(57)【要約】【課題】クラッド層が薄くても電極等による光の吸収を回避でき、より一層の小型化が可能な光半導体素子及びその製造方法を提供する。【解決手段】Ｓｉ基板３１の上に、下部クラッド層３２、コア３３及び上部クラッド層３５が形成されており、光はコア３３とクラッド層３２，３５との屈折率の差によりコア３３内に閉じ込められてコア３３の長手方向に伝搬する。上部クラッド層３５には、コア３３の上部及び側部を囲むように空洞３６が形成されている。また、下部クラッド層３２の上にはコア３３の下部に接続した接続層３４が形成されており、上部クラッド層３５には接続層３４に到達するコンタクトホールが形成されている。コア３３の上方の上部クラッド層３５の上には電極２７ｂが形成されており、この電極２７ｂはコンタクトホールを介して接続層３４に接続されている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板と、
前記半導体基板の上方に形成されたコアと、
前記コアの上に形成されたクラッド層と、
前記クラッド層の上に形成された電極と、
前記コアと前記電極との間の前記クラッド層に設けられた空洞と
を有することを特徴とする光半導体素子。
【請求項２】
前記コアの下部に接続する接続層と、
前期クラッド層の上面から前記接続層に到達する孔とを有し、
前記電極は前記孔を介して前記接続層に接続されていることを特徴とする請求項１に記載の光半導体素子。
【請求項３】
半導体基板の上方にコアを形成する工程と、
前記半導体基板及び前記コアの上に第１の絶縁膜を形成する工程と、
前記第１の絶縁膜の上に金属膜を形成する工程と、
前記コアの上方にマスクを形成し、前記マスクに覆われていない部分の前記金属膜を除去する工程と、
前記マスクを除去する工程と、
前記第１の絶縁膜及び前記金属膜の上に第２の絶縁膜を形成する工程と、
前記第２の絶縁膜の上面から前記金属膜に到達する孔を形成する工程と、
前記孔を介して前記金属膜を除去する工程と、
前記第２の絶縁膜の上に電極を形成する工程と
を有することを特徴とする光半導体素子の製造方法。
【請求項４】
前記半導体基板が、シリコンウエハの上に絶縁層及びシリコン層を積層した構造のＳＯＩ基板であることを特徴とする請求項３に記載の光半導体素子の製造方法。
【請求項５】
前記金属膜が、Ｗ（タングステン）、Ｍｏ（モリブデン）、Ｚｒ（ジルコニウム）、Ｔａ（タンタル）及びＴｉ（チタン）、並びにそれらの金属の窒化物のうちのいずれかであることを特徴とする請求項３又は４に記載の光半導体素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体基板上にコア及びクラッド層を形成した光半導体素子及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体基板（ウエハ）を用いて形成された導波路型光半導体素子は、当該光半導体素子を駆動するＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）や、当該光半導体素子に入出力する信号を処理するＣＭＯＳ及びメモリ等との混載が期待されている。また、Ｓｉをコアに使用し、ＳｉＯ2又はＳｉＯＮｘをクラッド層に用いた導波路型光半導体素子は、コアとクラッド層との屈折率差が大きく、コア内に光を閉じ込める光閉じ込め効果が大きい。このため、Ｓｉをコアに使用し、ＳｉＯ2又はＳｉＯＮｘをクラッド層に用いた導波路型光半導体素子は、デバイスの小型化及びウエハの大面積化による低コスト化が期待されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平６−３５４１号公報
【特許文献２】特開２００６−３０７３３号公報
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】T. Shoji, Elec-tron.Lett., Vol.38, pp1669-1670, 2002.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
導波路型光半導体素子では、通常、クラッド層の上に引出電極が形成される。しかし、コアの近傍に金属が配置されていると、コアを通る光が金属に吸収されてしまう。このため、引出電極とコアとの間のクラッド層の厚さをある程度（例えば１μｍ以上）厚くすることが必要であり、更なる小型化が困難であるという問題がある。また、引出電極とコアとの間を電気的に接続するためにクラッド層にコンタクトホールを形成する必要があるが、クラッド層が厚いとコンタクトホールのアスペクト比が高くなり、製造が困難になるという問題もある。
【０００６】
以上から、クラッド層が薄くても電極等による光の吸収を回避でき、より一層の小型化が可能な光半導体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】
【０００７】
一観点によれば、半導体基板と、前記半導体基板の上方に形成されたコアと、前記コアの上に形成されたクラッド層と、前記クラッド層の上に形成された電極と、前記コアと前記電極との間の前記クラッド層に設けられた空洞とを有する光半導体素子が提供される。
【発明の効果】
【０００８】
上記一観点によれば、コアと電極との間のクラッド層に、空洞が設けられている。このため、コアと電極との間のクラッド層の屈折率（空洞を含む平均屈折率）が空洞がないときに比べて低くなり、電極をコアに近づけてもコアを通る光が電極に吸収されることが抑制される。これにより、光半導体素子を従来に比べてより一層小型化することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、第１の実施形態に係る光半導体素子（変調器）を示す上面図である。
【図２】図２（ａ）は図１中にＡで示す破線の位置における断面図、図２（ｂ）は図１中にＢで示す破線の位置における断面図である。
【図３】図３は、第１の実施形態に係る光半導体素子の製造方法を示す図（その１）である。
【図４】図４は、第１の実施形態に係る光半導体素子の製造方法を示す図（その２）である。
【図５】図５は、第１の実施形態に係る光半導体素子の製造方法を示す図（その３）である。
【図６】図６は、第１の実施形態に係る光半導体素子の製造方法を示す図（その４）である。
【図７】図７は、第１の実施形態に係る光半導体素子の製造方法を示す図（その５）である。
【図８】図８は、第１の実施形態に係る光半導体素子の製造方法を示す図（その６）である。
【図９】図９は、第１の実施形態に係る光半導体素子の製造方法を示す図（その７）である。
【図１０】図１０（ａ），（ｂ）は、第１の実施形態に係る光半導体素子の製造方法を示す図（その８）である。
【図１１】図１１は、第１の実施形態に係る光半導体素子の製造方法を示す図（その９）である。
【図１２】図１２（ａ），（ｂ）は、第１の実施形態に係る光半導体素子の製造方法を示す図（その１０）である。
【図１３】図１３は、第２の実施形態に係る光半導体素子の製造方法を示す断面図（その１）である。
【図１４】図１４は、第２の実施形態に係る光半導体素子の製造方法を示す断面図（その２）である。
【図１５】図１５は、第２の実施形態に係る光半導体素子の製造方法を示す断面図（その３）である。
【図１６】図１６は、第２の実施形態に係る光半導体素子の製造方法を示す断面図（その４）である。
【図１７】図１７は、第３の実施形態に係る光半導体素子の製造方法を示す断面図（その１）である。
【図１８】図１８は、第３の実施形態に係る光半導体素子の製造方法を示す断面図（その２）である。
【図１９】図１９は、第３の実施形態に係る光半導体素子の製造方法を示す断面図（その３）である。
【図２０】図２０は、第３の実施形態に係る光半導体素子の製造方法を示す断面図（その４）である。
【図２１】図２１は、第３の実施形態に係る光半導体素子の製造方法を示す断面図（その５）である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、実施形態について、添付の図面を参照して説明する。
【００１１】
（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係る光半導体素子（変調器）を示す上面図、図２（ａ）は図１中にＡで示す破線の位置における断面図、図２（ｂ）は図１中にＢで示す破線の位置における断面図を示している。
【００１２】
図１に示す光半導体素子１０は、入力部１１と、変調部１２と、出力部１３とを有している。入力部１１には入力側光導波路２１が形成されており、出力部１３には出力側光導波路２８が形成されている。また、変調部１２には、分岐部２２と、第１光導波路２３と、第２光導波路２４と、リング状光導波路２５と、合流部２６とが形成されている。なお、本実施形態において光導波路２１，２３，２４，２５，２８は、Ｓｉ（シリコン）からなるコアと、コアの周囲に配置されたＳｉＯ2（シリコン酸化物）からなるクラッド層とにより形成される。光は、コアとクラッド層との屈折率の差によりコア内に閉じ込められ、コアの長手方向に伝搬する。
【００１３】
レーザ等の光源から出射された光は、入力側光導波路２１の端部から光半導体素子１０内に入る。そして、分岐部２２で、第１光導波路２３を通る光と第２光導波路２４を通る光とに分割される。本実施形態においては、第１光導波路２３の光路長と第２光導波路２４の光路長とが同じになるように設定されているものとする。第１光導波路２３を通る光と第２光導波路２４を通る光とは合流部２６で合流する。そして、出力側光導波路２８を介して外部に出力される。
【００１４】
リング状光導波路２５は、第１光導波路２３の近傍に配置されている。このリング状光導波路２５の内側及び外側にはそれぞれ電極２７ａ，２７ｂが設けられている。これらの電極２７ａ，２７ｂに所定の電圧を印加すると、第１光導波路２３を通る光がリング状光導波路２５に伝搬してリング状光導波路２５を周回した後、再び第１光導波路２３に伝搬して合流部２６へ向かうようになる。この場合、第１光導波路２３及びリング状光導波路２５を通って合流部２６に到達した光と、第２光導波路２４を通って合流部２６に到達した光とは、リング状光導波路２５の分だけ位相がずれている。これにより、第２光導波路２４を伝搬してきた光が変調され、出力側光導波路２８から変調光が出力される。
【００１５】
本実施形態に係る光半導体素子１０は、図２（ａ），（ｂ）の断面図に示すように、シリコン（Ｓｉ）基板３１上に形成された下部クラッド層３２と、下部クラッド層３２上に形成されて光が通るコア３３と、コア３３の下部に接続する接続層３４と、コア３３及び接続層３４上に形成された上部クラッド層３５とを有している。そして、上部クラッド層３５には、コア３３の周囲を囲むように形成されて内側が空気で満たされた空洞３６が設けられている。また、リング状光導波路２５の内側及び外側にはコンタクトホール（孔）が形成されており、これらのコンタクトホールを介して上部クラッド層３５上の電極（電極２６ａ，２６ｂ）と接続層３４とが電気的に接続されている。
【００１６】
前述したように、下部クラッド層３２及び上部クラッド層３５はいずれもＳｉＯ2により形成されており、コア３３及び接続層３４はいずれもＳｉにより形成されている。ＳｉＯ2の屈折率はＳｉよりも低く、空気よりも高い。
【００１７】
本実施形態に係る光半導体素子１０は、コア３３の周囲にクラッド層３５よりも屈折率が低い空気が満たされた空洞３６が設けられている。これにより、上部クラッド層３５の厚さが１μｍよりも薄くても、コア３３を通る光が金属（電極２６ａ，２６ｂ）により吸収されることを回避できる。
【００１８】
図３〜図１２は、第１の実施形態に係る光半導体素子（変調器）の製造方法を示す図である。
【００１９】
まず、図３に示すように、Ｓｉ基板３１の上に、下部クラッド層３２となる絶縁層（ＳｉＯ2層）４１ａと、コア３３及び接続層３４となるＳｉ層４１ｂとを積層した構造のＳＯＩ（Silicon on Insulator）ウエハ３０を用意する。絶縁層４１ａの厚さは例えば３μｍ、Ｓｉ層４１ｂの厚さは例えば２５０ｎｍである。なお、図２（ａ），（ｂ）に対応させる都合上、以下の説明においてＳＩＯウエハ３０の絶縁層４１ａを下部クラッド層３２という。
【００２０】
次に、ＣＶＤ法により、図４に示すように、Ｓｉ層４１ｂの上にＳｉＯ2膜４２を例えば５０ｎｍの厚さに形成する。ＣＶＤ法によるＳｉＯ2膜４２の成膜には、例えばＳｉＨ4（２０％）とＨｅ（８０％）との混合ガスにＮ2Ｏを添加したガスを使用する。また、成膜時の基板温度は例えば７９０℃とする。
【００２１】
その後、フォトリソグラフィ法を使用して、ＳｉＯ2膜４２の上に所望の導波路パターンのレジスト膜４３を形成する。そして、図５に示すように、レジスト膜４３をマスクとし、例えばＣＦ4ガスを用いたＲＩＥ（Reactive Ion Etching）法によりＳｉＯ2膜４２をエッチングする。その後、レジスト膜４３を除去する。
【００２２】
次に、図６に示すように、ＳｉＯ2膜４２をハードマスクに用いて、ＲＩＥ法によりＳｉ層４１ｂを２００ｎｍ程度エッチングして、コア３３を形成する。Ｓｉ層４１ｂのエッチングには、例えばＨＢｒガスを使用する。このとき、コア３３以外の部分においてもＳｉ層４１ｂを完全にエッチングするのではなく、下部クラッド層３２の上にＳｉ層４１ｂを例えば５０ｎｍ程度残し、コア３３に電気的に接続する接続層３４とする。なお、本実施形態において、コア３３の幅は例えば５００ｎｍとする。
【００２３】
次に、図７に示すように、ＣＶＤ法により、Ｓｉ基板３１の上側全面に、上部クラッド層３５の一部となるＳｉＯ2膜４４を例えば５０ｎｍの厚さに形成する。その後、ＣＶＤ法により、ＳｉＯ2膜４４の上に例えばＷ（タングステン）、Ｍｏ（モリブデン）、Ｚｒ（ジルコニウム）、Ｔａ（タンタル）及びＴｉ（チタン）等の高融点金属又はそれらの金属の窒化物からなる金属膜４５を例えば２００ｎｍの厚さに形成する。金属膜４５は、上述した高融点金属又はその窒化物のように熱処理時にＳｉＯ2と反応しにくい材料により形成することが好ましい。本実施形態では、金属膜４５はＴｉＮにより形成するものとする。なお、ＳｉＯ2膜４４はＳｉ層４１ｂ（コア３３及び接続層３４）の表面を熱酸化させて形成してもよい。
【００２４】
ところで、ＣＶＤ法により形成されたＳｉＯ2膜の組織の緻密度は、成膜時の基板温度に関係する。例えば基板温度を４００℃としてＣＶＤ法により形成したＳｉＯ2膜は、組織が緻密ではなく、膜厚を５０ｎｍよりも厚くしないと熱処理時に金属膜４５から拡散した金属原子がコア３３に到達する。そして、金属原子とコア３３中のＳｉとが反応してシリサイドが形成され、その結果コア３３の屈折率が変化して伝播損が大きくなる。
【００２５】
本実施形態では、上述したようにＣＶＤ法によるＳｉＯ2膜４４の成膜時の温度を７９０℃としている。この条件でＳｉＯ2膜４４を形成すると、ＳｉＯ2膜４４の組織が緻密になり、膜厚が５０ｎｍ又はそれ以下であっても金属原子のコア３３への拡散を防止でき、シリサイドの形成が回避される。また、Ｓｉを例えば１０００℃の温度で熱酸化して形成したＳｉＯ2膜は、組織が緻密であるため、５ｎｍ程度の厚さでシリサイドの形成を防ぐことができる。このため、熱酸化法によりＳｉＯ2膜４４を形成する場合は、ＳｉＯ2膜４４の厚さを５ｎｍ程度にしてもよい。
【００２６】
次に、図８に示すように、フォトリソグラフィ法により、コア３３の上方の金属膜４５の上に、コア３３よりも若干広い幅でフォトレジスト膜４６を形成する。そして、このフォトレジスト膜４６をマスクとし、Ｃｌ2（塩素）ガスを用いたＲＩＥ法により金属膜４５をエッチングしてＳｉＯ2膜４４を露出させる。このとき、図８に示すようにコア３３の上方だけでなく、幅方向の両側にも金属膜４５が残るようにフォトレジスト膜４６を形成することが重要である。エッチング終了後、フォトレジスト膜４６を除去する。
【００２７】
次に、図９に示すように、ＣＶＤ法によりＳｉ基板３１の上側全面に上部クラッド層３５となるＳｉＯ2膜４７を例えば５５０ｎｍの厚さに形成する。ＳｉＯ2膜４７は先に形成したＳｉＯ膜４４と一体化して、上部クラッド層３５となる。
【００２８】
次に、図１０（ａ），（ｂ）に示すように、フォトリソグラフィ法及びドライエッチング法を使用して、入力側光導波路２１及び出力側光導波路２８の端部に金属膜４５が露出するコンタクトホール（孔）３５ａをそれぞれ形成する。また、これと同時に、リング状光導波路２５の内側及び外側に、上部クラッド層３５の上面から接続層３４に到達するコンタクトホール（孔）３５ｂをそれぞれ形成する。上部クラッド層３５（ＳｉＯ2）のエッチングには、例えばＣＦ4ガスを使用する。
【００２９】
ここで、図１０（ａ）は図１１に示す上面図（光半導体素子の製造途中の上面図）においてＢで示す破線の位置での断面図であり、図１０（ｂ）は図１１に示す上面図においてＣで示す破線の位置での断面図である。
【００３０】
なお、図１１において、Ｄで示す一点鎖線はウエハを個々の光半導体素子に切断するときの切断位置（スクライブライン）を示している。
【００３１】
次に、Ｈ2ＳＯ4（硫酸）とＨ2Ｏ2（過酸化水素水）との混合液（Ｈ2ＳＯ4：Ｈ2Ｏ2＝３：１）をエッチング液とし、このエッチング液を例えば６０℃程度に加熱する。そして、このエッチング液中にコンタクトホール３５ａ，３５ｂを形成した基板３１を５分間程度浸す。そうすると、金属膜４５がコンタクトホール３５ａから侵入したエッチング液により溶解して、図１２（ａ），（ｂ）に示すようにコア３３の上方及び両側に空洞３６が形成される。図１２（ａ）は図１１にＡで示す破線の位置における断面図、図１２（ｂ）は図１１にＢで示す破線の位置における断面図である。
【００３２】
なお、リング状光導波路２５のコア３３の周囲に配置された金属膜４５の一部と第１光導波路２３のコア３３の周囲に配置された金属膜４５の一部とは相互に接触している。そのため、リング状光導波路２５のコア３３の周囲の金属膜４５もエッチング液に溶解し、リング状光導波路２５のコア３３の周囲にも空洞３６が形成される。
【００３３】
このようにしてコア３３の周囲に空洞３６を形成した後、基板３１の上側全面に、スパッタ法又はＣＶＤ法によりＡｌ（アルミニウム又はアルミニウム合金）膜を例えば１μｍの厚さに形成する。これにより、コンタクトホール内にＡｌが充填される。その後、フォトレジスト法を使用して所定の形状のレジスト膜を形成した後、例えばＣｌ2ガスを用いたＲＩＥ法によりクラッド層３５の上のＡｌ膜をエッチングして、図１，図２（ａ）に示すように、引出電極２７ａ、２７ｂを形成する。引出電極２７ａ，２７ｂを形成後、レジスト膜は除去する。
【００３４】
次いで、ダイシングソーにより基板３１を図１１中にＤで示す一点鎖線の位置で切断し、個々の光半導体素子に分離する。このようにして、本実施形態に係る光半導体素子１０が完成する。
【００３５】
本実施形態では、図１，図２（ａ）に示すように、光導波路２３，２４の上方に電極２７ｂ（金属膜）が形成されている。しかし、本実施形態では、コア３３の周囲に空洞３６が設けられているため、コア３３の上のクラッド層３５の厚さ（空洞３６を含む厚さ）を１μｍ以下（例えば、８００ｎｍ程度）としても電極２７ｂ（金属膜）による光の吸収が回避される。また、本実施形態では、コンタクトホール３５ｂとコア３３との間にも空洞３６が介在している。これにより、コンタクトホール３５ｂとコア３３との間の間隔を小さくしても、コンタクトホール３５ｂ内の金属による光の吸収を回避することができる。更に、本実施形態においては、クラッド層３５内に空洞３６が設けられているので、クラッド層３５がＳｉＯ2のみで形成されている場合に比べてコア３３との間の屈折率差が大きくなる。これにより、リング状光導波路５の曲率半径を小さくすることができる。
【００３６】
上記した理由により、本実施形態によれば、光半導体素子のより一層の小型化が可能になる。また、本実施形態では、クラッド層３５の厚さが薄くてもよいため、コンタクトホール３５ｂ等のアスペクト比を小さくでき、製造が容易になるという効果もある。
【００３７】
なお、本実施形態では、金属膜４５をＣＶＤ法により形成している。この場合、コア３３の上方に形成される金属膜４５の厚さとコア３３の側方に形成される金属膜４５の厚さがほぼ同じになり、空洞３６の幅を均一にすることができる。金属膜４５をスパッタや真空蒸着等のＰＶＤ（Physical Vapor Deposition）法により形成してもよいが、その場合はコア３３の側方に形成される金属膜４５の厚さがコア３３の上方に形成される金属膜４５の厚さよりも薄くなる。そのため、空洞３６の幅がコア３３の上方と側方とで異なってしまう。従って、金属膜４５はＣＶＤ法により形成することが好ましい。
【００３８】
（第２の実施形態）
図１３〜図１６は、第２の実施形態に係る光半導体素子の製造方法を工程順に示す断面図である。これらの図１３〜図１６において、図３〜図１２と同一物には同一符号を付している。本実施形態においても、図１１の製造途中の上面図を参照する。
【００３９】
第１の実施形態と同様にして、Ｓｉ基板３１及び下部クラッド層３２の上にコア３３、接続層３４、ＳｉＯ2膜４４及び金属膜４５を形成する（図３〜図７参照）。その後、図１３に示すように、金属膜４５上にレジスト膜５１を形成し、このレジスト膜５１をマスクとして金属膜４５をエッチングする。本実施形態においても、コア３３の上方及び側方を囲むように金属膜４５を残す点は第１の実施形態と同様である。しかし、図１３に示すように、コンタクトホール形成領域の近傍まで金属膜４５が延出するように金属膜４５を残す点が、第１の実施形態と異なる。金属膜４５のエッチングが終了した後、レジスト膜５１は除去する。
【００４０】
次に、図１４に示すように、Ｓｉ基板３１の上側全面にＳｉＯ2膜４７を形成する。このＳｉＯ2膜４７は、先に形成したＳｉＯ膜４４と一体化して上部クラッド層３５となる。
【００４１】
次に、図１５に示すように、リング状光導波路２５の内側及び外側に、上部クラッド層３５の上面から接続層３４に到達するコンタクトホール３５ｂをそれぞれ形成する。また、これと同時に、入力側光導波路２１及び出力側光導波路２８の端部に金属膜４５が露出するコンタクトホール３５ａをそれぞれ形成する（図１１参照）。そして、コンタクトホール形成後のＳｉ基板３１をエッチング液に浸して金属膜４５を溶解し、空洞３６ａを形成する。本実施形態では、コンタクトホール３５ｂの近傍まで空洞３６ａが延在する。
【００４２】
次いで、図１６に示すように、Ｓｉ基板３１の上側全面にＡｌ膜を形成してコンタクトホール３５ａ，３５ｂ内にＡｌを充填した後、Ａｌ膜をエッチングして電極２７ａ，２７ｂ（図２参照）を形成する。このようにして、本実施形態に係る光半導体素子５０が完成する。
【００４３】
本実施形態においては、図１６に示すように、コンタクトホール３５ｂとコア３３との間に介在する空洞３６ａの体積が大きいので、コンタクトホール３５ｂとコア３３との間の屈折率（平均屈折率）が第１の実施形態の光半導体素子１０よりも小さい。これにより、本実施形態に係る光半導体素子５０は、コンタクトホール３５ｂとコア３３との間隔を第１の実施形態に比べてより一層短縮することができ、第１の実施形態に比べてより一層小型化できるという効果を奏する。
【００４４】
（第３の実施形態）
図１７〜図２１は、第３の実施形態に係る光半導体素子の製造方法を工程順に示す断面図である。これらの図１７〜図２１において、図３〜図１２と同一物には同一符号を付している。本実施形態においても、図１１の製造途中の上面図を参照する。
【００４５】
第１の実施形態と同様にして、Ｓｉ基板３１及び下部クラッド層３２の上にコア３３、接続層３４、ＳｉＯ2膜４４及び金属膜４５を形成する（図３〜図７参照）。その後、図１７に示すように、金属膜４５上にレジスト膜５２を形成し、このレジスト膜５２をマスクとして金属膜４５をエッチングする。本実施形態においても、コア３３の上方及び側方を囲むように金属膜４５を残す点は第１の実施形態及び第２の実施形態と同様である。しかし、図１７に示すように、コンタクトホール形成領域まで金属膜４５が延出するように金属膜４５を残す点が第１の実施形態及び第２の実施形態と異なる。金属膜４５のエッチングが終了した後、レジスト膜５２は除去する。
【００４６】
次に、図１８に示すように、Ｓｉ基板３１の上側全面にＳｉＯ2膜４７を形成する。このＳｉＯ2膜４７は、先に形成したＳｉＯ2膜４４と一体化して上部クラッド層３５となる。
【００４７】
次に、図１９に示すように、リング状光導波路２５の内側及び外側に、上部クラッド層３５の上面から金属膜４５に到達するコンタクトホール３５ｂをそれぞれ形成する。また、これと同時に、入力側光導波路２１及び出力側光導波路の端部にも金属膜４５が露出するコンタクトホール３５ａをそれぞれ形成する（図１１参照）。そして、コンタクトホール形成後のＳｉ基板３１をエッチング液に浸して金属膜４５を溶解し、空洞３６ｂを形成する。本実施形態では、図２０に示すように、空洞３６ｂがコンタクトホール３５ｂにつながっている。
【００４８】
その後、フォトリソグラフィ法及びエッチング法を使用して、コンタクトホール３５ｂの底部の上部クラッド層３５（ＳｉＯ2膜４４）を除去し、接続層３４を露出させる。次いで、Ｓｉ基板３１の上側全面にＡｌ膜を形成してコンタクトホール３５ｂ内にＡｌを充填した後、Ａｌ膜をエッチングして電極２７ａ、２７ｂを形成する。このようにして、本実施形態に係る光半導体素子６０が完成する。
【００４９】
第１及び第２の実施形態では、ＳｉＯ2からなる上部クラッド層３５の上面から接続層３４に到達するコンタクトホール３５ｂを一気に形成している。この場合、エッチング条件や上部コンタクト層３５の厚さによっては、Ｓｉからなる接続層３４が過度にエッチングされ、電極３７ａと接続層３４との間の電気抵抗が高くなったり、極端な場合には接続不良が発生するおそれがある。これに対し、本実施形態においては、金属膜４５をエッチングストッパとしてコンタクトホール３５ｂを途中まで形成し、金属膜４５を除去した後に再度エッチング工程を実施してコンタクトホール３５ｂを完成している。これにより、接続層３４の過度のエッチングを容易に防止することができ、光半導体素子の製造歩留まりが向上するという効果を奏する。
【００５０】
なお、上述した各実施形態ではいずれもコア３３がＳｉからなり、クラッド層３２，３５がいずれもＳｉＯ2からなるとしているが、コア３３及びクラッド層３２，３５の材料は上記の例に限定されず、適宜選択すればよい。例えば、コア３３がＳｉからなる場合に、クラッド層３２，３５はＳｉＯ2、ＳｉＯＮ又はＴＥＯＳ（Tetra-Ethyl-Ortho-Silicate）等の絶縁材料により形成してもよく、エポキシ又はポリイミド等の有機絶縁材料により形成してもよい。
【符号の説明】
【００５１】
１０，５０，６０…光半導体素子、１１…入力部、１２…変調部、１３…出力部、２１…入力側光導波路、２２…分岐部、２３…第１光導波路、２４…第２光導波路、２５…リング状光導波路、２６…合流部、２７ａ，２７ｂ…電極、２８…出力側光導波路、３０…ＳＯＩウエハ、３１…Ｓｉ基板、３２…下部クラッド層、３３…コア、３４…接続層、３５…上部クラッド層、３６…空洞、４１ａ…絶縁層、４１ｂ…Ｓｉ層、４２，４４，４７…ＳｉＯ2膜、４３，４６，５１，５２…レジスト膜、４５…金属膜。
【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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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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