(57)【要約】【課題】  埋込導波路の両側に、埋込層を選択成長させる際に、マスクで覆っているハイメサ導波路領域に向かって被り成長が生じる。【解決手段】  基板上にメサを形成する。メサを長手方向に関して区分する第１の境界位置を基準として、一方の第１の向きに向かって延びるメサの上面と側面を覆うとともに、第１の境界位置からメサの側方に延びる境界線を一部の縁とし、境界線上の縁よりも第１の向きに広がる領域の基板の上面の少なくとも一部を覆う選択成長用マスクパターンを形成する。選択成長用マスクパターンをマスクとして用い、第１の境界位置を基準として第１の向きとは反対の第２の向きに向かって延びるメサの側面から側方に向かって成長し、成長の前面が斜面になる条件で埋込層を選択成長させる。埋込層の成長の先端が、境界線に沿う選択成長用マスクパターンの縁の先端まで達しない時点で埋込層の成長を停止させる。【選択図】図１０
2010097174.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
下部クラッド層、コア層、及び上部クラッド層がこの順番に積層され、基板面内において延在するメサを、基板上に形成する工程と、
前記メサを、長手方向に関して区分する第１の境界位置を基準として、一方の第１の向きに向かって延びる前記メサの上面と側面を覆うとともに、前記第１の境界位置から該メサの側方に延びる境界線を一部の縁とし、該境界線上の縁よりも前記第１の向きに広がる領域の前記基板の上面の少なくとも一部を覆う選択成長用マスクパターンを形成する工程と、
前記選択成長用マスクパターンをマスクとして用い、前記第１の境界位置を基準として前記第１の向きとは反対側の第２の向きに向かって延びる前記メサの側面から側方に向かって成長し、成長の前面が斜面になる条件で埋込層を選択成長させる工程と
を有し、
前記埋込層の成長の先端が、前記境界線に沿う前記選択成長用マスクパターンの縁の先端まで達しない時点で前記埋込層の成長を停止させる光導波路の製造方法。
【請求項２】
前記選択成長用マスクが、
前記境界線上の縁を画定する第１の部分と、
前記第１の部分に連続する第２の部分と
を含み、前記第２の部分は、前記第１の境界位置から前記第１の向きに向かって延びる前記メサの上面と側面、及び前記境界線から前記第１の向きに広がる領域の前記基板の上面を覆い、前記メサの長手方向に直交する方向に関して、前記第２の部分の寸法が、前記第１の部分の寸法よりも小さい請求項１に記載の光導波路の製造方法。
【請求項３】
前記メサを形成する工程において、前記第１の境界位置から前記第２の向きに向かって延びる前記メサの側方に、該メサから間隔を隔てて少なくとも１つの側方メサを形成し、
前記埋込層を選択成長させる工程において、前記第１の境界位置から前記第２の向きに向かって延びる前記メサと前記側方メサとの間に、前記埋込層を充填すると共に、該側方メサの外側の側面から、前記埋込層を側方に向かって選択成長させる請求項１または２に記載の光導波路の製造方法。
【請求項４】
基板の上に、該基板面内の第１の方向に平行に配置され、下部クラッド層、コア層、及び上部クラッド層がこの順番に積層されたメサと、
前記メサの長手方向に関して、第１の境界位置を基準として第１の向きとは反対の第２の向きに向かって延びる前記メサの両側に配置され、平坦面と、該平坦面に連続し、前記メサから遠ざかるに従って低くなるように傾斜した斜面とを含む埋込層と
を有し、前記第１の境界位置よりも前記第１の向きに向かって延びる前記メサの両側には、前記埋込層よりも屈折率の小さな媒体が配置される光導波路。
【請求項５】
基板の上に、該基板面内の第１の方向に平行に配置され、下部クラッド層、コア層、及び上部クラッド層がこの順番に積層されたメサと、
前記メサの長手方向に関して、第１の境界位置を基準として第１の向きとは反対の第２の向きに向かって延びる前記メサの両側に配置され、平坦面と、該平坦面に連続し、前記メサから遠ざかるに従って低くなるように傾斜した斜面とを含む埋込層と
を有し、前記第１の境界位置よりも前記第１の向きに向かって延びる前記メサの両側には、前記埋込層よりも屈折率の小さな媒体が配置され、
さらに、前記第１の境界位置よりも前記第１の向きに向かって伸びる前記メサの側面を覆う半導体の保護膜を有することを特徴とする光導波路。
【請求項６】
下部クラッド層、コア層、及び上部クラッド層がこの順番に積層され、基板面内において延在するメサを、基板上に形成する工程と、
前記メサを、長手方向に関して区分する第１の境界位置を基準として、一方の第１の向きに延びる前記メサの上面と側面を覆うとともに、前記第１の境界位置から該メサの側方に延びる境界線を一部の縁とし、該境界線よりも前記第１の向きに向かって広がる領域の前記基板の上面の少なくとも一部を覆う選択成長用マスクパターンを形成する工程と、
前記選択成長用マスクパターンをマスクとして用い、前記第１の境界位置を基準として前記第１の向きとは反対の第２の向きに向かって延びる前記メサの側面から側方に向かって成長し、成長の前面が斜面になる条件で埋込層を選択成長させる工程と、
前記選択成長用マスクパターンを除去する工程と、
前記選択成長用マスクパターンを除去した後、前記選択成長用マスクパターンで覆われていた領域の前記メサの側面を、半導体で形成された保護膜で覆う工程と
を有する光導波路の製造方法。
【請求項７】
基板上に形成され、活性層を含み、第１の導波路領域と第２の導波路領域を含むメサと、
前記第２の導波路領域の側面に配置された埋込層と、
前記第１の導波路領域の側面に配置された、前記埋込層よりも小さい厚さの半導体を含む保護膜と
を含むことを特徴とする光導波路。
【請求項８】
前記保護膜の厚さは、３μｍより小さいことを特徴とする請求項７に記載の光導波路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学的に相互に結合した半導体埋込導波路と、メサの周辺が空気または低屈折の媒体で満たされている所謂ハイメサ導波路とを含む光導波路の製造方法、及び光導波路に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の通信トラフィックの飛躍的な増大に伴い、半導体レーザ、光増幅器、光変調器等を１枚の基板上に集積した多機能光集積素子の開発が活発化している。多機能光集積素子を実現することにより、小型化、低コスト化を図ることが可能になる。
【０００３】
一般に、半導体レーザ等の電流注入素子では、高い電流密度での駆動に適した埋込導波路構造が採用される。埋込導波路構造は、コア層（活性層）を含むメサと、その両脇に配置した半導体からなる埋込層とを含む。埋込導波路構造は、材料に内在する応力が小さいため、長期信頼性に優れている。
【０００４】
これに対し、光変調器、光合波器、曲がり導波路等には、ハイメサ導波路構造が適している。ハイメサ導波路構造では、メサの周辺が空気または低屈折率の媒体等で満たされている。ハイメサ導波路構造を採用すると、強い光閉じ込め効果を得ることができる。
【０００５】
埋込導波路のコアのパターニング、コアの両側への埋込層の形成、及びハイメサ導波路のコアのパターニングをこの工程順に行うことにより、埋込導波路とハイメサ導波路とを同一基板上に形成することができる（特許文献１）。
【０００６】
一般に、埋込導波路及びハイメサ導波路のコア幅は、１〜２μｍ程度と細い。両者のコアに、コアの幅方向の位置ずれや、回転方向の位置ずれが生じると、光結合効率が低下してしまう。光結合効率の低下を抑制するために、埋込導波路のコアとハイメサ導波路のコアとを異なるパターニング工程で形成する場合には、パターニング時に高い位置合わせ精度が要求される。
【０００７】
埋込導波路の積層構造とハイメサ導波路の積層構造とを形成した後、同一パターニング工程で両者のコアを同時に形成することにより、埋込導波路とハイメサ導波路とを同一基板上に形成することができる（特許文献２）。埋込導波路のコアと、ハイメサ導波路のコアとを、同一のパターニング工程で形成する場合には、両者の位置ずれは生じない。以下、埋込導波路とハイメサ導波路とを形成する方法について説明する。
【０００８】
基板の埋込導波路領域に、埋込導波路の積層構造を形成し、ハイメサ導波路領域に、ハイメサ導波路の積層構造を形成する。この積層構造を、同一のパターニング工程でパターニングすることにより、埋込導波路用のメサとハイメサ導波路用のメサとを形成する。メサの上面には、エッチング時に用いたマスクパターンが残っている。ハイメサ導波路領域のメサ及び基板の表面をマスクパターンで覆い、埋込導波路領域のメサの両側に、ｐｎ接合を有する電流ブロック層（埋込層）を選択成長させる。メサ上部のマスクパターン、及びハイメサ導波路領域のマスクパターンを除去した後、ハイメサ導波路領域のメサの両側にポリイミド等の樹脂を充填する。この方法は、メサの高さが１．５μｍ程度までの比較的低い場合に適用可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００２−２３２０６９号公報
【特許文献２】特開平８−１６２７０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
光素子を高速動作させるために、寄生容量を低減させることが望まれる。ｐｎ接合を有する電流ブロック層に代えて、半絶縁性の電流ブロック層を用いることにより寄生容量を低減させることができる。この構造は、導波路メサ内に、比較的厚いクラッド層とコンタクト層とを含むため、メサが、例えば３μｍ程度まで高くなる。メサが高くなると、埋込導波路のメサの両側に埋め込む埋込層を厚くしなければならない。
【００１１】
埋込層が厚くなると、選択成長時にハイメサ導波路領域を覆っていたマスクの上に、埋込導波路領域からの被り成長が大きくなる。具体的には、埋込導波路領域とハイメサ導波路領域との境界近傍のマスクの上まで埋込層が侵入し、突起形状の部分や庇形状の部分が形成される。突起形状や庇形状の部分は、後工程の電極形成プロセス等において、断線や短絡の原因になる。
【００１２】
埋込層の成長時に、原料ガスに塩素系ガスを添加することにより、埋込層の表面の平坦度を高めることができる（特開２００５−２２３３００号公報）。通常、埋込導波路領域とハイメサ導波路領域との境界線は、［０−１１］方向に延在している。塩素系ガスを添加すると、（１００）面や（１１１）Ａ面上の結晶成長速度が著しく遅くなるため、平坦度の高い良好な埋込層を形成することができる。ところが、３μｍ程度のメサの両側に、埋込層を成長させる工程で、塩素系ガスを添加しても、埋込導波路領域とハイメサ導波路領域との境界近傍のマスクの上に生じる被り成長を抑制することは困難であった。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の一観点によれば、
下部クラッド層、コア層、及び上部クラッド層がこの順番に積層され、基板面内において延在するメサを、基板上に形成する工程と、
前記メサを、長手方向に関して区分する第１の境界位置を基準として、一方の第１の向きに向かって延びる前記メサの上面と側面を覆うとともに、前記第１の境界位置から該メサの側方に延びる境界線を一部の縁とし、該境界線上の縁よりも前記第１の向きに広がる領域の前記基板の上面の少なくとも一部を覆う選択成長用マスクパターンを形成する工程と、
前記選択成長用マスクパターンをマスクとして用い、前記第１の境界位置を基準として前記第１の向きとは反対側の第２の向きに向かって延びる前記メサの側面から側方に向かって成長し、成長の前面が斜面になる条件で埋込層を選択成長させる工程と
を有し、
前記埋込層の成長の先端が、前記境界線に沿う前記選択成長用マスクパターンの縁の先端まで達しない時点で前記埋込層の成長を停止させる光導波路の製造方法が提供される。
【００１４】
本発明の一観点によれば、
基板の上に、該基板面内の第１の方向に平行に配置され、下部クラッド層、コア層、及び上部クラッド層がこの順番に積層されたメサと、
前記メサの長手方向に関して、第１の境界位置を基準として第１の向きとは反対の第２の向きに向かって延びる前記メサの両側に配置され、平坦面と、該平坦面に連続し、前記メサから遠ざかるに従って低くなるように傾斜した斜面とを含む埋込層と
を有し、前記第１の境界位置よりも前記第１の向きに向かって延びる前記メサの両側には、前記埋込層よりも屈折率の小さな媒体が配置される光導波路が提供される。
【発明の効果】
【００１５】
埋込層の成長の先端が、境界線上の縁の先端まで達しない時点で埋込層の成長を停止させると、境界線上の縁から、選択成長用マスクパターンの上に生じる被り成長を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】実施例１による光導波路の製造方法の製造途中段階における斜視図である。
【図２】実施例１による光導波路の製造方法の製造途中段階における斜視図である。
【図３】実施例１による光導波路の製造方法の製造途中段階における斜視図である。
【図４】実施例１による光導波路の製造方法の製造途中段階における斜視図である。
【図５】実施例１による光導波路の製造方法の製造途中段階における斜視図である。
【図６】実施例１による光導波路の製造方法の製造途中段階における斜視図である。
【図７】実施例１による光導波路の製造方法の製造途中段階における斜視図である。
【図８】実施例１による光導波路の製造方法の製造途中段階における斜視図である。
【図９】実施例１による光導波路の製造方法の製造途中段階における斜視図である。
【図１０】実施例１による光導波路の製造方法の製造途中段階における斜視図である。
【図１１】実施例１による光導波路の製造方法を適用したときの、埋込層の成長の様子を示す線図である。
【図１２】実施例１による光導波路の製造方法の製造途中段階における斜視図である。
【図１３】実施例１による光導波路の製造方法の製造途中段階における斜視図である。
【図１４】実施例１による光導波路の斜視図である。
【図１５】（１５Ａ）及び（１５Ｂ）は、それぞれ実施例１による光導波路の製造方法の製造途中段階における断面図及び平面図である。
【図１６】（１６Ａ）及び（１６Ｂ）は、それぞれ比較例による光導波路の製造方法の製造途中段階における斜視図及び断面図である。
【図１７】（１７Ａ）及び（１７Ｂ）は、それぞれ実施例２による光導波路の製造方法の製造途中段階における平面図及び断面図である。
【図１８】選択成長用マスクパターンの第２の部分の幅Ｗ２と、段差の高さＨとの関係を示すグラフである。
【図１９】（１９Ａ）〜（１９Ｃ）は、実施例２の変形例による光導波路の製造方法で用いられる選択成長用マスクパターンの平面図である。
【図２０】（２０Ａ）は、実施例３による光導波路の製造方法で用いられる選択成長用マスクパターンの平面図であり、（２０Ｂ）は、埋込層を成長させた後の斜視図である。
【図２１】（２１Ａ）及び（２１Ｂ）は、実施例３の変形例１による光導波路の製造方法で用いられる選択成長用マスクパターンの平面図である。
【図２２】（２２Ａ）は、実施例３の変形例２による光導波路の製造方法で用いられる選択成長用マスクパターンの平面図であり、（２２Ｂ）は、埋込層を成長させた後の斜視図である。
【図２３】（２３Ａ）及び（２３Ｂ）は、実施例４による光導波路の製造方法の製造途中段階における平面図である。
【図２４】実施例４による光導波路の製造方法を適用したときの、埋込層の成長の様子を示す線図である。
【図２５】実施例５による光導波路の製造途中段階における斜視図である。
【図２６】実施例５による光導波路の斜視図である。
【図２７】実施例５による光導波路を光変調器に適用した場合の保護膜の厚さと、光変調器の３ｄＢ帯域との関係を示すグラフである。
【図２８】実施例６による光導波路の平面図及び断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
図１〜図１６を参照して実施例１について説明し、図１７Ａ〜図１９Ｃを参照して実施例２について説明し、図２０Ａ〜図２２Ｂを参照して実施例３について説明し、図２３Ａ〜図２４を参照して実施例４について説明し、図２５及び図２６を参照して実施例５について説明し、図２８を参照して実施例６について説明する。
【実施例１】
【００１８】
図１〜図１４を参照して、実施例１による光導波路の製造方法について説明する。
【００１９】
図１に示すように、基板２０の上に、回折格子層２１を形成する。基板２０には、（１００）面を主面とするｎ型ＩｎＰが用いられる。基板２０の主面に、境界線を介して相互に隣接するハイメサ導波路領域２０Ａと埋込導波路領域２０Ｂとが画定されている。埋込導波路領域２０Ｂ内の回折格子層２１に、導波方向に周期性を持つ回折格子２１Ａが形成されている。回折格子２１Ａは、例えば厚さ０．０５μｍのｎ型ＩｎＧａＡｓＰ層を形成したのち、パターニングすることにより形成される。ハイメサ導波路領域２０Ａには、このＩｎＧａＡｓＰ層は残らない。回折格子２１Ａを、厚さ０．０５μｍのｎ型ＩｎＰ層で埋め込むことにより、回折格子層２１が形成される。ハイメサ導波路領域２０Ａの回折格子層２１は、このｎ型ＩｎＰ層のみで構成される。
【００２０】
回折格子層２１の上に、連続してｎ型ＩｎＰからなる厚さ約０．１０μｍの下部クラッド層２２を形成する。下部クラッド層２２の上に、ｉ型ＩｎＧａＡｓＰからなる厚さ約０．３μｍの量子井戸活性層（コア層）２３を形成する。コア層２３は、厚さ１０ｎｍのバリア層と厚さ５ｎｍの井戸層とが交互に積層された積層構造を有する。コア層２３の上に、ｐ型ＩｎＰからなる厚さ０．１５μｍの上部クラッド層２４を形成する。
【００２１】
回折格子層２１から上部クラッド層２４までの各層は、例えば有機金属化学気相成長（ＭＯ−ＣＶＤ）法により形成される。
【００２２】
埋込導波路領域２０Ｂ内の上部クラッド層２４の一部を、酸化シリコン等からなるマスクパターン２５で覆う。マスクパターン２５は、埋込導波路のコアを配置すべき領域を含む平面形状を有する。
【００２３】
図２に示すように、マスクパターン２５をエッチングマスクとして、上部クラッド層２４及びコア層２３をエッチングする。このエッチングには、例えば反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）が適用される。
【００２４】
図３に示すように、マスクパターン２５を選択成長用のマスクとして用いて、下部クラッド層２２の露出した領域上に、ｉ型ＩｎＧａＡｓＰからなる厚さ０．３μｍの量子井戸活性層（コア層）３０を形成する。さらに、コア層３０の上に、ｐ型ＩｎＰからなる厚さ０．１５μｍの上部クラッド層３１を形成する。マスクパターン２５の下には、図２に示したコア層２３が残っている。埋込導波路領域２０Ｂのコア層２３と、ハイメサ導波路領域２０Ａのコア層３０とが、相互にバットカップリングする。埋込導波路領域２０Ｂのコア層２３は、発光波長が１．５５μｍになるように構成されており、ハイメサ導波路領域２０Ｂのコア層３０は、吸収端波長が１．４９μｍになるように構成されている。上部クラッド層３１を形成した後、マスクパターン２５を除去する。
【００２５】
図４に示すように、上部クラッド層３１及び埋込導波路領域２０Ｂの上部クラッド層２４（図２参照）の上に、さらにｐ型ＩｎＰからなる厚さ１．５μｍの上部クラッド層３５を形成する。上部クラッド層３５の上に、ｐ型ＩｎＧａＡｓからなる厚さ０．３μｍのコンタクト層３６を形成する。
【００２６】
コンタクト層３６の上に、酸化シリコンからなるメサ用マスクパターン４１を形成する。メサ用マスクパターン４１は、例えば幅２μｍの帯状の平面形状を有し、ハイメサ導波路領域２０Ａ内から埋込導波路領域２０Ｂ内まで至る。メサ用マスクパターン４１の長手方向は、基板２０の［０１１］方向に平行である。
【００２７】
図５に示すように、メサ用マスクパターン４１をエッチングマスクとして、コンタクト層３６から基板２０の表層部までエッチングする。メサ用マスクパターン４１の下に、メサ４０が形成される。メサ４０の高さは、例えば３μｍとする。ハイメサ導波路領域２０Ａと埋込導波路領域２０Ｂとの境界線と、メサ４０との交差箇所を「境界位置」と呼ぶこととする。メサ４０は、この境界位置３８によりハイメサ導波路部４０Ａと埋込導波路部４０Ｂとに区分される。埋込導波路部４０Ｂには、回折格子２１Ａが配置される。ハイメサ導波路部４０Ａにはコア層３０が配置され、埋込導波路部４０Ｂには、コア層３０とは組成比の異なるコア層２３が配置される。なお、ハイメサ導波路部４０Ａの上部クラッド層３１と、埋込導波路部４０Ｂの上部クラッド層２４とは、共にｐ型ＩｎＰで形成され、厚さ及び高さが等しいため、図５においては、両者の境界を示していない。
【００２８】
図６に示すように、メサ用マスクパターン４１の上面、メサ４０の側面、及び基板２０の上面を覆うように、窒化シリコンからなるマスク膜４２を形成する。メサ用マスクパターン４１とマスク膜４２とを、エッチング耐性が相互に異なる材料で形成しているため、一方を他方に対して選択的にエッチングすることができる。マスク膜４２の厚さは、例えば０．２μｍとする。
【００２９】
図７に示すように、ハイメサ導波路領域２０Ａ内のマスク膜４２の一部の領域上にレジストパターン４７を形成する。レジストパターン４７は、ハイメサ導波路領域２０Ａ内のメサ４０の上面と側面、及びメサ４０の両側の平坦面を覆う。メサ４０の長手方向に直交する方向のレジストパターン４７の幅Ｗｔは、例えば１００μｍとする。
【００３０】
図８に示すように、レジストパターン４７をエッチングマスクとして、マスク膜４２をエッチングすることにより、選択成長用マスクパターン４２ａを形成する。埋込導波路部４０Ｂの上には、メサ用マスクパターン４１が残っている。マスク膜４２のエッチング後、レジストパターン４７を除去する。
【００３１】
図９に示すように、ハイメサ導波路領域２０Ａに、選択成長用マスクパターン４２ａが残る。選択成長用マスクパターン４２ａは、境界位置３８からメサ４０の両側に延びる境界線に沿った縁（以下、「境界線上の縁」という）４３を有する。境界線上の縁４３は、メサ４０の長手方向と直交する。すなわち、境界線上の縁４３は、基板２０の［０−１１］方向に平行である。ここで、「−１」は、１のオーババーを表す。メサ４０の長手方向に直交する方向に関する選択成長用マスクパターン４２ａの幅Ｗｔは１００μｍである。
【００３２】
図１０に示すように、選択成長用マスクパターン４２ａをマスクとして用い、基板２０の上に、半絶縁性のＩｎＰからなる埋込層５０を選択成長させる。半絶縁性ＩｎＰには、Ｆｅ等の深い不純物準位を形成する元素がドープされている。埋込層５０の成長は、例えば原料ガスに塩素系ガスを添加したＭＯＣＶＤで行うことができる。成長条件は、例えば下記の通りである。
・Ｉｎ原料：トリメチルインジウム（流量０．３５ｓｃｃｍ）
・Ｐ原料：ＰＨ３（流量１００ｓｃｃｍ）
・Ｆｅ原料：フェロセン（５．０×１０−４ｓｃｃｍ）
・塩素系ガス：１，２−ジクロロエタン（流量６ｓｃｃｍ）・成長温度：５９０℃
・成長圧力：２．０×１０４Ｐａ
なお、深い不純物準位を形成するための元素として、Ｆｅに代えて、Ｒｕ、Ｔｉ等をドープしてもよい。また、塩素系原料として、塩化メチル、ジクロロエチレン、塩化エチル、ジクロロプロパン等を用いてもよい。
【００３３】
上記条件で選択成長を行うと、（４１１）Ｂ面の成長速度が著しく速くなり、（１００）面及び（１１１）Ａ面の成長速度が著しく低下する。このため、（１００）面である基板２０の上面には、ほとんど結晶が成長しない。また、被り成長の原因になる（１１１）Ａ面の成長が遅いため、被り成長が生じにくい。
【００３４】
選択成長を行う前に、メサ用マスクパターン４１及び選択成長用マスクパターン４２ａで覆われていない領域の表層部、特に、埋込導波路領域２０Ｂ内のメサ４０の側面の表層部をウェットエッチングしてもよい。エッチング溶液として、例えば塩酸系の溶液、具体的には塩酸と酢酸と過酸化水素水との混合溶液を用いることができる。エッチングの深さは、例えば０．１μｍ程度とする。このウェットエッチングにより、ドライエッチング工程で形成された表層部のダメージ層、及びその後に形成された自然酸化膜を除去することができる。
【００３５】
図１１に、埋込層５０の成長の様子を示す。メサ４０の側面の下端から成長が始まり、メサ４０から遠ざかる向き、及び上方に向かって結晶成長が進む。このとき、成長の前面には（４−１１）Ｂ面及び（４１−１）Ｂ面が現れる。成長した結晶の上端が、メサ４０とメサ用マスクパターン４１との境界に達すると、上方への結晶成長はほとんど生じなくなる。このため、埋込層５０は、図１０に示したように、（１００）面が現れた平坦面５０Ａと、（４−１１）Ｂ面または（４１−１）Ｂ面が現れた斜面５０Ｂを有する形状になる。（１００）面が現れている基板２０の上面にも、ほとんど結晶が成長しない。
【００３６】
埋込層５０の成長の先端（基板２０の上面と斜面５０Ｂとの交線）５０Ｆが、境界線上の縁４３の先端（メサ４０から最も遠い点）４３Ｆまで達しない時点で成長を停止させる。埋込層５０を形成した後、選択成長用マスクパターン４２ａを除去する。選択成長用マスクパターン４２ａのエッチングには、例えばフッ化水素酸とフッ化アンモニウムとの混合液を用いることができる。
【００３７】
図１２に示すように、ハイメサ導波路領域２０Ａに、基板２０の上面及びメサ４０の側面が露出する。メサ４０の上面には、メサ用マスクパターン４１が残っている。
【００３８】
図１３に示すように、ハイメサ導波路領域２０Ａのメサ４０の両側、及び埋込導波路領域２０Ｂのうち埋込層５０で埋め込まれていない領域に、低屈折率材料５１を埋め込む。低屈折率材料５１には、埋込層５０よりも屈折率の低い材料、例えばベンゾシクロブテン（ＢＣＢ）等が用いられる。ＢＣＢは、例えばスピン塗布法により形成することができる。低屈折率材料５１に、酸化シリコン、窒化シリコン等を用いてもよい。酸化シリコン及び窒化シリコン等からなる低屈折率材料５１は、例えば減圧化学気相成長（ＬＰ−ＣＶＤ）法により形成することができる。低屈折率材料５１を形成した後、メサ用マスクパターン４１を除去する。
【００３９】
低屈折材料５１を埋め込む前に、メサ用マスクパターン４１で覆われていない領域の表層部、特に、ハイメサ導波路領域２０Ａ内のメサ４０の側面の表層部をウェットエッチングしてもよい。エッチング溶液として、例えば塩酸系の溶液、具体的には塩酸と酢酸と過酸化水素水との混合溶液を用いることができる。エッチングの深さは、例えば０．１μｍ程度とする。このウェットエッチングにより、ドライエッチング工程で形成された表層部のダメージ層、及びその後に形成された自然酸化膜を除去することができる。
【００４０】
図１４に示すように、埋込導波路領域２０Ｂのメサ４０の上に、上部電極５３を形成し、基板２０の背面に、下部電極５４を形成する。ハイメサ導波路領域２０Ａのメサ４０の上に、上部電極５５を形成する。上部電極５３、５５は、Ａｕ／Ｚｎ／Ａｕの３層構造を有し、下部電極５４は、ＡｕＧｅ／Ａｕの２層構造を有する。
【００４１】
埋込導波路領域２０Ｂ内のメサ４０は、分布帰還型レーザ（ＤＦＢレーザ）として機能し、ハイメサ導波路領域２０Ａ内のメサ４０は、光変調器として機能する。
【００４２】
図１５Ａ及び図１５Ｂに、それぞれ埋込層５０を形成した時点の断面図及び平面図を示す。メサ４０の両側に埋込層５０が形成されている。埋込層５０は、平坦面５０Ａ及び斜面５０Ｂを含む。メサ４０の長手方向に直交する方向（幅方向）に関する平坦面５０Ａ及び斜面５０Ｂの幅を、それぞれＷａ及びＷｂとする。メサ４０の側面から、境界線上の縁４３の先端４３Ｆまでの幅をＷ１とする。埋込層５０の先端５０Ｆが、境界線上の縁４３の先端４３Ｆまで達していないため、不等式Ｗａ＋Ｗｂ＜Ｗ１が成立する。
【００４３】
この条件では、埋込層５０が、選択成長用マスクパターン４２ａの上に被り成長することはほとんどなかった。
【００４４】
図１６Ａに、埋込層５０の先端５０Ｆが、境界線上の縁４３の先端４３Ｆを越えて成長したときの斜視図を示す。図１６Ｂに、図１６Ａの一点鎖線１６Ｂ−１６Ｂにおける断面図を示す。
【００４５】
埋込層５０の先端５０Ｆが、選択成長用マスクパターン４２ａの先端４３Ｆを越えると、選択成長用マスクパターン４２ａのメサ４０に平行な縁４４に沿って、ハイメサ導波路領域２０Ａ内に向かう成長が生じる。これにより、マスク外側成長部５０Ｃが形成される。マスク外側成長部５０Ｃが形成されると、選択成長用マスクパターン４２ａの境界線上の縁４３と、メサ４０に平行な縁４４とが交わる頂点から、選択成長用マスクパターン４２ａ内に向かう被り成長が生じる。これにより、被り成長部５０Ｄが形成されてしまう。
【００４６】
被り成長を生じさせないために、埋込層５０の先端５０Ｆが、選択成長用マスクパターン４２ａの縁４３の先端４３Ｆに到達する前に、埋込層５０の成長を停止させることにより、被り成長を抑制することができる。
【００４７】
上記実施例１では、コア層２３、３０にＩｎＧａＡｓＰを用いたが、その他に、ＡｌＧａＩｎＡｓ、ＡｌＧａＩｎＰ、ＩｎＧａＡｓ、ＩｎＧａＡｓＳｂ、ＧａＩｎＮＡｓ等のＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体材料を用いてもよい。また、基板材料として、ＩｎＰ以外のＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体を用いてもよい。
【００４８】
実施例１では、埋込導波路部４０Ｂを半導体レーザとし、ハイメサ導波路部４０Ａを光変調器としたが、他の光素子としてもよい。
【実施例２】
【００４９】
図１７Ａに実施例２による光導波路の製造方法で用いられる選択成長用マスクパターン４５及び成長した埋込層５０の平面図を示す。実施例１では、図９及び図１５Ｂに示したように、選択成長用マスクパターン４２ａの平面形状は、長方形であった。実施例２では、選択成長用マスクパターン４５が、第１の部分４５Ａと第２の部分４５Ｂとを含む。
【００５０】
第１の部分４５Ａは、境界位置３８から、メサ４０の長手方向に直交する方向に延びる帯状の平面形状を有し、境界線上の縁４３を画定する。第２の部分４５Ｂは、ハイメサ導波路領域２０Ａのメサ４０の上面、側面、及びこの側面に連続する基板２０の上面を覆う。メサ４０の長手方向に直交する方向に関して、第２の部分４５Ｂの寸法が第１の部分４５Ａの寸法よりも小さい。メサ４０の側面から第１の部分４５Ａの先端までの距離（幅）をＷ１とし、メサ４０の側面から第２の部分４５Ｂの外側の縁までの距離（幅）をＷ２とすると、Ｗ１＞Ｗ２である。一例として、幅Ｗ１を３００μｍとし、幅Ｗ２を１０μｍとする。
【００５１】
埋込層５０の先端５０Ｆは、第１の部分４５Ａの先端まで達していないが、第２の部分４５Ｂの外側の縁よりも先まで延びている。すなわち、Ｗ２＜Ｗａ＋Ｗｂ＜Ｗ１である。埋込層５０の先端５０Ｆが、第１の部分４５Ａの先端まで達していないため、実施例１の場合と同様に、被り成長が抑制されている。
【００５２】
図１７Ｂに、メサ４０の長手方向に直交する断面図を示す。選択成長時に、埋込層５０の上面がメサ４０の上面まで達すると、上方への成長速度が著しく低下して、主として横方向にのみ成長するが、成長量が多くなると、埋込層５０の上面が、メサ４０の上面よりも高くなり、メサ４０と埋込層５０との境界に段差５０Ｃが形成される。
【００５３】
図１８に、第２の部分４５Ｂの幅Ｗ２と、段差の高さＨとの関係を示す。横軸は、第２の部分４５Ｂの幅Ｗ２を単位「μｍ」で表し、縦軸は段差５０Ｃの高さを単位「μｍ」で表す。なお、第１の部分４５Ａの先端は、製造に用いた基板の縁まで達している。また、メサ４０の長手方向に関する第１の部分４５Ａの寸法Ｌは、５μｍとした。横方向への成長の長さ、すなわちＷａ＋Ｗｂは２０μｍとした。
【００５４】
第２の部分４５Ｂの幅Ｗ２を細くすると、段差５０Ｃが低くなることがわかる。これは、第２の部分４５Ｂを小さくしたことによって、選択成長時において、埋込層５０の上面への気相拡散による原料供給が抑制されるためと考えられる。第１の部分４５Ａの、メサ４０の長手方向の寸法Ｌを大きくすると、相対的に狭い幅の第２の部分４５Ｂを設けた効果が現れなくなる。気相拡散による原料供給抑制の顕著な効果を得るために、第１の部分４５Ａの寸法Ｌを、気相拡散長に比べて短くすることが好ましい。具体的には、この寸法Ｌを１００μｍ以下にすることが好ましい。
【００５５】
第２の部分４５Ｂの幅Ｗ２が、埋込層５０の幅Ｗａ＋Ｗｂよりも広くなると、第２の部分４５Ｂを小さくした効果が得られない。このため、第２の部分４５Ｂの幅Ｗ２は、埋込層５０の幅Ｗａ＋Ｗｂよりも狭くすることが好ましい。第２の部分４５Ｂは、メサ４０の側面を覆っていればよい。すなわち、幅Ｗ２は、選択成長用マスクパターン４２ａの厚さ分あればよい。
【００５６】
図１９Ａ〜図１９Ｃに、実施例２の変形例による選択成長用マスクパターンの平面図を示す。
【００５７】
図１９Ａに示す変形例では、選択成長用マスクパターン６０は、長方形の外周線に沿った枠状の平面形状を有する。枠の１つの縁６０Ａは、ハイメサ導波路領域２０Ａと埋込導波路領域２０Ｂとの境界線に沿い、もう一つの縁６０Ｂは、メサ４０の側面に沿う。縁６０Ａ及び６０Ｂが、それぞれ実施例２の第１の部分４５Ａ及び第２の部分４５Ｂに対応する。他の２つの縁は、埋込層５０の選択成長にほとんど影響を与えない。
【００５８】
図１９Ｂに示す変形例では、選択成長用マスクパターン６１が、第１の部分６１Ａ、第２の部分６１Ｂ、及び第３の部分６１Ｃを含む。第１の部分６１Ａ及び第２の部分６１Ｂの平面形状は、それぞれ実施例２の第１の部分４５Ａ及び第２の部分４５Ｂの平面形状と等しい。第３の部分６１Ｃは、埋込導波路領域２０Ｂから最も遠い位置において、第２の部分６１Ｂに連続する。第３の部分６１Ｃの幅は、第２の部分６１Ｂの幅よりも広い。第３の部分６１Ｃは、埋込導波路領域２０Ｂから離れているため、埋込層５０の選択成長にほとんど影響を与えない。
【００５９】
図１９Ｃに示す変形例では、選択成長用マスクパターン６２が、第１の部分６２Ａと第２の部分６２Ｂとを含む。第１の部分６２Ａ及び第２の部分６２Ｂは、それぞれ実施例２の第１の部分４５Ａ及び第２の部分４５Ｂに対応する。実施例２では、第１の部分４５Ａの平面形状が細長い長方形であったが、この変形例の第１の部分６２Ａは、メサ４０から遠ざかるに従って、メサ４０の長手方向の寸法が小さくなっている。ただし、第１の部分６２Ａの、埋込導波路領域２０Ｂ側の縁は、ハイメサ導波路領域２０Ａと埋込導波路領域２Ｂとの境界線に一致する。このように、メサ４０の長手方向に関する第１の部分６２Ａの寸法が変動していても、実施例２と同じ効果が得られる。
【実施例３】
【００６０】
図２０Ａに、実施例３による光導波路の製造方法で用いられる選択成長用マスクパターン６５の平面図を示す。実施例１では、図１５Ｂに示したように、選択成長用マスクパターン４２ａの境界線上の縁４３が、メサ４０の長手方向と直交していた。実施例３では、境界線上の縁４３が、メサ４０の長手方向に直交する方向から角度θだけ傾いて、メサ４０と交差している。この交差箇所が、ハイメサ導波路部４０Ａと埋込導波路部４０Ｂとの境界位置３８となる。
【００６１】
角度θを３０°にして埋込層５０を選択成長させ、埋込層５０の先端５０Ｆが選択成長用マスクパターン６５の縁４３の先端４３Ｆに到達する前に成長を停止させたところ、図２０Ｂに示すように、被り成長は生じなかった。このように、選択成長用マスクパターン６５の境界線上の縁４３を、メサ４０の長手方向と直交させる必要はない。境界線上の縁４３と、メサ４０の長手方向に直交する方向とのなす角度が３０°以下であれば、被り成長の発生を抑制することができる。
【００６２】
図２１Ａに、実施例３の変形例１による光導波路の製造方法で用いられる選択成長用マスクパターン６５の平面図を示す。実施例３では、図２０Ａに示したように、選択成長用マスクパターン６５の境界線上の縁４３が１本の直線状であった。図２１で示した変形例１では、境界位置３８から一方の側に延びる境界線上の縁４３Ａと、他方の側に延びる境界線上の縁４３Ｂとが、両方ともハイメサ導波路部４０Ａ側に傾いている。逆に、一方の縁４３Ａと他方の縁４３Ｂとが、共に埋込導波路部４０Ｂ側に傾いてもよい。
【００６３】
また、図２１Ｂに示すように、傾いた境界線上の縁４３Ａ及び４３Ｂを画定する第１の部分６６Ａと、第１の部分６６Ａよりも側方への張り出し量が少ない第２の部分６６Ｂとで、選択成長用マスクパターン６６を構成してもよい。
【００６４】
図２１Ａ及び図２１Ｂに示した変形例１においても、実施例３と同様に、被り成長の発生を抑制することができる。
【００６５】
図２２Ａに、実施例３の変形例２による光導波路の製造方法で用いられる選択成長用マスクパターン６５の平面図を示す。実施例１では、図１５Ｂに示したように、メサ４０の長手方向が［０１１］方向と平行であった。実施例３の変形例２では、メサ４０の長手方向が［０１１］方向に対して傾いている。メサ４０の長手方向と［０１１］方向とのなす角度をθとする。選択成長用マスクパターン６５の境界線上の縁４３は、［０１１］方向に対して直交する。
【００６６】
図２２Ｂに、傾斜角度θを３０°にして埋込層５０を選択成長させた後の斜視図を示す。埋込層５０の先端５０Ｆが選択成長用マスクパターン６５の縁４３の先端４３Ｆに到達する前に成長を停止させたところ、被り成長は生じなかった。このように、メサ４０の長手方向を［０１１］方向と平行にする必要はない。メサ４０の長手方向と［０１１］方向とのなす角度が３０°以下であれば、被り成長の発生を抑制することができる。
【実施例４】
【００６７】
図２３Ａ及び図２３Ｂに、実施例４による光導波路の製造方法の途中段階における基板の平面図を示す。図２３Ａは、実施例１において図９に示した選択成長用マスクパターン４２ａを形成した段階の平面図に対応し、図２３Ｂは、図１０に示した埋込層５０を形成した段階の平面図に対応する。
【００６８】
実施例４においては、メサ４０の埋込導波路部４０Ｂの側方に、複数の側方メサ４８が形成されている。側方メサ４８は、実施例１の図５に示したメサ用マスクパターン４１に、側方メサ４８に対応する領域を覆うパターンを追加しておくことにより形成することができる。側方メサ４８は、境界線上の縁４３の脇に設けられており、境界線上の縁４３に平行な方向に離散的に配列している。
【００６９】
図２４に、埋込層５０の成長の様子を示す。側方メサ４８とメサ４０との間、及び側方メサ４８同士の間において、両側のメサの側面の下端から内側に向かって結晶成長が始まる。両側から成長した結晶同士が衝突すると、成長前面の斜面の形状を維持したまま、上方に向かって成長が進む。メサ４０及び側方メサ４８の上面まで達すると、斜面が消滅して、平坦な上面になる。
【００７０】
側方メサ４８が配置されていない領域の埋込導波路部４０Ｂの側面、及び最も外側の側方メサ４８の外側の側面から、外側に向かって、実施例１の場合と同様の横方向の成長が生ずる。
【００７１】
図２３Ｂに示すように、メサ４０と側方メサ４８との間の空間、及び側方メサ４８同士の間の空間が、埋込層５０で充填される。さらに、側方メサ４８が配置されていない領域のメサ４０の両側、及び最も外側の側方メサ４８よりも外側の領域に、埋込層５０が形成される。最も外側の側方メサ４８から外側に向かって成長した埋込層５０の先端５０Ｆが、境界線上の縁４３の先端４３Ｆに到達する前に、選択成長が停止されている。
【００７２】
選択成長用マスクパターン４２ａ上から、気相拡散によって埋込導波路領域２０Ｂ内に拡散した原料が、メサの間の空間を充填するために消費される。このため、選択成長用マスクパターン４２ａの縁４３の近傍における過度の成長を抑制することができる。これにより、図１７Ｂに示した段差５０Ｃの発生を抑制することができる。
【実施例５】
【００７３】
図２５及び図２６を参照して、実施例５による光導波路の製造方法について説明する。
【００７４】
実施例１の図１２に示した構造に至るまでの工程は、実施例５と実施例１とで共通である。図１２に示したように、ハイメサ導波路領域２０Ａに、基板２０の上面及びメサ４０の側面が露出する。メサ４０の上面には、メサ用マスクパターン４１が残っている。
【００７５】
図２５に示すように、メサ用マスクパターン４１を選択成長用のマスクとして、露出している半導体表面の上、特にメサ４０の側面の上に、保護膜７０を形成する。保護膜７０には、ＩｎＰの表面やメサ４０の側面を下地としてエピタキシャル成長する半導体材料、好ましくはＦｅドープの半絶縁性ＩｎＰが用いられる。なお、ｐ型ＩｎＰを用いてもよい。リーク電流増加防止の観点から、保護膜７０には、半絶縁性の半導体を用いることが好ましい。保護膜７０の厚さは、例えば０．１μｍとする。
【００７６】
なお、保護膜７０を形成する前に、メサ４０の側面の表層部を塩酸系のエッチング液を用いてエッチングしておくことが好ましい。
【００７７】
保護膜７０を形成した後の工程は、実施例１の図１３に示した低屈折率材料５１の形成以降の工程と共通である。
【００７８】
図２６に示すように、低屈折率材料５１、上部電極５３、５５、及び下部電極５４が形成される。ハイメサ導波路領域２０Ａ内のメサ４０の側面と低屈折率材料５１との間に、保護膜７０が配置されている。ハイメサ導波路のコア層３０の側面が、半導体の保護膜７０で覆われており、有機物や無機誘電体で形成される低屈折率材料５１に直接接触しない。このため、低屈折率材料５１の収縮または変形に起因するコア層３０の側面からの低屈折率材料５１の剥離、コア層３０と低屈折率材料５１との熱膨張係数の相違に起因するコア層３０での歪の発生等による光導波路の信頼性低下を防止することができる。また、低屈折率材料５１を形成することなく、ハイメサ導波路領域２０Ａ内の導波路の側面が大気で満たされる場合には、コア層３０の側面の酸化に起因する光素子の信頼性低下を防止することができる。
【００７９】
図２７に、ハイメサ導波路構造を有する光変調器の光小信号応答の３ｄＢ帯域と、メサ４０の側面を覆う保護膜７０の厚さとの関係を示す。横軸は、保護膜７０の厚さを単位「μｍ」で表し、縦軸は、光変調器の光小信号応答の３ｄＢ帯域を単位「ＧＨｚ」で表す。測定に用いた光変調器は、図２６に示した光導波路のハイメサ導波路領域２０Ａの部分のみを別途作製したものである。なお、光変調器のコア層幅を１．４μｍ、素子長を１２００μｍとし、保護膜７０には、ＦｅドープのＩｎＰを用い、低屈折率材料５１には、ＢＣＢを用いた。
【００８０】
保護膜７０を厚くすると、３ｄＢ帯域が狭くなることがわかる。保護膜７０に半絶縁性半導体を用いると、低屈折率材料を用いた場合よりも寄生容量が大きくなる。このため、保護膜７０に起因する寄生容量で光変調器の高速応答が阻害される。これにより、保護膜７０が厚くなるに従って、３ｄＢ帯域が狭くなる。
【００８１】
保護膜７０の厚さが３μｍより厚くなると、光小信号応答の３ｄＢ帯域の狭帯域化が飽和する。これは、ハイメサ導波路領域２０Ａ内の導波路が、実質的に埋込導波路と同じ構造になってしまうことを意味する。従って、保護膜７０の厚さを３μ、より厚くすると、ハイメサ導波路構造を採用した意味がなくなってしまう。ハイメサ導波路構造の優位性を維持するために、保護膜７０の厚さを３μｍよりも薄くすることが好ましく、１μｍ以下にすることがより好ましい。
【００８２】
保護膜７０の厚さの下限値は、メサ４０の側面の全域を再現性よく被覆できる厚さであることが好ましい。
【実施例６】
【００８３】
図２８Ａに、実施例６による光導波路の平面図を示す。図２８Ｂ及び図２８Ｃに、それぞれ図２８Ａの一点鎖線２８Ｂ−２８Ｂ及び一点鎖線２８Ｃ−２８Ｃにおける断面図を示す。
【００８４】
実施例１では、図５に示すように、回折格子２１Ａ及び多重量子井戸構造を有するコア層２３を含む導波路と、回折格子を含まず、単層量子井戸構造を有するコア層３０を含む導波路との境界が、ハイメサ導波路領域２０Ａと埋込導波路領域２０Ｂとの境界位置３８と一致していた。すなわち、コア層２３を含む導波路は、その全域において埋込導波路構造を有し、もう一方のコア層３０を含む導波路は、その全域においてハイメサ導波路構造を有している。
【００８５】
実施例６においては、コア層２３を含む導波路と他のコア層３０を含む導波路との境界位置８１（図２８Ａ及び図２８Ｂ）が、ハイメサ導波路領域２０Ａと埋込導波路領域２０Ａとの境界位置８０（図２８Ａ及び図２８Ｃ）から、埋込導波路領域２０Ｂ側にずれている。第１の境界位置８０を境にして、ハイメサ導波路領域２０Ａが広がる方向を第１の向き８４と定義し、その反対向きを第２の向き８５と定義する。
【００８６】
第２の境界位置８１を境にして、第１の向き８４に向かって延びる導波路の積層構造と、その反対の第２の向き８５に向かって延びる導波路の積層構造とは相互に異なる。実施例６においては、第１の向き８４に向かって延びる導波路のコア層３０が単層の量子井戸構造を有し、第２の向き８５に向かって延びる導波路のコア層２３が多重量子井戸構造を有する。また、第２の向き８５に向かって延びる導波路は、回折格子２１Ａを含むが、第１の向き８４に向かって延びる導波路は回折格子を含まない。
【００８７】
ハイメサ導波路領域２０Ａ内の導波路は、屈曲部８２において湾曲しているか、または折れ曲がっている。例えば、屈曲部８２よりも第２の向き８５に向かって延びる導波路は、半導体基板２０の［０１１］方向に平行である。屈曲部８２よりも第１の向き８４に向かって延びる導波路は、［０１１］方向から［０−１１］方向に１０°傾斜している。
【００８８】
その他の構成は、実施例１による光導波路の構成と同一である。
【００８９】
第１の境界位置８０は、図７に示したレジストパターン４７の縁により画定される。第２の境界位置８１は、図１に示した構造に至るまでの工程において、回折格子２１Ａを形成するためのマスクパターンの平面形状、及び図１に示したマスクパターン２５の縁により画定される。屈曲部８２の位置は、図４に示したメサ用マスクパターン４１の平面形状により画定される。このように、第１の境界位置８０、第２の境界位置８１、及び屈曲部８２の位置は、相互に独立して画定することができる。
【００９０】
実施例６では、図１に示したマスクパターン２５の縁（第２の境界位置８１）が、図７に示したレジストパターン４７の縁（第１の境界位置８０）よりも第２の向き８５に向かってずれるように、マスクパターン２５及びレジストパターン４７の位置を設定しておけばよい。
【００９１】
相互に異なる積層構造を持つ２本の導波路が接続されている場合、両者の接続箇所で実効屈折率が不連続に変化する。このため、導波光の反射等によって結合損失が発生する。埋込導波路を伝搬する導波光は、ハイメサ導波路を伝搬する導波光に比べて、横方向の閉じ込めが弱い。このため、埋込導波路を伝搬する導波光は、実効屈折率の変化の影響を受けにくい。実施例６では、相互に積層構造が異なる導波路の接続箇所である第２の境界位置８１が埋込導波路領域２０Ｂ内に位置している。このため、導波光の損失を低減させることができる。
【００９２】
ハイメサ導波路は、埋込導波路よりも横方向の光閉じ込め効果が大きい。屈曲部８２をハイメサ導波路領域２０Ａ内に配置することにより、屈曲に起因する導波損失を低減させることができる。また、導波損失が一定の条件であれば、屈曲部８２の曲率半径を小さくすることができる。これにより光導波路を持つ素子の小型化を図ることが可能になる。
【００９３】
以上実施例に沿って本発明を説明したが、本発明はこれらに制限されるものではない。例えば、種々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者に自明であろう。
【００９４】
以上の実施例１〜６を含む実施形態に関し、更に以下の付記を開示する。
【００９５】
（付記１）
下部クラッド層、コア層、及び上部クラッド層がこの順番に積層され、基板面内において延在するメサを、基板上に形成する工程と、
前記メサを、長手方向に関して区分する第１の境界位置を基準として、一方の第１の向きに向かって延びる前記メサの上面と側面を覆うとともに、前記第１の境界位置から該メサの側方に延びる境界線を一部の縁とし、該境界線上の縁よりも前記第１の向きに広がる領域の前記基板の上面の少なくとも一部を覆う選択成長用マスクパターンを形成する工程と、
前記選択成長用マスクパターンをマスクとして用い、前記第１の境界位置を基準として前記第１の向きとは反対側の第２の向きに向かって延びる前記メサの側面から側方に向かって成長し、成長の前面が斜面になる条件で埋込層を選択成長させる工程と
を有し、
前記埋込層の成長の先端が、前記境界線に沿う前記選択成長用マスクパターンの縁の先端まで達しない時点で前記埋込層の成長を停止させる光導波路の製造方法。
【００９６】
（付記２）
前記基板が、ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体の（１００）面を主面とし、
前記境界線上の縁と、前記メサの長手方向に直交する方向とのなす角度が３０°以下である付記１に記載の光導波路の製造方法。
【００９７】
（付記３）
前記基板が、ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体の（１００）面を主面とし、
前記メサの長手方向と、前記基板の［０１１］方向とのなす角度が３０°以下である付記１または２に記載の光導波路の製造方法。
【００９８】
（付記４）
前記選択成長用マスクが、
前記境界線上の縁を画定する第１の部分と、
前記第１の部分に連続する第２の部分と
を含み、前記第２の部分は、前記第１の境界位置から前記第１の向きに向かって延びる前記メサの上面と側面、及び前記境界線から前記第１の向きに広がる領域の前記基板の上面を覆い、前記メサの長手方向に直交する方向に関して、前記第２の部分の寸法が、前記第１の部分の寸法よりも小さい付記１乃至３のいずれか１項に記載の光導波路の製造方法。
【００９９】
（付記５）
前記メサを形成する工程において、前記第１の境界位置から前記第２の向きに向かって延びる前記メサの側方に、該メサから間隔を隔てて少なくとも１つの側方メサを形成し、
前記埋込層を選択成長させる工程において、前記第１の境界位置から前記第２の向きに向かって延びる前記メサと前記側方メサとの間に、前記埋込層を充填すると共に、該側方メサの外側の側面から、前記埋込層を側方に向かって選択成長させる付記１乃至４のいずれか１項に記載の光導波路の製造方法。
【０１００】
（付記６）
基板の上に、該基板面内の第１の方向に平行に配置され、下部クラッド層、コア層、及び上部クラッド層がこの順番に積層されたメサと、
前記メサの長手方向に関して、第１の境界位置を基準として第１の向きとは反対の第２の向きに向かって延びる前記メサの両側に配置され、平坦面と、該平坦面に連続し、前記メサから遠ざかるに従って低くなるように傾斜した斜面とを含む埋込層と
を有し、前記第１の境界位置よりも前記第１の向きに向かって延びる前記メサの両側には、前記埋込層よりも屈折率の小さな媒体が配置される光導波路。
【０１０１】
（付記７）
基板の上に、該基板面内の第１の方向に平行に配置され、下部クラッド層、コア層、及び上部クラッド層がこの順番に積層されたメサと、
前記メサの長手方向に関して、第１の境界位置を基準として第１の向きとは反対の第２の向きに向かって延びる前記メサの両側に配置され、平坦面と、該平坦面に連続し、前記メサから遠ざかるに従って低くなるように傾斜した斜面とを含む埋込層と
を有し、前記第１の境界位置よりも前記第１の向きに向かって延びる前記メサの両側には、前記埋込層よりも屈折率の小さな媒体が配置され、
さらに、前記第１の境界位置よりも前記第１の向きに向かって伸びる前記メサの側面を覆う半導体の保護膜を有することを特徴とする光導波路。
【０１０２】
（付記８）
下部クラッド層、コア層、及び上部クラッド層がこの順番に積層され、基板面内において延在するメサを、基板上に形成する工程と、
前記メサを、長手方向に関して区分する第１の境界位置を基準として、一方の第１の向きに延びる前記メサの上面と側面を覆うとともに、前記第１の境界位置から該メサの側方に延びる境界線を一部の縁とし、該境界線よりも前記第１の向きに向かって広がる領域の前記基板の上面の少なくとも一部を覆う選択成長用マスクパターンを形成する工程と、
前記選択成長用マスクパターンをマスクとして用い、前記第１の境界位置を基準として前記第１の向きとは反対の第２の向きに向かって延びる前記メサの側面から側方に向かって成長し、成長の前面が斜面になる条件で埋込層を選択成長させる工程と、
前記選択成長用マスクパターンを除去する工程と、
前記選択成長用マスクパターンを除去した後、前記選択成長用マスクパターンで覆われていた領域の前記メサの側面を、半導体で形成された保護膜で覆う工程と
を有する光導波路の製造方法。
【０１０３】
（付記９）
前記メサを形成する工程が、
前記基板の上に、下部クラッド層、コア層、及び上部クラッド層を含む第１の積層構造を形成する工程と、
前記メサの長手方向に関する第２の境界位置よりも前記第１の向きに広がる領域の前記第１の積層構造の少なくとも上層の一部分を除去する工程と、
前記基板の表面のうち、前記第１の積層構造の少なくとも上層が除去された領域の上に、前記第１の積層構造の前記上層の一部分とは異なる積層構造を持つ第２の積層構造を形成する工程と、
前記第１の積層構造と前記第２の積層構造とをパターニングすることにより、前記メサを形成する工程と
を含み、前記第２の境界位置が、前記第１の境界位置から前記第２の向きに向かってずれている付記８に記載の光導波路の製造方法。
【０１０４】
（付記１０）
基板上に、活性層を含む膜を形成する工程と、
前記活性層を含む膜を選択的に除去して、第１の導波路領域と第２の導波路領域とを含むメサを形成する工程と、
前記第２の導波路領域の側面に埋込層を配置する工程と、
前記第１の導波路領域の側面に前記埋込層よりも小さい厚さの半導体を含む保護膜を配置する工程と
を含むことを特徴とする光導波路の製造方法。
【０１０５】
（付記１１）
基板上に形成され、活性層を含み、第１の導波路領域と第２の導波路領域を含むメサと、
前記第２の導波路領域の側面に配置された埋込層と、
前記第１の導波路領域の側面に配置された、前記埋込層よりも小さい厚さの半導体を含む保護膜と
を含むことを特徴とする光導波路。
【０１０６】
（付記１２）
前記保護膜の厚さは、３μｍより小さいことを特徴とする付記１１に記載の光導波路。
【符号の説明】
【０１０７】
２０  基板
２０Ａ  ハイメサ導波路領域
２０Ｂ  埋込導波路領域
２１  回折格子層
２１Ａ  回折格子
２２  下部クラッド層
２３  量子井戸活性層（コア層）
２４  上部クラッド層
２５  マスクパターン
３０  量子井戸活性層（コア層）
３１  上部クラッド層
３５  上部クラッド層
３６  コンタクト層
３８  境界位置
４０  メサ
４０Ａ  ハイメサ導波路部（第１の導波路部）
４０Ｂ  埋込導波路部（第２の導波路部）
４１  メサ用マスクパターン
４２  マスク膜
４２ａ  選択成長用マスクパターン
４３  縁
４３Ｆ  先端
４４  外側の縁
４５  選択成長用マスクパターン
４７  レジストパターン
４８  側方メサ
５０  埋込層
５０Ａ  平坦面
５０Ｂ  斜面
５０Ｃ  マスク外側成長部
５０Ｄ  被り成長部
５０Ｆ  先端
５１  低屈折率材料
５３  上部電極
５４  下部電極
５５  上部電極 
６０、６１、６２、６６  選択成長用マスクパターン
７０  保護膜
８０  第１の境界位置
８１  第２の境界位置
８２  屈曲部
８４  第１の向き
８５  第２の向き
【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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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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