(57)【要約】      （修正有）【課題】十分な光閉じ込め効果を得ながら、光導波路の上方に配線等の構造物を設けることができる光半導体及びその製造方法等を提供する。【解決手段】光半導体１００には、空洞１１８が形成されたシリコン基板１０１と、空洞１１８を覆うシリコン酸化膜１０２と、シリコン酸化膜１０２上に形成され、平面視で空洞１１８の内側に位置する光導波路１０７と、シリコン酸化膜１０２上に形成され、空間１１６を介して上方及び側方から光導波路１０７を覆うクラッド膜１１４及び１１７と、が含まれる。【選択図】図１Ａ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
空洞が形成されたシリコン基板と、
前記空洞を覆うシリコン酸化膜と、
前記シリコン酸化膜上に形成され、平面視で前記空洞の内側に位置する光導波路と、
前記シリコン酸化膜上に形成され、空間を介して上方及び側方から前記光導波路を覆うクラッド膜と、
を有することを特徴とする光半導体。
【請求項２】
前記空洞内に設けられ、屈折率がシリコンよりも低い充填膜を有することを特徴とする請求項１に記載の光半導体。
【請求項３】
前記シリコン基板の裏面に貼り付けられた基板を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の光半導体。
【請求項４】
前記光導波路は、その一方の端部に向かってサイズが狭まる部分を有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の光半導体。
【請求項５】
前記光導波路を含むシリコン膜を有し、
前記シリコン膜に接続される配線を有することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の光半導体。
【請求項６】
前記クラッド膜は、
第１の方向の内部応力が作用する第１の膜と、
前記第１の膜上に積層され、前記第１の方向とは逆の第２の方向の内部応力が作用する第２の膜と、
を有することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の光半導体。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれか１項に記載の光半導体と、
前記光半導体に接続された光素子と、
を有することを特徴とする光モジュール。
【請求項８】
請求項７に記載の光モジュールを有することを特徴とする光トランシーバ。
【請求項９】
シリコン基板上のシリコン酸化膜上に光導波路を形成する工程と、
前記光導波路を覆う保護膜を形成する工程と、
前記光導波路を上方及び側方から覆う犠牲膜を前記保護膜の周囲に形成する工程と、
前記犠牲膜を覆う第１のクラッド膜を形成する工程と、
前記第１のクラッド膜に開口部を形成する工程と、
前記開口部を通じて前記犠牲膜を除去して前記第１のクラッド膜の内側に空間を形成する工程と、
前記第１のクラッド膜上に第２のクラッド膜を形成する工程と、
前記シリコン基板に空洞を、平面視で前記光導波路が前記空洞の内側に位置するように形成する工程と、
を有することを特徴とする光半導体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光半導体及びその製造方法等に関する。
【背景技術】
【０００２】
シリコンフォトニクスはシリコン基板上に光回路及び電子回路を融合させた光集積回路を作製する技術であり、高機能化、低コスト化、低消費電力化が期待できる。光回路にはシリコンで作製したコア径及び曲げ半径が小さい光導波路が含まれており、小型化や高密度な集積化が可能である。
【０００３】
光導波路では光導波損失が生じるが、光導波損失の低減には光閉じ込め効果の向上が有効である。光導波路とそれを囲むクラッド膜との間の屈折率差が大きいほど、光閉じ込め効果が大きい。屈折率差が大きいほど、光導波路とクラッド膜との界面で光が反射しやすく、光導波路内に光を閉じ込めることができる。従って、屈折率が約３．５０と高いシリコンを光導波路に用いる場合、主に、屈折率が約１．４６と低い酸化膜がクラッド膜に用いられている。酸化膜には、成膜及び加工が容易という利点もある。近年では、光閉じ込め効果の更なる向上を目的として、屈折率が酸化膜より低い空気を光導波路の周辺に設けた構造が提案されている。
【０００４】
しかしながら、空気を光導波路の周辺に設けた従来の構造では、十分な光閉じ込め効果を得ながら、光導波路の上方に配線等の構造物を設けることができない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１５−１９１０３１号公報
【特許文献２】特開２００６−０３０７３３号公報
【特許文献３】特開２００８−０２６６４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、十分な光閉じ込め効果を得ながら、光導波路の上方に配線等の構造物を設けることができる光半導体及びその製造方法等を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
１つの態様では、光半導体は、空洞が形成されたシリコン基板と、前記空洞を覆うシリコン酸化膜と、前記シリコン酸化膜上に形成され、平面視で前記空洞の内側に位置する光導波路と、前記シリコン酸化膜上に形成され、空間を介して上方及び側方から前記光導波路を覆うクラッド膜と、を有する。
【０００８】
１つの態様では、光モジュールは、上記の光半導体と、前記光半導体に接続された光素子と、を有する。
【０００９】
１つの態様では、光トランシーバは、上記の光モジュールを有する。
【００１０】
１つの態様では、光半導体の製造方法は、シリコン基板上のシリコン酸化膜上に光導波路を形成する工程と、前記光導波路を覆う保護膜を形成する工程と、前記光導波路を上方及び側方から覆う犠牲膜を前記保護膜の周囲に形成する工程と、前記犠牲膜を覆う第１のクラッド膜を形成する工程と、前記第１のクラッド膜に開口部を形成する工程と、前記開口部を通じて前記犠牲膜を除去して前記第１のクラッド膜の内側に空間を形成する工程と、前記第１のクラッド膜上に第２のクラッド膜を形成する工程と、前記シリコン基板に空洞を、平面視で前記光導波路が前記空洞の内側に位置するように形成する工程と、を有する。
【発明の効果】
【００１１】
１つの側面として、適切な空間及びクラッド膜が含まれているため、十分な光閉じ込め効果を得ながら、光導波路の上方に配線等の構造物を設けることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１Ａ】第１の実施形態に係る光半導体を示す平面図及び一部透過斜視図である。
【図１Ｂ】第１の実施形態に係る光半導体を示す断面図である。
【図２Ａ】第１の実施形態に係る光半導体の製造方法を工程順に示す断面図である。
【図２Ｂ】図２Ａに引き続き、第１の実施形態に係る光半導体の製造方法を工程順に示す断面図である。
【図２Ｃ】図２Ｂに引き続き、第１の実施形態に係る光半導体の製造方法を工程順に示す断面図である。
【図３】第２の実施形態に係る光半導体を示す断面図である。
【図４】第３の実施形態に係る光半導体を示す断面図である。
【図５Ａ】第４の実施形態に係るスポットサイズ変換器を示す平面図である。
【図５Ｂ】第４の実施形態に係るスポットサイズ変換器を示す断面図及び一部透過斜視図である。
【図６】第５の実施形態に係る光半導体を示す一部透過斜視図及び断面図である。
【図７Ａ】第５の実施形態に係る光半導体の製造方法を工程順に示す断面図である。
【図７Ｂ】図７Ａに引き続き、第５の実施形態に係る光半導体の製造方法を工程順に示す断面図である。
【図７Ｃ】図７Ｂに引き続き、第５の実施形態に係る光半導体の製造方法を工程順に示す断面図である。
【図８Ａ】第６の実施形態に係る光半導体を示す平面図及び一部透過斜視図である。
【図８Ｂ】第６の実施形態に係る光半導体を示す断面図である。
【図９】第７の実施形態に係る光半導体を示す平面図及び一部透過斜視図である。
【図１０】第１の実施形態におけるクラッド膜を示す平面図である。
【図１１】第８の実施形態に係る光トランシーバを示すブロック図である。
【図１２】積層構造のクラッド膜を示す断面図である。
【図１３】単層構造のクラッド膜の例を示す断面図である。
【図１４】単層構造のクラッド膜の他の例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、実施形態について添付の図面を参照しながら具体的に説明する。
【００１４】
（第１の実施形態）
先ず、第１の実施形態について説明する。第１の実施形態は、光半導体の一例である。図１Ａ及び図１Ｂは、第１の実施形態に係る光半導体を示す図である。図１Ａ（ａ）は平面図であり、図１Ａ（ｂ）は一部透過斜視図である。図１Ｂ（ｃ）は図１Ａ（ａ）中のＩ−Ｉ線に沿った断面図であり、図１Ｂ（ｄ）は図１Ａ（ａ）中のＩＩ−ＩＩ線に沿った断面図である。
【００１５】
図１Ａ及び図１Ｂに示すように、第１の実施形態に係る光半導体１００には、空洞１１８が形成されたシリコン（Ｓｉ）基板１０１と、空洞１１８を覆うＳｉ酸化膜１０２と、Ｓｉ酸化膜１０２上に形成され、平面視で空洞１１８の内側に位置するＳｉ光導波路１０７と、Ｓｉ酸化膜１０２上に形成され、空間１１６を介して上方及び側方からＳｉ光導波路１０７を覆うクラッド膜１１４及び１１７と、が含まれる。
【００１６】
クラッド膜１１４にＳｉ酸化膜１１２及びＳｉ窒化膜１１３が含まれる。空間１１６はクラッド膜１１４の内側（Ｓｉ光導波路１０７側）にトンネル状に形成されている。図１Ａ（ａ）に示すように、クラッド膜１１４には、Ｓｉ光導波路１０７の長手方向の両端部を除き、開口部１１５が形成されており、クラッド膜１１７は開口部１１５の下方にも形成されている。Ｓｉ光導波路１０７はＳｉ酸化膜１０６により覆われている。Ｓｉ酸化膜１０６は保護膜の一例である。
【００１７】
光半導体１００では、Ｓｉ光導波路１０７がＳｉ酸化膜１０２及び１０６により包囲され、その外側は空洞１１８又は空間１１６である。従って、優れた光閉じ込め効果が得られ、光導波損失を十分に低減することができる。クラッド膜１１４及び１１７が含まれているため、この上に配線等の構造物を設けることができる。クラッド膜１１４及び１１７とＳｉ光導波路１０７との間に空間１１６があるため、光閉じ込め効果はクラッド膜１１４及び１１７によって低減されない。空間１１６により、配線等の構造物からＳｉ光導波路１０７への不純物の混入が防止される。空洞１１８が形成され、Ｓｉ光導波路１０７からＳｉ基板１０１への光の漏洩が生じないため、Ｓｉ酸化膜１０２は薄くてもよい。
【００１８】
次に、第１の実施形態に係る光半導体１００の製造方法について説明する。図２Ａ乃至図２Ｃは、第１の実施形態に係る光半導体１００の製造方法を工程順に示す断面図である。
【００１９】
先ず、図２Ａ（ａ）に示すように、Ｓｉ基板１０１、Ｓｉ酸化膜１０２及びＳｉ層１０３を備えたＳＯＩ（Silicon on Insulator）基板１０１の裏面にＳｉ酸化膜１０５を形成する。Ｓｉ酸化膜１０５はＳＯＩ基板１０４の反りの抑制に寄与する。
【００２０】
次いで、図２Ａ（ｂ）に示すように、Ｓｉ層１０３をパターニングしてＳｉ光導波路１０７を形成する。
【００２１】
その後、図２Ａ（ｃ）に示すように、Ｓｉ光導波路１０７を覆うＳｉ酸化膜１０６を形成する。Ｓｉ酸化膜１０６の厚さは５ｎｍ〜２０ｎｍ程度であり、１０ｎｍ以下であることが好ましい。例えば、Ｓｉ酸化膜１０６は熱酸化法により形成することができる。
【００２２】
続いて、図２Ｂ（ｄ）に示すように、空間１１６を形成する予定の部分にＳｉ膜１１１を形成する。Ｓｉ膜１１１の厚さは５００ｎｍ〜１０００ｎｍ程度である。Ｓｉ膜１１１は、例えば、化学気相成長（Chemical Vapor Deposition：ＣＶＤ）法又はスパッタ法によるＳｉ膜の形成、フォトリソグラフィによるマスクの形成及びＳｉ膜のドライエッチングにより形成することができる。Ｓｉ膜１１１は、例えば、単結晶Ｓｉ膜、多結晶Ｓｉ膜又はアモルファスＳｉ膜である。Ｓｉ膜１１１は犠牲膜の一例である。
【００２３】
次いで、図２Ｂ（ｅ）に示すように、Ｓｉ膜１１１を覆うＳｉ酸化膜１１２及びＳｉ窒化膜１１３を形成する。クラッド膜１１４の厚さは１０００ｎｍ以下が好ましい。例えば、Ｓｉ酸化膜１１２の厚さは１００ｎｍ〜２００ｎｍ程度であり、Ｓｉ窒化膜１１３の厚さは１００ｎｍ〜２００ｎｍ程度であり、Ｓｉ酸化膜１１２及びＳｉ窒化膜１１３を含むクラッド膜１１４の厚さは２００ｎｍ〜３００ｎｍ程度である。例えば、Ｓｉ酸化膜１１２及びＳｉ窒化膜１１３はＣＶＤ法又はスパッタ法により形成することができる。クラッド膜１１４には、Ｓｉ膜１１１の上面上の屋根部１１４ａ及びＳｉ膜１１１の側面上の壁部１１４ｂが含まれる。Ｓｉ酸化膜１１２及びＳｉ窒化膜１１３のどちらを先に形成してもよい。
【００２４】
その後、図２Ｂ（ｆ）に示すように、クラッド膜１１４に開口部１１５を形成する。開口部１１５は、例えば、Ｓｉ光導波路１０７の長手方向の両端部を除き、クラッド膜１１４の屋根部１１４ａの壁部１１４ｂとの境界近傍に形成する。開口部１１５は、例えば、フォトリソグラフィによるマスクの形成及びクラッド膜１１４のエッチングにより形成することができる。
【００２５】
続いて、図２Ｃ（ｇ）に示すように、ドライエッチングによりＳｉ膜１１１を除去する。この結果、クラッド膜１１４の内側に空間１１６がトンネル状に形成される。Ｓｉ光導波路１０７はＳｉ酸化膜１０６により覆われているため、エッチングされない。つまり、Ｓｉ酸化膜１０６は保護膜として機能する。エッチングガスとしては、フッ化キセノンガス等のクラッド膜１１４とＳｉ膜１１１とのエッチング選択比が大きいものを用いることが望ましい。
【００２６】
次いで、図２Ｃ（ｈ）に示すように、クラッド膜１１４上にクラッド膜１１７を形成する。例えば、クラッド膜１１７はＳｉ酸化膜である。クラッド膜１１７の厚さは空間１１６の高さより大きいことが好ましい。例えば、クラッド膜１１７はＣＶＤ法により形成することができる。
【００２７】
その後、図２Ｃ（ｉ）に示すように、Ｓｉ酸化膜１０５及びＳｉ基板１０１に、Ｓｉ光導波路１０７より幅が大きい空洞（キャビティ）１１８を形成する。空洞１１８は、例えば、フォトリソグラフィによるマスクの形成、及びドライエッチング又はウェットエッチングにより形成することができる。ドライエッチングとしては、例えば深掘り反応性イオンエッチング（Deep Reactive Ion Etching：Deep RIE）を行う。ウェットエッチングでは、例えば水酸化カリウム（ＫＯＨ）水溶液を用いる。平面視でＳｉ光導波路１０７が空洞１１８の内側にあれば、空洞１１８の側面をＳｉ基板１０１の表面に対して垂直にしてもよく、傾斜させてもよい。つまり、空洞１１８をテーパ状に形成してもよい。
【００２８】
このようにして第１の実施形態に係る光半導体１００を製造することができる。
【００２９】
（第２の実施形態）
次に、第２の実施形態について説明する。第２の実施形態は、光半導体の一例である。図３は、第２の実施形態に係る光半導体を示す断面図である。
【００３０】
図３に示すように、第２の実施形態に係る光半導体２００には、空洞１１８に充填された充填膜２０１が含まれる。充填膜２０１は、ベンゾシクロブテン（benzocyclobutene：ＢＣＢ）、ポリイミド樹脂、スピンオングラス（Spin on Glass：ＳＯＧ）等の光を吸収しにくい有機材料又は無機材料を含む。他の構成は第１の実施形態と同様である。
【００３１】
第２の実施形態によっても第１の実施形態と同様の効果が得られる。また、充填膜２０１が形成されているため、プリント配線基板への実装が容易である。
【００３２】
（第３の実施形態）
次に、第３の実施形態について説明する。第３の実施形態は、光半導体の一例である。図４は、第３の実施形態に係る光半導体を示す断面図である。
【００３３】
図４に示すように、第３の実施形態に係る光半導体３００には、空洞１１８を維持したままＳｉ酸化膜３０２を介してＳｉ酸化膜１０５に基板３０１が貼り合わされている。他の構成は第１の実施形態と同様である。
【００３４】
第３の実施形態によっても第１の実施形態と同様の効果が得られる。また、基板３０１が貼り合わされているため、プリント配線基板への実装が容易である。
【００３５】
（第４の実施形態）
次に、第４の実施形態について説明する。第４の実施形態は、スポットサイズ変換器の一例である。図５Ａ及び図５Ｂは、第４の実施形態に係るスポットサイズ変換器を示す図である。図５Ａ（ａ）は平面図であり、図５Ｂ（ｂ）は図５Ａ（ａ）中のＩ−Ｉ線に沿った断面図であり、図５Ｂ（ｃ）は一部透過斜視図である。
【００３６】
図５Ａ及び図５Ｂに示すように、第４の実施形態に係るスポットサイズ変換器４００には、空洞１１８が形成されたＳｉ基板１０１と、空洞１１８を覆うＳｉ酸化膜１０２と、Ｓｉ酸化膜１０２上に形成され、平面視で空洞１１８の内側に位置する光導波路４０３と、Ｓｉ酸化膜１０２上に形成され、空間１１６を介して上方及び側方から光導波路４０３を覆うクラッド膜１１４及び１１７と、が含まれる。光導波路４０３に、平面形状がテーパ状の部分を含むＳｉ光導波路４０１、及びＳｉ光導波路４０１を覆うＳｉＯＣ光導波路４０２が含まれる。
【００３７】
第４の実施形態によっても第１の実施形態と同様の効果が得られる。従って、半導体レーザ（レーザダイオード）及び光ファイバ等との接続での光結合効率を向上することができる。
【００３８】
（第５の実施形態）
次に、第５の実施形態について説明する。第５の実施形態は、リブ型光半導体の一例である。図６は、第５の実施形態に係る光半導体を示す図である。図６（ａ）は一部透過斜視図であり、図６（ｂ）は断面図である。
【００３９】
図６に示すように、第５の実施形態に係る光半導体５００には、Ｓｉ光導波路１０７に代えて、Ｓｉ光導波路５０１、及びＳｉ光導波路５０１より薄いリブ部５０２を備えたシリコン膜５０３が含まれる。シリコン膜５０３はリブ型の光導波路と等価である。Ｓｉ酸化膜１０６に代えてＳｉ酸化膜５０４が含まれ、シリコン膜５０３がＳｉ酸化膜５０４により覆われている。クラッド膜１１７、クラッド膜１１４及びＳｉ酸化膜５０４にリブ部５０２に達する開口部５１１が形成され、開口部５１１を通じてリブ部５０２に電気的に接続される配線５１２が形成されている。配線５１２の一部は開口部５１１内にあり、他の一部はクラッド膜１１７上にある。他の構成は第１の実施形態と同様である。Ｓｉ酸化膜５０４は保護膜の一例である。
【００４０】
第５の実施形態によっても第１の実施形態と同様の効果が得られる。また、配線５１２を通じた電流の注入及び電圧の印加が可能であるため、シリコン変調器等の光デバイス素子に適用できる。
【００４１】
次に、第５の実施形態に係る光半導体５００の製造方法について説明する。図７Ａ乃至図７Ｃは、第５の実施形態に係る光半導体５００の製造方法を工程順に示す断面図である。
【００４２】
先ず、図７Ａ（ａ）に示すように、第１の実施形態と同様に、Ｓｉ基板１０１、Ｓｉ酸化膜１０２及びＳｉ層１０３を備えたＳＯＩ基板１０４の裏面にＳｉ酸化膜１０５を形成する。
【００４３】
次いで、図７Ａ（ｂ）に示すように、Ｓｉ層１０３をパターニングして、Ｓｉ光導波路５０１及びリブ部５０２を備えたシリコン膜５０３を形成する。
【００４４】
その後、図７Ａ（ｃ）に示すように、Ｓｉ光導波路５０１を覆うＳｉ酸化膜５０４を形成する。Ｓｉ酸化膜５０４の厚さは５ｎｍ〜２０ｎｍ程度であり、１０ｎｍ以下であることが好ましい。例えば、Ｓｉ酸化膜５０４は熱酸化法により形成することができる。
【００４５】
続いて、図７Ｂ（ｄ）に示すように、第１の実施形態と同様にして、クラッド膜１１７の形成までの処理を行う。
【００４６】
次いで、図７Ｂ（ｅ）に示すように、クラッド膜１１７、クラッド膜１１４及びＳｉ酸化膜５０４にリブ部５０２に達する開口部５１１を形成する。開口部５１１は、例えば、フォトリソグラフィによるマスクの形成及びクラッド膜１１７等のエッチングにより形成することができる。
【００４７】
続いて、図７Ｃ（ｆ）に示すように、開口部５１１を通じてリブ部５０２に電気的に接続される配線５１２を形成する。配線５１２の一部は開口部５１１内に形成し、他の一部はクラッド膜１１７上に形成する。配線５１２は、例えば、Ｃｕ膜、Ａｌ膜又はＡｌ合金膜等の金属膜の形成、フォトリソグラフィによるマスクの形成及び金属膜のドライエッチングにより形成することができる。
【００４８】
次いで、図７Ｃ（ｇ）に示すように、第１の実施形態と同様にして、Ｓｉ酸化膜１０５及びＳｉ基板１０１に空洞１１８を形成する。
【００４９】
このようにして第５の実施形態に係る光半導体５００を製造することができる。
【００５０】
（第６の実施形態）
次に、第６の実施形態について説明する。第６の実施形態は、側面格子型光半導体の一例である。図８Ａ及び図８Ｂは、第６の実施形態に係る光半導体を示す図である。図８Ａ（ａ）は光導波路を示す平面図であり、図８Ａ（ｂ）は一部透過斜視図である。図８Ｂ（ｃ）は図８Ａ（ａ）中のＩ−Ｉ線に沿った断面図であり、図８Ｂ（ｄ）は図８Ａ（ａ）中のＩＩ−ＩＩ線に沿った断面図である。
【００５１】
図８Ａ及び図８Ｂに示すように、第６の実施形態に係る光半導体６００には、Ｓｉ光導波路１０７に代えて、Ｓｉ光導波路６０１、格子導波路６０２及び接続部６０３を備えたシリコン膜６０４が含まれる。シリコン膜６０４は側面格子型の光導波路と等価である。Ｓｉ酸化膜１０６に代えてＳｉ酸化膜６０６が含まれ、シリコン膜６０４がＳｉ酸化膜６０６により覆われている。クラッド膜１１７、クラッド膜１１４及びＳｉ酸化膜６０６に接続部６０３に達する開口部６１１が形成され、開口部６１１を通じて接続部６０３に電気的に接続される配線６１２が形成されている。配線６１２の一部は開口部６１１内にあり、他の一部はクラッド膜１１７上にある。格子導波路６０２がＳｉ光導波路６０１と接続部６０３とを繋いでいる。他の構成は第１の実施形態と同様である。Ｓｉ酸化膜６０６は保護膜の一例である。
【００５２】
第６の実施形態によっても第１の実施形態と同様の効果が得られる。また、配線６１２を通じた電流の注入及び電圧の印加が可能であるため、シリコン変調器等の光デバイス素子に適用できる。
【００５３】
（第７の実施形態）
次に、第７の実施形態について説明する。第７の実施形態は、光半導体の一例である。図９は、第７の実施形態に係る光半導体を示す図である。図９（ａ）はクラッド膜を示す平面図であり、図９（ｂ）は一部透過斜視図である。図１０は、第１の実施形態におけるクラッド膜１１４を示す平面図である。
【００５４】
第１の実施形態では、図１０に示すように、Ｓｉ光導波路１０７の長手方向の両端部を除き、開口部１１５がクラッド膜１１４に形成されている。これに対し、第７の実施形態に係る光半導体７００では、図９に示すように、クラッド膜１１４に複数の開口部７１５が形成されており、Ｓｉ光導波路１０７の長手方向で隣り合う開口部７１５の間に梁７１６が存在する。他の構成は第１の実施形態と同様である。
【００５５】
第７の実施形態によっても第１の実施形態と同様の効果が得られる。また、梁７１６がクラッド膜１１４の屋根部１１４ａを支持するため、クラッド膜１１４の機械的強度が向上し、屋根部１１４ａの反り、撓み、破損等の変形をより確実に抑制することができる。屋根部１１４ａの変形は、例えば、Ｓｉ膜１１１が除去されて空間１１６が形成された際や、クラッド膜１１７が形成された際に生じ得る。
【００５６】
第１の実施形態において開口部１１５を形成する際に用いるマスクのパターンを変更することで、梁７１６を形成することができる。梁７１６の数が多いほど、梁７１６の面積が大きいほど、より高い機械的強度が得られる。
【００５７】
第２〜第６の実施形態において、第７の実施形態のように、クラッド膜１１４に梁を設けてもよい。
【００５８】
（第８の実施形態）
次に、第８の実施形態について説明する。第８の実施形態は、光トランシーバの一例である。図１１は、第８の実施形態に係る光トランシーバを示すブロック図である。
【００５９】
図１１に示すように、第８の実施形態に係る光トランシーバ８００には、制御回路８０１、受光モジュール８０２及び発光モジュール８０３が含まれる。受光モジュール８０２に、入力ポート及びフォトダイオード（Photo Diode：ＰＤ）が含まれ、入力ポートとＰＤとの間に第１〜第７の実施形態のいずれかの光半導体が設けられている。発光モジュール８０３に、出力ポート及びレーザダイオード（Laser Diode：ＬＤ）が含まれ、出力ポートとＬＤとの間に第１〜第７の実施形態のいずれかの光半導体が設けられている。受光モジュール８０２及び発光モジュール８０３が制御回路８０１により制御される。
【００６０】
受光モジュール８０２及び発光モジュール８０３に第１〜第７の実施形態のいずれかの光半導体が含まれるため、光導波損失を十分に低減しながら、Ｓｉ光導波路の上方に配線等の構造物を設けることができる。
【００６１】
Ｓｉ酸化膜１１２又はＳｉ窒化膜１１３の一方を省略してもよいが、第１〜第７の実施形態のように、これらの両方を形成することが好ましい。これは、Ｓｉ酸化膜１１２及びＳｉ窒化膜１１３には、互いに逆方向の内部応力が作用しており、クラッド膜１１４に作用する内部応力を相殺できるからである。例えば、図１２（ａ）に示すように、Ｓｉ酸化膜１１２及びＳｉ窒化膜１１３を形成した場合、Ｓｉ酸化膜１１２には圧縮応力が作用し、Ｓｉ窒化膜１１３には引張応力が作用する。その後、図１２（ｂ）に示すように、Ｓｉ膜１１１を除去して空間１１６を形成したとしても、圧縮応力及び引張応力が互いに相殺し、内部応力によるクラッド膜１１４の変形は生じにくい。従って、図１２（ｃ）に示すように、クラッド膜１１４の形状を維持しやすい。
【００６２】
図１３（ａ）に示すように、Ｓｉ酸化膜１１２の形成を省略した場合には、図１３（ｂ）に示すように、Ｓｉ膜１１１を除去して空間１１６を形成すると、Ｓｉ窒化膜１１３の引張応力が屋根部１１４ａに強く作用し、図１３（ｃ）に示すように、屋根部１１４ａが下方に撓みやすい。従って、図１３（ｄ）に示すように、壁部１１４ｂが低い場合には、屋根部１１４ａがＳｉ酸化膜１０６に接する可能性がある。
【００６３】
図１４（ａ）に示すように、Ｓｉ窒化膜１１３の形成を省略した場合には、図１４（ｂ）に示すように、Ｓｉ膜１１１を除去して空間１１６を形成すると、Ｓｉ酸化膜１１２の圧縮応力が屋根部１１４ａに強く作用し、図１４（ｃ）に示すように、屋根部１１４ａが上方に反りやすい。従って、図１４（ｄ）に示すように、屋根部１１４ａと壁部１１４ｂとの連結部分に過剰な応力が作用して破損が生じる可能性がある。
【００６４】
従って、クラッド膜１１４はＳｉ酸化膜１１２及びＳｉ窒化膜１１３を含むことが好ましい。Ｓｉ酸化膜１１２又はＳｉ窒化膜１１３の一方を省略する場合は、機械的強度の確保のために、第７の実施形態のように、梁を設けることが好ましい。
【００６５】
以下、本発明の諸態様を付記としてまとめて記載する。
【００６６】
（付記１）
空洞が形成されたシリコン基板と、
前記空洞を覆うシリコン酸化膜と、
前記シリコン酸化膜上に形成され、平面視で前記空洞の内側に位置する光導波路と、
前記シリコン酸化膜上に形成され、空間を介して上方及び側方から前記光導波路を覆うクラッド膜と、
を有することを特徴とする光半導体。
【００６７】
（付記２）
前記空洞内に設けられ、屈折率がシリコンよりも低い充填膜を有することを特徴とする付記１に記載の光半導体。
【００６８】
（付記３）
前記シリコン基板の裏面に貼り付けられた基板を有することを特徴とする付記１又は２に記載の光半導体。
【００６９】
（付記４）
前記光導波路は、その一方の端部に向かってサイズが狭まる部分を有することを特徴とする付記１乃至３のいずれか１項に記載の光半導体。
【００７０】
（付記５）
前記光導波路を含むシリコン膜を有し、
前記シリコン膜に接続される配線を有することを特徴とする付記１乃至４のいずれか１項に記載の光半導体。
【００７１】
（付記６）
前記シリコン膜は、前記光導波路よりも薄く、前記配線に接続されるリブ部を含むことを特徴とする付記５に記載の光半導体。
【００７２】
（付記７）
前記シリコン膜は、
前記配線に接続される接続部と、
前記光導波路と前記接続部とを繋ぐ格子導波路と、
を含むことを特徴とする付記５に記載の光半導体。
【００７３】
（付記８）
前記クラッド膜は、
第１の方向の内部応力が作用する第１の膜と、
前記第１の膜上に積層され、前記第１の方向とは逆の第２の方向の内部応力が作用する第２の膜と、
を有することを特徴とする付記１乃至７のいずれか１項に記載の光半導体。
【００７４】
（付記９）
付記１乃至８のいずれか１項に記載の光半導体と、
前記光半導体に接続された光素子と、
を有することを特徴とする光モジュール。
【００７５】
（付記１０）
付記９に記載の光モジュールを有することを特徴とする光トランシーバ。
【００７６】
（付記１１）
シリコン基板上のシリコン酸化膜上に光導波路を形成する工程と、
前記光導波路を覆う保護膜を形成する工程と、
前記光導波路を上方及び側方から覆う犠牲膜を前記保護膜の周囲に形成する工程と、
前記犠牲膜を覆う第１のクラッド膜を形成する工程と、
前記第１のクラッド膜に開口部を形成する工程と、
前記開口部を通じて前記犠牲膜を除去して前記第１のクラッド膜の内側に空間を形成する工程と、
前記第１のクラッド膜上に第２のクラッド膜を形成する工程と、
前記シリコン基板に空洞を、平面視で前記光導波路が前記空洞の内側に位置するように形成する工程と、
を有することを特徴とする光半導体の製造方法。
【符号の説明】
【００７７】
１００、２００、３００、５００、６００、７００：光半導体
４００：スポットサイズ変換器
１０１：Ｓｉ基板
１０２：Ｓｉ酸化膜
１０６：Ｓｉ酸化膜
１０７、５０１、６０１：光導波路
１１４、１１７：クラッド膜
１１５：開口部
１１６：空間
１１８：空洞
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図３】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
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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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