(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に第１のエッチストップ層を形成し、
前記第１のエッチストップ層上に、順に第１の下側クラッド層、第１のコア層、第１の上側クラッド層を含む第１の積層構造を形成し、
前記第１のエッチストップ層の上方に、第２の光導波路を形成する第２のコア層、第２のエッチストップ層、及び、第２のクラッド層を含む第２の積層構造を形成し、
前記第１の積層構造と、前記第２の積層構造を前記第２のクラッド層の一部までエッチングする第１のエッチング工程と、
前記第２の積層構造をマスクして、前記第１の下側クラッド層の一部までエッチングする第２のエッチング工程と、
前記マスクを除去後、前記第１のエッチストップ層、及び前記第２のエッチストップ層までエッチングする第３のエッチング工程を含み、
前記第１、２、及び３のエッチング工程により、前記第１の下側クラッド層と、前記第１のコア層と、前記第１の上側クラッド層と、を含むメサを備えるハイメサ構造の第１の光導波路と、前記第２のクラッド層を含むメサを備えるローメサ構造の第２の光導波路を同時に形成する、
ことを特徴とする光デバイスの製造方法。
【請求項２】
基板上に第１のエッチストップ層を形成し、
前記第１のエッチストップ層上に、順に第１の下側クラッド層、第１のコア層、第１の上側クラッド層を含む第１の積層構造を形成し、
前記第１のエッチストップ層の上方に、第２の光導波路を形成する第２のコア層と第２のクラッド層を含む第２の積層構造を形成し、
前記第１の積層構造と、前記第２の積層構造を前記第２のクラッド層の一部までエッチングする第１のエッチング工程と、
前記第２の積層構造をマスクして、前記第１の下側クラッド層の一部までエッチングする第２のエッチング工程と、
前記マスクを除去後、前記第１のエッチストップ層、及び前記第２のコア層までエッチングする第３のエッチング工程を含み、
前記第１、２、及び３のエッチング工程により、前記第１の下側クラッド層と、前記第１のコア層と、前記第１の上側クラッド層と、を含むメサを備えるハイメサ構造の第１の光導波路と、前記第２のクラッド層を含むメサを備えるローメサ構造の第２の光導波路を同時に形成する、
ことを特徴とする光デバイスの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光デバイス、光モジュール、光デバイスの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
インターネットを介したブロードバンドサービスが普及する等、ネットワーク上を行き交う通信トラフィック量が急速に増加している。このため、大都市間や大陸間の幹線ネットワークや、近接都市間を結ぶメトロ系ネットワークの大容量化が活発化している。また、従来のテレコムネットワークだけでなく、ストレージ用ネットワークやイーサネット（登録商標）等のデータコムにおいても、システムの大容量化技術が益々重要になっている。これらの高速インターフェイス装置のスループットは、チャンネル当りの速度以外に、モジュールサイズと消費電力で決まる実装密度により制限される。このことからモジュー
ルの小型化が重要な課題となっている。
【０００３】
たとえば、１０Ｇｂｐｓの光送受信モジュールでは、従来の比較的大きな３００ｐｉｎモジュールに変わって、ＸＦＰ（10-Gigabit Small Form Factor Pluggable）やＳＦＰ＋(Small Form Factor Pluggable Plus)といった、より小型なモジュールの普及が進んでいる。また、波長帯１５３０ｎｍから１５７０ｎｍのＣバンド全域で動作する波長可変送受信モジュールでは、現在普及している３００ｐｉｎ-ＬＦＦ(Large Form Factor)や３００ｐｉｎ-ＳＦＦ(Small Form Factor)モジュールに変わって、体積が約1/１５と小型なＸＦＰモジュールへの小型化要求が強まっている。
【０００４】
光モジュールの小型化を実現するためのキー技術は、光素子の集積化技術である。たとえば、メトロ系ネットワークの中／長距離伝送用送受信モジュールでは、半導体電界吸収型変調器をモノリシック集積した分布帰還型(DFB: Distributed Feedback)レーザ光源を送信側に用いることで、小型な光送受信モジュールを実現する方式が既に実用化されている。
【０００５】
ここで、光素子の集積化技術は大きく２種類に分類される。一つは、導波路型光素子のコア層同士をいかに接続するかという観点の集積技術であり、もう一つは、導波路型光素子のメサ構造同士をいかに接続するかという観点の集積技術である。
【０００６】
具体的には、導波路型光素子のコア層同士をいかに接続するかという観点での集積技術の例として、バットジョイント法や領域選択成長法がある。バットジョイント法とは、同一基板上に複数の光導波路を突き合わせ接合させて集積する技術である。そのプロセスは、まず、第一の導波路型光素子のコア層を半導体基板上に結晶成長し、つぎに、その一部をマスクパターンで覆ってからマスクパターンに覆われていない部分を、エッチング技術を用いて除去し、続いて第一の導波路型光素子のコア層をエッチング除去した部分に第二の導波路型光素子のコア層を、有機金属気相成長法を用いて、結晶成長して接続するということを必要回数繰り返すというものである。本手法によれば、それぞれの導波路型光素子のコア層の、材料組成や多層構造、そして膜厚を個別に最適化できるため、一回の選択成長で複数の導波路型光素子のコア層を一括形成する、後述の領域選択成長法と比較して、高性能な集積光デバイスの製造方法として広く利用されている。
【０００７】
一方、領域選択成長法とは、絶縁体マスクを用いた有機金属気相成長法における領域選択成長効果を利用することにより、結晶層のバンドギャップエネルギーや膜厚を基板面内で位置的に制御する技術である。本手法によれば、一回の結晶成長で複数の導波路型光素子のコア層を一括形成できるため、結晶成長回数の少ない低コストな集積型光デバイスの製造方法として、広く利用されている。
【０００８】
導波路型光素子のメサ構造同士をいかに接続するかという観点での集積技術の一例としては、ハイメサ光導波路／ローメサ光導波路集積技術がある。ここで、ハイメサ光導波路・ローメサ光導波路とは、メサ型光導波路の構造を、メサの高さや、メサとコア層との位置関係の観点から分類した名称である。
【０００９】
具体的には、ハイメサ光導波路とは、半導体多層構造の上側クラッド層とコア層、そして下側クラッド層をエッチング加工して形成したメサ光導波路である。ハイメサ光導波路は、コア層がメサの内部にあるという特徴があり、後述のローメサ光導波路と比較してメサの高さが高い。また、ハイメサ光導波路には、光閉じ込めが大きいことや電気容量が小さいことなどの特徴があり、マッハツェンダ型変調器などで広く利用される構造である。
【００１０】
一方、ローメサ光導波路とは、半導体多層構造の上側クラッド層をエッチング加工して形成したメサ光導波路である。ハイメサ光導波路と異なり、ローメサ光導波路ではコア層はエッチングしない。このため、ローメサ光導波路では、コア層はメサの下側外部にあり、前述のハイメサ光導波路と比較してメサの高さが低い。ローメサ光導波路には、光閉じ込めが小さいなどの特徴があり、半導体レーザなどで広く利用される構造である。
【００１１】
従来のハイメサ光導波路／ローメサ光導波路集積技術の公知例としては、ハイメサ光導波路構造の半導体マッハツェンダ変調器と、ローメサ光導波路構造の半導体光増幅器とを、同一基板面内にモノリシック集積した集積型光デバイスが、下記特許文献１に開示されている。また、ローメサ光導波路構造の波長変換器とハイメサ光導波路構造の半導体マッハツェンダ変調器をモノリシック集積した集積型光デバイスが非特許文献１に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開２００８-６６７０３号公報
【非特許文献】
【００１３】
【非特許文献１】Ｓｔｅｖｅｎ  Ｃ．  Ｎｉｃｏｌｅｓ、ｅｔ  ａｌ．，“Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ  ｆｏｒ  ａｎ  ８  ×  ８  ＩｎＰ−Ｂａｓｅｄ  Ｍｏｎｏｌｉｔｈｉｃ  Ｔｕｎａｂｌｅ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｒｏｕｔｅｒ  ｗｉｔｈ  ４０  Ｇｂ/ｓ  Ｌｉｎｅ  Ｒａｔｅ  Ｐｅｒ  Ｐｏｒｔ”，  Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ  Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ  ｏｆ  ２２ｔｈ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ  ｏｎ  Ｉｎｄｉｕｍ  Ｐｈｏｓｐｈｉｄｅ  ａｎｄ  Ｒｅｌａｔｅｄ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，  ３１  Ｍａｙ  ー  ４  Ｊｕｎｅ，  ＷｅＡ３−１，ｐｐ．１６０−１６３，２０１０．
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
上記のようなハイメサ光導波路構造においては、ハイメサ光導波路（ハイメサ）の幅が狭く高さが高い形状を有するとともに、細長い形状を有する。具体的には、例えば、当該ハイメサの幅は、約１乃至２μｍ、ハイメサの高さは、約４乃至５μｍであり、ハイメサの長さは、約１０００乃至２０００μｍである。したがって、例えば、ハイメサの高さがエッチングプロセスにおけるエッチング深さの面内分布が不均一となること等に起因して、設計値以上に高くなる場合がある。この場合、当該ハイメサの機械的強度が弱くなりプロセス中に折れやすく、結果として歩留まりが低くなるという問題がある。
【００１５】
さらに、ハイメサ構造の光導波路とローメサ構造の光導波路を１つのデバイスに形成する構造においては、ハイメサ構造の高さ約４乃至５μｍに対し、ローメサ構造の高さは、約２乃至２．５μｍであり、作製時にはそれぞれ半導体のエッチング深さが異なる。作製方法としては、始めにローメサ部の高さにあわせたドライエッチングを実施し、ハイメサ部のドライエッチングを追加することとなる。この際、ハイメサ部の追加エッチング量は、ローメサ部のエッチング量と同程度の約２乃至２．５μmとなる。この場合、ローメサ形成にて一度ドライエッチングを行っていることから、エッチングの面内分布が既に不均一な状態でハイメサ形成のドライエッチングを行なうこととなる。よって、ハイメサの高さがドライエッチングプロセスにおけるエッチング深さの面内分布が強調され、より不均一となること等に起因して、設計値以上に高くなることが懸念される。この場合、当該ハイメサの機械的強度が弱くなりプロセス中に折れやすく、結果として歩留まりが低くなるという問題がある。
【００１６】
上記課題に鑑みて、本発明は、ハイメサ光導波路の製造工程における歩留まりを改善することのできる、光デバイス、光デバイスを含む光モジュール、光デバイスの製造方法、及び、光デバイスを含む光モジュールの製造方法を提供することを目的とする。
【００１７】
また、ハイメサ構造の光導波路とローメサ構造の光導波路を１つのデバイスに形成する構造において、ハイメサ光導波路部の製造工程における歩留まりを改善することのできる、光デバイス、光デバイスを含む光モジュール、光デバイスの製造方法、及び、光デバイスを含む光モジュール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】
【００１８】
（１）本発明における光デバイスは、基板と、前記基板側から順に配置された第１の下側クラッド層部と、コア層部と、第１の上側クラッド層部と、を含むメサ、を備える第１の光導波路と、前記基板上に積層されるとともに、前記第１の光導波路を形成する際のエッチングを停止させる第１のエッチストップ層と、を有し、前記第１の光導波路は、前記第１のエッチストップ層上に積層されていることを特徴とする。
【００１９】
（２）上記（１）に記載の光デバイスにおいて、前記第１の光導波路は、前記第１のエッチストップ層と接する部分に、前記基板側へ向かって幅が広くなるテーパ部を有することを特徴とする。
【００２０】
（３）上記（１）または（２）に記載の光デバイスにおいて、前記光デバイスは、更に、前記基板側から順に、第２の下側クラッド層部と、第２のコア層部と、メサ形状の第２の上側クラッド層部とを有する第２の光導波路を有し、前記第２の光導波路は、前記第１のエッチストップ層に積層されているとともに、前記第１のコア層及び前記第２のコア層は光学的に接続されていることを特徴とする。
【００２１】
（４）上記（３）に記載の光デバイスにおいて、前記第２のコア層部を形成する第２のコア層が、前記第２の光導波路が形成される際のエッチングを停止させることを特徴とする。
【００２２】
（５）上記（３）に記載の光デバイスにおいて、前記第１の光導波路は、前記第１の下側クラッド層部と前記コア層部と、前記第１の上側クラッド層部が、エッチング加工されたハイメサ構造であり、前記第２の光導波路は、前記第２の上側クラッド層部がエッチング加工されえたローメサ構造であることを特徴とする。
【００２３】
（６）上記（３）に記載の光デバイスにおいて、前記第２の光導波路は、更に、前記第２のコア層と前記第２の上側クラッド層との間に、前記第２の光導波路をローメサ構造に形成する際のエッチングを停止させる第２のエッチストップ層を有することを特徴とする。
【００２４】
（７）上記（１）乃至（６）のいずれかに記載の光デバイスにおいて、前記第１のエッチストップ層は、ＩｎＧａＡｓＰまたはＩｎＧａＡｌＡｓにより形成され、前記基板は、ＩｎＰで形成されていることを特徴とする。
【００２５】
（８）上記（７）に記載の光デバイスにおいて、前記第１のエッチストップ層を形成するＩｎＧａＡｓＰまたはＩｎＧａＡｌＡｓは、前記基板を形成するＩｎＰと格子整合することを特徴とする。
【００２６】
（９）上記（１）乃至（８）のいずれかに記載の光デバイスにおいて、前記第１のエッチストップ層は、前記基板の全面を覆うことを特徴とする。
【００２７】
（１０）上記（３）乃至（９）のいずれかに記載の光デバイスにおいて、前記光デバイスは、前記第１の光導波路を含む半導体マッハツェンダ型光変調器、及び、前記第２の光導波路を含む半導体光増幅器を集積した集積型光デバイスであることを特徴とする。
【００２８】
（１１）上記（３）乃至（１０）のいずれかに記載の光デバイスにおいて、前記第１の下側クラッド層部と、前記第２の下側クラッド層部は、同一のクラッド層で形成されることを特徴とする。
【００２９】
（１２）上記（１）乃至（１１）のいずれかに記載の光デバイスを含む光モジュールであることを特徴とする。
【００３０】
（１３）光デバイスの製造方法であって、基板上に第１のエッチストップ層を形成し、前記第１のエッチストップ層上に、順に第１の下側クラッド層、第１のコア層、第１の上側コア層を含む積層構造を形成し、前記積層構造を前記第１のエッチストップ層までエッチングすることにより、第１の下側クラッド層部と、コア層部と、第１の上側クラッド層部と、を含むメサを備える第１の光導波路を形成する、ことを特徴とする。
【００３１】
（１４）上記（１３）に記載の光デバイスの製造方法は、更に、前記第１のエッチストップ層の上方に、第２の光導波路を形成する第２のコア層、第２のエッチストップ層、及び、第２のクラッド層を含む積層構造を形成し、前記積層構造を前記第２のエッチストップ層までエッチングすることにより、第２の光導波路を形成することを特徴とする。
【００３２】
（１５）光デバイスの製造方法であって、基板上に第１のエッチストップ層を形成し、前記第１のエッチストップ層上に、順に第１の下側クラッド層、第１のコア層、第１の上側コア層を含む第１の積層構造を形成し、前記第１のエッチストップ層の上方に、第２の光導波路を形成する第２のコア層、第２のエッチストップ層、及び、第２のクラッド層を含む第２の積層構造を形成し、前記第１の積層構造と、前記第２の積層構造を前記第２のクラッド層の一部までエッチングする第１のエッチング工程と、前記第２の積層構造をマスクして、前記第１の下側クラッド層の一部までエッチングする第２のエッチング工程と、前記マスクを除去後、前記第１のエッチストップ層、及び前記第２のエッチストップ層までエッチングする第３のエッチング工程を含み、前記第１、２、及び３のエッチング工程により、前記第１の下側クラッド層と、前記第１のコア層と、前記第１の上側クラッド層と、を含むメサを備えるハイメサ構造の第１の光導波路と、前記第２のクラッド層を含むメサを備えるローメサ構造の第２の光導波路を同時に形成することを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の第１の実施形態における光モジュールの全体構成について説明するための図である。
【図２】図２は、図１に示した光デバイスの上面の概要を示す図である。
【図３】図２のＩＩＩ−ＩＩＩ断面の概要を示す図である。
【図４】図２のＩＶ−ＩＶ断面の概要を示す図である。
【図５】図２のＶ−Ｖ断面の概要を示す図である。
【図６】第１の実施形態における製造方法の各工程を説明するための図である。
【図７Ａ】第１の実施形態における製造方法の各工程を説明するための図である。
【図７Ｂ】第１の実施形態における製造方法の各工程を説明するための図である。
【図８Ａ】第１の実施形態における製造方法の各工程を説明するための図である。
【図８Ｂ】第１の実施形態における製造方法の各工程を説明するための図である。
【図９】本発明の第２の実施形態における光デバイスの上面の概要を示す図である。
【図１０】図９のＸ−Ｘ断面の概要を示す図である。
【図１１】図９のＸＩ−ＸＩ断面の概要を示す図である。
【図１２】図９のＸＩＩ−ＸＩＩ断面の概要を示す図である。
【図１３】本発明の第３の実施形態における光デバイスの上面の概要を示す図である。
【図１４】図１３に示した光デバイスのＸＩＶ−ＸＩＶ断面の概要を示す図である。
【図１５】図１３に示した光デバイスのＸＶ−ＸＶ断面の概要を示す図である。
【図１６】図１３に示した光デバイスのＸＶＩ−ＸＶＩ断面の概要を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。なお、図面については、同一又は同等の要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
【００３５】
[第１の実施形態]
図１は、本発明の第１の実施の形態における光モジュールの全体構成について説明するための図である。図１に示すように、光モジュール１００は、パッケージ１０１内に、波長可変レーザ１０２、ハーフミラー１０３、波長ロッカ１０４、キャリア１０５、ペルチェ１０６、サーミスタ１０７、複数の集光レンズ１０８、光アイソレータ１０９を有する。
【００３６】
キャリア１０５には、終端抵抗（図示なし）が付加されるとともに、半導体マッハツェンダ変調器を含む光デバイス１１０が搭載される。なお、パッケージ１０１は、金属素材をボックス型に加工したものであって、例えば、熱伝導率が高いＣｕＷ合金の底板、ＦｅＮｉ合金からなるフレーム、電気信号をパッケージ１０１内部に伝達するために配線パターンを形成したセラミックフィードスルー、リード端子、キャップをシーム溶接するためのシームリング、光を取り出す窓を気密封止するためのサファイヤガラス、レンズホルダや光ファイバを溶接固定するためのパイプ部材等により構成される。
【００３７】
波長可変レーザ１０２は、制御部（図示なし）から入力されるレーザ駆動信号に応じた波長の光を射出する。当該出射光は、ハーフミラー１０３を介して、波長ロッカ１０４及び光デバイス１１０に入射する。
【００３８】
波長ロッカ１０４は、波長可変レーザ１０２から出力された光を測定し、測定された光の波長に応じて、波長可変レーザ１０２の波長を調整する。なお、光デバイス１１０として、例えば、波長依存性の小さい半導体マッハツェンダ変調器を用いた場合、Ｃバンドである１５２８乃至１５６８ｎｍの波長領域で、１０Ｇｂｉｔ/ｓの高速動作が可能となる。
【００３９】
サーミスタ１０７は、光デバイス１１０の温度を検知し、当該検知した温度をモニタ温度信号として、制御部へ出力する。制御部は、当該モニタ温度信号に応じて、ペルチェ駆動電流信号をペルチェ１０６に出力する。これにより、光デバイス１１０の温度を一定に保つ。
【００４０】
光デバイス１１０には、ハーフミラー１０３を介して波長可変レーザ１０２から入力される光信号が入力される。光デバイス１１０は、当該光信号を、制御部から入力される変調駆動信号に応じて変調等する。変調等された光信号は、順に、集光レンズ１０８、光アイソレータ１０９、集光レンズ１０８を介して、出力側の光ファイバ１１１へ出力される。
【００４１】
なお、図１に示した光モジュール１００の構成は、一例であって、本実施の形態における光モジュールは、これに限定されるものではない。例えば、波長可変レーザ１０２等がパッケージ１０１外部に設けられ、入力側の光ファイバを介して、波長可変レーザ１０２からの光が光デバイス１１０に入力されるように構成してもよいし、波長可変レーザ１０２が光デバイス１１０に集積されるように構成してもよい。
【００４２】
図２は、本実施の形態における光デバイスの上面の概要を示す図である。図２に示すように光デバイス１１０は、半導体マッハツェンダ変調器２０１と半導体光増幅器２０２を含む。つまり、光デバイス１１０は、半導体マッハツェンダ変調器２０１と半導体光増幅器２０２とをモノリシック集積したデバイスに相当する。
【００４３】
ここで、半導体マッハツェンダ変調器２０１はハイメサ構造であり、光半導体光増幅器２０２はローメサ構造である。
【００４４】
図２に示すように、半導体マッハツェンダ変調器２０１は、その略中央を横切るように、光導波路部２０３を有する。当該光導波路部２０３は、光の入射する方向に、光導波路２０４、カプラ２０５、２本の変調導波路２０６、カプラ２０５、光導波路２０４を有する。なお、カプラ２０５としては、例えば、多モード干渉（MMI: Multi Mode Interferometer）カプラを用いる。
【００４５】
また、半導体マッハツェンダ変調器２０１は、２本の変調導波路２０６上部の一部に、一対の半導体マッハツェンダ変調器用ｐ電極２０７を有する。そして、当該半導体マッハツェンダ変調器用ｐ電極２０７は、引き出し線２０８を介して、電極パッド２０９に接続される。そして、当該電極パッド２０９を通じて各変調導波路２０６に電圧が印加される。なお、図２は、２つの電極パッド２０９を配置する構成を示すが、本実施の形態は、これに限られず、異なる数の電極パッド２０９を配置してもよい。また、電極パッド２０９の形状は、図２に示したものと異なる形状であってもよい。
【００４６】
半導体光増幅器２０２は、上部に半導体光増幅器用ｐ電極２１０を有する。また、半導体光増幅器２０２は、光導波路２０４を介して、半導体マッハツェンダ変調器２０１と光学的に接続されるが、詳細には後述する。また、光デバイス１１０は、両端に、無反射コーティング膜２１１、２１２を有する。
【００４７】
図３は、図２のＩＩＩ−ＩＩＩ断面の概要を示す図である。図３に示すように、光デバイス１１０は、図３の下方から順に、ｎ電極３０１、ｎ型ＩｎＰ基板３０２（基板）、ハイメサ用エッチストップ層３０３を有する。具体的には、ｎ型ＩｎＰ基板３０２上の全面に、例えば、厚さが約５ｎｍのＩｎＧａＡｓＰからなるハイメサ用エッチストップ層３０３が形成される。ここで、当該ＩｎＧａＡｓＰからなるハイメサ用エッチストップ層３０３は、ｎ型ＩｎＰ基板３０２のＩｎＰに格子整合する。ここで、格子整合とは、対象となる結晶層同士の格子定数差が±０．３％程度の範囲にあって、結晶成長時にクロスハッチが入らない程度に格子が整合することをいう。
【００４８】
半導体マッハツェンダ変調器２０１は、上記ハイメサ用エッチストップ層３０３上に、ｐ型ＩｎＰクラッド層３０４とｎ型ＩｎＰクラッド層３０５で挟まれた半導体マッハツェンダ変調器用コア層３０６を有する。なお、図３に示すように、変調導波路２０６の間の部分は、樹脂３０８及びパッシベーション膜３０９等が配置されるが、詳細には後述する。また、半導体光増幅器２０２は、ｐ型ＩｎＰクラッド層３０４とｎ型ＩｎＰクラッド層３０５で挟まれた半導体光増幅器用コア層３０７を有する。そして、当該半導体マッハツェンダ変調器用コア層３０６と、半導体光増幅器用コア層３０７は、上述のバットジョイント法により接続される。
【００４９】
半導体マッハツェンダ変調器用コア層３０６は、例えば、上下を一対のＩｎＧａＡｓＰ光閉じ込め層で挟まれた、２０周期のＩｎＧａＡｓＰ無歪多重量子井戸層である。また、例えば、その量子井戸層の厚さは、約６ｎｍ、バリア層の厚さは、約７ｎｍである。また、半導体光増幅器用コア層３０７の構造は、例えば、上下を一対のＩｎＧａＡｓＰ光閉じ込め層で挟まれた、１０周期のＩｎＧａＡｓＰ歪多重量子井戸構造である。更に、例えば、当該量子井戸層の厚さは、約８ｎｍ、バリア層の厚さは、約５ｎｍである。
【００５０】
なお、本実施の形態の形態においては半導体光増幅器用コア層３０７の上部に別個に後述するローメサ用エッチストップ層を設けていないが、半導体光増幅器用コア層３０７の最上部に形成されているＩｎＧａＡｓＰ光閉じ込め層（図示なし）が、ローメサ用エッチストップ層としての機能、つまり、後述するエッチングを停止させる機能を実現する。
【００５１】
図４は、図２のＩＶ−ＩＶ断面の概要を示す図である。図４に示すように、半導体マッハツェンダ変調器２０１の光導波路部２０３の構造は、ハイメサ光導波路構造である。
【００５２】
具体的には、図４に示すように半導体マッハツェンダ変調器２０１の光導波路部２０３は、基板３０２側から順に、ｎ型ＩｎＰクラッド層３０５、半導体マッハツェンダ変調器用コア層３０６、ｐ型ＩｎＰクラッド層３０４を含む。また、変調導波路２０６が形成されない部分（変調導波路２０６の両側の部分）については、ハイメサ用エッチストップ層３０３上に、パッシベーション膜３０９を介して、樹脂３０８が積層される。なお、パッシベーション膜３０９は、変調導波路２０６の側面及びハイメサ用エッチストップ層３０３上に成膜される。更に、各変調導波路２０６上部には、半導体マッハツェンダ変調器用ｐ電極２０７が積層される。
【００５３】
ここで、上記ｎ型ＩｎＰクラッド層３０５、半導体マッハツェンダ変調器用コア層３０６、ｐ型ＩｎＰクラッド層３０４により形成される光導波路部２０３がハイメサに相当する。そして、例えば、当該ハイメサの幅は、約１．４μｍ、高さは、約４μｍである。
【００５４】
後述するように、当該ハイメサは、上記ｐ型ＩｎＰクラッド層３０４、半導体マッハツェンダ変調器用コア層３０６、ｎ型ＩｎＰクラッド層３０５を、例えば、ドライエッチングとウェットエッチングの組み合わせにより、エッチング加工して形成される。これにより、ＩｎＧａＡｓＰからなるハイメサ用エッチストップ層３０３の位置でメサ高さ（ハイメサ用エッチストップ層３０３の上面からハイメサ上部までの高さ）が規定される。このように、光デバイス１１０のハイメサ構造では、その高さがハイメサ用エッチストップ層３０３で規定されるため、エッチング深さの面内分布等に起因してハイメサのメサ高さが不必要に高くなってしまうことがなく、ハイメサの機械的強度を強くすることができる。
【００５５】
また、当該ハイメサは、図４に示すように、その下部に、基板３０２側へ向かって幅が広くなる、裾野形状のテーパ部を有する。例えば、当該テーパ部は、順メサ方向ストライプのＩｎＰクラッド層２３を、塩酸系ウェットエッチング液でエッチングする際に生じるものであり、当該テーパ部は、（２１１）結晶面を主面とする。
【００５６】
図５は、図２のＶ−Ｖ断面の概要を示す図である。つまり、半導体光増幅器部２０２のＶ−Ｖ断面を示す。図５に示すように、半導体光増幅器部２０２の構造は、ローメサ構造であり、略中央部にローメサが形成される。
【００５７】
具体的には、半導体光増幅器２０２は、ハイメサ用エッチストップ層３０３上に、順に、ｎ型ＩｎＰクラッド層３０５、半導体光増幅器用コア層３０７、ｐ型ＩｎＰクラッド層３０４、半導体光増幅器用ｐ電極２１０を有する。なお、ローメサが形成されない部分については、ｐ型ＩｎＰクラッド層３０４上に、順に、パッシベーション膜３０９を介して、樹脂３０８が積層され、当該樹脂３０８の上部に上記半導体光増幅器用ｐ電極２１０が積層される。ここで、ローメサとは、図５中央に位置するメサ形状の当該ｐ型ＩｎＰクラッド層３０４で形成される部分であって、半導体光増幅器用コア層３０７上面から半導体光増幅器用ｐ電極２１０下面までの部分に相当する。当該ローメサの幅は、例えば、約１．７μｍ、高さは、約２．５μｍである。
【００５８】
ここで、例えば、ローメサは、後述するようにｐ型ＩｎＰクラッド層３０４を、ドライエッチングとウェットエッチングの組み合わせでエッチング加工して形成される。具体的には、半導体光増幅器用コア層３０７の最上部に形成されているＩｎＧａＡｓＰ光閉じ込め層（図示なし）の上部でエッチングを停止させて形成される。また、ローメサは、その下部に、順メサ方向ストライプのｐ型ＩｎＰクラッド層３０４を、例えば、塩酸系ウェットエッチング液でウェットエッチングした際に生じる、裾野形状のテーパ部を有する。なお、当該テーパ部は、（２１１）結晶面を主面とする。なお、上記においては、ローメサ用のエッチストップ層として、半導体光増幅器用コア層３０７の最上部にあるＩｎＧａＡｓＰ光閉じ込め層を用いたが、ローメサ用エッチストップ層として別個の層を設けてもよい。
【００５９】
次に、当該光デバイスの動作の概要について説明する。当該光デバイス１１０に入射した光は、半導体光増幅器２０２の上部に形成された半導体光増幅器用ｐ電極２１０と、ｎ型ＩｎＰ基板３０２側に形成されたｎ電極３０１の間に電流を注入することにより増幅される。増幅された光は、カプラ２０５で、約１対１の割合で分岐され２本の変調導波路２０６を導波する。このとき、２本の変調導波路２０６に形成された一対の半導体マッハツェンダ変調器用ｐ電極２０７に電圧を印加することによって、半導体マッハツェンダ変調器用コア層３０６の屈折率や吸収率が変化する。これにより、カプラ２０５で合波された光が変調される。このように、当該光デバイス１１０により、入力光の増幅と変調を行うことができる。
【００６０】
次に、図６および図７を用いて、本実施の形態における光デバイスの製造方法について説明する。なお、図６は、本実施の形態における製造方法の各工程における図２のＩＩＩ−ＩＩＩ方向の断面の概要を示す図である。図７は、当該製造方法の各工程における図２のＩＶ−ＩＶ方向の断面の概要を示す図である。図８は、当該製造方法の各工程における図２のＶ−Ｖ方向の断面の概要を示す図である。
【００６１】
まず、周知の有機金属気相成長法を用いて、順に、ｎ型ＩｎＰ基板３０２上に、ハイメサ用エッチストップ層３０３、ｎ型ＩｎＰクラッド層３０５、半導体マッハツェンダ変調器用コア層３０６、ｐ型ＩｎＰクラッド層３０４を形成する（Ｓ１０１）。ここで、ハイメサ用エッチストップ層３０３の厚みは、例えば、約５ｎｍとする。また、半導体マッハツェンダ変調器用コア層３０６の構造は、例えば、上下を一対のＩｎＧａＡｓＰ光閉じ込め層（図示なし）で挟まれたアンドープ歪多重量子井戸構造（図示なし）である。
【００６２】
さらに、ｎ型ＩｎＰクラッド層３０５の厚みは、ハイメサをドライエッチングで形成する際に、エッチストップ層３０３がウェハ面内での分布も考慮して削られない程度の厚さが必要となる。具体的には、本実施の形態においては、ｎ型ＩｎＰクラッド層３０５の厚みを例えば０．８μｍ乃至１．０μｍとする。
【００６３】
このように本実施の形態では、ハイメサ用エッチストップ層３０３の形成を、基板３０２への最初の結晶成長工程の一部分として行う。よって、ハイメサ用エッチストップ層３０３を形成することに起因する製造コストの増加を効果的に抑制することができる。
【００６４】
次に、半導体マッハツェンダ変調器２０１として残す領域を、例えば、ＳｉＯ２からなる絶縁膜マスク６０１でカバーした後、ドライエッチングとウェットエッチングにより、半導体光増幅器２０２を形成する領域にある半導体多層構造（ｎ型ＩｎＰクラッド層３０５、半導体マッハツェンダ変調器用コア層３０６、ｐ型ＩｎＰクラッド層３０４）を除去する（Ｓ１０２）。
【００６５】
この時に、コア層３０６の下のｎ型ＩｎＰクラッド層３０５、及びエッチストップ層３０３は、エッチングせずに残している。これは以下の理由による。仮にこのｎ型ＩｎＰクラッド層３０５、及びエッチストップ層３０３をエッチングした場合、ｎ型ＩｎＰクラッド層３０５が０．８μｍの厚さがあるため、半導体マッハツェンダ変調器用コア層３０６に対し０．８μｍの段差が生じる。このため、次に行なうバットジョイント接続の結晶成長において、半導体光増幅器用コア層３０７の下に高さ調整のための約０．８μｍ厚程度のＩｎＰバッファー層が必要となり、連続成長する半導体光増幅器用コア層３０７の結晶品質の劣化が懸念される。また、ＩｎＰバッファー層があることにより光軸をあわせる制御が容易ではなくなり、半導体マッハツェンダ変調器用コア層３０６と半導体光増幅器用コア層３０７との光学的な接続が十分に得られない、という問題が生じる。
【００６６】
次に、半導体光増幅器２０２を形成する領域に、例えば、有機金属気相成長法を用いて、半導体光増幅器用コア層３０７と、ｐ型ＩｎＰクラッド層３０４を結晶成長する（Ｓ１０３）。なお、半導体光増幅器用コア層３０７は、上下をＩｎＧａＡｓＰ光閉じ込め層（図示なし）で挟まれたＩｎＧａＡｓＰ歪多重量子井戸構造（図示なし）を有する。これにより、半導体マッハツェンダ変調器用コア層３０６と半導体光増幅器用コア層３０７がバットジョイント接続される。
【００６７】
次に、絶縁膜マスク６０１を、例えば、バッファードフッ酸を用いて除去する。そして、例えば、有機金属気相成長法を用いて、半導体マッハツェンダ変調器用コア層３０６と半導体光増幅器用コア層３０７がバットジョイント接続された基板の上面全体に、ｐ型ＩｎＰクラッド層３０４を積み増すように結晶成長する。その後、更に、ｐ型ＩｎＧａＡｓコンタクト層６０２を結晶成長する（Ｓ１０４）。
【００６８】
次に、例えば、ＳｉＯ２膜からなるメサストライプマスク６０３を形成する。そして、当該メサストライプマスク６０３をエッチングマスクとして用い、ドライエッチングにより、ｐ型ＩｎＰクラッド層３０４の途中まで半導体多層構造をエッチングする（Ｓ１０５）。
【００６９】
この時点では、ハイメサ構造となる半導体マッハツェンダ変調器用コア層３０６はまだエッチングされていないが、後述するドライエッチングにおいて、コア層３０６を完全にエッチングし、ハイメサ構造を形成する。
【００７０】
なお、当該メサストライプマスク６０３の形成には、例えば、通常の手法（例えば、熱ＣＶＤ法によるＳｉＯ２膜形成とフォトリソグラフィによるレジストパターン形成、ドライエッチングによるＳｉＯ２膜へのパターン転写の工程とレジストパターンの除去工程）を用いる。また、当該ドライエッチングには、例えば、通常の塩素系ガスを用いたＩＣＰ(Inductively Coupled Plasma)ドライエッチングを用いる。
【００７１】
次に、ローメサ構造とする半導体光増幅器２０２の部分をレジストマスクパターン６０４でカバーする。その後、ドライエッチングにより、ハイメサ構造とする半導体マッハツェンダ変調器２０１部分のハイメサを、更に、エッチングする。具体的には、当該ドライエッチングは、ｐ型ＩｎＰクラッド層３０４、半導体マッハツェンダ変調器用コア層３０６、及び、ｎ型ＩｎＰクラッド層３０５の一部まで行う。なお、当該ドライエッチングには、例えば、上述のＩＣＰドライエッチングを用いる（Ｓ１０６）。
【００７２】
なお、当該エッチングの際に、ｎ型ＩｎＰクラッド層３０５が、１μｍ程度であるため、その下に形成されたエッチストップ層３０３が、面内全体でドライエッチングにてエッチングされることは無い。
【００７３】
次に、レジストマスクパターン６０４を除去した後、ウェットエッチングにより、半導体マッハツェンダ変調器２０１を形成する部分ではｎ型ＩｎＰクラッド層３０５の残りの部分、及び、半導体光増幅器２０２を形成する部分ではｐ型ＩｎＰクラッド層３０４の残り部分を除去する。なお、レジストマスクパターン６０４の除去は、例えば、酸素プラズマ処理により行う。また、当該ウェットエッチングには、例えば、塩酸系ウェットエッチング液を用いる（Ｓ１０７）。
【００７４】
ここで、当該ウェットエッチングは、半導体マッハツェンダ変調器２０１の部分ではハイメサ用エッチストップ層３０３で停止する。また、半導体光増幅器２０２の部分では、ローメサ用エッチストップ層として機能する半導体光増幅器用コア層３０７の最上部にあるＩｎＧａＡｓＰ光閉じ込め層（図示なし）で停止する。よって、ハイメサの高さの均一化を図ることができる。結果として、ハイメサのメサ折れ不良を効果的に抑制することができる。
【００７５】
つまり、本実施の形態においては、ハイメサのエッチングの工程を、材料選択性の無いエッチングステップと、材料選択性のあるエッチングステップの、大きく２つのステップに分けて実施する。よって、ハイメサの高さの均一化を図ることができる。結果として、ハイメサのメサ折れ不良を効果的に抑制することができる。
【００７６】
特に、ハイメサ構造の半導体マッハツェンダ変調器２０１とローメサ構造の半導体光増幅器２０２の導波路を１つのデバイスに形成する構造において、本願発明の構造は、ハイメサ、ローメサの高さの均一化を図ることができる。
【００７７】
次に、例えば、プラズマＣＶＤによってメサの側壁、及び、ハイメサ用エッチストップ層３０３と半導体光増幅器用コア層３０７の上面にＳｉＯ２からなるパッシベーション膜３０９を形成する。その後、例えば、周知の塗布、ベーキング、エッチバック工程により、樹脂３０８を形成し、素子全体を平坦化する（Ｓ１０８）。
【００７８】
次に、メサストライプマスク６０３を除去した後、半導体マッハツェンダ変調器用ｐ電極２０７、半導体光増幅器用ｐ電極２１０を形成する。その後、裏面を研磨してｎ型ＩｎＰ基板３０２を、例えば、約１５０μｍ程度の厚さまで薄くすることにより、ｎ電極３０１を形成してウェハ工程が完了する。最後に、ウェハから光デバイス１１０を形成する部分をへき開により切り出し、当該部分１１０の両端面に無反射コーティング膜２１１と無反射コーティング膜２１２を形成する（Ｓ１０９）。上記のようにして、光デバイス１１０を得ることができる。
【００７９】
本実施の形態によれば、ハイメサ用エッチストップ層３０３を設けることによって、半導体マッハツェンダ変調器２０１における光導波路部２０３のハイメサのメサ高さを均一にすることができる。よって、ハイメサの高さが必要以上に高くなることがないため、製造プロセス中のメサ折れ不良を従来技術と比較して大幅に減少することができる。結果として、半導体光増幅器２０１及び半導体マッハツェンダ変調器２０２を集積した光デバイス１１０や当該光デバイス１１０を含む光モジュール１００を、高歩留り、かつ、安定的に生産することができる。また、本実施の形態によれば、メサ折れ不良が起こりにくく、素子製造歩留まりの高い光デバイス１１０を実現することができる。更に、当該光デバイス１１０を搭載することにより、光モジュール１００を低コストで製造できる。
【００８０】
また、上記のように本実施形態によれば、ハイメサ構造の半導体マッハツェンダ変調器２０１とローメサ構造の半導体光増幅器２０２の導波路を１つのデバイスに形成する構造において、同時にウェットエッチにてメサを形成でき、且つハイメサ、ローメサとも各々にエッチストップ層があるために、両者とも設計通りの高さとすることができ、さらにその高さを安定して制御よく作製することができる。
【００８１】
なお、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、上記実施の形態で示した構成と実質的に同一の構成、同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成で置き換えてもよい。例えば、上記においては、メサの周囲を半導体で埋め込まないいわゆるリッジ導波路型構造とした場合について説明したが、メサの周囲を半導体で埋め込んだ、いわゆる埋込みヘテロ構造（BH: Buried Heterostructure）としても良い。
【００８２】
また、本実施の形態においては、半導体マッハツェンダ変調器２０１と半導体光増幅器２０２とを集積する場合について説明したが、本発明は、半導体マッハツェンダ変調器２０１と波長可変型半導体レーザの組み合わせや、電界吸収型光変調器とＤＦＢ型半導体レーザの組み合わせなど、その他の様々な集積型光デバイス１１０に適用してもよい。
【００８３】
更に、上記に示した各層の材料は一例であって、これらに限定されない。例えば、上記基板３０２には、本実施の形態で例示したＩｎＰの他に、ＧａＡｓ、ＧａＮ、ＺｎＳｅ等他の材料を用いてもよい。また、ハイメサ用エッチストップ層３０３の材料としてはＩｎＧａＡｓＰの他、ＩｎＧａＡｌＡｓやＩｎＧａＡｓ、ＩｎＡｌＡｓなど、クラッド層３０４、３０５を形成する材料との間にエッチング速度の選択性がある限り、他の材料を用いてもよい。また、本実施の形態においては、半導体マッハツェンダ変調器用コア層３０６や半導体光増幅器用コア層３０７は、多重量子井戸構造としたが、これらはバルクの半導体層であってもよい。
【００８４】
[第２の実施形態]
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。本実施の形態における光デバイス８１０は、レーザ８１１と、半導体光増幅器２０２と、半導体マッハツェンダ変調器２０１とを集積する点が、主に、上記第１の実施形態と異なる。また、本実施の形態における光デバイス８１０の製造方法は、半導体マッハツェンダ変調器２０１のハイメサを形成する際にドライエッチングのみを用いる点が、主に、上記第１の実施形態と異なる。なお、下記においては、第１の実施形態と同様である点については説明を省略する。
【００８５】
図９は、本実施の形態における光デバイスの上面の概要を示す図である。図１０は、図９のＸ−Ｘ断面の概要を示す図である。図１１は、図９のＸＩ−ＸＩ断面の概要を示す図である。図１２は、図９のＸＩＩ−ＸＩＩ断面の概要を示す図である。
【００８６】
図９乃至図１２に示すように、第１の実施の形態と同様に、光デバイス８１０においては、図１０の下方から順に、ｎ電極層３０１、ｎ型ＩｎＰ基板３０２（基板）、ハイメサ用エッチストップ層３０３を有する。当該ｎ型ＩｎＰ基板３０２の全面にハイメサ用エッチストップ層３０３が配置される。
【００８７】
本実施の形態においては、当該ハイメサ用エッチストップ層３０３の上部に、レーザ８１１、半導体光増幅器２０２、及び、半導体マッハツェンダ変調器２０１がバットジョイント集積される。なお、レーザ８１１としては、例えば、抽出回折格子分布ブラッグ反射型（SG-DBR: Sampled Grating Distributed Bragg Reflector）波長可変レーザを集積した波長１．５５μｍ帯の半導体マッハツェンダ変調器集積波長可変レーザを用いる。
【００８８】
具体的には、レーザ８１１は、例えば、５周期のＩｎＧａＡｌＡｓ圧縮歪多重量子井戸からなる利得領域の前方と後方を、縦モード間隔の異なる２つのＳＧーＤＢＲ領域で挟んだ構造を有する。具体的には、図９に示すように、利得領域コア層９０２がＳＧ-ＤＢＲ領域コア層９０１とＳＧ-ＤＢＲ領域コア層９０３との間に形成される。当該利得領域コア層９０２及びＳＧ-ＤＢＲ領域コア層９０１、９０３は、ｐ型ＩｎＰクラッド層３０４とｎ型ＩｎＰクラッド層３０５の間に形成される。また、ｐ型ＩｎＰクラッド層３０４には、回折格子９０４が、ＳＧ-ＤＢＲ領域コア層９０１、９０３の上方に、形成される。
【００８９】
ここで、ＳＧ-ＤＢＲとは、回折格子９０４を有する領域と回折格子９０４を有さない領域からなる部分を一周期として複数周期繰り返した構造のことをいう。また、当該回折格子９０４の構造は、ｐ型ＩｎＰクラッド層３０４中に形成されたＩｎＧａＡｓＰの周期構造である。
【００９０】
当該ＳＧ-ＤＢＲ領域コア層９０１、利得領域コア層９０２、ＳＧ-ＤＢＲ領域コア層９０３、及び、半導体光増幅器用コア層３０７の最上部の層の材料組成は、全て、例えば、ＩｎＧａＡｌＡｓ（図示なし）である。また、当該ＩｎＧａＡｌＡｓが、ローメサ用エッチストップ層として機能する。また、半導体マッハツェンダ変調器用コア層３０６は、例えば、その上下をＩｎＧａＡｌＡｓ光閉じ込め層で挟まれた３０周期のＩｎＧａＡｌＡｓ無歪多重量子井戸であり、量子井戸層の厚さは、例えば、約５ｎｍ、バリア層の厚さは約１０ｎｍである。また、ＳＧ-ＤＢＲ領域コア層９０１、利得領域コア層９０２、ＳＧ-ＤＢＲ領域コア層９０３の上部にはそれぞれ、前方抽出回折格子ＤＢＲ用ｐ電極８０１及び８０３、レーザ利得領域用ｐ電極８０２、後方抽出回折格子ＤＢＲ用ｐ電極８０４が形成され、対応する電極パッド８０４乃至８０６に接続される。
【００９１】
また、図１１及び図１２に示すように、レーザ８１１及び半導体光増幅器２０２の構造は、ローメサ光導波路構造であり、半導体マッハツェンダ変調器２０１の構造は、ハイメサ光導波路構造である。ここで、本実施の形態においては、半導体光増幅器２０２のローメサ及び半導体マッハツェンダ変調器２０１のハイメサは、垂直異方性の高いメサ形状となる。言い換えれば、当該ローメサ及びハイメサに、裾野形状のテーパ部が形成されない。これにより、メサ幅を高い寸法精度で形成することができる。なお、レーザ８１１のローメサについても同様である。
【００９２】
次に、本実施形態における光デバイス８１０の製造方法について説明する。本実施形態における製造方法は、主に、ハイメサ及びローメサ形成の際に、ドライエッチングのみを用いる点が第１の実施形態と異なる。なお、下記においては、第１の実施形態と同様である点については説明を省略する。
【００９３】
上述のように、第１の実施形態においては、メサのエッチング工程において、まず材料選択性の無い塩素系ガスのドライエッチングでメサのエッチングを途中まで行い、その後材料選択性の有る塩酸系のウェットエッチングでＩｎＰを追加エッチングすることで、メサ形成を行う。また、エッチストップ層としては、例えば、ＩｎＧａＡｓＰを用いる。
【００９４】
これに対して、本実施形態においては、材料選択性の有るエッチング手法、例えば、エタン／酸素／水素混合ガスのドライエッチングを用い、また、エッチストップ層としてＩｎＧａＡｌＡｓを用いる。ここで、例えば、エタンなどの炭化水素系ガスに酸素を添加したガスを用いたドライエッチングでは、ＩｎＰやＩｎＧａＡｓＰのエッチング速度に対してＩｎＧａＡｌＡｓのエッチング速度が著しく遅くなる選択性が発現する。そこで、本実施形態では、当該ドライエッチングを用いて選択エッチングを行う。
【００９５】
そして、半導体マッハツェンダ変調器２０１のハイメサは、例えば、ＩｎＧａＡｌＡｓからなるハイメサ用エッチストップ層３０３でエッチングを停止させることにより形成する。また、ローメサは、例えば、半導体光増幅器用コア層３０７の最上部にあるＩｎＧａＡｌＡｓ層、ＳＧ-ＤＢＲ領域コア層９０１の最上層にあるＩｎＧａＡｌＡｓ層、ＩｎＧａＡｌＡｓ圧縮歪多重量子井戸からなる利得領域コア層９０２の最上部にあるＩｎＧａＡｌＡｓ層、ＳＧ-ＤＢＲ領域コア層９０３の最上部にあるＩｎＧａＡｌＡｓ層の上面でエッチングを停止させることにより形成する。
【００９６】
本実施の形態によれば、半導体光増幅器２０２及びレーザ８１１のローメサ及び半導体マッハツェンダ変調器２０１のハイメサを、垂直異方性の高いメサ形状とすることができ、上記第１の実施の形態のような裾野形状のテーパ部が生じない。これにより、メサ幅を高い寸法精度で形成することができる。また、ハイメサの高さは、ハイメサ用エッチストップ層３０３の位置で規定されることから、ハイメサの高さを均一、例えば約４．５μｍの高さで均一、にすることができる。このため、ハイメサのメサ折れ不良を効果的に防止することができ、結果として、光デバイス８１０等を高い歩留まりで形成することができる。
【００９７】
なお、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、上記実施の形態で示した構成と実質的に同一の構成、同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成で置き換えてもよい。
【００９８】
例えば、上記においては、発振波長が１．５５μｍ帯の光デバイス８１０を例として主に説明したが、これに限られず、例えば、発振波長が１．３μｍ帯の素子等のその他の素子に適用してもよい。また、本実施の形態においては、半導体マッハツェンダ変調器と波長可変レーザを集積した光デバイス８１１について説明したが、ビーム拡大器と半導体レーザを集積した光デバイス等、その他の集積型光デバイスに適用してもよい。また、本実施形態においてはメサストライプの主たる方向が順メサ方向である光デバイス８１０について説明したが、メサストライプの主たる方向が逆メサ方向である集積型光デバイスにも同様に適用してもよい。
【００９９】
また、上記本実施の形態においては、レーザ８１１と、半導体光増幅器２０２と、半導体マッハツェンダ変調器２０１とを集積した光デバイス８１０において、半導体マッハツェンダ変調器２０１のハイメサを形成する際にドライエッチングのみを用いる場合について説明したが、レーザ８１１と、半導体光増幅器２０２と、半導体マッハツェンダ変調器２０１とを集積した光デバイス８１０に、上記第１の実施形態と同様に、ドライエッチング及びウェットエッチングを用いてもよい。また、上記第１の実施形態における光デバイス８１０において、本実施の形態のようにドライエッチングのみを用いてもよい。
【０１００】
[第３の実施形態]
次に、本発明の第３の実施形態について説明する。本実施の形態における光デバイス１２０は、主に、ハイメサ光導波路構造の半導体マッハツェンダ変調器２０１とローメサ光導波路構造の半導体レーザ１２２をモノリシック集積した点、及び、ローメサ用エッチストップ層１３２を独立して形成する点が、上記第１の実施の形態と異なる。なお、下記において第１の実施形態と同様である点については説明を省略する。
【０１０１】
図１３は、本実施の形態における光デバイスの上面の概要を示す図である。図１４は、図１３に示した光デバイスのＸＩＶ−ＸＩＶ断面の概要を示す図である。図１５は、図１３に示した光デバイスのＸＶ−ＸＶ断面の概要を示す図である。図１６は、図１３に示した光デバイスのＸＶＩ−ＸＶＩ断面の概要を示す図である。
【０１０２】
図１３に示すように、本実施の形態における光デバイス１２０は、半導体マッハツェンダ変調器２０１及び半導体レーザ１２２を有する。当該半導体マッハツェンダ変調器２０１と半導体レーザ１２２は、バットジョイント法により、接続される。半導体レーザ１２２が形成される部分には、レーザ用電極１２１が配置され、当該レーザ用電極１２１は、引き出し線１２３を介して、電極パッド１２４に接続される。
【０１０３】
図１４に示すように、ｎ型ＩｎＰ基板３０２上の全面に、ハイメサ用エッチストップ層３０３が形成され、当該ハイメサ用エッチストップ層３０３の上部に、半導体マッハツェンダ変調器２０１と、半導体レーザ１２２が形成される。
【０１０４】
また、図１５に示すように、当該光デバイス１２０における半導体マッハツェンダ変調器２０１の光導波路部２０３（ハイメサに相当）は、第１の実施形態と同様に、基板３０２側から順に、ｎ型ＩｎＰクラッド層３０５、半導体マッハツェンダ変調器用コア層３０６、ｐ型ＩｎＰクラッド層３０４を含む。なお、例えば、当該ハイメサの幅は、約１．５μｍ、高さは、約４．５μｍである。
【０１０５】
また、図１６に示すように、半導体レーザ１２２の構造はローメサ光導波路構造であり、ハイメサ用エッチストップ層３０３上に基板３０２側から順に、ｎ型ＩｎＰクラッド層３０５、半導体レーザ用量子井戸層１３１、ローメサ用エッチストップ層１３２が積層される。そして、ローメサが形成される部分にはｐ型ＩｎＰクラッド層３０４が、更に、積層され、ローメサが形成されない部分には樹脂３０８が積層される。また、ローメサ上部を覆うようにレーザ用電極１２１が積層される。
【０１０６】
ここで、第１の実施の形態においては、半導体光増幅器用コア層３０７の最上部に形成するＩｎＧａＡｓＰ光閉じ込め層（図示なし）が、ローメサ用エッチストップ層として機能する構成について説明したが、本実施の形態においては、半導体レーザ用量子井戸層１３１の上部にローメサ用エッチストップ層１３２を設ける点が第１の実施の形態と異なる。なお、当該ローメサ用エッチストップ層１３２としては、例えば、ＩｎＧａＡｓＰまたはＩｎＧａＡｌＡｓ等を用いる。
【０１０７】
なお、本実施の形態における光デバイス１２０の製造方法は、ハイメサのエッチング工程において、上記第１の実施の形態と同様に、ドライエッチングとウェットエッチングを用いた選択エッチングを行う。これにより、第１の実施形態と同様に、ハイメサのメサ高さを均一にすることができるとともに、メサストライプが順メサ方向の場合には、ハイメサの根元に（２１１）結晶面を主面とする裾野形状のテーパ部を形成することができる。
【０１０８】
本実施形態によれば、ハイメサ用エッチストップ層３０３を設けることによって、ハイメサ光導波路２０４のメサ高さを均一にすることができる。よって、ハイメサの高さが必要以上に高くなることがないため、製造プロセス中のメサ折れ不良を従来技術と比較して大幅に減少することができる。また、上記のようにハイメサの下部に裾野形状のテーパ部を設けることにより、更にハイメサの機械的強度がさらに強くすることもできる。
【０１０９】
本発明は、上記第１乃至第３の実施の形態に限定されるものではなく、上記実施の形態で示した構成と実質的に同一の構成、同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成で置き換えてもよい。例えば、半導体マッハツェンダ変調器や、抽出回折格子分布ブラッグ反射型波長可変レーザ、半導体光増幅器等を用いる場合を例として説明したが、上記実施の形態で示した構成と実質的に同一の構成、同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる限り、異なる形式の変調器やレーザ、増幅器を用いてもよいし、組み合わせてもよい。また、上記に示した各層の材料は、一例であって、これに限定されない。更に、上記においては、変調導波路２０６が２本の場合について説明したが、その他の数の変調導波路２０６を有してもよい。なお、特許請求の範囲に記載の第１の光導波路が、例えば、上記第１乃至第３の実施の形態におけるハイメサに相当し、第２の光導波路が、例えば、上記第１乃至第３の実施の形態におけるローメサに相当する。
【符号の説明】
【０１１０】
１００  光モジュール、１０１  パッケージ、１０２  波長可変レーザ、１０３  ハーフミラー、１０４  波長ロッカ、１０５  キャリア、１０６  ペルチェ、１０７  サーミスタ、１０８  複数の集光レンズ、１０９  光アイソレータ、１１０、１２０、８１０  光デバイス、１２１  レーザ用電極、１２２  半導体レーザ、１２３  引き出し線、１２４  電極パッド、１３１  半導体レーザ用量子井戸層、１３２  ローメサ用エッチストップ層、２０１  半導体マッハツェンダ変調器、２０２  半導体光増幅器、２０３  光導波路部、２０４  光導波路、２０５  カプラ、２０６  変調導波路、２０７  半導体マッハツェンダ変調器用ｐ電極、２０８  引き出し線、２０９  電極パッド、２１０  半導体光増幅器用ｐ電極、３０１  ｎ電極、３０２  ｎ型ＩｎＰ基板、３０３  ハイメサ用エッチストップ層、３０４  ｐ型ＩｎＰクラッド層、３０５  ｎ型ＩｎＰクラッド層、３０６  半導体マッハツェンダ変調器用コア層、３０７  半導体光増幅器用コア層、３０８  樹脂、３０９  パッシベーション膜、６０１  絶縁膜マスク、６０２  ｐ型ＩｎＧａＡｓコンタクト層、６０３  メサストライプマスク、６０４  レジストマスクパターン、８０１、８０３  前方抽出回折格子ＤＢＲ用ｐ電極、８０２  レーザ利得領域用ｐ電極、８０４  後方抽出回折格子ＤＢＲ用ｐ電極、８０４、８０５、８０６  電極パッド、８１１  レーザ、９０１、９０３  ＳＧ-ＤＢＲ領域コア層、９０２  利得領域コア層、９０４  回折格子。
【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７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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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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