(57)【要約】【課題】窒化物半導体を用いた光変調導波路のコアにおける転移や欠陥などの発生が、抑制できるようにする。【解決手段】第１コア層１０４と第２コア層１２４とを貼り合わせる。この貼り合わせにより、第１コア層１０４と第２コア層１２４とを一体としたコア１４０を形成する。ここで、所望のコア１４０の層厚に対し、第１コア層１０４および第２コア層１２４は、半分の厚さとしてあればよい。なお、第１コア層１０４と第２コア層１２４の合計の厚さが、所望とするコア１４０の厚さとなっていればよい。【選択図】  図１Ｅ
2014206699.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１クラッド層の上にエピタキシャル成長により窒化物半導体からなる第１コア層を形成する工程と、
第２クラッド層の上にエピタキシャル成長により窒化物半導体からなる第２コア層を形成する工程と、
前記第１クラッド層の上に形成された前記第１コア層と、前記第２クラッド層の上に形成された前記第２コア層とを貼り合わせて一体としたコアを形成し、前記第１クラッド層，前記コア，および前記第２クラッド層が積層された光導波路を形成する工程と、
一体とした前記コアを形成した後で、前記第１クラッド層に接続する第１電極を形成する工程と、
一体とした前記コアを形成した後で、前記第２クラッド層に接続する第２電極を形成する工程と
を備えることを特徴とする光変調導波路の製造方法。
【請求項２】
請求項１記載の光変調導波路の製造方法において、
前記第１コア層を形成する前に、エピタキシャル成長により第１基板の上に窒化物半導体からなる前記第１クラッド層を形成する工程と、
前記第２コア層を形成する前に、エピタキシャル成長により第２基板の上に窒化物半導体からなる前記第２クラッド層を形成する工程と、
一体とした前記コアを形成した後で、前記第２電極を形成する前に前記第２基板を除去する工程と
を備えることを特徴とする光変調導波路の製造方法。
【請求項３】
請求項２記載の光変調導波路の製造方法において、
前記第１クラッド層を形成する前に、前記第１基板の上にエピタキシャル成長により第１コンタクト層を形成する工程と、
前記第２クラッド層を形成する前に、前記第２基板の上にエピタキシャル成長により第２コンタクト層を形成する工程と
を備え、
前記第１クラッド層は前記第１コンタクト層の上に形成し、
前記第２クラッド層は前記第２コンタクト層の上に形成する
ことを特徴とする光変調導波路の製造方法。
【請求項４】
請求項１記載の光変調導波路の製造方法において、
前記第１コア層を形成する前に、エピタキシャル成長により導電性を有する第１基板の上に窒化物半導体からなる前記第１クラッド層を形成する工程と、
前記第２コア層を形成する前に、エピタキシャル成長により導電性を有する第２基板の上に窒化物半導体からなる前記第２クラッド層を形成する工程と、
一体とした前記コアを形成した後で、前記第１電極を前記第１基板を介して前記第１クラッド層に接続する工程と、
一体とした前記コアを形成した後で、前記第２電極を前記第２基板を介して前記第２クラッド層に接続する工程と
を備えることを特徴とする光変調導波路の製造方法。
【請求項５】
請求項１記載の光変調導波路の製造方法において、
前記第１クラッド層および前記第２クラッド層は、導電性を有する材料から構成することを特徴とする光変調導波路の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、窒化物半導体を用いた導波路構造の光変調導波路の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
高速光通信システムや光情報処理システムにおけるキーデバイスの１つとして、光変調導波路がある。光変調導波路としては、例えば、ＬｉＮｂＯ3（ＬＮ）等の誘電体を用いた光変調導波路や、半導体を用いた光変調導波路が用いられている。現在、ＬｉＮｂＯ3を用いた変調器が、広く用いられている。
【０００３】
ところで、変調のための印加電圧は、シグナル電極とグラウンド電極の間でかけられ、電極間の距離は１０数μｍ程度になるが、ＬｉＮｂＯ3材料は導電性が無いため、光の変調に必要な屈折率の変化を得るには、３〜５Ｖ程度の高い駆動電圧、および２０〜４０ｍｍ程度の電極長が必要となる。このため、ＬｉＮｂＯ3を用いた導波路型の変調器は、消費電力が大きく、かつ光変調導波路の小型化を実現することができないという問題がある。
【０００４】
導波路型の光変調器における低消費電力化および小型化を実現するため、ＧａＮ系光導波路を有するｎ−ｉ−ｎ構造の半導体光変調導波路が提案されている（特許文献１参照）。この光変調導波路について、図４の断面図を用いて簡単に説明する。光変調導波路４００は、基板４０１上に、ｎ−ＧａＮからなる電極層４０２、ｉ−ＡｌＧａＮからなる下部クラッド層４０３、ｉ−ＧａＮからなるコア層４０４、ｉ−ＡｌＧａＮからなる上部クラッド層４０５、およびｎ−ＧａＮからなる電極層４０６が順次積層されている。
【０００５】
下部クラッド層４０３，コア層４０４，上部クラッド層４０５，および電極層４０６によるハイメサ導波路構造は、基板４０１の上にｎ−ＧａＮ、ｉ−ＡｌＧａＮ、ｉ−ＧａＮ、ｉ−ＡｌＧａＮ、およびｎ−ＧａＮの各層をエピタキシャル成長した後、公知のリソグラフィープロセスおよびエッチングプロセスによりパターニングすることで形成している。また、上記ハイメサ構造を形成した後、電極層４０２上に電極４０７を形成し、電極層４０６上に電極４０８を形成する。
【０００６】
上述した光変調導波路４００においては、電圧の印加は、光が閉じ込められている厚さ１μｍ程度の光導波路部分を挟む電極層４０２と電極層４０６との間で行われるため、ＬｉＮｂＯ3変調導波路などに比べ、光の導波する領域（コア層４０４）に対して高密度な電界印加が可能である。このため、上記構造を用いることで、位相変調部の長さが３ｍｍ程度で駆動電圧が３Ｖ以下の、小型で低駆動電圧の光変調導波路を実現することが可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１１−１８６１６９号公報
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】P. Chen et al., "Enhanced Pockels effect in GaN/AlxGa1.xN superlattice measured by polarization-maintaining fiber Mach-Zehnder interferometer", APPLIED PHYSICS LETTERS, vol.91, 031103, 2007.
【非特許文献２】A. DADGAR et al., "Metalorganic Chemical Vapor Phase Epitaxy of Crack-Free GaN on Si (111) Exceeding 1μm in Thickness", Jpn. J. Appl. Phys., vol.39, pp.L1183-L1185, 2000.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところで、窒化物半導体の成長は、一般にＣ面（０００１）の法線方向であるＣ軸方向に進行する。また、基板としては、ＧａＮ基板のような窒化物半導体基板も使われるが、例えばＣ面サファイア基板、（０００１）面シリコンカーバイド基板、（１１１）シリコン基板など、窒化物半導体ではない基板にヘテロ成長することが一般的である。
【００１０】
このため、窒化物半導体と基板との間には、大きな格子不整合あるいは熱膨張係数の不整合が存在する。このように不整合があると、厚い層構造を成長した場合に、成長した窒化物半導体層にクラックの発生などの不具合が発生する可能性が高い（非特許文献２参照）。
【００１１】
光導波路は、導波する光の波長程度よりも数倍大きなスケールの導波構造を必要とする。また、光通信用として応用する場合、使用する光の波長が１．３μｍ〜１．５５μｍである。これらのことより、例えばＧａＮ系光導波路を光通信に適用する場合、少なくとも２〜３μｍ程度の厚さの窒化物半導体積層構造を形成することになる。
【００１２】
また、光導波路では、光を通す光導波層（コア）とこの光導波層を挟むクラッド層との間に屈折率差が必要となるが、これは窒化物半導体混晶の混晶比を変えることで実現される。例えば、組成の異なるＡｌＧａＮで光導波層およびクラッド層を形成することができる。しかしながら、この場合、組成の差に応じて格子不整合が生じ、やはり厚い層を成長することは転位や欠陥を発生させる可能性が大きくなる。
【００１３】
以上のように、成長という観点からはできるだけ薄い層厚の積層構造にしたい半面、光導波路として用いるには厚い積層構造を作製しなければならないというトレードオフが存在するという課題があった。
【００１４】
本発明は、以上のような問題点を解消するためになされたものであり、窒化物半導体を用いた光変調導波路のコアにおける転移や欠陥などの発生が、抑制できるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明に係る光変調導波路の製造方法は、第１クラッド層の上にエピタキシャル成長により窒化物半導体からなる第１コア層を形成する工程と、第２クラッド層の上にエピタキシャル成長により窒化物半導体からなる第２コア層を形成する工程と、第１クラッド層の上に形成された第１コア層と、第２クラッド層の上に形成された第２コア層とを貼り合わせて一体としたコアを形成し、第１クラッド層，コア，および第２クラッド層が積層された光導波路を形成する工程と、一体としたコアを形成した後で、第１クラッド層に接続する第１電極を形成する工程と、一体としたコアを形成した後で、第２クラッド層に接続する第２電極を形成する工程とを備える。
【００１６】
上記光変調導波路の製造方法において、第１コア層を形成する前に、エピタキシャル成長により第１基板の上に窒化物半導体からなる第１クラッド層を形成する工程と、第２コア層を形成する前に、エピタキシャル成長により第２基板の上に窒化物半導体からなる第２クラッド層を形成する工程と、一体としたコアを形成した後で、第２電極を形成する前に第２基板を除去する工程とを備えるようにしてもよい。
【００１７】
上記光変調導波路の製造方法において、第１クラッド層を形成する前に、第１基板の上にエピタキシャル成長により第１コンタクト層を形成する工程と、第２クラッド層を形成する前に、第２基板の上にエピタキシャル成長により第２コンタクト層を形成する工程とを備え、第１クラッド層は第１コンタクト層の上に形成し、第２クラッド層は第２コンタクト層の上に形成するようにしてもよい。
【００１８】
上記光変調導波路の製造方法において、第１コア層を形成する前に、エピタキシャル成長により導電性を有する第１基板の上に窒化物半導体からなる第１クラッド層を形成する工程と、第２コア層を形成する前に、エピタキシャル成長により導電性を有する第２基板の上に窒化物半導体からなる第２クラッド層を形成する工程と、一体としたコアを形成した後で、第１電極を第１基板を介して第１クラッド層に接続する工程と、一体としたコアを形成した後で、第２電極を第２基板を介して第２クラッド層に接続する工程とを備えるようにしてもよい。
【００１９】
上記光変調導波路の製造方法において、第１クラッド層および第２クラッド層は、導電性を有する材料から構成してもよい。
【発明の効果】
【００２０】
以上説明したことにより、本発明によれば、窒化物半導体を用いた光変調導波路のコアにおける転移や欠陥などの発生が、抑制できるようになるという優れた効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１Ａ】図１Ａは、本発明の実施の形態１における光変調導波路の製造方法における途中工程の状態を模式的に示す断面図である。
【図１Ｂ】図１Ｂは、本発明の実施の形態１における光変調導波路の製造方法における途中工程の状態を模式的に示す断面図である。
【図１Ｃ】図１Ｃは、本発明の実施の形態１における光変調導波路の製造方法における途中工程の状態を模式的に示す断面図である。
【図１Ｄ】図１Ｄは、本発明の実施の形態１における光変調導波路の製造方法における途中工程の状態を模式的に示す断面図である。
【図１Ｅ】図１Ｅは、本発明の実施の形態１における光変調導波路の製造方法における途中工程の状態を模式的に示す断面図である。
【図１Ｆ】図１Ｆは、本発明の実施の形態１における光変調導波路の製造方法における途中工程の状態を模式的に示す断面図である。
【図１Ｇ】図１Ｇは、本発明の実施の形態１における光変調導波路の製造方法における途中工程の状態を模式的に示す断面図である。
【図１Ｈ】図１Ｈは、本発明の実施の形態１における光変調導波路の製造方法における途中工程の状態を模式的に示す断面図である。
【図２Ａ】図２Ａは、本発明の実施の形態２における光変調導波路の製造方法における途中工程の状態を模式的に示す断面図である。
【図２Ｂ】図２Ｂは、本発明の実施の形態２における光変調導波路の製造方法における途中工程の状態を模式的に示す断面図である。
【図２Ｃ】図２Ｃは、本発明の実施の形態２における光変調導波路の製造方法における途中工程の状態を模式的に示す断面図である。
【図２Ｄ】図２Ｄは、本発明の実施の形態２における光変調導波路の製造方法における途中工程の状態を模式的に示す断面図である。
【図２Ｅ】図２Ｅは、本発明の実施の形態２における光変調導波路の製造方法における途中工程の状態を模式的に示す断面図である。
【図２Ｆ】図２Ｆは、本発明の実施の形態２における光変調導波路の製造方法における途中工程の状態を模式的に示す断面図である。
【図２Ｇ】図２Ｇは、本発明の実施の形態２における光変調導波路の製造方法における途中工程の状態を模式的に示す断面図である。
【図２Ｈ】図２Ｈは、本発明の実施の形態２における光変調導波路の製造方法における途中工程の状態を模式的に示す断面図である。
【図３Ａ】図３Ａは、本発明の実施の形態３における光変調導波路の製造方法における途中工程の状態を模式的に示す断面図である。
【図３Ｂ】図３Ｂは、本発明の実施の形態３における光変調導波路の製造方法における途中工程の状態を模式的に示す断面図である。
【図３Ｃ】図３Ｃは、本発明の実施の形態３における光変調導波路の製造方法における途中工程の状態を模式的に示す断面図である。
【図３Ｄ】図３Ｄは、本発明の実施の形態３における光変調導波路の製造方法における途中工程の状態を模式的に示す断面図である。
【図３Ｅ】図３Ｅは、本発明の実施の形態３における光変調導波路の製造方法における途中工程の状態を模式的に示す断面図である。
【図３Ｆ】図３Ｆは、本発明の実施の形態３における光変調導波路の製造方法における途中工程の状態を模式的に示す断面図である。
【図３Ｇ】図３Ｇは、本発明の実施の形態３における光変調導波路の製造方法における途中工程の状態を模式的に示す断面図である。
【図３Ｈ】図３Ｈは、本発明の実施の形態３における光変調導波路の製造方法における途中工程の状態を模式的に示す断面図である。
【図４】図４は、ＧａＮ系光導波路を有するｎ−ｉ−ｎ構造の半導体光変調導波路の構成を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。
【００２３】
［実施の形態１］
はじめに、本発明の実施の形態１について、図１Ａ〜図１Ｈを用いて説明する。図１Ａ〜図１Ｈは、本発明の実施の形態１における光変調導波路の製造方法における途中工程の状態を模式的に示す断面図である。
【００２４】
まず、図１Ａに示すように、第１基板１０１を用意する。次いで、図１Ｂに示すように、第１基板１０１の上に、まず、窒化物半導体からなる第１コンタクト層１０２，窒化物半導体からなる第１クラッド層１０３，および窒化物半導体からなる第１コア層１０４を、順次にエピタキシャル成長する。
【００２５】
次に、図１Ｃに示すように、第２基板１２１を用意する。次いで、図１Ｄに示すように、第２基板１２１の上に、窒化物半導体からなる第２コンタクト層１２２，窒化物半導体からなる第２クラッド層１２３，および窒化物半導体からなる第２コア層１２４を、順次にエピタキシャル成長する。
【００２６】
例えば、第１基板１０１および第２基板１２１は、主表面の面方位がＣ面とされたサファイア（コランダム）から構成すればよい。また、第１コンタクト層１０２および第２コンタクト層１２２は、５×１０18ｃｍ-3程度でシリコンをドープしたＧａＮから構成すればよく、また、層厚は２０００ｎｍ程度とすればよい。また、第１クラッド層１０３および第２クラッド層１２３は、５×１０18ｃｍ-3程度でシリコンをドープしたＡｌＧａＮから構成すればよい。
【００２７】
ここで、各クラッド層を２つの層から構成し、コア層側の層は、組成が変化する状態としてもよい。例えば、コンタクト層側は、５×１０18ｃｍ-3程度でシリコンをドープしたＡｌ0.15Ｇａ0.85Ｎから構成して層厚４００ｎｍ程度の層とし、コア層側には、５×１０18ｃｍ-3程度でシリコンをドープしたＡｌＧａＮからなる層厚５０ｎｍの組成傾斜層とすればよい。組成傾斜層においては、Ａｌの組成を１５％から１０％まで変化させればよい。組成傾斜層を用いることで、Ａｌ0.15Ｇａ0.85Ｎから構成して層厚４００ｎｍ程度のクラッド層と、コア層におけるＡｌ組成の違いを埋めることができる。
【００２８】
第１コア層１０４および第２コア層１２４は、例えば、ＡｌＮの層とＧａＮの層とから構成した多重量子井戸構造とすればよい。例えば、各コア層は、層厚２ｎｍのＡｌＮ層と層厚１８ｎｍのＧａＮ層とが交互に１５組積層された多重量子井戸構造とすればよい。
【００２９】
また、上述した各層は、よく知られた有機金属化学気相成長（MOCVD）法や分子線エピタキシー（MBE）法などにより、エピタキシャル成長させることで形成すればよい。
【００３０】
次に、図１Ｅに示すように、第１コア層１０４と第２コア層１２４とを貼り合わせる。この貼り合わせにより、第１コア層１０４と第２コア層１２４とを一体としたコア１４０を形成する。ここで、所望のコア１４０の層厚に対し、第１コア層１０４および第２コア層１２４は、半分の厚さとしてあればよい。なお、第１コア層１０４と第２コア層１２４の合計の厚さが、所望とするコア１４０の厚さとなっていればよい。このように、第１コア層１０４および第２コア層１２４は、厚く形成する必要がないので、組成の差に応じた格子不整合の発生による、転位や欠陥の発生が抑制できるようになる。
【００３１】
例えば、表面活性化接合（SAB）法もしくは原子拡散接合（ADB）法などの直接接合により、第１コア層１０４と第２コア層１２４とを貼り合わせればよい。また、ＵＶ樹脂，接着剤，低融点ガラスを用いる間接接合により、第１コア層１０４と第２コア層１２４とを貼り合わせてもよい。ただし、この間接接合では、コアとは異なる材料が存在する接合面がコア１４０の中心に位置することになるため、直接接合のほうが望ましい。ただし、接合面に挟む接着剤などとして光導波に影響を及ぼさない材料を用いる場合、間接接合であってもよい。
【００３２】
上述したように一体としたコア１４０を形成した後で、第２基板１２１を除去し、図１Ｆに示すように、第２コンタクト層１２２の一方の面を露出させる。第２コンタクト層１２２の他方の面には、第２クラッド層１２３が形成されている。例えば、化学的機械的研磨法などにより第２基板１２１を除去すればよい。
【００３３】
次に、第１クラッド層１０３，コア１４０（第１コア層１０４，第２コア層１２４），第２クラッド層１２３，および第２コンタクト層１２２からなる積層部を、よく知られたリソグラフィー技術およびエッチング美術によりパターニングし、図１Ｇに示すように、所定の幅で延在する光導波路となるメサ構造とする。この光導波路は、図１Ｇの紙面の手前から奥にかけて延在する。従って、図１Ａ〜図１Ｈは、光導波路とした場合の光が導波する方向に垂直な断面を示していることになる。
【００３４】
次に、図１Ｈに示すように、電界変調を加えるための第１電極１０５および第２電極１０６を形成する。実施の形態１では、メサ構造を形成したことにより露出した第１コンタクト層１０２の表面に第１電極１０５を形成する。また、第２電極１０６は、第２コンタクト層１２２の一方の面に形成する。この場合、第１電極１０５は、第１コンタクト層１０２を介して第１クラッド層１０３に接続し、第２電極１０６は  第２コンタクト層１２２を介して第２クラッド層１２３に接続する。
【００３５】
上述した実施の形態１によれば、第１コア層１０４および第２コア層１２４を貼り合わせることで、コア１４０を得るようにしているので、各々の層の形成においては、厚く形成する必要がなく、組成の差に応じた格子不整合の発生による、転位や欠陥の発生が抑制できるようになる。
【００３６】
［実施の形態２］
次に、本発明の実施の形態２について、図２Ａ〜図２Ｈを用いて説明する。図２Ａ〜図２Ｈは、本発明の実施の形態２における光変調導波路の製造方法における途中工程の状態を模式的に示す断面図である。
【００３７】
まず、図２Ａに示すように、導電性を有する第１基板２０１を用意する。次いで、図２Ｂに示すように、第１基板２０１の上に、窒化物半導体からなる第１クラッド層２０２および窒化物半導体からなる第１コア層２０３を、順次にエピタキシャル成長する。
【００３８】
次に、図２Ｃに示すように、導電性を有する第２基板２２１を用意する。次いで、図２Ｄに示すように、第２基板２２１の上に、窒化物半導体からなる第２クラッド層２２２および窒化物半導体からなる第２コア層２２３を、順次にエピタキシャル成長する。
【００３９】
例えば、第１基板２０１および第２基板２２１は、例えば、低抵抗（典型的には抵抗率が０．１Ω・ｃｍ未満）のシリコンから構成すればよい。また、第１クラッド層２０２および第２クラッド層２２２は、アンドープのＡｌＮから構成すればよい。
【００４０】
ここで、各クラッド層を２つの層から構成し、コア層側の層は、組成が変化する状態としてもよい。例えば、基板の側は、アンドープのＡｌＮから構成して層厚４００ｎｍ程度の層とし、コア層側には、アンドープのＡｌＧａＮからなる層厚１００ｎｍの組成傾斜層とすればよい。組成傾斜層においては、Ａｌの組成を３０％から０％まで変化させればよい。組成傾斜層を用いることで、アンドープのＡｌＮから構成して層厚４００ｎｍ程度のクラッド層と、コア層におけるＡｌ組成の違いを埋めることができる。
【００４１】
第１コア層２０３および第２コア層２２３は、例えば、ＡｌＮの層とＧａＮの層とから構成した多重量子井戸構造とすればよい。例えば、各コア層は、層厚２ｎｍのＡｌＮ層と層厚１８ｎｍのＧａＮ層とが交互に１５組積層された多重量子井戸構造とすればよい。
【００４２】
また、上述した各層は、よく知られた有機金属化学気相成長法や分子線エピタキシー法などにより、エピタキシャル成長させることで形成すればよい。
【００４３】
次に、図２Ｅに示すように、第１コア層２０３と第２コア層２２３とを貼り合わせる。この貼り合わせにより、第１コア層２０３と第２コア層２２３とを一体としたコア２３０を形成する。ここで、所望のコア２３０の層厚に対し、第１コア層２０３および第２コア層２２３は、半分の厚さとしてあればよい。なお、第１コア層２０３と第２コア層２２３の合計の厚さが、所望とするコア２３０の厚さとなっていればよい。このように、第１コア層２０３および第２コア層２２３は、厚く形成する必要がないので、組成の差に応じた格子不整合の発生による、転位や欠陥の発生が抑制できるようになる。
【００４４】
例えば、表面活性化接合法もしくは原子拡散接合法などの直接接合により、第１コア層２０３と第２コア層２２３とを貼り合わせればよい。また、ＵＶ樹脂，接着剤，低融点ガラスを用いる間接接合により、第１コア層２０３と第２コア層２２３とを貼り合わせてもよい。ただし、この間接接合では、コアとは異なる材料が存在する接合面がコア２３０の中心に位置することになるため、直接接合のほうが望ましい。ただし、接合面に挟む接着剤などとして光導波に影響を及ぼさない材料を用いる場合、間接接合であってもよい。
【００４５】
上述したように一体としたコア２３０を形成した後で、図２Ｈに示すように、第２基板２２１を薄くする。次に、図２Ｇに示すように、第１基板２０１の裏面側に、第１電極２０５を形成する。また、薄くした第２基板２２１の裏面側に、所定の形状の第２電極２０６を形成する。なお、第２基板２２１の第２クラッド層２２２形成面を表面とし、この反対側の面を裏面としている。この場合、第１電極２０５は、第１基板２０１を介して第１クラッド層２０２に接続し、第２電極２０６は、第２基板２２１を介して第２クラッド層２２２に接続する。ここで、第２電極２０６の平面視の形状（特に幅）は、後述する導波路となるメサ構造の平面視の幅としておく。
【００４６】
次に、厚さ方向に一部の第１基板２０１，第１クラッド層２０２，コア２３０（第１コア層２０３，第２コア層２２３），第２クラッド層２２２，および第２基板２２１からなる積層部を、よく知られたリソグラフィー技術およびエッチング美術によりパターニングし、図２Ｈに示すように、所定の幅で延在する光導波路となるメサ構造とする。この光導波路は、図２Ｇの紙面の手前から奥にかけて延在する。従って、図２Ａ〜図２Ｈは、光導波路とした場合の光が導波する方向に垂直な断面を示していることになる。
【００４７】
上述した実施の形態２においても、第１コア層２０３および第２コア層２２３を貼り合わせることで、コア２３０を得るようにしているので、各々の層の形成においては、厚く形成する必要がなく、組成の差に応じた格子不整合の発生による、転位や欠陥の発生が抑制できるようになる。
【００４８】
［実施の形態３］
次に、本発明の実施の形態３について、図３Ａ〜図３Ｈを用いて説明する。図３Ａ〜図３Ｈは、本発明の実施の形態３における光変調導波路の製造方法における途中工程の状態を模式的に示す断面図である。
【００４９】
まず、図３Ａに示すように、導電性を有する第１基板３０１を用意する。次いで、図３Ｂに示すように、第１基板３０１の上に、窒化物半導体からなる第１コア層３０２をエピタキシャル成長する。次に、図３Ｃに示すように、導電性を有する第２基板３２１を用意する。次いで、図３Ｄに示すように、第２基板３２１の上に、第２コア層３２２をエピタキシャル成長する。実施の形態３では、第１基板３０１が第１クラッド層となり、第２基板３２１が第２クラッド層となる。
【００５０】
例えば、第１基板３０１および第２基板３２１は、例えば、低抵抗（典型的には抵抗率０．１Ω・ｃｍ未満）のβ−Ｇａ2Ｏ3基板から構成すればよい。また、第１コア層３０２および第２コア層３２２は、例えば、ＡｌＮの層とＧａＮの層とから構成した多重量子井戸構造とすればよい。例えば、各コア層は、層厚２ｎｍのＡｌＮ層と層厚１８ｎｍのＧａＮ層とが交互に１５組積層された多重量子井戸構造とすればよい。
【００５１】
また、上述した各層は、よく知られた有機金属化学気相成長法や分子線エピタキシー法などにより、エピタキシャル成長させることで形成すればよい。なお、第１コア層３０２と第１基板３０１との間に、バッファ層としてシリコンをドープしたＧａＮの層を形成してもよい。言い換えると、第１基板３０１の上に、シリコンをドープしたＧａＮの層を形成してから、上述した構成の第１コア層３０２を形成してもよい。同様に、第２コア層３２２と第２基板３２１との間に、バッファ層としてシリコンをドープしたＧａＮの層を形成してもよい。
【００５２】
次に、図３Ｅに示すように、第１コア層３０２と第２コア層３２２とを貼り合わせる。この貼り合わせにより、第１コア層３０２と第２コア層３２２とを一体としたコア３３０を形成する。ここで、所望のコア３３０の層厚に対し、第１コア層３０２および第２コア層３２２は、半分の厚さとしてあればよい。なお、第１コア層３０２と第２コア層３２２の合計の厚さが、所望とするコア３３０の厚さとなっていればよい。このように、第１コア層３０２および第２コア層３２２は、厚く形成する必要がないので、組成の差に応じた格子不整合の発生による、転位や欠陥の発生が抑制できるようになる。
【００５３】
例えば、表面活性化接合法もしくは原子拡散接合法などの直接接合により、第１コア層３０２と第２コア層３２２とを貼り合わせればよい。また、ＵＶ樹脂，接着剤，低融点ガラスを用いる間接接合により、第１コア層３０２と第２コア層３２２とを貼り合わせてもよい。ただし、この間接接合では、コアとは異なる材料が存在する接合面がコア３３０の中心に位置することになるため、直接接合のほうが望ましい。ただし、接合面に挟む接着剤等として光導波に影響を及ぼさない材料を用いる場合、間接接合であってもよい。
【００５４】
上述したように一体としたコア３３０を形成した後で、図３Ｈに示すように、第２基板３２１を薄くする。次に、図３Ｇに示すように、第１基板３０１の裏面側に、第１電極３０５を形成する。また、薄くした第２基板３２１の裏面側に、平面視が所定の形状の第２電極３０６を形成する。なお、第２基板３２１の第２コア層３２２形成面を表面とし、この反対側の面を裏面としている。この場合、第１電極３０５は、第１クラッド層である第１基板３０１に直接接続し、第２電極３０６は、第２クラッド層である第２基板３２１に直接接続する状態となる。ここで、第２電極３０６の平面視の形状（幅）は、後述する光導波路とするメサ構造の平面視の形状（幅）としておく。
【００５５】
次に、厚さ方向に一部の第１基板３０１，コア３３０（第１コア層３０２，第２コア層３２２），および第２基板３２１からなる積層部を、よく知られたリソグラフィー技術およびエッチング美術によりパターニングし、図３Ｈに示すように、所定の幅で延在する光導波路となるメサ構造とする。この光導波路は、図３Ｇの紙面の手前から奥にかけて延在する。従って、図３Ａ〜図３Ｈは、光導波路とした場合の光が導波する方向に垂直な断面を示していることになる。
【００５６】
上述した実施の形態３においても、第１コア層３０２および第２コア層３２２を貼り合わせることで、コア３３０を得るようにしているので、各々の層の形成においては、厚く形成する必要がなく、組成の差に応じた格子不整合の発生による、転位や欠陥の発生が抑制できるようになる。
【００５７】
また、実施の形態３においては、積層構造全体の層厚が薄いため、前述した実施の形態１および実施の形態２の構成では用いた組成傾斜層を用いることなく、基板接合処理を円滑に進める程度の平坦性が確保できる。なお、コアの構造などによって平坦性が悪くなる場合には、組成傾斜層を用いるようにしてもよい。
【００５８】
なお、本発明は以上に説明した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想内で、当分野において通常の知識を有する者により、多くの変形および組み合わせが実施可能であることは明白である。例えば、上述した実施の形態で説明した材料以外であっても、基板の要件、クラッド層およびコアとしての屈折率の関係などが、光導波路として求められる関係を持たしている範囲であれば、他の材料・構造であっても本発明の効果が得られるのは、言うまでもない。
【符号の説明】
【００５９】
１０１…第１基板、１０２…第１コンタクト層、１０３…第１クラッド層、１０４…第１コア層、１０５…第１電極、１０６…第２電極、１２１…第２基板、１２２…第２コンタクト層、１２３…第２クラッド層、１２４…第２コア層、１４０…コア。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図１Ｃ】
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【図１Ｄ】
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【図１Ｅ】
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【図１Ｆ】
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【図１Ｇ】
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【図１Ｈ】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図２Ｄ】
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【図２Ｅ】
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【図２Ｆ】
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【図２Ｇ】
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【図２Ｈ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図３Ｄ】
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【図３Ｅ】
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【図３Ｆ】
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【図３Ｇ】
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【図３Ｈ】
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【図４】
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