特開 2024-146194 光導波路構造およびその製造方法、ならびに光半導体装置

(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】P2024146194

(43)【公開日】2024-10-15

(54)【発明の名称】光導波路構造およびその製造方法、ならびに光半導体装置

(51)【国際特許分類】

   G02F 1/01 20060101AFI20241004BHJP

【ＦＩ】

G02F1/01 C

【審査請求】未請求

【請求項の数】10

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023058954

(22)【出願日】2023-03-31

(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】阿部 紘士

(72)【発明者】

【氏名】寺田 陽祐

【テーマコード（参考）】

2K102

【Ｆターム（参考）】

2K102AA28

2K102BA01

2K102BB02

2K102BC10

2K102CA21

2K102DA05

2K102DC07

2K102DD03

2K102EA05

2K102EB02

2K102EB08

2K102EB20

(57)【要約】

【課題】ヒータによる加熱効率が高く、光導波層の品質や信頼性の低下が抑制された光導波路構造およびその製造方法、ならびに光半導体装置を提供すること。
【解決手段】光導波路構造は、基板と、前記基板の積層方向に設けられたメサ状の支持部と、前記支持部の前記積層方向に設けられた高熱抵抗層と、前記高熱抵抗層の前記積層方向に設けられた、光導波層と前記光導波層を前記積層方向に挟むクラッド層とを有するメサ構造部と、前記メサ構造部の前記積層方向に設けられたヒータと、を備え、前記高熱抵抗層は、前記クラッド層よりも熱抵抗が大きく前記積層方向から見た場合に、前記支持部と前記メサ構造部とが、前記積層方向と直交する幅方向にずれている。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

基板と、
前記基板の積層方向に設けられたメサ状の支持部と、
前記支持部の前記積層方向に設けられた高熱抵抗層と、
前記高熱抵抗層の前記積層方向に設けられた、光導波層と前記光導波層を前記積層方向に挟むクラッド層とを有するメサ構造部と、
前記メサ構造部の前記積層方向に設けられたヒータと、
を備え、
前記高熱抵抗層は、前記クラッド層よりも熱抵抗が大きく、
前記積層方向から見た場合に、前記支持部と前記メサ構造部とが、前記積層方向と直交する幅方向にずれている
光導波路構造。

【請求項2】

前記メサ構造部は、ハイメサ構造を有する
請求項１に記載の光導波路構造。

【請求項3】

前記支持部は、前記高熱抵抗層の構成材料の熱抵抗と同じ熱抵抗の材料で構成されている
請求項１に記載の光導波路構造。

【請求項4】

前記メサ構造部は、前記積層方向および前記幅方向と直交する長手方向に延びており、
前記支持部は、前記メサ構造部に沿って延びている
請求項１に記載の光導波路構造。

【請求項5】

前記メサ構造部は、前記積層方向および前記幅方向と直交する長手方向に延びており、
前記支持部は、前記メサ構造部に沿って離間して配置された複数のセグメントからなる
請求項１に記載の光導波路構造。

【請求項6】

前記メサ構造部は、前記積層方向および前記幅方向と直交する長手方向に延びており、
前記支持部は、前記メサ構造部の前記幅方向両側において前記メサ構造部に沿って離間して配置された複数のセグメントからなる
請求項１に記載の光導波路構造。

【請求項7】

前記メサ構造部は、前記積層方向および前記幅方向と直交する長手方向に延びており、
前記支持部は、前記メサ構造部の前記幅方向両側において前記メサ構造部に沿って離間して配置された複数のセグメントからなり、
前記複数のセグメントは、前記長手方向においてずれている
請求項１に記載の光導波路構造。

【請求項8】

前記メサ構造部は、前記積層方向および前記幅方向と直交する長手方向に延びており、
前記支持部は、前記メサ構造部に沿って離間して配置された複数のセグメントからなり、
前記高熱抵抗層は、前記メサ構造部が積層された主部と、前記主部から前記幅方向に前記セグメントの前記積層方向における上部まで延びた支部と、を有する
請求項１に記載の光導波路構造。

【請求項9】

請求項１～８のいずれか一つに記載の光導波路構造を備える
光半導体装置。

【請求項10】

基板の積層方向にメサ状の支持部を形成し、
前記支持部の前記積層方向に高熱抵抗層を形成し、
前記高熱抵抗層の前記積層方向に、光導波層と前記光導波層を前記積層方向に挟むクラッド層とを有するメサ構造部を形成し、
前記メサ構造部の前記積層方向にヒータを形成し、
前記高熱抵抗層は、前記クラッド層よりも熱抵抗が大きく、
前記積層方向から見た場合に、前記支持部と前記メサ構造部とが、前記積層方向と直交する幅方向にずれるように前記メサ構造部を形成する
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、光導波路構造およびその製造方法、ならびに光半導体装置に関する。

【背景技術】

【0002】

波長可変レーザ装置において、光導波路構造が備える光導波層の屈折率を、ヒータによって加熱することで変化させて、レーザ発振波長を変化させる技術が知られている（特許文献１）。ヒータによる加熱の効率を高めてヒータの消費電力を抑制するための種々の技術が開示されている。たとえば、熱の拡散を防ぐために光導波層の下に高熱抵抗層を配置したり、光導波層の下に空隙を設けた中空導波路構造にしたりする技術が特許文献２、３に開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】国際公開第２０１６／１５２２７４号

【特許文献2】特許第５３０３５８０号公報

【特許文献3】特許第６６９６０５１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、特許文献２のように光導波層の下に高熱抵抗層を配置する技術では、断熱効果を高めるために高熱抵抗層を厚くすると、高熱抵抗層の結晶品質が低下し、ひいては光導波層の品質や信頼性も低下する場合があるので、厚膜化には限界がある。また、特許文献３のように光導波層の下に空隙を設ける技術でも、光導波層と下部クラッド層とが幅方向に延びているため、下部クラッド層を介して熱が逃げる虞がある。

【0005】

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、ヒータによる加熱効率が高く、光導波層の品質や信頼性の低下が抑制された光導波路構造およびその製造方法、ならびに光半導体装置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】

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の一態様は、基板と、前記基板の積層方向に設けられたメサ状の支持部と、前記支持部の前記積層方向に設けられた高熱抵抗層と、前記高熱抵抗層の前記積層方向に設けられた、光導波層と前記光導波層を前記積層方向に挟むクラッド層とを有するメサ構造部と、前記メサ構造部の前記積層方向に設けられたヒータと、を備え、前記高熱抵抗層は、前記クラッド層よりも熱抵抗が大きく、前記積層方向から見た場合に、前記支持部と前記メサ構造部とが、前記積層方向と直交する幅方向にずれている光導波路構造である。

【0007】

前記メサ構造部は、ハイメサ構造を有してもよい。

【0008】

前記支持部は、前記高熱抵抗層の構成材料の熱抵抗と同じ熱抵抗の材料で構成されていてもよい。

【0009】

前記メサ構造部は、前記積層方向および前記幅方向と直交する長手方向に延びており、前記支持部は、前記メサ構造部に沿って延びていてもよい。

【0010】

前記メサ構造部は、前記積層方向および前記幅方向と直交する長手方向に延びており、前記支持部は、前記メサ構造部に沿って離間して配置された複数のセグメントからなってもよい。

【0011】

前記メサ構造部は、前記積層方向および前記幅方向と直交する長手方向に延びており、前記支持部は、前記メサ構造部の前記幅方向両側において前記メサ構造部に沿って離間して配置された複数のセグメントからなってもよい。

【0012】

前記メサ構造部は、前記積層方向および前記幅方向と直交する長手方向に延びており、前記支持部は、前記メサ構造部の前記幅方向両側において前記メサ構造部に沿って離間して配置された複数のセグメントからなり、前記複数のセグメントは、前記長手方向においてずれていてもよい。

【0013】

前記メサ構造部は、前記積層方向および前記幅方向と直交する長手方向に延びており、前記支持部は、前記メサ構造部に沿って離間して配置された複数のセグメントからなり、前記高熱抵抗層は、前記メサ構造部が積層された主部と、前記主部から前記幅方向に前記セグメントの前記積層方向における上部まで延びた支部と、を有してもよい。

【0014】

本発明の一態様は、前記光導波路構造を備える光半導体装置である。

【0015】

本発明の一態様は、基板の積層方向にメサ状の支持部を形成し、前記支持部の前記積層方向に高熱抵抗層を形成し、前記高熱抵抗層の前記積層方向に、光導波層と前記光導波層を前記積層方向に挟むクラッド層とを有するメサ構造部を形成し、前記メサ構造部の前記積層方向にヒータを形成し、前記高熱抵抗層は、前記クラッド層よりも熱抵抗が大きく、前記積層方向から見た場合に、前記支持部と前記メサ構造部とが、前記積層方向と直交する幅方向にずれるように前記メサ構造部を形成する光導波路構造の製造方法である。

【発明の効果】

【0016】

本発明によれば、ヒータによる加熱効率が高く、光導波層の品質や信頼性の低下が抑制される。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】図１は、実施形態１に係る光導波路構造を備えた光半導体装置の模式的な上面図である。

【図2】図２は、実施形態１に係る光導波路構造の模式的な断面図である。

【図3】図３は、実施形態１に係る光導波路構造での支持部と高熱抵抗層とメサ構造部との位置関係を示す図である。

【図4】図４は、実施形態１に係る光導波路構造の製造方法を説明する図である。

【図5】図５は、実施形態１に係る光導波路構造の製造方法を説明する図である。

【図6】図６は、実施形態１に係る光導波路構造の製造方法を説明する図である。

【図7】図７は、実施形態２に係る光導波路構造での支持部と高熱抵抗層とメサ構造部との位置関係を示す図である。

【図8】図８は、実施形態３に係る光導波路構造での支持部と高熱抵抗層とメサ構造部との位置関係を示す図である。

【図9】図９は、実施形態４に係る光導波路構造での支持部と高熱抵抗層とメサ構造部との位置関係を示す図である。

【図10】図１０は、実施形態５に係る光導波路構造での支持部と高熱抵抗層とメサ構造部との位置関係を示す図である。

【図11】図１１は、実施形態６に係る光導波路構造での支持部と高熱抵抗層とメサ構造部との位置関係を示す図である。

【図12】図１２は、実施形態７に係る光導波路構造の模式的な断面図である。

【図13】図１３は、実施形態７に係る光導波路構造の製造方法を説明する図である。

【図14】図１４は、実施形態８に係る光導波路構造の模式的な断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0018】

以下に、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。また、図面の記載において、同一又は対応する要素には適宜同一の符号を付し、重複説明を適宜省略している。また、図面は模式的なものであり、各要素の寸法の関係、各要素の比率などは、現実と異なる場合があることに留意する必要がある。図面の相互間においても、互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれている場合がある。

【0019】

また、図中、ｘｙｚ直交座標系を用いて方向を説明する場合がある。ｘ方向は、幅方向と記載する場合がある。ｙ方向は、積層方向と記載する場合がある。ｚ方向は、長手方向と記載する場合がある。

【0020】

（実施形態１）
図１は、実施形態１に係る光導波路構造を備えた光半導体装置の模式的な上面図である。光半導体装置１００は、光導波路型の波長可変レーザ装置であって、後方ミラー部１０と、利得部２０と、前方ミラー部３０と、光増幅部４０と、を備えている。

【0021】

後方ミラー部１０と前方ミラー部３０とは、光共振器を構成している。利得部２０は、後方ミラー部１０と前方ミラー部３０との間に配置されている。光半導体装置１００では、利得部２０の発光および光増幅の機能と、光共振器の機能とによってレーザ発振が起こり、レーザ光を出力する。光増幅部４０は、いわゆる半導体光増幅器であり、前方ミラー部３０から出力されたレーザ光を光増幅して、レーザ光Ｌ１として光半導体装置１００から出力する。

【0022】

後方ミラー部１０と前方ミラー部３０とは、たとえばＤＢＲミラーやリング共振器フィルタを備えている。後方ミラー部１０と前方ミラー部３０を構成する光導波路構造の光導波層をヒータで加熱し、光導波層の屈折率を変化させることで、光半導体装置１００はバーニア型の波長可変レーザ装置として機能する。

【0023】

図２は、実施形態１に係る光導波路構造１の模式的な断面図である。光導波路構造１は、基板１ａと、支持部１ｂと、高熱抵抗層１ｃと、メサ構造部１ｄと、保護膜１ｅと、ヒータ１ｆと、を備えている。

【0024】

基板１ａは、積層方向（ｙ方向）に垂直な主表面を有する。基板１ａはたとえばｎ型ＩｎＰからなる。

【0025】

支持部１ｂは、基板１ａの積層方向に設けられている。支持部１ｂは、基板１ａよりも幅方向（ｘ方向）における幅が狭く、長手方向（ｚ方向）に延びているメサ状の部分である。支持部１ｂはたとえばｎ型ＩｎＰからなる。

【0026】

高熱抵抗層１ｃは、支持部１ｂの積層方向に設けられている。高熱抵抗層１ｃは、支持部１ｂよりも幅方向における幅が広く、長手方向に延びている。高熱抵抗層１ｃはたとえばｎ型ＩｎＧａＡｓＰからなる。

【0027】

メサ構造部１ｄは、高熱抵抗層１ｃの積層方向に設けられている。メサ構造部１ｄは、高熱抵抗層１ｃよりも幅方向における幅が狭く、長手方向に延びているメサ状の部分である。

【0028】

メサ構造部１ｄは、光導波層１ｄｂと、光導波層１ｄｂを積層方向に挟むクラッド層１ｄａ、１ｄｃとを有する。光導波層１ｄｂ、クラッド層１ｄａ、１ｄｃは、幅方向において略同じ幅を有する。また、すなわち、光導波層１ｄｂはハイメサ構造を有する。光導波層１ｄｂはたとえばＩｎＧａＡｓＰからなる。クラッド層１ｄａはたとえばｎ型ＩｎＰからなる。クラッド層１ｄｃはたとえばｐ型ＩｎＰからなる。

【0029】

高熱抵抗層１ｃは、クラッド層１ｄａ、１ｄｃよりも熱抵抗が大きい。たとえば、高熱抵抗層１ｃがＩｎＧａＡｓＰからなり、１ｄａ、１ｄｃがＩｎＰからなるものであれば、高熱抵抗層１ｃは、クラッド層１ｄａ、１ｄｃよりも熱抵抗をたとえば２０倍程度以上高くすることができる。

【0030】

保護膜１ｅは、メサ構造部１ｄを覆っている。保護膜１ｅは、半導体からなるメサ構造部１ｄを保護する機能を有する。保護膜１ｅはたとえば窒化ケイ素や酸化ケイ素からなる。

【0031】

ヒータ１ｆは、メサ構造部１ｄの積層方向に設けられている。ヒータ１ｆは、メサ構造部１ｄよりも幅方向における幅が狭く、長手方向に延びている。ヒータ１ｆは、メサ構造部１ｄの光導波層１ｄｂを加熱する機能を有する。ヒータ１ｆはたとえばＴｉ膜、Ｐｔ膜、Ａｕ膜が積層した構造を有しているが、ＴｉＰｔ膜、Ｃｒ膜、ＮｉＣｒ膜を含んでいてもよい。

【0032】

図３は、光導波路構造１での支持部１ｂと高熱抵抗層１ｃとメサ構造部１ｄとの位置関係を示す図であり、図１を積層方向から見た図に対応する。図２、３から分かるように、メサ構造部１ｄは、長手方向に延びており、支持部１ｂは、メサ構造部１ｄに沿って延びている。また、積層方向から見た場合に、支持部１ｂとメサ構造部１ｄとは、積層方向と直交する幅方向にずれている。

【0033】

以上のように構成された光導波路構造１では、ヒータ１ｆに電流を流して発熱させると、熱は保護膜１ｅおよびクラッド層１ｄｃを伝熱して光導波層１ｄｂに達する。これにより、光導波層１ｄｂを加熱してその屈折率が変化させることができる。

【0034】

一方、ヒータ１ｆからの熱が基板１ａ側に伝わることは、クラッド層１ｄａ、１ｄｃよりも熱抵抗が大きい高熱抵抗層１ｃによって抑制される。その結果、ヒータ１ｆによる光導波層１ｄｂの加熱効率は高くなる。

【0035】

さらに、光導波路構造１では、積層方向から見た場合に、支持部１ｂとメサ構造部１ｄとが幅方向にずれているので、高熱抵抗層１ｃをそれほど厚くしなくも、支持部１ｂとメサ構造部１ｄとの幅方向のずれを調整することで、高熱抵抗層１ｃによる断熱効果の程度を調整し、所望の効果を得ることができる。したがって、光導波層１ｄｂの品質や信頼性の低下を抑制できる。

【0036】

（製造方法）
実施形態１に係る光導波路構造の製造方法の一例を、図４～図６を参照して説明する。まず、図４に示すように、基板１ａ上に、公知のＭＯＣＶＤ（Metal Organic Chemical Vapor Deposition）法などを用いて犠牲層２ａを積層形成する。犠牲層２ａは、所定のエッチング剤に対するエッチングレートが、基板１ａや支持部１ｂや高熱抵抗層１ｃやメサ構造部１ｄよりも高い材質からなる。犠牲層２ａは、たとえばＡｌＩｎＡｓＰなどからなる。

【0037】

つづいて、図４に示すように、フォトリソグラフィ技術とエッチング技術とを用いて、犠牲層２ａにマスク２ｂを形成し、マスク２ｂをエッチングマスクとしてエッチングを行い、犠牲層２ａに孔２ａｂを形成する。

【0038】

つづいて、図５に示すように、マスク２ｂを成長マスクとして、孔２ａｂを埋めるように基板１ａに支持部１ｂを積層形成する。

【0039】

つづいて、図５に示すように、マスク２ｂを除去し、支持部１ｂと犠牲層２ａとを覆うように高熱抵抗層１ｃを積層形成する。

【0040】

つづいて、図５に示すように、高熱抵抗層１ｃにクラッド層１ｄａ、光導波層１ｄｂ、クラッド層１ｄｃを順次積層形成する。

【0041】

つづいて、図６に示すように、フォトリソグラフィ技術とエッチング技術とを用いて、クラッド層１ｄａ、光導波層１ｄｂ、クラッド層１ｄｃをメサ状に加工し、メサ構造部１ｄを形成する。メサ構造部１ｄは、積層方向から見た場合に、支持部１ｂとメサ構造部１ｄとが幅方向にずれるように形成する。

【0042】

つづいて、図６に示すように、フォトリソグラフィ技術とエッチング技術とを用いて、保護膜１ｅを形成するとともに、高熱抵抗層１ｃを所定の幅に加工する。

【0043】

その後、犠牲層２ａをエッチング除去し、ヒータ１ｆを形成することによって、図２に示す構造を作製する。

【0044】

（実施形態２）
図７は、実施形態２に係る光導波路構造１Ａでの支持部１Ａｂと高熱抵抗層１ｃとメサ構造部１ｄとの位置関係を示す図である。実施形態２に係る光導波路構造１Ａは、実施形態１に係る光導波路構造１の支持部１ｂを支持部１Ａｂに置き換えた構成を有する。以下では主に支持部１Ａｂについて説明する。

【0045】

図７に示すように、メサ構造部１ｄは、長手方向に延びている。また、支持部１Ａｂは、メサ構造部１ｄに沿って離間して配置された複数（本実施形態では４つ）のセグメント１Ａｂ１からなる。

【0046】

光導波路構造１Ａでは、実施形態１に係る光導波路構造１の場合と同様に、光導波層１ｄｂの品質や信頼性の低下を抑制できる。さらに、高熱抵抗層１ｃと支持部１Ａｂとが接触する面積が光導波路構造１の場合よりも狭いので、ヒータ１ｆによる光導波層１ｄｂの加熱効率をより高くできる。

【0047】

（実施形態３）
図８は、実施形態３に係る光導波路構造１Ｂでの支持部１Ｂｂと高熱抵抗層１ｃとメサ構造部１ｄとの位置関係を示す図である。実施形態３に係る光導波路構造１Ｂは、実施形態２に係る光導波路構造１の支持部１Ａｂを支持部１Ｂｂに置き換えた構成を有する。以下では主に支持部１Ｂｂについて説明する。

【0048】

図８に示すように、支持部１Ｂｂは、メサ構造部１ｄの幅方向両側においてメサ構造部１ｄに沿って離間して配置された複数（本実施形態では８つ）のセグメント１Ｂｂ１、１Ｂｂ２からなる。セグメント１Ｂｂ１は、メサ構造部１ｄに対して幅方向（ｘ方向）の負の側に配置されており、セグメント１Ｂｂ２は、正の側に配置されている。

【0049】

光導波路構造１Ｂでは、光導波路構造１、１Ａの場合と同様に、光導波層１ｄｂの品質や信頼性の低下を抑制でき、ヒータ１ｆによる光導波層１ｄｂの加熱効率を高くできる。さらに、支持部１Ｂｂが高熱抵抗層１ｃを支持する面積が光導波路構造１Ａの場合よりも広いので、光導波路構造１Ｂの強度をより高くできる。

【0050】

（実施形態４）
図９は、実施形態４に係る光導波路構造１Ｃでの支持部１Ｃｂと高熱抵抗層１ｃとメサ構造部１ｄとの位置関係を示す図である。実施形態４に係る光導波路構造１Ｃは、実施形態３に係る光導波路構造１Ｂの支持部１Ｂｂを支持部１Ｃｂに置き換えた構成を有する。以下では主に支持部１Ｃｂについて説明する。

【0051】

図９に示すように、支持部１Ｃｂは、メサ構造部１ｄの幅方向両側においてメサ構造部１ｄに沿って離間して配置された複数（本実施形態では８つ）のセグメント１Ｃｂ１、１Ｃｂ２からなる。セグメント１Ｃｂ１は、メサ構造部１ｄに対して幅方向の負の側に配置されており、セグメント１Ｃｂ２は、正の側に配置されている。さらに、セグメント１Ｃｂ１、１Ｃｂ２は、長手方向においてずれている。すなわち、セグメント１Ｃｂ１、１Ｃｂ２は、長手方向において、メサ構造部１ｄに対して幅方向の負の側と正の側とで交互に配置されている。

【0052】

光導波路構造１Ｃでは、光導波路構造１、１Ａ、１Ｂの場合と同様に、光導波層１ｄｂの品質や信頼性の低下を抑制でき、ヒータ１ｆによる光導波層１ｄｂの加熱効率を高くできる。さらに、セグメント１Ｃｂ１、１Ｃｂ２が長手方向においてずれているので、光導波路構造１Ｂの場合と比較して、光導波層１ｄｂの温度が長手方向においてより均一になる。

【0053】

（実施形態５）
図１０は、実施形態５に係る光導波路構造１Ｄでの支持部１Ｄｂと高熱抵抗層１Ｄｃとメサ構造部１ｄとの位置関係を示す図である。実施形態５に係る光導波路構造１Ｄは、実施形態３に係る光導波路構造１Ｂの支持部１Ｂｂと高熱抵抗層１ｃとを支持部１Ｄｂと高熱抵抗層１Ｄｃとに置き換えた構成を有する。以下では主に支持部１Ｄｂと高熱抵抗層１Ｄｃとについて説明する。

【0054】

図１０に示すように、支持部１Ｄｂは、メサ構造部１ｄの幅方向両側においてメサ構造部１ｄに沿って離間して配置された複数（本実施形態では８つ）のセグメント１Ｄｂ１、１Ｄｂ２からなる。セグメント１Ｄｂ１は、メサ構造部１ｄに対して幅方向の負の側に配置されており、セグメント１Ｄｂ２は、正の側に配置されている。

【0055】

また、高熱抵抗層１Ｄｃは、メサ構造部１ｄが積層された主部１Ｄｃ１と、主部１Ｄｃ１から幅方向にセグメント１Ｄｂ１、１Ｄｂ２の積層方向における上部まで延びた支部１Ｄｃ２と、を有する。ここで、主部１Ｄｃ１の幅方向における幅は、メサ構造部１ｄの幅方向における幅と略等しい。また、支部１Ｄｃ２の長手方向における幅は、セグメント１Ｄｂ１、１Ｄｂ２の長手方向における幅と略等しい。

【0056】

光導波路構造１Ｄでは、光導波路構造１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃの場合と同様に、光導波層１ｄｂの品質や信頼性の低下を抑制できる。さらに、高熱抵抗層１Ｄｃが、メサ構造部１ｄが積層された主部１Ｄｃ１からセグメント１Ｄｂ１、１Ｄｂ２まで支部１Ｄｃ２が延びている構造なので、メサ構造部１ｄからセグメント１Ｄｂ１、１Ｄｂ２までの熱抵抗をさらに大きくすることができる。その結果、ヒータ１ｆによる光導波層１ｄｂの加熱効率をより高くできる。

【0057】

（実施形態６）
図１１は、実施形態６に係る光導波路構造１Ｅでの支持部１Ｅｂと高熱抵抗層１Ｅｃとメサ構造部１ｄとの位置関係を示す図である。実施形態６に係る光導波路構造１Ｅは、実施形態３に係る光導波路構造１Ｃの支持部１Ｃｂと高熱抵抗層１ｃとを支持部１Ｅｂと高熱抵抗層１Ｅｃとに置き換えた構成を有する。以下では主に支持部１Ｅｂと高熱抵抗層１Ｅｃとについて説明する。

【0058】

図１１に示すように、支持部１Ｅｂは、メサ構造部１ｄの幅方向両側においてメサ構造部１ｄに沿って離間して配置された複数（本実施形態では８つ）のセグメント１Ｅｂ１、１Ｅｂ２からなる。セグメント１Ｅｂ１は、メサ構造部１ｄに対して幅方向の負の側に配置されており、セグメント１Ｅｂ２は、正の側に配置されている。さらに、セグメント１Ｅｂ１、１Ｅｂ２は、長手方向においてずれている。すなわち、セグメント１Ｅｂ１、１Ｅｂ２は、長手方向において、メサ構造部１ｄに対して幅方向の負の側と正の側とで交互に配置されている。

【0059】

また、高熱抵抗層１Ｅｃは、メサ構造部１ｄが積層された主部１Ｅｃ１と、主部１Ｅｃ１から幅方向にセグメント１Ｅｂ１、１Ｅｂ２の積層方向における上部まで延びた支部１Ｅｃ２と、を有する。ここで、主部１Ｅｃ１の幅方向における幅は、メサ構造部１ｄの幅方向における幅と略等しい。また、支部１Ｅｃ２の長手方向における幅は、セグメント１Ｅｂ１、１Ｅｂ２のの長手方向における幅と略等しい。

【0060】

光導波路構造１Ｅでは、光導波路構造１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄの場合と同様に、光導波層１ｄｂの品質や信頼性の低下を抑制できる。さらに、高熱抵抗層１Ｅｃが、メサ構造部１ｄが積層された主部１Ｅｃ１からセグメント１Ｅｂ１、１Ｅｂ２まで支部１Ｅｃ２が延びている構造なので、メサ構造部１ｄからセグメント１Ｅｂ１、１Ｅｂ２までの熱抵抗をさらに大きくすることができる。その結果、ヒータ１ｆによる光導波層１ｄｂの加熱効率をより高くできる。さらに、セグメント１Ｅｂ１、１Ｅｂ２が長手方向においてずれているので、光導波路構造１Ｄの場合と比較して、光導波層１ｄｂの温度が長手方向においてより均一になる。

【0061】

また、光導波路構造１Ｄ、１Ｅでは、その製造時には、犠牲層２ａを除去するためのエッチング剤が犠牲層２ａに到達しやすいような高熱抵抗層の形状なので、犠牲層２ａを除去するためのプロセスウィンドウが広いというメリットがある。

【0062】

一方、光導波路構造１Ｄ、１Ｅでは、その製造時には、高熱抵抗層を所望の形状とするためのエッチングなどの加工プロセスを省略できるので、高熱抵抗層を加工するためのプロセスウィンドウが広いというメリットがある。

【0063】

（実施形態７）
図１２は、実施形態７に係る光導波路構造１Ｆの模式的な断面図である。光導波路構造１Ｆは、実施形態１に係る光導波路構造１における支持部１ｂおよび高熱抵抗層１ｃを、支持部１Ｆｂおよび高熱抵抗層１Ｆｃに置き換えた構成を有する。

【0064】

支持部１Ｆｂは、基板１ａよりも幅方向における幅が狭く、長手方向に延びているメサ状の部分である。高熱抵抗層１Ｆｃは、支持部１Ｆｂよりも幅方向における幅が広く、長手方向に延びている。支持部１Ｆｂおよび高熱抵抗層１Ｆｃはたとえばｎ型ＩｎＧａＡｓＰからなる。支持部１Ｆｂは、高熱抵抗層の構成材料の熱抵抗と同じ熱抵抗の材料で構成されている支持部の一例である。

【0065】

光導波路構造１Ｆでは、光導波路構造１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ、１Ｅの場合と同様に、光導波層１ｄｂの品質や信頼性の低下を抑制できる。さらに、支持部１Ｆｂの熱抵抗が高いので、メサ構造部１ｄから基板１ａまでの熱抵抗をさらに大きくすることができる。その結果、ヒータ１ｆによる光導波層１ｄｂの加熱効率をより高くできる。

【0066】

実施形態７に係る光導波路構造１Ｆの製造方法の一例を図１３を参照してい説明する。まず、図４を参照して説明したプロセスと同様に、基板１ａ上に犠牲層２ａ、マスク２ｂを順次形成し、エッチングを行って犠牲層２ａに孔２ａｂを形成する。

【0067】

つづいて、図１３に示すように、マスク２ｂを除去した後、孔２ａｂを埋めるように基板１ａに支持部１Ｆｂを形成し、続いて支持部１Ｆｂと犠牲層２ａとを覆うように高熱抵抗層１Ｆｃを積層形成する。その後は、図５、６を参照して説明したプロセスを行って、図１２に示す構造を作製する。

【0068】

（実施形態８）
図１４は、実施形態８に係る光導波路構造１Ｇの模式的な断面図である。光導波路構造１Ｇは、実施形態１に係る光導波路構造１におけるメサ構造部１ｄを、メサ構造部１Ｇｄに置き換えた構成を有する。

【0069】

メサ構造部１Ｇｄは、高熱抵抗層１ｃの積層方向に設けられている。メサ構造部１Ｇｄは、高熱抵抗層１ｃよりも幅方向における幅が狭く、長手方向に延びているメサ状の部分である。また、積層方向から見た場合に、支持部１ｂとメサ構造部１Ｇｄとが幅方向にずれている。

【0070】

メサ構造部１Ｇｄは、光導波層１Ｇｄｂと、光導波層１Ｇｄｂを積層方向に挟むクラッド層１Ｇｄａ、１Ｇｄｃとを有する。光導波層１Ｇｄｂは、クラッド層１Ｇｄａと略同じ幅を有し、クラッド層１Ｇｄｃは、光導波層１Ｇｄｂよりも幅が狭い。すなわち、光導波層１ｄｂはリッジ構造を有する。光導波層１ＧｄｂはたとえばＩｎＧａＡｓＰからなる。クラッド層１Ｇｄａはたとえばｎ型ＩｎＰからなる。クラッド層１Ｇｄｃはたとえばｐ型ＩｎＰからなる。

【0071】

光導波路構造１Ｇでも、メサ構造部がハイメサ構造を有する他の実施形態に係る光導波路構造の場合と同様に、光導波層１Ｇｄｂの品質や信頼性の低下を抑制できる。さらに、ヒータ１ｆによる光導波層１Ｇｄｂの加熱効率を高くできる。

【0072】

なお、上記実施形態により本発明が限定されるものではない。上述した各構成要素を適宜組み合わせて構成したものも本発明に含まれる。たとえば、実施形態２～７に係る光導波路構造のメサ構造部を実施形態８のようなリッジ構造としてもよい。また、さらなる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。よって、本発明のより広範な態様は、上記の実施形態に限定されるものではなく、様々な変更が可能である。

【符号の説明】

【0073】

１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ、１Ｅ、１Ｆ、１Ｇ：光導波路構造
１ａ、１Ａａ、：基板
１ｂ、１Ａｂ、１Ｂｂ、１Ｃｂ、１Ｄｂ、１Ｅｂ、１Ｆｂ：支持部
１ｃ、１Ｄｃ、１Ｅｃ、１Ｆｃ：高熱抵抗層
１ｄ、１Ｇｄ：メサ構造部
１ｄａ、１ｄｃ、１Ｇｄａ、１Ｇｄｃ：クラッド層
１ｄｂ、１Ｇｄｂ：光導波層
１ｅ ：保護膜
１ｆ ：ヒータ
２ａ ：犠牲層
２ａｂ ：孔
２ｂ ：マスク
１Ａｂ１、１Ｂｂ１、１Ｂｂ２、１Ｃｂ１、１Ｃｂ２、１Ｄｂ１、１Ｄｂ２、１Ｅｂ１、１Ｅｂ２：セグメント
１Ｄｃ１、１Ｅｃ１：主部
１Ｄｃ２、１Ｅｃ２：支部
１０ ：後方ミラー部
２０ ：利得部
３０ ：前方ミラー部
４０ ：光増幅部
１００ ：光半導体装置
Ｌ１ ：レーザ光

【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】