(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光導波路を構成するメサ部の上面および両側面を第１の絶縁膜によって覆う第１の絶縁膜形成工程と、
前記メサ部の両側面を樹脂領域によって埋め込むとともに、前記メサ部上の該樹脂領域の部分に第１の開口を形成して前記第１の絶縁膜を露出させる工程と、
前記第１の開口において露出した前記第１の絶縁膜、及び前記樹脂領域を第２の絶縁膜によって覆う第２の絶縁膜形成工程と、
前記メサ部上の前記第１及び第２の絶縁膜の部分に第２の開口を形成して前記メサ部の上面を露出させる工程と、
Ｔｉ膜を含む第１の金属膜を、該Ｔｉ膜と前記第２の絶縁膜とが互いに接触するように前記第１の開口内を除く前記樹脂領域上に形成する工程と、
ＡｕＺｎ膜を含む第２の金属膜を、該ＡｕＺｎ膜と前記メサ部とが互いに接触するように前記メサ部上から前記第１の金属膜上に亘って形成する工程と、
を含むことを特徴とする、半導体光変調素子の製造方法。
【請求項２】
光導波路を構成するメサ部の上面および両側面を第１の絶縁膜によって覆う第１の絶縁膜形成工程と、
前記メサ部の両側面を樹脂領域によって埋め込むとともに、前記メサ部上の該樹脂領域の部分に第１の開口を形成して前記第１の絶縁膜を露出させる工程と、
前記第１の開口において露出した前記第１の絶縁膜、及び前記樹脂領域を第２の絶縁膜によって覆う第２の絶縁膜形成工程と、
Ｔｉ膜を含む第１の金属膜を、該Ｔｉ膜と前記第２の絶縁膜とが互いに接触するように前記第１の開口内を除く前記樹脂領域上に形成する工程と、
前記メサ部上の前記第１及び第２の絶縁膜の部分に第２の開口を形成して前記メサ部の上面を露出させる工程と、
ＡｕＺｎ膜を含む第２の金属膜を、該ＡｕＺｎ膜と前記メサ部とが互いに接触するように前記メサ部上から前記第１の金属膜上に亘って形成する工程と、
を含むことを特徴とする、半導体光変調素子の製造方法。
【請求項３】
光導波路を構成するメサ部と、
前記メサ部の両側面を埋め込むとともに、前記メサ部上に第１の開口が形成された樹脂領域と、
前記樹脂領域を覆う絶縁膜と、
前記メサ部上から前記樹脂領域上に亘って設けられた第２の金属膜と、
前記第１の開口内を除く前記樹脂領域と前記第２の金属膜との間に設けられた第１の金属膜と
を備え、
前記第２の金属膜がＡｕＺｎ膜を含み、該ＡｕＺｎ膜と前記メサ部とが互いに接触しており、
前記第１の金属膜がＴｉ膜を含み、該Ｔｉ膜と前記絶縁膜とが互いに接触している
ことを特徴とする、半導体光変調素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主に光ファイバ通信システムに使用される半導体光変調素子及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、光変調器を含む半導体装置及びその製造方法が記載されている。この半導体装置は、ＩｎＰ系の半導体によって構成されており、アノード電極及びカソード電極を有する。アノード電極はＴｉ／Ａｕからなり、アノード電極のＴｉ側の面がＩｎＧａＡｓＰコンタクト層に接触している。
【０００３】
特許文献２には、半導体光変調素子が記載されている。この半導体光変調素子は、入射された光を伝搬するＩｎＧａＡｓＰ光導波路層と、ＩｎＧａＡｓＰ光導波路層の下面を覆うｎ型ＩｎＰバッファー層と、ＩｎＧａＡｓＰ光導波路層の上面、及びＩｎＧａＡｓＰ光導波路層の側面を覆う半絶縁性ＩｎＰ層と、半絶縁性ＩｎＰ層上に設けられたｎ型ＩｎＰ層とを備える。そして、ＩｎＧａＡｓＰ光導波路層に電界を印加する一対の電極のうち一方がｎ型ＩｎＰバッファー層に接触しており、他方がｎ型ＩｎＰ層上に設けられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−３２９９３７号公報
【特許文献２】特開２００９−２４４６４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
図９は、一般的な構成を備える半導体光変調素子１００Ａを示す斜視図である。図９に示されるように、半導体光変調素子１００Ａは、ｎ型ＩｎＰからなる半導体基板１１２と、ｎ型ＩｎＰからなるバッファ層１１４と、多重量子井戸構造（ＭＱＷ）を有するコア層１１６と、ｐ型ＩｎＰからなる上部クラッド層１１８と、ｐ型ＩｎＧａＡｓＰまたはｐ型ＩｎＧａＡｓからなるコンタクト層１１９とを備える。また、半導体光変調素子１００Ａは、これらの層を貫通する溝１３０ａ及び１３０ｂによって形成されたメサ部１３２を有しており、メサ部１３２の側面を埋め込むように樹脂領域１２０が形成されている。なお、メサ部１３２と樹脂領域１２０との間には絶縁性の保護膜１２２が設けられており、樹脂領域１２０の表面には絶縁性の保護膜１２４が設けられている。
【０００６】
そして、樹脂領域１２０はメサ部１３２上に開口１２０ｃを有しており、開口１２０ｃの内側にはアノード電極構造体１２６が配置されている。アノード電極構造体１２６は、メサ部１３２上から樹脂領域１２０の表面１２０ａ上に亘って設けられており、金属膜１２６ａ、１２６ｂ及びボンディングパッド１２６ｃを有する。
【０００７】
金属膜１２６ａは、例えばＡｕＺｎ／Ａｕ膜からなり、樹脂領域１２０の開口１２０ｃの内部におけるメサ部１３２上に設けられている。メサ部１３２上において、金属膜１２６ｂのＡｕＺｎ膜とメサ部１３２のコンタクト層１１９とが互いに接触することにより、アノード電極構造体１２６とコンタクト層１１９とがオーミック接触を成す。また、金属膜１２６ｂは、いわゆるバリア金属膜であり、例えばＴｉ／Ｐｔ／Ａｕ膜からなる。金属膜１２６ｂは、金属膜１２６ａより外側の領域において、保護膜１２４と接している。ボンディングパッド１２６ｃは、例えばＡｕメッキによって、金属膜１２６ｂ上に形成されている。
【０００８】
このような構成を備える半導体光変調素子１００Ａを製造する際には、まず半導体基板１１２上にバッファ層１１４、コア層１１６、上部クラッド層１１８、及びコンタクト層１１９を成長させ、これらの半導体層をエッチングすることによって溝１３０ａ及び１３０ｂを形成する。そして、保護膜１２２を成膜したのち、樹脂領域１２０のための樹脂を塗布し、この樹脂のメサ部１３２上の部分に開口１２０ｃを形成して、保護膜１２２を露出させる。その後、保護膜１２４を成膜する。
【０００９】
以上の工程ののち、図１０（ａ）に示されるように、保護膜１２２及び１２４にエッチングを施し、メサ部１３２上の保護膜１２２及び１２４の各部分に開口１２２ａ及び１２４ａ（コンタクトホール）をそれぞれ形成することにより、メサ部１３２の上面を露出させる。そして、図１０（ｂ）に示されるように、メサ部１３２上に金属膜１２６ａを形成する。この金属膜１２６ａは、例えば蒸着やスパッタリングにより形成された金属膜の不要部分をリフトオフによって除去することにより形成される。更に、図１０（ｃ）に示されるように、半導体基板１１２の全面にわたって、金属膜１２６ｂを形成する。この後、メサ部１３２上を含む半導体基板１１２の所定の領域上にボンディングパッド１２６ｃを形成することにより、図９に示された半導体光変調素子１００Ａが製造される。
【００１０】
このような半導体光変調素子１００Ａの製造工程において、樹脂領域１２０は比較的厚く形成されることが好ましく、例えば、コンタクト層１１９より上方の樹脂領域１２０の厚さは２μｍ以上となる。これは、ボンディングパッド１２６ｃとその下方の導電層との間に形成される浮遊容量に起因する、半導体光変調素子１００Ａの高周波特性の劣化を防ぐためである。
【００１１】
しかしながら、これによって樹脂領域１２０の開口１２０ｃが深くなるので、保護膜１２４の表面からメサ部１３２のコンタクト層１１９の表面までの距離が長くなり、このことがアノード電極構造体１２６の金属膜１２６ａを形成する際に問題となる。すなわち、保護膜１２４の表面からメサ部１３２のコンタクト層１１９の表面までの距離は、この樹脂領域１２０の厚さに保護膜１２２及び１２４の厚さを加えたものとなる。コンタクト層１１９上の樹脂領域１２０の厚さが２〜３μｍである場合、この距離は２．５〜３．５μｍにも達する。更に、アノード電極構造体１２６を形成する際にはこの上にリフトオフ用のレジスト（厚さ１〜２μｍ）が形成されるので、レジスト表面からコンタクト層１１９の表面までの距離は更に遠くなる。一方、開口１２０ｃの横幅（例えば１〜２μｍ）は、メサ部１３２の横幅によって決定されるので、拡げることはできない。従って、金属膜１２６ａをリフトオフ法により形成する際の開口のアスペクト比（開口の横幅Ｗと深さＤとの比Ｄ／Ｗ）が大きくなるので、レジストを形成する際のフォトリソグラフィーに極めて高い精度が要求される。しかも、このような厚さを有するレジストを安定的に露光し現像することは容易ではない。
【００１２】
このような問題点に対し、例えば次のような半導体光変調素子の構造も考えられる。図１１は、図９とは別の構成を備える半導体光変調素子１００Ｂを示す斜視図である。この半導体光変調素子１００Ｂと図９に示された半導体光変調素子１００Ａとの相違点は、アノード電極構造体１２６の金属膜の形状である。すなわち、この半導体光変調素子１００Ｂにおいては、例えばＡｕＺｎ／Ａｕ膜からなる金属膜１２６ｄが、メサ部１３２上だけでなく、その周りの樹脂領域１２０の表面１２０ａ上にわたって形成されている。
【００１３】
このような構成を備える半導体光変調素子１００Ｂを製造する際には、上述した半導体光変調素子１００Ａと同様の工程によって保護膜１２４まで形成したのち、図１２（ａ）に示されるように、保護膜１２２及び１２４にエッチングを施し、メサ部１３２上の保護膜１２２及び１２４の各部分に開口１２２ａ及び１２４ａ（コンタクトホール）をそれぞれ形成することにより、メサ部１３２の上面を露出させる。そして、図１２（ｂ）に示されるように、メサ部１３２上、樹脂領域１２０の開口１２０ｃの内側面上、及び表面１２０ａ上に亘って金属膜１２６ｄを形成する。この金属膜１２６ｄは、図９に示された金属膜１２６ａを形成するときよりも広い開口（例えば幅４〜６μｍ）を有するレジストを用いたリフトオフ法によって、好適に形成される。その後、図１２（ｃ）に示されるように、半導体基板１１２の全面にわたって、金属膜１２６ｂを形成する。以降の製造方法は、上述した半導体光変調素子１００Ｂと同様である。
【００１４】
この半導体光変調素子１００Ｂによれば、金属膜１２６ｄを形成する際のリフトオフ用のレジストの開口を広くすることができるので、該開口のアスペクト比を小さくでき、レジストを形成する際のフォトリソグラフィーに要求される精度を低くすることができる。しかし、Ａｕを含む膜と絶縁性の保護膜１２４との密着性は極めて低いので、金属膜１２６ｄがＡｕＺｎ／Ａｕ膜からなる場合、金属膜１２６ｄが保護膜１２４から剥がれてしまうおそれがある。
【００１５】
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、メサ部上の樹脂領域の開口が狭い場合であっても、ＡｕＺｎ膜を含む金属膜をメサ部上に容易に形成することが可能な半導体光変調素子及びその製造方法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】
【００１６】
上述した課題を解決するために、本発明による半導体光変調素子の製造方法は、光導波路を構成するメサ部の上面および両側面を第１の絶縁膜によって覆う第１の絶縁膜形成工程と、メサ部の両側面を樹脂領域によって埋め込むとともに、メサ部上の該樹脂領域の部分に第１の開口を形成して第１の絶縁膜を露出させる工程と、第１の開口において露出した第１の絶縁膜、及び樹脂領域を第２の絶縁膜によって覆う第２の絶縁膜形成工程と、メサ部上の第１及び第２の絶縁膜の部分に第２の開口を形成してメサ部の上面を露出させる工程と、Ｔｉ膜を含む第１の金属膜を、該Ｔｉ膜と第２の絶縁膜とが互いに接触するように第１の開口内を除く樹脂領域上に形成する工程と、Ａｕ膜を含む第２の金属膜を、該Ａｕ膜とメサ部とが互いに接触するようにメサ部上から第１の金属膜上に亘って形成する工程とを含むことを特徴とする。
【００１７】
また、本発明による別の半導体光変調素子の製造方法は、半導体光変調素子の製造方法であって、光導波路を構成するメサ部の上面および両側面を第１の絶縁膜によって覆う第１の絶縁膜形成工程と、メサ部の両側面を樹脂領域によって埋め込むとともに、メサ部上の該樹脂領域の部分に第１の開口を形成して第１の絶縁膜を露出させる工程と、第１の開口において露出した第１の絶縁膜、及び樹脂領域を第２の絶縁膜によって覆う第２の絶縁膜形成工程と、Ｔｉ膜を含む第１の金属膜を、該Ｔｉ膜と第２の絶縁膜とが互いに接触するように第１の開口内を除く樹脂領域上に形成する工程と、メサ部上の第１及び第２の絶縁膜の部分に第２の開口を形成してメサ部の上面を露出させる工程と、Ａｕ膜を含む第２の金属膜を、該Ａｕ膜とメサ部とが互いに接触するようにメサ部上から第１の金属膜上に亘って形成する工程とを含むことを特徴とする。
【００１８】
また、本発明による半導体光変調素子は、光導波路を構成するメサ部と、メサ部の両側面を埋め込むとともに、メサ部上に第１の開口が形成された樹脂領域と、樹脂領域を覆う絶縁膜と、メサ部上から樹脂領域上に亘って設けられた第２の金属膜と、第１の開口内を除く樹脂領域と第２の金属膜との間に設けられた第１の金属膜とを備え、第２の金属膜がＡｕ膜を含み、該Ａｕ膜とメサ部とが互いに接触しており、第１の金属膜がＴｉ膜を含み、該Ｔｉ膜と絶縁膜とが互いに接触していることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
本発明による半導体光変調素子及びその製造方法によれば、メサ部上の樹脂領域の開口が狭い場合であっても、ＡｕＺｎ膜を含む金属膜をメサ部上に容易に形成することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】図１は、本発明の一実施形態に係る半導体光変調素子の構造（ウェハをチップ化する直前の形態）を示す斜視図である。
【図２】図２は、半導体光変調素子の製造方法を示すフローチャートである。
【図３】図３は、製造方法の一工程における断面図であり、半導体光変調素子の光導波方向に垂直な断面を示している。
【図４】図４は、製造方法の一工程における断面図であり、半導体光変調素子の光導波方向に垂直な断面を示している。
【図５】図５は、製造方法の一工程における断面図であり、半導体光変調素子の光導波方向に垂直な断面を示している。
【図６】図６は、製造方法の一工程における断面図であり、半導体光変調素子の光導波方向に垂直な断面を示している。
【図７】図７は、一変形例に係る半導体光変調素子の製造方法を示すフローチャートである。
【図８】図８は、変形例の各工程のうち、実施形態とは異なる工程を示す断面図であり、半導体光変調素子の光導波方向に垂直な断面を示している。
【図９】図９は、一般的な構成を備える半導体光変調素子を示す斜視図である。
【図１０】図１０は、図９に示された半導体光変調素子の製造工程の一部を示す断面図である。
【図１１】図１１は、図９とは別の構成を備える半導体光変調素子を示す斜視図である。
【図１２】図１２は、図１１に示された半導体光変調素子の製造工程の一部を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、添付図面を参照しながら本発明による半導体光変調素子及びその製造方法の実施の形態を詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【００２２】
図１は、本発明の一実施形態に係る半導体光変調素子１０の構造（ウェハをチップ化する直前の形態）を示す斜視図である。図１に示されるように、この半導体光変調素子１０は、半導体基板１２と、バッファ層１４と、コア層１６と、上部クラッド層１８と、コンタクト層１９と、樹脂領域２０と、保護膜２２及び２４と、アノード電極構造体２６と、カソード電極２８とを備える。
【００２３】
半導体基板１２は、第１導電型（例えばｎ型）のIII−Ｖ族化合物半導体からなる基板であり、一実施例ではｎ型ＩｎＰからなる。ｎ型半導体基板１２は、半導体光変調素子１０の機械的強度を保持するための支持基板として機能する。ｎ型半導体基板１２は、主面１２ａ及び裏面１２ｂを有する。
【００２４】
バッファ層１４は、半導体基板１２の主面１２ａ上に設けられている。バッファ層１４は、第１導電型のIII−Ｖ族化合物半導体からなり、一実施例ではｎ型ＩｎＰからなる。バッファ層１４は、コア層１６の結晶性を良好にするために設けられ、主面１２ａ上においてエピタキシャル成長により形成される。
【００２５】
コア層１６は、半導体基板１２の主面１２ａ上に設けられ、本実施形態ではバッファ層１４上に設けられている。コア層１６は、例えば複数の井戸層および障壁層が交互に積層された多重量子井戸構造（ＭＱＷ）を有するとよい。或いは、コア層１６は、一つの井戸層が上下の障壁層に挟まれた量子井戸構造を有しても良く、単一の半導体材料からなる層であってもよい。コア層１６は、アンドープのIII−Ｖ族化合物半導体からなり、一実施例ではＡｌＧａＩｎＡｓ井戸層及びＡｌＩｎＡｓ障壁層からなる。
【００２６】
上部クラッド層１８は、コア層１６上に設けられている。上部クラッド層１８は、第２導電型（例えばｐ型）のIII−Ｖ族化合物半導体からなり、一実施例ではｐ型ＩｎＰからなる。上部クラッド層１８は、コア層１６を導波する光をコア層１６に閉じ込めるためのクラッドとして機能する。コンタクト層１９は、上部クラッド層１８上に設けられている。コンタクト層１９は、第２導電型のIII−Ｖ族化合物半導体からなり、一実施例ではｐ型ＩｎＧａＡｓＰまたはｐ型ＩｎＧａＡｓからなる。コンタクト層１９は、アノード電極構造体２６とのオーミック接触のために設けられる。
【００２７】
図１に示されるように、半導体光変調素子１０には、溝３０ａ及び３０ｂが形成されている。溝３０ａ及び３０ｂは、メサ部３２を形成するために設けられた溝である。溝３０ａ及び３０ｂは、所定方向（光導波方向）に沿って延びた平面形状を有する。また、溝３０ａ及び３０ｂの深さは、半導体基板１２に達している。換言すれば、溝３０ａ及び３０ｂは、コンタクト層１９、上部クラッド層１８、コア層１６、及びバッファ層１４を貫通するエッチングにより形成され、その底面は半導体基板１２により構成されている。溝３０ａ及び３０ｂの各一方の内壁は、メサ部３２の両側面３２ａ，３２ｂを構成している。
【００２８】
メサ部３２は、光導波路を構成する。すなわち、メサ部３２の内部において、導波光は主にコア層１６を導波し、メサ部３２の両側面３２ａ及び３２ｂとその外側との屈折率差によって左右方向に閉じ込められ、上部クラッド層１８及びバッファ層１４とコア層１６との屈折率差によって上下方向に閉じ込められる。
【００２９】
樹脂領域２０は、メサ部３２の両側面３２ａ及び３２ｂを埋め込み、後述するアノード電極構造体２６のボンディングパッド２６ｄを設置するために設けられる領域である。このように樹脂領域２０によってメサ部３２の両側面３２ａ及び３２ｂを埋め込むことによって、側面３２ａ又は３２ｂへの電極（配線）の形成を回避し、光導波路を伝播する光の散乱や吸収を抑えることができる。本実施形態では、樹脂領域２０は溝３０ａ及び３０ｂを埋め込んでいる。更に、樹脂領域２０は、ボンディングパッド２６ｄによる浮遊容量を低減するために、溝３０ａ及び３０ｂの深さよりも厚く形成されており、溝３０ａ及び３０ｂより外側の領域に亘って設けられた部分２０ｂを有する。なお、メサ部３２の上面を基準とする樹脂領域２０の表面２０ａの高さ（すなわち樹脂領域２０の部分２０ｂの厚さ）ｈ１は、２μｍ以上であることが好ましく、その上限は例えば３μｍである。一実施例では、樹脂領域２０は、ＢＣＢ樹脂、ポリイミド、或いは旭硝子株式会社製のＡＬポリマーといった感光性の樹脂からなる。
【００３０】
また、樹脂領域２０は、開口２０ｃ及び２０ｄを有する。開口２０ｃは、本実施形態における第１の開口であり、樹脂領域２０のメサ部３２上の部分に形成されている。開口２０ｃの内側には、アノード電極構造体２６が配置される。開口２０ｄは、ｎ型半導体基板１２上において半導体光変調素子１０となるべき領域と、これに隣接する領域との境（スクライブライン上）に形成されている。この開口２０ｄの底面にはコンタクト層１９が露出しており、半導体光変調素子１０が作製される際に、開口２０ｄに沿ってｎ型半導体基板１２が切断されることにより半導体光変調素子１０のチップ化が行われる。
【００３１】
保護膜２２は、例えばＳｉＯ２、ＳｉＯＮ、或いはＳｉＮといった絶縁性材料からなる第１の絶縁膜である。保護膜２２は、メサ部３２などの半導体領域を外部から絶縁して保護するために設けられる。本実施形態において、保護膜２２は、メサ部３２の両側面３２ａ及び３２ｂ上、溝３０ａ及び３０ｂの内壁上及び底面上、並びに溝３０ａ及び３０ｂより外側に位置する領域におけるコンタクト層１９上において、これらと樹脂領域２０との間に設けられている。
【００３２】
保護膜２４は、例えばＳｉＯ２、ＳｉＯＮ、或いはＳｉＮといった絶縁性材料からなる第２の絶縁膜である。保護膜２４は、樹脂領域２０を覆うように樹脂領域２０の表面２０ａ上および開口２０ｃの内側面上に設けられている。保護膜２４は、樹脂領域２０を保護し、樹脂領域２０の表面からの吸湿を防ぐ。
【００３３】
保護膜２２及び２４は、開口（第２の開口）をそれぞれ有する。該開口は、いわゆるコンタクトホールである。すなわち、開口は、メサ部３２の上面を露出させてメサ部３２のコンタクト層１９とアノード電極構造体２６との接触を可能とするために、保護膜２２及び２４のうちメサ部３２上の部分に形成されている。
【００３４】
アノード電極構造体２６は、メサ部３２上から樹脂領域２０の表面２０ａ上に亘って設けられている。本実施形態のアノード電極構造体２６は、金属膜２６ａ〜２６ｃ及びボンディングパッド２６ｄを有する。
【００３５】
金属膜２６ａは、本実施形態における第１の金属膜であり、Ｔｉ膜を含む。例えば、金属膜２６ａは、Ｔｉ膜、Ｔｉ／Ｐｔ膜、Ｔｉ／Ａｕ膜、或いはＴｉ／Ｐｔ／Ａｕ膜からなる。金属膜２６ａは、開口２０ｃ内を除く樹脂領域２０の表面２０ａ上に設けられている。より詳細には、金属膜２６ａは、樹脂領域２０の表面２０ａのうち、開口２０ｃの近傍に位置する一部の領域上に設けられている。そして、金属膜２６ａのＴｉ膜と保護膜２４とが互いに接触することによって、金属膜２６ａと保護膜２４との接合強度（密着性）が高められている。
【００３６】
金属膜２６ｂは、本実施形態における第２の金属膜であり、ＡｕＺｎ膜を含む。例えば、金属膜２６ｂは、ＡｕＺｎ／Ａｕ膜からなる。金属膜２６ｂは、樹脂領域２０の開口２０ｃの内部におけるメサ部３２上から、樹脂領域２０の開口２０ｃの外部における金属膜２６ａ上に亘って設けられている。メサ部３２上において、金属膜２６ｂのＡｕＺｎ膜とメサ部３２のコンタクト層１９とが互いに接触することにより、アノード電極構造体２６とコンタクト層１９とがオーミック接触を成す。
【００３７】
金属膜２６ｃは、いわゆるバリア金属膜であり、Ｔｉ膜を含む。例えば、金属膜２６ｃは、Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕ膜またはＴｉＷ／Ａｕ膜からなる。金属膜２６ｃは、樹脂領域２０の表面２０ａのうち金属膜２６ａより外側の表面において樹脂領域２０と接している。そして、金属膜２６ｃのＴｉ膜と保護膜２４とが互いに接触することによって、金属膜２６ｃと保護膜２４との接合強度（密着性）が高められている。
【００３８】
ボンディングパッド２６ｄは、アノード電極構造体２６と外部回路とを電気的に接続するボンディングワイヤが接合される部分である。ボンディングパッド２６ｄは、金属膜２６ｃ上に設けられている。ボンディングパッド２６ｄは、例えばＡｕメッキによって形成される。
【００３９】
カソード電極２８は、ｎ型半導体基板１２の裏面１２ｂ上に設けられている。カソード電極２８は、例えばＡｕＧｅ／Ａｕ膜またはＡｕＧｅ／Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕ膜からなる。カソード電極２８は、ＡｕＧｅが裏面１２ｂに接触することによって、ｎ型半導体基板１２とオーミック接触を成す。なお、裏面１２ｂのうち樹脂領域２０の開口２０ｄの直下に位置する領域では、ｎ型半導体基板１２を切断するためカソード電極２８は除去されている。
【００４０】
以上の構成を備える半導体光変調素子１０の製造方法について、以下に説明する。図２は、半導体光変調素子１０の製造方法を示すフローチャートである。また、図３〜図６は、製造方法の各工程における断面図であり、半導体光変調素子１０の光導波方向に垂直な断面を示している。
【００４１】
まず、図３（ａ）に示されるように、主面１２ａ及び裏面１２ｂを有するｎ型半導体基板１２（例えばｎ型ＩｎＰ基板）を準備する。そして、このｎ型半導体基板１２の主面１２ａ上に、バッファ層１４、コア層１６、上部クラッド層１８、及びコンタクト層１９を成長させる（半導体層成長工程、Ｓ１１）。次に、図３（ｂ）に示されるように、コンタクト層１９上にエッチングマスク５０を形成する。エッチングマスク５０は、例えばＳｉＯ２といった絶縁膜によって好適に構成され、図１に示された溝３０ａ及び３０ｂに対応する開口５０ａを有する。このようなエッチングマスク５０は、絶縁膜を成膜したのち一般的なフォトリソグラフィ技術によってこの絶縁膜をエッチングすることにより好適に形成される。
【００４２】
続いて、図３（ｃ）に示されるように、エッチングマスク５０を介したエッチングによって、コンタクト層１９、上部クラッド層１８、コア層１６、及びバッファ層１４を貫通する溝３０ａ及び３０ｂを形成する。これにより、側面３２ａ及び３２ｂを有し光導波路を構成するメサ部３２が形成される（メサ部形成工程、Ｓ１２）。なお、この工程では、ドライエッチングを行うことが好ましい。ドライエッチングによって、垂直性が高く且つ平滑な側面３２ａ、３２ｂを形成し、光の伝搬特性を良好にすることができる。特に、本実施形態のように各層がＩｎＰ系の半導体からなる場合には、誘導結合プラズマエッチングを行うことが好ましい。この工程において、メサ部３２における光導波方向と直交する方向の幅は例えば１μｍ以上２μｍ以下であり、メサ部３２の高さ（すなわち溝３０ａ及び３０ｂの深さ）は例えば３μｍ以上４μｍ以下である。
【００４３】
続いて、図３（ｄ）に示されるように、絶縁性の保護膜２２（第１の絶縁膜）を形成する（第１の絶縁膜形成工程、Ｓ１３）。上述したように、保護膜２２は例えばＳｉＯ２、ＳｉＯＮ、或いはＳｉＮといった絶縁性材料からなり、メサ部３２の上面、側面３２ａ及び３２ｂ、溝３０ａ及び３０ｂの内壁及び底面、並びに他の領域におけるコンタクト層１９を覆うように形成される。
【００４４】
続いて、樹脂領域２０を形成する（樹脂領域形成工程、Ｓ１４）。まず、図４（ａ）に示されるように、樹脂領域２０のための樹脂をｎ型半導体基板１２の主面１２ａ上に塗布する。これにより、メサ部３２の両側面３２ａ、３２ｂが樹脂領域２０によって埋め込まれるとともに、溝３０ａ及び３０ｂより外側の領域に亘って部分２０ｂが形成される。また、樹脂領域２０の平坦な表面２０ａが形成される。次に、図４（ｂ）に示されるように、この樹脂領域２０のうちメサ部３２上の部分に開口２０ｃ（第１の開口）を形成し、保護膜２２を露出させる（樹脂領域形成工程、Ｓ１５）。開口２０ｃは、樹脂領域２０に対して例えばＣＦ４やＯ２ガスを用いたドライエッチングを行うことにより、好適に形成される。また、このとき、開口２０ｄを同時に形成するとよい。なお、光導波方向と直交する方向における開口２０ｃの幅は、該方向におけるメサ部３２の幅より若干広く形成される。また、スクライブ方向と直交する方向における開口２０ｄの幅は、例えば１００μｍである。
【００４５】
続いて、図４（ｃ）に示されるように、絶縁性の保護膜２４（第２の絶縁膜）を形成する（第２の絶縁膜形成工程、Ｓ１６）。上述したように、保護膜２４は例えばＳｉＯ２、ＳｉＯＮ、或いはＳｉＮといった絶縁性材料からなり、開口２０ｃにおいて露出した保護膜２２、及び樹脂領域２０を覆うように形成される。
【００４６】
続いて、保護膜２２及び２４にエッチングを施し、図４（ｄ）に示されるように、メサ部３２上の保護膜２２及び２４の各部分に開口２２ａ及び２４ａ（第２の開口）をそれぞれ形成することにより、メサ部３２の上面を露出させる（コンタクトホール形成工程、Ｓ１７）。このとき、光導波方向と直交する方向における開口２２ａ及び２４ａの幅を、メサ部３２の当該幅より狭くすることが好ましい。
【００４７】
続いて、図５（ａ）に示されるように、開口２０ｃ内を除く樹脂領域２０の表面２０ａ上に金属膜２６ａを形成する（第１の金属膜形成工程、Ｓ１８）。具体的には、樹脂領域２０の表面２０ａのうち、開口２０ｃの近傍に位置する一部の領域上にＴｉ膜を成膜し、必要に応じて、その上にＰｔ膜を成膜する。更に、その上にＡｕ膜を成膜してもよい。これらの膜の形成は、例えば蒸着やスパッタリングにより形成された膜の不要部分をリフトオフによって除去することにより好適に行われる。なお、この工程により形成される金属膜２６ａのＴｉ膜は、保護膜２２と接触する。
【００４８】
そして、図５（ｂ）に示されるように、メサ部３２上から金属膜２６ａ上にわたり、金属膜２６ｂを形成する（第２の金属膜形成工程、Ｓ１９）。具体的には、樹脂領域２０の開口２０ｃの内部におけるメサ部３２上から、開口２０ｃの内側面、及び開口２０ｃの外部における金属膜２６ａ上に亘ってＡｕ膜を成膜し、その上にＺｎ膜を成膜することにより、ＡｕＺｎ膜を形成する。更に、その上にＡｕ膜を成膜する。これらの膜の形成は、例えば蒸着やスパッタリングにより形成された膜の不要部分をリフトオフによって除去することにより好適に行われる。なお、この工程により形成される金属膜２６ｂのＡｕＺｎ膜は、コンタクト層１９とオーミック接触を成す。
【００４９】
更に、図５（ｃ）に示されるように、ｎ型半導体基板１２の主面１２ａの全面にわたり、金属膜２６ｃを形成する（バリア金属膜形成工程、Ｓ２０）。具体的には、Ｔｉ膜を成膜し、その上にＰｔ膜を成膜し、その上にＡｕ膜を成膜する。或いは、ＴｉＷ膜を形成し、更にその上にＡｕ膜を成膜してもよい。これらの金属膜の形成は、例えば蒸着やスパッタリングにより好適に行われる。
【００５０】
続いて、図６（ａ）に示されるように、メサ部３２上を含むｎ型半導体基板１２の所定の領域上に、ボンディングパッド２６ｄを形成する（ボンディングパッド形成工程、Ｓ２１）。この工程では、ボンディングパッド２６ｄを、例えばＡｕメッキによって金属膜２６ｃ上に形成する。
【００５１】
続いて、図６（ｂ）に示されるように、金属膜２６ｃのうちボンディングパッド２６ｄから露出した部分を除去する。更に、図６（ｃ）に示されるように、保護膜２２及び２４のうちスクライブライン上の部分（具体的には、開口２０ｄによって露出したコンタクト層１９上に形成された部分）を除去する。
【００５２】
続いて、ｎ型半導体基板１２の裏面１２ｂ上にカソード電極２８を形成する（カソード電極形成工程、Ｓ２２）。具体的には、ＡｕＧｅ膜を成膜し、その上にＡｕ膜を成膜する。或いは、ＡｕＧｅ膜を成膜し、その上にＴｉ膜、Ｐｔ膜、及びＡｕ膜を順に成膜してもよい。これらの金属膜の形成は、例えば蒸着やスパッタリングにより好適に行われる。なお、この工程により形成されるカソード電極２８のＡｕＧｅ膜は、ｎ型半導体基板１２とオーミック接触を成す。その後、カソード電極２８のうち樹脂領域２０の開口２０ｄの直下に形成された部分を除去する。
【００５３】
以上の工程を経て、図１に示された構造体が完成する。そして、ｎ型半導体基板１２をスクライブライン（開口２０ｄ）に沿って切断することにより、半導体光変調素子１０が完成する。
【００５４】
以上説明したように、本実施形態の半導体光変調素子１０及びその製造方法においては、樹脂領域２０の開口２０ｃ付近の保護膜２４上に、金属膜２６ａを配置する。この金属膜２６ａはＴｉ膜を含み、このＴｉ膜と保護膜２４とが互いに接触する。Ｔｉ膜はＡｕＺｎ膜との密着性が良いだけでなく、ＳｉＯ２といった絶縁膜に対しても良好な密着性を有する。したがって、保護膜２４上に金属膜２６ａを形成し、ＡｕＺｎ膜を含む金属膜２６ｂをその上に形成することによって、金属膜２６ｂと保護膜２４との接合強度を高め、保護膜２４から金属膜２６ｂが剥がれることを抑制できる。
【００５５】
また、このような効果によって、ＡｕＺｎ膜（金属膜２６ｂ）をメサ部３２上だけでなくその周囲の保護膜２４上に亘って形成することが可能となるので、リフトオフ法によって金属膜２６ｂを形成する際（図５（ｂ）を参照）に、レジストの開口幅を広くすることができる。したがって、レジストを形成する際のフォトリソグラフィーの要求精度を低くできるので、メサ部３２上の樹脂領域２０の開口２０ｃが狭い場合であっても、ＡｕＺｎ膜を含む金属膜２６ｂをメサ部３２上に容易に形成することが可能となる。そして、半導体光変調素子の高周波特性を向上させることができ、また、半導体光変調素子の製造に使用されるウエハの大径化による量産性の向上に著しく寄与できる。
【００５６】
また、本実施形態の金属膜２６ａは、樹脂領域２０の開口２０ｃを除く領域上（すなわち、メサ部３２の直上を除く領域上）に形成されているので、ＡｕＺｎ膜を含む金属膜２６ｂが、メサ部３２のコンタクト層１９と好適に接触することができる。したがって、アノード電極構造体２６とコンタクト層１９とをオーミック接触させることができる。
【００５７】
なお、上述した第１の金属膜形成工程Ｓ１８及び第２の金属膜形成工程Ｓ１９は、成膜装置内において連続して行われることが好ましい。すなわち、蒸着やスパッタリングによって金属膜２６ａ及び２６ｂを形成する際に、最初に成膜された金属膜２６ａを大気に晒すことなく金属膜２６ｂの成膜を開始するとよい。これにより、Ｔｉ膜とＡｕＺｎ膜との界面の密着力が増し、金属膜２６ｂの剥離を更に効果的に抑制できる。
【００５８】
或いは、第１の金属膜形成工程Ｓ１８ののち、金属膜２６ａを大気に晒す場合であっても、第２の金属膜形成工程Ｓ１９によって金属膜２６ｂをその上に形成する前に、金属膜２６ａの表面に対して特別な前処理を行うこととしてもよい。このような前処理の一例としては、金属膜２６ａが形成されて一度大気に晒されたウエハを金属膜２６ｂの形成のために反応室内に収容したのち、その表面に対してスパッタリングを施し、金属膜２６ａの表層部を除去するような処理が挙げられる。
【００５９】
（変形例）
上記実施形態に係る製造方法の一変形例について説明する。図７は、半導体光変調素子１０の製造方法を示すフローチャートである。また、図８は、本変形例の各工程のうち、上記実施形態とは異なる工程を示す断面図であり、半導体光変調素子１０の光導波方向に垂直な断面を示している。
【００６０】
本変形例と上記実施形態との相違点は、コンタクトホール形成工程と第１の金属膜形成工程との順序が入れ替わっている点である。すなわち、本変形例では、上記実施形態と同様に、ｎ型半導体基板１２上にバッファ層１４、コア層１６、上部クラッド層１８、及びコンタクト層１９を成長させたのち（半導体層成長工程、Ｓ１１）、エッチングによってメサ部３２を形成する（メサ部形成工程、Ｓ１２）。そして、メサ部３２の上面、側面３２ａ及び３２ｂ等を覆うように保護膜２２を形成し（第１の絶縁膜形成工程、Ｓ１３）、開口２０ｃを有する樹脂領域２０をその上に形成する（樹脂領域形成工程、Ｓ１４，Ｓ１５）。その後、開口２０ｃにおいて露出した保護膜２２、及び樹脂領域２０を覆うように保護膜２４を形成する（第２の絶縁膜形成工程、Ｓ１６）。
【００６１】
ここで、本変形例では、保護膜２２及び２４の開口２２ａ及び２４ａ（第２の開口）を形成する前に、図８（ａ）に示されるように金属膜２６ａを形成する（第１の金属膜形成工程、Ｓ１８）。なお、金属膜２６ａを形成する位置や金属膜２６ａの構成材料は、上述した実施形態と同様である。
【００６２】
その後、保護膜２２及び２４にエッチングを施し、図８（ｂ）に示されるように、メサ部３２上の保護膜２２及び２４の各部分に開口２２ａ及び２４ａをそれぞれ形成することにより、メサ部３２の上面を露出させる（コンタクトホール形成工程、Ｓ１７）。
【００６３】
以降、上記実施形態と同様にして、金属膜２６ｂ及び２６ｃ、並びにボンディングパッド２６ｄを形成する（第２の金属膜形成工程Ｓ１９、バリア金属膜形成工程Ｓ２０、及びボンディングパッド形成工程Ｓ２１）。そして、ｎ型半導体基板１２の裏面１２ｂ上にカソード電極２８を形成する（カソード電極形成工程、Ｓ２２）。最後に、ｎ型半導体基板１２をスクライブライン（開口２０ｄ）に沿って切断することにより、半導体光変調素子１０が完成する。
【００６４】
本変形例に係る半導体光変調素子の製造方法によれば、樹脂領域２０の開口２０ｃ付近の保護膜２４上に金属膜２６ａを配置するので、上述した実施形態と同様に、金属膜２６ｂと保護膜２４との接合強度を高め、保護膜２４から金属膜２６ｂが剥がれることを抑制できる。そして、メサ部３２上の樹脂領域２０の開口２０ｃが狭い場合であっても、ＡｕＺｎ膜を含む金属膜２６ｂをメサ部３２上に容易に形成することが可能となる。
【００６５】
以上、本発明をその実施形態に基づいて詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において様々な変形が可能である。例えば、上述した実施形態及び変形例では、保護膜２４の構成材料としてＳｉＯ２やＳｉＮを例示したが、保護膜２４の構成材料はこれらに限定されるものではない。例えば、シリコン、アルミニウム、又はチタンなどのフッ化物、酸化物、或いは窒化物によって保護膜２４が構成されてもよい。
【符号の説明】
【００６６】
１０…半導体光変調素子、１２…半導体基板、１４…バッファ層、１６…コア層、１８…上部クラッド層、１９…コンタクト層、２０…樹脂領域、２０ａ…表面、２０ｃ，２０ｄ…開口、２２，２４…絶縁膜、２４…保護膜、２６…アノード電極構造体、２６ａ〜２６ｃ…金属膜、２６ｄ…ボンディングパッド、２８…カソード電極、３０ａ，３０ｂ…溝、３２…メサ部。
【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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