特開 2024-112186 半導体光デバイスおよび光集積素子

(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】P2024112186

(43)【公開日】2024-08-20

(54)【発明の名称】半導体光デバイスおよび光集積素子

(51)【国際特許分類】

   H01S 5/042 20060101AFI20240813BHJP

   H01S 5/22 20060101ALI20240813BHJP

【ＦＩ】

H01S5/042 612

H01S5/22 610

【審査請求】未請求

【請求項の数】18

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023017089

(22)【出願日】2023-02-07

(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】吉田 匡廣

(72)【発明者】

【氏名】清田 和明

【テーマコード（参考）】

5F173

【Ｆターム（参考）】

5F173AA22

5F173AA48

5F173AB61

5F173AD04

5F173AK21

5F173AR62

5F173AR72

5F173AR74

(57)【要約】

【課題】例えば、熱変形を抑制しながら電極における電気抵抗の増大や電極による放熱性の低下を抑制することが可能となるような、新規な改善された半導体光デバイスおよび光集積素子を得る。
【解決手段】半導体光デバイスは、例えば、第一方向と交差して広がる基板と、基板上で、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それぞれ有し、第一方向と交差した第二方向に延びて当該第二方向または当該第二方向の反対方向に光を導波し、互いに第一方向および第二方向と交差した第三方向に離れて設けられた、複数の導波路構造と、導波路構造のそれぞれに対して基板とは反対側に設けられ、第一部位と、当該第一部位より第一方向における厚さが厚い第二部位と、を有した第一電極と、を備える。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

第一方向と交差して広がる基板と、
前記基板上で、前記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それぞれ有し、前記第一方向と交差した第二方向に延びて当該第二方向または当該第二方向の反対方向に光を導波し、互いに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離れて設けられた、複数の導波路構造と、
前記導波路構造のそれぞれに対して前記基板とは反対側に設けられ、第一部位と、当該第一部位より前記第一方向における厚さが厚い第二部位と、を有した第一電極と、
を備えた半導体光デバイス。

【請求項2】

前記第一電極として、第一幅で前記第二方向に延び、前記第二部位が少なくとも部分的に前記第一幅より狭い第二幅で前記第二方向に延びた第一電極を備えた、請求項１に記載の半導体光デバイス。

【請求項3】

前記第一電極として、第一幅で前記第二方向に延び、前記第二部位が少なくとも部分的に前記第一幅より狭い第二幅で前記第二方向に延びるとともに前記第一部位と前記第二部位とが少なくとも部分的に前記第三方向に並んだ第一電極を備えた、請求項２に記載の半導体光デバイス。

【請求項4】

前記第一電極として、第一幅で前記第二方向に延び、前記第二部位が前記コア層と前記第一方向に並ぶ位置で少なくとも部分的に前記第一幅より狭い第二幅で前記第二方向に延びる第一電極を備えた、請求項２に記載の半導体光デバイス。

【請求項5】

前記第一電極として、第一幅で前記第二方向に延び、前記第二部位が少なくとも部分的に前記第一電極の前記第三方向における中央に対して前記第三方向または前記第三方向の反対方向にずれた位置で前記第一幅より狭い第二幅で前記第二方向に延びる第一電極を備えた、請求項２に記載の半導体光デバイス。

【請求項6】

前記第一電極として、前記第二方向に延び、前記第二部位が前記第一部位より前記第二方向に長く延びる第一電極を備えた、請求項２に記載の半導体光デバイス。

【請求項7】

前記第一電極として、前記第一部位および前記第二部位の一部を構成する第一層と、前記第二部位のうち前記第一層に対して前記導波路構造とは反対側の部分を構成する第二層と、を有した第一電極を備えた、請求項１に記載の半導体光デバイス。

【請求項8】

前記導波路構造として、アクティブ導波路を構成する導波路構造を備えた、請求項１に記載の半導体光デバイス。

【請求項9】

前記導波路構造として、折り返し導波路構造を介して光学的に接続された二つの導波路構造を備えた、請求項１に記載の半導体光デバイス。

【請求項10】

前記折り返し導波路構造は、パッシブ導波路を構成する、請求項９に記載の半導体光デバイス。

【請求項11】

それぞれが、前記折り返し導波路構造と、当該折り返し導波路構造を介して光学的に接続された二つの導波路構造と、を含む複数の導波路構造アセンブリを備えた、請求項９に記載の半導体光デバイス。

【請求項12】

前記導波路構造として、前記第二方向に延びた溝を介して前記第三方向に並んだ二つの導波路構造を備えた、請求項１に記載の半導体光デバイス。

【請求項13】

前記第一方向の反対方向に凹み前記基板に至る凹部が設けられ、
少なくとも部分的に当該凹部内に設けられた第二電極を備えた、請求項１に記載の半導体光デバイス。

【請求項14】

前記第二電極は、第三部位と、当該第三部位より厚い第四部位と、を有した、請求項１３に記載の半導体光デバイス。

【請求項15】

前記第四部位は、前記凹部の側面に沿って前記第一方向に延びた延部を有した、請求項１４に記載の半導体光デバイス。

【請求項16】

前記導波路構造と、当該導波路構造に対応して設けられた電極対と、を有した半導体光増幅器を備えた、請求項１に記載の半導体光デバイス。

【請求項17】

前記導波路構造と、当該導波路構造に対応して設けられた電極対と、を有した半導体発光素子を備えた、請求項１に記載の半導体光デバイス。

【請求項18】

請求項１～１７のうちいずれか一つに記載の半導体光デバイスと、
前記半導体光デバイスの前記導波路構造と光学的に接続された導波路を有した光機能素子と、
を一体に備えた、光集積素子。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、半導体光デバイスおよび光集積素子に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、半導体レーザ素子や半導体光増幅器のような半導体光デバイスと、導波路を有した部位（以下、当該部位を光機能素子と称する）と、を一体に備えた光集積素子が、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】特開２０１７－９２２６２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

この種の半導体光デバイスは、導波路構造を構成する半導体層と電極を構成する金属層とを有している。当該半導体光デバイスについては、製造時と作動時とで温度差が大きいと、半導体層の熱膨張係数と金属層の熱膨張係数とに差がある分、場所により熱収縮の程度差が生じ、半導体光デバイスが、所期の形状に対して歪んだ状態に変形してしまう虞がある。以下、このような変形を単に熱変形と称する。熱変形としては、例えば、半導体光デバイスが導波路構造の積層方向に凸または凹になるように変形する反りがある。

【0005】

導波路を一つだけ有する半導体光デバイスにあっては、上述したような熱変形が生じた場合にあっても、当該導波路と光学的に接続される他の光学素子等の導波路（以下、単に対応した導波路と称する）とを位置決めすることにより、当該導波路と対応した導波路との間での光学損失の低下を、抑制できる。しかしながら、複数の導波路を有する半導体光デバイスにあっては、熱変形が生じた場合、当該複数の導波路の相対的な位置関係が変化するため、各導波路と当該各導波路に対応した導波路との間での光学損失の低下を抑制するのが、難しくなる。

【0006】

上述したような熱変形は、例えば、電極を構成する金属層の体積を小さくすれば、抑制することができる。しかしながら、金属層の体積を小さくすると、電極の断面積が小さくなって電気抵抗が増大したり、電極の表面積が小さくなって放熱性が低下して所期の性能が得られ難くなったり、といった問題が生じる虞がある。

【0007】

そこで、本発明の課題の一つは、例えば、熱変形を抑制しながら電極における電気抵抗の増大や電極による放熱性の低下を抑制することが可能となるような、新規な改善された半導体光デバイスおよび光集積素子を得ること、である。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明の半導体光デバイスは、例えば、第一方向と交差して広がる基板と、前記基板上で、前記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それぞれ有し、前記第一方向と交差した第二方向に延びて当該第二方向または当該第二方向の反対方向に光を導波し、互いに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離れて設けられた、複数の導波路構造と、前記導波路構造のそれぞれに対して前記基板とは反対側に設けられ、第一部位と、当該第一部位より前記第一方向における厚さが厚い第二部位と、を有した第一電極と、を備える。

【0009】

前記半導体光デバイスは、前記第一電極として、第一幅で前記第二方向に延び、前記第二部位が少なくとも部分的に前記第一幅より狭い第二幅で前記第二方向に延びた第一電極を備えてもよい。

【0010】

前記半導体光デバイスは、前記第一電極として、第一幅で前記第二方向に延び、前記第二部位が少なくとも部分的に前記第一幅より狭い第二幅で前記第二方向に延びるとともに前記第一部位と前記第二部位とが少なくとも部分的に前記第三方向に並んだ第一電極を備えてもよい。

【0011】

前記半導体光デバイスは、前記第一電極として、第一幅で前記第二方向に延び、前記第二部位が前記コア層と前記第一方向に並ぶ位置で少なくとも部分的に前記第一幅より狭い第二幅で前記第二方向に延びる第一電極を備えてもよい。

【0012】

前記半導体光デバイスは、前記第一電極として、第一幅で前記第二方向に延び、前記第二部位が少なくとも部分的に前記第一電極の前記第三方向における中央に対して前記第三方向または前記第三方向の反対方向にずれた位置で前記第一幅より狭い第二幅で前記第二方向に延びる第一電極を備えてもよい。

【0013】

前記半導体光デバイスは、前記第一電極として、前記第二方向に延び、前記第二部位が前記第一部位より前記第二方向に長く延びる第一電極を備えてもよい。

【0014】

前記半導体光デバイスは、前記第一電極として、前記第一部位および前記第二部位の一部を構成する第一層と、前記第二部位のうち前記第一層に対して前記導波路構造とは反対側の部分を構成する第二層と、を有した第一電極を備えてもよい。

【0015】

前記半導体光デバイスは、前記導波路構造として、アクティブ導波路を構成する導波路構造を備えてもよい。

【0016】

前記半導体光デバイスは、前記導波路構造として、折り返し導波路構造を介して光学的に接続された二つの導波路構造を備えてもよい。

【0017】

前記半導体光デバイスでは、前記折り返し導波路構造は、パッシブ導波路を構成してもよい。

【0018】

前記半導体光デバイスは、それぞれが、前記折り返し導波路構造と、当該折り返し導波路構造を介して光学的に接続された二つの導波路構造と、を含む複数の導波路構造アセンブリを備えてもよい。

【0019】

前記半導体光デバイスは、前記導波路構造として、前記第二方向に延びた溝を介して前記第三方向に並んだ二つの導波路構造を備えてもよい。

【0020】

前記半導体光デバイスは、前記第一方向の反対方向に凹み前記基板に至る凹部が設けられ、少なくとも部分的に当該凹部内に設けられた第二電極を備えてもよい。

【0021】

前記半導体光デバイスでは、前記第二電極は、第三部位と、当該第三部位より厚い第四部位と、を有してもよい。

【0022】

前記半導体光デバイスでは、前記第四部位は、前記凹部の側面に沿って前記第一方向に延びた延部を有してもよい。

【0023】

前記半導体光デバイスでは、前記導波路構造と、当該導波路構造に対応して設けられた電極対と、を有した半導体光増幅器を備えてもよい。

【0024】

前記半導体光デバイスでは、前記導波路構造と、当該導波路構造に対応して設けられた電極対と、を有した半導体発光素子を備えてもよい。

【0025】

また、本発明の光集積素子は、前記半導体光デバイスと、前記半導体光デバイスの前記導波路構造と光学的に接続された導波路を有した光機能素子と、を一体に備えてもよい。

【発明の効果】

【0026】

本発明によれば、新規な改善された半導体光デバイスおよび光集積素子を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【0027】

【図1】図１は、第１実施形態の半導体光デバイスの例示的かつ模式的な断面図である。

【図2】図２は、第１実施形態の半導体光デバイスの例示的かつ模式的な平面図である。

【図3】図３は、第２実施形態の半導体光デバイスの例示的かつ模式的な平面図である。

【図4】図４は、第３実施形態の半導体光デバイスの例示的かつ模式的な平面図である。

【図5】図５は、図４のV－V断面図である。

【図6】図６は、第４実施形態の半導体光デバイスの例示的かつ模式的な平面図である。

【図7】図７は、第５実施形態の半導体光デバイスの例示的かつ模式的な平面図である。

【図8】図８は、図７のVIII－VIII断面図である。

【図9】図９は、第６実施形態の半導体光デバイスの例示的かつ模式的な断面図である。

【図10】図１０は、第６実施形態の半導体光デバイスの例示的かつ模式的な平面図である。

【図11】図１１は、第７実施形態の半導体光デバイスと光機能素子とを備えた光集積素子の例示的かつ模式的な平面図である。

【発明を実施するための形態】

【0028】

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。

【0029】

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。

【0030】

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。

【0031】

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。

【0032】

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。

【0033】

［第１実施形態］
［基本構成］
図１は、第１実施形態の半導体光デバイス１００Ａ（１００）の断面図であり、図２は、半導体光デバイス１００Ａ（１００）の平面図である。図１は、図２のI－I断面図である。

【0034】

図１，２に示されるように、半導体光デバイス１００Ａは、基板１０と、二つの導波路構造２０（２０－１，２０－２）と、電極３０，４０Ａ（４０）と、を備えている。電極４０Ａと、基板１０と、導波路構造２０－１と、絶縁層２３と、電極３０は、機能部１０１を構成し、電極４０Ａと、基板１０と、導波路構造２０－２と、絶縁層２３と、電極３０は、もう一つの機能部１０１を構成している。各機能部１０１について、基板１０および電極４０Ａは共用されており、導波路構造２０、絶縁層２３、および電極３０は、それぞれ設けられている。ただし、双方の機能部１０１の構造および機能は略同じであるため、以下では、片側（図１では左側）の機能部１０１についてのみ説明する。なお、本実施形態では、二つの機能部１０１の間には、溝１００ａが設けられている。

【0035】

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、例えば、n-InPで作られる。導波路構造２０、絶縁層２３、および電極３０を構成する各層は、公知の半導体プロセスによって、基板１０上に、Ｚ方向に積層される。Ｚ方向は、積層方向、厚さ方向、または高さ方向と称されうる。Ｚ方向は第一方向の一例である。

【0036】

基板１０のＺ方向の反対側の面上には、電極４０が設けられる。電極４０は、Ｎ側電極であって、コア層２１ｂに対してＺ方向の反対方向に離間している。電極４０は、例えば、AuGe、Ni、およびAuを含んだ積層構造を有している。電極４０は、第二電極の一例である。

【0037】

基板１０の電極４０とは反対側の面上には、クラッド層２１ａ、コア層２１ｂ、およびクラッド層２１ｃを有したメサ２１が形成される。クラッド層２１ａ、コア層２１ｂ、およびクラッド層２１ｃは、基板１０上に、Ｚ方向にこの順に積層される。メサ２１は、Ｙ方向における略一定の幅およびＺ方向における略一定の高さで、Ｘ方向に延びている。

【0038】

クラッド層２１ａは、基板１０上に積層される。クラッド層２１ａは、例えば、n-InPで作られる。コア層２１ｂは、クラッド層２１ａ上に積層される。コア層２１ｂは、例えば、n-InGaAsPを含んだ積層構造を有する。クラッド層２１ｃは、コア層２１ｂ上に積層される。クラッド層２１ｃは、例えば、p-InPで作られる。クラッド層２１ａは、第一クラッド層の一例であり、クラッド層２１ｃは、第二クラッド層の一例である。

【0039】

メサ２１は、Ｙ方向およびＹ方向の反対方向に隣接した電流阻止層２２ａ，２２ｂ、ならびにＺ方向に隣接したクラッド層２２ｃによって囲まれている。電流阻止層２２ａは、例えば、p-InPで作られ、電流阻止層２２ｂは、例えば、n-InPで作られる。また、クラッド層２２ｃは、例えば、p-InPで作られる。クラッド層２２ｃは、第二クラッド層の一例である。

【0040】

クラッド層２１ａ、コア層２１ｂ、クラッド層２１ｃ、電流阻止層２２ａ，２２ｂ、およびクラッド層２２ｃを有した導波路構造２０は、絶縁層２３で覆われている。絶縁層２３には、メサ２１に対してＺ方向に重なる位置に、開口２３ａが設けられている。なお、導波路構造２０および絶縁層２３の構成は、この例には限定されない。

【0041】

導波路構造２０は、それぞれ、Ｘ方向に延びており、光をＸ方向またはＸ方向の反対方向に導波する。また、二つの導波路構造２０（２０－１，２０－２）は、互いにＹ方向に離れており、溝１００ａを介してＹ方向に並んでいる。Ｘ方向は、第二方向の一例であり、Ｙ方向は、第三方向の一例である。

【0042】

各導波路構造２０のクラッド層２２ｃに対して基板１０とは反対側には、導体で作られた電極３０が設けられる。電極３０は、Ｐ側電極であって、コア層２１ｂに対してＺ方向に離間している。電極３０は、第一層３０ａと、当該第一層３０ａ上に積層された第二層３０ｂと、を有している。第一層３０ａは、絶縁層２３に設けられた開口２３ａを介してクラッド層２２ｃと接している。第一層３０ａは、薄膜層とも称され、第二層３０ｂは、厚膜層とも称されうる。電極３０は、第一電極の一例である。電極３０は、電極４０とともに、電極対を構成している。

【0043】

上述した構成の機能部１０１は、例えば、半導体光増幅器として機能することができる。これらの半導体光増幅器は、コア層２１ｂの一端から入力された光を光増幅して、コア層２１ｂの他端から出力する。したがって、半導体光デバイス１００Ａは、半導体光増幅器アレイとして構成されている。この場合、当該機能部１０１のコア層２１ｂは、活性層とも称され、アクティブ導波路の一例である。

【0044】

［電極の構成］
ここで、図１に示されるように、第二層３０ｂは、第一層３０ａを部分的に覆っている。これにより、電極３０は、第一層３０ａだけの第一部位３１と、第一層３０ａと第二層３０ｂとを含み厚さが第一部位３１より厚い第二部位３２と、を有した構成となっている。ここで、仮に、電極３０が厚い第二部位３２のみで構成された場合、熱変形がより大きくなってしまう虞がある。逆に、電極３０が薄い第一部位３１のみで構成された場合、電極３０の断面積がより小さくなって電気抵抗が増大したり、電極３０の表面積がより小さくなって放熱性が低下したりする虞がある。この点、本実施形態によれば、電極３０が、比較的薄い第一部位３１と、比較的厚い第二部位３２と、を有することにより、熱変形を抑制しながら、電気抵抗が増大したり、放熱性が低下したりするのを抑制することができる。

【0045】

また、本実施形態のように、Ｙ方向に離れた複数の導波路構造２０を有する場合、熱変形に応じて各導波路構造２０のコア層２１ｂ同士の相対的な位置が変化すると、コア層２１ｂと当該コア層２１ｂに対応した導波路との間での光の結合効率の低下に影響を及ぼす。ここで、複数のコア層２１ｂの相対的な位置の変化に対しては、Ｘ方向に向かうにつれて各層のＺ方向の位置が変化する変形モード（以下、第一変形モードと称する）の熱変形より、Ｙ方向に向かうにつれて各層のＺ方向の位置が変化する変形モード（以下、第二変形モードと称する）の熱変形の方が、より大きな影響を与える。そこで、本実施形態では、図２に示されるように、電極３０は、幅Ｗ１でＸ方向に延びるとともに、第二部位３２は、幅Ｗ１より狭い幅Ｗ２で、Ｘ方向に延びている。言い換えると、第一部位３１と第二部位３２とはいずれもＸ方向に延びるとともに、互いにＹ方向に並んでいる。仮に、第二部位３２がＹ方向に延びていると、当該第二部位３２は製造時に対する作動時の温度低下によって、Ｙ方向により長く収縮することになるため、半導体光デバイス１００は、第一変形モードでの変形より第二変形モードでの変形が大きくなる。この点、本実施形態では、第二部位３２はＸ方向に延びており、第二変形モードでの変形量をより小さくすることができるため、電極３０における所要の電気伝導性および所要の放熱性を確保しながら、複数のコア層２１ｂの相対的な位置の変化を抑制し、ひいては、コア層２１ｂと当該コア層２１ｂに対応した導波路との間での光の結合効率の低下を抑制することができる。幅Ｗ１は、第一幅の一例であり、幅Ｗ２は、第二幅の一例である。

【0046】

また、図２に示されるように、本実施形態では、第二部位３２は、コア層２１ｂとＺ方向に重なる位置で、Ｘ方向に延びている。これにより、電極３０がコア層２１ｂとＺ方向に重なる位置からずれて設けられた場合に比べて、電極３０からコア層２１ｂに対して電力をより効率良く供給することができる。

【0047】

また、図２に示されるように、本実施形態では、Ｚ方向の反対方向に見た場合に、第二部位３２は、電極３０のＸ方向の中央に位置する中心線Ｃに対して、Ｙ方向またはＹ方向の反対方向にずれている。第一部位３１のＺ方向の端面を、ワイヤボンディングによって配線（不図示）を接合する領域や、高さ位置を確認するためにプローブを接触する領域として活用する場合、当該第一部位３１はより広く確保するのが好ましい。この点、本実施形態では、第二部位３２が、電極３０の中心線Ｃに対してＹ方向にずれた位置に設けられているため、電極３０の中心線Ｃと重なる位置に設けられた場合に比べて、少なくとも一つの第一部位３１のＺ方向の端面をより広くすることができる。

【0048】

また、上述したように、電極３０は、第一層３０ａと、第二層３０ｂと、を有し、第一層３０ａは、第一部位３１および第二部位３２の一部を構成し、第二層３０ｂは、第二部位３２のうち第一層３０ａに対して導波路構造２０とは反対側の部分を構成している。本実施形態によれば、厚さが異なる第一部位３１と第二部位３２とを有した電極３０を、比較的簡単なプロセスによって構成することができる。

【0049】

以上、説明したように、本実施形態によれば、例えば、熱変形を抑制しながら電極３０における電気抵抗の増大や電極３０による放熱性の低下を抑制することが可能となるような、新規な改善された半導体光デバイス１００を得ることができる。

【0050】

［第２実施形態］
図３は、第２実施形態の半導体光デバイス１００Ｂ（１００）の平面図である。本実施形態では、機能部１０１の構成自体は第１実施形態とは相違するものの、当該機能部１０１は、それぞれ、同様の導波路構造２０と、電極３０，４０（図１参照）と、を有した、例えば半導体レーザのような半導体発光素子として作動する。これらの半導体発光素子は、コア層２１ｂの一端から光を出力する。すなわち、本実施形態の半導体光デバイス１００Ｂは、半導体発光素子アレイとして構成されている。半導体発光素子が半導体レーザである場合、各機能部１０１はレーザ共振器を構成する反射膜を備えている。また、半導体発光素子がＤＦＢ型の半導体レーザの場合、各機能部１０１はレーザ発振波長を定めるための回折格子層をさらに備えている。本実施形態でも、電極３０は、第１実施形態と同様の構成を有している。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。

【0051】

［第３実施形態］
図４は、第３実施形態の半導体光デバイス１００Ｃ（１００）の平面図である。また、図５は、図４のV－V断面図である。本実施形態では、二つの機能部１０１は、第１実施形態と同様の構成を有して、半導体光増幅器として作動するとともに、当該二つの機能部１０１の導波路構造２０同士が、パッシブ導波路として機能するコア層２１ｂを有した折り返し導波路構造５０を介して光学的に接続されている。折り返し導波路構造５０は、図５に示されるように、ハイメサ構造を有している。このような構成により、半導体光デバイス１００Ｃは、全体として、半導体光増幅器として機能する。この半導体光増幅器は、一方の機能部１０１のコア層２１ｂの一端から入力された光を光増幅して、もう一方の機能部１０１のコア層２１ｂの一端から出力する。本実施形態でも、電極３０は、第１実施形態と同様の構成を有している。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。

【0052】

［第４実施形態］
図６は、第４実施形態の半導体光デバイス１００Ｄ（１００）の平面図である。本実施形態では、第３実施形態と同様の半導体光増幅器が、溝１００ａを介してＹ方向に並んでいる。すなわち、本実施形態の半導体光デバイス１００Ｄは、半導体光増幅器アレイとして構成されている。本実施形態でも、電極３０は、第１実施形態と同様の構成を有している。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。

【0053】

［第５実施形態］
図７は、第５実施形態の半導体光デバイス１００Ｅ（１００）の平面図である。本実施形態の半導体光デバイス１００Ｅは、第３実施形態の半導体光デバイス１００Ｃと同様の、二つの機能部１０１と、折り返し導波路構造５０と、を備えており、当該半導体光デバイス１００Ｃと同様に作動する。ただし、本実施形態では、電極３０の構成が、第３実施形態と相違している。

【0054】

具体的に、第二部位３２は、作用部３２ａと、パッド部３２ｂと、延部３２ｃと、を有している。作用部３２ａは、各機能部１０１において、コア層２１ｂとＺ方向に重なり、メサ２１に対して電極を供給する。パッド部３２ｂは、折り返し導波路構造５０に対して二つの機能部１０１とは反対側に設けられている。パッド部３２ｂには、ボンディングワイヤのような電力供給部材が接合される。延部３２ｃは、作用部３２ａとパッド部３２ｂとの間で、Ｘ方向に延びている。パッド部３２ｂおよび延部３２ｃは、複数の作用部３２ａについて共用されている。

【0055】

本実施形態では、第二部位３２が、第一部位３１よりもＸ方向に長く延びている。本実施形態によっても、上記第１実施形態と同様に、電極３０における所要の電気伝導性および所要の放熱性を確保しながら、Ｙ方向に向かうにつれて各層のＺ方向の位置が変化する第二変形モードでの変形量をより小さくすることができるため、複数のコア層２１ｂの相対的な位置の変化を抑制し、ひいては、コア層２１ｂと当該コア層２１ｂに対応した導波路との間での光の結合効率の低下を抑制することができる。

【0056】

図８は、図７のVIII－VIII断面図である。図８に示されるように、本実施形態では、ハイメサ構造を有した折り返し導波路構造５０の段差を、第一層３０ａと第二層３０ｂとを含み第一部位３１より厚い第二部位３２（の延部３２ｃ）が跨いでいる。このような構成によれば、当該跨ぐ位置での電極３０の断線を防止できるとともに、電気抵抗の増大を抑制できるという効果が得られる。

【0057】

［第６実施形態］
図９は、第６実施形態の半導体光デバイス１００Ｆ（１００）の断面図であり、図１０は、半導体光デバイス１００Ｆ（１００）の平面図である。図９は、図１０のIX－IX断面図である。本実施形態の半導体光デバイス１００Ｆは、第３実施形態の半導体光デバイス１００Ｃと同様の、二つの機能部１０１と、折り返し導波路構造５０と、を備えており、当該半導体光デバイス１００Ｃと同様に作動する。ただし、本実施形態では、Ｎ側電極としての電極４０Ｆ（４０）の構成が、上記第１～第５実施形態と相違している。

【0058】

具体的に、半導体光デバイス１００Ｆには、二つの機能部１０１に対して溝１００ａを介して反対側に、Ｚ方向の反対方向に凹み基板１０に至る凹部１００ｂが設けられており、電極４０Ｆは、当該凹部１００ｂの底面１００ｂ１および側面１００ｂ２に沿うように設けられている。

【0059】

電極４０Ｆも、電極３０と同様に、第一層４０ａと当該第一層４０ａ上に積層された第二層４０ｂとを有しており、これらにより、第一層４０ａだけの第三部位４１と、第一層４０ａと第二層４０ｂとを含み厚さが第三部位４１より厚い第四部位４２と、が構成されている。また、凹部１００ｂを覆う絶縁層２３のうち、底面１００ｂ１と重なる位置には、開口２３ｂが設けられている。第一層４０ａは、開口２３ｂを介して基板１０と接している。

【0060】

また、図１０に示されるように、電極４０Ｆの第四部位４２は、作用部４２ａと、パッド部４２ｂと、延部４２ｃと、を有している。作用部４２ａは、凹部１００ｂの底面１００ｂ１において、基板１０と接し、当該基板１０に対して電極を供給する。パッド部４２ｂは、作用部４２ａからＸ方向の反対方向に離れている。パッド部４２ｂには、ボンディングワイヤのような電力供給部材が接合される。延部４２ｃは、作用部４２ａとパッド部４２ｂとの間で、Ｘ方向に延びている。

【0061】

そして、電極４０Ｆにあっては、第四部位４２は、第三部位４１よりもＸ方向に長く延びている。このような構成によっても、上記第１実施形態と同様に、電極４０Ｆにおける所要の電気伝導性および所要の放熱性を確保しながら、Ｙ方向に向かうにつれて各層のＺ方向の位置が変化する第二変形モードでの変形量をより小さくすることができるため、複数のコア層２１ｂの相対的な位置の変化を抑制し、ひいては、コア層２１ｂと当該コア層２１ｂに対応した導波路との間での光の結合効率の低下を抑制することができる。

【0062】

また、図９，１０に示されるように、本実施形態では、凹部１００ｂの段差を、第三部位４１より厚い第四部位４２が跨いでいる。このような構成によれば、当該跨ぐ位置での電極４０の断線を防止できるとともに、電気抵抗の増大を抑制できるという効果が得られる。

【0063】

［第７実施形態］
図１１は、第７実施形態の光集積素子３００の平面図である。光集積素子３００は、第３実施形態の半導体光デバイス１００Ｃ（１００）と、光機能素子２００と、を備えている。光機能素子２００は、シリコンプラットフォームとも称されうる。

【0064】

当該半導体光デバイス１００ＣのＸ方向の端面１００ｃと、光機能素子２００のＸ方向の反対方向の端面２００ａとが互いに面している。ここで、半導体光デバイス１００Ｃは、第３実施形態の構成を備えている。よって、半導体光デバイス１００Ｃ（１００）にあっては、上記第３実施形態および上記第１実施形態と同様に、例えば、熱変形を抑制しながら電極３０における電気抵抗の増大や電極３０による放熱性の低下を抑制することができるという効果が得られる。このため、当該半導体光デバイス１００Ｃ（１００）を備えた光集積素子３００にあっては、端面１００ｃにおける二箇所のコア層２１ｂのＸ方向の端部と、端面２００ａにおける二箇所のコア層２００ｂ（導波路）のＸ方向の反対方向の端部とを、より精度良く位置決めできるようになり、例えば、半導体光デバイス１００と光機能素子２００との間での結合損失をより低減することができるという効果が得られる。なお、光機能素子２００の構成材料はシリコンに限定されず、他の半導体やガラスであってもよい。

【0065】

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。

【符号の説明】

【0066】

１０…基板
２０，２０－１，２０－２…導波路構造
２１…メサ
２１ａ…クラッド層（第一クラッド層）
２１ｂ…コア層
２１ｃ…クラッド層（第二クラッド層）
２２ａ…電流阻止層
２２ｂ…電流阻止層
２２ｃ…クラッド層（第三クラッド層）
２３…絶縁層
２３ａ…開口
２３ｂ…開口
３０…電極（第一電極、電極対）
３０ａ…第一層
３０ｂ…第二層
３１…第一部位
３２…第二部位
３２ａ…作用部
３２ｂ…パッド部
３２ｃ…延部
４０，４０Ａ，４０Ｆ…電極（第二電極、電極対）
４０ａ…第一層
４０ｂ…第二層
４１…第三部位
４２…第四部位
４２ａ…作用部
４２ｂ…パッド部
４２ｃ…延部
５０…折り返し導波路構造
１００，１００Ａ～１００Ｆ…半導体光デバイス
１００ａ…溝
１００ｂ…凹部
１００ｂ１…底面
１００ｂ２…側面
１００ｃ…端面
１０１…機能部
２００…光機能素子（異なる部品）
２００ａ…端面
２００ｂ…コア層（導波路）
３００…光集積素子
Ｃ…中心線（中央）
Ｗ１…幅（第一幅）
Ｗ２…幅（第二幅）
Ｘ…方向（第二方向）
Ｙ…方向（第三方向）
Ｚ…方向（第一方向）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】