(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板上に形成された複数の光半導体素子を有する光半導体装置において、
隣接する前記光半導体素子間を分離する素子分離構造として、任意の間隔を置いて複数の素子分離溝を当該光半導体装置の両端面間に配置し、
前記半導体基板の劈開可能な劈開可能面に対して、前記素子分離溝の長手方向を傾けて配置し、
隣接する前記素子分離溝同士の端部を異なる前記劈開可能面に配置すると共に、
前記素子分離溝の深さを前記半導体基板の厚さの１／３以上としたことを特徴とする光半導体装置。
【請求項２】
請求項１に記載の光半導体装置において、
基準とする１つの前記劈開可能面に対する前記素子分離溝の長手方向のなす角度を、全ての前記素子分離溝において同一としたことを特徴とする光半導体装置。
【請求項３】
請求項１に記載の光半導体装置において、
基準とする１つの前記劈開可能面に対する前記素子分離溝の長手方向がなす角度を、隣接する前記素子分離溝において互いに補角の関係としたことを特徴とする光半導体装置。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれか１つに記載の光半導体装置において、
前記半導体基板が閃亜鉛結晶構造を有する場合、前記劈開可能面全てに対して前記素子分離溝の長手方向がなす角度を１０度以上としたことを特徴とする光半導体装置。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれか１つに記載の光半導体装置において、
前記素子分離溝を、ＩＣＰエッチング（Inductive Coupled Plasma Etching）、ＦＩＢエッチング（Focused Ion Beam Etching）、又は、パルスレーザ加工のいずれか１つを用いて作製した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、光情報通信等で用いられる光半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、光通信は、大容量、超高速性により多くの情報通信網で実用化されている。光通信網では、発光素子や受光素子等に代表される化合物半導体光部品が広く利用されており、その研究開発が盛んである。そのなかでも、情報通信用の半導体光部品は、主にＩｎＰ基板上に形成される。これは、光ファイバ伝送に最適な１．５５μｍ帯で発光、受光、吸収できる高品質なＧａＩｎＡｓＰ系四元混晶が成膜できるためである。
【０００３】
更に、ＩｎＰ結晶は、劈開面と呼ばれる原子間結合の弱い結晶面を有している。この面に対して応力を加えて劈開すると、分子レベルで平滑な端面が得られるため、ほとんどのＩｎＰ系光部品は、劈開面を光入出力用の端面に用いている。又、ＩｎＰに代表される閃亜鉛結晶構造を持った化合物半導体基板では、オリエンテーションフラットを基準として、それに対する角度が０度の面、４５度の面、９０度の面が、劈開面であることが広く知られている。
【０００４】
これらの半導体光部品では、半導体レーザ（ＬＤ；Laser Diode）やフォトダイオード（ＰＤ；Photo Diode）、電界吸収型光変調器（ＥＡＭ；Electro-Absorption Modulator）のような個別部品は勿論のこと、ＬＤに代表されるアクティブ光デバイスや多モード干渉計（ＭＭＩ；(Multi-Mode Interference）やアレイ導波路グレーティング（ＡＷＧ；Arrayed Waveguide Grating）に代表されるパッシブ光デバイス等を半導体同一基板上にモノリシック集積した集積部品も、精力的に研究開発が行われている。一般の半導体光部品は、大きさが数百μｍ2程度と小さく、かつ、比屈折率差が高いため、数百μｍ程度の曲率の曲線導波路が作製でき、集積性が非常に優れている。
【０００５】
ところで、これら半導体光部品の制御は、一般的に電流又は電圧を印加することで行われ、例えば、ＬＤを発光させるためには、数十〜数百ｍＡの電流を注入し、ＥＡＭを変調するためには、数Ｖの電圧を印加する。印加電流又は電圧によって生じたエネルギーは、半導体光部品の変換効率が１００％でない限りは、半導体光部品内部で熱になって消費される。
【０００６】
一方、半導体光部品の多くは、温度依存性があることが広く知られている。例えば、ＬＤでは発振波長が０．１ｎｍ／度で変化し、大容量光通信用として、ファイバ内に波長の異なる多数の光信号を伝搬させる波長分割多重（ＷＤＭ；Wavelength Division Multiplexing）伝送方式を用いる場合等には、他の波長と重ならないように、発振波長、即ち、温度を精度よく制御する必要がある。
【０００７】
個別部品の温度制御を行う場合には、光部品下部にペルチェ素子を用いた温度コントローラを配置して、０．１度以下程度まで安定化することにより、発生する熱の影響をなくしている。
【０００８】
ところが、モノリシック集積素子の場合には、集積密度を勘案して、個々の半導体光部品が数百μｍ程度の間隔で同一基板上に配置されるため、ひとつのペルチェ素子で基板全体、即ち、複数の光部品の温度を一括制御している。その際、個別光部品への制御電流値及び印加時間は各々異なるので、発生する熱量が各々異なり、相互に熱干渉を起こす。
【０００９】
これを解消するために、従来技術では、光部品間に素子分離溝を形成して、相互干渉を抑える方法が広く知られている。素子分離溝は、選択的ウェットエッチングやドライエッチングを用いて基板途中までの溝として形成される。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【００１０】
【非特許文献１】T. Hayashi et al., "Reducing Electrical Crosstalk in Laser-Diode Array Modules by Using a Film-Carrier Interconnection", JOURNAL OF LIGHTWAVE TECHNOLOGY, VOL. 13, NO. 9, SEPTEMBER 1995, pp. 1885-1891
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
素子分離溝は、例えば、非特許文献１で示されているような構造を持つのが一般的である。ここで、図８〜図９に、従来の光半導体装置における素子分離溝を示し、その概略を説明する。なお、図８は、従来の光半導体装置の上面図であり、図９は、その断面図である。又、以降の説明においては、劈開された面を「劈開面」と呼び、劈開されていないが、劈開可能な面を「劈開可能面」と呼び、これらを区別する。
【００１２】
図８〜図９に示す従来の光半導体装置は、複数の半導体光部品５０が形成されたものであり、各半導体光部品５０は、基板５１上にクラッド層５２、光活性層５３及びクラッド層５４をメサ構造に形成し、それらの周囲を埋込層５５で埋め込み、その上部に電極５６を形成したものである。半導体光部品５０同士の間に素子分離溝５８が形成されると共に、基板５１の裏面側にペルチェ素子５９が設けられている。なお、符号５７ａ、５７ｂは、素子の端面となる劈開面である。
【００１３】
図８〜図９に示したような素子分離溝５８は、一般的に、電気的分離を主目的として形成されていて、熱的分離に代用されているものが多い。そのため、素子分離溝５８は、電流注入領域より下側の基板５１の浅い位置までの深さしかなく、通常は３μｍ以下である。従って、基板５１（厚さ〜１５０μｍ）を介した熱相互干渉に対しては、ほとんど効果がない。
【００１４】
又、入出力光は、端面（劈開面５７ａ、５７ｂ）から角度を持たずに入出射されるのが好ましく、例えば、ＬＤの発光媒体となる光活性層５３等の光導波路は、出射面（劈開面５７ａ、５７ｂ）に対して垂直に配置される。そして、素子分離溝５８は、ウェットエッチングやドライエッチングの結晶面に対する面方位依存性とプロセス容易性を考慮して、光導波路に対して平行に作製される。その結果、素子分離溝５８は、出射端面の劈開面５７ａ、５７ｂと垂直に交わる劈開可能面と平行になる。加えて、この素子分離溝５８は、電気的分離を主目的にしているため、全領域で素子分離するべく、半導体光部品５０の両端面間（劈開面５７ａ−５７ｂ間）を結ぶような直線形状となっている。
【００１５】
上述した熱相互干渉を抑えるためには、素子分離溝５８を深くすればよいが、単純に深くしていくと、作製工程等で不可抗力的に応力等が加えられたときに、素子分離溝５８が劈開可能面に平行で、かつ、両端面間を結ぶような直線形状となっているので、この素子分離溝５８で基板１１が劈開され分割されてしまうため、一定以上は深くすることができない。
【００１６】
このように、従来の素子分離溝５８の構成では、半導体光部品５０間の熱の相互干渉に対しては、ほとんど効果が無い。一方、熱相互干渉を抑えるために、素子分離溝５８を深くすると、基板１１が素子分離溝５８で劈開されて分割されるおそれがあった。
【００１７】
本発明は上記課題に鑑みなされたもので、半導体基板が素子分離溝で劈開されることなく、半導体光部品間の熱の相互干渉を大幅に低減する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】
【００１８】
上記課題を解決する第１の発明に係る光半導体装置は、
半導体基板上に形成された複数の光半導体素子を有する光半導体装置において、
隣接する前記光半導体素子間を分離する素子分離構造として、任意の間隔を置いて複数の素子分離溝を当該光半導体装置の両端面間に配置し、
前記半導体基板の劈開可能な劈開可能面に対して、前記素子分離溝の長手方向を傾けて配置し、
隣接する前記素子分離溝同士の端部を異なる前記劈開可能面に配置すると共に、
前記素子分離溝の深さを前記半導体基板の厚さの１／３以上としたことを特徴とする。
【００１９】
上記課題を解決する第２の発明に係る光半導体装置は、
上記第１の発明に記載の光半導体装置において、
基準とする１つの前記劈開可能面に対する前記素子分離溝の長手方向のなす角度を、全ての前記素子分離溝において同一としたことを特徴とする。
【００２０】
上記課題を解決する第３の発明に係る光半導体装置は、
上記第１の発明に記載の光半導体装置において、
基準とする１つの前記劈開可能面に対する前記素子分離溝の長手方向がなす角度を、隣接する前記素子分離溝において互いに補角の関係としたことを特徴とする。
【００２１】
上記課題を解決する第４の発明に係る光半導体装置は、
上記第１〜第３のいずれか１つの発明に記載の光半導体装置において、
前記半導体基板が閃亜鉛結晶構造を有する場合、前記劈開可能面全てに対して前記素子分離溝の長手方向がなす角度を１０度以上としたことを特徴とする。
【００２２】
上記課題を解決する第５の発明に係る光半導体装置は、
上記第１〜第４のいずれか１つの発明に記載の光半導体装置において、
前記素子分離溝を、ＩＣＰエッチング（Inductive Coupled Plasma Etching）、ＦＩＢエッチング（Focused Ion Beam Etching）、又は、パルスレーザ加工のいずれか１つを用いて作製したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、半導体基板が素子分離溝で劈開されることなく、半導体光部品間の熱の相互干渉を大幅に低減することができる。その結果、高密度集積と多数の半導体光部品の個別制御が可能なモノリシック集積型光半導体装置が実現可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明に係る光半導体装置の実施形態の一例（実施例１）を示すものであり、（ａ）は、その上面図、（ｂ）は、（ａ）のＡ領域の拡大図である。
【図２】図１（ａ）に示した光半導体装置の断面図である。
【図３】本発明に係る光半導体装置の実施形態の他の一例（実施例２）を示すものであり、（ａ）は、その上面図、（ｂ）は、（ａ）のＢ領域の拡大図である。
【図４】図３（ａ）に示した光半導体装置の断面図である。
【図５】図１〜図４に示した光半導体装置の製造方法（ステップＳ１）を説明する断面図である。
【図６】図１〜図４に示した光半導体装置の製造方法（ステップＳ２）を説明する断面図である。
【図７】図１〜図４に示した光半導体装置の製造方法（ステップＳ３）を説明する断面図である。
【図８】従来の光半導体装置の上面図である。
【図９】図８に示した従来の光半導体装置の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明に係る光半導体装置について、その実施形態のいくつかを、図１〜図７を参照して説明を行う。なお、以降の説明においては、劈開されて形成される端面を「劈開端面」と呼び、劈開されていないが、劈開可能な面を「劈開可能面」と呼ぶ。
【００２６】
（実施例１）
図１は、本実施例の光半導体装置を示すものであり、図１（ａ）は、その上面図、図１（ｂ）は、図１（ａ）のＡ領域の拡大図である。又、図２は、図１（ａ）に示した光半導体装置の断面図である。
【００２７】
本実施例の光半導体装置は、複数の半導体光部品１０（光半導体素子）が形成されたものであり、ここでは、一例として、２つの半導体光部品１０（例えば、ＬＤ等）を図示している。各半導体部品１０は、基板１１（半導体基板）上にクラッド層１２、光活性層１３及びクラッド層１４をメサ構造に形成し、それらの周囲を埋込層１５で埋め込み、その上部に電極１６を形成したものである。埋込層１５としては、後述するように、Ｆｅ−ＩｎＰ等の絶縁性を持つ材料が用いられ、これにより、半導体光部品１０間の電気的分離が確保されている。なお、符号１７ａ、１７ｂは、素子の端面となるように劈開された劈開端面であり、又、符号１１ａは、研磨面である。
【００２８】
従来と同様に、各半導体光部品１０において、光導波路となる光活性層１３は、劈開端面１７ａ、１７ｂと垂直に配置されており、これら２つの光導波路を熱的に分離する必要がある。そして、半導体光部品１０同士の間に素子分離構造２１が形成されているが、この素子分離構造２１の構成に特徴がある。なお、ここでは、半導体光部品１０が２つであるので、１つの素子分離構造２１を形成しているが、半導体光部品１０の数に応じて、素子分離構造２１も増えることになる。
【００２９】
図１（ａ）、（ｂ）の上面図を参照して、素子分離構造２１の平面上の構成を説明する。なお、図１（ｂ）においては、劈開端面１７ａ、１７ｂに平行な方向をｘ方向、劈開端面１７ａ、１７ｂに垂直な方向をｙ方向として説明を行う。又、この劈開端面１７ａ、１７ｂは、複数の劈開可能面の中で基準となる面である。
【００３０】
素子分離構造２１は、半導体光部品１０同士の間に形成された複数の素子分離溝２１ａからなる。又、各素子分離溝２１ａは、ｙ方向において長さＬｂであり、ｘ方向に対して、その長手方向が角度θ傾いて形成されている。又、隣接する素子分離溝２１ａ同士は、ｙ方向において間隔Ｌａだけ離れて配置されており、更に、ｘ方向において、間隔Ｌｘだけ離れて（ずれて）配置されている。
【００３１】
そして、隣接する２つの素子分離溝２１ａ同士を１組とし、これを、半導体光部品１０の両劈開端面１７ａ−１７ｂ間に複数組配置している。つまり、素子分離溝２１ａは、両劈開端面１７ａ−１７ｂ間において、一定間隔Ｌａを置いて複数配置されている。
【００３２】
ここで、本実施例の構成における熱伝導量について説明する。
物質を伝導する熱量は、熱伝導率を用いて、下記式（１）のように表せる。
Ｑ＝ｋ・Ｓ・ｔ・ΔＴ／Ｌ  ・・・  式（１）
ここで、Ｑは伝導する熱量、ｋは熱伝導率、Ｓは伝導する物質の断面積、ｔは時間、ΔＴは両領域の温度差、Ｌは伝導する物質の長さである。
【００３３】
式（１）からわかるように、熱伝導量Ｑを小さくするには、熱伝導率ｋの低い物質を選ぶか、断面積Ｓを小さくするか、長さＬを大きくすればよい。ここで、長さＬは、光導波路の間隔に対応するので、光導波路同士を離して配置すればよいが、モノリシック集積の集積度を上げるためには、光導波路同士をなるべく近接させる必要があるため、長さＬを大きくすることはできない。
【００３４】
そこで、熱伝導率ｋを小さくするため、素子分離溝２１ａを形成している。素子分離溝２１ａの部分には空気が存在しており、この空気の熱伝導率ｋは、基板１１の熱伝導率ｋより桁違いに低い。例えば、基板１１がＩｎＰである場合、ＩｎＰの熱伝導率ｋは、〜１０2Ｗ／ｍ・Ｋであるのに対して、空気の熱伝導率ｋは、〜１０-2Ｗ／ｍ・Ｋであり、熱伝導率ｋが桁違いに小さい。
【００３５】
そして、断面積Ｓを小さくするように、素子分離溝２１ａを形成すればよい。このとき、考慮すべき断面積Ｓは、素子分離溝２１ａ同士の間に残った基板１１の部分、つまり、間隔Ｌａの部分となる。ここで、素子分離溝がない場合との断面積比Ｒｓは、下記式（２）で表すことができる。
Ｒｓ≒Ｌａ／（Ｌａ＋Ｌｂ）  ・・・  式（２）
従って、式（２）に示した断面積比Ｒｓと同じ比率まで伝搬する熱量Ｑを小さくすることが可能である。例えば、間隔Ｌａを１０μｍ、長さＬｂを１００μｍとすれば、断面積比Ｒｓは約１０分の１となり、伝搬する熱量Ｑも約１０分の１となる。
【００３６】
加えて、素子分離溝２１ａは、それ自身に起因した劈開可能面による基板分割を抑制する構成となっている。従来は、両劈開端面間を結ぶ直線状に素子分離溝を形成していたが、本実施例では、上述したように、素子分離溝２１ａを一定間隔で複数配置することにより、従来の直線状の素子分離溝を複数に分離した構成としており、これにより、素子分離溝２１ａに沿って、基板１１が劈開されることを防止している。
【００３７】
しかしながら、単に、両劈開端面間を結ぶ直線状の素子分離溝を複数に分離した構成としただけでは不十分である。何故なら、素子分離溝同士の間隔は、上述した間隔Ｌａで説明したように、熱的分離に密接に関連するため、できるだけ小さくしているので（例えば、１０μｍ程度としているので）、もし、素子分離溝の長手方向が劈開可能面に沿って形成されている場合には、端面劈開時の機械的振動が素子分離溝の端部を通して、隣接した素子分離溝まで伝搬し、素子分離溝同士の間隔部分が劈開されてしまい、更に、次の素子分離溝へも同様の現象が連鎖的に生じて、基板全体が劈開されるためである。
【００３８】
そこで、本実施例では、上記連鎖現象を防止するため、素子分離溝２１ａの長手方向の角度θを各劈開可能面からずらしており、これにより、上記連鎖現象が抑制できる。ずらす角度θはできるだけ小さくした方が占有面積の点で好ましく、実験の結果、ずらす角度θが５度以下の場合には、連鎖現象の発生確率が約５０％、７．５度の場合には、約２０％、１０度以上の場合には、約２％程度であった。
【００３９】
この傾向は、ＩｎＰやＧａＡｓ等の閃亜鉛結晶構造を持つ化合物半導体基板で有効である。閃亜鉛結晶構造を持つ化合物半導体基板では、オリエンテーションフラットに対する角度が０度の面、４５度の面、９０度の面が劈開可能面であり、オリエンテーションフラットに対する角度が０度の面を、劈開端面１７ａ、１７ｂとすると、各劈開可能面、つまり、０度の面、４５度の面及び９０度の面からずらす角度θの範囲としては、１０度以上〜３５度以下の範囲、そして、５５度以上〜８０度以下の範囲が望ましい。このような範囲とすることにより、劈開可能面全てに対する素子分離溝２１ａの長手方向がなす角度θを１０度以上とすることができる。
【００４０】
本実施例では、各素子分離溝２１ａの長手方向の角度θを、ｘ方向の劈開可能面から１０度以上〜３５度以下の範囲でずらすことで、各劈開可能面からずらす角度θを１０度以上としており、これにより、素子分離溝２１ａに沿う方向に発生した応力を劈開可能面方向に伝達しにくくして、隣接した素子分離溝２１ａ同士が劈開により接続されて、基板１１が分割されることを防止する。
【００４１】
加えて、特に素子分離溝２１ａに沿う方向に発生した応力は、素子分離溝２１ａの端から各劈開可能面に伝達する可能性が高いため、隣接した素子分離溝２１ａの端部同士は、同じ劈開可能面にならないように、間隔Ｌｘずらして配置している。
【００４２】
又、素子分離溝２１ａの深さＤの構成は、図２の断面図に示すように、基板１１の深さ方向において、基板１１の厚みの１／３以上となる約１５０μｍの深さに設定する。これは、ＩｎＰ−２インチ基板では、基板厚さが通常３５０μｍであり、１００μｍ以上の厚みが残っているため、プロセス中に発生する機械的な応力に対して、劈開が発生しにくくなるためである。従って、深さＤの上限としては、基板１１の厚みの２／３未満が望ましい。
【００４３】
更に、光半導体装置の場合、端面を劈開により形成する際に、基板１１を約１５０μｍの厚さまで（図２中の研磨面１１ａ参照）裏面側から研磨してから劈開するため、この研磨工程後には、研磨後の基板１１の裏面（研磨面１１ａ）近くまで、素子分離溝２１ａの底部が到達することとなり、基板１１を介した熱相互干渉を削減できる。
【００４４】
以上説明したように、上記構成の素子分離溝２１ａを設けたことにより、基板１１が劈開され分割されることなく、半導体光部品１０間の熱の相互干渉を大幅に低減でき、その結果、高密度集積と多数の光部品の個別制御が可能なモノリシック集積型光半導体装置が実現できる。
【００４５】
（実施例２）
図３は、本実施例の光半導体装置を示すものであり、図３（ａ）は、その上面図、図３（ｂ）は、図３（ａ）のＢ領域の拡大図である。又、図４は、図３（ａ）に示した光半導体装置の断面図である。
【００４６】
本実施例の光半導体装置においても、複数の半導体光部品１０が形成されている。本実施例において、半導体光部品１０の構成は、実施例１に示した光半導体装置と同等でよい。従って、同等の構成には同じ符号を付し、ここでは、重複する説明は省略する。
【００４７】
本実施例においても、半導体光部品１０同士の間に素子分離構造２２が形成されているが、本実施例の素子分離構造２２では、実施例１で説明した素子分離溝２１ａのみの構成ではなく、素子分離溝２１ａに加えて、素子分離溝２１ｂを形成した構成である。なお、ここでも、半導体光部品１０が２つであるので、１つの素子分離構造２２を形成しているが、半導体光部品１０の数に応じて、素子分離構造２２も増えることになる。
【００４８】
図３（ａ）、（ｂ）の上面図を参照して、素子分離構造２２（素子分離溝２１ａ、２１ｂ）の平面上の構成を説明する。なお、図３（ｂ）においても、劈開端面１７ａ、１７ｂに平行な方向をｘ方向、劈開端面１７ａ、１７ｂに垂直な方向をｙ方向としている。又、この劈開端面１７ａ、１７ｂは、複数の劈開可能面の中で基準となる面である。
【００４９】
本実施例では、隣接する素子分離溝２１ａ、２１ｂ同士を１組とし、これを、半導体光部品１０の両劈開端面１７ａ−１７ｂ間に複数組配置している。つまり、素子分離溝２１ａ、２１ｂは、両劈開端面１７ａ−１７ｂ間において、一定間隔Ｌａを置いて複数配置されている。本実施例でも、実施例１と同様に、素子分離溝２１ａ、２１ｂを一定間隔で複数配置することにより、従来の直線状の素子分離溝を複数に分離した構成としており、これにより、素子分離溝２１ａ、２１ｂに沿って、基板１１が劈開されることを防止している。
【００５０】
又、各素子分離溝２１ａ、２１ｂは、ｙ方向において長さＬｂであり、各素子分離溝２１ａは、ｘ方向に対して、その長手方向が角度θ傾いて形成されており、各素子分離溝２１ｂは、ｘ方向に対して、その長手方向が角度［１８０°−θ］傾いて形成されている。つまり、実施例１では、隣接する素子分離溝２１ａが全て同一の方向に傾いた構成であったが、本実施例では、隣接した素子分離溝２１ａ、２１ｂにおいて、ｘ方向との角度が、補角の関係となるように、互い違いの方向に傾いた構成としている。
【００５１】
このように、本実施例においても、素子分離溝２１ａ、２１ｂの長手方向の角度を各劈開可能面からずらしている。これにより、素子分離溝２１ａ、２１ｂに沿う方向に発生した応力を劈開可能面方向に伝達しにくくして、隣接した素子分離溝２１ａ、２１ｂ同士が劈開により接続されて、基板１１が分割されることを防止している。
【００５２】
閃亜鉛結晶構造を持つ化合物半導体基板の場合、素子分離溝２１ａを劈開可能面からずらす角度の範囲は、実施例１で説明したように、１０度以上〜３５度以下の範囲、そして、５５度以上〜８０度以下の範囲が望ましく、素子分離溝２１ｂを劈開可能面からずらす角度の範囲は、素子分離溝２１ａと補角の関係となるように、１７０度以上〜１４５度以下の範囲、そして、１２５度以上〜１００度以下の範囲が望ましい。このような範囲とすることにより、劈開可能面全てに対する素子分離溝２１ａ、２１ｂの長手方向がなす角度を１０度以上とすることができる。
【００５３】
又、隣接する素子分離溝２１ａ、２１ｂ同士も、実施例１と同様に、ｙ方向において間隔Ｌａだけ離れて配置されており、更に、ｘ方向において、間隔Ｌｘだけ離れて（ずれて）配置されている。この間隔Ｌｘにより、実施例１で説明したように、隣接した素子分離溝２１ａ、２１ｂの端部同士が、同じ劈開可能面にならないようにしている。
【００５４】
そして、素子分離溝２１ａ、２１ｂの深さＤの構成についても、図４の断面図に示すように、実施例１と同様に、基板１１の厚みの１／３以上、２／３未満となる約１５０μｍの深さに設定している。このような深さとすることにより、プロセス中に発生する機械的な応力に対して、劈開が発生しにくくなる。
【００５５】
更に、実施例１と同様に、基板１１を約１５０μｍの厚さまで（図４中の研磨面１１ａ参照）裏面側から研磨しているので、研磨後の基板１１の裏面（研磨面１１ａ）近くまで、素子分離溝２１ａ、２１ｂの底部が到達することとなり、基板１１を介した熱相互干渉を削減できる。
【００５６】
以上説明したように、上記構成の素子分離溝２１ａ、２１ｂを設けたことにより、実施例１と同様の効果を得ることができ、基板１１が劈開され分割されることなく、半導体光部品１０間の熱の相互干渉を大幅に低減できる。その結果、高密度集積と多数の光部品の個別制御が可能なモノリシック集積型光半導体装置が実現できる。
【００５７】
ここで、図５〜図７を参照して、実施例１、２に示した光半導体装置の製造方法と共に、素子分離溝２１ａの形成方法を説明する。なお、ここでは、素子分離溝２１ａを例にとって説明を行うが、素子分離溝２１ｂでも同様である。又、符号については、実施例１と同じ符号を付して説明している。
【００５８】
（ステップＳ１；図５）
最初に、半導体素子として機能する部分を形成する。具体的には、ｎ−ＩｎＰからなる基板１１表面上に、ｎ−ＩｎＰからなるクラッド層１２、ｉ−ＧａＩｎＡｓＰからなる光活性層１３、ｐ−ＩｎＰからなるクラッド層１４をＭＯＶＰＥ（Metal Organic Vapor Phase Epitaxy）法で、順次成長する。このように、半導体素子として機能する各層は、化合物半導体が好適である。
【００５９】
次に、ＳｉＯ2膜をｐ−ＣＶＤ（Plasma-Chemical Vapor Deposition）法で全面に形成する。フォトリソグラフィ法とｐ−ＲＩＥ（Plasma Reactive Ion Etching）法により、ＳｉＯ2膜をストライプ状にエッチングする。このＳｉＯ2膜をマスクとして、ＣＨ4／Ｈ2ガスを用いたｐ−ＲＩＥにより、クラッド層１４までエッチングしてメサ構造を形成する。その後、ＳｉＯ2膜を選択成長マスクとして、Ｆｅ−ＩｎＰからなる埋込層１５をＭＯＶＰＥ法で形成する。そして、ＳｉＯ2膜をウェットエッチングで除去する。その後、フォトリソグラフィ法と加熱蒸着法により、ストライプ状の光活性層１３の上方に電流注入用の電極１６を形成する。
【００６０】
（ステップＳ２；図６）
次に、素子分離のための溝を形成する。具体的には、フォトリソグラフィ法とＣｌ2ガスを用いたＩＣＰエッチング（Inductive Coupled Plasma Etching）法により、基板１１の１５０μｍの深さまで素子分離溝２１ａを形成する。これにより、素子が分離されて、各半導体光部品１０が形成されることになる。
【００６１】
（ステップＳ３；図７）
次に、基板１１の裏面を、裏面からの物理的研磨で基板厚さを１５０μｍまで（研磨面１１ａまで）薄膜化する。そして、加熱蒸着法により、基板１１の裏面（研磨面１１ａ）に電流注入用の電極１８を形成する。
【００６２】
なお、素子分離溝２１ａの形成は、上記ステップＳ２の工程以外の方法、つまり、ＩＣＰエッチング法以外の方法でも作製可能である。例えば、上記ステップＳ３の工程の後、即ち、基板１１の裏面に電極１８を形成した後、透過型電子顕微鏡用試料作製等に用いられるＦＩＢエッチング（Focused Ion Beam Etching）によって形成してもよく、又、プリント基板上のビアホール作製等に用いられるパルスレーザを用いたパルスレーザ加工によって形成してもよい。
【００６３】
以上説明したように、素子分離溝２１ａは（素子分離溝２１ｂも）、ＩＣＰエッチング法、ＦＩＢエッチング法、レーザ加工等のいずれかの方法により、基板の厚みの１／３以上となる深さ、例えば、１５０μｍの深さまで形成することができ、このように形成した素子分離溝２１ａ、２１ｂにより、実施例１、２で説明したように、半導体光部品１０間の熱の相互干渉を大幅に低減できる。その結果、高密度集積と多数の光部品の個別制御が可能なモノリシック集積型光半導体装置が実現できる。
【００６４】
上記実施例１、２においては、説明を簡潔にするため、素子分離溝同士の間隔Ｌａを一定としているが、必ずしも一定間隔とする必要はない。何故なら、素子分離溝同士の間隔を一定にしなければならない作製上の制約等は全く無く、又、上述した式（２）から自明な通り、断面積比Ｒｓが必要な値以下になるように、素子分離溝同士の間隔の値を設定できれば、所望の効果が得られるためである。つまり、素子分離溝の基板平面上の配置構成としては、素子分離溝同士の間に間隔があること（素子分離溝が複数に分離されていること）、素子分離溝の長手方向が劈開可能面に対して傾いていること、隣接する素子分離溝同士の端部が異なる劈開可能面上にあることを満たせば、素子分離溝同士の間隔は任意の値でよく、各々異なっていてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００６５】
本発明に係る光半導体装置は、熱的素子分離構造をもつモノリシック集積型光半導体装置に好適なものである。
【符号の説明】
【００６６】
１０  半導体光部品
１１  基板
１７ａ、１７ｂ  劈開端面
２１、２２  素子分離構造
２１ａ、２１ｂ  素子分離溝
【図１】
0005410371.tif 000002
【図２】
0005410371.tif 000003
【図３】
0005410371.tif 000004
【図４】
0005410371.tif 000005
【図５】
0005410371.tif 000006
【図６】
0005410371.tif 000007
【図７】
0005410371.tif 000008
【図８】
0005410371.tif 000009
【図９】
0005410371.tif 000010