(57)【要約】【課題】複雑な工程を省略して、簡単に波長変換素子を製造する。【解決手段】先ず、フォトリソグラフィ及びドライエッチングにより、基板１０の上側部分の第１領域５ａに水平面１１ａ及び第２領域５ｂに傾斜面１１ｂを形成して、基板の上側表面を水平面と傾斜面の周期構造にする。次に、基板の上側表面上に設けられた周期構造上にＧｅ層２０を形成する。次に、Ｇｅ層上に、第２領域の自発分極の方向が、第１領域の自発分極の方向に対して反転するように、ＧａＡｓ層３０を形成する。次に、ＧａＡｓ層上に、第２領域の自発分極の方向が、第１領域の自発分極の方向に対して反転するように、第１クラッド層４０、導波路層５０、及び第２クラッド層６０を順に形成する。【選択図】図２
2006220744.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
フォトリソグラフィ及びドライエッチングにより、半導体基板の上側部分の第１領域に水平面及び第２領域に傾斜面を形成して、前記上側部分を前記水平面と前記傾斜面の周期構造にする工程と、
前記周期構造上にＧｅ層を形成する工程と、
前記Ｇｅ層上に、前記第２領域内の自発分極の方向が、前記第１領域内の自発分極の方向に対して反転しているように、ＧａＡｓ層を形成する工程と、
前記ＧａＡｓ層上に、前記第２領域内の自発分極の方向が、前記第１領域内の自発分極に方向に対して反転しているように、第１クラッド層、導波路層、及び第２クラッド層を順次に積層して形成する工程と
を備えることを特徴とする波長変換素子の製造方法。
【請求項２】
第１領域と第２領域に周期的に区画された半導体基板の上側表面上に、フォトリソグラフィ及びドライエッチングにより、前記第２領域に開口部が設けられている絶縁膜マスクを形成する工程と、
前記半導体基板の上側表面の、前記開口部からの露出面上にＳｉ層及びＧａＡｓ層を順次に積層して形成する工程と、
前記絶縁膜マスクを除去する工程と、
前記第１領域の、前記半導体基板の上側表面の領域上、及び、前記ＧａＡｓ層上に、前記第２領域内の自発分極の方向が、前記第１領域内の自発分極の方向に対して反転しているように、第１クラッド層、導波路層、及び第２クラッド層を順次に積層して形成する工程と
を備えることを特徴とする波長変換素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、波長変換素子の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
波長変換装置を構成する波長変換素子として、周期的ドメイン反転構造が形成された光導波路によって、擬似位相整合（ＱＰＭ：Ｑｕａｓｉ−Ｐｈａｓｅ  Ｍａｔｃｈｉｎｇ）を実現して波長変換を行う、擬似位相整合型波長変換素子（以下、ＱＰＭ型波長変換素子と称することもある。）が開発されている（例えば、非特許文献１又は非特許文献２参照）。
【０００３】
図４及び図５を参照して、従来の半導体素子の製造方法について説明する。
【０００４】
先ず、ＧａＡｓエピタキシャル基板７０の（１、０、０）面７１上に、エッチングストップ層として、ＡｌＧａＡｓ層８０を形成する。その後、ＡｌＧａＡｓ層８０上に、接着層としてＧａＡｓ層９０を形成して第１構造体１１０とする（図４（Ａ））。
【０００５】
次に、第１構造体１１０と、ＧａＡｓ基板１０とを燐酸処理した後、第１構造体１１０のＧａＡｓ層９０と、ＧａＡｓ基板１０の（１、０、０）面１１とを密着させて、室温で接着する。この接着では、ＧａＡｓエピタキシャル基板７０の［０、１、１］軸が、ＧａＡｓ基板１０の［０、１、１］軸と平行になるようにする。なお、ここで行う燐酸処理によって、ＧａＡｓ基板１０の表面の酸化物が除去でき、さらに、ＧａＡｓ基板１０の表面付近のＡｓ濃度が高くなるため、再酸化を防ぐことができる（図４（Ｂ））。
【０００６】
次に、ＧａＡｓ基板１０とＧａＡｓエピタキシャル基板７０が接着された第２構造体１１２に対して、７５０℃の水素雰囲気中で、２時間程度の熱処理を行う。その後、ＧａＡｓエピタキシャル基板７０及びＡｌＧａＡｓ層８０をウェットエッチングにより除去する（図４（Ｃ））。
【０００７】
次に、ＧａＡｓエピタキシャル基板７０及びＡｌＧａＡｓ層８０が除去されて露出したＧａＡｓ層９０上に、フォトリソグラフィ技術により、周期構造を持つフォトレジストマスク１００を形成する（図５（Ａ））。
【０００８】
フォトレジストマスク１００をマスクとしたエッチングにより、ＧａＡｓ層９０を選択的に除去する。このエッチングにより残存したＧａＡｓ層９０を第１ドメインＧａＡｓ層９２ａと称する（図５（Ｂ））。
【０００９】
レジストパターン１００を除去した後、ＧａＡｓ層９０が除去された部分を、ＧａＡｓで埋め込んで、第２ドメインＧａＡｓ層９２ｂを形成する（図５（Ｃ））。
【００１０】
その後、ＧａＡｓバッファ層３５、Ａｌ0.7Ｇａ0.3Ａｓ層（第１クラッド層）４０、Ａｌ0.6Ｇａ0.4Ａｓ層（導波路層）５０、Ａｌ0.7Ｇａ0.3Ａｓ層６０（第２クラッド層）及びＧａＡｓキャップ層６５の順で有機金属気相成長法（ＭＯＣＶＤ：Ｍｅｔａｌ  Ｏｒｇａｎｉｃ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）によって結晶成長する（図５（Ｄ））。
【００１１】
その後、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ：Ｒｅａｃｔｉｖｅ  Ｉｏｎ  Ｅｔｃｈｉｎｇ）によりリッジ導波路を形成する。
【非特許文献１】徐長青、武政敬三、中村幸治、篠崎啓助、和田浩、高森毅、岡山秀彰、上條健著「光通信用半導体擬似位相整合波長変換素子」信学技報、ＯＣＳ９６−６７、１９９６年
【非特許文献２】Ｃｈａｎｇ−ｑｕｉｇ  Ｘｕ、Ｋｅｉｚｏ  Ｔａｋｅｍａｓａ、Ｋｏｊｉ  Ｎａｋａｍｕｒａ、Ｈｉｄｅａｋｉ  Ｏｋａｙａｍａ  ａｎｄ  Ｔａｋｅｓｈｉ  Ｋａｍｉｊｏｈ著「ＡｌＧａＡｓ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  Ｑｕａｓｉｐｈａｓｅ−Ｍａｔｃｈｅｄ  Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ  Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒｓ」Ｊａｐａｎｅｓｅ  Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｐｈｙｓｉｃｓ  Ｖｏｌ．３７（１９９８）ｐｐ．８２３−８３１、１９９８年３月
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、上述の従来例の波長変換素子の製造方法では、ＧａＡｓ基板とＧａＡｓエピタキシャル基板とを貼り合わせる前に、エッチングストップ層の形成や、水素雰囲気中での熱処理を行った後、基板のエッチングをするので、製造工程が複雑で、困難であるという課題がある。
【００１３】
この発明は、上述の問題点に鑑みてなされたものであり、この発明の目的は、複雑な工程を省略した、簡単な波長変換素子の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上述した目的を達成するために、この発明の波長変換素子の製造方法は、以下の工程を備えている。先ず、フォトリソグラフィ及びドライエッチングにより、半導体基板の上側部分の第１領域に水平面及び第２領域に傾斜面を形成して、半導体基板の上側部分を水平面と傾斜面の周期構造にする。次に、半導体基板の上側表面の周期構造上にＧｅ層を形成する。次に、Ｇｅ層上に、第２領域内の自発分極の方向が、第１領域内の自発分極の方向に対して反転するように、ＧａＡｓ層を形成する。次に、ＧａＡｓ層上に、第２領域内の自発分極の方向が、第１領域内の自発分極の方向に対して反転するように、第１クラッド層、導波路層、及び第２クラッド層を順次に積層して形成する。
【００１５】
また、この発明の波長変換素子の他の好適実施例は、以下の工程を備えている。先ず、第１領域と第２領域に周期的に区画された半導体基板の上側表面上に、フォトリソグラフィ及びドライエッチングにより、第２領域に開口部が設けられている絶縁膜マスクを形成する。次に、半導体基板の上側表面の、第２領域に設けられた開口部からの露出面上にＳｉ層及びＧａＡｓ層を順次に積層して形成する。次に、絶縁膜マスクを除去する。次に、第１領域の、半導体基板の上側表面の領域上、及び、第２領域のＧａＡｓ層上に、第２領域内の自発分極の方向が、第１領域内の自発分極の方向に対して反転するように、第１クラッド層、導波路層、及び第２クラッド層を順次に積層して形成する。
【発明の効果】
【００１６】
この発明の波長変換素子の製造方法によれば、ＧａＡｓ基板とＧａＡｓエピタキシャル基板を貼り合わせる工程が不要であるので、エッチングストップ層の形成や、水素雰囲気中での熱処理の工程が不要となるなど、複雑で困難な工程を省略することができる。
【００１７】
また、バッファ層の形成と、第１クラッド層、導波路層及び第２クラッド層の形成とを、基板を大気に曝すことなく連続的に行えば、工程がさらに簡略化される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、図を参照して、この発明の実施の形態について説明するが、各構成要素の構成および配置関係についてはこの発明が理解できる程度に概略的に示したものに過ぎない。また、以下、この発明の好適な構成例につき説明するが、各構成要素の組成（材質）および数値的条件などは、単なる好適例にすぎない。従って、この発明は以下の実施の形態に限定されない。
【００１９】
（第１実施形態）
図１（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）及び（Ｄ）と図２（Ａ）、（Ｂ）及び（Ｃ）は第１実施形態の波長変換素子の製造工程を説明するための概略図で、断面の切り口で示してある。
【００２０】
先ず、半導体基板としてＧａＡｓ基板１０を用意する。なお、半導体基板として、Ｓｉ基板、Ｇｅ基板、あるいは、ＩｎＰ基板を用いても良い。ここでは、ＧａＡｓ基板１０を、その上側表面が（１、０、０）面１１である直方体状として説明する。図１（Ａ）〜（Ｄ）及び図２（Ａ）〜（Ｃ）では、断面を（０、１、１）面１２とし、及び、ＧａＡｓ基板１０の紙面に対して右側の側面を（０、−１、１）面１３とする。ここで、−１は、ミラー指数の１の上にバーをつけたものを表している。なお、ＧａＡｓ基板１０は、（１、０、０）面を［０、１、１］軸に対して１０度程度まで傾斜させた傾斜基板としても良い（図１（Ａ））。
【００２１】
次に、ＧａＡｓ基板１０の（１、０、０）面１１上に、例えばＣＶＤ法などの任意好適な周知の方法でシリコン酸化（ＳｉＯ２）膜１５を形成する。その後、ＳｉＯ２膜１５上に、フォトレジスト１７を塗布する（図１（Ｂ））。
【００２２】
次に、グラデーションマスクを用いたフォトリソグラフィにより、フォトレジスト１７をパターニングして、第１領域５ａに水平面１８ａと第２領域５ｂに傾斜面１８ｂを周期的に有する傾斜型レジスト１８に加工する（図１（Ｃ））。第１領域５ａ及び第２領域５ｂは、一組の連続した領域であって、この一組を基準として周期的に形成する。また、第１及び第２領域の大きさは、設計に応じて任意好適に設定すればよい。
【００２３】
次に、傾斜型レジスト１８をマスクとして、ＳｉＯ２膜１５に対してドライエッチングを行う。このドライエッチングにより、ＳｉＯ２膜１５の一部分が除去されて、傾斜型絶縁膜マスク１６になる。このドライエッチングにおいて、傾斜型レジスト１８は、ＳｉＯ２膜１５の一部分とともに除去される。傾斜型レジスト１８は、厚みの均一部分と厚みが連続的に低減する部分とを有しているので、ＳｉＯ２膜１５も傾斜型レジスト１８の形状に合せてエッチングされる。従って、傾斜型絶縁膜マスク１６のマスク形状は、エッチングされたＳｉＯ２膜１５に転写される。よって、ＳｉＯ２膜１５は、このエッチングによって、傾斜型レジスト１８の形状と同一形状の傾斜型絶縁膜マスク１６となる。従って、傾斜型絶縁膜マスク１６は、第１領域５ａに水平面１６ａと第２領域５ｂに傾斜面１６ｂを周期的に有している（図１（Ｄ））。
【００２４】
次に、下地であるＧａＡｓ基板１０に対して、傾斜型絶縁膜マスク１６を用いたドライエッチングを行い、ＧａＡｓ基板１０の上側部分のエッチングを行う。このとき、傾斜型絶縁膜マスク１６も、ＧａＡｓ基板１０の上側部分とともに除去される。ＧａＡｓ基板１０の上側部分の形状は、傾斜型絶縁膜マスク１６の形状と同様に、当該マスク１６の形状を転写した形状になる。従って、ＧａＡｓ基板１０の上側表面は、第１領域５ａに水平面１１ａと第２領域５ｂに傾斜面１１ｂを周期的に有している。つまり、ＧａＡｓ基板１０の上側表面は、水平面１１ａと傾斜面１１ｂの周期構造になる。ここで、傾斜面１１ｂの傾斜方向は、［０、−１、１］軸を基準として形成される。また、傾斜面１１ｂの水平面１１ａに対する、すなわち、傾斜面１１ｂの［０、−１、１］軸に対する傾斜角度θは１〜１０度程度とする（図２（Ａ））。
【００２５】
エッチング後のＧａＡｓ基板１０の（１、０、０）面１１に形成された周期構造上に、バッファ層としてＧｅ層２０及びＧａＡｓ層３０を順に成長させる。後述する過程で自発分極の反転を生じさせるために、Ｇｅ層２０を、２ｎｍ以上の厚さに形成するのが好ましい。また、ＧａＡｓ層３０は、１０ｎｍ以上の厚さに形成するのが好ましい。Ｇｅ層２０及びＧａＡｓ層３０の形成には、例えば、分子線エピタキシャル成長（ＭＢＥ：Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ  Ｂｅａｍ  Ｅｐｉｔａｘｙ）装置を用いることができる。成長条件の詳細は、装置依存性があるため装置固有の最適条件とするが、例えば、Ｇｅ層２０の成長温度を、４００〜５００℃程度とし、ＧａＡｓ層３０の成長温度を、４００〜６５０℃程度とする（図２（Ｂ））。
【００２６】
ＧａＡｓ基板１０の上側表面の傾斜方向によって、その上に成長したＧａＡｓ層３０の自発分極の方向が反転する。ここでは、第１領域５ａ内の自発分極、すなわち水平面１１ａ上のＧａＡｓ層の部分の自発分極の方向が［１、０、０］軸方向であり、第２領域５ｂ内の自発分極、すなわちエッチングにより形成された傾斜面１１ｂ上の自発分極の方向が［−１、０、０］軸方向であるとする。以下の説明では、第１領域５ａ、すなわち、自発分極の方向が［１、０、０］軸方向であるドメインを第１ドメインと称する。また、第２領域５ｂ、すなわち、自発分極の方向が［−１、０、０］軸方向であるドメインを第２ドメインと称することもある。
【００２７】
図２（Ａ）を参照して説明した、傾斜面１１ｂの水平面１１ａに対する傾斜角度θは、第２ドメインの自発分極の方向が、第１ドメインの自発分極に対して反転するように設定されているものとしている。
【００２８】
次に、例えば、ＭＢＥ装置を用いたエピタキシャル成長により、Ａｌ0.6Ｇａ0.4Ａｓ層（以下、第１クラッド層とも称する。）４０、Ａｌ0.7Ｇａ0.3Ａｓ層（以下、導波路層とも称する。）５０、及びＡｌ0.6Ｇａ0.4Ａｓ層（以下、第２クラッド層とも称する。）６０を順に形成する。
【００２９】
第１クラッド層４０、導波路層５０及び第２クラッド層６０の自発分極の方向は、第１領域５ａ及び第２領域５ｂの領域毎に、各領域におけるＧａＡｓ層３０の自発分極の方向に等しくなる（図２（Ｃ））。
【００３０】
なお、バッファ層の形成と、第１クラッド層４０、導波路層５０及び第２クラッド層６０の形成は、真空を破らずに連続的に行っても良い。
【００３１】
第１ドメインと第２ドメインの周期的ドメイン反転構造を得た後、ＧａＡｓのキャップ層を形成した後、任意好適な周知の反応性イオンエッチング（ＲＩＥ：Ｒｅａｃｔｉｖｅ  Ｉｏｎ  Ｅｔｃｈｉｎｇ）により、リッジ導波路を形成する。このＲＩＥにより露出する第１及び第２クラッド層４０及び６０と導波路層５０の酸化を防ぐために、ＳｉＮ膜を任意好適な周知のＣＶＤ法などで形成する。
【００３２】
なお、周期的ドメイン反転構造を得た後の工程は、従来公知なので、詳細な説明を省略する。
【００３３】
第１実施形態の波長変換素子の製造方法によれば、ＧａＡｓ基板とＧａＡｓエピタキシャル基板を貼り合わせる工程が不要であるので、エッチングストップ層の形成や、水素雰囲気中での熱処理の工程が不要となるなど、複雑で困難な工程を省略することができる。
【００３４】
また、バッファ層の形成と、第１クラッド層４０、導波路層５０及び第２クラッド層６０の形成を、真空を破らずに、すなわち基板を大気に曝すことなく連続的に行えば、工程がさらに簡略化される。
【００３５】
ここでは、バッファ層等のエピタキシャル成長する層を、ＧａＡｓ層としているが、ＩｎＰ層を用いても良い。また、傾斜型絶縁膜マスク１６を形成せずに、ＧａＡｓ基板１０の（１、０、０）面１１上に、直接、傾斜型レジスト１８を形成しても良い。この場合、傾斜型レジスト１８をマスクとして用いたドライエッチングにより、ＧａＡｓ基板１０の上側部分がエッチングされる。
【００３６】
（波長変換素子の動作）
上述の工程で形成した波長変換素子に、信号光に比べて短波長の光をポンプ光として用いると、周波数ωｓの信号光と、周波数ωｐのポンプ光との非線形光学効果により、周波数ωｃの変換光が発生する。
【００３７】
例えば、周波数ωｓに対応する、信号光の波長λｓを１．５５μｍとし、周波数ωｐに対応する、ポンプ光の波長λｐを０．７７μｍとすると、変換光は、ωｃ＋ωｓ＝ωｐを満たす、周波数ωｃの差周波光となり、１／λｃ＋１／λｓ＝１／λｐの式から、変換光の波長λｃは、１．５３μｍとなる。
【００３８】
ここで、ポンプ光、信号光、及び変換光のそれぞれの波数ｋｐ、ｋｓ、及びｋｃ間の波数差をΔｋ（＝ｋｐ−ｋｓ−ｋｃ）とすると、波長変換素子を伝播した各光の位相差は、ΔｋＬとなる。ここで、Ｌは波長変換素子の素子長である。従って、伝播中に位相差が生じないためにはΔｋ＝０とする必要がある。
【００３９】
ｎを周波数ωでの屈折率、ｃを光速度としたときに、波数ｋは、ｋ＝ｎω／ｃで表される。この関係を用いると、Δｋ＝（ｎｐωｐ−ｎｓωｓ−ｎｃωｃ）／ｃが得られる。屈折率が光の周波数に依存して変化しないならば、ωｃ＋ωｓ＝ωｐであるので、常に、Δｋ＝０となる。しかし、実際には、屈折率は周波数依存性を有しており、Δｋは０とはならないので、周期的ドメイン反転構造が形成された波長変換素子であるＱＰＭ型波長変換素子が使用される。この周期的ドメイン反転構造の周期をΛとすると、波数間の関係は、Δｋ＝ｋｐ−ｋｓ−ｋｃ−２π／Λとなる。ここで、ポンプ光の特定の波長λｐ０に対して、ｋｐ０−ｋｓ０−ｋｃ０＝２π／ΛとなるようにΛを設定すると、この特定のポンプ光の波長λｐ０では、Δｋ＝０となり、大きな変換効率が得られる。
【００４０】
（第２実施形態）
図３（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）及び（Ｅ）は第２実施形態の波長変換素子の製造工程を説明するための概略図で、断面の切り口で示してある。
【００４１】
先ず、第１実施形態と同様に、半導体基板としてＧａＡｓ基板１０を用意する。なお、半導体基板として、Ｓｉ基板、Ｇｅ基板、あるいは、ＩｎＰ基板を用いても良い。ここでは、ＧａＡｓ基板１０を、その上側表面が（１、０、０）面１１である直方体状として説明する。図３（Ａ）〜（Ｅ）では、断面を（０、１、１）面１２とし、及び、ＧａＡｓ基板１０の紙面に対して右側の側面を（０、−１、１）面１３とする。なお、ＧａＡｓ基板１０は、（１、０、０）面１１を［０、１、１］軸に対して１０度程度まで傾斜させた傾斜基板としても良い（図３（Ａ））。
【００４２】
先ず、ＧａＡｓ基板１０の上側表面を、第１領域５ａ及び第２領域５ｂの連続する２つの領域を一組として、周期的な区画領域を設定しておく。
【００４３】
次に、ＧａＡｓ基板１０の（１、０、０）面１１上の全面に、例えばＣＶＤ法などの任意好適な周知の方法でＳｉＯ２膜を形成する。その後、従来周知のフォトリソグラフィ及びドライエッチングにより、ＳｉＯ２膜を加工して第１領域５ａ内のＳｉＯ２膜の部分を残存させると共に、第２領域５ｂ内のＳｉＯ２膜の部分をＧａＡｓ基板１０の表面を露出させるまで除去することによって、絶縁膜マスク１９を形成する。よって、残存するＳｉＯ２膜の部分で形成された絶縁膜マスク１９は、第２領域５ｂに開口部１９ｂを有している（図３（Ｂ））。
【００４４】
次に、ＧａＡｓ基板１０の（１、０、０）面１１上に、絶縁膜マスク１９を用いて、バッファ層として、Ｓｉ層２２及びＧａＡｓ層３２を順次に成長させる。Ｓｉ層２２を、１ｎｍ以下の厚さに形成するのが好ましい。また、ＧａＡｓ層３０を、１０ｎｍ以上の厚さに形成するのが好ましい。Ｓｉ層２２及びＧａＡｓ層３２の積層の形成には、例えば、ＭＢＥ装置を用いることができる。成長条件の詳細は、装置依存性があるため装置固有の最適条件とするが、例えば、Ｓｉ層２２の成長温度を、４５０〜５５０℃程度とし、ＧａＡｓ層３２の成長温度は、図２（Ｂ）を参照して説明した、第１実施形態のＧａＡｓ層（図２（Ｂ）では、符号３０で示す。）と同様に、４００〜６５０℃程度とする（図３（Ｃ））。
【００４５】
次に、絶縁膜マスク１９を除去する（図３（Ｄ））。
【００４６】
その後、例えば、ＭＢＥ装置を用いたエピタキシャル成長により、Ａｌ0.6Ｇａ0.4Ａｓ層（以下、第１クラッド層とも称する。）４０、Ａｌ0.7Ｇａ0.3Ａｓ層（以下、導波路層とも称する。）５０、及びＡｌ0.6Ｇａ0.4Ａｓ層（以下、第２クラッド層とも称する。）６０を順に形成する。
【００４７】
ＧａＡｓ基板１０の（１、０、０）面１１上のＳｉ層２２の有無によって、その上に成長した第１クラッド層４０、導波路層５０及び第２クラッド層６０の自発分極の方向が反転する。ここでは、第１領域５ａ内の自発分極、すなわちＧａＡｓ基板１０の（１、０、０）面１１上にＳｉ層２２を介さずに成長した第１クラッド層４０、導波路層５０及び第２クラッド層６０の自発分極の方向が［１、０、０］軸方向であるとする。このとき、第２領域５ｂ内の自発分極、すなわちＳｉ層２２を介して成長した第１クラッド層４０、導波路層５０及び第２クラッド層６０の自発分極の方向は、反転して［−１、０、０］軸方向になる。
【００４８】
ここでは、第１領域５ａ、すなわち、自発分極の方向が［１、０、０］軸方向であるドメインを第１ドメインと称する。また、第２領域５ｂ、すなわち、自発分極の方向が［−１、０、０］軸方向であるドメインを第２ドメインと称する（図３（Ｅ））。
【００４９】
第１ドメインと第２ドメインの周期的ドメイン反転構造を得た後、ＧａＡｓのキャップ層を形成した後、任意好適な周知の反応性イオンエッチング（ＲＩＥ：Ｒｅａｃｔｉｖｅ  Ｉｏｎ  Ｅｔｃｈｉｎｇ）により、リッジ導波路を形成する。このＲＩＥにより露出する第１及び第２クラッド層４０及び６０と導波路層５０の酸化を防ぐために、ＳｉＮ膜を任意好適な周知のＣＶＤ法などで形成する。
【００５０】
なお、周期的ドメイン反転構造を得た後の工程は、従来公知なので、詳細な説明を省略する。
【００５１】
第２実施形態の波長変換素子の製造方法によれば、第１実施形態と同様にＧａＡｓ基板とＧａＡｓエピタキシャル基板を貼り合わせる工程が不要であるので、エッチングストップ層の形成や、水素雰囲気中での熱処理の工程が不要となるなど、複雑で困難な工程を省略することができる。
【００５２】
ここでは、バッファ層等のエピタキシャル成長する層を、ＧａＡｓ層として説明したが、ＩｎＰ層を用いても良い。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】第１実施形態の製造工程を説明するための図（その１）である。
【図２】第１実施形態の製造工程を説明するための図（その２）である。
【図３】第２実施形態の製造工程を説明するための図である。
【図４】従来の製造工程を説明するための図（その１）である。
【図５】従来の製造工程を説明するための図（その２）である。
【符号の説明】
【００５４】
５ａ    第１領域
５ｂ    第２領域
１０    ＧａＡｓ基板
１１、７１    （１、０、０）面
１１ａ、１６ａ、１８ａ    水平面
１１ｂ、１６ｂ、１８ｂ    傾斜面
１２    （０、１、１）面
１３    （０、−１、１）面
１５    ＳｉＯ２膜
１６    傾斜型絶縁膜マスク
１７    フォトレジスト
１８    傾斜型レジスト
１９    絶縁膜マスク
１９ｂ    開口部
２０    Ｇｅ層
２２    Ｓｉ層
３０、３２    ＧａＡｓ層
３５    ＧａＡｓバッファ層
４０    第１クラッド層
５０    導波路層
６０    第２クラッド層
６５    ＧａＡｓキャップ層
７０    ＧａＡｓエピタキシャル基板
８０    ＡｌＧａＡｓ層
９０    ＧａＡｓ層
９２ａ    第１ドメインＧａＡｓ層
９２ｂ    第２ドメインＧａＡｓ層
１００    フォトレジストマスク
１１０    第１構造体
１１２    第２構造体
【図１】
2006220744.tif 000003
【図２】
2006220744.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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