、前記導波路に対して前記第一方向と交差した方向に隣接した埋込層と、を備え、半導体結晶で作られた埋込型光導波路構造であって、前記導波路は、前記第一方向と交差した第二方向における第一幅で前記第一方向および前記第二方向と交差した第三方向に延びた第一部位と、前記第一部位に対して前記第三方向にずれて位置し、当該第一部位と光学的に接続され、前記第二方向における前記第一幅より狭い第二幅で前記第三方向に延びた第二部位と、前記第一部位に対して前記第三方向に隣接し、前記第一部位と光学的に接続され、前記第三方向の端面を有した第三部位と、を有し、前記第一方向は、結晶方位［１００］方向であり、前記第二方向は、結晶方位［０－１１］方向または結晶方位［０１－１］方向であり、前記第三方向は、結晶方位［０１１］方向または結晶方位［０－１－１］方向であり、前記端面は、その法線方向が前記第一方向と前記第二方向または前記第二方向の反対方向と前記第三方向との間の方向を向くとともに［１１１］方向または［１－１－１］方向に対して傾斜している部位を有した、埋込型光導波路構造。
【0017】
前記埋込型光導波路構造では、前記端面の、前記第一方向と交差した断面における境界線は、その接線方向が、前記第二方向と前記第三方向との間の方向に沿っている部位を有してもよい。
【0018】
本発明の集積型半導体レーザ装置は、例えば、前記埋込型光導波路構造と、前記第一部位に対して前記第二部位とは反対側で当該第一部位と光学的に接続された複数の導波路と、各導波路と前記第一部位とは反対側で光学的に接続された半導体レーザと、を備える。
【0019】
また、本発明の埋込型光導波路構造の製造方法は、例えば、第一方向と交差した基板上に、第一クラッド層、コア層、および第二クラッド層を前記第一方向に積層した積層体を形成する工程と、前記積層体を前記第一方向と反対方向にエッチングして凹部を形成するとともに、当該凹部と隣接した導波路を形成する工程と、前記凹部を埋込層で埋め込む工程と、を備え、前記導波路は、前記第一方向と交差した第二方向における第一幅で前記第一方向および前記第二方向と交差した第三方向に延びた第一部位と、前記第一部位に対して前記第三方向にずれて位置し、当該第一部位と光学的に接続され、前記第二方向における前記第一幅より狭い第二幅で前記第三方向に延びた第二部位と、前記第一部位に対して前記第三方向に隣接し、前記第一部位と光学的に接続され、前記第三方向の端面を有した第三部位と、を有し、前記第一方向は、結晶方位［１００］方向であり、前記第二方向は、結晶方位［０－１１］方向または結晶方位［０１－１］方向であり、前記第三方向は、結晶方位［０１１］方向または結晶方位［０－１－１］方向であり、前記端面は、その法線方向が前記第一方向と前記第二方向または前記第二方向の反対方向と前記第三方向との間の方向を向くとともに［１１１］方向または［１－１－１］方向に対して傾斜している部位を有する。
【発明の効果】
【0020】
本発明によれば、改善された新規な埋込型光導波路構造、集積型半導体レーザ装置、および埋込型光導波路構造の製造方法を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【0021】
【発明を実施するための形態】
【0022】
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。
【0023】
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。
【0024】
本明細書において、序数は、方向や、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し、個数を限定するものでもない。
【0025】
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。なお、Ｘ方向は、延方向と称され、Ｙ方向は幅方向と称され、Ｚ方向は、高さ方向あるいは積層方向と称されうる。
【0026】
また、各図は説明を目的とした模式図であって、各図と実物とでスケールや比率は、必ずしも一致しない。
【0027】
【0028】
図１に示されるように、埋込型光導波路構造１００Ａ（１００）は、Ｘ方向に並んだ三つの導波路２０－１～２０－３を備えている。埋込型光導波路構造１００Ａ（１００）は、半導体結晶で作られている。
【0029】
導波路２０－１は、Ｙ方向における略一定の幅Ｗ１およびＺ方向における略一定の高さで、Ｘ方向に延びている。導波路２０－１は、導波路２０（図２参照）の第一部位の一例である。また、幅Ｗ１は、第一幅の一例である。
【0030】
導波路２０－２は、Ｙ方向における略一定の幅Ｗ２およびＺ方向における略一定の高さで、Ｘ方向に延びている。図１から明らかとなるように、幅Ｗ２は、導波路２０－３の幅Ｗ１より狭い。導波路２０－２は、導波路２０－１に対してＸ方向にずれて位置している。導波路２０－２は、導波路２０の第二部位の一例である。また、幅Ｗ２は、第二幅の一例である。
【0031】
導波路２０－３は、導波路２０－１と導波路２０－２との間に位置している。言い換えると、導波路２０－３は、導波路２０－１に対してはＸ方向に隣接し、導波路２０－２に対してはＸ方向の反対方向に隣接している。導波路２０－１、導波路２０－３、および導波路２０－２は、Ｘ方向にこの順に並んでいる。
【0032】
導波路２０－１、導波路２０－３、および導波路２０－２のＺ方向における高さは、同じである。また、導波路２０－３の幅Ｗ３は、Ｘ方向に向かうにつれて変化している。具体的に、本実施形態では、導波路２０－１と接する位置では、幅Ｗ３は、幅Ｗ１と同じであり、導波路２０－２と接する位置では、幅Ｗ３は、幅Ｗ２と同じである。そして、幅Ｗ３は、Ｘ方向に向かうにつれて、幅Ｗ１から幅Ｗ２へ線形的に徐々に狭くなっている。このような構成の導波路２０－３は、導波路２０－１および導波路２０－２の双方と光学的に接続されている。導波路２０－３は、導波路２０の第三部位の一例である。
【0033】
この場合、導波路２０－１および導波路２０－３は、例えば、導波路２０－２と光学的に接続された多モード干渉導波路であってもよい。
【0034】
図２は、図１のII－II断面図である。図２に示されるように、導波路２０は、基板１０上にＺ方向に積層された第一クラッド層２１、コア層２２、および第二クラッド層２３を有している。Ｚ方向は、第一方向の一例である。
【0035】
第一クラッド層２１は、例えば、n-InPで作られ、第二クラッド層２３は、例えば、p-InPで作られる。また、コア層２２は、例えば、GaInAsPで作られる。また、導波路２０に対して、Ｚ方向と交差する方向に隣接して、埋込層３１が設けられている。すなわち、コア層２２は、第一クラッド層２１、第二クラッド層２３、および埋込層３１で、取り囲まれている。また、導波路２０および埋込層３１は、全体的に上位層３２で覆われている。埋込層３１は、例えば、p-InPおよびn-InPで作られ、上位層３２は、例えば、p-InPで作られる。なお、埋込層３１は、絶縁層（不図示）で覆われる場合がある。また、場所により、上位層３２の上に、さらに、コンタクト層や、電極（不図示）が設けられる場合もある。
【0036】
【0037】
【0038】
まずは、図３に示されるように、基板１０上に、Ｚ方向に、第一クラッド層２１、コア層２２、および第二クラッド層２３を積層した、積層体５０を形成する。さらに、第二クラッド層２３上に、誘電体マスク４２を形成する。誘電体マスク４２は、所定形状に成形する。誘電体マスク４２は、エッチングマスクや、マスクとも称されうる。
【0039】
次に、図４に示されるように、積層体５０のうち、誘電体マスク４２から露出している部位を、Ｚ方向の反対方向にエッチングし、除去する。この場合のエッチングは、ドライエッチングあるいはウエットエッチングである。この工程により、積層体５０には凹部Ｃが形成され、当該凹部Ｃとして除去されず残存した部位、すなわち凹部Ｃと隣接した部位が、導波路２０となる。
【0040】
【0041】
ここで、図４に示されるように、積層体５０のエッチングによって形成される導波路２０の側面２０ａは、Ｚ方向に対して傾斜している。具体的に、側面２０ａは、誘電体マスク４２のＸ方向の端縁４２ａの各位置と直交した仮想平面Ｖｐ（図１参照）内において、Ｚ方向に向かうにつれて誘電体マスク４２の内側に近付くように、傾斜する。側面２０ａは、端面の一例である。
【0042】
［ボイドの発生］
図５は、参考例の埋込型光導波路構造１００Ｒの平面図であり、図６は、図５のVI－VI断面図である。なお、図５中の破線は、図６中のV－V位置における導波路２０の側面２０ｒの形状を、示している。
図５は、参考例の埋込型光導波路構造１００Ｒの平面図であり、図６は、図５のVI－VI断面図である。なお、図５中の破線は、図６中のV－V位置における導波路２０の側面２０ｒの形状を、示している。
【0043】
発明者らは、鋭意研究により、参考例の埋込型光導波路構造１００Ｒにあっては、側面２０ａの各位置における法線方向と結晶方位との関係により、埋込層３１および上位層３２を形成する工程において、当該埋込層３１や上位層３２にボイド５０ａ，５０ｂ（図６参照）が生じる場合があることを見出した。
【0044】
図５から明らかとなるように、参考例では、導波路２０－３が無く、導波路２０－１のＸ方向の端面としての側面２０ｒは、Ｙ方向に略沿って延びている。
【0045】
Ｙ方向に延びた側面２０ｒは、上述した凹部Ｃを形成するエッチングの工程において、端縁４２ａがＹ方向に延びる誘電体マスク４２（図６参照）を用いて形成される。この場合、当該エッチングの工程において、側面２０ｒは、Ｙ方向に延びる端縁４２ａと直交する仮想平面Ｖｐ（図５参照、ＸＺ平面）内において、Ｚ方向に向かうにつれて誘電体マスク４２の内側に近付くように、傾斜する。また、参考例の埋込型光導波路構造１００Ｒにあっては、Ｘ方向、すなわち導波路２０の延方向が、結晶方位［０１１］方向であり、Ｙ方向、すなわち導波路２０の幅方向が、結晶方位［０－１１］方向であり、かつＺ方向、すなわち導波路２０および埋込層３１の積層方向が結晶方位［１００］方向である。この場合、側面２０ｒ上には、その法線方向Ｄｒが、Ｘ方向とＺ方向との丁度中間となる方向、すなわち結晶方位［１１１］方向を向く部位Ｐ１が、出現する場合がある。なお、法線ベクトルＶｒは、法線方向Ｄｒを向く単位ベクトルとする。
【0046】
ここで、導波路２０および埋込層３１を構成する材料が、例えば、閃亜鉛構造のIII-V族化合物半導体で作られているような場合、法線方向Ｄｒが結晶方位［１１１］方向を向く部位Ｐ１では、結晶同士の結合力が弱くなる。このため、埋込層３１を形成するエピタキシャル成長において、法線方向Ｄｒが結晶方位［１１１］方向を向く部位Ｐ１上に、埋込層３１が堆積しない領域、すなわちボイド５０ａが出現するものと推定される。
【0047】
さらに、当該部位Ｐ１およびボイド５０ａの出現に伴い、エピタキシャル成長では、法線方向Ｄｒとの直交方向、図６の場合、Ｚ方向とＸ方向の反対方向との間の方向（図６の紙面では右上方向、以下、成長方向と称する）に向けて、埋込層３１の堆積が促進される。この場合、当該成長方向において誘電体マスク４２の陰となる部分に、ボイド５０ｂが発生する場合がある。
【0048】
部位Ｐ１は、図６の位置には限定されず、側面２０ｒ上の他の位置に出現する可能性もある。したがって、上述したボイド５０ａ，５０ｂが、導波路２０のコア層２２の比較的近くに出現した場合、導波される光の反射や散乱が生じ、これに伴い、導波路２０における光の伝送特性が低下することになる。また、法線方向が、結晶方位［１－１－１］方向を向いた部位についても、同様の問題が生じる。
【0049】
［ボイドを抑制可能な構造］
そこで、本実施形態の埋込型光導波路構造１００Ａ（１００）では、導波路２０－３が設けられ、当該導波路２０－３の側面２０ａの各位置における法線方向が、結晶方位［１１１］方向に対して傾斜した方向に設定されている。結晶方位［１１１］方向は、上述したように、Ｘ方向とＺ方向との丁度中間となる方向である。この点について、図１，２を参照しながら説明する。
そこで、本実施形態の埋込型光導波路構造１００Ａ（１００）では、導波路２０－３が設けられ、当該導波路２０－３の側面２０ａの各位置における法線方向が、結晶方位［１１１］方向に対して傾斜した方向に設定されている。結晶方位［１１１］方向は、上述したように、Ｘ方向とＺ方向との丁度中間となる方向である。この点について、図１，２を参照しながら説明する。
【0050】
側面２０ａは、Ｙ方向に向かうにつれてＸ方向の反対方向に向かう部位である側面２０ａ１と、Ｙ方向に向かうにつれてＸ方向に向かう部位である側面２０ａ２と、を含むよう、構成されている。
【0051】
側面２０ａ１上の部位Ｐ１（Ｐ）における法線ベクトルＶｎ１は、図２に示されるように、Ｘ方向とＺ方向との間の方向を向くとともに、図１に示されるように、Ｘ方向とＹ方向との間の方向を向いている。すなわち、法線ベクトルＶｎ１言い換えると部位Ｐ１の法線方向は、Ｘ方向と、Ｙ方向と、Ｚ方向との間の方向を向いている。部位Ｐ１（Ｐ）については、Ｘ方向は、第三方向の一例であり、Ｙ方向は、第二方向の一例である。
【0052】
また、図１に示されるように、側面２０ａ１は、Ｚ方向の反対方向に見た場合に、当該側面２０ａ１の各位置における法線ベクトルＶｎ１の、Ｚ方向と交差した仮想平面（すなわち、ＸＹ平面）への正射影（すなわち図１中のＶｎ１の矢印）と、Ｘ方向と、の間に、角度差θが生じるよう、構成されている。角度差θは、第一角度差の一例である。
【0053】
法線ベクトルＶｎ１が上述した状態となるよう、側面２０ａ１（２０ａ）を形成することにより、側面２０ａ１（２０ａ）上の各部位Ｐ１の法線方向、すなわち法線ベクトルＶｎ１の向く方向が、結晶方位［１１１］方向に対して傾斜した状態が、得られる。
【0054】
側面２０ａ２上の部位Ｐ２（Ｐ）における法線ベクトルＶｎ２は、図２に示される部位Ｐ１と同様に、Ｘ方向とＺ方向との間の方向を向くとともに、図１に示されるように、Ｘ方向とＹ方向の反対方向との間の方向を向いている。すなわち、法線ベクトルＶｎ２言い換えると部位Ｐ２の法線方向は、Ｘ方向と、Ｙ方向の反対方向と、Ｚ方向との間の方向を向いている。部位Ｐ２（Ｐ）については、Ｘ方向は、第三方向の一例であり、Ｙ方向の反対方向は、第二方向の一例である。
【0055】
また、図１に示されるように、側面２０ａ２は、Ｚ方向の反対方向に見た場合に、当該側面２０ａ２の各位置における法線ベクトルＶｎ２の、Ｚ方向と交差した仮想平面（すなわち、ＸＹ平面）への正射影（すなわち図１中のＶｎ２の矢印）と、Ｘ方向と、の間に、角度差θが生じるよう、構成されている。
【0056】
法線ベクトルＶｎ２が上述した状態となるよう、側面２０ａ２（２０ａ）を形成することにより、側面２０ａ２（２０ａ）上の各部位Ｐ２の法線方向、すなわち法線ベクトルＶｎ２の向く方向が、結晶方位［１１１］方向に対して傾斜した状態が、得られる。
【0057】
発明者らの鋭意研究により、角度差θは、３５°±５．５°であるのが好ましいことが判明した。
【0058】
また、上述した構成において、側面２０ａ（２０ａ１，２０ａ２）の、Ｚ方向と交差した断面における境界線上の各位置における接線方向、すなわち図１中の側面２０ａ１，２０ａ２を示す破線上の各位置における当該破線の接線方向は、Ｘ方向とＹ方向またはＹ方向の反対方向との間の方向に延びていると言うことができる。
【0059】
そして、発明者らの鋭意研究により、境界線上の各位置における接線方向とＸ方向との間の鋭角となる角度差αは、５５°±５．５°であるのが好ましいことが判明した。角度差αは、第二角度差の一例である。
【0060】
図７は、参考例の埋込型光導波路構造１００Ｒがレーザ素子の出力光を伝送した場合において、レーザ素子に対する印加電流Ｉｆ［ｍＡ］と当該印加電流に対するレーザ素子の光出力の増加率ｄＬ／ｄＩ（Ｗ／Ａ）との関係（以下、電流－増加率特性と称する）の一例を示すグラフである。また、図８は、第１実施形態の埋込型光導波路構造１００Ａ（１００）がレーザ素子の出力光を伝送した場合において、レーザ素子に対する印加電流Ｉｆ［ｍＡ］と当該印加電流に対するレーザ素子の光出力の増加率ｄＬ／ｄＩ（Ｗ／Ａ）との関係の一例を示すグラフである。
【0061】
図７に示される参考例にあっては、ボイド５０ａ，５０ｂの出現に起因して、図７中破線の枠で囲むように、電流－増加率特性に乱れ（キンク）が生じている。これに対し、図８に示される本実施形態にあっては、ボイド５０ａ，５０ｂの発生が抑制され、これに伴い、図７に示されるような電流－増加率特性の乱れは生じていない。
【0062】
以上説明したように、本実施形態によれば、側面２０ａ上に、法線方向が結晶方位［１１１］方向を向く部位が出現するのを回避することができる。よって、当該法線方向が結晶方位［１１１］方向を向く部位に対応してボイド５０ａ，５０ｂが生じるのを抑制することができ、ひいては、当該ボイド５０ａ，５０ｂによる光の反射に起因して導波路２０における光の伝送特性の低下が生じるのを、抑制することができる。
【0063】
上記効果が得られる側面２０ａは、誘電体マスク４２のＸ方向の端縁４２ａを、当該端縁４２ａの各位置における接線方向が、Ｘ方向とＹ方向またはＹ方向の反対方向との間の方向に延びるように設定することにより、形成することができる。この場合、当該端縁４２ａの各位置における接線方向とＸ方向との間の鋭角となる角度差αは、５５°±５．５°であるのが好ましい。
【0064】
［第２実施形態］
図９は、第２実施形態の埋込型光導波路構造１００Ｂ（１００）の平面図である。図９を第１実施形態の図１と比較すれば明らかとなるように、本実施形態では、導波路２０－１に対する導波路２０－２，２０－３の位置が、第１実施形態とは逆である。本実施形態では、Ｘ方向の反対方向、すなわち結晶方位［０－１－１］方向は、第三方向の一例である。
図９は、第２実施形態の埋込型光導波路構造１００Ｂ（１００）の平面図である。図９を第１実施形態の図１と比較すれば明らかとなるように、本実施形態では、導波路２０－１に対する導波路２０－２，２０－３の位置が、第１実施形態とは逆である。本実施形態では、Ｘ方向の反対方向、すなわち結晶方位［０－１－１］方向は、第三方向の一例である。
【0065】
本実施形態の埋込型光導波路構造１００Ｂ（１００）では、導波路２０－３の側面２０ａの各位置における法線方向が、結晶方位［１－１－１］方向に対して傾斜した方向に設定されている。結晶方位［１－１－１］方向は、Ｘ方向の反対方向とＺ方向との丁度中間となる方向である。
【0066】
側面２０ａ１上の部位Ｐ１（Ｐ）における法線ベクトルＶｎ１は、第１実施形態と同様に、Ｘ方向の反対方向とＺ方向との間の方向を向くとともに、図９に示されるように、Ｘ方向の反対方向とＹ方向との間の方向を向いている。すなわち、法線ベクトルＶｎ１言い換えると部位Ｐ１の法線方向は、Ｘ方向の反対方向と、Ｙ方向と、Ｚ方向との間の方向を向いている。
【0067】
また、図９に示されるように、側面２０ａ１は、Ｚ方向の反対方向に見た場合に、当該側面２０ａ１の各位置における法線ベクトルＶｎ１の、Ｚ方向と交差した仮想平面（すなわち、ＸＹ平面）への正射影（すなわち図９中のＶｎ１の矢印）と、Ｘ方向の反対方向と、の間に、角度差θが生じるよう、構成されている。
【0068】
法線ベクトルＶｎ１が上述した状態となるよう、側面２０ａ１（２０ａ）を形成することにより、側面２０ａ１（２０ａ）上の各部位Ｐ１の法線方向、すなわち法線ベクトルＶｎ１の向く方向が、結晶方位［１－１－１］方向に対して傾斜した状態が、得られる。
【0069】
側面２０ａ２上の部位Ｐ２（Ｐ）における法線ベクトルＶｎ２は、図９に示される部位Ｐ１と同様に、Ｘ方向の反対方向とＺ方向との間の方向を向くとともに、図９に示されるように、Ｘ方向の反対方向とＹ方向の反対方向との間の方向を向いている。すなわち、法線ベクトルＶｎ２言い換えると部位Ｐ２の法線方向は、Ｘ方向の反対方向と、Ｙ方向の反対方向と、Ｚ方向との間の方向を向いている。
【0070】
また、図９に示されるように、側面２０ａ２は、Ｚ方向の反対方向に見た場合に、当該側面２０ａ２の各位置における法線ベクトルＶｎ２の、Ｚ方向と交差した仮想平面（すなわち、ＸＹ平面）への正射影（すなわち図９中のＶｎ２の矢印）と、Ｘ方向の反対方向と、の間に、角度差θが生じるよう、構成されている。
【0071】
法線ベクトルＶｎ２が上述した状態となるよう、側面２０ａ２（２０ａ）を形成することにより、側面２０ａ２（２０ａ）上の各部位Ｐ２の法線方向、すなわち法線ベクトルＶｎ２の向く方向が、結晶方位［１－１－１］方向に対して傾斜した状態が、得られる。
【0072】
発明者らの鋭意研究により、角度差θは、上記第１実施形態と同様に、３５°±５．５°であるのが好ましいことが判明した。
【0073】
また、上述した構成において、側面２０ａ（２０ａ１，２０ａ２）の、Ｚ方向と交差した断面における境界線上の各位置における接線方向、すなわち図９中の側面２０ａ１，２０ａ２を示す破線上の各位置における当該破線の接線方向は、Ｘ方向の反対方向とＹ方向またはＹ方向の反対方向との間の方向に延びていると言うことができる。
【0074】
そして、発明者らの鋭意研究により、接線方向とＸ方向との間の鋭角となる角度差αは、上記第１実施形態と同様に、５５°±５．５°であるのが好ましいことが判明した。
【0075】
以上の第２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。
【0076】
［第３実施形態］
図１０は、第３実施形態の埋込型光導波路構造１００Ｃ（１００）の平面図である。図１０を第１実施形態の図１と比較すれば明らかとなるように、本実施形態では、二つの側面２０ａの位置が、第１実施形態とは逆である。しかしながら、各側面２０ａの形状は、第１実施形態のいずれかの側面２０ａと同様である。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は、第３実施形態の埋込型光導波路構造１００Ｃ（１００）の平面図である。図１０を第１実施形態の図１と比較すれば明らかとなるように、本実施形態では、二つの側面２０ａの位置が、第１実施形態とは逆である。しかしながら、各側面２０ａの形状は、第１実施形態のいずれかの側面２０ａと同様である。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。
【0077】
［第４実施形態、第５実施形態、第６実施形態］
図１１は、第４実施形態の埋込型光導波路構造１００Ｄ（１００）の平面図である。図１２は、第５実施形態の埋込型光導波路構造１００Ｅ（１００）の平面図である。図１３は、第６実施形態の埋込型光導波路構造１００Ｆ（１００）の平面図である。
図１１は、第４実施形態の埋込型光導波路構造１００Ｄ（１００）の平面図である。図１２は、第５実施形態の埋込型光導波路構造１００Ｅ（１００）の平面図である。図１３は、第６実施形態の埋込型光導波路構造１００Ｆ（１００）の平面図である。
【0078】
第１～第３実施形態では、側面２０ａは、略平面状に形成されたのに対し、図１１～１３に示されるように、第４～第６実施形態では、各側面２０ａは、曲面状または複数の平面が折れ曲がった形状を有しているとともに、凹部または凸部を有している。第４実施形態では、側面２０ａは、凹曲面状に形成され、第５実施形態では、側面２０ａは、凸曲面状に形成されている。また、第６実施形態では、側面２０ａには、異なる方向に延びた二つの平面が交差した凹溝が形成されている。なお、これに替えて、側面２０ａには、異なる方向に延びた二つの平面が交差した稜線が形成されてもよい。
【0079】
第４～第６実施形態のように、側面２０ａは、凹部あるいは凸部を含んだ場合にあっても、側面２０ａ上の各位置の法線方向が、結晶方位［１１１］方向または結晶方位［１－１－１］方向に対して傾斜した方向を向いていれば、上記第１実施形態と同様の効果が得られる。側面２０ａの形状は、上記各実施形態の形状には限定されない。
【0080】
［第７実施形態］
図１４は、第７実施形態の埋込型光導波路構造１００Ｇ（１００）の平面図である。埋込型光導波路構造１００Ｇは、集積型半導体レーザ装置として構成されている。埋込型光導波路構造１００Ｇは、導波路２０－１と導波路２０－２とは反対側で光学的に接続された複数の導波路２０－４と、各導波路２０－４と導波路２０－１とは反対側で光学的に接続された半導体レーザ１１０と、を備えている。半導体レーザ１１０は、例えば、ＤＦＢレーザのようなレーザ素子である。導波路２０－２は、半導体光増幅器として構成してもよい。また、導波路２０－１としては、上記実施形態に示される構造の他、適宜に変形した構成や、組み合わせた構成等を、採用することができる。本実施形態の埋込型光導波路構造１００Ｇは、特許第５１００８８１号と同様の構成に適用することができる。
図１４は、第７実施形態の埋込型光導波路構造１００Ｇ（１００）の平面図である。埋込型光導波路構造１００Ｇは、集積型半導体レーザ装置として構成されている。埋込型光導波路構造１００Ｇは、導波路２０－１と導波路２０－２とは反対側で光学的に接続された複数の導波路２０－４と、各導波路２０－４と導波路２０－１とは反対側で光学的に接続された半導体レーザ１１０と、を備えている。半導体レーザ１１０は、例えば、ＤＦＢレーザのようなレーザ素子である。導波路２０－２は、半導体光増幅器として構成してもよい。また、導波路２０－１としては、上記実施形態に示される構造の他、適宜に変形した構成や、組み合わせた構成等を、採用することができる。本実施形態の埋込型光導波路構造１００Ｇは、特許第５１００８８１号と同様の構成に適用することができる。
【0081】
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。
【0082】
例えば、端面の全ての位置の法線方向が、結晶方位［１１１］方向または結晶方位［１－１－１］方向に対して傾斜している必要はない。
【符号の説明】
【0083】
１０…基板
２０…導波路
２０－１…導波路（第一部位）
２０－２…導波路（第二部位）
２０－３…導波路（第三部位）
２０－４…導波路
２０ａ，２０ａ１，２０ａ２…側面（端面）
２０ｒ…側面
２１…第一クラッド層
２２…コア層
２３…第二クラッド層
３１…埋込層
３２…上位層
４２…誘電体マスク
４２ａ…端縁
５０…積層体
５０ａ，５０ｂ…ボイド
１００，１００Ａ～１００Ｆ…埋込型光導波路構造
１００Ｇ…埋込型光導波路構造（集積型半導体レーザ装置）
１１０…半導体レーザ
Ｃ…凹部
Ｄｒ…法線方向
Ｐ１，Ｐ２，Ｐ…部位
Ｖｎ１，Ｖｎ２…法線ベクトル
Ｖｐ…仮想平面
Ｖｒ…法線ベクトル
Ｗ１…幅（第一幅）
Ｗ２…幅（第二幅）
Ｗ３…幅
Ｘ…方向（第三方向、または第三方向の反対方向）
Ｙ…方向（第二方向、または第二方向の反対方向）
Ｚ…方向（第一方向）
α…角度差（第二角度差）
θ…角度差（第一角度差）
２０…導波路
２０－１…導波路（第一部位）
２０－２…導波路（第二部位）
２０－３…導波路（第三部位）
２０－４…導波路
２０ａ，２０ａ１，２０ａ２…側面（端面）
２０ｒ…側面
２１…第一クラッド層
２２…コア層
２３…第二クラッド層
３１…埋込層
３２…上位層
４２…誘電体マスク
４２ａ…端縁
５０…積層体
５０ａ，５０ｂ…ボイド
１００，１００Ａ～１００Ｆ…埋込型光導波路構造
１００Ｇ…埋込型光導波路構造（集積型半導体レーザ装置）
１１０…半導体レーザ
Ｃ…凹部
Ｄｒ…法線方向
Ｐ１，Ｐ２，Ｐ…部位
Ｖｎ１，Ｖｎ２…法線ベクトル
Ｖｐ…仮想平面
Ｖｒ…法線ベクトル
Ｗ１…幅（第一幅）
Ｗ２…幅（第二幅）
Ｗ３…幅
Ｘ…方向（第三方向、または第三方向の反対方向）
Ｙ…方向（第二方向、または第二方向の反対方向）
Ｚ…方向（第一方向）
α…角度差（第二角度差）
θ…角度差（第一角度差）
【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】