(57)【要約】【課題】電極が頂上に形成された帯状の半導体積層構造を、有機絶縁体で埋め込んだ光半導体装置の歩留まりを向上させること。【解決手段】凸状の半導体積層構造からなる光導波路構造と、前記光導波路構造を埋め込み、前記光導波路構造の頂上に達する複数の開口部を有する有機絶縁体と、前記複数の開口部に形成された電極を具備すること。【選択図】    図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
凸状の半導体積層構造からなる光導波路構造と、
前記光導波路構造を埋め込み、前記光導波路構造の頂上に達する複数の開口部を有する有機絶縁体と、
前記複数の開口部に形成された電極を具備する、
光半導体装置
【請求項２】
請求項１に記載の光半導体装置において、
前記有機絶縁体が前記複数の開口部の間を埋め込む領域の上方及び前記複数の開口部に亘って、前記電極が形成されていることを、
特徴とする光半導体装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の光半導体装置において、
前記半導体積層構造と前記有機絶縁体の間に形成された無機絶縁体層を具備することを、
特徴とする光半導体装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の光半導体装置において、
前記電極に電圧を印加して、前記光導波路のコア層の屈折率を変化させることを、
特徴とする光半導体装置。
【請求項５】
請求項４に記載の光半導体装置において、
前記半導体光導波路を複数有し、
前記半導体光導波路夫々の入力端に、出力端が接続された光分波器と、
前記半導体光導波路夫々の出力端に、複数の入力端の何れかが接続された光合波器を具備し、
前記電圧を調整することによって前記合波器の出力光の強度を制御することを、
特徴とする光半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光半導体装置及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、メサ状の半導体光導波路（以下、光導波路と呼ぶ）を、有機物製の絶縁体（以下、有機絶縁体と呼ぶ）で埋め込んだ光半導体装置の検討が進められている。
【０００３】
有機絶縁体は、光導波路を形成した半導体基板に原料溶液をスピンコートし、その後半導体基板を加熱処理するだけで、容易に形成することができる。従って、光導波路を有機絶縁体層（層状の有機絶縁体）で埋め込んだ光半導体装置は、製造コストが低い。
【０００４】
また、有機絶縁体は、半導体に比べ屈折率が低い。このため、光導波路を有機絶縁体層で埋め込むと、光導波路の光閉じ込め係数が大きくなる。従って、光導波路を有機絶縁体層で埋め込んだ光半導体装置は、小型化しやすい。
【０００５】
更に、有機絶縁体は、半導体に比べ比誘電率が低い。このため、有機絶縁体で埋め込まれた光導波路に形成された電極の容量を低減でき、高速化にも適している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−２３５５１９
【特許文献２】特開平８−２４８３６４
【特許文献３】特開平１１−２０２２７５
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、シングルモード条件を満たす半導体光導波路の幅は、１μｍ程度と狭い。このため、孤立した半導体光導波路の頂上に、電極を形成することは困難である。
【０００８】
そこで、光導波路に電極を形成する場合には、有機絶縁体層で光導波路を埋め込み、有機絶縁体層に開口部を設けて光導波路の頂上を露出させ、そこに電極を形成する。
【０００９】
この時、光導波路の頂上から食み出した電極は、有機絶縁層の上に形成される。
【００１０】
このように、有機絶縁体による埋め込み層は、メサ状の光導波路を保護するだけでなく、電極形成のためのステージとしての役割も有している。
【００１１】
しかし、本発明者の経験によれば、光導波路を有機絶縁体で埋め込むと、リーク電流の発生や電極の破損等の問題が頻繁に起きる。このため、有機絶縁体層で光導波路を埋め込んだ光半導体装置の歩留まりは、決して高くない。
【００１２】
そこで、本発明の目的は、電極が頂上に形成されたメサ状の半導体積層構造（光導波路等）を、有機絶縁体で埋め込んだ光半導体装置の歩留まりを向上させることである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記の目的を達成するための、本実施の形態の光半導体装置は、凸状の半導体積層構造からなる光導波路構造と、前記光導波路構造を埋め込み、前記光導波路構造の頂上に達する複数の開口部を有する有機絶縁体と、前記複数の開口部に形成された電極を具備する光半導体装置である。
【発明の効果】
【００１４】
本光半導体装置によれば、電極が頂上に形成されたメサ状の半導体積層構造を、有機絶縁体で埋め込んでも、歩留まりを高くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】電極材料の蒸着前に有機絶縁体層が、光導波路の側面から剥離した光半導体装置の断面を説明する図である。
【図２】電極材料の蒸着後に有機絶縁体層が、光導波路の側面から剥離した光半導体装置の断面を説明する図である。
【図３】実施の形態の光半導体装置において光導波路が形成された部分を拡大した平面図である。
【図４】図３のIV-IV線における断面図である。
【図５】図３のV-V線における断面図である。
【図６】実施例１のマッハツェンダー光変調器の構成を説明する平面図である。
【図７】図６のVII-VII線における断面の中央部を拡大した図である。
【図８】図６のVIII-VIII線における断面の中央部を拡大した図である。
【図９】図６のIX-IX線における断面の中央部を拡大した図である。
【図１０】図６のX-X線における断面の中央部を拡大した図である。
【図１１】図６のVII- VII線における実施例１のＭＺ変調器の工程断面図である（その１）。
【図１２】図６のVII- VII線における実施例１のＭＺ変調器の工程断面図である（その２）。
【図１３】図６のVII- VII線における実施例１のＭＺ変調器の工程断面図である（その３）。
【図１４】図６のVII- VII線における実施例１のＭＺ変調器の工程断面図である（その４）。
【図１５】図６のVII- VII線における実施例１のＭＺ変調器の工程断面図である（その５）。
【図１６】実施例１のＭＺ変調器で開口部が形成された領域を拡大した平面図である。
【図１７】図１６のXVII-XVII線における断面図である。
【図１８】実施例１のコア層に印加される電界強度とブリッジの長さの関係を説明する図である。
【図１９】実施例２の上部電極の構成を説明する平面図である。
【図２０】図１９のXXA-XXA線及びXXB-XXB線における断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、図面にしたがって本発明の実施の形態について説明する。但し、本発明の技術的範囲はこれらの実施の形態に限定されず、特許請求の範囲に記載された事項とその均等物まで及ぶものである。尚、図面が異なっても対応する部分には同一符号を付して、その説明は省略する。
【００１７】
まず、光導波路を有機絶縁体で埋め込むと、リーク電流の発生や電極の破損が起き易くなる原因を説明する。尚、光導波路の頂上に形成される電極を、以後、上部電極と呼ぶこととする。
【００１８】
有機絶縁体による光導波路の埋め込みは、以下の手順で行われる。
【００１９】
まず、有機物絶縁体の原料を溶解した液体（以下、原料溶液と呼ぶ）を、メサ状の光導波路が形成された半導体基板上に滴下する。次に、この半導体基板を回転して、上記原料溶液を半導体基板上に均一に塗布する。
【００２０】
次に、原料溶液がスピンコートされた半導体基板を加熱処理して、原料溶液を硬化させ有機絶縁体層を形成する。以上の工程により、光導波路を、有機絶縁体層で埋め込む。
【００２１】
次に、プラズマを利用するドライプロセス等により、メサ状の光導波路の頂上部を表出させ、そこに電極材料を蒸着する。更に、半導体基板の裏面にも電極材料を蒸着する。
【００２２】
次に、これら電極材料が形成された半導体基板を、数百度の高温で熱処理して、電極材料と半導体の界面をアロイ化する。
【００２３】
ところで、有機絶縁体は、プラズマや熱に曝されると、自らを収縮させようとする内部応力（以下、収縮応力と呼ぶ）を発生する。
【００２４】
上述した工程から明らかなように、有機絶縁体層は、光半導体装置の製造過程で、プラズマや高温に曝される。その結果、有機絶縁体層に、収縮応力が蓄積される。
【００２５】
ところで、光導波路を埋め込む有機絶縁体層は、半導体基板の表面全体に形成される。このため、有機絶縁体層には、大きな収縮応力が発生する。この大きな収縮応力が光導波路側面と有機絶縁体層の界面に作用して、光導波路側面から有機絶縁体層を剥離してしまう。
【００２６】
図１は、電極材料の蒸着前に有機絶縁体層２が、光導波路４の側面から剥離した光半導体装置の断面を説明する図である。尚、図１は、光導波路４の延在方向に垂直な断面図である。
【００２７】
電極材料の蒸着前に有機絶縁体層２がメサ状の光導波路４から剥離すると、図１に示すように、有機絶縁体層２と光導波路４の隙間に上部電極５が侵入し、光導波路４のコア層８等に接触してリーク電流を発生させる。
【００２８】
尚、図１に示した例では、半導体基板１０の表面及び有機絶縁体層２の表面には、ＳｉＯ２膜等の無機絶縁体層１２が形成されている。また、半導体基板１０の裏面には、下部電極（図示せず）が形成されている（図２においても、同様）。
【００２９】
図２は、電極材料の蒸着後に有機絶縁体層２が、光導波路４の側面から剥離した光半導体装置の断面を説明する図である。尚、図２も、光導波路４の延在方向に垂直な断面図である。
【００３０】
電極材料の蒸着後に有機絶縁体層２がメサ状の光導波路４から剥離すると、図２に示すよう上部電極５が破損する。このため、電極５の断線等の問題が発生する。
【００３１】
また、剥離の時期に拘わらず、有機絶縁体層２の剥離は、有機絶縁体層２が光導波路４を保護する機能を毀損する。
【００３２】
そこで、本実施の形態の光半導体装置では、有機絶縁体層に複数の開口部を設けて、開口部の間に残された有機絶縁体層によって、光導波路４を跨ぐブリッジを形成する。このブリッジによって、光導波路４の両脇に形成された有機絶縁体層が連結される。
【００３３】
すると、一方の有機絶縁体層に生じた収縮応力が、ブリッジで連結された他方の有機絶縁体層を光導波路の側面に引き付ける。このため、有機絶縁体層が、光導波路の側面から剥離し難くなる。
【００３４】
図３は、本実施の形態の光半導体装置において光導波路４が形成された部分を拡大した平面図である。図４は、図３のIV-IV線における断面図である。図５は、図３のV-V線における断面図である。
【００３５】
図３には、上部電極６を透視して見た状態の光導波路４が、破線で示されている。
【００３６】
図３及び４に示すように、本光半導体装置は、光導波路４を埋め込み光導波路４の頂上に達する複数の開口部１４を有する有機絶縁体（有機絶縁体層１５）を具備している。尚、複数の開口部１４は、光導波路４に沿って形成されている。
【００３７】
更に、本光半導体装置は、複数の開口部１４に形成され、光導波路４の頂上に電気的に接続された上部電極６を有している。
【００３８】
図３及び５に示すように、開口部１４の間に残された有機絶縁体層１５は、光導波路４を跨ぐブリッジ１６（図５で波線で囲った部分）を形成する。このブリッジ１６によって、光導波路４の両脇に形成された有機絶縁体層１５が連結される。
【００３９】
すると、一方の有機絶縁体層１５に生じた収縮応力が、ブリッジ１６で連結された他方の有機絶縁体層１５を光導波路の側面に引き付ける。このため、有機絶縁体層１５が、光導波路の側面から剥離し難くなる。
【００４０】
従って、プラズマや熱に曝されて有機絶縁体層１５に収縮応力が発生しても、有機絶縁体層１５は、殆ど光導波路の側面から剥離しなくなる。
【００４１】
故に、光導波路側面からの有機絶縁体層１５の剥離が回避されて、リーク電流の発生や電極の破損が防止される。
【００４２】
由って、本光半導体装置の歩留まりは高くなる。
【００４３】
尚、本半導体装置の上部電極６は、Ａｕ/Ｚｎ/Ａｕ積層膜２０（Ａｕが最下層）の上にＴｉ/Ｐｔ/Ａｕ積層膜２２（Ｔｉが最下層）が積層され、更にその上にＡｕメッキ層２４が形成された構造を有している（図４及び５参照）。そして、上部電極６は、光導波路４の一部を形成するコンタクト層３０に電気的に接続されている。
【００４４】
また、下部電極１８は、ＡｕＧｅ/Ａｕ積層膜２６（ＡｕＧｅ合金が最下層）の上にＡｕメッキ層２８が形成された構造を有している（図４及び５参照）。
【００４５】
ところで、図３に示すように、本光半導体装置では、上部電極６が、有機絶縁体が開口部１４の間を埋め込む領域（ブリッジ１６）及び開口部１４に亘って形成されている。
【００４６】
従って、上部電極６が途切れていないので、細長く延在する光導波路４のコア層８全体に電界を印加することが可能になる。
【実施例１】
【００４７】
本実施例は、光導波路（アーム）が有機絶縁体で埋め込まれたマッハツェンダー(Mach-Zehnder; ＭＺ)光変調器に関するものである。
【００４８】
（１）構  成
図６は、本実施例のマッハツェンダー光変調器３１の構成を説明する平面図である。
【００４９】
図７は、図６のVII-VII線における断面の中央部を拡大した図である。図８は、図６のVIII-VIII線における断面の中央部を拡大した図である。図９は、図６のIX-IX線における断面の中央部を拡大した図である。図１０は、図６のX-X線における断面の中央部を拡大した図である。
【００５０】
図６に示すように、本ＭＺ変調器は、一対の光導波路４と、入力光導波路３２と、出力光導波路３４と、入力光を分割して出力する光分波器３６と、入力光を重ね合わせて出力する光合波器３８と、曲がり導波路４０,４２,４４,４６を具備している。尚、光導波路４は、上部電極６を透視した状態で、破線によって描かれている。また、上部電極６の両端には、外部回路への接続に用いるパッド４７が形成されている。
【００５１】
光分波器３６の入力端は、入力光導波路３２に、曲がり導波路４０によって接続されている。一方、光分波器３６の出力端は、一対の光導波路４夫々の入力端に、曲がり導波路４２によって接続されている。
【００５２】
光合波器３８の入力端は、一対の光導波路４夫々の出力端に、曲がり導波路４４によって接続されている。一方、光合波器３８の出力端は、出力光導波路３４に、曲がり導波路４６によって接続されている。
【００５３】
ここで、光導波路４は、印加された電圧によってコア層の屈折率が変化する、ＭＺ変調器のアームを形成している。
【００５４】
一方、光分波器３６及び光合波器３８は、多モード干渉計(Multi Mode Interferometer; ＭＭＩ)によって形成されている。但し、光分波器３６及び光合波器３８は、Ｙ分岐光導波路等によって形成してもよい。
【００５５】
図６及び７に示すように、光導波路４は、メサ状の半導体積層構造（凸状の半導体積層構造）によって形成されている。
【００５６】
そして、光導波路４は、光導波路４の頂上（コンタクト層３０）に達する複数の開口部１４を有する有機絶縁体（有機絶縁体層６８）によって埋め込まれている。更に、複数の開口部１４には、上部電極６が形成されている。
【００５７】
図６及び８に示すように、複数の開口部１４の間に残された有機絶縁体層６８は、光導波路４を跨ぐブリッジ１６を形成している。このブリッジ１６によって、光導波路４の両脇に形成された有機絶縁体層６８が連結され一体している。
【００５８】
尚、入力光導波路３２等の部材は、受動光素子なので電極を必要としない。従って、これら部材の上部には、開口部は設けられていない。
【００５９】
また、入力光導波路３２、光分波器３６、光合波器３８、曲がり導波路４０,４２,４４,４６、及び出力光導波路３４は、光導波路４と同じ半導体積層構造によって形成されている（図７乃至１０参照）。この半導体積層構造の詳細は、下記製造方法に記載されている。
【００６０】
（２）製造方法
図１１乃至１５は、図６のVII-VII線における本ＭＺ変調器３１の工程断面図である。以下、図１１乃至１５を参照して、本ＭＺ変調器３１の製造手順を説明する。
【００６１】
（i）半導体積層構造形成工程（図１１（ａ）参照）
まず、有機金属気相成長法（metal organic chemical vapor deposition；以下、ＭＯＣＶＤ法と呼ぶ）によって、ｎ−ＩｎＰ製の半導体基板１０の上に、下部クラッド層４８となるｎ型ＩｎＰ５２と、コア層８となるｉ−ＩｎＧａＡｓＰ製の多重量子井戸５４を順次エピタキシャル成長する。ｎ型ＩｎＰ５２の厚さ及びキャリア濃度は、夫々、３００ｎｍ及び5×1017ｃｍ−３である。
【００６２】
多重量子井戸５４の井戸層及び障壁層の厚さは、夫々、10ｎｍ及び5ｎｍである。また、井戸層及び障壁層を形成するＩｎＧａＡｓＰの組成波長は、夫々、1.36μｍ及び0.92μｍである。尚、組成波長とは、混晶半導体のバンドギャップを波長に換算した値である。
【００６３】
このように形成した多重量子井戸５４のバンドギャップを波長に変換すると、約１.３μｍである。
【００６４】
更に、本工程では、上部クラッド層５０となるｐ型ＩｎＰ５６と、コンタクト層３０となるｐ型ＩｎＧａＡｓ５８（組成波長1.66μｍ）を、ＭＯＣＶＤ法によって順次成長する。
【００６５】
ｐ型ＩｎＰ５６の厚さ及びキャリア濃度は、夫々、１.５μｍ及び1.5×1018ｃｍ−３である。また、ｐ型ＩｎＧａＡｓ５８の厚さ及びキャリア濃度は、夫々、３００ｎｍ及び1.5×1019ｃｍ−３である。
【００６６】
このように、本工程では、光導波路４となる半導体積層構造６０を成長する。
【００６７】
（ii）メサ形成工程（図１１（ｂ）参照）
まず、半導体積層構造６０の表面に、ＣＶＤ（chemical vapor deposition）法によってＳｉＯ２膜を形成する。
【００６８】
次に、このＳｉＯ２膜をフォトリソグラフィーによって加工して、光導波路(アーム)４、入力光導波路３２、出力光導波路３４、光分波器３６、光合波器３８、及び曲がり光導波路４０,４２,４４,４６に対応するエッチングマスク６１を形成する。
【００６９】
次に、この半導体積層構造６０を、ＩＣＰ−ＲＩＥ(Inductively Coupled Plasma-Reactive Ion Etching)等によってエッチングして、高さ約３.０μｍのメサ６２を形成する（図１１（ｂ）参照）。この時、光導波路(アーム)４となる部分には、幅１．５μｍのメサ６２が形成される。
【００７０】
次に、メサ６２の頂上に残されたエッチングマスク６１を除去する（図１１（ｂ）参照）。
【００７１】
以上のように、本工程では、ＭＺ変調器３１を形成する各光学部材（光導波路４等）となる、メサ状の半導体積層構造（メサ６２）を形成する。
【００７２】
（iii）有機絶縁体層形成工程（図１１（ｃ）及び図１２（ａ）参照）
まず、メサ６２の形成された半導体基板１０の表面全体に、再度、ＳｉＯ２膜６４をＣＶＤ法等によって形成する。
【００７３】
次に、ＳｉＯ２膜６４の形成された半導体基板１０の表面に、ＢＣＢ（Benzocyclobutene）の原料が溶解した原料溶液をスピンコートする。その後、半導体基板１０を熱処理（キュア）して、原料溶液中の溶媒を気化させると共に化学反応を起こして、ＢＣＢ６６（有機絶縁体）を形成する（図１１（ｃ）参照）。
【００７４】
次に、メサ６２の頂上に形成されたＳｉＯ２膜６４から０．５μｍ上方の地点まで、ＢＣＢ６６をエッチングする（図１２（ａ）参照）。
【００７５】
ＢＣＢ６６のエッチングは、例えば、Ｏ２とＣＦ４を混合した反応ガス（Ｏ２：ＣＦ４＝４：１）を用いるＲＩＥ（Reactive Ion Etching）によって実施する。
【００７６】
以上のように、本工程では、ＢＣＢ製の有機絶縁体層６８を形成する。
【００７７】
（iv）開口部形成工程（図１２（ｂ）及び図１２（ｃ）参照）
まず、開口部１４に対応する窓が形成されたフォトレジスト膜を、有機絶縁体層６８の表面に形成する。
【００７８】
次に、メサ６２の頂上に形成されたＳｉＯ２膜６４が露出するまで、有機絶縁体層６８を上記ＲＩＥによってエッチングする。このエッチングによって、開口部１４が形成される（図１２（ｂ）参照）。
【００７９】
図１６は、開口部１４が形成された領域を拡大した平面図である。図１２（ｂ）は、図１６のXIIB-XIIB線における断面図である。図１７は、図１６のXVII-XVII線における断面図である。
【００８０】
図１６に示すように、本工程では、長さ５０μｍ、幅６μｍの開口部１４が、１０μｍの間隔を隔ててメサ６２に沿って複数形成される。この時、開口部１４の間には、長さ１０μｍ、幅６μｍ、厚さ０．５μｍのブリッジ１６が形成される（図１６及び図１７参照）。
【００８１】
ところで、有機絶縁体層６８は、これまでの工程で、ＲＩＥで発生するプラズマに複数回曝されている。これらのプラズマ曝露によって有機絶縁体層６８には圧縮応力が蓄積され、有機絶縁体層６８をメサ６２の側面から剥離しようとする。
【００８２】
しかし、本実施例では、有機絶縁体層６８がメサ６２を跨ぐブリッジ１６によって連結されている。このため、一方の有機絶縁体層６８に生じた収縮応力が、ブリッジ１６で連結された他方の有機絶縁体層６８を、メサ６２の側面に引き付けている。故に、有機絶縁体層６８が、メサ６２の側面から剥離することはない。
【００８３】
最後に、開口部１４に露出したＳｉＯ２膜６４をウェットエッチング（又は、ドライエッチング）によって取り除く（図１２（ｃ）参照）。
【００８４】
（v）上部電極形成工程（図１３（ａ）乃至図１５（ａ））
まず、有機絶縁体層６８及び露出したメサ６２の頂上に、ＳｉＮ膜７０を、例えばプラズマＣＶＤ法によって形成する（図１３（ａ）参照）。
【００８５】
次に、開口部１４を除いたＳｉＮ膜７０の全面にフォトレジスト膜７２を形成する。このフォトレジスト膜７２をエッチングマスクとして、ＳｉＮ膜７０をウェットエッチングにより除去して、コンタクト層３０を表出させる（図１３（ｂ）参照）。この際、ＳｉＯ２に対して選択性の高いウェットエッチング液を用いるので、メサ６２の側面を覆うＳｉＯ２膜６４は、殆どエッチングされない。
【００８６】
次に、フォトレジスト膜７２を残したまま、半導体基板１０の表面側にＡｕ／Ｚｎ／Ａｕ積層膜２０（Ａｕが最下層）を蒸着する（図１３（Ｃ）参照）。
【００８７】
次に、所謂リフトオフプロセスにより、フォトレジスト７２の上に堆積したＡｕ／Ｚｎ／Ａｕ積層膜２０を除去する（図１４（ａ）参照）。
【００８８】
次に、ＳｉＮ膜７０の形成された半導体基板１０の表面全体に、Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕ積層膜（Ｔｉが最下層）２２を堆積する。Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕ積層膜２２の堆積は、例えばスパッタ法により行う（図１４（ｂ）参照）。
【００８９】
この時、有機絶縁体層６８の表面がＳｉＮ膜７０で覆われているので、Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕ積層膜２２は、下地に強く密着する。
【００９０】
次に、Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕ積層膜２２の上に、フォトレジスト膜７４を形成する。フォトレジスト膜７４には、光導波路４となるメサ６２に沿って窓を形成する。
【００９１】
次に、このフォトレジスト膜７４をマスクとし、Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕ積層膜２２を電極として、電解メッキを実施する。この電解メッキにより、フォトレジスト膜７４の窓にＡｕメッキ層２４が形成される（図１４（ｃ）参照）。
【００９２】
次に、フォトレジスト膜７４を除去する。その後、Ａｕメッキ層２４をマスクとして、余分なＴｉ／Ｐｔ／Ａｕ積層膜７０及びＡｕ／Ｚｎ／Ａｕ積層膜２０を、ドライエッチにより除去する（図１５（ａ）参照）。
【００９３】
以上の工程により、上部電極６が形成される。
【００９４】
図１５（ａ）に示すように、有機絶縁体層６８は、メサ６２の側面に密着している。
【００９５】
このため、図１を参照して説明した以前の上部電極５とは異なり、本実施例の上部電極６は、コア層８等に接触することはない。従って、本ＭＺ変調器３１では、リーク電流が発生することはない。
【００９６】
（vi）下部電極形成工程（図１５（ｂ）参照）
まず、半導体基板１０の裏面を研磨して、半導体基板１０の厚さを、へき開が容易な１５０μｍ程度にする。
【００９７】
次に、半導体基板１０の裏面に、ＡｕＧｅ／Ａｕ積層膜（最下層がＡｕＧｅ合金）２６を蒸着する。
【００９８】
次に、ＭＺ変調器３１の形成予定領域の下側で開口するフォトレジスト膜（図示せず）を、ＡｕＧｅ／Ａｕ積層膜２６の上に形成する。このフォトレジスト膜をメッキマスクとして、Ａｕメッキ層７６を形成する（図１５（ｂ）参照）。
【００９９】
本工程により、下部電極１８が形成される。
【０１００】
（vii）電極界面アロイ化工程
次に、上部電極６及び下部電極１８が形成された半導体基板１０を数百度の高温で熱処理し、両電極と下地半導体層の界面をアロイ化する。
【０１０１】
本工程により、両電極の電流電圧特性がオーミック性になり、接触抵抗が低くなる。
【０１０２】
本工程では、有機絶縁体層６８が、熱処理時の高温に曝され変質する。このため、有機絶縁体層６８をメサ６２の側面から剥離しようとする収縮応力が増加する。
【０１０３】
しかし、有機絶縁体層６８がメサ６２を跨ぐブリッジ１６によって連結されているので、メサ６２の側面から有機絶縁体層６８が剥離することはない。
【０１０４】
このため、図２を参照して説明した上部電極５のように、破損することはない。
【０１０５】
（viii）ヘキ開工程
最後に、半導体基板１０をヘキ開して、ＭＺ変調器３１となる領域を画定する。
【０１０６】
その後、ヘキ開面に適宜、反射防止膜等を形成して、ＭＺ変調器３１を完成する。
【０１０７】
（３）動  作
本ＭＺ変調器３１は、以下のように動作する。
【０１０８】
半導体レーザ（図示せず）で発生した連続レーザ光が、入力光導波路３２の一方に入射する（図６参照）。このレーザ光は光分波器３６によって２等分され、夫々、一対の光導波路（アーム）４に入射する。
【０１０９】
この時、下部電極１８と、夫々の光導波路４に形成された上部電極６の間に、位相の逆転した電気信号（電圧）が印加される。
【０１１０】
この電気信号に従って、光導波路４を形成するコア層８の屈折率が増減する。
【０１１１】
一方の光導波路４の屈折率が増加する場合には、他方の光導波路４の屈折率は減少する。このため、夫々の光導波路４から出力されるレーザ光に、位相差が生じる。
【０１１２】
光導波路４から出射したレーザ光は光合波器３８で重ね合わされ、上記位相差に従って干渉する。光合波器３８で合波されたレーザ光は、出力光導波路３４に入射し、ＭＺ変調器３１から出力される。
【０１１３】
以上の説明から明らかなように、光導波路４に印加される電気信号が変化すると、光導波路４が出力するレーザ光の位相差が変化して、合波器３８の出力光強度が変化する。その結果、ＭＺ変調器３１が生成する光信号の強度が変化する。
【０１１４】
光合波器３８が生成する一方の出力光は、上記位相差がπradである場合に消光し、位相差が０radである場合に最大強度になる。光合波器３８が生成する他方の出力光は、位相差と出力光強度の関係が逆転している。このため、夫々の出力導波路３４から、相補的な光信号が出力される。
【０１１５】
このように、本ＭＺ変調器３１では、光導波路４に印加する電圧を変調することによって、直流レーザ光から光信号を生成する。
【０１１６】
以上説明したように、本ＭＺ変調器３１は、上部電極６に電圧を印加して、光導波路４のコア層８の屈折率を変化させる光半導体装置である。
【０１１７】
また、本ＭＺ変調器３１は、上部電極６に印加する電圧を調整することによって、合波器３８の出力光の強度を制御する光半導体装置である。
【０１１８】
（４）内部電界
本実施例の上部電極６は、ブリッジ１６の下側に形成された、コンタクト層３０には接しない。このため、ブリッジ１６の下側では、コア層８に印加される電界が弱くなると予測される。
【０１１９】
図１８は、コア層８に印加する電界強度とブリッジ１６の長さの関係を説明する図である。横軸は、ブリッジ１６の長さである。縦軸は、コア層８に印加される電界の強度である。「□」で示された結果は、開口部１４の中央下側におけるコア層８の電界強度である。「○」で示された結果は、ブリッジ１６の中央下側におけるコア層８の電界強度である。
【０１２０】
図１８の関係は、シミュレーションによって得られたものである。シミュレーションは、本実施例の光導波路４をモデル化した構造に対して行われた。但し、ブリッジ１６の長さは、種々変化させた。
【０１２１】
尚、ブリッジ１６の長さがゼロの場合に、コア層８の電界強度は、１．３２×１０７Ｖ／ｍになると仮定した。
【０１２２】
図１８に示すように、ブリッジ１６の長さが２０μｍを超えるまでは、コア層８に印加される電界は、開口部１４及びブリッジ１６双方の下側で、殆ど減少しない。
【０１２３】
従って、ブリッジ１６の長さが２０μｍ以下である本ＭＺ変調器３１では、コア層８に印加される電界が、ブリッジ１６の形成によって弱まることない。
【実施例２】
【０１２４】
実施例１では、上部電極６は、開口部１４及びブリッジ１６を貫通する直線状の電極として形成されている。
【０１２５】
しかし、上部電極は、必ずしも直線状である必要はない。図１９は、本実施例の上部電極７の構成を説明する平面図である。図２０（ａ）は、図１９のXXA-XXA線における断面図である。図２０（ｂ）は、図１９のXXB-XXB線における断面図である。
【０１２６】
図１９に示すように、本実施例の上部電極７は櫛形電極である。
【０１２７】
図２０（ａ）に示すように、上部電極７の櫛の歯の先端は、開口部１４に張り出して、メサ６２の頂上のコンタクト層３０に接触している。
【０１２８】
一方、図２０（ｂ）に示すように、ブリッジ１６の形成された領域には、上部電極７の張り出していない。
【０１２９】
このような櫛型電極を用いても、メサ６２全体に電気信号を印加することは可能である。
【０１３０】
（変形例）
以上の例で説明したＭＺ変調器は、位相調整領域を備えていない。しかし、これらＭＺ変調器に、位相変調器を設けてもよい。その場合には、複数の開口部を有する有機絶縁体層で位相変調器を埋め込み、実施例１又は２に従って、上部電極を形成することができる。
【０１３１】
また、以上の例では、有機絶縁体としては、ＢＣＢを用いている。しかし、他の有機絶縁体、例えば、ポリイミドや有機ポリマーを用いてもよい。
【０１３２】
また、以上の例では、光導波路が、有機絶縁体層によって埋め込まれている。しかし、他の半導体積層構造（例えば、光吸収層を含む積層構造）を、複数の開口部を有する有機絶縁体層で埋め込んでもよい。
【０１３３】
このような他の半導体積層構造を備える光半導体装置としては、例えば、ｎ型下部クラッド層、光吸収層、及びｐ型上部クラッド層が順次積層されたメサ状の半導体積層構造によって形成された電界吸収型（Electro-Absorption；EA）光変調器や、傾斜した端面を受光面とする光検出器がある。
【符号の説明】
【０１３４】
２・・・有機絶縁体層      ４・・・光導波路      ５,６,７・・・上部電極
８・・・コア層      １０・・・半導体基板      １２・・・無機絶縁体層
１４・・・開口部      １５・・・有機絶縁体層（実施の形態）
１６・・・ブリッジ      １８・・・下部電極
２０・・・Ａｕ/Ｚｎ/Ａｕ積層膜      ２２・・・Ｔｉ/Ｐｔ/Ａｕ積層膜
２４・・・Ａｕメッキ層      ２６・・・ＡｕＧｅ/Ａｕ積層膜
２８・・・Ａｕメッキ層      ３０・・・コンタクト層
３１・・・ＭＺ光変調器
３２・・・入力光導波路      ３４・・・出力光導波路
３６・・・光分波器      ３８・・・光合波器
４０,４２,４４,４６・・・曲がり導波路      ４７・・・パッド
４８・・・下部クラッド層      ５０・・・上部クラッド層
５２・・・ｎ型ＩｎＰ      ５４・・・多重量子井戸
５６・・・ｐ型ＩｎＰ      ５８・・・ｐ型ＩｎＧａＡｓ
６０・・・半導体積層構造      ６１・・・エッチングマスク
６２・・・メサ
６４・・・ＳｉＯ２膜      ６６・・・ＢＣＢ
６８・・・有機絶縁体層（実施例１）      ７０・・・ＳｉＮ膜
７２,７４・・・フォトレジスト膜      ７６・・・Ａｕメッキ層（裏面側）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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